진공건조
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1. 개요
진공 건조는 진공 상태에서 물질을 건조하는 방법으로, 주로 스테인리스강으로 제작된 진공 건조기를 사용한다. 이 건조기는 낮은 압력에서 물질의 끓는점을 낮춰 건조하며, 열에 민감한 물질이나 용매 회수가 필요한 경우에 활용된다. 마이크로파 진공 건조는 기존 방식의 단점을 보완하여 건조 시간 단축 및 품질 유지를 가능하게 하며, 식품, 제약, 전자 산업 등 다양한 분야에서 응용된다. 하이브리드 건조는 삼투 탈수, 히트 펌프 건조, 마이크로파 진공 건조를 결합하여 제품 품질을 향상시키는 데 사용된다.
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| 진공건조 | |
|---|---|
| 진공 건조 | |
 | |
| 개요 | |
| 정의 | 진공 상태에서 수분을 제거하는 건조 방법 |
| 작동 원리 | 낮은 압력에서 물의 끓는점을 낮춰 건조 속도를 높임 |
| 특징 | 낮은 온도에서 건조 가능 열에 민감한 물질 건조에 적합 산화 방지 |
| 작동 방식 | |
| 기본 원리 | 물질을 진공 챔버에 넣고 압력을 낮춰 수분을 증발시킴 |
| 가열 방식 | 간접 가열: 챔버 벽을 통해 열 전달 직접 가열: 마이크로파 또는 적외선 사용 |
| 진공도 | 건조 속도 및 품질에 영향 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 낮은 온도에서 건조하여 열에 민감한 물질에 적합 산화 방지 균일한 건조 빠른 건조 속도 |
| 단점 | 높은 초기 투자 비용 복잡한 장비 구조 작동 및 유지 보수 필요 |
| 응용 분야 | |
| 식품 산업 | 과일 및 채소 분유 커피 향신료 |
| 제약 산업 | 의약품 백신 효소 |
| 화학 산업 | 고분자 촉매 안료 |
| 기타 산업 | 전자 부품 세라믹 문화재 보존 |
| 종류 | |
| 진공 오븐 건조기 | 배치식 건조에 사용 |
| 회전 진공 건조기 | 분말 또는 입자 건조에 적합 |
| 동결 건조기 | 저온에서 건조 의약품 및 식품 보존에 사용 |
| 진공 벨트 건조기 | 연속식 건조에 사용 |
| 진공 드럼 건조기 | 액체 또는 슬러리 건조에 사용 |
| 진공 마이크로파 건조기 | 마이크로파를 사용하여 가열 빠른 건조 속도 |
| 관련 기술 | |
| 동결 건조 | 저온에서 건조 물질의 구조와 활성 유지 |
| 분무 건조 | 액체를 분무하여 건조 |
| 유동층 건조 | 고체를 공기 중에 부유시켜 건조 |
| 고려 사항 | |
| 물질 특성 | 열 민감도 수분 함량 입자 크기 |
| 건조 조건 | 온도 압력 건조 시간 |
| 건조 품질 | 수분 함량 색상 향 활성 |
2. 진공 건조
진공 건조는 진공 상태에서 물질을 건조하는 방법이다. 진공 건조기는 때때로 주철로 만들어지지만 대부분은 스테인리스강으로 만들어져 변형 없이 높은 진공 압력을 견딜 수 있다. 오븐은 열전도를 위한 표면적을 증가시키는 속이 빈 트레이로 나뉜다. 오븐 도어는 기밀로 잠겨 있으며 압력을 줄이기 위해 진공 펌프에 연결된다.
건조할 물질은 진공 건조기 내부의 트레이에 보관되며 진공 펌프를 사용하여 압력을 줄인다. 건조기 문을 꽉 닫고 증기를 트레이와 재킷 사이의 공간으로 통과시켜 전도가 일어나도록 한다. 피드에서 나오는 수증기는 응축기로 보내지고 건조 후 진공 펌프가 분리되며 건조된 제품은 트레이에서 수집된다.
