[스크랩] 동결건조기 운전(2)

동결건조기 운전(2)

승화 경계면의 온도를 유리전이온도 이하 및 공융점 이하온도로 유지해야 기벽의 붕괴현상을 막을 수 있어 제품이 좋아진다.

피 건조체의 승화경계면은 기벽물질의 물성에 따라 다르지만, 유리질과 결정질로 나누어 생각하면,

유리질(glass state)은 고화된 상태(비동결수+고형물 복합체) - 결정질보다 분자가 크다. 이 고화된 고형물은 상변화가 안 되고 점도의 계속 증 가로 생성 된 것 임.

결정질은 유리질이 결정으로 형성 된 것.

공융점(eutectic point)은 물과 고형물이 결정(crystal)이 되는 온도

* 유리전이온도 - 유리질로 바뀌는 온도

유리전이온도 이상은 고무질(rubbery state), 그 이하는 유리질로 표현.

 

경계면을 항상 collapse 온도이하로 유지하려면, 동결 실 -40℃ 일 때 표면온도

-34℃, 중심온도 -26℃ 정도이다. 동결 후 온도는 다음온도보다 충분히 낮음.

※ collapse 온도

예) 딸기 -15℃,

사과 - 7℃

버섯 -17℃

chamber 에 넣을 때 chamber 內 온도 20℃ 이면 20-(-34℃) 차이로 물품의 온도는 올라가기 시작하며.

물의 비등점이 collapse 온도보다 훨씬 낮은 진공을 유지해야 한다.

비등점 760 torr(대기압) 0 mmHGv/g 100℃

55 torr 705 〃 40℃

32 torr 728 〃 30℃

17 torr 743 〃 20℃

4 torr 756 〃 -1.5℃

1.2 torr 758.8 〃 -15℃

0.9 torr 759.1 〃 -19℃

0.4 torr 759.6 〃 -26℃

0.1 torr 759.9 〃 -40℃

 

건조물의 물성이 순수한 물은 아니므로(농도 및 염 이 있다고 할 때) 진공도를 입고 후 바로 0.5 torr(-24℃정도)까지 낮추어야 붕괴되지 않는다.

chamber 가 클 경우(2,400mmD × 8000) 체적이 크고 입고시간 경과, 잔류수분 등 많은 진공해야 할 체적이 발생한다.

초기진공 이란, 열판에 열(승화에 필요한)을 가하지 않고 어느 설정 점(상기 c/t점 이내 즉, 0.5Torr부터 0.1torr) 까지 빠르게 낮추는 것입니다.

 

진공펌프는 초기용을 1차 펌프(start pump / initial pump / roughing pump / hogging pump 로 호칭)로써 대형채용으로 초기 설정 점 까지만 가동케 한다.

대략 30분-60분 정도 소요 되지만, 소요 시간은 입고량 등 에 다르며 산업용 장비는 편의상 0.1torr로 setting 되어 있다.

일반식품 동결건조는 0.5Torr setting으로 충분하며 건조시간도 짧아진다.

진공도가 Setting 점에 도달 후 다음공정(Heating program) 으로 들어간다.

 

1차 vacuum system이 정지 후 곧 바로 2차 진공펌프(running pump / holding pump)로 전환된다.

2차 진공펌프 용량은 1차의 10-15% 정도의 용량으로 적게 된다.

비응축성 기체 등(장치누설?) 만 제거하고, 건조 시 승화증기는 cold trap에서 얼음형태로 붙어 나가기 때문이다.

소용 량은 1, 2차로 진공 펌프를 나누어 장치하지 안 는다. 번거로움을 피하기 위함이지만 중형이상이면 초기 펌프를 어떤 형태든 가지고 있다.

대체로 현장에서는 vacuum line의 운전은 air pressure 자동제어로 되어있다.

건조되는 수분을 얼음형태로 가지는 C/T(cold trap)의 온도는 물의 압력 표 와 일치되는 온도이다. 즉, C/T온도가 낮아야 진공도도 내려간다고 이해하면 된다.

C/T 온도는 피 건조물의 경계면 온도보다 차이(10-12℃온도차 : 건조시간에 영향) 가 커야한다.

C/T(ice storage / ice bank)는 충분한 수분의 포집 량(얼음부피)을 가져야 하고,

얼음 량은 ice condenser의 표면 넓이와 두께로 결정되지만 얼음은 비중이 물보다 훨씬 작기 때문에 C/T전열면적 결정에 유의해야 한다.

또한, C/T 표면에 균일하게 얼음이 생성 되도록 유도(진공라인 또는 C/T배치 및 위치)해야 한다.

 

건조가 진행 될수록 C/T표면의 얼음이 두꺼워져 열전달 율이 떨어진다.

이는 얼음 표면의 온도상승으로 C/T 온도와 경계면 표면 온도차를 적게 한다.

얼음두께가 어느 정도 이상이면 제거를 하게 되며 이것이 ‘제상장치’ 이다

Evers 에버스 010-2721-3093

fdkim21@empal.com

 

출처 : 동결건조

글쓴이 : 나참삶 원글보기

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