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瓶装物料的冷冻干燥机理与方法的研究

陈孟林  
【摘要】:冷冻干燥因具有许多普通干燥方法没有的优点而被广泛应用于医药、食品、化工等众多领域。瓶装物料的冻干是现今冻干生产的主要形式之一。目前对考虑了瓶侧面传热的二维冻干理论的研究还不成熟,本文就此进行了以下的研究工作: 1.在对瓶装物料冻干的特点进行分析和对前人研究总结的基础上,以热质传递理论为基础,建立了一个考虑因素较为全面的二维冻干模型,根据模型方程的特点把二循环对称分裂、预测-校正等算法联立起来对模型进行了数值求解。 2.在DF-01H型冷冻干燥机上,借助于HP3054A数据采集控制系统等辅助仪器对瓶装脱脂牛奶的冻干进行了实验研究。实验所得的物料温度分布变化曲线、残余水含量变化曲线与模型模拟结果吻合较好。 3.通过实验与模型模拟分析了侧面传热的影响。结果表明:实际生产中的瓶装物料冻干过程,侧面传热的影响不能忽视,在冻干操作控制上应考虑由此而导致的物料温度分布变化情况;侧面传热影响的程度与物料的厚度、瓶径、加热板和辐射板的发射率、冻干室的压强、热源温度等有关,其中前四项参数的变化使影响程度发生较大的改变。 4.研究了水蒸气的温升和结合水的解吸对冻干过程的影响。结果表明:在通常的操作范围内,可忽略水蒸气的温升对瓶装物料冻干过程的影响;结合水所占的比例虽小,但对冻干过程影响很大;结合水在升华阶段的解吸不能忽略,这一冻干机理对理论模型能否正确预测实际结果是非常重要的。 5.讨论了热源温度、冻干室压强、物料尺寸等对冻干过程的影响规律,得到了恒温恒压操作的最佳参数,提出了一些强化冻干过程的方法。


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