例えば0.1mmHgの高真空下では、1gの氷は10,000Lにも膨張する。これを真空ポンプ
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のみで排気しようとすると膨大な装置・動力が必要となり実用的ではない。
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そこで、真空乾燥缶内に蒸気圧と釣り合った低温の冷凍パイプをおき(コールドトラップ)昇華して
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くる水蒸気を、同体積の氷として付着凝固させてしまうと言うのが凍結乾燥装置の構造の要点である。
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真空ポンプは、乾燥初期に装置内の空気を除くのが主たる目的であり、乾燥工程では、凝縮できない
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非凝縮ガスを排出するのに役立つだけで、昇華水蒸気全ては、コールドトラップが真空ポンプの役割を
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果たし、缶内の真空度は常に低く保たれ、したがって凍結した食品の品温も飽和蒸気圧と対応してごく
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低温のままであり昇華脱水が続く。
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@昇華現象は、その時の真空条件に対応した温度で起こる。
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Aこの温度の水蒸気が、乾燥中(昇華中)に既乾燥部にかかる加熱板よりの
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エネルギーと相殺されて、既乾燥部の温度上昇を抑制している。
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B昇華量が少なくなるにしたがって、供給熱のほうが強くなり、そのバラン
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ス崩れの結果、製品の表面部の温度が上昇してゆく。
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| 飽和温度と飽和水蒸気圧 |
| 温度 |
蒸気圧mmHg |
温度 |
蒸気圧mmHg |
| 0℃ |
4.579 |
−30℃ |
0.286 |
| −5℃ |
3.008 |
−35℃ |
0.150 |
| −10℃ |
1.941 |
−40℃ |
0.097 |
| −15℃ |
1.238 |
−45℃ |
0.030 |
| −20℃ |
0.776 |
−50℃ |
0.008 |
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