单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,冷冻枯燥技术根底学问,上海东富龙科技,根底学问物态的变化,物质三态,一般物质存在三种形态：气态、液态和固态。,即使同一种物质也有三种形态。,例如水H2O，在0时能结成冰变成固态。而在100时则变成蒸气而成气态。,在0100之间则是液态。,可见在肯定的条件下，物质的形态能够相互转化。,根底学问物态的变化,物态变化时的热量变化,以水,H,2,O,为例说明,根底学问物态的变化,熔化,固态吸取热量变成液态的过程，此时温度叫熔点。,熔化热,单位质量的物质，由固体变为同温度的液体所需要吸取的热量。单位：kcal/kg,凝固,由液体放出热量变为固体的过程。凝固是熔化的逆过程。放出的热量与该物质的熔化热相等。凝固是在与熔化一样的温度下进展的，所以同一物质的熔点和凝固点是一样的。,根底学问物态的变化,蒸发、沸腾、升华,物质由液态变成气态或固态直接变成气态的过程都称为汽化过程，它可分为蒸发、沸腾和升华三种状况。,蒸发,在任何温度下只要低于临界温度如水为374液体外表的汽化过程。在制冷技术中，“蒸发”通常代表液体的沸腾过程。,沸腾,将液体加热到肯定的温度，液体渐渐变成蒸气；当蒸汽的形成不仅来自液体外表，而且来自液体内部，且形成很多小汽泡上升至液面上方空间时，这一现象称为沸腾。也就是温度上升到液体的蒸汽压力与四周的空间压力相等时，液体即开头沸腾。液体开头沸腾时的温度叫做沸点。沸腾也是同时发生在液体内部和外表的汽化现象。,升华,某些固体不经过液态而直接变成气态的汽化现象叫做升华。升华是固体的直接汽化过程，简洁升华的固体叫挥发性固体。物质在汽化时要吸取热量，单位质量的液体变成同温度的汽体所吸取的热量叫做汽化热，由于也是蒸发时所吸取的热量，所以也可叫做蒸发热。熔化热和汽化热都叫做物体的潜热。,根底学问物态的变化,冷凝与凝化,在温度和压力都要小于气体临界值的条件下，将蒸汽冷却或与压缩同时进展时，使蒸汽转变为液体的过程叫做液化。单位重量的蒸汽变成同温度的液体所移去的热量称为冷凝热。冷凝时的温度叫做冷凝温度，冷凝温度在冷凝过程中保持不变。它与冷凝蒸汽的压力有关。,当蒸汽遇到比该蒸汽物质的凝固温度低的物体时，则蒸汽不经过液体能直接凝固成固体而附在低温物体的外表，叫做凝华。例如水蒸汽遇到比水的冰点低的物体时，它就在低温物体的外表结成冰霜，它实际上是升华的逆过程，这一过程明显是要放出热量的。这一现象在制冷和冻干中是常常遇到的。,根底学问物态的变化,临界温度与临界压力,气体和蒸汽都是物质的气态状态，物质的临界温度可以作为推断气态物质是气体还是蒸汽的标准。当温度高于该物质的临界温度时，该物质的气态称为气态；当温度低于该物质的临界温度时，该物质的气态称为蒸汽。,气体的液化温度是与压力有关的。气体的压力越小时，则其液化温度越低；随着压力的增加，气体的液化温度也上升。对于某一种物质的气体，有一个固定的温度值。超出这个温度时，物质只能处于气态，无论加多大的压力也不能使其压缩成液体，这个温度就称为该物质气体的临界温度。在临界温度时使该气体液化所需要的最小压力，称为该物质气体的临界压力。,水蒸汽的临界温度为374，临界压力是217.7atm。温度降低时水蒸汽很简洁液化。,在不同的温度水和冰均有不同的蒸汽压。温度降低时，冰和水的蒸汽压也随之降低。,根底学问物态的变化,饱和蒸汽压,任何液体物质，当在一密闭容器内蒸发时，到达肯定的程度后，液体汽化与蒸汽的液化就处于平衡状态。这时密闭容器内的蒸汽称为饱和蒸气；密闭容器内的蒸汽压强称为饱和蒸汽压。,饱和蒸汽压随温度的上升而增大，随温度的降低而减小。对于同一蒸汽，在不同的温度有不同的饱和蒸汽压。假设饱和蒸汽连续得到热量，则温度将比饱和时的温度高，但压力仍保持原饱和温度时相应压力值，这样的蒸汽称超热蒸汽。,假设在某一密闭系统内，有一个蒸汽源，而该系统内各部份有不同的温度差时，则该密闭系统的饱和蒸汽压由最低的温度所打算，即最低温度所对应的饱和蒸汽压。