具有初始孔隙多孔物料冷凍干燥的實驗研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的干燥方法相比，冷凍干燥是一種比較溫和的干燥方法，在藥品、生物體及特殊食品等熱敏性物料干燥過程中具有獨特的優(yōu)勢。通常凍干產(chǎn)品的質(zhì)量最高，但是其過程能耗也往往最高。因此，縮短冷凍干燥時間，從而降低能量消耗，并實現(xiàn)提高生產(chǎn)率，一直是冷凍干燥領域的技術難題。為減小冷凍干燥過程中蒸汽傳質(zhì)阻力、縮短干燥時間、降低能耗，本課題組首次提出，將液態(tài)物料制備成“具有初始孔隙的多孔物料”再進行冷凍干燥的思想;而常規(guī)液態(tài)物料的冷凍干燥過程是將物料冷凍固

2、化后，直接進行冷凍干燥。本實驗室設計了一套多功能冷凍干燥裝置，并通過初步的實驗探究驗證了:具有初始孔隙的非飽和冷凍物料對液態(tài)物料的冷凍干燥過程具有明顯的強化作用。
　　在課題組以前工作的基礎上，對實驗室裝置做了進一步優(yōu)化設計，并選擇甘露醇為主要固體物料，采用“液氮制作冰激凌法”制備了初始非飽和冷凍物料進行冷凍干燥實驗。實驗結(jié)果表明，具有初始孔隙的非飽和冷凍物料確實可以顯著地強化液態(tài)物料的冷凍干燥過程。兩種不同冷凍物料的干燥產(chǎn)品SE

3、M形貌分析顯示，初始非飽和冷凍物料具有連續(xù)且均勻的固體骨架和孔隙空間，同時物料固體基質(zhì)更加纖細，孔隙空間也更大，因此可以大大減小傳質(zhì)阻力。通過考察兩種物料內(nèi)部各點的溫度變化發(fā)現(xiàn)，初始非飽和物料內(nèi)部各處冰晶確實發(fā)生升華，但仍然存在主要的升華區(qū)域;具有初始非飽和孔隙的多孔物料的冷凍干燥過程的主要控制步驟是傳熱，而常規(guī)飽和物料冷凍干燥過程的主要控制步驟是傳質(zhì)。實驗發(fā)現(xiàn)，物料形狀對兩種物料的冷凍干燥過程影響較大;只有在兩種物料樣品最短傳遞距離相