四環(huán)凍干機—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理（一）

真空冷凍干燥的基本原理是在低溫低壓條件下的傳熱傳質(zhì)。由于被凍干物料性質(zhì)、凍干方法

和對凍干產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同，描述凍干過(guò)程的模型及其解法也不相同。隨著(zhù)研究的深入，

有些問(wèn)題宏觀(guān)傳熱傳質(zhì)公式不能解決，從而發(fā)展了微納尺度的傳熱傳質(zhì)；有些問(wèn)題常規傳熱

傳質(zhì)定律已經(jīng)不能描述，于是出現了超常傳熱傳質(zhì)。通常情況冷凍真空干燥過(guò)程的三大階段

冷凍階段，升華干燥階段，解析干燥階段需要分別描述。

對任何物料進(jìn)行冷凍干燥，都要先將其凍結到共晶點(diǎn)溫度以下。冷凍是凍干過(guò)程的必經(jīng)之路。

物料的凍結方法有凍干機內擱板凍結、抽真空自?xún)鼋Y和冷庫凍結等，另外還有旋轉凍結器凍結、

流化床凍結和一些特殊的凍結技術(shù)，奶分層凍結、反復凍結、粒狀凍結和噴霧凍結等。

凍干液態(tài)原料的生產(chǎn)用醫藥凍干機多采用干燥箱內擱板凍結，而凍干固態(tài)食品的凍干機多采用

凍干機外凍結（冷庫和凍結器）。擱板凍結和冰箱冷庫凍結，是給物料提供冷量，通過(guò)降低傳

熱物料溫度，達到凍結目的，從宏觀(guān)角度分析，沒(méi)有傳質(zhì)，只有傳熱，從微觀(guān)角度分析，生物

材料內部會(huì )有因溫度改變而引起的溶質(zhì)的擴散。

抽真空自?xún)鼋Y是對含水的物料直接抽真空，隨著(zhù)壓力的降低而蒸發(fā)量加大，由于外界不提供蒸

發(fā)所需的熱量，故吸收物料本身的熱量自然降溫而實(shí)現凍結。抽真空自?xún)鼋Y有靜止抽真空自?xún)?/span>

結和旋轉抽真空自?xún)鼋Y兩種方式。靜止抽真空自?xún)鼋Y主要用于凍結固態(tài)物料，旋轉抽真空自?xún)?/span>

結主要用于液態(tài)物料的凍結，旋轉離心的主要作用是不使液體產(chǎn)生沸騰而起泡。擱板凍結和冷

庫凍結這兩種凍結方式都需要制冷系統，因此，增加了設備投資和運轉費用；而抽真空自?xún)鼋Y

擱板內不需要制冷管道，克服了上述缺點(diǎn)，同時(shí)在抽真空自?xún)鼋Y過(guò)程中還蒸發(fā)了一些水分，從

而可縮短后期的干燥時(shí)間。

對于要求生物活性的材料，為了保存生物材料的活性，在冷凍時(shí)還需加人一定量的保護劑，使

物料的冷凍過(guò)程熱質(zhì)傳遞過(guò)程更復雜。