神奇的发酵粉厨房就像一个化学实验室。橱柜里的各种配料就是化学晶。你已经知道，奶油蛋羹里含有使之变浓、呈半固体状态的淀粉。醋和柠檬汁是酸性的，碳酸氢钠是碱性的。冰箱、炊具和食品加工机就像冷却、加热或切削、混合各种成分的科学仪器。下面还有一些实验，可以帮你了解你橱柜里更多的化学品。想一想制作奶油蛋羹。提示不要用速溶蛋糊粉，速溶蛋糊粉里含有糖和炼乳。材料或器具蛋糊粉或玉米面磅秤碗一个量杯水勺1.量出175克蛋糊粉。倒进碗里。2.用量杯量出125毫升水。3.慢慢加水。搅拌成黄色的面团。4.再加水或蛋糊粉，让它黏度适中。5.轻轻摸摸蛋糊面团，感觉它可以像液体一样流动(图3)。6.把这个“不安分的”蛋糊揉成团。松开一只手，面团会坍下去，成为一个薄饼。下一块，面团不能拉伸，很容易被拉断 (图4)。实验揭秘蛋糊粉是固体，水是液体。当你把两者混合在一起时，你就做成了一种悬浮液。蛋糊粉的颗粒悬浮在水里，并均匀地分散开。当你慢慢搅动这个混合物的时候，里边的颗粒仍然会均匀地分布。晃动奶油蛋羹，它就像液体一样。而你快速揉动它的时候，颗粒就会彼此撞击，这时它就具备了固体的特征。制作胶质的“蚯蚓”把一小袋白明胶倒人一个盘子。请一位成年人帮你倒人150毫升热果汁。搅拌，使白明胶完全溶解。然后让它冷却。浸入几根粗吸管，让管中灌满混合液(图1)。把盘子放进冰箱里，让吸管定型。最后用擀面杖擀吸管，做成弯曲的果味“蚯蚓”(图2)。“蚯蚓”能够弯曲，是因为它们由一种叫做凝胶的胶质做成的。热果汁分解了白明胶的分子模式。当混合液冷却时，又组合成了新的模式——里面掺进了液体，这样就形成了凝胶。神奇的发酵粉在一个瓶子里，把两勺发酵粉、一勺糖和两勺温水混合起来。在瓶口放一个气球。把瓶子立在温水中。气球会神奇地膨胀！原来如此热和水激活了发酵粉里的微生物。当微生物吃足了糖，就会吐出二氧化碳，二氧化碳会把气球吹鼓。硬淀粉淀粉可以用来浆衣服。用玉米粉、水和食品色素做成混合液，把几根绳子浸在混合液里(图1)。搅动绳子，然后把它们卷成有趣的形状，放在盘子里。把盘子放在热的地方，水蒸发后留下淀粉。淀粉使绳子变硬，所以它们能保持自己的形状(图2和图3)。可以试着用胶把这些绳子的图形粘在彩色纸上，用它们来做装饰品。人造黄油最初的人造黄油处方是：“把热牛肉脂肪、猪的胃液、牛奶和水混合。”但是，今天的人造黄油主要用植物性脂肪制成，因此，人们认为，食用人造黄油比黄油对健康更有益。当一种物质的微粒悬浮在另一种物质之上时就产生了胶质。水滴浮在空气中成了雾；气体浮在奶油上成了生奶油；水滴浮在胶质上成了果冻。我明白了将厨房中的部分材料混合，可以制造出又像固体又像液体的胶。也可以制作凝胶，还可以利用激活微生物的方法，产生二氧化碳气体。
干燥剂是指能除去潮湿物质中部分水份的物质。如硫酸钙和氯化钙等，通过与水结合生成水合物进行干燥；物理干燥剂，如硅胶与活性氧化铝等，通过物理吸附水进行干燥。1、酸性干燥剂：浓硫酸、五氧化二磷，用于干燥酸性或中性气体，其中浓硫酸不能干燥硫化氢、溴化氢、碘化氢的强还原性的酸性气体;五氧化二磷不能干燥氨气2、中性干燥剂：无水氯化钙，一般气体都能干燥，但无水氯化钙不能干燥氨气和乙醇；3、碱性干燥剂：碱石灰（CaO与NaOH、KOH的混合物）、生石灰（CaO）、NaOH固体，用于干燥中性或碱性气体。
厨房中的化学实验 推荐 下载阅读CAJ格式全文 下载阅读PDF格式全文 【作者中文名】 张凤春; 邵鸿; 【文献出处】 中学生数理化(高一版), Maths Physics & Chemistry for Middle School Students(Senior High School Edition), 编辑部邮箱 2007年 Z1期 期刊荣誉：ASPT来源刊 CJFD收录刊 【摘要】 <正>1.碱面与食醋的反应.方法:取一个玻璃杯,杯底放一小节蜡烛,并铺一层碱面(主要成分是碳酸钠),把蜡烛点燃,沿杯壁倒入一些食醋(主要成分是醋酸),等一会在玻璃杯上盖一块蘸有澄清石灰水的玻璃片. 这篇文章我已经在中国知网中找到,并下载下来发到你QQ邮箱里了,你查收,要下载CAJ软件才可以看的.
干燥剂也叫吸咐剂，是用在防潮，防霉方面，起干燥作用，按吸附方式及反应产物不同为分物理吸附干燥剂和化学吸附干燥剂。物理吸附的干燥剂有硅胶、氧化铝凝胶、分子筛、活性炭、骨炭、木炭、矿物干燥剂，或活性白土等，它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中。 干燥剂是一种从大气中吸收潮气的除水剂，它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中或通过化学方式吸收水分子并改变其化学结构，变成另外一种物质。化学吸附的常用干燥剂有生石灰干燥剂、氯化镁、氯化钙、碱石灰或五氧化二磷、硅酸等，它们是通过化学方式吸收水分子并改变其化学结构，变成另外一种物质。 上海易轩干燥剂 物理吸附的常用干燥剂有硅胶干燥剂、粘土干燥剂、分子筛干燥剂、矿物干燥剂、纤维干燥剂、 蒙脱石干燥剂等。干燥剂是指能除去潮湿物质中水分的物质，常分为两类：化学干燥剂，如硫酸钙和氯化钙等，通过与水结合生成水合物进行干燥；物理干燥剂，如硅胶与活性氧化铝等，通过物理吸附水进行干燥。湿气的管控是与产品的良率是息息相关的，以食品而言，在适当的温度和湿度下，食物中的细菌和霉菌便会以惊人的速度繁殖，使食物腐坏，造成受潮及色变。电子产品也会因湿度过高造成金属氧化，产生不良。干燥剂的使用便是为了要避免多余的水分造成不良品的发生。静态干燥定义：定量的吸附剂和定量的溶液经过长时间的充分接触而达到平衡。（被处理液或气体与吸附剂搅拌混合，而被处理液或气体没有自上而下流过吸附剂的流动，这种吸附操作叫静态吸附。）应用：1、防湿包装：照相机及感光材料、精密仪器/电器、食品、药品、鞋、衣服、皮革、武器、电讯器材等。2、空气脱湿：家庭内壁橱、柜子、地板、乐器等。动态干燥定义：把一定重量的吸附剂填充于吸附柱中，令浓度一定的溶液在恒温下以恒速流过，从而测得透过吸附容量和平衡吸附容量。（被处理液或气体通过吸附剂自上向下流动的吸附叫动态。）应用：1、空气干燥：仓库、船仓、制药厂、精密机械、电子器材制造厂、压缩空气、仪表空气干燥。2、工业气体脱水精制：氢、氧、氮、氯、CO2、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷、丙烷、SO3、SO2、天然气、煤气。编辑本段干燥剂的应用物理吸附干燥剂的应用干燥剂适用于防止仪器，仪表，电器设备，药品，食品，纺织品及其他各种包装物品受潮，在海运途中干燥剂也有广泛的应用，因为货物在运输过程中常因温度大而受潮变质，用干燥剂可有效的去湿防潮，使货物的质量得到保障。1、干燥剂用于瓶装药品、食品的防潮。保证内容物品的干燥，防止各种杂霉菌的生长。2、干燥剂可作为一般包装干燥剂使用，用于防潮。3、干燥剂可方便地置于各类物品（如仪器仪表、电子产品、皮革、鞋、服装、食品、药品和家用电器等）包装内，以防止物品受潮霉变或锈蚀。化学吸附干燥剂的应用1、酸性干燥剂：浓硫酸、五氧化二磷，用于干燥酸性或中性气体，其中浓硫酸不能干燥硫化氢、溴化氢、碘化氢的强还原性的酸性气体;五氧化二磷不能干燥氨气2、中性干燥剂：无水硫酸铜、氯化钙，一般气体都能干燥，但氯化钙不能干燥氨气和乙醇；3、碱性干燥剂：碱石灰（CaO与NaOH的混合物）、生石灰（CaO）、NaOH固体，用于干燥中性或碱性气体。编辑本段分类及介绍硅胶干燥剂是一种高活性吸附材料，主要成分是二氧化硅，是一种高活性吸附材料。通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。硅胶属非晶态物质，其形状透明不规侧球体，其化学分子式为mSiO2．nH2O。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。