食品真空冷凍干燥工藝:升華階段
發布時間:2019-05-07 19:34:23 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
食品真空冷凍干燥工藝流程,可分為前處理、預凍、升華干燥、解吸干燥和后處理五個階段。
升華階段
(1)產品升華溫度。
升華階段產品的溫度低于其共融點溫度。所謂共融點就是指凍結的物料在升溫升華過程中,當達到某一溫度時,固體中開始出現液態,電阻值突然減小,此時的溫度就是物料的共融點。它的測定方法與共晶點的測定方法相同,數值上相差不多。
產品溫度低于共融點溫度太多,升華速率低,升華時間加長;高于共融點溫度,產品融化,影響產品質量和干燥過程。
干燥產品還有個崩解溫度。若升華溫度超過該產品的崩解溫度,那么會由于產品干燥層的崩解,影響產品的繼續升華,使產品融化。因此,升華時加熱的溫度還應低于干燥產品的崩解溫度。
為了加快升華溫度,應在產品溫度低于某共融點溫度和崩解溫度下盡量提高產品升華表面溫度。
(2)板層溫度。
凍干曲線的溫度就是冷凍干燥箱擱板溫度。控制擱板溫度對冷凍干燥制品的質量起著重要作用。具體地說就是在升華階段應保證擱板溫度低于產品的共融點溫度,以保證產品溫度低于其共融點溫度;在解吸階段,擱板溫度應低于z*高允許溫度,否則會出現物料中心溫度超過物料的z*高溫度,使物料表面燒焦或變形。
決定已凍干部分允許溫度的主要因素是組分的熱變性、食品的顏色、風味、芳香成分等變化的程度。植物性食品多為40℃~70℃,蔬菜類約為60℃,果品類多為45℃~55℃。
(3)升華階段壓力。
在升華過程中,不僅擱板溫度需要控制,箱內壓力也是需要控制的參數。凍干室壓力大小影響升華干燥過程的傳熱傳質。壓力高傳熱效果好,但不利于水蒸氣的順利溢出并達到捕水器冷凝面;壓力低,對流傳熱減弱,因壓力差大有利于水蒸氣逸出。整個升華過程就是一個傳熱傳質過程,只有壓力適當,才能有一個經濟的干燥速率。
當升華溫度恒定,在箱內壓力低于一定值時,壓力再降低,升華速率也不再增加,而且升華壓力低時,換熱效果差,為提供相同的熱量就需要高的擱板溫度,前面提到高的擱板溫度容易造成物料的融化崩解。通常應把壓力控制在略低于z*高升華溫度對應飽和蒸氣壓的1/2,一般在30Pa—90Pa之間。例如物料升華溫度為-20℃,其飽和蒸氣壓為103Pa,干燥箱內壓力應控制在略低于52Pa附近如40Pa。冷凝器溫度控制在- 30℃以下。這樣產品表面蒸氣壓和冷凝表面蒸氣壓比為103/40=2.6,這個壓差△p=103 - 40=63Pa就是水蒸氣從干燥層表面移向冷凝器表面的壓力。
在升華干燥后期,箱內壓力較低,產品的干燥層已較厚,阻力較大,同時熱阻也較大,干燥速率已不再升高,甚至下降,此時需增加箱內壓力來改善傳熱。通常采用調壓升華法來周期性地改善箱內壓力。調壓升華一般充入氮氣或干燥后的空氣。調壓升華就是周期性地提高和降低干燥箱內壓力的凍干方法。在前半周期提高箱內壓力,以增加氣體的對流換熱和干燥層的導熱;在后半周期箱內壓力迅速降低,升華界面與外表面之間形成較大壓差,水蒸氣迅速逸出。
在一個循環壓力周期中,高壓時間應適當延長,足以使制品的溫度達到它所允許的z*高值;低壓時間應稍短,足以完成水蒸氣的快速逸出即可。具體時間周期長短應通過實驗來確定。
調壓升華z*簡單的作法就是斷續關閉冷凍干燥室和水氣凝結器之間的真空碟閥來實現。
(4)升華時間。
升華時間與物料的前處理工藝、物料的形狀、厚度、制品的允許z*高溫度、向制品供熱的多少和排除升華水蒸氣的快慢有關。對于液態物料,正常的升華速率大約1mm/h,而對于固態物料則與其形狀和尺寸有關,應通過實驗確定。
可根據下面三點,判斷升華過程結束:①產品溫度上升到接近擱板溫度;②干燥箱的壓力下降到與水氣凝結器的壓力接近,且兩者之間的壓力差維持不變;③關閉凍干箱與水氣凝結器之間的碟閥時,箱內壓力上升速率與干燥箱的滲透率和材料放氣率相近。
上述現象發生后,應再延長半個小時左右,以徹底消除產品中的殘留冰晶及擱盤干燥速率的不均衡性。表10-87給出了某些食品凍干時間。
您看到此篇文章時的感受是: