Kaip Veikia Džiovinimas Šaldant

{h1}

Prisimeni „astronautų ledo kūrėją“? Tai buvo užšaldyta. Sužinokite, ką reiškia „išdžiovinti“ ir kaip pasiekiama tokia būsena.

- džiovinamas šalčiu arba liofilizavimas, yra tarsi „sustabdyta animacija“ maistui. Jūs galite laikyti šaldytuve džiovintą patiekalą metų metus, o tada, kai jūs pagaliau pasiruošę jį valgyti, galite jį visiškai atgaivinti, užpylus šiek tiek karšto vandens. Net ir po visų tų metų skonis ir tekstūra bus beveik vienodi. Tai kažkoks triukas!

Šiame straipsnyje panagrinėsime pagrindinę šaldymo-džiovinimo idėją ir apžvelgsime įvairius proceso veiksmus. Taip pat pamatysime, kaip džiovinimas užšaldymu skiriasi nuo įprastos dehidratacijos, ir sužinosime apie keletą svarbių jo taikymo būdų.

Kodėl reikia šaldyti?

Šaldytuve išdžiovintas spagečių ir kotletų patiekalas, skirtas stovyklautojams: kairėje yra džiovintos versijos; dešinėje yra rehidruota versija.

Šaldytuve išdžiovintas spagečių ir kotletų patiekalas, skirtas stovyklautojams: kairėje - džiovintos versijos; dešinėje yra rehidruota versija.

Pagrindinė šaldymo-džiovinimo idėja yra visiškai pašalinti vandenį iš kai kurių medžiagų, pavyzdžiui, maisto, paliekant nepažeistą pagrindinę medžiagos struktūrą ir sudėtį. Yra dvi priežastys, dėl kurių kažkas gali norėti tai daryti su maistu:

  • Pašalinus vandenį, ilgą laiką maistas nesuyra. Maistas genda, kai mikroorganizmai, tokie kaip bakterijos, maitinasi šia medžiaga ir ją suardo. Bakterijos gali išskirti chemines medžiagas, kurios sukelia ligas, arba jos gali išskirti chemines medžiagas, dėl kurių maisto skonis tampa blogas. Be to, natūraliai esantys fermentai maiste gali reaguoti su deguonimi, kad sugadintų ir subręstų. Kaip ir žmonėms, mikroorganizmams reikalingas vanduo, kad jie išliktų, taigi, jei pašalinsite vandenį iš maisto, jis nesugadins. Fermentams taip pat reikia vandens, kad jie galėtų reaguoti su maistu, todėl dehidratuojantis maistas taip pat nustos brandinti.
  • Džiovinimas užšaldant žymiai sumažina bendrą maisto svorį. Didžiąją maisto dalį sudaro vanduo (iš tikrųjų daugelis vaisių sudaro daugiau nei 80–90 procentų vandens). Pašalinus šį vandenį maistas tampa daug lengvesnis, o tai reiškia, kad jį lengviau transportuoti. Kariuomenės ir kempingų tiekimo įmonės užšaldo sausus maisto produktus, kad juos būtų lengviau nešiotis vienam asmeniui. NASA taip pat užšaldytais džiovintais maisto produktais pritvirtino erdves, esančias erdvėlaiviuose.

Žmonės taip pat naudoja džiovinimą užšaldydami, kad išsaugotų kitų rūšių medžiagas, pavyzdžiui, vaistus. Daugelis vaistų gana greitai suyra, kai yra veikiami vandens ir oro, dėl tos pačios pagrindinės priežasties, dėl kurios maistas skaidosi. Chemikai gali žymiai pailginti vaistinių preparatų galiojimo laiką, užšaldydami medžiagas džiovindami medžiagą ir laikydami ją inde, kuriame nėra deguonies ir vandens. Tyrimų mokslininkai taip pat gali naudoti džiovinimą užšaldydami, kad ilgą laiką išsaugotų biologinius mėginius. Liūdnai išdžiovinti biologiniai mėginiai taip pat dideli floristų pasaulyje, kaip bebūtų keista. Liofilizuotos rožės populiarėja kaip vestuvių papuošalai. Šaldymo-džiovinimo procesas taip pat buvo naudojamas norint atstatyti vandens pažeistas medžiagas, tokias kaip reti ir vertingi rankraščiai.

