[閒聊] 真空冷凍的問題,兩者是否互相矛盾呢

作者: miletian (在水一方)   2014-09-23 17:25:02
請教一下版上的各位先進
市面上的有不少冷風乾燥機、真空乾燥機
(藉由真空降低水的沸點,更容易蒸發,甚至昇華)
而冷凍的目的是因為被乾燥物在常溫下可能會變質,需低溫保存
請問這兩者是否有可能結合在一起呢
(雖然市面上有所謂的真空冷凍乾燥機,但想必也是他們的商業機密)
因為冷凍是透過空氣作為介質,令乾燥物的熱能傳遞到空氣中達到冷凍效果
但是真空就沒有空氣了,乾燥物的溫度就難以降低,只能靠熱輻射
我想到一個辦法是間歇性的令真空與冷凍輪流作用
抽真空一段時間,導入冷空氣一段時間
但這感覺不是一個好辦法,壓縮機也禁不起開開關關的
不然就是透過導熱良好的金屬作為支撐板
將被乾燥物放在金屬板上
而金屬板連接到冰水中把熱傳導出去
但這樣的缺點就是僅限於薄片狀的乾燥物
假設我的乾燥物是一個蘋果,那跟金屬板的接觸面積很小
導熱效果就十分有限
我知道要在真空狀態下導熱的方法很多
利用熱輻射,可是熱輻射不能反其道而行
你只能用熱輻射迅速烤熟蘋果,卻不能迅速冷凍蘋果
亦或微波也是在真空下加熱的手段,直接令加熱物自體發熱
這方法顯然也只能加溫不能降溫
請問還有其他可行的方式來達到真空冷凍的效果嗎
作者: s1000 (s1000)   2014-09-23 20:58:00
好問題
作者: a77729 (00000)   2014-09-23 22:10:00
如果先冷凍再抽真空呢?又我想一般應該不會是絕對真空,應該還是有空氣,抱欠非專業,只是提出想法
作者: tyf99 (呵呵)   2014-09-23 22:54:00
其實只要抽到極低壓,水份就會很快蒸發.水從液態轉變氣態時,就會帶走熱量(氣化熱)只要不斷抽走水蒸汽(也可補充些乾燥空氣),就能不斷降溫了
作者: airrooco (批批踢三星級潛水伕)   2014-09-23 23:15:00
印象中是要冷凍後在真空下緩慢加熱?
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-23 23:16:00
實際上機器是有加熱設備的XD
作者: airrooco (批批踢三星級潛水伕)   2014-09-23 23:19:00
作者: gamer   2014-09-23 23:31:00
真空包裝之後丟到冷凍櫃就好了。或者是在低溫的環境下抽真空也行。
作者: s1000 (s1000)   2014-09-24 10:17:00
這樣只要沒太多熱輻射,就可以保持冷凍狀態。
作者: miletian (在水一方)   2014-09-24 10:22:00
市面上的機種似乎都是先冷凍再抽真空,抽真空時輔以熱源
作者: s1000 (s1000)   2014-09-24 10:23:00
作者: miletian (在水一方)   2014-09-24 10:24:00
在真空狀態下就能加快水分昇華成氣體但這樣就必須小心控制抽真空後的加熱功率,避免物體過熱所以我才想說有什麼手段在低溫狀態加速水分的昇華gamer說的真空包裝再丟冷凍櫃,當水氣昇華成氣體真空度就降低了,所以抽真空必須持續進行,不能用真空包裝代替低溫環境下抽真空,外部低溫會難以傳導到真空內,如果用輻射熱加速水氣昇華,很快真空內部溫度就會過高如果不用熱源輔助昇華,乾燥的時間又會很長
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
降溫水氣為什麼會相變為氣體?低溫環境下熱平衡後,再進行抽真空也不需要進行熱交換。還是說你的東西本身是個熱源?
作者: miletian (在水一方)   2014-09-25 08:00:00
在真空環境下冰會昇華成氣體,這些氣體會令真空度下降另外我的乾燥物非熱源,但會用額外熱源幫助他昇華但我無法控制所有熱能都用於水氣的昇華,物體還是會升溫
作者: ewings (火星人當研究生)   2014-09-26 07:28:00
水汽蒸發就會帶走大量潛熱,幹嘛脫褲子放屁多弄個冷凍?到時反而水汽結冰帶不走
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-26 09:21:00
製程不同啦,真空乾燥+凍乾 一般是對潮濕物做的主要是避免液態水沸騰帶走欲乾燥的物料做出來的外觀也比較漂亮、均勻
作者: gamer   2014-09-26 23:38:00
我還是不懂,你對乾燥物加熱,乾燥物變成存放在相對高溫的環境下了,那不就失去冷凍的意義了?另外,水從固相或液相轉變成氣相會帶走大量的潛熱,並不會有乾燥物升溫的情況發生既然不會升溫,那也就沒有熱傳的問題需解決才是,至於真空度,抽的時間夠久把氣態水抽光,真空度自然達得到,那只是時間和真空泵功率夠不夠的問題而已吧。舉例來說,空調機的冷媒循環管路內部不允許有水,做法也不過就是持續抽真空到-1atm就能解決了。那上面提到怕水氣帶走乾燥物,不能加濾網解決嗎?
作者: tyf99 (呵呵)   2014-09-27 02:02:00
不知道抽真空要幹嘛,水的三相圖 http://bit.ly/ZY2jYE壓力抽到 10mbar,這時水的沸點都不到 10c 了維持 10mbar,只要1/7的水蒸發,帶走的熱就夠它整個結冰了三相點 273.16K, 611.73pa,氣壓維持在這上面多一點就好
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-27 16:19:00
實際上,大規模生產的時候,濾網還真是一個麻煩的玩意…當然後面也能加ko drum之類的機構回收看過沒調整好的凍乾設備 出來的粉末並不能符合預期外觀不均勻,結塊的狀況乾燥的質傳機制還挺多秘訣的
作者: miletian (在水一方)   2014-09-28 16:24:00
問題就在於真空設備的成本與時間啊,所以才要用熱源輔助乾燥
作者: gamer   2014-09-28 22:49:00
我比較疑惑的是,額外加熱不會影響到欲冷凍物嗎?如果不會,幹嘛不直在相對高溫環境下進行就好?
作者: YJM1106 (YM)   2014-09-29 08:37:00
據我對這種設備的了解,只是不讓他出現液態水即可脫水的機制是昇華而非蒸發,液態水蒸發會很難控制物料根據設備商的師傅表示加熱是製程後段才開始加熱的

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