يمكن تقسيم تجفيف المنتج إلى مرحلتين. قبل أن يختفي المجمد في المنتج ، يطلق عليه مرحلة التجفيف الأولى ، وتسمى أيضًا مرحلة التجفيف بالتسامي.
يحتاج المنتج إلى امتصاص الحرارة أثناء التسامي ، ويستغرق الأمر حوالي 670 سعرة حرارية لامتصاص جرام واحد من الثلج في بخار الماء ، لذلك يجب تسخين المنتج في مرحلة التسامي. ومع ذلك ، فإن كمية تسخين المنتج محدودة ، ولا يمكن أن تتجاوز درجة حرارة المنتج درجة حرارة الانصهار الخاصة به. إذا كان المنتج المتسامي أقل بكثير من درجة حرارة الانصهار ، فإن معدل التسامي سينخفض ، وسيتم إطالة وقت مرحلة التسامي ؛ إذا كانت أعلى من درجة حرارة الانصهار ، فسوف يذوب المنتج ، وسوف يتقلص المنتج المجفف في الحجم وستظهر الفقاعات. تعميق اللون ، وصعوبة الذوبان ، وما إلى ذلك. لذلك ، يجب أن تكون درجة حرارة المنتج في مرحلة التسامي قريبة من درجة حرارة الانصهار ولكن لا يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الانصهار.
نظرًا لأن المنتج مسامي ، فإن سطح التسامي غير ثابت. بدلاً من ذلك ، إنه يتغير باستمرار ، ومع تقدم التسامي ، يكون هناك منتج متجمد أقل وأقل. لذلك ، من الصعب قياس درجة حرارة المنتج ، وستكون هناك أخطاء معينة عند استخدام مقياس حرارة للقياس.
يمكن تحديد درجة حرارة المنتج أثناء التسامي عن طريق قياس ضغط الهواء ، ويتم إغلاق الصمام الموجود بين صندوق التجفيف والتجميد والمكثف بسرعة لمدة 1-2 ثانية (ليست طويلة جدًا). ثم افتحه مرة أخرى بسرعة ، ولاحظ ارتفاع الضغط في صندوق التجفيف بالتجميد في لحظة الإغلاق ، واحسب ارتفاع الضغط إلى أعلى قيمة عند نقطة معينة. يمكن العثور على القيمة المقابلة من منحنى أو جدول ضغط البخار المشبع عند درجات حرارة مختلفة من الجليد ، وقيمة درجة الحرارة هذه هي درجة حرارة المنتج أثناء التسامي.
يمكن أيضًا الاستدلال على درجة حرارة المنتج عن طريق قياس مقاومة المنتج المتسامي. إذا كانت المقاومة المقاسة للمنتج أكبر من قيمة مقاومة نقطة الانصهار ، فهذا يعني أن درجة حرارة المنتج أقل من درجة حرارة نقطة الانصهار ؛ إذا كانت المقاومة المقاسة قريبة من قيمة مقاومة نقطة الانصهار ، فهذا يعني أن درجة حرارة المنتج قريبة من نقطة الانصهار أو تصل إليها. درجة الحرارة.
أثناء التجفيف بالتجميد ، كان الضغط في صندوق التجفيف بالتجميد منخفضًا قدر الإمكان في الماضي ، ولكن كان يُعتقد أنه كلما انخفض الضغط ، كان ذلك أفضل ، ولكن يجب التحكم فيه ضمن نطاق معين.
الضغط المنخفض هو بالطبع مواتٍ لتسامي الجليد في المنتج. ومع ذلك ، عندما يكون الضغط منخفضًا جدًا ، يكون غير مناسب لنقل الحرارة ، وليس من السهل الحصول على الحرارة للمنتج ، ويتم تقليل معدل التسامي بدلاً من ذلك. تظهر التجارب أنه عندما يكون ضغط صندوق التجميد والتجفيف أقل من 0. 1 ملي بار ، فإن نقل الحرارة بالحمل الحراري للغاز يكون ضئيلاً ؛ عندما يكون الضغط أعلى من 0. 1 ملي بار ، يزداد انتقال الحرارة بالحمل الحراري للغاز بشكل ملحوظ. في نفس درجة حرارة اللوحة ، عندما يكون الضغط أعلى من 0. 1 ملي بار ، يحصل المنتج بسهولة على الحرارة ، وبالتالي يزيد معدل التسامي.