2. 1. 진공 건조기의 구조
진공 건조기는 대부분 스테인리스강으로 만들어져 변형 없이 높은 진공 압력을 견딜 수 있다. 오븐은 열전도를 위한 표면적을 증가시키는 속이 빈 트레이로 나뉜다. 오븐 도어는 기밀로 잠겨 있으며 압력을 줄이기 위해 진공 펌프에 연결된다.건조할 물질은 진공 건조기 내부의 트레이에 보관되며 진공 펌프를 사용하여 압력을 줄인다. 건조기 문을 꽉 닫고 증기를 트레이와 재킷 사이의 공간으로 통과시켜 전도가 일어나도록 한다. 피드에서 나오는 수증기는 응축기로 보내지고 건조 후 진공 펌프가 분리되며 건조된 제품은 트레이에서 수집된다.
2. 2. 진공 건조 과정
진공 건조는 낮은 압력에서 물질의 끓는점을 낮춰 건조하는 방식이다. 진공 건조기는 대부분 스테인리스강으로 만들어져 변형 없이 높은 진공 압력을 견딜 수 있다. 오븐은 열전도를 위한 표면적을 증가시키는 속이 빈 트레이로 나뉜다. 오븐 도어는 기밀로 잠겨 있으며 압력을 줄이기 위해 진공 펌프에 연결된다.건조할 물질은 진공 건조기 내부의 트레이에 보관되며 진공 펌프를 사용하여 압력을 줄인다. 건조기 문을 꽉 닫고 증기를 트레이와 재킷 사이의 공간으로 통과시켜 전도가 일어나도록 한다. 피드에서 나오는 수증기는 응축기로 보내지고 건조 후 진공 펌프가 분리되며 건조된 제품은 트레이에서 수집된다.
3. 마이크로파 진공 건조
마이크로파 진공 건조는 기존 진공 건조의 단점을 보완하고 효율성을 높인 기술이다. 전통적인 건조 방식(예: 대류 건조)은 마이야르 반응으로 인한 어두운 색상과 같이 심각한 영양 및 질감 변화를 유발할 수 있다. 마이크로파 진공 건조는 1989년부터 알려진 제약 및 식품 건조의 대안이다.[3][4] 마이크로파는 건조 과정을 가속화하고 진공 시스템의 온도를 낮춰 전체 건조 주기 시간과 식품에 대한 온도 유발 영향을 줄인다.[3][4] 마이크로파 진공 건조는 건조된 제약 및 식품 생산에 사용될 수 있다.[4] 그러나 산업화된 장비는 산업용 진공 시스템에서 처리하기 전에 샘플을 사전 처리해야 할 수 있다. 사전 건조는 일반적인 방법으로 대량의 수분 함량을 줄이기 위해 사용된다.[4]
3. 1. 마이크로파 진공 건조의 장점
마이크로파 진공 건조는 1989년부터 알려진 제약 및 식품 건조의 대안이다.[3][4] 마이크로파는 건조 과정을 가속화하고 진공 시스템의 온도를 낮춰 전체 건조 주기 시간과 식품에 대한 온도 유발 영향을 줄인다.[3][4] 전통적인 건조 방식은 마이야르 반응으로 인한 어두운 색상과 같이 심각한 영양 및 질감 변화를 유발할 수 있기 때문에, 마이크로파 진공 건조는 이러한 문제를 해결하는 대안으로 사용될 수 있다. 마이크로파 진공 건조는 건조된 제약 및 식품 생산에 사용될 수 있다.[4] 산업화된 장비는 산업용 진공 시스템에서 처리하기 전에 샘플을 사전 처리해야 할 수 있으며, 사전 건조는 일반적인 방법으로 대량의 수분 함량을 줄이기 위해 사용된다.[4]3. 2. 마이크로파 진공 건조의 한계
마이크로파 진공 건조는 건조된 제약 및 식품 생산에 사용될 수 있다.[4] 그러나 산업화된 장비는 산업용 진공 시스템에서 처리하기 전에 샘플을 사전 처리해야 할 수 있다.[4] 사전 건조는 일반적인 방법으로 대량의 수분 함량을 줄이기 위해 사용된다.[4]4. 응용 분야
진공 건조기는 열에 민감한 흡습성 및 독성 물질을 건조하는 데 사용할 수 있다. 건조를 위한 공급물이 용액인 경우, 용매를 응축에 의해 회수할 수 있으므로 진공 건조기를 사용하여 건조할 수 있다. 과일 보존과 같이 제품의 품질을 향상시키기 위해, 삼투 탈수에 이은 히트 펌프 건조 및 마이크로파 진공 건조를 결합한 하이브리드 건조가 효과적인 것으로 입증되었다.[1]
