新型干燥技術的應用及發展

摘 要：干燥是許多工業產品生產過程中的重要環節。本文介紹了真空冷凍、紅外熱輻射、微波、噴霧幾種新型干燥技術的基本原理、應用現狀及特點，分析了干燥技術的發展趨勢和前景。

關鍵詞：干燥 真空冷凍 紅外熱輻射 微波 噴霧 流化床

中圖分類號：TQ91 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0120-01

含水量是許多產品的主要質量指標之一，為達到所需含水量，大部分產品在出廠之前需要一定程度的干燥。在食品、化工、醫藥等產品生產過程中，干燥工藝的好壞直接影響產品的性能、形態、質量及成本等。隨著新能源的開發與利用，新型的干燥技術的出現，干燥正應用于更廣泛的領域。

1 真空冷凍干燥

凍干技術是利用水的升華原理，在低溫（-25°C～50°C）下把物料凍結，然后抽真空，同時升溫至10°C～80°C，使冰不經液化而直接揮發，從而達到去水干燥的目的。

凍干技術已廣泛應用于食品、醫藥、化工及高新科技等領域中。目前，凍干技術是保藏菌種最理想方法之一；凍干皮膚和骨骼，復水后再植已經獲得成功；除此之外，針對農產品的冷凍干燥研究也取得一些進展，蘋果、花菇、小麥種子、中藥、血茸等物質的冷凍干燥研究取得了良好的應用效果。

和常規干燥工藝比較，真空冷凍干燥在保持物料的物理化學特性和生物活性及營養成分方面具有非常明顯的優勢，同時凍干工藝對生物細胞和組織破壞極小，在一定條件下容易吸水還原為原來的鮮活態。但凍干工藝能耗高、干燥時間長，設備控制難度大，操作成本也比其它干燥方法高出5～7倍，因此，凍干技術的廣泛應用受到很大限制，目前主要在高新生物科技領域有所應用。

2 紅外干燥技術

紅外干燥是利用電磁光波共振原理使物料溫度上升，水分散失，從而達到使物料干燥的目的。

自1936年美國福特汽車公司首先把紅外線用于汽車涂膜的干燥開始，紅外線干燥技術得到不斷改進和發展。目前，新型的紅外線輻射干燥技術已廣泛應用于車體、木工制品、合成樹脂，纖維、食品等領域；日本研制的最新一代燃油遠紅外干燥機采用遠紅外輻射與燃油煙氣對流加熱技術，具有高效、熱均勻與節能環保的特點，該工藝應用于水稻種子的干燥，去水率達1.2%。

紅外線干燥具有能效高、加熱均勻、不需中間介質，熱量直接可透入物體內部，而且工藝簡單，控制自動化，成本較低。目前，在印刷業、涂料等方面已廣泛開始采用紅外干燥技術。

3 微波干燥

微波是波長在1～1m（頻率300 GHz～300 MHz）區域內的電磁波，家用微波爐一般采用12.2 cm作為固定波長。微波的致熱效應，是依靠介質的偶極子轉向極化和界面極化在微波場中的介電損耗而引起的體內發熱，物料被加熱，水分散失。

微波干燥技術自20世紀40年代開始應用以來，其干燥優點得到人們普遍承認，新型的微波干燥技術已在食品、藥品與生物制品等領域應用；一些中草藥加工及植物標本制作中微波都有所應用。

微波加熱時物料的升溫和蒸發是在整個物體中同時進行的，在物體表面由于蒸發冷卻的緣故，使物料表面溫度略低于里層溫度，同時由于物料內部產生熱量以至于內部蒸汽迅速產生，形成壓力梯度，促使水分流向表面，使微波干燥具有由內向外的干燥特點。對物料整體而言，物料內部首先干燥，克服了常規干燥中因物料外層首先干燥而形成硬殼板結而阻礙內部水分繼續外移的缺點；另外微波干燥具有速度快，時間短，加熱選擇性強的優點。但微波干燥設備有投入資金大，運轉費用高及能源利用率低的缺點。

4 噴霧干燥

噴霧干燥是通過噴霧器將泥漿狀物料（或料液）噴成霧滴，分散在熱氣流中，使水氣迅速汽化而達到干燥目的。噴霧過程中，熱氣流和物料以并流、逆流或混合流方式相互接觸，噴霧方式常采用離心式、壓力式和氣流式。

噴霧干燥技術現今主要應用于農產品加工、中藥制劑和產品制粒等方面。國內許多化肥廠均采用噴霧干燥進行化肥造粒；我國西北地區的亞麻膠干燥已采用噴霧干燥法；工業上用噴霧干燥法制頭孢菌素C鈉鹽；微膠囊化食品也采用噴霧干燥法制備。

噴霧干燥具有工藝流程簡單，易干實現機械化和自動化，操作也比較靈活；其產品顆粒均勻，有較好的流動性，易于達到各種質量指標。

5 干燥技術的發展趨勢和前景

隨著生物技術的發展，干燥技術不僅應用于一些傳統的工業領域，新能源的發現與利用為基因工程、納米技術等新領域的研究與產品開發提供了新的途徑。而各種干燥技術的混合應用更提高了干燥效率，改善了干燥質量，如先用熱風處理洋蔥使水分含量降到10%，而后用微波干燥至5%，整個過程比單純使用熱風干燥節能30%，還可殺死約90%的細菌。

可以預見，隨著干燥技術的發展，不同干燥工藝的結合可使化工、生物工程、藥品、合成材料等領域的干燥費用大幅降低，產品質量有所提高。新干燥技術的發明與應用將對諸多產品的質量提高起到一定的幫助作用。

參考文獻

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