Sušenje proizvoda može se podijeliti u dvije faze. Prije nego što zamrznuto u proizvodu nestane, to se naziva prva faza sušenja, koja se naziva i faza sublimacijskog sušenja.
Proizvod tijekom sublimacije treba apsorbirati toplinu, a za apsorpciju jednog grama leda u vodenu paru potrebno je oko 670 kalorija, pa se proizvod mora zagrijavati u fazi sublimacije. Međutim, količina zagrijavanja proizvoda je ograničena, a temperatura proizvoda ne može prijeći njegovu vlastitu eutektičku temperaturu. Ako je sublimirani proizvod previše niži od eutektičke temperature, brzina sublimacije će se smanjiti, a vrijeme faze sublimacije će se produžiti; ako je viša od eutektičke temperature, produkt će se rastopiti, a osušeni će se smanjiti u volumenu i pojavit će se mjehurići. Produbljivanje boje, poteškoće u otapanju, itd. Stoga se zahtijeva da temperatura proizvoda u fazi sublimacije bude blizu eutektičke temperature, ali ne smije prijeći eutektičku temperaturu.
Budući da je proizvod sublimiran, sublimacijska površina nije fiksirana. Dapače, stalno se mijenja, a kako sublimacija napreduje, sve je manje zamrznutih proizvoda. Zbog toga je teško mjeriti temperaturu proizvoda, a bit će i određenih pogrešaka pri korištenju termometra za mjerenje.
Temperatura proizvoda tijekom sublimacije može se odrediti mjerenjem tlaka zraka, a ventil između kutije za sušenje smrzavanjem i kondenzatora brzo se zatvori na 1-2 sekundi (ne predugo). Zatim je ponovno brzo otvorite, promatrajte porast tlaka u kutiji za sušenje zamrzavanjem u trenutku zatvaranja i izbrojite porast tlaka do najveće vrijednosti u određenoj točki. Odgovarajuća vrijednost može se pronaći iz krivulje tlaka zasićene pare ili tablice za različite temperature leda, a ta vrijednost temperature je temperatura produkta tijekom sublimacije.
Temperatura proizvoda može se također zaključiti mjerenjem otpora sublimiranog proizvoda. Ako je izmjerena otpornost proizvoda veća od vrijednosti otpornosti eutektičke točke, to znači da je temperatura proizvoda niža od temperature eutektičke točke; ako je izmjereni otpor blizu vrijednosti otpora eutektičke točke, to znači da je temperatura proizvoda blizu ili doseže eutektičku točku. temperatura.
Tijekom sušenja smrzavanjem tlak u komori za sušenje smrzavanjem je prije bio što niži, ali se smatralo da je tlak bolji što je niži, ali da se kontrolira unutar određenog raspona.
Nizak tlak je naravno povoljan za sublimaciju leda u proizvodu. Međutim, kada je tlak prenizak, to je nepovoljno za prijenos topline, proizvod nije lako dobiti toplinu, a umjesto toga se smanjuje stopa sublimacije. Eksperimenti pokazuju da kada je tlak u komori za sušenje zamrzavanjem niži od 0.1 mbar, konvektivni prijenos topline plina je zanemariv; kada je tlak veći od 0.1 mbar konvekcijski prijenos topline plina znatno raste. Pri istoj temperaturi ploče, kada je tlak viši od 0.1 mbar, proizvod lako dobiva toplinu, pa se brzina sublimacije povećava.
Međutim, kada je tlak previsok, brzina sublimacije leda u proizvodu se usporava, a pad apsorpcije topline proizvoda se smanjuje. Kao rezultat toga, temperatura samog proizvoda raste, a kada je viša od eutektičke temperature, proizvod će se rastopiti, što će rezultirati neuspjehom sušenja smrzavanjem.
Općenito se smatra da je odgovarajući tlak u komori za sušenje zamrzavanjem između 0.1 i 0.3 mbara. Unutar ovog raspona tlaka pogoduje i prijenosu topline i sublimaciji. Kada premaši 0.3 mbar, proizvod se može rastopiti. U to vrijeme trebao bi se oglasiti alarmni signal za vakuum kako bi se prekinulo zagrijavanje proizvoda, pa čak i pokrenuo zamrzivač kako bi se ohladila kutija za sušenje smrzavanjem kako bi se proizvod zaštitio od topljenja.
Tlak u komori za sušenje zamrzavanjem sastoji se od parcijalnog tlaka zraka i parcijalnog tlaka vodene pare. Stoga se za mjerenje stupnja vakuuma treba koristiti termometar koji može mjeriti puni tlak; Kompresijski vakuum mjerači trebali bi biti zabranjeni zbog opasnih proizvoda živinih para.
1 gram leda može proizvesti oko 10,000 litara pare pri tlaku od 0,1 mbar. Za uklanjanje velike količine vodene pare nije dovoljno osloniti se na mehaničku vakuumsku pumpu za njeno uklanjanje. Kondenzator djeluje kao rashladni uređaj tako da se velika količina vodene pare kondenzira na rashladnoj površini unutar njega, pa kondenzator djeluje kao pumpa za vodenu paru. Toplina koja se oslobađa kada se velika količina vodene pare kondenzira može dovesti do porasta temperature kondenzatora, što je normalna pojava. Međutim, zbog nedovoljnog kapaciteta hlađenja zamrzivača kondenzatora, male površine kondenzatora za adsorpciju vodene pare ili stvaranja previše vodene pare zbog prevelike topline za proizvod, temperatura kondenzatora će pretjerano porasti. kada se ovo dogodi. Razlika u tlaku vodene pare između kutije za sušenje smrzavanjem i kondenzatora se smanjuje, što rezultira smanjenjem brzine sublimacije; u isto vrijeme, parcijalni tlak vodene pare u sustavu sušenja smrzavanjem raste, što pogoršava stupanj vakuuma, što zauzvrat uzrokuje smanjenje stope sublimacije. Sporo, proizvod apsorbira manje topline, a temperatura proizvoda raste, uzrokujući topljenje proizvoda i neuspješno sušenje smrzavanjem.
