固體干燥的原理及速率

一、干燥原理

濕物料進行干燥時，同時進行著二個過程：

(1)熱量由熱空氣傳遞給濕物料，使物料表面上的水分立即氣化，并通過物料表面處的氣膜，向氣流主體中擴散;

(2)由于濕物料表面處水分氣化的結果，使物料內部與表面之間產生水分濃度差，于是水分即由內部向表面擴散。因此，在干燥過程中同時進行著傳熱和傳質二個相反的過程。干燥過程的重要條件是必須具有傳熱和傳質的推動力。物料表面蒸氣壓一定要大于干燥介質(空氣)中的蒸氣分壓，壓差越大，干燥過程進行得越快。

二、干燥速率及其影響的因素

根據干燥原理可知影響干燥的因素主要有以下幾個方面：

1、干燥面積

由于水分的蒸發主要在被干燥物料的表面進行，因此，干燥物料的干燥面積大小對干燥起著重要作用。干燥效率與干燥面積大小成正比。被干燥物料堆積越厚，干燥面積越小，干燥越慢，反之則快。

2、干燥速度

干燥應控制在一定速度下進行。在干燥過程中，表面水分很快蒸發除去，然后內部的水份擴散到表面繼續蒸發。若干燥速度過快，溫度過高，則物料表面水分蒸發過快，內部水分來不及擴散到表面，致使表面粉粒彼此粘結甚至熔化結膜，從而阻止內部水分擴散與蒸發，使干燥不完全，造成外干內濕的假干現象，使物料久貯變質。

3、干燥方法

在干燥過程中被干燥的物料可以處于靜態或動態。在烘箱或烘房中干燥物料處于靜態，物料干燥面積小，因而干燥效率差。若干燥物料處于翻騰或懸浮狀態，如流化干燥法在干燥中粉粒彼此分開，增大了干燥的面積，故干燥效率高。

4、溫度

溫度升高，可加快蒸發速度，加大蒸發量，有利于干燥進行。但應視干燥物料的性質適當選擇干燥溫度，以防某些成分被破壞。

5、濕度

物料本身濕度大，蒸發量也大，則干燥空間的相對濕度也大，物料干燥時間延長，干燥效率就低。為此烘房、烘箱常采用鼓風裝置使干燥空間氣流更新，以免干燥過程烘房內相對濕度飽和而停止蒸發。

6、壓力

壓力與蒸發量成反比，因而減壓是改善蒸發條件，促使干燥加快的有效手段。采用真空干燥制備干浸膏時能減低干燥溫度加快蒸發速度，使產品疏松易碎;有效成分不易破壞，也可同時回收溶劑。

7、物料的特性

物料的形狀不同，性質及水分存在狀態也不同，干燥效率也不一樣。物料大致分為二大類：

(1)顆粒或結晶形固體，如硫酸鈣、氧化鎂等;

(2)無定形固體，如淀粉、酵酶，胰島素等。結晶狀固體物料中水分往往吸附在物料的外表面上或淺開口的孔內以及物料內部粒子間隙中，這些空隙與表面相通，水分較易除去;無定形固體(包括纖維狀、膠狀結構)的物料中水分往往存在于分子結構中或被截留在許多細小的毛細管或內孔中，水分從物料內部到表面移動比較緩慢，這類物料不易干燥。

8、物料中水分的性質

(1)按物料中水分能否干燥除去分為平衡水分與自由水分平衡水分是指物料與一定狀態的空氣相接觸，物料將排除或吸附水分，直至物料表面所產生的水蒸氣壓與空氣的水蒸汽分壓相等，此時物料中所含的水分。平衡水分是物料干燥的極限，只要空氣狀態不變，物料中的水分永遠保持定值，不因與空氣的接觸時間的延長而變化，因此，平衡水分是在干燥過程中除不去的水分。自由水分是指物料中所含的大于平衡水分的那部分水分，即在干燥過程中能除去的水分。

(2)按物料中水分除去的難易度分為結合水分與非結合水分結合水分主要以物理化學方式結合的水分，包括物料細胞壁內的水分、物料內可溶固體溶液中的水分及物料內毛細管中的水分等，這類水分與物料有較強的結合力，因此較難去除，干燥速度慢。非結合水分主要以機械方式結合的水分，如物料表面的水分，這類水分與物料的結合力弱，易去除，干燥速度快。