溶液預(yù)凍方式與冰晶粒度分布之間的關(guān)系

賈穎姣，余云霞，劉志強(qiáng)，羅春

(1.中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙，410083；2.新奧泛能網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，北京，100176)

真空冷凍干燥是一種穩(wěn)定的干燥過程。其原理如下：通過低溫冷凍使液態(tài)水凍結(jié)為固態(tài)冰，在一定的真空度下，固態(tài)水可以直接變?yōu)樗魵猓谡婵窄h(huán)境中相應(yīng)的溫度和氣壓下對物料進(jìn)行冷凍干燥處理。通過真空冷凍干燥得到的產(chǎn)品具有復(fù)水性好、穩(wěn)定性高以及方便運(yùn)輸、能長期保存等優(yōu)點(diǎn)，因此，廣泛應(yīng)用于真空冷凍干燥技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、材料等領(lǐng)域，但由于該技術(shù)存在干燥時(shí)間長、能耗大等缺點(diǎn)，因而其推廣受到限制。為了減少干燥時(shí)間，降低操作成本，得到高質(zhì)量的凍干產(chǎn)品，必須對最佳凍干工藝條件進(jìn)行研究[1-5]，但所需試驗(yàn)量大、成本高，且結(jié)果對整個(gè)過程的優(yōu)化缺乏預(yù)測性。從機(jī)理方面，凍干過程中升華干燥階段耗時(shí)最長，而預(yù)凍階段影響凍結(jié)體的結(jié)晶情況即干燥階段的孔隙結(jié)構(gòu)，對凍干過程產(chǎn)生決定性影響。NAKAGAWA 等[6-8]通過模擬得到了凍干速率和成核溫度對冰晶尺寸等參數(shù)的影響；賈穎姣等[9]針對液態(tài)物料提出了3 種凍結(jié)方式，并得出了不同凍結(jié)方式對預(yù)凍溶液冰晶粒度分布規(guī)律的影響。為了提高凍干效率，需要定量地得出不同凍結(jié)方式下形成冰晶粒度的分布情況，以及不同冰晶粒度對凍干速率、能耗和復(fù)水性等參數(shù)的影響，從而獲得凍結(jié)條件與凍干效率和產(chǎn)品質(zhì)量的對應(yīng)情況，再通過逆向推理從機(jī)理上求得最佳凍干曲線。……