作者miletian (在水一方)
看板Mechanical
标题[闲聊] 真空冷冻的问题，两者是否互相矛盾呢
时间Tue Sep 23 17:25:02 2014
请教一下版上的各位先进
市面上的有不少冷风乾燥机、真空乾燥机
(藉由真空降低水的沸点，更容易蒸发，甚至昇华)
而冷冻的目的是因为被乾燥物在常温下可能会变质，需低温保存
请问这两者是否有可能结合在一起呢
(虽然市面上有所谓的真空冷冻乾燥机，但想必也是他们的商业机密)
因为冷冻是透过空气作为介质，令乾燥物的热能传递到空气中达到冷冻效果
但是真空就没有空气了，乾燥物的温度就难以降低，只能靠热辐射
我想到一个办法是间歇性的令真空与冷冻轮流作用
抽真空一段时间，导入冷空气一段时间
但这感觉不是一个好办法，压缩机也禁不起开开关关的
不然就是透过导热良好的金属作为支撑板
将被乾燥物放在金属板上
而金属板连接到冰水中把热传导出去
但这样的缺点就是仅限於薄片状的乾燥物
假设我的乾燥物是一个苹果，那跟金属板的接触面积很小
导热效果就十分有限
我知道要在真空状态下导热的方法很多
利用热辐射，可是热辐射不能反其道而行
你只能用热辐射迅速烤熟苹果，却不能迅速冷冻苹果
亦或微波也是在真空下加热的手段，直接令加热物自体发热
这方法显然也只能加温不能降温
请问还有其他可行的方式来达到真空冷冻的效果吗
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1F：推 s1000: 好问题 09/23 20:58
2F：推 a77729: 如果先冷冻再抽真空呢？又我想一般应该不会是绝对真空， 09/23 22:10
3F：推 a77729: 应该还是有空气，抱欠非专业，只是提出想法 09/23 22:12
4F：→ tyf99: 其实只要抽到极低压，水份就会很快蒸发. 09/23 22:54
5F：→ tyf99: 水从液态转变气态时，就会带走热量(气化热) 09/23 22:56
6F：→ tyf99: 只要不断抽走水蒸汽(也可补充些乾燥空气)，就能不断降温了 09/23 22:58
7F：→ airrooco: 印象中是要冷冻後在真空下缓慢加热? 09/23 23:15
8F：→ YJM1106: 实际上机器是有加热设备的XD 09/23 23:16
10F：推 gamer: 真空包装之後丢到冷冻柜就好了。 09/23 23:31
11F：→ gamer: 或者是在低温的环境下抽真空也行。 09/23 23:31
12F：推 s1000: 这样只要没太多热辐射，就可以保持冷冻状态。 09/24 10:17
13F：→ miletian: 市面上的机种似乎都是先冷冻再抽真空，抽真空时辅以热源 09/24 10:22
14F：→ s1000: ？ 09/24 10:23
15F：→ miletian: 在真空状态下就能加快水分昇华成气体 09/24 10:24
16F：→ miletian: 但这样就必须小心控制抽真空後的加热功率，避免物体过热 09/24 10:26
17F：→ miletian: 所以我才想说有什麽手段在低温状态加速水分的昇华 09/24 10:28
18F：→ miletian: gamer说的真空包装再丢冷冻柜，当水气昇华成气体真空度 09/24 10:30
19F：→ miletian: 就降低了，所以抽真空必须持续进行，不能用真空包装代替 09/24 10:31
20F：→ miletian: 低温环境下抽真空，外部低温会难以传导到真空内，如果用 09/24 10:34
21F：→ miletian: 辐射热加速水气昇华，很快真空内部温度就会过高 09/24 10:34
22F：→ miletian: 如果不用热源辅助昇华，乾燥的时间又会很长 09/24 10:35
23F：推 YJM1106: 加热是不得不的行为啦，改变压力比改变温度快的多 09/24 11:00
24F：推 gamer: 降温水气为什麽会相变为气体? 09/24 23:47