硅胶干燥剂的内部为极细的毛孔网状结构，这些毛细孔能够吸收水分，并通过其物理吸引力将水份保留住，作为干燥剂被广泛应用到航空部件、计算机器件、电子产品、皮革制品、医药、食品等行业的干燥防潮。即使将硅胶干燥剂全部浸入水中，它也不会软化或液化。它具有无毒、无味、无腐蚀、无污染的特性，故可以与任何物品直接接触。硅胶干燥剂最适合的吸湿环境为室温（20~32℃）、高温（60~90℃），它能使环境的相对湿度降低至40%左右，因此干燥剂应用范围非常广泛。 硅胶的安全性能 ：硅胶能对人的皮肤能产生干燥作用，因此，操作时应穿戴好工作服。若硅胶进入眼中，需用大量的水冲洗，并尽快找医生治疗。硅胶干燥剂是唯一通过美国FDA认证，可直接与食品、药品接触使用的干燥剂。发生误食后，不会对人体造成伤害，也不会被人体吸收，可自然的随粪便排出体外。 成分组值： 成份 比值(%) SiO2 99.6 Na2O 0.17 Fe2O3 0.02 MgO 0.01 CaO 0.04 Al2O3 0.16 蒙脱石干燥剂 粘土（蒙脱石）干燥剂 粘土干燥剂，外观形状为灰色小球，最适宜在50℃以下的环境中吸湿。当温度高于50℃，粘土的"放水"程度便大于"吸水"程度。但粘土的优势在于价格便宜。蒙脱石干燥剂自上世纪八十年代由德国南方化学公司发现并使用在干燥剂领域后，因其低廉的价格，良好的吸附效果逐渐成为国际主流的矿物干燥剂原料之一。蒙脱石干燥剂也称膨润土干燥剂 、陶土干燥剂。蒙脱石干燥剂颜色有：紫色、灰色、紫红 特点： ①环保性：以纯天然蒙脱石干燥剂为原料，干燥活化制成，不含任何添加剂和易溶物，是一种无腐蚀、无毒、无公害的绿色环保产品；使用后可作为一般废弃物处理，不会污染环境，可自然降解。②适应性：在各种温度的环境下，吸湿性能都能保持稳定；③防潮性：吸湿性能良好，饱和吸湿率为自身重的50%以上，是传统干燥剂的1.5倍。分子筛干燥剂 分子筛干燥剂 分子筛干燥剂，它是一种人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品，结晶型铝硅酸盐化合物，其晶体结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分，故称分子筛。其孔径大小可通过加工工艺的不同来控制，除了吸附水气，它还可以吸附其它气体。在230℃以上的高温情况下，仍能很好的容纳水分子。 分子筛干燥剂特点： ①在超低湿度条件下，仍然能够大量地吸收环境中的水蒸气，有效地控制环境湿度；②吸湿速度极快，在极短的时间内吸收大量水蒸汽。矿物干燥剂 矿物干燥剂 活性矿物干燥剂也称凹土干燥剂，是采用纯天然原料矿物凹凸棒土及活性吸湿剂经过活化处理精炼而成，绿色环保，无毒无味，对人体无损害。在室温及一般湿度下具有良好的吸附活性，静态减湿和异味去除等功效。由于含有氯离子，不可与食品，药品，金属等直接接触。广泛应用于不能采用油封、气相封存的产品中，诸如：光学仪器、电子产品、医学保健、食品包装及军工产品和民用产品的干燥空气封存。 矿物干燥剂特点： ①高湿下吸湿能力好；②高温下吸湿能力比蒙 脱石优秀。 活性矿物干燥剂 活性矿物干燥剂 纤维干燥剂 纤维干燥剂 纤维干燥剂是由纯天然植物纤维经特殊工艺精致而成。其中尤其是覆膜纤维干燥剂片，方便实用，不占用空间。它的吸湿能力达到100%的自身重量，是普通干燥剂所无法比拟的。另外，该产品安全卫生，价格适中，是很多生物、保健食品和药品的理想选择。 纤维干燥剂特点： ①天然植物纤维为吸湿载体，可100%自然降解，属环保型干燥剂；②吸湿速率快，吸湿率高；③饱和吸湿率可达自身重量的100%(25℃，RH=100%)，是普通干燥剂的三倍；④外形象厚纸片，可任意裁切或冲切成各种形状，可直接填装于瓶盖或其他容器内。1、环保性：纯天然矿物为主要原料，能百分百降解无污染。2、安全性：无毒无害。3、高吸湿性：吸湿率比硅胶类干燥剂高出50%以上。4、高性价比：在保证产品效能的前提下，为客户企业提供了极富市场竞争力的价格。5、个性化服务：能根据服务对象的要求提供不同性能的产品。6、除异味性：天然结构能选择性吸附甲醛和气态硫化物等有毒气体。编辑本段常用化学干燥剂 名称 化学式 吸水能力 干燥速度 酸碱性 再生方式 硫酸钙 CaSO4 小 快 中性 163℃烘干再生 氧化钡 BaO - 慢 碱性 不能再生 五氧化二磷 P2O5 大 快 酸性 不能再生 氯化钙(熔融过) CaCl2 大 快 中性 200℃烘干再生 高氯酸镁 Mg(ClO4)2 大 快 中性 烘干再生(251℃分解) 氢氧化钾(熔融过) KOH 大 快 强碱性 不能再生 氧化铝 Al2O3 大 快 中性 110～300℃烘干再生 浓硫酸 H2SO4 大 快 强酸性 蒸发浓缩再生 硅胶 SiO2 大 快 酸性 120℃烘干再生 氢氧化钠(熔融过) NaOH 大 快 强碱性 不能再生 氧化钙 CaO - 慢 碱性 不能再生 活性无水硫酸铜 CuSO4 大 - 弱酸性 150℃烘干再生 硫酸镁 MgSO4 大 快 弱酸性 200℃烘干再生 硫酸钠 Na2SO4 大 慢 中性 烘干再生 碳酸钾 K2CO3 中 慢 碱性 100℃烘干再生 金属钠 Na - - 碱性 不能再生 注：使用高氯酸盐时务必小心，碳、硫、磷及一切有机物都不能与之接触，否则会发生猛烈爆炸，造成危险。适用于液体的干燥剂1、饱和烃类：P2O5，CaCl2，H2SO4(浓)，NaOH，KOH，Na，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaH2，LiAlH4，分子筛2、不饱和烃类：P2O5，CaCl2，NaOH，KOH，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaH2，LiAlH43、卤代烃类：P2O5，CaCl2，H2SO4(浓)，Na2SO4，MgSO4，CaSO44、醇类：BaO，CaO，K2CO3，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶5、酚类：Na2SO4，硅胶6、醛类：CaCl2，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶7、酮类：K2CO3，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶8、醚类：BaO，CaO，NaOH，KOH，Na，CaCl2，CaH2，LiAlH4，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶9、酸类：P2O5，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶10、酯类：K2CO3，CaCl2，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaH2，硅胶11、胺类：BaO，CaO，NaOH，KOH，K2CO3，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶12、肼类：NaOH，KOH，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶13、腈类：P2O5，K2CO3，CaCl2，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶14、硝基化合物：CaCl2，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶15、二硫化碳：P2O5，CaCl2，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶16、碱类：NaOH，KOH，BaO，CaO，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，硅胶适用于气体的干燥剂序号 