Prediction of Sublimation Drying Time for Carrot in Freeze-Drying

당근의 동결건조에서 승화건조시간 예측연구

A sublimation model of the freeze drying process, which accounted for the removal of free water, was presented and used to study the operation conditions of freeze driers for carrot juice. It was found that the shortest drying time was obtained when the condenser temperature and chamber pressure were kept at heir lowest values and the plate temperature was controlled independently so that the scorch and melting constraints were both held throughout the drying period. The effect of sample thickness on the drying time was significant. Optimal policies were investigated experimentally in laboratory freeze dryer.

동결건조에서 승화 건조시간을 예측하기 위하여 수학적 모델링과 지배방정식을 설정하고, 당근즙을 대상으로 수치계산하여 실험값과 비교한 바, 수분함량이 많은 동결건조품에서 단위면적당 승화량을 높일 수 있는 재료의 두께는 전도 열전달 방식에서 5mm이었으며, 양면 복사방식에서는 10mm이었다. 또한 동일한 압력에서 응축기 온도가 낮을수록 당근즙의 승화시간은 짧았고, 압력이 높을수록 승화시간은 선형적으로 증가하였다. 그리고 동결건조 효율이 가장 좋은 열전달 방법으로는 전도 및 복사방식으로 상, 하의 플레이트 온도를 $T_x{\leq}T_m$와 $T_m{\leq}T_x$의 제한 조건하에서도 별도 제어하는 방식이었다.