真空凍干設(shè)備基本原理
與其它干燥方法一樣，要維持升華干燥的不斷進(jìn)行，滿足兩個(gè)基本條件，即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。在開始階段，如果物料溫度相對(duì)較高，升華所需要的潛熱可取自物料本身的顯熱。但隨著升華的進(jìn)行，物料溫度很快就降到與干燥室蒸汽分壓相平衡的溫度，此時(shí)，若沒有外界供熱，升華干燥便停止進(jìn)行。在外界供熱的情況下，升華所生成的蒸汽如果不及時(shí)排除，蒸汽分壓就會(huì)升高，物料溫度也隨之升高，當(dāng)達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)時(shí)，物料中的冰晶就會(huì)融化，冷凍干燥也就無法進(jìn)行了。供給熱量的過程是一個(gè)傳熱過程，排除蒸汽的過程是一個(gè)傳質(zhì)的過程，因此，升華干燥過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)傳熱、傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過程。自然界中所發(fā)生的過程都有驅(qū)動(dòng)力，升華干燥中的傳熱驅(qū)動(dòng)力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力為升華界面與蒸汽捕集器（或冷阱）之間的蒸汽分壓差。溫差愈大，傳熱速率愈快；蒸汽分壓差愈大，傳質(zhì)（即蒸汽排除）速率愈快。
凍干時(shí)，既要保持產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)，又要取得較快的干燥速率。升華所需要的潛熱由熱源通過外界傳熱過程傳送到干燥物料的表面，然后再通過內(nèi)部傳熱過程傳送到物料內(nèi)冰升華的實(shí)際發(fā)生處。所產(chǎn)生的水蒸氣通過內(nèi)部傳質(zhì)過程到達(dá)物料的表面，再通過外部傳質(zhì)過程轉(zhuǎn)移到蒸汽捕集器（冷阱）中。一個(gè)過程或幾個(gè)過程一起都可能成為干燥過程的“瓶頸”，它取決于凍干設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作條件以及干燥物料的特征。只有同時(shí)提高傳熱、傳質(zhì)效率，增加單位體積凍干物料的表面積，才能取得更快的干燥速率。
水有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種態(tài)相。根據(jù)熱力學(xué)中的相平衡理論，隨壓力的降低，水的冰點(diǎn)變化不大，而沸點(diǎn)卻越來越低，向冰點(diǎn)靠近。當(dāng)壓力降到一定的真空度時(shí)，水的沸點(diǎn)和冰點(diǎn)重合，冰就可以不經(jīng)液態(tài)而直接汽化為氣體，這一過程稱為升華。食品的真空冷凍干燥，就是在水的三相點(diǎn)以下，即在低溫低壓條件下，使食品中凍結(jié)的水分升華而脫去。
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