气体名称 适用干燥剂1 H2： P2O5，CaCl2，H2SO4(浓)，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaO，BaO，分子筛2 O2 ：P2O5，CaCl2， Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaO，BaO，分子筛3 N2 P2O5，CaCl2，H2SO4(浓)，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaO，BaO，分子筛4 O3 P2O5，CaCl25 Cl2 CaCl2，H2SO4(浓)6 CO P2O5，CaCl2，H2SO4(浓)，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaO，BaO，分子筛7 CO2 P2O5，CaCl2，H2SO4(浓)，Na2SO4，MgSO4，CaSO4， 分子筛8 SO2 P2O5，CaCl2，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，分子筛9 CH4 P2O5，CaCl2，H2SO4(浓)，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，CaO，BaO，NaOH，KOH，Na，CaH2，LiAlH4，分子筛10 NH3 Mg(ClO4)2，NaOH，KOH，CaO，BaO，Mg(ClO4)2，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，分子筛11 HCl CaCl2，H2SO4(浓)12 HBr CaBr213 HI CaI214 H2S CaCl215 C2H4 P2O516 C2H2 P2O5，NaOH 注意事项 ：一般的说，酸性干燥剂不能干燥碱性气体，可以干燥酸性气体及中性气体；碱性干燥剂不能干燥酸性气体，可以干燥碱性气体及中性气体；中性干燥剂可以干燥各种气体。但这只是从酸碱反应这一角度来考虑，同时还应考虑到规律之外的一些特殊性，如气体与干燥剂之间若发生了氧化还原反应，或生成络合物，加合物等，就不能用这种干燥剂来干燥该气体了。例如：①不能用浓硫酸干燥H2S、HBr、HI等还原性气体，因为二者会发生氧化还原反应，如：H2S+H2SO4=2H2O+SO2+S↓②不能用无水硫酸铜干燥H2S气体，二者会反应：CuSO4+H2S=H2SO4+CuS↓③不能用无水硫酸铜干燥NH3，二者可发生反应生成络合物：CuSO4+NH3=[Cu(NH3)4]SO4④不能用无水CaCl2干燥NH3，二者会发生络合反应，生成一些加合物：CaCl2+4NH3=CaCl2*4NH3 CaCl2+8NH3=CaCl2*8NH3编辑本段使用分类说明医药保健品、生物试剂、食品行业专用干燥剂。专用干燥剂特点：卫生要求高，包装材料通过美国FDA论证，产品小巧高效、精致环保，有较好的相容性和化学稳定性。按应用环境区分，一般为三种情况：（1）在小环境中使用：干燥剂直接放在瓶、罐或其他密闭的小袋中，使小环境中的物品保持干燥。（2）在中环境中使用：干燥剂直接放在包装的纸箱（或包装桶、袋）中使用，以避免包装中的物品受潮。（3）在大环境中使用：干燥剂直接放在类似仓库、集装箱中使用，以达到控制大环境湿度的目的。
水污染状况调查空气中二氧化硫含量的测定（用高锰酸钾溶液定量测定）食品干燥剂（氧化钙，铁粉的优缺点探究）加碘食盐的碘含量是否达标橙汁饮料中维生素C的含量测定
食品干燥剂一般是无毒、无味、无接触腐蚀性、无环境污染。食品干燥剂是为了降低食品袋中的湿度,防止食品变质腐败；而实验室的干燥剂如浓硫酸，碱石灰等等就太危险了，但是它们也有优点，例如吸水极快，效率高，价格便宜等。食品中常用的干燥剂是氧化钙(Calcium Oxide)和硅胶(Silica Gel)，蒙脱石干燥剂，氯化钙干燥剂，纤维干燥剂。
1、出去水垢的研究报道2、饮用水的研究调查3、化学史调查研究 4、金属材料研究调查5、铝制品使用调查研究6、食品中防潮剂（干燥剂）调查研究7、食品中抗氧化剂调查研究8、生活中离子反应应用调查研究9、肥皂制作（食用费油制肥皂） 10、高分子材料对人的生活的影响
化学与材料论文化学与饮食健康论文化学与环境论文---化学与环境保护化学与生活最好将其中的细化一下，比如说化学与生活，可以观察生活中的小小细节，如水壶中的水锈去除啊 馒头发酵呀 鸡蛋皮与醋的反应啊 什么的 然后结合这些日常小生活中的问题组织语言 结实生活中化学无处不在 激发学习兴趣等等~~~~呵呵~~~~应该还是蛮多蛮好写的 楼主加油~~~~
真空冷冻干燥技术的现状及发展趋势 1 引言 近几年来, 真空冷冻干燥技术发展非常迅速, 国内尤为突出。十年前, 国内生产冻干设备的工厂只有3 家,现在已近30 家。冻干产品由生物制品到药品,再发展到出口冻干食品。生产冻干食品的厂家从无到有,目前已有几十家。冻干理论研究也活跃起来,有十几所高等院校和科研机关在研究冻干过程的传热传质,发表论文数十篇,出版了5 本专著。可以肯定地说,冻干设备、工艺和理论研究已经取得了可喜的成果,但也存在着不足。 2 冻干设备的现状及发展趋势 医药用冻干机已经基本成熟, 国内也制定了相应技术标准。有关厂家生产的医药用冻干机,已能代替进口设备。其压盖、清洗、消毒灭菌等功能齐全,产品质量和自动化程度较高,只是水分在线测量仪和个别电器元件等尚需进口。食品冻干机发展较快,生产厂家较多,质量、性能、规格型号各不相同。前几年多从国外引进,近几年已经基本国产化了。 目前,国产食品冻干机还都是非标准化产品。大部分生产厂家走的是仿制道路。有的厂家在采用国外先进技术的同时, 并且进行了很大的改进。如: 加热板内采用了特殊导流装置, 使板内流体的流量均匀, 保证了加热的均匀和稳定; 捕水器在工作中可实现交替捕水和融冰, 捕水器盘管内氨液制冷方式由传统的氨液相变制冷改为氨液无相变制冷, 使捕水器盘管内温度均匀, 结霜性能良好。除仿制之外, 国内自己的研制能力也在提高, 有的单位已经脱离了仿制国外机型, 抽气系统采用低架式水蒸汽喷射泵抽水蒸气, 省去了捕水器和制冷系统, 使设备价格有所降低。设计采用地车式装卸料, 地车采用万向胶轮支撑运输装卸料盘的料车进出冻干箱。它与我国台湾产地车运送料盘不同,与丹麦ATLAS 公司等引进的设备采用上吊车的结构也有区别, 是两者优点的结合, 既省去了车间铺吊轨、影响美观、进出冻干室需搬道叉的麻烦,又克服了地车送料盘装卸料时间长、传导加热温度不均匀等缺点。这种设备结构简单,制造容易,使用方便。 食品冻干机还存在着许多不足, 无论是国产还是引进设备其共同的缺点是价格贵, 耗能高,收回投资慢。因此,降低成本,减少能耗是食品冻干机今后的主攻方向。除此之外,国产冻干机还存在一些不足之处： (1) 搁板温度不均匀,造成冻干产品含水率不均匀,产品合格率受影响。造成温度不均匀的原因各不相同。有的是搁板结构和材料质量不好;有的是加热流体分流或流程有缺欠; 有的是捕水器在干燥箱内绝热不好。 (2) 干燥速率低, 干燥箱内各点干燥快慢不一致,反映在产品上仍然是合格率受影响。其原因除搁板温度不均匀外,还与真空系统配置得不合理有关。主要体现在捕水器配置得不合理;水蒸汽喷射泵性能不稳定;抽气口位置不合理等。 (3) 无法判断干燥何时结束,这是重要缺欠,因为它可能造成产品含水率高而不合格,也可能造成干燥时间过长而浪费能源。 (4) 捕水器效率低。主要体现在捕水器面积大而捕水量小,有部分无效面积,其根本原因是捕水器设计不合理。 (5) 真空度不稳定。除操作原因外,可能是真空系统设计不合理。对于水蒸汽喷射泵而言,可能出现的问题是蒸汽锅炉压力不稳定。 食品用冻干机的研究方向和发展趋势应该是: (1) 改进结构,优化设计,降低成本,减少能耗。国外有些冻干机不采用不锈钢制造, 而采用低碳钢涂覆食品用可烘干树脂, 涂层厚度为0. 