- 인스턴트 커피, 분말 주스
- 인쇄 회로 기판・액정 디스플레이용 유리 기판, 제지 등의 건조[6]
- 세균 백신, 항생 물질, 바이러스, 기타 미생물, 혈청 및 혈장 등의 생물학적 재료[7]
4. 1. 식품 산업
진공 건조는 인스턴트 커피, 분말 주스 등 다양한 식품의 건조 및 보존에 사용된다.[1] 과일 보존과 같이 제품의 품질을 향상시키기 위해, 삼투 탈수에 이은 히트 펌프 건조 및 마이크로파 진공 건조를 결합한 하이브리드 건조가 효과적인 것으로 입증되었다.[1]4. 2. 제약 산업
진공 건조는 세균 백신, 항생 물질 등 열에 민감한 의약품 제조에 사용된다.[7] 바이러스, 기타 미생물, 혈청 및 혈장 등의 생물학적 재료에도 쓰인다.[7]4. 3. 전자 산업
인쇄 회로 기판, 액정 디스플레이용 유리 기판, 제지 등의 건조에 사용된다.[6]4. 4. 기타
진공 건조는 열에 민감한 흡습성 및 독성 물질을 건조하는 데 사용될 수 있다. 용액 상태의 물질을 건조할 때 용매를 응축하여 회수할 수 있다.[1] 과일 보존과 같이 제품의 품질 향상을 위해 삼투 탈수와 히트 펌프 건조, 마이크로파 진공 건조를 결합한 하이브리드 건조 방식이 효과적이다.[1]인스턴트 커피나 분말 주스, 인쇄 회로 기판, 액정 디스플레이용 유리 기판, 제지 등의 건조에 사용된다.[6] 세균 백신, 항생 물질, 바이러스, 기타 미생물, 혈청 및 혈장 등의 생물학적 재료 건조에도 활용된다.[7]
5. 하이브리드 건조
삼투 탈수에 이은 히트 펌프 건조 및 마이크로파 진공 건조를 결합한 하이브리드 건조는 과일 보존과 같이 제품의 품질을 향상시키는데 효과적인 것으로 입증되었다.[1] 진공 건조기는 열에 민감한 흡습성 및 독성 물질을 건조하는 데 사용할 수 있다. 건조를 위한 공급물이 용액인 경우, 용매를 응축에 의해 회수할 수 있으므로 진공 건조기를 사용하여 건조할 수 있다.
참조
[1]
논문
Overall Quality of Fruits and Vegetables Products Affected by the Drying Processes with the Assistance of Vacuum-Microwaves
[2]
웹사이트
Vacuum dryer
http://www.pharmainf[...]
2016-04-05
[3]
논문
Effect of microwave‐assisted vacuum drying on the drying kinetics and quality parameters of Moringa oleifera leaves
https://onlinelibrar[...]
2022-04-11
[4]
서적
Advances in Microwave and Radio Frequency Processing
2006
[5]
문서
Pneumatic Conveying Design Guide
[6]
서적
図解入門よくわかる最新真空の基本と仕組み
[7]
간행물
眞空乾燥と眞空含浸
https://doi.org/10.3[...]
日本真空協会
1954
[8]
저널
Overall Quality of Fruits and Vegetables Products Affected by the Drying Processes with the Assistance of Vacuum-Microwaves
[9]
웹인용
Vacuum dryer
http://www.pharmainf[...]
2016-04-05
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