在真空条件下进行浓缩主要有以下原因:
- 降低沸点:液体的沸点与外界压力密切相关,压力降低,沸点也随之降低。在真空环境中,液体物料能在较低温度下沸腾蒸发,例如牛奶在101kPa下沸点为100℃,而在真空度82.7-90.6kPa下,沸点仅为45-55℃。这对于热敏性物料如某些氨基酸、黄酮类、酚类、维生素等的浓缩尤为重要,能有效防止其因受热而被破坏,更好地保存原料的营养成分、香气以及生物活性等。同时,像糖类、蛋白质、果胶、粘液质等粘性较大的物料,低温蒸发还可防止物料焦化。
- 提高热传递效率:真空条件下,液体沸点降低,使得加热介质与物料之间的温差增大,从而增加了换热器的热交换速度,提高了浓缩效率。如在常压下浓缩,1kg/Cm加热蒸汽的温度为120℃,牛乳的沸点为100.55℃,温差为20℃;而在真空浓缩条件下,牛乳的沸点为50℃,其温差为70℃,温差较常压下大幅提高,进而加快了热量传递,使浓缩过程更快。
- 减少能量损失:由于真空浓缩是在较低的温度下进行,设备与周围环境的温差较小,相比在常压高温下浓缩,设备向外界环境散失的热量更少,能够有效减少设备使用时的热量损失,降低了能量消耗。
- 降低氧化风险:真空环境排除了氧气等气体,减少了物料与氧气接触的机会,对于易氧化的物质,如含有不饱和脂肪酸、酚类等成分的物料,能降低其氧化的可能性,有助于保持物料的化学稳定性和品质。
- 加快蒸发速度:在真空环境中,气液界面的压力降低,分子间的碰撞概率减小,液体分子更容易逸出液面,蒸发过程加快。同时,真空系统不断将蒸发产生的蒸汽抽走,使蒸发空间中蒸汽的分压降低,进一步促进了液体的蒸发,提高了浓缩过程的生产能力。