1.純水升華機理
物料中所含水分,，有兩種存在方式:①游離水,，即機械結合水和物化結合水。它主要以吸附和滲透方式存在于物料表面,、毛細管,、孔隙之中。②結構水,，以化學結合形式存在于物品的組織中,。冷凍升華干燥主要是升華游離水，而不是結構水,。升華游離水,，先是將其凍成冰，然后在真空中加熱升華,。
圖一是水的相變圖,，用來說明物料中水的升華機理。水在不同溫度和壓力下,，可以為氣態(tài),、液態(tài)或固態(tài)。
圖中OA線為水氣分界線,，OB為冰一水兩相分界線,，即為冰的融化線。0℃線為冰氣交界線,，在此線上冰,，氣共存，即為冰真接由固相轉為氣相曲線,。通常把這種由固相直接轉變?yōu)闅庀嗟默F(xiàn)象叫做升華,。
圖中0點,，為固一液一氣三相共存點，稱做三相點或共晶點,。純水三相點對應的溫度為0℃,，此溫度下所對應冰面上的飽和蒸氣壓為Po=598Pa。物料中所含水,，均為水溶液,，其三相點溫度要低于純水的溫度。由圖可見,，在0點以上(圖中虛線以上),，冰需轉化成水，水再轉化為氣,，其過程是普通的蒸發(fā)干燥,。只有在三相點壓力Po線以下，冰才能由固相直接轉變?yōu)闅庀�,，這就是升華,。因而，若要得到凍干食品,，其升華溫度必須低于三相點溫度,。否則得到的是蒸發(fā)干操食品。
圖二為物品水分升華過程示意圖,。其干燥過程是由周圍逐漸向內部干燥,，干燥層逐漸增厚，可看成多孔結構,。升華熱由加熱體通過干燥層不斷地傳給凍結部分,，在干操與凍結交界的升華面上，水分子得到加熱后,，將脫離升華面,，沿著毛細孔跑到周圍環(huán)境中。而環(huán)境中的氣壓必須低于升華面上的飽和蒸氣壓Po,，只有這樣才能造成一個水分子向外遷移的動力。這憊味著升華千操必須在真空環(huán)境中進行,。另外物料是處于凍結狀態(tài),，需維持溫度低于三相點;在真空環(huán)境下，此溫度易于保持,。
|