ومع ذلك ، عندما يكون الضغط مرتفعًا جدًا ، يتم إبطاء معدل تسامي الجليد في المنتج ، ويتم تقليل انخفاض امتصاص الحرارة للمنتج. نتيجة لذلك ، ترتفع درجة حرارة المنتج نفسه ، وعندما تكون أعلى من درجة حرارة الانصهار ، يذوب المنتج ، مما يؤدي إلى فشل التجفيف بالتجميد.
يعتبر الضغط المناسب لصندوق التجفيف بالتجميد بشكل عام بين 0. 1 و 0. 3 ملي بار. ضمن نطاق الضغط هذا ، يساعد على نقل الحرارة والتسامي. عندما يتجاوز 0. 3 ملي بار ، قد يذوب المنتج. في هذا الوقت ، يجب إصدار إشارة إنذار الفراغ لقطع تسخين المنتج ، وحتى بدء تشغيل الفريزر لتبريد صندوق التجفيف بالتجميد لحماية المنتج من الذوبان.
يتكون الضغط في صندوق التجفيف بالتجميد من الضغط الجزئي للهواء والضغط الجزئي لبخار الماء. لذلك ، يجب استخدام مقياس فراغ حراري يمكنه قياس الضغط الكامل لقياس درجة الفراغ ؛ يجب حظر مقاييس ضغط الفراغ بسبب المنتجات الخطرة بخار الزئبق.
يمكن أن ينتج 1 جرام من الثلج حوالي 1 0 ، 000 لترًا من البخار عند ضغط 0.1 ملي بار. لإزالة كمية كبيرة من بخار الماء ، لا يكفي الاعتماد على مضخة تفريغ ميكانيكية لإزالتها. يعمل المكثف بمثابة تبريد بحيث تتكثف كمية كبيرة من بخار الماء على سطح التبريد بداخله ، وبالتالي يعمل المكثف كمضخة بخار الماء. يمكن للحرارة المنبعثة عندما تتكثف كمية كبيرة من بخار الماء أن تجعل درجة حرارة المكثف ترتفع ، وهي ظاهرة طبيعية. ومع ذلك ، نظرًا لقدرة التبريد غير الكافية لمجمد المكثف ، أو السطح الصغير للمكثف لامتصاص بخار الماء ، أو توليد الكثير من بخار الماء بسبب ارتفاع درجة حرارة المنتج ، سترتفع درجة حرارة المكثف بشكل مفرط. عندما يحدث هذا. يتناقص فرق ضغط بخار الماء بين صندوق التجفيف بالتجميد والمكثف ، مما يؤدي إلى انخفاض معدل التسامي ؛ في الوقت نفسه ، يزداد الضغط الجزئي لبخار الماء في نظام التجفيف بالتجميد ، مما يؤدي إلى تدهور درجة الفراغ ، مما يؤدي بدوره إلى انخفاض معدل التسامي. ببطء ، يمتص المنتج حرارة أقل ، وترتفع درجة حرارة المنتج ، مما يتسبب في ذوبان المنتج وتجفيفه بالتجميد.
لذلك ، من أجل تجميد منتج جيد ، من الضروري الحفاظ على فراغ جيد ومستقر في النظام. يجب أن يكون المكثف دائمًا أقل من -40 درجة لأن ضغط بخار الجليد عند درجة -40 حوالي 0. 1 ملي بار.
أثناء مرحلة التجفيف بالتسامي ، تكون طبقات فرن التجفيف بالتجميد مصدر حرارة للمنتج. إذا كانت درجة حرارة اللوح مرتفعة ، فسيحصل المنتج على مزيد من الحرارة ؛ إذا كانت درجة حرارة اللوح منخفضة ، سيحصل المنتج على حرارة أقل ؛ إذا كانت درجة حرارة اللوح مرتفعة جدًا ، فسيحصل المنتج على حرارة عالية جدًا لإذابة المنتج ؛ إذا كانت درجة حرارة اللوح منخفضة جدًا ، فلن يحصل المنتج على حرارة كافية مما يؤدي إلى إطالة وقت تجفيف التسامي. لذلك ، يجب التحكم بدرجة حرارة طبقة اللوح بشكل معقول.