12～0. 20 mm ,在室温下就会发出红外线。搁板表面涂高性能远红外发射材料,增强其辐射能力, 料盘表面处理, 增强其吸热能力。料盘在两块辐射搁板之间有一最佳位置, 而不是取中间位置,因此应优化设计。捕水器的结构、尺寸、结霜特性的优化,更有实际意义,因为它的造价目前几乎相当于冻干箱的造价, 运转功耗较大。对于冻干机而言, 加热系统只是补充升华热,功率消耗本不应太高,但现有设备并不尽如人意,应该通过结构优化,降低能耗。 (2) 保证质量, 提高性能。有的厂家生产的冻干机从安装好之后, 一直不能投入正常生产; 有的冻干机虽然能生产,但能耗太高,生产的产品越多,赔钱越多; 还有的元器件不断出现故障,影响正常生产。因此,今后生产的冻干机质量必须保证,可靠性要好。提高性能是指除加热速率、抽气速率、温度均匀性、真空度稳定性之外,增强设备新的功能。例如增加冻干结束的判断功能,最简单的办法是称重法。目前已经有人试验,但都不太成功。原因是没有离开天平和地秤的模式,致使小设备安装困难,大设备笨重而不稳定。应该发展重量传感器,用很小的一次元件给出重量随时间的变化。 (3) 开发连续式冻干设备, 当前生产的冻干机都是间歇式产品, 随着工业技术的发展,人民生活水平的提高,消费量会增大,因此发展连续冻干设备,增加冻干产品的产量是必然趋势。 3 冻干工艺的现状及发展趋势 目前,研究冻干工艺的人员比研究冻干设备的人员要多,研究食品冻干工艺的人员比研究医药冻干工艺的人员要多。被研究的冻干食品品种也越来越多。仅就本校已研究过的冻干品种有: (1) 中草药类:人参、冬虫夏草、山药。 (2) 水果类:桃、梨、苹果、香蕉、草莓。 (3) 蔬菜类:葱、菠菜、洋葱、胡萝卜。 (4) 肉类:牛肉、牛肝、鸡肝。 (5) 水产类:虾、海带、海参、扇贝。 (6)其它类:蜂蜜、幼竹鲜汁、紫草红色素、“勿忘我”鲜花等。 本校研究的冻干工艺都没有进行优化研究, 不能算是最佳工艺, 从实验室走入生产车间还应该进一步优化, 使其适合于产业化、快速、节能的要求。有的单位对几种食品的冻干工艺研究得比较出色,其中比较有代表性的食品是蘑菇、大蒜粉、芦笋、速溶咖啡、速溶茶等,并给出了脱水大蒜和脱水洋葱的技术要求,这是冻干食品走向成熟的标志。 西药、血液制品和生物制品的冻干工艺比较难,工艺成熟与否关系重大,产品质量直接关系到人的生命安全。所以研究人员比较少,研究成果有一定时间的保密性。西药冻干的关键问题是避免染菌,一但染菌就会造成重大事故。生物制品则要求更加严格,除避免染菌外还要防止菌种变异,保持活菌活毒的活性。在冻干过程中要加入添加剂和保护剂,这是技术水平很高的工作, 国内外有不同的冻干保护剂, 我国六大生物制品研究所之间也各有妙方。 生物体的冻干工艺已经提到了日程上,本校将灰鼠皮肤去毛冻干后在沈阳药科大学做药理实验证明了与新鲜皮肤的药理作用相同, 复水后在生物显微镜下做组织观察, 与鲜皮细胞组织基本相同。现正在国家自然科学基金的资助下,与中国医科大学合作开展家兔角膜的冻干实验研究。 4 冻干理论的研究现状及发展趋势 真空冷冻干燥技术的理论研究可概括为低压低温传热传质的理论研究,非稳态流场的理论研究和热物性参数与其测量方法研究三大部分。其中低压低温传热传质的理论研究进行得比较早,效果比较明显,目前公认的冻干模型可归纳成三种: 一种是1976 年Sandall 等提出的冰界面均匀后移的稳态模型(URIF) ; 另一种是1968 年Dryer [6 ]等提出的准稳态模型; 第三种是1979 年Litchield 等提出的吸附- 升华模型。 这几种模型都可以描述冻干过程,但又都存在着不足,描述传热过程比较准确,描述传质过程误差较大。主要问题是在传质过程中要发生固- 汽相变,水蒸气在多孔的通道中传递,通道长度要随时间不同而变化,是非稳态过程。多孔通道的结构尺寸还与预冻速度、被冻干物料的物质结构等有关。从近几年的研究报道中还没有见到有新的突破。冻干过程传热传质的理论研究重点是研究发生在被冻干物料内部的过程。非稳态流场的理论研究,重点是研究物料之外、冻干机之内的低压低温空间环境。描述该空间环境的参数有温度、压力、湿度等,这些参数形成的温度场、压力场、湿度分布等都是随时间变化的非稳态流场,这些非稳态流场的模拟方法至今还是个难题。冻干机捕水器中的非稳态流场中又增加了一个汽- 固相变的问题,使研究更加复杂化。因此,近几年虽然有人研究并发表了论文,但都没有形成有效的理论,仍然是值得深入研究的课题之一。无论是传热传质理论研究还是非稳态流场理论研究,都需要一些热物性参数,例如被冻干物料的密度、导热系数、传质系数、水分含量等。由于被冻干物料是各种各样的,无法查找这些数据,需要自己测量。测量时采用什么方法、什么仪表、什么原理等都是研究的课题。还有一类热物性参数测量更是比较困难,这就是在低温低压下湿空气和霜层的特性参数。例如,在真空条件下霜层的密度、厚度、导热系数等都随时间、温度、压力而变化,研究工作相当困难,进展缓慢。 5 结束语 从上述分析可见,冻干技术发展很快,存在问题也不少。迈向21 世纪的冻干技术,除了在设备、工艺和理论方面开展更新、更好、更深入地研究之外,还有待于开拓市场。目前冻干产品销售情况不景气, 除国际市场受东南亚经济危机的影响外, 也受冻干产品质量和品种的制约。国内市场受冻干产品的价格限制,也受新鲜果蔬生产和保鲜技术的冲击。开拓市场的方向应该是上品种、重质量、降价格、面向国外。冻干技术还需开发新的应用领域,生命科学、材料科学等都是冻干技术的交叉学科,是很有发展前途的领域,应该作为开发应用新领域的首选范围。
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冻干机的组成和冻干程序产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机，简称冻干机。冻干机按系统分，由致冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝集器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。图十三是冻干机组成示意图。冻干箱是一个能够致冷到-40℃左右，能够加热到+50℃左右的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水份升华而干燥。冷凝器同样是一个真空密闭容器，在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面，吸附面的温度能降到-40℃以下，并且能恒定地维持这个低温。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。冻干箱、冷凝器、真空管道和阀门，再加上真空泵，便构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。致冷系统由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成。冷冻机可以是互相独立的二套，也可以合用一套。冷冻机的功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以产生和维持它们工作时所需要的低温，它有直接致冷和间接致冷二种方式。加热系统对于不同的冻干机有不同的加热方式。有的是利用直接电加热法；有的则利用中间介质来进行加热，由一台泵使中间介质不断循环。加热系统的作用是对冻干箱内的产品进行加热，以使产品内的水份不断升华，并达到规定的残余水份要求。控制系统由各种控制开关，指示调节仪表及一些自动装置等组成，它可以较为简单，也可以很复杂。一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为复杂。控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制，操纵机器正常运转，以冻干出合乎要求的产品来。