Stoga je za sušenje zamrzavanjem dobrog proizvoda potrebno održavati dobar i stabilan vakuum u sustavu. Kondenzator uvijek mora biti ispod -40 stupnjeva jer je tlak pare leda na -40 stupnju oko 0.1 mbar.
Tijekom faze sublimacijskog sušenja, slojevi peći za sušenje zamrzavanjem su izvor topline za proizvod. Ako je temperatura ploče visoka, proizvod će dobiti više topline; ako je temperatura ploče niska, proizvod će dobiti manje topline; ako je temperatura ploče previsoka, proizvod će dobiti previše topline da se proizvod otopi; ako je temperatura ploče preniska, proizvod se neće dovoljno zagrijati, što će produžiti vrijeme sublimacijskog sušenja. Stoga temperaturu sloja ploče treba razumno kontrolirati.
Temperaturu pločastog sloja treba odrediti prema temperaturi proizvoda, tlaku u komori za sušenje zamrzavanjem (to jest, stupnju vakuuma u kutiji za sušenje smrzavanjem) i temperaturi kondenzatora. Ako je temperatura proizvoda puno niža od eutektičke temperature proizvoda tijekom sublimacijskog sušenja, tlak u komori za sušenje smrzavanjem je mnogo niži od tlaka postavljenog vakuumskim alarmom, a temperatura kondenzatora je mnogo niža od -40 stupanj , tada se temperatura zagrijavanja slojeva ploče može dodatno povećati. Ako se temperatura pločastog sloja poveća do određene vrijednosti, temperatura proizvoda je blizu eutektičke temperature ili tlak u komori za sušenje zamrzavanjem poraste do vrijednosti blizu vrijednosti alarma za vakuum ili temperature kondenzatora. poraste natrag na -40 stupnjeva, tada se temperatura sloja ploče ne može dalje povećavati. U suprotnom će doći do opasne situacije.
Zapravo, temperatura sloja ploče tijekom sublimacije također je povezana s učinkom sušila za zamrzavanje. Za sušilo za zamrzavanje s boljim učinkom, temperatura zagrijavanja sloja ploče može se povisiti.
Duljina faze sublimacije ovisi o sljedećim čimbenicima:
Raznolikost proizvoda: Neki se proizvodi lako suše, a neki se ne suše lako. Općenito govoreći, proizvodi s višom eutektičkom temperaturom lakše se suše i imaju kraće vrijeme sublimacije.
Debljina pakiranja proizvoda: Normalna brzina sušenja smanjuje debljinu proizvoda za oko 1 mm po satu. Zbog toga je debljina pakiranja velika, a i vrijeme sublimacije dugo.
Toplina dobivena tijekom sublimacije: Ako toplina dobivena tijekom sublimacije nije dovoljna, brzina sublimacije će se usporiti, a vrijeme faze sublimacije će se produžiti. Naravno, topline se ne može osigurati previše.
Učinkovitost samog aparata za sušenje zamrzavanjem, to uključuje učinak vakuuma uređaja za sušenje zamrzavanjem, temperaturu i učinkovitost kondenzatora, pa čak i geometriju konstrukcije stroja, itd. Dobar uređaj za sušenje zamrzavanjem skraćuje fazu sublimacije.
U prvoj fazi proizvoda, osim održavanja temperature smrznutog proizvoda ispod eutektičke točke, temperatura osušenog proizvoda također se mora održavati ispod temperature raspadanja.
Tzv. temperatura raspadanja odnosi se na već osušen proizvod. Osušeni proizvod treba biti rastresit i neuredan, te održavati stabilno stanje, tako da sublimirana vodena para u donjem smrznutom proizvodu može glatko prolaziti, tako da su svi proizvodi dobro osušeni.
Međutim, neki osušeni proizvodi će izgubiti krutost kada temperatura dosegne određenu vrijednost, pojavit će se fenomen sličan kolapsu, a labava i neuredna svojstva će se izgubiti, čineći osušeni proizvod donekle ljepljivim. Kako se specifična težina povećava, boja se produbljuje. Temperatura pri kojoj dolazi do te promjene naziva se temperatura dezintegracije.
Nakon što se osušeni proizvod raspadne, otežava ili utječe na prolaz vodene pare koja sublimira sublimaciju smrznutog proizvoda u donjem sloju, pa se brzina sublimacije usporava i smrznuti proizvod apsorbira manje topline, a toplina koja se i dalje zadržava koji isporučuje sloj ploče je suvišan. To će uzrokovati porast temperature smrznutog proizvoda i topljenje i pjenjenje proizvoda.
Temperatura dezintegracije je povezana s vrstom i svojstvima proizvoda, tako da zaštitno sredstvo proizvoda treba odabrati razumno kako bi temperatura dezintegracije bila što viša, na primjer, temperatura dezintegracije proizvoda trebala bi biti viša od eutektike temperaturu proizvoda.
Temperatura dezintegracije općenito se određuje eksperimentima, a fenomen dezintegracije može se promatrati mikro testom sušenja zamrzavanjem, kako bi se odredila temperatura dezintegracije.