冷凍干燥 - 正文 　　又稱升華干燥，將物料冷凍至水的冰點以下，并置于高真空(10～40Pa)的容器中，通過供熱使物料中的水分直接從固態(tài)冰升華為水汽的一種干燥方法。冷凍干燥操作中使物料處于冰凍狀態(tài)，物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以保持不變，所以特別適用于處理凝膠物料。一般干燥方法的干燥溫度需在冰與物料的共融點之上，干燥后產(chǎn)品將失去原有凝膠性質(zhì)。又如用一般的真空干燥法處理含鹽的生物制品時，表層會形成鹽殼；而用冷凍干燥法可以避免發(fā)生這種現(xiàn)象。冷凍干燥也適用于處理熱敏性和易氧化的物料，如抗菌素、生物制劑等。蔬菜、水果、鮮魚、肉類等食品經(jīng)冷凍干燥后，不僅可以久藏，而且能保持原來的多孔結(jié)構(gòu)，吸收水分后可以恢復(fù)原有的色香味。
　　冷凍干燥的供熱速率應(yīng)當(dāng)使冰以足夠的速率升華，同時又不使物料的溫度升高到熔點。實驗表明，只有在除去了95％以上的水分之后，才允許物料溫度升高到室溫。冷凍干燥所用的載熱體，是常溫或溫度稍高的任何液體或氣體。冷凍干燥器（見彩圖）往往不需保溫，有時甚至以導(dǎo)熱性較好的材料制造，以充分利用外界熱量。

 

基礎(chǔ)理論研究

　　目前，我國真空冷凍干燥設(shè)備趨于完善，但與發(fā)達(dá)國家相比，該技術(shù)基礎(chǔ)理論的研究顯得滯后和薄弱，阻礙了技術(shù)應(yīng)用水平的提高。因此，研究的重點正向這方面轉(zhuǎn)移。目前，研究的焦點集中在真空冷凍干燥的物性參數(shù)及其影響因素、過程參數(shù)、過程機(jī)理和模型、過程優(yōu)化控制等的研究。
　　真空冷凍干燥技術(shù)的基本參數(shù)包括物性參數(shù)和過程參數(shù)，它們是實現(xiàn)真空冷凍干燥過程的基礎(chǔ)。這些數(shù)據(jù)的缺乏會使干燥過程難以實現(xiàn)針對原料的優(yōu)化，不能充分發(fā)揮系統(tǒng)效率。物性參數(shù)指物料的導(dǎo)熱系數(shù)、傳遞系數(shù)等。這方面的研究內(nèi)容包括物性參數(shù)數(shù)據(jù)的測定及測定方法，以及環(huán)境條件壓強(qiáng)、溫度、相對濕度和物料顆粒取向等對物性參數(shù)的影響。過程參數(shù)包括冷凍、供熱和物料形態(tài)等有關(guān)參數(shù)。對冷凍過程的研究意在為系統(tǒng)找到最優(yōu)冷凍曲線。供熱過程的研究則集中在兩方面：一是對原料載體的改良；二是加熱方式(傳熱方式和供熱熱源)的選擇。確定恰當(dāng)?shù)奈锪闲螒B(tài)也是重要的研究內(nèi)容，它包括原料的顆粒形態(tài)和料層厚度等。
　　從熱量傳遞和質(zhì)量傳遞入手研究真空冷凍干燥的機(jī)理，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，有助于找出過程的影響因素，預(yù)測時間、溫度及蒸氣壓強(qiáng)的分布狀況。目前的研究主要限于均質(zhì)液相，并提出了一些數(shù)學(xué)模型，如冰前沿均勻退卻模型、升華模型、吸附-升華模型等。這些模型雖然對真空冷凍干燥的過程作了不同程度的描述，但在實際應(yīng)用中仍然存在許多限制條件。過程優(yōu)化控制是建立在上述數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上的?？刂品桨赣钟袦?zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型和非穩(wěn)態(tài)模型之分。