新型干燥技术的应用及发展

新型干燥技术的应用及发展
摘要:干燥是许多工业产品生产过程中的重要环节。

本文介绍了真空冷冻、红外热辐射、微波、喷雾几种新型干燥技术的基本原理、应用现状及特点,分析了干燥技术的发展趋势和前景。

关键词:干燥真空冷冻红外热辐射微波喷雾流化床
含水量是许多产品的主要质量指标之一,为达到所需含水量,大部分产品在出厂之前需要一定程度的干燥。

在食品、化工、医药等产品生产过程中,干燥工艺的好坏直接影响产品的性能、形态、质量及成本等。

随着新能源的开发与利用,新型的干燥技术的出现,干燥正应用于更广泛的领域。

1 真空冷冻干燥
冻干技术是利用水的升华原理,在低温(-25°C～50°C)下把物料冻结,然后抽真空,同时升温至10°C～80°C,使冰不经液化而直接挥发,从而达到去水干燥的目的。

冻干技术已广泛应用于食品、医药、化工及高新科技等领域中。

目前,冻干技术是保藏菌种最理想方法之一;冻干皮肤和骨骼,复水后再植已经获得成功;除此之外,针对农产品的冷冻干燥研究也取得一些进展,苹果、花菇、小麦种子、中药、血茸等物质的冷冻干燥研究取得了良好的应用效果。

和常规干燥工艺比较,真空冷冻干燥在保持物料的物理化学特性和生物活性及营养成分方面具有非常明显的优势,同时冻干工艺对生物细胞和组织破坏极小,在一定条件下容易吸水还原为原来的鲜活态。

但冻干工艺能耗高、干燥时间长,设备控制难度大,操作成本也比其它干燥方法高出5～7倍,因此,冻干技术的广泛应用受到很大限制,目前主要在高新生物科技领域有所应用。

2 红外干燥技术
红外干燥是利用电磁光波共振原理使物料温度上升,水分散失,从而达到使物料干燥的目的。

自1936年美国福特汽车公司首先把红外线用于汽车涂膜的干燥开始,红外线干燥技术得到不断改进和发展。

目前,新型的红外线辐射干燥技术已广泛应用于车体、木工制品、合成树脂,纤维、食品等领域;日本研制的最新一代燃油远红外干燥机采用远红外辐射与燃油烟气对流加热技术,具有高效、热均匀与节能环保的特点,该工艺应用于水稻种子的干燥,去水率达1.2%。

红外线干燥具有能效高、加热均匀、不需中间介质,热量直接可透入物体内部,而且工艺简单,控制自动化,成本较低。

目前,在印刷业、涂料等方面已广泛开始采用红外干燥技术。

3 微波干燥
微波是波长在1～1m(频率300 GHz～300 MHz)区域内的电磁波,家用微波炉一般采用12.2 cm作为固定波长。

微波的致热效应,是依靠介质的偶极子转向极化和界面极化在微波场中的介电损耗而引起的体内发热,物料被加热,水分散失。

微波干燥技术自20世纪40年代开始应用以来,其干燥优点得到人们普遍承认,新型的微波干燥技术已在食品、药品与生物制品等领域应用;一些中草药加工及植物标本制作中微波都有所应用。

微波加热时物料的升温和蒸发是在整个物体中同时进行的,在物体表面由于蒸发冷却的缘故,使物料表面温度略低于里层温度,同时由于物料内部产生热量以至于内部蒸汽迅速产生,形成压力梯度,促使水分流向表面,使微波干燥具有由内向外的干燥特点。

对物料整体而言,物料内部首先干燥,克服了常规干燥中因物料外层首先干燥而形成硬壳板结而阻碍内部水分继续外移的缺点;另外微波干燥具有速度快,时间短,加热选择性强的优点。

但微波干燥设备有投入资金大,运转费用高及能源利用率低的缺点。

4 喷雾干燥
喷雾干燥是通过喷雾器将泥浆状物料(或料液)喷成雾滴,分散在热气流中,使水气迅速汽化而达到干燥目的。

喷雾过程中,热气流和物料以并流、逆流或混合流方式相互接触,喷雾方式常采用离心式、压力式和气流式。

喷雾干燥技术现今主要应用于农产品加工、中药制剂和产品制粒等方面。

国内许多化肥厂均采用喷雾干燥进行化肥造粒;我国西北地区的亚麻胶干燥已采用喷雾干燥法;工业上用喷雾干燥法制头孢菌素Ｃ钠盐;微胶囊化食品也采用喷雾干燥法制备。

喷雾干燥具有工艺流程简单,易干实现机械化和自动化,操作也比较灵活;其产品颗粒均匀,有较好的流动性,易于达到各种质量指标。

5 干燥技术的发展趋势和前景
随着生物技术的发展,干燥技术不仅应用于一些传统的工业领域,新能源的发现与利用为基因工程、纳米技术等新领域的研究与产品开发提供了新的途径。

而各种干燥技术的混合应用更提高了干燥效率,改善了干燥质量,如先用热风处理洋葱使水分含量降到10%,而后用微波干燥至5%,整个过程比单纯使用热风干燥节能30%,还可杀死约90%的细菌。

可以预见,随着干燥技术的发展,不同干燥工艺的结合可使化工、
生物工程、药品、合成材料等领域的干燥费用大幅降低,产品质量有所提高。

新干燥技术的发明与应用将对诸多产品的质量提高起到一定的帮助作用。

参考文献
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