在真空條件下進行濃縮主要有以下原因:
- 降低沸點:液體的沸點與外界壓力密切相關,壓力降低,沸點也隨之降低。在真空環境中,液體物料能在較低溫度下沸騰蒸發,例如牛奶在101kPa下沸點為100℃,而在真空度82.7-90.6kPa下,沸點僅為45-55℃。這對于熱敏性物料如某些氨基酸、黃酮類、酚類、維生素等的濃縮尤為重要,能有效防止其因受熱而被破壞,更好地保存原料的營養成分、香氣以及生物活性等。同時,像糖類、蛋白質、果膠、粘液質等粘性較大的物料,低溫蒸發還可防止物料焦化。
- 提高熱傳遞效率:真空條件下,液體沸點降低,使得加熱介質與物料之間的溫差增大,從而增加了換熱器的熱交換速度,提高了濃縮效率。如在常壓下濃縮,1kg/Cm加熱蒸汽的溫度為120℃,牛乳的沸點為100.55℃,溫差為20℃;而在真空濃縮條件下,牛乳的沸點為50℃,其溫差為70℃,溫差較常壓下大幅提高,進而加快了熱量傳遞,使濃縮過程更快。
- 減少能量損失:由于真空濃縮是在較低的溫度下進行,設備與周圍環境的溫差較小,相比在常壓高溫下濃縮,設備向外界環境散失的熱量更少,能夠有效減少設備使用時的熱量損失,降低了能量消耗。
- 降低氧化風險:真空環境排除了氧氣等氣體,減少了物料與氧氣接觸的機會,對于易氧化的物質,如含有不飽和脂肪酸、酚類等成分的物料,能降低其氧化的可能性,有助于保持物料的化學穩定性和品質。
- 加快蒸發速度:在真空環境中,氣液界面的壓力降低,分子間的碰撞概率減小,液體分子更容易逸出液面,蒸發過程加快。同時,真空系統不斷將蒸發產生的蒸汽抽走,使蒸發空間中蒸汽的分壓降低,進一步促進了液體的蒸發,提高了濃縮過程的生產能力。
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