真空干燥的過程就是將被干燥物料置放在密閉的干燥室內,用真空系統抽真空的同時對被干燥物料不斷加熱,使物料內部的水分通過壓力差或濃度差擴散到表面,水分子在物料表面獲得足夠的動能,在克服分子間的相互吸引后,逃逸到真空室的低壓空間,從而被真空泵抽走的過程. 在真空干燥過程中,干燥室內的壓力始終低于大氣壓力,氣體分子數小,密度低,含氧量,因而能干燥容易氧化變質的物料、易燃易爆的危險品等.對藥品、食品和生物制品能起到一定的消毒滅菌作用,可以減少物料染菌的機會或者抑制某些細菌的生長.
因為水在氣化過程中其溫度與蒸汽壓是成正比的,其比例關系如圖1-1所示.所以真空干燥時物料中的水分在低溫下就能氣化,可以實現低溫干燥.這對于某些藥品、食品和農副產品中熱敏性物料的干燥是有利的.例如,糖液超過70℃部分成分就會變成褐色,降低產品的商品價值;維生素C超過40℃就分解,改變了原有性能;蛋白質在高溫下變性,改變了物料的營養成份等.另外,在低溫下干燥,對熱能得利用率是合理的.
真空干燥可消除常壓干燥情況下容易產生的表面硬化現象.常壓熱風干燥,在被干燥物料表面形成流體邊界層,受熱氣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.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,降低設備運轉費用.
真空干燥能克服熱風干燥所產生的溶質失散現象.熱風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.真空干燥時物料內外溫度梯度小,有逆滲透作用使得作為溶劑水獨自移動,克服了溶質散失現象有些被干燥的物料內含有貴重的或有用途的物質成水,干燥后需要回收利用;還有些被干燥物料內含有危害人類健康的,有毒有害的物質成分,干燥后廢氣不允許直接排放到空間環境中去,需要集中處理.只有真空干燥才能方便地回收這些有用和有害的物質,而且能做到密封性良好.從環境保護的意義上講,有人稱真空干燥為“綠色干燥”.
真空干燥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、膨脹,生產出酥脆、速溶等食品.
真空冷凍干燥是在真空之前先將物料冷凍到該種物料的共晶點溫度以下,待物料完全凍結后再進行真空干燥.因此,真空冷凍干燥除具有上述真空干燥的特性外,還因預先凍結時固定了物料的外形,形成了固體骨架,干燥后能保持形狀基本不變,物料內的物質成分分布均勻,形成多孔狀物質結構,容易吸水.對于食品物料,真空冷凍干燥(以下簡稱凍干)后,能保持物料的色、香、味、營養成份、形狀基本不變;對藥品物料,能保證藥效不變,定量準確,無污染;對生物制品、活菌、活毒、離體生物生物組織物料,凍干后能保持其活性,以便于應用.凍干物料含水率可以達到很低,方便長途運輸和長期貯藏.
雖然真空干燥設備有諸多優點,但其需要配置真空系統,在大型連續化生產設備上還需要在進出口處設置傳動部件的真空凍密封結構.由于這種結構元件,容易造成泄漏,使用過程中需要定期檢查,及時更換,給用戶增添了麻煩.真空干燥設備還有制造成本高,運轉費用貴,造成干燥后的產品價格高,特別是凍干產品價格更高等一系列缺點.但是,由于其具有獨特的干燥特性,好多物料不得不采用真空干燥工藝.
木材真空干燥是把木材堆放在密閉容器內，在低于大氣壓力的條件下，進行干燥的方法。在真空條件下，水的沸點降低，蒸發速度加快，從而可在較低的溫度下加快木材的干燥速度。70年代中期以來，真空干燥法逐漸在歐洲的木材工業中推廣應用。如意大利、德國、法國
等都對木材真空干燥進行過較深入的研究，并有成套設備出售。我國從80年代初開始研究和推廣應用木材真空干燥法，并研制木材真空干燥設備，同時也從國外引進，主要用于家具行業干燥硬闊葉樹材。
木材在干燥過程中，一方面表面水分向周圍空氣中蒸發；另一方面內部的水分不斷地向表面移動。在通常情況下，木材表面水分的蒸發速度比木材內部水分移動的速度快得多。所以要加快干燥速度，必須設法加快木材內部水分的移動速度。在影響木材內部水分移動速度的諸因子中，周圍空氣的壓力是決定性的因素。若空氣的溫度和濕度保持不變，木材的水分移動的速度隨空氣壓力的減小而急劇增大，如圖2-14。此外，真空條件下，水的沸點降低，引起木材表面水分蒸發速度加快，木材表面和內部的含水率梯度增大。又木材表面水分劇烈蒸發的同時，要吸收大量的汽化熱，引起木材表面的冷卻，使得木材表面與內部的溫度梯度加大。這些因素都加速了木材內部水分向表面的移動。
真空條件下，干燥裝置內空氣稀少，不能采用通常的加熱方法。為解決真空干燥時對木材的加熱問題，通常采用3種辦法：（1）間歇地中斷真空，在常壓下對流加熱—間歇真空干燥；（2）利用金屬平板連續接觸加熱—連續真空干燥；（3）采用高頻電流加熱—高頻真空聯合干燥。