Kaip veikia džiovinimas šaldant: džiovinimas

Nuotrauka mandagiai NASA Maisto produktai, užšaldyti ir džiovinti, buvo daugelio NASA misijų kosmose pagrindas.

Tai gana paprasta sausas maistas, vaistai ir beveik bet kuri kita biologinė medžiaga. Pastatykite jį karštoje, sausoje vietoje, o skystas vanduo ten pateks išgaruoti: Šiluma suteikia vandens molekulėms pakankamai energijos, kad „atsikratytų“ skysčio ir taptų dujų dalelėmis. Tada užklijuojate jį indelyje, ir jis liks sausas. Taip gamintojai gamina dehidratuotus patiekalus, pavyzdžiui, sriubos miltelius ir kepimo mišinius.

Šis požiūris kelia dvi dideles problemas. Pirmiausia sunku visiškai pašalinti vandenį garinant, nes didžioji vandens dalis nėra tiesiogiai veikiama oro. Paprastai tokiu būdu dehidratuojamas maistas pašalina tik 90–95 procentus vandens, o tai tikrai sulėtins bakterijų ir fermentų veiklą, tačiau jo visiškai nesustabdys.

Antra, šiluma, dalyvaujanti garinimo procese, žymiai keičia medžiagos formą, tekstūrą ir sudėtį, taip pat, kaip šiluma krosnyje keičia maistą. Šilumos energija palengvina chemines reakcijas maiste, kurios keičia bendrą formą, skonį, kvapą ar išvaizdą. Tai yra pagrindinis maisto gaminimo tikslas. Šie pokyčiai gali būti geri, jei jie pagerina maisto skonį (arba skiriasi skoniu), tačiau jei ką nors džiovinote, kad galėtumėte jį atgaivinti vėliau, procesas šiek tiek pakenkia kokybei.

Pagrindinė šaldymo-džiovinimo idėja yra „užfiksuoti“ medžiagos sudėtį ir struktūrą ją išdžiovinant, nenaudojant garinimo procesui reikalingos šilumos. Vietoj to, džiovinimo šaldant procesas kietą vandenį - ledą - paverčia tiesiai į vandens garus, visiškai praleidžiant skystąją fazę. Kitame skyriuje išsiaiškinsime, kaip tai atima šaldymo-džiovinimo mašinos.

Procesas

Kaip veikia džiovinimas šaldant: kaip

Pagrindinis šaldymo-džiovinimo principas yra: sublimacija, perėjimas iš kietos medžiagos tiesiai į dujas. Kaip ir išgarinimas, sublimacija įvyksta tada, kai molekulė sukaupia pakankamai energijos, kad išsiskirtų iš aplink ją esančių molekulių. Kai molekulės turi pakankamai energijos išsilaisvinti, vanduo kietas (ledas) pavirs dujomis (garais), tačiau skysčiui susidaryti nėra tinkamos sąlygos.

Yra du pagrindiniai veiksniai, lemiantys ką fazė (kietos, skystos arba dujos) cheminei medžiagai reikės: šilumos ir atmosferos slėgio. Kad medžiaga galėtų atlikti tam tikrą fazę, temperatūra ir slėgis turi būti tam tikrame intervale. Be šių sąlygų ta cheminė fazė negali egzistuoti. Žemiau pateiktoje diagramoje pateiktos būtinos slėgio ir temperatūros vertės skirtingose ​​vandens fazėse.

Iš diagramos galite matyti, kad vanduo gali būti skysto pavidalo jūros lygyje (kur slėgis lygus 1 atm), jei temperatūra yra tarp jūros lygio užšalimo taško (32 laipsnių Farenheito arba 0 laipsnių Celsijaus) ir jūros lygio verda. taškas (212 F arba 100 C). Bet jei padidinate temperatūrą virš 32 F, išlaikydami atmosferos slėgį žemiau 6,0 atmosferų (ATM), vanduo yra pakankamai šiltas, kad atšiltų, tačiau nėra pakankamai slėgio, kad susidarytų skystis. Tai tampa dujomis.