يجب تحديد درجة حرارة طبقة اللوحة وفقًا لدرجة حرارة المنتج ، وضغط صندوق التجفيف بالتجميد (أي درجة الفراغ لصندوق التجفيف بالتجميد) ، ودرجة حرارة المكثف. إذا كانت درجة حرارة المنتج أقل بكثير من درجة حرارة سهل الانصهار للمنتج أثناء تجفيف التسامي ، يكون الضغط في صندوق التجفيف بالتجميد أقل بكثير من الضغط المحدد بواسطة إنذار الفراغ ، ودرجة حرارة المكثف أقل بكثير من -40 ، فيمكن زيادة درجة حرارة طبقات اللوح بشكل أكبر. إذا زادت درجة حرارة طبقة اللوحة إلى قيمة معينة ، فإن درجة حرارة المنتج قريبة من درجة حرارة الانصهار ، أو يرتفع ضغط صندوق التجفيف بالتجميد إلى قيمة قريبة من قيمة إنذار الفراغ أو درجة حرارة المكثف يرتفع إلى -40 درجة ، فلا يمكن زيادة درجة حرارة طبقة اللوحة. خلاف ذلك ، سيحدث موقف خطير.
في الواقع ، ترتبط درجة حرارة طبقة اللوح أثناء التسامي أيضًا بأداء مجفف التجميد. للحصول على مجفف تجميد ذو أداء أفضل ، يمكن رفع درجة حرارة تسخين طبقة اللوح إلى أعلى.
يرتبط طول مرحلة التسامي بالعوامل التالية:
مجموعة متنوعة من المنتجات: بعض المنتجات سهلة التجفيف ، وبعض المنتجات ليس من السهل تجفيفها. بشكل عام ، المنتجات ذات درجة حرارة الانصهار العالية أسهل في التجفيف ولها وقت تسامي أقصر.
سمك تغليف المنتج: معدل التجفيف العادي يقلل من سمك المنتج بحوالي 1 مم في الساعة. لذلك ، سمك العبوة كبير ، ووقت التسامي طويل أيضًا.
الحرارة المقدمة أثناء التسامي: إذا كانت الحرارة المقدمة أثناء التسامي غير كافية ، فسيتم إبطاء معدل التسامي وسيتم تمديد وقت مرحلة التسامي. بالطبع ، لا يمكن توفير الحرارة أكثر من اللازم.
أداء المجفف بالتجميد نفسه ، وهذا يشمل أداء الفراغ لمجفف التجميد ، ودرجة حرارة وكفاءة المكثف ، وحتى هندسة بناء الماكينة ، إلخ. مجفف التجميد الجيد يجعل مرحلة التسامي أقصر.
في المرحلة الأولى من المنتج ، بالإضافة إلى الحفاظ على درجة حرارة المنتج المجمد أقل من نقطة الانصهار ، يجب أيضًا إبقاء درجة حرارة المنتج المجفف أقل من درجة حرارة التفكك.
تشير درجة حرارة التفكك المزعومة إلى المنتج المجفف بالفعل. يجب أن يكون المنتج المجفف فضفاضًا وفوضويًا ، وأن يحافظ على حالة مستقرة ، بحيث يمكن أن يمر بخار الماء المتسامي في المنتج المجمد السفلي بسلاسة ، بحيث يتم تجفيف جميع المنتجات جيدًا.
ومع ذلك ، تفقد بعض المنتجات المجففة صلابتها عندما تصل درجة الحرارة إلى قيمة معينة ، وتحدث ظاهرة تشبه الانهيار ، وستفقد الخصائص السائبة والفوضوية ، مما يجعل المنتج المجفف لزجًا إلى حد ما. مع زيادة الجاذبية النوعية ، يتعمق اللون. تسمى درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا التغيير بدرجة حرارة التفكك.
بعد تفكك المنتج المجفف ، فإنه يعيق أو يؤثر على مرور بخار الماء الذي يؤدي إلى تسامي تسامي المنتج المجمد في الطبقة السفلية ، وبالتالي تتباطأ سرعة التسامي ويمتص المنتج المجمد حرارة أقل ، وتستمر الحرارة في التباطؤ. التي توفرها طبقة اللوحة زائدة عن الحاجة. سيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة المنتج المجمد وذوبان المنتج ورغوة.
ترتبط درجة حرارة التفكك بنوع وخصائص المنتج ، لذلك يجب اختيار العامل الواقي للمنتج بشكل معقول لجعل درجة حرارة التفكك عالية قدر الإمكان ، على سبيل المثال ، يجب أن تكون درجة حرارة تفكك المنتج أعلى من سهل الانصهار درجة حرارة المنتج.
يتم تحديد درجة حرارة التفكك بشكل عام عن طريق التجارب ، ويمكن ملاحظة ظاهرة التفكك عن طريق اختبار التجفيف بالتجميد الدقيق ، وذلك لتحديد درجة حرارة التفكك.