傳統干燥泛指從濕物料中除去水分或其他濕分的各種操作。如在日常生活中將潮濕物料置于陽光下曝曬以除去水分,工業上用硅膠、石灰、濃硫酸等除去水蒸氣、工業氣體或有機液體中的水分。在化工生產中,干燥通常指用熱空氣、煙道氣以及紅外線等加熱濕固體物料,使其中所含的水分或溶劑汽化而除去,是一種屬于熱質傳遞過程的單元操作。
傳統干燥,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流體邊界層向空氣中擴散,干燥物內部水分要向表面移動。如果其移動速度趕不上邊界層表面的蒸發速度,邊界層水膜就會破裂,被干燥物料表面就會出現局部干裂現象,然后擴大到整個外表面,形成表面硬化。而真空干燥機在真空環境下,水分的沸點降低了,可以實現低溫干燥,為熱敏性物料的干燥提供了有利條件;氧分壓降低了,避免了物料在干燥過程中的氧化變質現象,保障了被干燥物料的質量,在缺氧狀態下殺死了一些細菌,抑制了一些細菌的繁殖生長;真空干燥過程可以回收一些有毒有害的氣體,防止了環境的污染。
傳統干燥使被干燥物料內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出去。尤其是食品,會散失香氣,影響其味道。而真空干燥時物料內外溫度梯度小,由逆滲透作用使得作為溶劑的水獨自移動,克服了溶質散失現象。真空干燥也容易實現產品多樣化。以食品干燥為例,可以通過控制溫度和真空度,使產品發泡,膨化,生產出酥脆、速溶等食品。
真空干燥物料內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,不會出現表面硬化。同時能提高干燥速率,縮短干燥時間,降低真空干燥機運轉費用。
真空干燥在食品工業中有廣泛的重要的應用,進幾年來,真空技術與微波加熱技術和其它干燥技術相結合,出現了一些新的真空干燥裝置類型,提出了我國應加快研制開發真空微波干燥裝置的新觀點。
食品真空干燥的特點真空干燥是基于這樣一基本原理:水的飽和蒸氣壓與溫度緊密相關,在真空狀態下,水的沸點降低,即在真空下操作也就是在低溫下操作,可避免在高溫下營養成分維生素等的破壞,同時提高了干燥速度。此外在真空系統中,單位體積內空氣的含量低于大氣中的含量,在這相對缺氧的環境下進行食品干燥可以減輕甚至避免食品中脂肪的氧化機會,色素褐變或其它氧化變質等,所以采用真空干燥獲得較好的食品質量。
傳統的真空干燥機真空干燥在食品、制藥、化工等行業有廣泛的應用,國內也開發和引進了各種真空干燥設備,其結構形式多種多樣。在食品工業中常用的形式主要有箱式、雙錐式真空干燥器,帶式真空干燥器等。這些傳統的真空干燥裝置主要采用熱風,蒸汽或電等加熱,利用熱傳導,對流或輻射原理將熱量從外部傳到物料內部。
微波真空干燥微波是波長1.0~0.001m,頻率為300~300000MHz,具有穿透性的電磁輻射波,微波干燥原理是:微波發生器將微波輻射到干燥物料上,當微波射入物料內部時,透使水等極性分子隨微波的頻率作同步旋轉,例如干燥蔬菜類制品采用915MHz的微波,則蔬菜內的極性水分子等每秒轉動9.15億次,水等極性分子作如此高速旋轉的結果使物料瞬時產生摩擦熱,導致物料表面和內部同時升溫,使大量的水分子從物料逸出,達到物料干燥的效果。傳統的加熱方法如蒸汽、熱風、電等加熱是利用熱傳導、對流、輻射的原理將熱量從外部傳物料內部,由表及里需要一定的時間,物料的熱傳導性能越差所需的時間就越長,因此加熱速度慢且受熱不均勻,能耗較高。微波加熱是使被加熱物體本身成為發熱體,故稱之為內部加熱方法,微波從四面八方穿過食品,食品內外同時加熱,既不需要傳熱介質,也不利用對流,食品內外溫度同時上升,加熱速度快而均勻,僅需傳統加熱方法的幾分之一或幾十分之一,并能較好保留食品中維生素及食品原有的色香味。有實驗表明,曬干的鮮菜其葉綠素、維生素等營養成分僅剩3%,陰干則可保留17%,熱風快速干燥可保留40%,微波干燥可保留60%~90%,真空冷凍干燥可保留97%{2}。微波真空干燥是將微波技術和真空技術有機地結合,充分發揮微波加熱快和均勻,真空條件下水汽化點低的特點,是一項很有前途的干燥技術。微波真空干燥技術在法國、日本、美國近年來已由實驗室推向工業化生產,這種技術很適合于熱敏性食品的深加工。
真空干燥機具有干燥溫度低,干燥室內相對缺氧,可避免脂肪氧化,色素褐變等一系列優點,適合于熱敏感性食品物料的干燥,此外設備成本、干燥費用也相對較低,真空干燥在食品干燥中點有重要的地位。
真空干燥與微波加熱技術或其它干燥方法相結合,出現了不少新型的真空干燥裝置,賦予了真空干燥新的內涵及生命力。
真空微波干燥吸收了微波加熱和真空干燥兩者的優點,是一種很有前途的干燥技術,建議我國加快研制、開發真空微波干燥裝置。 |