乾燥(読み)カンソウ(英語表記)drying

翻訳|drying

デジタル大辞泉 「乾燥」の意味・読み・例文・類語

かん‐そう〔‐サウ〕【乾燥】

[名](スル)
かわくこと。湿気や水分がなくなること。「空気が乾燥する」「乾燥地」
かわかすこと。「洗濯物を乾燥する」
[名・形動]味わいやおもしろみのないこと。また、そのさま。「無味乾燥
「武士道という―で不自然な道徳」〈有島・宣言〉
[類語](1乾く干上がるかれる枯渇干からびる/(2脱水水切り乾かす乾く干す

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精選版 日本国語大辞典 「乾燥」の意味・読み・例文・類語

かん‐そう‥サウ【乾燥】

  1. 〘 名詞 〙 ( 形動 )
  2. かわいていること。水分や湿気が蒸発してなくなること。また、そのさま。また、かわかすこと。
    1. [初出の実例]「其地乾燥沙礫、熾陽又爀、恐其枯槁」(出典:済北集(1346頃か)陸荷記)
    2. 「空気乾燥にして天候斉整」(出典:日本風景論(1894)〈志賀重昂〉三)
    3. [その他の文献]〔易経‐革卦疏〕
  3. 人の性格や物事の状態などに、味わいやおもしろみがないこと。味わいが無くて、かさかさすること。また、そのさま。
    1. [初出の実例]「婦人に接するの言語は簡短にして沈着なれども亦た乾燥せる厳格の語気なく」(出典:経国美談(1883‐84)〈矢野龍渓〉前)

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改訂新版 世界大百科事典 「乾燥」の意味・わかりやすい解説

乾燥 (かんそう)
drying

水分を含む材料に外部から熱を与えて材料中の水分を蒸発させ固形乾燥製品を得る操作。化学工学単位操作の一つである。湿り固体材料のほかに液状,ペースト状材料がその対象となる。

無水材料(まったく水分を含まぬ状態の材料)1kg当りこれに含有される水分量(kg)でもって湿り材料中の水分の大小を表し,これを乾量基準含水率w(kg-水/kg-無水材料)という。湿り材料1kg中に含まれる水分量(kg)で示す湿量基準水分ww(kg-水/kg-湿り材料)も用いられるが,工学計算には前者が便利である。両者間にはwww/(1+w),www/(1-ww)の関係がある。乾燥速度は,単位材料表面積(乾燥面積)当り単位時間に蒸発する水分量,もしくは単位無水材料重量当り単位時間に蒸発する水分量でもって示されることが多い。

表面まで十分湿った多孔質材料試片を熱風中につるし,試片の含水率と表面温度の変化を追跡すると図1のような結果が観測される。図中Ⅰは,材料が初期温度たとえば室温からこの場合の乾燥条件で定まるある動的平衡温度に達するまでの,乾燥もいくぶん進行するが主として材料加熱の期間で,材料予熱期間という。水は蒸発するとき蒸発潜熱を奪うので,乾燥には常時外部から材料に熱を与えてやらねばならない。今この熱がもっぱら熱風からの対流伝熱でのみ与えられる場合には,さきの動的平衡温度は熱風の湿球温度乾湿球湿度計湿球温度計の示す温度)に一致する。Ⅱでは,材料温度は一定のまま熱風から材料に流入する熱量はすべて水分蒸発に費やされる。この間,乾燥速度は一定値をとり,これを定率(あるいは恒率)乾燥速度と呼び,熱風の温度が高いほど,湿度が低いほど,熱風風速が大きいほど,一般に大きい値となる。Ⅱの期間を定率(あるいは恒率)乾燥期間と呼ぶ。湿り材料中に保有される水分には,微視的にみてなんらかの相互作用で固体表面に結合している結合水とそうでない自由水の二つがある。乾燥開始とともにまず試片の表面の含水率が低下するため内部に含水率分布が生じる。後述するように,材料中の水は高含水率の場所から低含水率の場所へと移動する性質をもつため(とくに自由水は移動しやすい),内部から表面に向かって自由水の移動が起こる。かくして表面に自由水が存在し,蒸発している限りⅡの期間が続く。しかし含水率の低下につれて水分移動は起こりにくくなるため,やがて内部からの水の補給が蒸発速度に追いつけなくなって試片表面の自由水がなくなり,水分の蒸発面が表面から内部に後退してⅢの減率(乾燥)期間に入る。ⅡからⅢに移る瞬間の試片の平均含水率(一般に内部に含水率の分布がついている)を限界含水率という。以後は表面からしだいに温度が上昇しはじめ,その結果試片表面温度が熱風温度に接近するため熱風よりの受熱量が減少し,乾燥速度は時間とともに低下する。受熱量の一部は水分蒸発に,また残りは試片の温度上昇に費やされる。無限時間後に到達する含水率を平衡含水率weといい,Fwweを自由含水率ということがある。材料の性質,初期含水率の大小により,Ⅱの期間を欠く場合もある。図2は図1の結果を用いて乾燥速度を求め,試片平均含水率に対して描いた関係で乾燥特性曲線といい,試片の乾燥特性を端的に示すものとして乾燥装置設計上きわめて重要な情報である。熱風条件に依存するのはもちろんのこと,たとえ同じ物質であってもその形,寸法が変わると乾燥特性曲線も大きく変わる。被乾燥材料の個々の寸法を小さくし,熱風流れとの接触面積を大きくとるくふうによって限界含水率は通常大幅に小さくなり,短時間で効率よく乾燥することが可能となる。

