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无油涡旋真空泵在冷冻干燥机上的应用

  • 分类:行业资讯
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2021-01-30 07:11
  • 访问量:1257

【概要描述】

无油涡旋真空泵在冷冻干燥机上的应用

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        近年来,随着冷冻干燥技术的普及,无油涡旋真空泵以其洁净无油、不用换油、运行平稳、噪音低、不污染环境、产品质量高的优点,使越来越多的用户趋向于选择无油涡旋真空泵。

        冷冻干燥就是完全除去某些物质中的水分,同时保持物质的基本结构和成分完好无损。用冷冻干燥来对某些物质进行处理的主要优点如下:

1.冻干食品食用方便,在制作过程中已经洗净、切好、密封包装,食用时只需要用水一泡便可复原食用。

2.营养成分保持好,冷冻干燥工艺为先速冻,后在真空环境下升华干燥,可保持食物的物质结构不变、营养价值不变。如在蔬菜水果中,最易损失的维生素C亦能保持在90%以上。

3.冻干的食品,其组织象海绵一样疏松,放入水中,其复水率能达到90%。

4.冻干蔬菜和水果外观好看,不干裂,不收缩,维持物品原形态和色泽。

5.冻干后的食品重量轻,肉类和蛋类可减轻50~60%,蔬菜水果减轻70~90%,冷冻干燥显著降低了食物的总重量。因为大多数食物主要是由水组成的(事实上,许多水果的水分含量超过80%到90%),去除这些水可以使食物更轻,这意味着运输更容易。军队和野营供应公司冷冻干燥的食物,使他们更容易一个人携带。

6.冻干食品长时间保存不变质,一般冷藏和气调保鲜能保存几个月,最多不超过1年,而冻干食品能保存长达5年之久。

        实际上去除水分可以使食物长时间不变质。当微生物(如细菌)以物质为食并将其分解时,食物就会变质。细菌可能会释放导致疾病的化学物质,也可能只是释放使食物变味的化学物质。此外,食物中天然存在的酶可以与氧气发生反应,导致腐败和成熟。和人类一样,微生物也需要水才能生存,所以如果你把水从食物中去除,它就不会变质。酶也需要水与食物发生反应,因此脱水的食物也会停止成熟。

        人们也使用冷冻干燥来保存其他种类的材料,如药品。许多药物在暴露于水和空气中时会很快降解,这与食物降解的基本原因相同。科学家可以通过冷冻干燥材料并将其储存在没有氧气和水的容器中,大大延长药物的保质期。同样也可以使用冷冻干燥法来长时间保存生物样品。冷冻干燥的生物样品在花店里也很多,如冻干玫瑰作为婚礼装饰品越来越受欢迎。冷冻干燥工艺还可以被用于修复被水损坏的材料,如珍贵的手稿。

        冷冻干燥的基本原理是升华,即从固体直接转变为气体。就像蒸发一样,当一个分子获得足够的能量从周围的分子中挣脱出来时,就会发生升华。当水分子有足够的能量可以自由分解时,水会从固体(冰)升华为气体(蒸汽)。

        有两个主要因素决定一种物质的相(固体、液体或气体):热和大气压力。物质要形成任何特定的相,温度和压力必须在一定范围内。没有这些条件,物质的那个相就不可能存在。物料中所含水分有两种存在方式:

1.游离水及机械结合水和物化结合水,它主要以吸附和渗透方式存在于物料表面、毛细管、孔隙之中

2.结构水,以化学结合形式存在于物品的组织中

        冷冻干燥主要是升华游离水,而不是结构水。先将游离水冻成冰,然后在真空状态下加热升华。固-液-气三相共存点,称做三相点。纯水三相点对应的温度为0摄氏度,冰面上的饱和蒸汽压压强P0=598 Pa。冷冻干燥工艺中,物料处于冻结状态,维持温度低于三相点,在真空状态下,否则为蒸发干燥。下表显示了水的不同阶段所需的压力和温度值:

        从上图中可以看出,如果温度介于海平面冰点(0℃)和海平面沸点(100℃)之间,水在海平面(压力等于1大气压)105Pa时呈液态。但是如果把温度提高到100℃以上,同时把真空度保持在6*103Pa以下,水就足够热,可以融化,但是没有足够的压力来形成液体,水就会直接变成气体。

        这正是冷冻干燥机所做的。一台典型的冷冻干燥机所机由一个冷冻干燥室和几个架子连接到加热装置,一个冷冻盘管连接到压缩机和一个真空泵组成。高质量材料的冷冻干燥需要无油真空泵。

        材料冷冻干燥的工作过程如下:

1.在大多数冻干机中,当要保存的材料还未冻结时,就将其放在架子上。

2.关闭冷冻干燥室,启动压缩机以降低冷冻干燥室的温度。固体逐渐冻结,在分子水平上水与周围的一切分离,即使水仍然存在。

3.启动真空泵,使空气流出冷冻干燥室,将气压降至6*10Pa以下。

4.启动加热装置向冰架施加少量热量,使冰发生相变。由于气压很低,冰直接变成水蒸气。水蒸气从冷冻干燥室流出,经过冷冻盘管。水蒸气以固体冰的形式凝结到冷冻盘管上,就像在寒冷的日子里水凝结成霜一样。这种情况持续数小时(甚至数天),材料会逐渐变干。冷冻干燥过程需要很长时间。

        应当注意的是,因为材料过热会显著改变成分和结构,加速升华过程也会在一段时间内产生更多的水蒸气,虽然真空泵可以从冷冻干燥室中抽除气体,但是这也可能会在某种程度上使材料重新吸水,这两点都都会降低材料的成品质量。

5.一旦材料充分干燥后,它就被密封在一个防潮的包装里,通常是用吸氧材料。只要包装是安全的,材料可以在货架上放置多年而不退化。如果一切正常,材料将几乎完全无损。

        这就是冷冻干燥机以及无油涡旋真空泵在其中的应用。

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