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凍干機(jī)技術(shù)解析
凍干機(jī)是一種利用冷凍和真空技術(shù)對物品進(jìn)行干燥處理的設(shè)備，在眾多領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，例如醫(yī)藥、食品、生物制品等。
一、工作原理
凍干機(jī)的工作原理是將待干燥的物品放入凍干機(jī)中，先通過低溫冷凍將物品中的水分變成冰晶，然后利用真空泵將凍干機(jī)內(nèi)的空氣抽出，形成真空環(huán)境，使冰晶直接升華成水蒸氣，從而達(dá)到干燥的目的。
在這一過程中，物品處于低溫、低氧的狀態(tài)，能夠有效地保留其原有結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)成分和生物活性。與傳統(tǒng)的干燥技術(shù)相比，凍干技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先，由于干燥是在低溫下進(jìn)行，可以避免物品中熱敏性成分的破壞；其次，沒有直接接觸高溫空氣，減少了氧化和變質(zhì)的可能性；再者，干燥后的物品呈多孔狀結(jié)構(gòu)，易于復(fù)水，能夠快速恢復(fù)到原有的狀態(tài)。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)：由可編程程序控制器、觸摸屏、外圍繼電器、傳感器等組成，可實(shí)現(xiàn)對凍干過程的精確控制和監(jiān)測。
制冷系統(tǒng)：由制冷壓縮機(jī)及輔助設(shè)施構(gòu)成，為干燥箱和冷阱提供冷源。該系統(tǒng)通常配備高、低壓壓力表和壓力控制器，以確保運(yùn)行安全。
循環(huán)系統(tǒng)：通過導(dǎo)熱油的傳熱來實(shí)現(xiàn)擱板的制冷和加熱，促使熱量在整個系統(tǒng)中循環(huán)，保證干燥的均勻性。
真空系統(tǒng)：由干燥箱、冷阱、真空閥門、真空泵、真空管道、真空測量規(guī)管等部分組成。真空泵組提供強(qiáng)大的抽吸能力，一方面促使干燥箱內(nèi)的水分升華，另一方面在冷阱和干燥箱之間形成真空度壓力差，使升華的水汽在冷阱中被捕集。
液壓系統(tǒng)（部分凍干機(jī)具備）：主要用于在干燥結(jié)束時將瓶塞壓入瓶口。
三、凍干技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢
保持原有特性：能夠很好地保留物品的色香味、營養(yǎng)成分以及活性物質(zhì)，對于熱敏性物質(zhì)、易氧化物質(zhì)的干燥尤為適用。
延長保存期限：在真空和低水分含量的條件下，微生物的生長和化學(xué)反應(yīng)受到抑制，從而延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期。
改善產(chǎn)品質(zhì)量：干燥后的產(chǎn)品具有良好的復(fù)水性，且質(zhì)地疏松，易于粉碎和儲存。
便于儲存和運(yùn)輸：降低了產(chǎn)品的重量和體積，節(jié)省了儲存空間和運(yùn)輸成本。
四、凍干過程中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)
預(yù)處理：對物料進(jìn)行挑選、清洗、去皮、切分、燙漂、冷卻等處理，如有需要，還需進(jìn)行濃縮等操作。對于預(yù)凍結(jié)環(huán)節(jié)，要重點(diǎn)考慮凍結(jié)速率對物料質(zhì)量和干燥時間的影響，選擇合適的凍結(jié)速率，既保證凍干食品的質(zhì)量，又使所需的冷凍能耗。
升華干燥：需控制好工藝條件，如裝載量、干燥溫度等。裝載量應(yīng)根據(jù)加熱方式和干燥食品的種類確定，干燥溫度需控制在不引起冰晶融解和已干燥部分熱變性的范圍內(nèi)。干燥終點(diǎn)的判斷可依據(jù)物料溫度與加熱板溫度基本趨于一致并保持一段時間、泵組真空計(jì)與干燥室真空計(jì)趨于一致并保持一段時間、干燥室真空計(jì)冷阱溫度基本回復(fù)到設(shè)備空載時的指標(biāo)并保持一段時間等多個指征來判定。
后處理：包括卸料、半成品選別、包裝等工序。由于凍干后的物料吸濕性強(qiáng)，這些操作需在相對濕度低、溫度適宜且塵埃少的密閉環(huán)境中進(jìn)行。
包裝與貯存：凍干食品具有龐大的表面積，易吸潮、氧化并受光照影響。因此，包裝要考慮防止或減輕氧、水分、光照和溫度對其的影響，采用合適的包裝材料和包裝方式。
五、凍干技術(shù)的發(fā)展前景
隨著科技的不斷進(jìn)步和各行業(yè)的發(fā)展需求，凍干機(jī)技術(shù)在不斷創(chuàng)新和完善。例如，在控制系統(tǒng)方面，更加智能化和自動化，能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的工藝控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控；在設(shè)備性能上，提高能源利用效率、降低運(yùn)行成本、提升干燥速度和產(chǎn)品質(zhì)量等方面也在不斷改進(jìn)。
此外，凍干技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。除了傳統(tǒng)的醫(yī)藥、食品領(lǐng)域，在生物工程、材料科學(xué)、化妝品等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。例如，在生物制藥中，用于制備高活性的生物制品；在材料領(lǐng)域，可用于制備納米粉體等特殊材料。
總之，凍干機(jī)技術(shù)憑借其的優(yōu)勢，在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，并且具有良好的發(fā)展前景。不斷的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展將進(jìn)一步推動凍干機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為各行業(yè)帶來更多的機(jī)遇和價值。
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