,根底学问热与温度,温标,摄氏温标,在标准大气压下，以水的冰点为0。水的沸点为100。在0100之间分成100等分，每一等分叫1。这种温标就叫做摄氏温标，用符号表示。,华氏温标,在标准大气压下，以水的冰点为32。水的沸点为212，在32212之间分成180等分，每一等分叫1F。这种温标就叫做华氏温标，用符号F表示。,华氏和摄氏可用下面的公式进展换：,华氏换摄氏：=5/9F32,摄氏换华氏：F=32,开氏温标,以摄氏零下273.15作为零度，也就是开氏零度等于摄氏零下273.15。开氏温标用符号K表示，开氏温标也叫确定温标；开氏零度即零下273.15，也叫做确定零度。确定零度是达不到的。,开氏温度：273.15,根底学问热与温度,热量及单位温度,只能表示物体冷或热的程度。温度高或温度低，不能从数量上来表示物体热能的多少。,热量,物体吸取或放出热能的多少叫做热量。计算热量的单位是卡cal或千卡kcal，千卡又叫大卡，1大卡kcal=1000卡cal。,卡cal的单位规定,把1g水的温度上升或降低1所吸取或放出的热量规定为1卡cal。,比热,质量一样的不同物质温度上升1时所需要的热量是不一样的，我们把单位质量的某种物质温度上升或降低1时所吸取或放出的热量，叫做这种物质的比热。,单位是卡/克度cal/g、千卡/公斤 kcal/kg,热量数学表达式：Q=Cmt2t1 千卡kcal,1kcal千卡=3.6106 J(焦耳)=3.6103 KJ(千焦),根底学问热与温度,热量的传递方式,传导,在受热不均匀的物体中，热从高温处依靠物体的分子渐渐传到低温处的现象，称为热的传导。这种方式的热交换始终进展到整个物体的温度相等为止。,传导在固体、液体和气体之间均能发生，传导作用必需要使物体相互接触才能完成。,对流,在液体或气体包括蒸汽中，热量靠物质的流淌从一局部向另一局部转移的传递方式称为对流。含热的液体或气体，体积因热而膨胀，密度削减，于是因重量减轻而上升，其四周冷的部份就被补充其原来地位，形成了对流。,热的对流只发生在液体或气体中，而且必与传导同时发生。,辐射,高温热源通过空间射向低温物体，使低温物体受热升温，这种热量的传递方式叫做辐射。热辐射与光相像，它以直线方式进展，可以在真空中传播；辐射可以通过空气和玻璃等透亮介质，而这些透亮介质本身吸热极少。外表黑、粗糙的物体擅长吸取热；外表白亮光滑的物体不擅长吸取热和辐射热，但擅长反射热。,热量传递的三种方式并非单独进展，而是一种方式伴随着另一种方式同时进展，或者是三种方式同时进展的。,根底学问热与温度,热力学定律,热力学第肯定律,在任何发生能量转换的热力过程中，转换前后能量的总量维持恒定。热力学第肯定律就量能量守定律，即能量既不能消灭也不能创生。只能以一种形式的能量转换成另一种形式的能量。,热力学其次定律,热量只能从高温物体传到低温物体，不行能把热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。制冷装置就是依据热力学其次定律，消耗肯定的机械能，使热量从低温传到高温。,热力学第三定律,不行能用任何方法使一个物体冷却到确定温度的零度。此定律指出了确定温度是达不到的。,根底学问热与温度,温度的测量,为了衡量物体温度凹凸的程度，就需要对温度进展测量，温度的测量是利用温度计来完成的。,冻干机中常见的温度计有热电阻、热电偶和热敏电阻等。,热电阻,热电阻是利用了金属丝的电阻温度系数原理制成的。肯定长度的金属丝，当温度上升时电阻增加，温度降低时电阻下降。利用惠斯顿电桥能测知温度的凹凸。热电阻一般用铂丝制作，因此又称铂热电阻。,常用Pt100铂电阻，0时电阻值100，测量范围200+600，精度A级，充许误差：0.15+0.2%tJB/T8622-1997等效于IEC751),热电偶,热电偶是利用不同的金属丝一端焊接在一起时，在它们的二个游离端会随温度的变化而产生不同的电动势，测量这个电动势的大小便知道温度的凹凸。