首頁(yè) > 應(yīng)用 > 知識(shí)庫(kù)> 真空干燥原理解析
在常壓下的各種加熱干燥方法,因物料受熱,其色、香、味和營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)受到一定程度的損失。如果采用真空干燥的方法,由于處于負(fù)壓狀態(tài)下隔絕空氣使得部分在干燥過程中容易發(fā)生氧化等化學(xué)變化的物料能更好地保持原有的特性,就能減少品質(zhì)的損失。真空干燥就是將被干燥的食品物料放置在密閉的干燥室內(nèi),在用真空系統(tǒng)抽真空的同時(shí),對(duì)被干燥物料適當(dāng)不斷加熱,使物料內(nèi)部的水分通過壓力差或濃度差擴(kuò)散到表面,水分子在物料表面獲得足夠的動(dòng)能,在克服分子間的吸引力后,逃逸到真空室的低壓空氣中,從而被真空泵抽走除去。
真空干燥方式各種各樣究其根本而言可分為通過沸點(diǎn)和通過融點(diǎn)兩種。
一、通過沸點(diǎn)干燥
干燥過程中,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,并在物料周圍形成負(fù)壓狀態(tài),物料的內(nèi)外層之間及表面與周圍介質(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、通過融點(diǎn)干燥(又稱之為冷凍干燥)
干燥過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)通過干燥室的間壁供給,因此,既要供給濕物料的熱量以確保一定的干燥速率,又要避免冰的溶化。
干燥過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。
特點(diǎn)
真空干燥的主要特點(diǎn)如下:
(1)真空干燥適用于熱敏性物料,或高溫下易氧化的物料,或排m的氣體有價(jià)值或有毒害、有燃燒性的物料。
(2)干燥時(shí)所采用的真空度和加熱溫度范圍較大,通用性較好。
(3)干燥的溫度低,無過熱現(xiàn)象,水分易于蒸發(fā),干燥時(shí)間短,
(4)減少物料與空氣的接觸機(jī)會(huì),能避免污染或氧化變質(zhì)。
(5)干燥產(chǎn)品可形成多孔結(jié)構(gòu),呈松脆的海綿狀,易于粉碎,有較好的溶解性、復(fù)水性,有較好的色澤和口感。
(6)揮發(fā)性液體可以回收利用,但生產(chǎn)能力小,需間歇操作,干燥速度快。
(7)設(shè)備投資和動(dòng)力消耗高于常壓熱風(fēng)干燥。