CN101216237A - 采用微波对高粘度多聚物进行干燥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用微波对高粘度多聚物进行干燥的方法，其实施步骤如下：将高粘度聚合物浓缩，浓度10－65％，放至微波加热隧道式干燥机或微波干燥箱中，隧道式干燥机传送带或微波干燥箱托盘的材质为聚四氟乙烯，控制其物料厚度在0.1－5cm之间，带式传送机的速度为0.01－1m/min，微波的功率为0.5－150kw，电磁波密度0.5－20kw/m3，照射能量100－4000J/g；干燥物表面温度保持在40－110℃，干燥时间5－60min；最后按常规收集、粉碎、筛分、包装得到产品。本发明通过微波加热，可均匀有效地使高粘度多聚物的表面和内部水分蒸发，所得干燥产品的结构变得更均匀，因此该干燥产品具有优异的复原性。其工艺简单，效果显著，所得干燥产品的堆积密度较小，有效提高产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种对高粘度生物物料进行干燥的方法，特别涉及一种采用微波对高粘度多聚物进行干燥的方法。
背景技术
目前，对于高粘度物料的干燥是现代干燥技术的一个难题，多糖、多聚氨基酸等高附加值聚合物的发酵液通常是高粘度的，采用传统的干燥方法很难解决实际问题，例如普鲁兰多糖、葡聚糖、结冷胶、右旋糖酐、透明质酸、黄原胶、聚谷氨酸、聚赖氨酸、聚苹果酸等高粘度难干燥的多聚物。这些大分子多聚物由于其发酵液为粘稠糊状物，保水性强成膜性好，传统的分离和干燥方法很难实现工业化，现在普遍采用的方法主要有酒精沉淀法，喷雾干燥法和滚筒干燥法。
酒精沉淀法：首先将发酵液稀释，利用高速离心机将菌体除去，然后脱色，浓缩，最后酒精沉淀或喷雾干燥；但是由于这些高分子聚合物黏度很高，酒精沉淀后易结块，不适于连续化生产，并且在生产过程中耗费大量的酒精，又需要重复提纯，溶解，沉降以除杂质，相应地会延长生产周期，使得生产成本大大增加，醇沉后的多聚物含杂质量高，很多工艺流程也不适合进行工业化生产。
喷雾干燥法：能量消耗很大，热效率较低，并且工业化生产装置外形尺寸庞大，对于设备的前期投资费用比较昂贵，所得的产品损耗大，溶解性很差，收率低。
滚筒干燥法：使用滚筒干燥有一定的局限性，干燥后的产品堆积密度不合乎要求。另外滚筒干燥表面温度通常很高，这就导致了干燥后制品带有煮熟味道，并出现不正常的颜色，从而影响产品品质。
上述干燥方法的效果均不够理想，因此，提供一种对高粘度多聚物更加有效的干燥方法是该领域科研人员当前急待解决的难题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述干燥方法的不足之处，提供一种有效提高产品质量，工艺简单，效果显著的采用微波对高粘度多聚物进行干燥的方法。
为实现上述目的本发明所采用的实施步骤如下：将高粘度聚合物浓缩，浓度10-65％，放至微波加热隧道式干燥机或微波干燥箱中，隧道式干燥机传送带或微波干燥箱托盘的材质为聚四氟乙烯，控制其物料厚度在0.1-5cm之间，带式传送机的速度为0.01-1m/min，微波的功率为0.5-150kw，电磁波密度0.5-20kw/m3，照射能量100-4000J/g；另外，在照射能量一定时，一般微波功率高，物料较轻，加热时间较短，都可以使物料充分膨化干燥；根据微波干燥物料的含水量、黏度、成膜性等性质，在干燥同时采取在传送带底部向上通入热的干燥空气以加快干燥速度，并同时将湿度较大空气从传送带上方抽走以防止物料吸潮，干燥物表面温度保持在40-110℃，干燥时间5-60min；最后按常规收集、粉碎、筛分、包装得到产品。
本发明采用的是微波干燥方法，微波是波长在1mm-0.5m之间，频率在3.0×102-3.0×105MHz具有穿透性的一种电磁波。在工业加热上只允许使用特定的频率，在我国为915MHz和2450MHz。微波到60年代末，已经用于加热，干燥，杀虫，灭菌，医疗等领域。常规加热时，温度表面高，内部低，这种温度分布，不利于水分迅速蒸发。而微波加热是里外一起热，同时因为表面较容易散热，往往是内部温度高于外部，温度梯度方向与水分梯度方向相同，传热和传质方向一致，促使内部水分迅速蒸发，形成内部压力梯度，使水分很快扩散到表面挥发掉，使得干燥时间大为缩短，保证产品质量。微波干燥采用的是高品质的能源-电能，并且操作简便，投资少，很适于干燥那些用别的方法需要很长时间才能去水要求的产品，或者用别的方法不能获得需要的品质的产品。所以微波干燥非常适用于上述所说的多聚物的干燥。微波主要是提高干燥能力，一般讲，微波加热可以和对流或真空干燥结合来达到降低能耗的目的，并且微波的生物效能在较低的温度下即可发挥除菌作用。