冷冻干燥的程序是这样的：在冻干之前，把需要冻干的产品分装在合适的容器内，一般是玻瓶或安瓶，装量要均匀，蒸发表面尽量大而厚度尽量薄些；然后放入与冻干箱尺寸相适应的金属盘内。装箱之前，先将冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入冻干箱内进行预冻，抽真空之前要根据冷凝器冷冻机的降温速度提前使冷凝器工作，抽真空时冷凝器应达到-40℃左右的温度，待真空度达到一定数值后（通常应达到100uHg以上的真空度），即可对箱内产品进行加热。一般加热分两步进行，第一步加温不使产品的温度超过共熔点的温度；待产品内水份基本干完后进行第二步加温，这时可迅速地使产品上升的规定的最高温度。在最高温度保持数小时后，即可结束冻干。整个升华干燥的时间约12-24小时左右，与产品在每瓶内的装量，总装量，玻璃容器的形状、规格，产品的种类，冻干曲线及机器的性能等等有关。冻干结束后，要放干燥无菌的空气进入干燥箱，然后尽快地进行加塞封口，以防重新吸收空气中的水份。在冻干过程中，把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间划成曲线，叫做冻干曲线。一般以温度为纵坐标，时间为横坐标。冻干不同的产品采用不同的冻干曲线。同一产品使用不同的冻干曲线时，产品的质量也不相同，冻干曲线还与冻干机的性能有关。因此不同的产品，不同的冻干机应用不同的冻干曲线。图十四是冻干曲线示意图（其中没有冷凝器的温度曲线和真空度曲线）。第三节 共溶点及其测量方法需要冻干的产品，一般是预先配制成水的溶液或悬浊液，因此它的冰点与水就不相同了，水在0℃时结冰，而海水却要在低于0℃的温度才结冰，因为海水也是多种物质的水溶液。实验指出溶液的冰点将低于溶媒的冰点。另外，溶液的结冰过程与纯液体也不一样，纯液体如水在0℃时结冰，水的温度并不下降，直到全部水结冰之后温度才下降，这说明纯液体有一个固定的结冰点。而溶液却不一样，它不是在某一固定温度完全凝结成固体，而是在某一温度时，晶体开始析出，随着温度的下降，晶体的数量不断增加，直到最后，溶液才全部凝结。这样，溶液并不是在某一固定温度时凝结。而是在某一温度范围内凝结，当冷却时开始析出晶体的温度称为溶液的冰点。而溶液全部凝结的温度叫做溶液的凝固点。因为凝固点就是融化的开始点（既熔点），对于溶液来说也就是溶质和溶媒共同熔化的点。所以又叫做共熔点。可见溶液的冰点与共熔点是不相同的。共熔点才是溶液真正全部凝成固体的温度。显然共熔点的概念对于冷冻干燥是重要的，因为冻干产品可能有盐类、糖类、明胶、蛋白质、血球、组织、病毒、细菌等等的物质。因此它是一个复杂的液体，它的冻结过程肯定也是一个复杂的过程，与溶液相似，也有一个真正全部凝结成固体的温度。即共熔点。由于冷冻干燥是在真空状态下进行。只有产品全部冻结后才能在真空下进行升华，否则有部分液体存在时，在真空下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩使冻干产品的体积缩小；而且溶解在水中的气体在真空下会迅速冒出来，造成象液体沸腾的样子，使冻干产品鼓泡，甚至冒出瓶外。这是我们所不希望的。为此冻干产品在升华开始时必须要冷到共熔点以下的温度，使冻干产品真正全部冻结。在冻结过程中，从外表的观察来确定产品是否完全冻结成固体是不可能的；靠测量温度也无法确定产品内部的结构状态。而随着产品结构发生变化时电性能的变化是极为有用的，特别是在冻结是电阻率的测量能使我们知道冻结是在进行还是已经完成了，全部冻结后电阻率将非常大，因此溶液是离子导电。冻结是离子将固定不能运动，因此电阻率明显增大。而有少量液体存在时电阻率将显著下降。因此测量产品的电阻率将能确定产品的共熔点。正规的共熔点测量法是将一对白金电极浸入液体产品之中，并在产品中插一温度计，把它们冷却到-40℃以下的低温，然后将冻结产品慢慢升温。用惠斯顿电桥来测量其电阻，当发生电阻突然降低时，这时的温度即为产品的共熔点。电桥要用交流电供电，因为直流电会发生电解作用，整个过程由仪表记录。（图十六）也可用简单的方法来测量，如图十五所示。用二根适当粗细而又互相绝缘的铜丝插入盛放产品的容器中，作为电极。在铜电极附近插入一支温度计，插入深度与电极差不多，把它们一起放入冻干箱内的观察窗孔附近，并用适当方法把它们固定好，然后与其他产品一起预冻，这时我们用万用表不断地测量在降温过程中的电阻数值，根据电阻数值的变化来确定共熔点。把电极引线通过一个开关与万用表相连，可以不分正负极。如果冻干箱没有电线引出接头，则可以用二根细导线从箱门缝处引出，在电线附近涂些真空密封蜡，这样不致于影响真空度。待温度计降至0℃之后即开始测量并作记录。把万用表的转换开关放在测量电阻的最高档（×1K或×10K）。由于万用表内使用的是直流电，为了防止电解作用，在每次测量完之后要把开关立即关掉，把每一次测量的温度和电阻数值一一记录下来。开始时电阻值很小，以后逐步增高。到某一温度时电阻突然增大，几乎是无穷大，这时的温度值便是共熔点数值。用这种方法测量的共熔点有一定的误差，因为铜电极处多少有些电解作用。万用表对于高阻值没有电桥灵敏；另外，冻结过程与熔化过程电阻的变化情况并不完全相同，但所测之值仍有实用参考价值。共熔点的数值从0℃到40℃不等，与产品的品种、保护剂的种类和浓度有关。一些物质的共熔点列表二十二供参考，因实际的冻干产品还有其它成份。所以与此不相同。第四节 产品的预冻产品在进行冷冻干燥时，需要装入适宜的容器，然后进行预先冻结，才能进行升华干燥。预冻过程不仅昰为了保护物质的主要性能不变；而且要获得冻结后产品有合理的结构以利于水份的升华；还要有恰当的装量，以便日后的应用。产品的分装通常有散装和瓶装二种方式。散装可以采用金属盘，饭盒或玻璃器皿；瓶装采用玻璃瓶和安瓿。玻璃瓶又有血浆瓶。疫苗瓶和青霉素小瓶等，安瓿也有平底安瓿、长安瓿和圆安瓿等；这些需根据产品的日后使用情况来决定，瓶子还需配上合适的胶塞。表二十二 一些物质的共熔点（℃）物质 共熔点0.85%氯化钠溶液 -2210%蔗糖溶液 -2640%蔗糖溶液 -3310%葡萄糖溶液 -272%明胶、10%葡萄糖溶液 -322%明胶、10%蔗糖溶液 -1910％蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液、0.85%氯化钠溶液 -36脱脂牛奶 -26马血清 -35各种容器在分装之前要求清洗干净并进行灭菌处理。需要冻干的产品需配制成一定浓度的液体，为了能保证干燥后有一定的形状，物质含量在10~15%之间最佳。产品分装到容器有一定的表面积与厚度之比。表面积要大一些，厚度要小些。表面积大有利于升华，产品厚度大不利于升华。一般分装厚度不大于10mm。有些产品需用大瓶。并冻干较大量的产品时，可以采用旋冻的方法冻成壳状，或倾斜容器冻成斜面，以增大表面积，减小厚度。产品的预冻方法有冻干箱内预冻法和箱外预冻法。箱内预冻法是直接把产品放置在冻干机冻干箱内的多层搁板上，由冻干机的冷冻机来进行冷冻。大量的小瓶和安瓿进行冻干时为了进箱和出箱方便，一般把小瓶或安瓿分装在若干金属盘内，再装进箱子。为了改进热传递，有些金属盘制成可分离式，进箱时把底抽走，让小瓶直接与冻干箱的金属板接触；对于不可抽低的盘子要求盘底平整，以获得产品的均一性。采用旋冻法的大血浆瓶要事先冻好后加上导热用的金属架或块后再进行冷冻。箱外预冻有二种方法。有些小型冻干机没有进行预冻产品的装置。只能利用低温冰箱或酒精加干冰来进行预冻。另一种是专用的旋冻器，它可把大瓶的产品边旋转边冷冻成壳状结构。然后再进入冻干箱内。还有一种特殊的离心式预冻法，离心式冻干机就采用此法。利用在真空下液体迅速蒸发，吸收本身的热量而冻结。旋转的离心力防止产品中的气体溢出，使产品能“平静地”冻结成一定的形状。转速一般为800转/分左右。冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用，其机理是非常复杂的。