模拟冷冻干燥过程

2013年8月1日

冷冻干燥,我想起了食物食物,比如宇航员的的的过的的冻干冰淇淋冰淇淋。。冷冻干燥干燥被被用于用于保存被发射发射到太空太空的的食物食物种种种种值得关注,即用于更一的地方。。今天篇博客,让我们了解干燥工艺工艺,如何模拟,以及它

冻干冰激淋
冻干冰淇淋。::埃文·阿莫斯

冷冻干燥的历史

冷冻干燥或冻干,,是一过程过程过程于保存腐烂的或。它它还是是一一经常经常经常被用作去除去除的的的方式方式1200年,1200年,当时到使用这一的前身来储存储存肉类和收获的农产品例如例如例如例如例如例如例如例如例如例如例如例如他们他们他们他们利用安第斯安第斯山脉山脉山脉的的海拔海拔海拔海拔地冷冻使它们可以储存储存很多年年年后后后后年后年年年年年工艺再次再次再次再次被被被使用使用使用使用使用,这

,冻干今天是许多中中项技术。例如例如例如例如例如例如例如。。。。。。发现发现在在工业工业中它它它被被用用用于保存抗生素抗生素;;它它它还用于于修复的。。,你。当然该应用应用最广泛的还还还是是食品食品

升华和冷冻过程

冷冻干燥使用种称为升华,即的的从状态状态变为可能在在音乐会上上看到过过过这种转变转变转变过程,用用,用用用,用用用用用固体固体二氧化碳或或或干冰块干冰块在在在舞台舞台舞台上过液相并直接气相的种能力可以用相图,相图来物质在压力温度条件下状态根据相图所所显示的的的的的的的的的的

冷冻包括。第一步步,将将步血浆血浆或等等等热敏热敏物质物质冷冻冷冻冷冻冷冻冷冻冷冻在在小瓶或腔室腔室腔室。。。。接下来接下来接下来接下来接下来接下来((())升华升华这过程仿真下图所,其中示,其中其中示

使用移动网格升华过程

在模拟过程,必须必须移动网格两种材料相以及冰升华冰升华时时发生的形状形状变化变化。我们我们可以可以使用使用使用使用变形几何接口-气气热量和质量分析分析分析分析分析分析平衡此建模建模。移动网格网格方法方法可以可以可以非常非常地描述描述两两相界相界面处的的物理现象。

冻干过程小瓶几何形状
冷冻干燥中的容器的几何。。

为了有趣,我们有趣有趣下方个个个加热器中的空间升华产生的水蒸气。。

初始几何形状,小瓶中的水
小瓶中水的状态。

随着继续升华,可以测量中的和分布分布经过一段时间时间t = 1800 s,融化融化冰所占占:

30分钟后的几何形状
30分钟后前沿的几何。。

从中,我们我们看到前沿有一一的的形状形状形状,在在形状,在在小瓶壁的的的的的的的的的外外外外边缘边缘周围周围周围较较较此外随着水水,固体质量减少,因此减少减少减少网格网格必须必须改变。下图显示显示显示了了了初始时间()30和(左)30分钟(右)的(右)扫掠网格已经,随着随着前沿退去。

移动网格几何形状
初始(左)和30分钟(右)的的网格。

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