本发明的有益效果是：通过微波加热，可以均匀有效地使含水原料混合物的表面和内部水分蒸发，所得干燥产品的结构变得更加均匀，因此该干燥产品会显出优异的复原性。另外，微波加热时，在含水原料混合物的内部适度产生气泡(膨化)，因此含水原料混合物可以形成三维立体结构，所得干燥产品的堆积密度较小。本发明工艺简单，效果显著，有效提高产品质量。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：
实施例1
普鲁兰多糖发酵液经除菌体，除杂，浓缩后得到含20％普鲁兰多糖的溶液，将其铺在聚四氟乙烯传送带上，控制其物料厚度为3cm经过通道式微波干燥区，所铺物料面积4m2(微波干燥区水平面积4m2)，传送带宽度为0.4m，带式传送机的速度为0.2m/min，微波的功率为50kw，电磁波密度8kw/m3，照射能量1100J/g的微波照射条件下，微波加热物料，干燥物表面温度保持在40℃，微波干燥时间为10min。微波干燥后形成硬而脆且内部包含大量气泡的固体，经传送带自然弯曲和刮刀作用，干燥多糖全部脱落，经收集、粉碎、筛分、包装得到产品。干燥后普鲁兰多糖堆积密度为0.38g/ml，含水量达到4％以下。
实施例2
聚谷氨酸发酵液经除菌体，除杂，浓缩后得到含15％聚谷氨酸的溶液，将其铺在聚四氟乙烯传送带上，控制其物料厚度为2.5cm通过通道式微波干燥区，所铺物料面积3m2，传送带宽度为0.5m，带式传送机的速度为0.3m/min，微波的功率为40kw，电磁波密度9kw/m3，照射能量1000J/g的微波照射条件下，微波加热物料，干燥物表面温度保持在110℃，微波干燥时间为5min。微波干燥后形成硬而脆且内部包含大量气泡的固体，经传送带自然弯曲和刮刀作用，干燥的聚谷氨酸自然脱落，经粉碎、过筛、包装得到产品。干燥后聚谷氨酸堆积密度为0.40g/ml，含水量达到6％以下。
实施例3
透明质酸发酵液经除菌体，除杂，浓缩后得到含25％透明质酸的溶液，其铺在聚四氟乙烯传送带上，控制其物料厚度为1.5cm通过通道式微波干燥区，所铺物料面积4m2，传送带宽度为0.5m，带式传送机的速度为0.4m/min，微波的功率为80kw，电磁波密度8kw/m3，照射能量1000J/g的微波照射条件下，微波加热物料，干燥物表面温度保持在60℃，微波干燥时间为8min。经传送带自然弯曲和刮刀作用，干燥的透明质酸自然脱落，经粉碎、过筛、包装得到产品。干燥后透明质酸堆积密度为0.41g/ml，含水量达到5％以下。
实施例4
聚赖氨酸发酵液经除菌体，除杂，浓缩后得到含50％聚赖氨酸的溶液，将其铺在聚四氟乙烯传送带上，控制其物料厚度为2cm经过通道式微波干燥区，所铺物料面积3m2，传送带宽度为0.4m，带式传送机的速度为0.3m/min，微波的功率为50kw，电磁波密度9kw/m3，照射能量1200J/g的微波照射条件下，微波加热物料，干燥物表面温度保持在80℃，微波干燥时间为7min。形成硬而脆且内部包含大量气泡的固体，经传送带自然弯曲和刮刀作用，干燥的聚赖氨酸全部脱落，经收集、粉碎、筛分、包装得到产品。干燥后聚赖氨酸堆积密度为0.42g/ml，含水量达到5％以下。
上述参照实施例对该采用微波对高粘度多聚物进行干燥的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可根据所限定范围例举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种采用微波对高粘度多聚物进行干燥的方法，其特征在于实施步骤如下：将高粘度聚合物浓缩，浓度10-65％，放至微波加热隧道式干燥机或微波干燥箱中，隧道式干燥机传送带或微波干燥箱托盘的材质为聚四氟乙烯，控制其物料厚度在0.1-5cm之间，带式传送机的速度为0.01-1m/min，微波的功率为0.5-150kw，电磁波密度0.5-20kw/m3，照射能量100-4000J/g；在干燥同时采取在传送带底部向上通入热的干燥空气以加快干燥速度，并同时将湿度较大空气从传送带上方抽走以防止物料吸潮，此时干燥物表面温度保持在40-110℃，干燥时间5-60min；最后按常规收集、粉碎、筛分、包装得到产品。
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