目前尚无统一的理论，但一般认为主要是由机械效应和溶质效应引起。生物物质的冷冻过程首先是从纯水结冰开始，冰晶的生长逐步造成电解质的浓缩。随后是低共熔混合物凝固。最后全部变为固体。机械效应是细胞内外冰晶生长而产生的机械力量引起的。特别是对于有细胞膜的生命体影像较大。一般冰晶越大，细胞膜越易破裂，从而造成细胞死亡；冰晶小，对细胞膜的机械损伤也较小。缓慢冷冻产生的冰晶较大，快速冷冻产生的冰晶较小；就此而言。快速冷冻对细胞的影响较小。缓慢冷冻容易引起细胞的死亡。溶质效应是由于水的冻结使间隙液体逐渐浓缩，从而使电解质的浓度增加，蛋白质对电解质是较敏感的。电解质浓度的增加引起蛋白质的变性，而使细胞死亡；另外电解质浓度的增加会使细胞脱水而死亡。间隙液体浓度越高。上述原因引起的破坏也越厉害。溶质效应在某一温度范围最为明显。这个温度范围在水的冰点和该液体的全部固化温度之间。若能以较高的速度越过这一温度范围，溶质效应所产生的效果就能大大减弱。另外冷冻时所形成的晶体大小在很大程度上也影响干燥的速率和干燥后产品的溶解速度。大的冰晶容易升华，小的冰晶不利于升华；但大的冰晶溶解慢，小的冰晶溶解快。冰晶越小、干燥后越能反映产品的原来结构。综上所述，需要有一个最优的冷却速率。以得到最高的细胞存活率，最好的产品物理性状和溶解速度。当然提高存活率与在产品中加入抗低温剂（保护剂之一）还有很大的关系。列如甘油、二甲亚砜、糖类等。这些抗低温物质能帮助产品扩大最优冷却速率的范围，以便使更多的细胞存活下来。为了获的不同的降温速度。就要采取不同的预冻方法；列如有时需装箱之后才开始冻干箱的降温，有时需让机器预先降到低温，再将产品装入冻干箱内。预冻的目的也是为了固定产品，以便在真空下进行升华。如果没有冻实。则抽真空时产品会冒出瓶外来，没有一定的形状；如果冷的过低，则不仅浪费了能源和时间，而且对某些产品还会降低存活率。因此预冻之前应确定三个数据。其一是预冻的速率，应根据产品不同而试验出一个最优冷冻速率。其二是预冻的最低温度，应根据改产品的共熔点来决定，预冻的最低温度应低于共熔点的温度。其三是预冻的时间，根据机器的情况来决定，保证抽真空之前所有产品均已冻实。不致因抽真空而冒出瓶外，冻干箱的每一板层之间，每一板层的各部分之间温差越小，则预冻的时间可以相应缩短，一般产品的温度达到预冻最低温度之后1－2小时即可开始抽真空升华。第五节 产品的第一阶段干燥产品的干燥可分为二个阶段，在产品内的冻结冰消失之前称第一阶段干燥、也叫作解吸干燥阶段。产品在升华时要吸收热量，一克冰全部变成水蒸汽大约需要吸收670卡左右的热量，因此升华阶段必须对产品进行加热。但对产品的加热量是有限度的，不能使产品的温度超过其自身共熔点温度。升华的产品如果低于共熔点温度过多，则升华的速率降低，升华阶段的时间会延长；如果高于共熔点温度，则产品会发生熔化，干燥后的产品将发生体积缩小，出现气泡，颜色加深，溶解困难等现象。因此升华阶段产品的温度要求接近共熔点温度，但又不能超过共熔点温度。由于产品升华时，升华面不是固定的。而是在不断的变化，并且随着升华的进行，冻结产品越来越少。因此造成对产品温度测量的困难，利用温度计来测量均会有一定的误差。可以利用气压测量法来确定升华时产品的温度，把冻干箱和冷凝器之间的阀门迅速地关闭1－2秒的时间（切不可太长）。然后又迅速打开，在关闭的瞬间观察冻干箱内的压强升高情况，计下压强升高到某一点的最高数值。从冰的不同温度的饱和蒸汽压曲线或表上可以查出相应数值，这个温度值就是升华时产品的温度。产品的温度也能通过对升华产品的电阻的测量来推断。如果测得产品的电阻大于共熔点时的电阻数值，则说明产品的温度低于共熔点的温度；如果测得的电阻接近共熔点时的电阻数值，则说明产品温度已接近或达到共熔点的温度。冷冻干燥时冻干箱内的压强，过去认为是越低越好，现在则认为不是越低越好，而是要控制在一定的范围之内。压强低当然有利于产品内冰的升华。但由于压强太低时对传热不利，产品不易获得热量，升华速率反而降低。实验标明：在冻干箱的压强低于0.1毫巴时，气体的对流传热小到可以忽略不计；而压强大于0.1毫巴时，气体的对流传热就明显增加。在同样的板层温度下，压强高于0.1毫巴时，产品容易获得热量，因而升华速率增加。但是，当压强太高时，产品内冰的升华速率减慢，产品吸热量降减少。于是产品自身的温度上升，当高于共熔点温度时，产品将发生熔化，造成冻干失败。冻干箱的合适压强一般认为是在0.1~0.3毫巴之间，在这个压强范围内，既利于热量的传递又利于升华的进行。超过0.3毫巴时，产品可能熔化，此时应发出真空报警信号，切断对产品的加热，甚至启动冷冻机对冻干箱进行降温，以保护产品不致发生熔化。冻干箱内的压强是由空气的分压强和水蒸汽的分压强组成的，因此要使用能测量全压强的热真空计来测量真空度；而不宜使用压缩式真空计，以水银为介质的压缩式真空计由于水银蒸汽有害产品应禁止使用。1克冰在压强0.1毫巴时大约能产生10000升体积的蒸汽，为了排除大量的水蒸汽，光靠机械真空泵排除是不行的。冷凝器作为冷却使大量水蒸汽凝结在其内部的制冷表面上，因此冷凝器实际上起着水蒸汽泵的作用。大量水蒸汽凝结时放出的热量能使冷凝器的温度发生回升，这是正常的现象。但由于冷凝器冷冻机的制冷能力不够，冷凝器吸附水蒸汽的表面太小，或对产品提供热量过多而产生过多的水蒸汽等原因，会引起冷凝器温度的过度回升。当发生这种情况时。冻干箱和冷凝器之间的水蒸汽压力差减小，从而导致升华速率的降低；与此同时冻干机系统内水蒸汽的分压强增强，使真空度恶化，进而又引起升华速率的减慢，产品吸收热量减少，产品温度上升，致使产品发生熔化，冻干失败。因此为了冷冻干燥出好的产品，需要保持系统内良好而稳定的真空度。需要冷凝器始终能低于-40℃以下的低温，因为-40℃时冰的蒸汽压为0.1毫巴左右。在升华干燥阶段，冻干箱的板层是产品热量的来源。板层温度高，产品获得的热量就多；板层温度低，产品获得的热量就少；板层温度过高，产品获得过多的热量使产品发生熔化；板层温度过低，产品得不到足够的热量会延长升华干燥时间。因此，板层的温度应进行合理的控制。板层温度的高低应根据产品温度、冻干箱的压强（即冻干箱的真空度）、冷凝器温度三个因素来确定。如果在升华干燥的时候，产品的温度低于该产品的共熔点温度较多，冻干箱内的压强小于真空报警设定的压强较多，冷凝器温度也低于-40℃较多，则板层的加热温度还可以继续提高。如果板层温度提高到某一数值之后产品的温度已接近共熔点温度，或者冻干箱的压强上升到接近真空报警的数值或者冷凝器温度回升到-40℃，则板层温度不可再继续提高，不然会出现危险的情况。实际上升华时板层温度的高低还与冻干机的性能有关，性能较好的冻干机，板层的加热温度可以升得高一些。升华阶段时间的长短与下列因素有关：产品的品种：有些产品容易干燥，有些产品不容易干燥。一般来说，共熔点温度较高的产品容易干燥，升华的时间短些。产品的分装厚度：正常的干燥速率大约每小时使产品下降1毫米的厚度。因此分装厚度大，升华时间也长。升华时提供的热量：升华时若提供的热量不足，则会减慢升华速率，延长升华阶段的时间。当然热量也不能过多地提供。冻干机本身的性能，这包括冻干机的真空性能，冷凝器的温度和效能，甚至机器构造的几何形状等，性能良好的冻干机使升华阶段的时间较短些。在产品的第一阶段时，除了要保持冻结产品的温度不能超过共熔点以外，还要保持已干燥的产品温度不能超过崩解温度。所谓崩解温度是对已经干燥的产品而言的。已干燥的产品应该是疏松多乱，保持一个稳定的状态，以便下层冻结产品中升华的水蒸汽顺利通过，使全部的产品都良好的干燥。但某些已干燥的产品当温度达到某一数值时会失去刚性，发生类似崩溃的现象，失去了疏松多乱的性质，使干燥产品有些发粘。比重增加，颜色加深。发生这种变化的温度就叫做崩解温度。干燥产品发生崩解之后，阻碍或影响下层冻结产品升华的水蒸汽的通过，于是升华速度减慢冻结产品吸收热量减少，由板层继续供给的热量就有多余。将会造成冻结产品温度上升，产品发生熔化发泡现象。崩解温度与产品的种类和性质有关，因此应该合理的选择产品的保护剂，使崩解温度尽可能高一些，例如产品的崩解温度应高于该产品的共熔点温度。崩解温度一般由试验来确定，通过显微冷冻干燥试验可以观察到崩解现象，从而确定崩解温度。
