真空干燥原理

簡(jiǎn)介

　　真空干燥，又名解析干燥，是一種將物料置于負(fù)壓條件下，并適當(dāng)通過(guò)加熱達(dá)到負(fù)壓狀態(tài)下的沸點(diǎn)或著通過(guò)降溫使得物料凝固后通過(guò)溶點(diǎn)來(lái)干燥物料的干燥方式。　　物料內(nèi)水分在負(fù)壓狀態(tài)下溶點(diǎn)沸點(diǎn)都隨著真空度的提高而降低，同時(shí)輔以真空泵間隙抽濕降低水汽含量，使得物料內(nèi)水等溶液獲得足夠的動(dòng)能脫離物料表面。真空干燥由于處于負(fù)壓狀態(tài)下隔絕空氣使得部分在干燥過(guò)程中容易氧化等化學(xué)變化的物料更好的保持原有的特性，也可以通過(guò)注入惰性氣體后抽真空的方式更好的保護(hù)物料。常見(jiàn)的真空干燥設(shè)備有：真空干燥箱，連續(xù)真空干燥設(shè)備等。　　真空干燥原理:　　真空干燥方式各種各樣究其根本而言可分為通過(guò)沸點(diǎn)和通過(guò)融點(diǎn)兩種。　　一、通過(guò)沸點(diǎn)干燥　　干燥過(guò)程中，液體水分汽化有軸蒸發(fā)和沸騰兩種方式。水在沸騰時(shí)的汽化速度比在蒸發(fā)時(shí)的汽化速度快得多，水分蒸發(fā)變成蒸汽可以在任何溫度下進(jìn)行。水分沸騰變成蒸汽，只能在特定溫度下進(jìn)行，但是當(dāng)降低壓強(qiáng)的時(shí)候，水的沸點(diǎn)也降低。例如，在19 .6kPa氣壓下，水的沸點(diǎn)即可降到60°C。真空干燥機(jī)就是在真空狀態(tài)下，提供熱源，通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱輻射等傳熱方式供給物料中水分足夠的熱量，使蒸發(fā)和沸騰同時(shí)進(jìn)行，加快汽化速度。同時(shí)，抽真空又快速抽出汽化的蒸汽，并在物料周?chē)纬韶?fù)壓狀態(tài)，物料的內(nèi)外層之間及表面與周?chē)橘|(zhì)之間形成較大的濕度梯度，加快了汽化速度，達(dá)到快速干燥的目的。　　真空干燥過(guò)程受供熱方式、加熱溫度、真空度、冷卻劑溫度、物料的種類和初始溫度及所受壓緊力大小等因素的影響，通常供熱有熱傳導(dǎo)、熱輻射和兩者結(jié)合三種方式。　　二、通過(guò)融點(diǎn)干燥（又稱之為冷凍干燥）　　干燥過(guò)程中首先將將濕物料（或溶液）在較低溫度下（-10—-50℃）凍結(jié)成固態(tài)，然后在高度真空（130～0.1Pa）下，將其中固態(tài)水分直接升華為氣態(tài)而除去的干燥過(guò)程，也稱升華干燥。實(shí)現(xiàn)這種真空干燥的必要條件是干燥過(guò)程的壓力應(yīng)低于操作溫度下冰的飽和蒸汽壓。?？刂圃谙鄳?yīng)溫度下冰的飽和蒸氣壓的1/2—1/4。如一40℃時(shí)干燥，操作壓力應(yīng)為2.7～6.7Pa。　　濕物料也可以不預(yù)凍，而是利用高度真空時(shí)水分汽化吸熱而將物料自行凍結(jié)。這種凍結(jié)能量消耗小，但對(duì)液體物料易產(chǎn)生泡沫或飛濺現(xiàn)象而遭致?lián)p失，同時(shí)也不易獲得多孔性的均勻干燥物。　　一般情況下，熱量由加熱介質(zhì)通過(guò)干燥室的間壁供給，因此，既要供給濕物料的熱量以保證一定的干燥速率,又要避免冰的溶化。　　干燥過(guò)程中升華溫度一般為-35—-5℃，其抽出的水分可在冷凝器上冷凍聚集或直接為真空泵排出。若升華時(shí)需要的熱量直接由所干燥的物料供給,這種情況下，物料溫度降低很快,以致于冰的蒸汽壓很低而使升華速率降低。　　1、原理：利用較低溫度，在減壓下進(jìn)行干燥以排除水分，樣品中被減少的量為樣品的水分含量。本法適用于在100℃以上加熱容易變質(zhì)及含有不易除去結(jié)合水的食品。其測(cè)定結(jié)果比較接近真正水分。　　2、操作方法　　準(zhǔn)確稱2.00～5.00g樣品→于烘至恒重的稱量皿→至真空烘箱→70℃、真空度93.3～98.6KPa（700～740mmHg）→烘5小時(shí)→于干燥皿冷卻→稱至恒重　　計(jì)算：水分= G / W　　G ——樣品中干燥后的失重（g）　　W ——樣品重量（g）　　真空干燥法測(cè)水分，一般用于100℃以上容易變質(zhì)、破壞或不易除去結(jié)合水的樣品，如糖漿、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果醬和脫水蔬菜等樣品都可采用真空干燥法測(cè)定水分。

特性

　　^[1]真空干燥箱的過(guò)程就是將干燥物料置放在密閉的干燥室內(nèi)，用真空系統(tǒng)抽真空的同時(shí)對(duì)被干燥物料不斷加熱，使物料內(nèi)部的水分通過(guò)壓力差或濃度擴(kuò)散差到表面，水分子在物料表面獲得足夠的動(dòng)能，在克服分子間的相互吸引力后，逃逸到真空室的低壓空間，從而被真空泵抽走的過(guò)程。　　在真空干燥過(guò)程中，干燥室內(nèi)的壓力始終低于大氣壓力，氣體分子數(shù)少，密度低，含氧量低，因而能干燥容易氧化變質(zhì)的物料、易燃易爆的危險(xiǎn)品等。對(duì)藥品、食品和生物制品能起到一定的消毒滅菌作用，可以減少物料染菌的機(jī)會(huì)或者抑制某些細(xì)菌的生長(zhǎng)。　　因?yàn)樗谄^(guò)程中其溫度與蒸汽壓是成正比的，其比列關(guān)系如圖1-1所表示。所以真空干燥時(shí)物料中的水分在低溫下就能汽化，可以實(shí)現(xiàn)低溫干燥。這對(duì)某些藥品、食品和農(nóng)副產(chǎn)品中熱敏性物料的干燥是有利的。列如，糖液超過(guò)70℃部分成分就會(huì)