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凍干機(jī)技術(shù)解析
凍干機(jī)是一種利用冷凍和真空技術(shù)對(duì)物品進(jìn)行干燥處理的設(shè)備,在眾多領(lǐng)域都有重要應(yīng)用,例如醫(yī)藥、食品、生物制品等。
一、工作原理
凍干機(jī)的工作原理是將待干燥的物品放入凍干機(jī)中,先通過低溫冷凍將物品中的水分變成冰晶,然后利用真空泵將凍干機(jī)內(nèi)的空氣抽出,形成真空環(huán)境,使冰晶直接升華成水蒸氣,從而達(dá)到干燥的目的。
在這一過程中,物品處于低溫、低氧的狀態(tài),能夠有效地保留其原有結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)成分和生物活性。與傳統(tǒng)的干燥技術(shù)相比,凍干技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先,由于干燥是在低溫下進(jìn)行,可以避免物品中熱敏性成分的破壞;其次,沒有直接接觸高溫空氣,減少了氧化和變質(zhì)的可能性;再者,干燥后的物品呈多孔狀結(jié)構(gòu),易于復(fù)水,能夠快速恢復(fù)到原有的狀態(tài)。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng):由可編程程序控制器、觸摸屏、外圍繼電器、傳感器等組成,可實(shí)現(xiàn)對(duì)凍干過程的精確控制和監(jiān)測(cè)。
制冷系統(tǒng):由制冷壓縮機(jī)及輔助設(shè)施構(gòu)成,為干燥箱和冷阱提供冷源。該系統(tǒng)通常配備高、低壓壓力表和壓力控制器,以確保運(yùn)行安全。
循環(huán)系統(tǒng):通過導(dǎo)熱油的傳熱來實(shí)現(xiàn)擱板的制冷和加熱,促使熱量在整個(gè)系統(tǒng)中循環(huán),保證干燥的均勻性。
真空系統(tǒng):由干燥箱、冷阱、真空閥門、真空泵、真空管道、真空測(cè)量規(guī)管等部分組成。真空泵組提供強(qiáng)大的抽吸能力,一方面促使干燥箱內(nèi)的水分升華,另一方面在冷阱和干燥箱之間形成真空度壓力差,使升華的水汽在冷阱中被捕集。
液壓系統(tǒng)(部分凍干機(jī)具備):主要用于在干燥結(jié)束時(shí)將瓶塞壓入瓶口。
三、凍干技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
保持原有特性:能夠很好地保留物品的色香味、營(yíng)養(yǎng)成分以及活性物質(zhì),對(duì)于熱敏性物質(zhì)、易氧化物質(zhì)的干燥尤為適用。
延長(zhǎng)保存期限:在真空和低水分含量的條件下,微生物的生長(zhǎng)和化學(xué)反應(yīng)受到抑制,從而延長(zhǎng)了產(chǎn)品的保質(zhì)期。
改善產(chǎn)品質(zhì)量:干燥后的產(chǎn)品具有良好的復(fù)水性,且質(zhì)地疏松,易于粉碎和儲(chǔ)存。
便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸:降低了產(chǎn)品的重量和體積,節(jié)省了儲(chǔ)存空間和運(yùn)輸成本。
四、凍干過程中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)
預(yù)處理:對(duì)物料進(jìn)行挑選、清洗、去皮、切分、燙漂、冷卻等處理,如有需要,還需進(jìn)行濃縮等操作。對(duì)于預(yù)凍結(jié)環(huán)節(jié),要重點(diǎn)考慮凍結(jié)速率對(duì)物料質(zhì)量和干燥時(shí)間的影響,選擇合適的凍結(jié)速率,既保證凍干食品的質(zhì)量,又使所需的冷凍能耗。
升華干燥:需控制好工藝條件,如裝載量、干燥溫度等。裝載量應(yīng)根據(jù)加熱方式和干燥食品的種類確定,干燥溫度需控制在不引起冰晶融解和已干燥部分熱變性的范圍內(nèi)。干燥終點(diǎn)的判斷可依據(jù)物料溫度與加熱板溫度基本趨于一致并保持一段時(shí)間、泵組真空計(jì)與干燥室真空計(jì)趨于一致并保持一段時(shí)間、干燥室真空計(jì)冷阱溫度基本回復(fù)到設(shè)備空載時(shí)的指標(biāo)并保持一段時(shí)間等多個(gè)指征來判定。
后處理:包括卸料、半成品選別、包裝等工序。由于凍干后的物料吸濕性強(qiáng),這些操作需在相對(duì)濕度低、溫度適宜且塵埃少的密閉環(huán)境中進(jìn)行。
包裝與貯存:凍干食品具有龐大的表面積,易吸潮、氧化并受光照影響。因此,包裝要考慮防止或減輕氧、水分、光照和溫度對(duì)其的影響,采用合適的包裝材料和包裝方式。
五、凍干技術(shù)的發(fā)展前景
隨著科技的不斷進(jìn)步和各行業(yè)的發(fā)展需求,凍干機(jī)技術(shù)在不斷創(chuàng)新和完善。例如,在控制系統(tǒng)方面,更加智能化和自動(dòng)化,能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的工藝控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控;在設(shè)備性能上,提高能源利用效率、降低運(yùn)行成本、提升干燥速度和產(chǎn)品質(zhì)量等方面也在不斷改進(jìn)。
此外,凍干技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。除了傳統(tǒng)的醫(yī)藥、食品領(lǐng)域,在生物工程、材料科學(xué)、化妝品等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。例如,在生物制藥中,用于制備高活性的生物制品;在材料領(lǐng)域,可用于制備納米粉體等特殊材料。
總之,凍干機(jī)技術(shù)憑借其的優(yōu)勢(shì),在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,并且具有良好的發(fā)展前景。不斷的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展將進(jìn)一步推動(dòng)凍干機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為各行業(yè)帶來更多的機(jī)遇和價(jià)值。