研究微波干燥木材片的特点 水分含量的变化（只限英语）和干燥速度特性木材片的影响，微波功率和片状形式的变化特性的MC和干燥速度进行了研究 实验经常微波干燥，空气干燥，加上微波炉微波干燥预处理和炉空气干燥。每单位能源消耗（ UEC公司）在微波干燥计算。结果如下：微波干燥保存的约80 ％的时间内采取的空气烘箱干燥。的干燥特性有显着影响的微波功率，一大肠杆菌，更大的微波功率， 的干燥速度快，在较短的时间消耗。的形式，木材薄片影响的微波干燥速度，更大的表面积，更明显的变化和theMC更快干燥速度。提高能源效率，最佳的比例和微波输出功率的样本量为 4 〜 700 /克微波干燥会造成损害的炭化木薄片产生集中精力themicrowave领域。结合微波干燥预处理airoven可避免烧焦损害微波干燥过程，实现最低targetMC 。与传统的空气炉 干燥，微波组合炉预处理空气干燥可节省约70 ％的干燥时间。
在可密闭的干燥室内（多为金属圆筒体），加热木材和降低室内介质压力，使木材在低于大气压的条件下（绝对压力13～4千帕）脱水干燥的方法。又称减压干燥。
木材真空干燥于20世纪70年代中期才在工业上开始应用，首先在意大利、联邦德国、法国等国家得到发展；日本、苏联等国也相继进行研究。中国于80年代初开始该项技术的研究与应用。木材真空干燥法的特点是干燥速度快，对阔叶树材，尤其是厚度大的板材，能大幅度缩短干燥时间和节约能耗，但对针叶树材，上述效果不明显。家具和工艺品用材采用此法干燥的较多。
原理
当干燥室内介质压力减小后，水的沸点随之降低，木材内外形成较大的蒸汽压力差，使得木材内部水分很快地向表层移动，并在低沸点状况下迅速气化，因而，在真空条件下，可用较低的干燥温度获得快速干燥的效果。木材的透气性越好，真空度越高，效果越明显。
种类
按作业过程分连续真空法和间歇真空法两种。①连续真空法：干燥作业在真空条件下连续加热，一般采用加热板以传导的方式加热木材，木材中蒸发出来的水分，一部分由室内冷却器冷凝后排出，一部分由真空泵抽出，木材始终在工艺要求的压力和温度下逐步干燥。②间歇真空法：干燥作业分常压加热和真空脱水两个交替进行的阶段。一般以热空气（或蒸汽）为介质，用对流加热的方式将木材先加热到一定温度，停止加热后，再抽取真空，使木材脱水，如此反复进行，至木材含水率达到要求为止。与连续真空法相比，间歇真空法干燥速度稍慢，能耗较大。但其设备较简单。此法能干燥多种规格和形状的木材，干燥质量较好。此外，还可采用热量回收装置，重复利用木材中排出的水蒸气的能量，使能耗下降。中国多应用间歇真空法。
研究在微波干燥特性的木头片改变的水分含量(MC)和干燥速度特征的木头片,微波功率的影响和薄片形式发生变化的属性的MC和干燥速度进行了研究实验与常规微波干燥,空气干燥,干燥炉结合微波预处理和空气干燥炉。单位能源消耗(UEC)在微波干燥进行了计算。以下的结果:微波干燥保存大约80%的时间被空气干燥炉。干燥特性的显著影响微波功率,即e。,微波功率越大,干燥速度越快,在较短的时间消耗。这个形式的木头片在微波干燥速率的影响,更大的表面积,比较明显的theMC改变和干燥速度快了。对于能源效率、最优比率的微波输出功率和样品质量是4 ~ 7之间W / g。微波干燥将导致损坏木头片如雨通过生成集中精力在themicrowave字段。结合微波预处理airoven干燥可以避免炭化损伤的微波干燥过程,实现targetMC最低。比起传统的空气烤箱干燥、结合微波预处理与空气干燥炉可节省约70%的干燥时间。
由于竹材本身各向异性的特点及其固有的节间组织，如干燥不好势必造成开裂等各种缺陷现象发生。因此，为使竹材资源得以合理高效利用，积极开展竹材的基础理论研究和应用研究十分必要和重要。 1 竹材干燥特性和吸湿膨胀特性 竹材干燥特性主要是指竹材干燥过程中的水分移动特性、干缩变形情况、干燥缺陷及其形成原因、竹材构造特性对干燥的影响、竹材内含物对干燥的影响等。Walter Liese[3~6]研究了竹材的生物学特性和利用特性(化学、物理和力学)。研究结果表明：竹材干燥不同于木材干燥，竹材一开始干燥即发生收缩，含水率达40％时停止收缩，40％，以下时也可能继续收缩，但主要在径向。王建和[7]测定了竹材胶合板用竹片(毛竹)胀缩的变化规律：径向大于弦向大于纵向；有竹节处大于无竹节处；竹片含水率和密度相关，且随竹龄和立地条件不同呈较大差异；竹片宜采用热风气流循环干燥，以保持其平整。由于温度和湿度随自然环境而变化，所以一般情况下很难保持竹秆的含水率稳定。 K T wu[8]对孟宗竹圆竹高温干燥下的抗裂特性的影响因素进行了研究，结果显示：温度对圆竹的抗裂性能影响显著。许斌[]采用端部加压压注法，使毛竹在高含水率状态下，压注进水溶性无机盐、高分子化合物以及防虫剂等，对竹材进行了防裂和防虫处理，结果表明：该种处理对圆竹防裂有一定效果。 孙照斌等[10]对云南典型的材用丛生竹——龙竹(Dendrocalamus giganteus)的干燥特性进行了研究，比较了100℃和60℃2种温度下竹材干燥速度、干缩率、变形情况以及竹材在纵向、径向、弦向3个方向上干燥速度的大小。结果表明：高温干燥较低温干燥速度快，但竹材干缩率较大，变形较大；竹材无节部位径向干缩率大于弦向干缩率；竹材节子部位径向干缩率小于弦向干缩率；相同方向上，节子部位干缩率小于无节部位干缩率；无节试件在单位时间内纵向干燥速度较弦向和径向快，而有节试件在单位时间内径向干燥速度较纵向和弦向快。 竹材吸湿膨胀特性主要是指竹材从周围湿空气中吸着水分并产生膨胀的特性。竹材吸湿性会导致竹材尺寸不稳定，还可能伴随着变形，影响竹材的利用。周芳纯[11]在其论著中对36种竹材的吸水膨胀特性进行了阐述。竹材的吸水速度与公定容积重成正比，与浸水时间成反比。竹材吸水后，长度、宽度、厚度和体积都会产生膨胀，其膨胀率与吸水量有密切关系。烘干后再浸水的竹材的膨胀率比气干的竹材低，膨胀速度也较慢。有关竹材吸湿膨胀特性的研究目前报道较少。 2 竹材干燥方法和干燥T艺 竹材干燥通常采用自然干燥法和窑干法。 王连钧[12]经试验认为，竹黄干燥温度在105℃以内为宜。杜复元等[13]报道了机制竹凉席生产中竹篾条的干燥工艺，并对几种专用干燥室进行了比较，结论是：竹篾条可以实现高温(80℃)快速干燥，采用连续升温、分段加大热风风量的干燥基准，终含水率达到8.0％时，干燥周期为14 h。 张齐生[14]在对竹集成材和竹地板生产工艺的论述中，阐述了竹片干燥的工艺：竹片经过蒸煮或炭化后，其含水率一般较为接近，可达35％～50％，，由于竹片纤维排列整齐，厚度较小，在对流干燥过程中不会产生像木材那样的扭曲变形和开裂现象。因此竹材干燥工艺比木材干燥要简单得多，既不需要喷蒸加湿，也不需要用复杂的温度曲线来控制。一般采用60～70℃左右的温度连续干燥72～84 h，含水率即可以达到10％以内。但不宜采用超过70℃的温度，否则竹片会因干燥速度过快而产生翘曲变形。定型干燥采用热压法，竹片在适当的压力条件下进行加温和排湿，并间歇地使压力解除，让竹片排湿和自由收缩，以加快竹片的水分蒸发和防止由于干缩应力而产生的横向开裂。
研究微波干燥的木材特性片 含水率的变化(MC)和干燥速度特性的影响,木头片,微波功率和薄片形式变化特性进行了研究与干燥速度 实验与常规微波干燥烘箱烘干和组合,空气干燥的空气干燥炉、微波处理。每单元(UEC能耗计算),在微波干燥。以下的结果:微波干燥保存大约80%的时间被空气炉烘干。干燥特性均有显著影响,即微波功率。越大,微波功率, 干燥速度越快,越短时间消耗。木头片的形式在微波干燥速率的影响,更大的表面积,更明显的变化,这种速度theMC干燥速度。对于能源效率、最优率的微波功率输出和样品质量 4 ~ 7W / g之间。微波干燥会造成损坏木头薄片中集中精力在themicrowave制造领域。结合微波预处理airoven烘干才能避免损伤中微波干燥过程,实现最小targetMC。相对于传统的空气烤箱 干燥的空气干燥炉前用微波可节省约70%的干燥时间。