Būtent tai daro šaldymo-džiovinimo mašina. Įprastą mašiną sudaro šaldymo-džiovinimo kamera su keliomis lentynomis, pritvirtintomis prie šildymo mazgų, šaldymo ritė, sujungta su šaldytuvo kompresoriumi, ir vakuuminis siurblys.

Kaip veikia džiovinimas šaldant: džiovinimas

Supaprastinta šaldymo-džiovinimo mašina

Naudodami daugumą mašinų, konservuojamą medžiagą dedate į lentynas, kai ji dar nėra atšalusi. Kai uždarote kamerą ir pradėsite procesą, mašina paleidžia kompresorius, kad sumažintų kameros temperatūrą. Medžiaga yra užšaldyta kieta medžiaga, kuri molekuliniu lygmeniu atskiria vandenį nuo visko, kas yra aplinkui, nors vanduo vis dar yra.

Tada mašina įjungia vakuuminį siurblį, kad išstumtų iš kameros orą ir sumažintų atmosferos slėgį žemiau 06 ATM. Šildymo agregatai mažą šilumos kiekį išleidžia lentynoms, ledui keičiant fazę. Kadangi slėgis yra toks mažas, ledas virsta tiesiai į vandens garus. Vandens garai išeina iš šaldymo džiovinimo kameros, pro užšalimo ritę. Vandens garai kondensuojasi ant užšalimo ritės kieto ledo pavidalu, tokiu pat būdu vanduo kondensuojasi kaip šaltą dieną. (Norėdami rasti daugiau informacijos apie kondensatorius ir šaldymo ritinius, žr. Kaip veikia šaldytuvai.)

Tai tęsiasi daugelį valandų (net dienas), kol medžiaga palaipsniui išdžiūsta. Procesas užtrunka taip ilgai, nes perkaitęs medžiaga gali žymiai pakeisti sudėtį ir struktūrą. Be to, spartinant sublimacijos procesą per tam tikrą laiką gali atsirasti daugiau vandens garų, tada siurbimo sistema gali pašalinti iš kameros. Tai gali šiek tiek rehidratuoti medžiagą ir pabloginti jos kokybę.

Medžiagą pakankamai išdžiovinus, ji uždaroma pakuotėje, kurioje nėra drėgmės, dažnai su deguonį sugeriančia medžiaga. Kol pakuotė yra saugi, medžiaga gali sėdėti ant lentynos ne vienerius metus, kol jos pradinė forma nebus atkurta su trupučiu vandens (liks labai mažas drėgmės kiekis, todėl medžiaga ilgainiui sugadins).. Jei viskas veikia teisingai, medžiaga praeis visą procesą beveik visiškai nesugadinta!

Norėdami gauti daugiau informacijos apie džiovinimą šaldytuve, įskaitant jo istoriją ir programas, peržiūrėkite kitame puslapyje esančias nuorodas.


Vaizdo Papildas: Džioviname braškes.




Tyrimas


Vaizdo Žaidimų Kūrimo Programa Skatina Domėtis Mokslo Karjera
Vaizdo Žaidimų Kūrimo Programa Skatina Domėtis Mokslo Karjera

Kaip Veikia Išstūmimo Sėdynės
Kaip Veikia Išstūmimo Sėdynės

Mokslas Naujienos


Ar Galėjo Egzistuoti Gyvenimas Jupiterio „Ice I Moon Europe“?
Ar Galėjo Egzistuoti Gyvenimas Jupiterio „Ice I Moon Europe“?

Iš Kur Atsirado Velykų Zuikis? Paklauskite Šio Mirusio Vokiečių Mokslininko
Iš Kur Atsirado Velykų Zuikis? Paklauskite Šio Mirusio Vokiečių Mokslininko

Koks Yra Seniausias Medis Pasaulyje?
Koks Yra Seniausias Medis Pasaulyje?

Ar Vitaminas C Tikrai Padeda Peršalti?
Ar Vitaminas C Tikrai Padeda Peršalti?

Kodėl Sprogdinimai Bostono Maratone Užsidegė Sąmokslą
Kodėl Sprogdinimai Bostono Maratone Užsidegė Sąmokslą


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com