,冻干机上一般用”T“型热偶温度铜-康铜，测量范围：200300，精度级，充许误差0.5或0.4t JB/T9238-1999等效于IEC751,根底学问水和溶液的特性,制品中的水分,游离水(自由水),系附着于物料中，用离心、过滤法或一般枯燥温度即可简洁除去的水份，游离水可被微生物利用，是造成枯燥物料腐败的因素之一。,结合水,在物料中以氢键结合在物料的成分如蛋白质或碳水化合物上的水分，因其与物料严密结合，所以很难以一般方法和操作加以分别，亦不被微生物利用。,溶液,一种或多种物质均匀地混合在另一种物质中所组成的混合液。溶液一般由溶剂和溶质组成。含量多的叫溶剂，含量少的叫溶质。以水为溶剂的混合物叫水溶液。,根底学问水和溶液的特性,溶液的冻结过程和共晶温度,区为溶液完全以液态存在的条件。,区因溶液的溶解度太小，局部液态及有部份溶剂因溶质之缺乏而形成固态的状态，故为一液、固态混合物。,区因溶液的溶解度太大，部份液态及部份过量溶质析出为固态的状态，故亦为一液、固态混合物。,区因溶液的温度太低，且低于溶液能以液态形成的温度，故完全凝固为固态，为部份溶剂与溶液的固态混合物。,区因溶液的温度太低，且低于溶液能以液态形成的温度，故完全凝固为固态，为部份溶质与溶液的固态混合物。,这五区的共同交会点即溶液所能到达的最低冻结温度，故此点称为共晶温度，由此状态下的溶液称为共晶溶液。,根底学问水和溶液的特性,图中,A,：溶剂，,B,：溶质,Ta/Te,，,Te/T,饱和溶解度线,根底学问水和溶液的特性,水的特性及相态图,水的分子由二个氢原子和一个氧原子组成，化学符号为H2O。,分子量为18。水的密度在+4时最大，为1g/cm3，温度上升或降低时均削减。冰的密度为0.92 g/cm3，所以冰比水轻，并且结冰时发生体积膨胀现象。,在1atm下水的冰点是0。压力增加时冰点反而下降。压力为130atm时，冰下降1。压力降低时，熔点上升。,当水的蒸汽压等于外界压力时，它就沸腾。在1atm下水的沸点为100，当压力减小时沸点会降低；压力增加时沸点会上升。,根底学问水和溶液的特性,水的特性及相态图,OC线表示水的蒸汽压曲线，蒸汽压随温度增加而上升；OC线是水、汽共存线,OA线冰的熔点与压力的关系；OA线是冰、水共存线,OB线表示冰的蒸汽压曲线，冰的蒸汽压随温度的增加而上升；OB线是冰、汽共存线,O点是冰、水、汽三态平衡点，在,这个温度和压力时，冰、水、汽可以,同时共存，它的温度为0.01和压力,为610Pa,从图可以看出，当压力低于610Pa,时，不管温度如何变化，水的液态不能,存在，这时只有固态和气态二种形态。,水蒸汽的临界温度为374，临界,压力是217.7atm。温度降低时水蒸汽,很简洁液化。,在不同的温度水和冰均有不同的,蒸汽压。温度降低时，冰和水的蒸汽,压也随之降低。,根底学问水和溶液的特性,水或水蒸汽饱和温度与,饱和蒸汽压对应数据,根底学问共晶点测量方法,将一对白金电极浸入液体产品之中，,并在产品中插一支温度计，把它们,冷却到40以下的低温，然后将,冻结产品渐渐升温。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。电桥要用沟通电供电，由于直,流电会发生电解作用，整个过程由,仪表记录。,完全冻结的溶液或制品，当温,度上升至某一点时，开头消失冰晶,熔化，该温度称为共熔点温度或共,熔点。共熔点温度并不等于共晶点,温度。对升华来说，制品温度必需,低于共熔点。,根底学问冻干产品的崩解温度,升华界面的概念：,一个正常升华的产品，当升华进展到肯定的时候，就会消失上层的枯燥层和下层的冻结层，这二层之间的交界面就是升华界面。升华界面是随着升华的进展而不断下降的。,根底学问冻干产品的崩解温度,产品崩解温度：,某些已经枯燥的产品当温度上升到某一数值时，会失去刚性，变得有粘性，发生类似塌陷的崩解现象，使枯燥产品失去疏松多孔的