超低密度植物纤维材料尺寸稳定性的研究 摘 要：具有“桁架”网状结构的超低密度植物纤维材料在干燥过程中存在外形尺寸收缩的问题，当干燥温度小于100℃时，收缩量与温度之间呈正相关性，最大收缩量可超过5％；当温度大于100℃时，材料内部出现分层的现象。材料置于模具中进行干燥可以消除水平方向的收缩，但高度的收缩率大于无模具干燥的情况。关键词：尺寸稳定性 低密度 温度 成型 干燥Study on dimension stability of low-density mat made from plant fiberXie Yongqun Yang WenbinAbstract: low density mat made from plant fiber have a reticular structure. It’s dimension is reduced in drying process. Under 100℃ tempreture, shrink has a direct proportion with tempreture, maximal is more then 5%. when thempreture higher then 100℃, interstice is keep in the mat. When mat be dryed in form mould, this shrink almost is not keep on the horizon plan, but is carried out more vertical dimension decrease then in case without form mould. Key words: dimension stability, low density, tempreture, form mould, drying 低密度植物纤维材料一直是人们关注的重要问题，在纤维板、刨花板等人造板的研究中不断有相关的研究成果推出。但由于当前的包括人造板、纸板和纸等植物纤维产品的生产工艺主要依靠压力和温度两个参数[1,2]，因此密度一般高于0.3g/cm3，试图取得更低密度的材料是十分困难的事情。为克服这一困难，研究人员采取了在人造板中添加发泡塑料等低密度材料；采取大片刨花，并同时辅以降低热压压力提高热压温度等措施降低其密度；利用宏观结构的构建，制造蜂窝纸板和瓦楞纸板等广义的低密度材料[3-8]。利用液体发泡原理构筑桁架结构（如图1）[9]，可以避开由于使用温度、压力制造工艺带来的困扰，为超低密度材料的生产寻找出一条新路。依照液体发泡原理构筑桁架结构的理论，水是其重要的中间介质[10]。水分子在被帚化的植物纤维端部间构成水桥，使纤维在泡沫溶液中其端部得以接近并连接[11]。当含水坯料被干燥后，水分被逐渐去除，使纤维端部的氢键实现联接（如图2）。水分逐渐去除的过程也是纤维端部接近的过程，其宏观表现为坯料在干燥过程的尺寸收缩。不同的干燥工艺，其产生的收缩率和收缩方向存在着明显的差异，对材料形成的产品外观和性能有直接的影响。1 实验材料及设备1.1 主要原料 南平造纸厂硫酸盐化学木浆、福建将乐森绒绒毛浆厂杉木绒毛浆、福建福人木业有限公司中密度纤维板用纤维（松阔比3：7）；萜烯类起泡剂、非离子型烷基表面活性剂、FPC复合胶（自制）。1.2 主要设备： ZSP300高浓盘磨、ZD－2自动电位滴定计、NDJ－9S数字粘度计、7312—I搅拌机、5l定量箱（自制）、成型箱(240×120×60) 、通用干燥箱。 样品参数： 坯料含水率：830～910％（干基）、坯料尺寸：240×120×60mm。 测试方法：将坯料放入干燥箱干燥至恒重（时间6小时），取出测量各边的尺寸变化。2 实验结果与分析2.1 温度对尺寸变化的影响2.1.1 无模具干燥 无模具干燥是将经过静置，在重力脱水过程结束后，将成型坯料从模具中脱出并放入干燥箱进行干燥，分别设定干燥温度为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃七个干燥温度值，干燥至恒重，干燥时间分别为：7小时、6.5小时、6小时、5.5小时、5.5小时、5.5小时、5.5小时。图4为样品图，图5为样品各尺寸的收缩率曲线。2.1.2 带模具干燥 带模具干燥是指坯料在模具内静置，使重力脱水过程结束，坯料随模具一道进入干燥箱。分别设定干燥温度为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃七个干燥温度值，干燥至恒重，干燥时间分别为：7小时、6.5小时、6小时、5.5小时、5.5小时、5.5小时、5.5小时。图6为样品图，图7为样品各尺寸的收缩率曲线。2.2 实验结果讨论： 1) 无模具干燥情况下，坯料上部品面自由平面和厚度均产生收缩，收缩程度与干燥温度有关。在实验温度范围内，坯料上部自由平面的收缩程度随温度的升高而增大，其边长收缩为：60℃时1.19％、100℃时4.83％、120℃时达到了5.82％；在高度尺寸上的尺寸收缩则表现为现加大后减少的情况：60℃时为3.52％，100℃时达到5.22％，120℃时则0.4％。而下部尺寸则出现了增大的情况，增大幅度的最大值出现在温度相对较低的70、80℃时，分别为1.12％和1.05％。 2) 坯料随同模具干燥的情况下，坯料上下面在模具中基本保持原有尺寸，从模具中取出后的测量值表明一些无规律的尺寸变化。高度方向的尺寸变化规律与无模具状况呈相同趋势，即：在高度尺寸上的尺寸收缩则表现为现加大后减少的情况，但收缩值更大：60℃时为4.09％，100℃时达到5.63％，120℃时则2.11％。干燥后的坯料总体形状保持良好，其上部表面随高度变化呈水平平行下降。3 结果分析与结论 超低密度纤维材料在干燥过程中，其外形尺寸会产生收缩。各部分尺寸变化原因分析为： 1) 无模具状态下，底部尺寸的扩张是由于坯料在高含水率情况下呈现出一定的流动特性，使其在干燥前受重力作用作用产生流变，导致底部向外扩长，使底部尺寸加大。 2) 各表面尺寸在无约束情况下，在干燥过程中产生收缩，是由于在干燥过程中，由于水分的减少，作用于纤维间的水桥拉近了纤维间的距离，当水分完全消失时，纤维实现联接，这一过程宏观上表现为坯料上边和厚度的收缩，而底部由于它与固体界面的接触阻碍了收缩过程的进行。利用模具作为容器和坯料一同干燥可以解决这重力影响产生的流变问题。参考文献[1] 华毓坤主编.人造板工艺学[M], 北京：中国林业出版社，2002年10月[2] 阿伦,马岩. 微米长薄片状木纤维低密度人造板的开发及应用前景[J],木材加工机械.2006.5[3] 马岩. 微米木纤维低密度轻质板制造技术探讨[J],木材工业 , 2006,(04) [4] 谢力生,陈志喜.干法低密度纤维板常规热压传热研究[J],林业科技，2005，（1）[5] 谢力生,李英俊. 低密度纤维成形体制造方法及其工艺的研究[J]林产工业2005，（3）[6] 谢力生,刘焕荣.低密度刨花板的常规热压传热[J],东北林业大学学报2005，（4）[7] 罗鹏,杨传民,滕立军.改性脲醛树脂胶低密度稻壳-木材复合材料制造工艺的研究[J],林产工业2005（6）[8] 王建萍.缓冲包装材料的研发、改进与利用[J],机械研究与应用.2004,Vol.17, (5)p29-30[9] 谢拥群，陈彦，张璧光. 植物纤维膨化材料的研究[J],木材工业.2003.Vol.18,(2) p30-33[10] 顾惕人主编.表面化学[M], 北京：科学出版社，1994年6月[11] 王中厚主编.制浆造纸工艺[M], 北京：中国轻工业出版社，2006年2月还有这个网站你看一