[闲聊] 真空冷冻的问题,两者是否互相矛盾呢

楼主: miletian (在水一方)   2014-09-23 17:25:02
请教一下版上的各位先进
市面上的有不少冷风干燥机、真空干燥机
(借由真空降低水的沸点,更容易蒸发,甚至升华)
而冷冻的目的是因为被干燥物在常温下可能会变质,需低温保存
请问这两者是否有可能结合在一起呢
(虽然市面上有所谓的真空冷冻干燥机,但想必也是他们的商业机密)
因为冷冻是透过空气作为介质,令干燥物的热能传递到空气中达到冷冻效果
但是真空就没有空气了,干燥物的温度就难以降低,只能靠热辐射
我想到一个办法是间歇性的令真空与冷冻轮流作用
抽真空一段时间,导入冷空气一段时间
但这感觉不是一个好办法,压缩机也禁不起开开关关的
不然就是透过导热良好的金属作为支撑板
将被干燥物放在金属板上
而金属板连接到冰水中把热传导出去
但这样的缺点就是仅限于薄片状的干燥物
假设我的干燥物是一个苹果,那跟金属板的接触面积很小
导热效果就十分有限
我知道要在真空状态下导热的方法很多
利用热辐射,可是热辐射不能反其道而行
你只能用热辐射迅速烤熟苹果,却不能迅速冷冻苹果
亦或微波也是在真空下加热的手段,直接令加热物自体发热
这方法显然也只能加温不能降温
请问还有其他可行的方式来达到真空冷冻的效果吗
作者: s1000 (s1000)   2014-09-23 20:58:00
好问题
作者: a77729 (00000)   2014-09-23 22:10:00
如果先冷冻再抽真空呢?又我想一般应该不会是绝对真空,应该还是有空气,抱欠非专业,只是提出想法
作者: tyf99 (呵呵)   2014-09-23 22:54:00
其实只要抽到极低压,水份就会很快蒸发.水从液态转变气态时,就会带走热量(气化热)只要不断抽走水蒸汽(也可补充些干燥空气),就能不断降温了
作者: airrooco (批批踢三星级潜水伕)   2014-09-23 23:15:00
印象中是要冷冻后在真空下缓慢加热?
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-23 23:16:00
实际上机器是有加热设备的XD
作者: airrooco (批批踢三星级潜水伕)   2014-09-23 23:19:00
作者: gamer   2014-09-23 23:31:00
真空包装之后丢到冷冻柜就好了。或者是在低温的环境下抽真空也行。
作者: s1000 (s1000)   2014-09-24 10:17:00
这样只要没太多热辐射,就可以保持冷冻状态。
楼主: miletian (在水一方)   2014-09-24 10:22:00
市面上的机种似乎都是先冷冻再抽真空,抽真空时辅以热源
作者: s1000 (s1000)   2014-09-24 10:23:00
楼主: miletian (在水一方)   2014-09-24 10:24:00
在真空状态下就能加快水分升华成气体但这样就必须小心控制抽真空后的加热功率,避免物体过热所以我才想说有什么手段在低温状态加速水分的升华gamer说的真空包装再丢冷冻柜,当水气升华成气体真空度就降低了,所以抽真空必须持续进行,不能用真空包装代替低温环境下抽真空,外部低温会难以传导到真空内,如果用辐射热加速水气升华,很快真空内部温度就会过高如果不用热源辅助升华,干燥的时间又会很长
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-24 11:00:00
加热是不得不的行为啦,改变压力比改变温度快的多
作者: gamer   2014-09-24 23:47:00
降温水气为什么会相变为气体?低温环境下热平衡后,再进行抽真空也不需要进行热交换。还是说你的东西本身是个热源?
楼主: miletian (在水一方)   2014-09-25 08:00:00
在真空环境下冰会升华成气体,这些气体会令真空度下降另外我的干燥物非热源,但会用额外热源帮助他升华但我无法控制所有热能都用于水气的升华,物体还是会升温
作者: ewings (火星人当研究生)   2014-09-26 07:28:00
水汽蒸发就会带走大量潜热,干嘛脱裤子放屁多弄个冷冻?到时反而水汽结冰带不走
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-26 09:21:00
制程不同啦,真空干燥+冻干 一般是对潮湿物做的主要是避免液态水沸腾带走欲干燥的物料做出来的外观也比较漂亮、均匀
作者: gamer   2014-09-26 23:38:00
我还是不懂,你对干燥物加热,干燥物变成存放在相对高温的环境下了,那不就失去冷冻的意义了?另外,水从固相或液相转变成气相会带走大量的潜热,并不会有干燥物升温的情况发生既然不会升温,那也就没有热传的问题需解决才是,至于真空度,抽的时间够久把气态水抽光,真空度自然达得到,那只是时间和真空泵功率够不够的问题而已吧。举例来说,空调机的冷媒循环管路内部不允许有水,做法也不过就是持续抽真空到-1atm就能解决了。那上面提到怕水气带走干燥物,不能加滤网解决吗?
作者: tyf99 (呵呵)   2014-09-27 02:02:00
不知道抽真空要干嘛,水的三相图 http://bit.ly/ZY2jYE压力抽到 10mbar,这时水的沸点都不到 10c 了维持 10mbar,只要1/7的水蒸发,带走的热就够它整个结冰了三相点 273.16K, 611.73pa,气压维持在这上面多一点就好
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-27 16:19:00
实际上,大规模生产的时候,滤网还真是一个麻烦的玩意…当然后面也能加ko drum之类的机构回收看过没调整好的冻干设备 出来的粉末并不能符合预期外观不均匀,结块的状况干燥的质传机制还挺多秘诀的
楼主: miletian (在水一方)   2014-09-28 16:24:00
问题就在于真空设备的成本与时间啊,所以才要用热源辅助干燥
作者: gamer   2014-09-28 22:49:00
我比较疑惑的是,额外加热不会影响到欲冷冻物吗?如果不会,干嘛不直在相对高温环境下进行就好?
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-29 08:37:00
据我对这种设备的了解,只是不让他出现液态水即可脱水的机制是升华而非蒸发,液态水蒸发会很难控制物料根据设备商的师傅表示加热是制程后段才开始加热的

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