真空干燥的特性

真空干燥的過(guò)程就是將被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。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)于某些藥品、食品和農(nóng)副產(chǎn)品中熱敏性物料的干燥是有利的。例如，糖液超過(guò)70~C部分成分就會(huì)變成褐色，降低產(chǎn)品的商品價(jià)值；維生素C超過(guò)40℃就分解，改變了原有性能；蛋白質(zhì)在高溫下變性，改變了物料的營(yíng)養(yǎng)成分等。另外，在低溫下干燥，對(duì)熱能的利用率是合理的。
    真空干燥可消除常壓干燥情況下容易產(chǎn)生的表面硬化現(xiàn)象。常壓熱風(fēng)干燥，在被干燥物料表面形成流體邊界層，受熱汽化的水蒸氣通過(guò)流體邊界層向空氣中擴(kuò)散，干燥物內(nèi)部水分要向表面移動(dòng)。如果其移動(dòng)速度趕不上邊界層表面的蒸發(fā)速度，邊界層水膜就會(huì)破裂，被干燥物料表面就會(huì)出現(xiàn)局部干裂現(xiàn)象，然后擴(kuò)大到整個(gè)外表面，形成表面硬化。真空干燥物料內(nèi)和表面之間壓力差較大，在壓力梯度作用下，水分很快移向表面，不會(huì)出現(xiàn)表面硬化。同時(shí)能提高干燥速率，縮短干燥時(shí)間，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。
    真空干燥能克服熱風(fēng)干燥所產(chǎn)生的溶質(zhì)失散現(xiàn)象。熱風(fēng)干燥使被干燥物料內(nèi)部和表面形成很大的溫度梯度，促使被干燥物料中某些成分散發(fā)出去。尤其是食品，會(huì)散失香氣，影響其味道。真空干燥時(shí)物料內(nèi)外溫度梯度小，由逆滲透作用使得作為溶劑的水獨(dú)自移動(dòng)，克服了溶質(zhì)散失現(xiàn)象。有些被干燥的物料內(nèi)含有貴重的或有用途的物質(zhì)成分，干燥后需要回收利用；還有些被干燥物料內(nèi)含有危害人類健康的，有毒有害的物質(zhì)成分，干燥后廢氣不允許直接排放到空間環(huán)境中去，需要集中處理。只有真空干燥才能方便地回收這些有用和有害的物質(zhì)，而且能做到密封性良好。從環(huán)境保護(hù)的意義上講，有人稱真空干燥為“綠色干燥”。
    真空干燥容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化。以食品干燥為例，可以通過(guò)控制溫度和真空度，使產(chǎn)品發(fā)泡、膨化，生產(chǎn)出酥脆、速溶等食品。
    真空冷凍干燥是在真空干燥之前先將物料冷凍到該種物料的共晶點(diǎn)溫度以下，待物料完全凍結(jié)后再進(jìn)行真空干燥。因此，真空冷凍干燥除具有上述真空干燥的特性外，還因預(yù)先凍結(jié)時(shí)固定了物料的外形，形成了固體骨架，干燥后能保持形狀基本不變，物料內(nèi)的物質(zhì)成分分布均勻，形成多孔狀物質(zhì)結(jié)構(gòu)，容易吸水。對(duì)于食品物料，真空冷凍干燥(以下簡(jiǎn)稱凍干)后，能保持物料的色、香、味、營(yíng)養(yǎng)成分、形狀基本不變；對(duì)藥品物料，能保證藥效不變，定量準(zhǔn)確，無(wú)污染；對(duì)生物制品、活菌、活毒、離體生物組織物料，凍干后能保持其活性，以便于應(yīng)用。凍干物料含水率可以達(dá)到很低，方便長(zhǎng)途運(yùn)輸和長(zhǎng)期貯藏。
    雖然真空干燥設(shè)備有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其需要配置真空系統(tǒng)，在大型連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備上還需要在進(jìn)出口處設(shè)置傳動(dòng)部件的真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)元件，容易造成泄漏，使用過(guò)程中需要定期檢查，及時(shí)更換，給用戶增添了麻煩。真空干燥設(shè)備還有制造成本高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用貴，造成干燥后的產(chǎn)品價(jià)格高，特別是凍干產(chǎn)品價(jià)格更高等一系列缺點(diǎn)。但是，由于其具有獨(dú)特的干燥特性，好多物料不得不采用真空干燥工藝。

---------摘錄自《真空干燥》 作者徐成海 張世偉 關(guān)奎之