25F：→ gamer: 低温环境下热平衡後，再进行抽真空也不需要进行热交换。 09/24 23:48
26F：→ gamer: 还是说你的东西本身是个热源? 09/24 23:48
27F：→ miletian: 在真空环境下冰会昇华成气体，这些气体会令真空度下降 09/25 08:00
28F：→ miletian: 另外我的乾燥物非热源，但会用额外热源帮助他昇华 09/25 08:01
29F：→ miletian: 但我无法控制所有热能都用於水气的昇华，物体还是会升温 09/25 08:02
30F：→ ewings: 水汽蒸发就会带走大量潜热，干嘛脱裤子放屁多弄个冷冻？ 09/26 07:28
31F：→ ewings: 到时反而水汽结冰带不走 09/26 07:28
32F：推 YJM1106: 制程不同啦，真空乾燥＋冻乾 一般是对潮湿物做的 09/26 09:21
33F：→ YJM1106: 主要是避免液态水沸腾带走欲乾燥的物料 09/26 09:23
34F：→ YJM1106: 做出来的外观也比较漂亮、均匀 09/26 09:24
35F：→ gamer: 我还是不懂，你对乾燥物加热，乾燥物变成存放在相对高温的 09/26 23:38
36F：推 gamer: 环境下了，那不就失去冷冻的意义了?另外，水从固相或液相转 09/26 23:39
37F：→ gamer: 变成气相会带走大量的潜热，并不会有乾燥物升温的情况发生 09/26 23:40
38F：→ gamer: 既然不会升温，那也就没有热传的问题需解决才是，至於真空 09/26 23:41
39F：→ gamer: 度，抽的时间够久把气态水抽光，真空度自然达得到，那只是 09/26 23:41
40F：→ gamer: 时间和真空泵功率够不够的问题而已吧。举例来说，空调机的 09/26 23:43
41F：→ gamer: 冷媒循环管路内部不允许有水，做法也不过就是持续抽真空到 09/26 23:44
42F：→ gamer: -1atm就能解决了。那上面提到怕水气带走乾燥物，不能加滤 09/26 23:45
43F：→ gamer: 网解决吗? 09/26 23:45
45F：→ tyf99: 压力抽到 10mbar，这时水的沸点都不到 10c 了 09/27 02:05
46F：→ tyf99: 维持 10mbar，只要1/7的水蒸发，带走的热就够它整个结冰了 09/27 02:07
47F：→ tyf99: 三相点 273.16K, 611.73pa，气压维持在这上面多一点就好 09/27 02:11
48F：→ YJM1106: 实际上，大规模生产的时候，滤网还真是一个麻烦的玩意… 09/27 16:19
49F：→ YJM1106: 当然後面也能加ko drum之类的机构回收 09/27 16:20
50F：→ YJM1106: 看过没调整好的冻乾设备 出来的粉末并不能符合预期 09/27 16:21
51F：→ YJM1106: 外观不均匀，结块的状况 09/27 16:22
52F：→ YJM1106: 乾燥的质传机制还挺多秘诀的 09/27 16:23
53F：→ miletian: 问题就在於真空设备的成本与时间啊，所以才要用热源辅 09/28 16:24
54F：→ miletian: 助乾燥 09/28 16:24
55F：推 gamer: 我比较疑惑的是，额外加热不会影响到欲冷冻物吗?如果不会， 09/28 22:49
56F：→ gamer: 干嘛不直在相对高温环境下进行就好? 09/28 22:49
57F：推 YJM1106: 据我对这种设备的了解，只是不让他出现液态水即可 09/29 08:37
58F：→ YJM1106: 脱水的机制是昇华而非蒸发，液态水蒸发会很难控制物料 09/29 08:38
59F：→ YJM1106: 根据设备商的师傅表示加热是制程後段才开始加热的 09/29 08:40