乾燥の対象となる材料には,大は陶磁器,煉瓦のような成形品から小は合成樹脂粉末まで,またミルク,コーヒーのような液状のものから凍結食品まで,それらの性状はきわめて多岐にわたり,乾燥の機構も異なっている。それらのなかでとくに代表的な例について述べる。(1)煉瓦のように目の細かい多孔性固体は大小さまざまな太さの細孔群によって構成された三次元網目状空隙をもち,水の表面張力に起因する毛細管現象によって空隙内に水を吸蔵する。細い細孔ほど水を吸い込む力(毛管吸引力)は大きいため,細い細孔から優先して順次太い細孔へと水で満たされており,したがって含水率が高いとそれだけ太い細孔まで水が満たされているため毛管吸引力が小さいことになる。すなわち材料内に含水率分布が存在するとき,含水率の低い場所へと水分移動が起こることになる。(2)一般に固体表面は水中で固有な界面電位をとる。たとえば高含水率の粘土のようにきわめて微細な粒子群が水中に懸濁しているとき,粒子表面の呈するこの同種電位のために粒子相互に電気的反発力(クーロン力)が働くため外部から水を吸い込んで互いに遠ざかろうとする。この機構で水を吸引する力をオスモティック吸引力と呼ぶ。低含水率になって粒子間距離が近づくほどこの電気的反発力は大きくなるから,やはり含水率が小さな方向へ水分移動が起こる。(3)上に述べた二つの場合は水分移動の駆動力は異なるが,移動そのものは一種の液状水の流動現象とみることができるのに対して,セッケンゼラチン,高分子膜のような均質物質あるいは溶液の乾燥過程に現れる水分移動は水分子の拡散現象によるものである。やはり含水率が小さい方向に拡散する。以上,代表的な材料の高含水率域における水分移動について述べたが,低含水率域における結合水の移動になるとさらに種々の複雑な機構が関与してくる。限界含水率,減率乾燥期間における乾燥速度は,事実上材料内部における水分移動速度ならびに熱の移動速度の両者によって律せられる。

すべての物質は多かれ少なかれ吸湿性をもつため,一定の温度,湿度の空気中で一定の水分を含んで平衡に達する。このときの含水率を平衡含水率という。温度が大きく変わる場合を除けば,相対湿度(関係湿度)のみによってほぼその値が決まる(図3)。

結晶性塩類を高温で焼いて結晶水を除く操作を煆焼(かしよう)という。気体の乾燥を脱湿または減湿という。湿り気体を乾燥剤と接触させて水蒸気を吸着,吸収して脱湿する。シリカゲル活性アルミナ,モレキュラーシーブ等の水蒸気吸着剤ならびに塩化カルシウム,五酸化二リン等の水蒸気との化学的親和力の大きい物質が乾燥剤として用いられる。

形態,大きさ,付着性,熱敏感性等,対象材料の性状がきわめて多様なため,乾燥機もまたそれに応じて数多くの形式のものが開発,使用されている。それらのなかで最も多用されている代表的機種は以下のものである。

金網,多孔板上の粒状もしくは小成形材料の充てん層(堆積層)中を上下に貫通して熱風を強制通気する形式。図4は回分式箱型乾燥機,図5は連続式通気バンド乾燥機で多孔ベルト上に材料層をのせて移送しながら通気乾燥する形式のものである。また通気立形乾燥機が穀類に使用される。この乾燥機は塔形式のもので,内部に多数の熱風吹出口と吸込口を交互に設けた塔の塔頂部から穀類を供給し,移動層(充てん層の状態で移動する)で下降,乾燥して塔底から連続排出される。通気せず単に材料層上面に平行に熱風を送る形式のものに比べると通気乾燥機は格段に高能率である。

図6は回転乾燥機の一例で,内側に多数の材料かき上げ翼を設けたゆるく傾斜した長い回転円筒内に材料と熱風が向流もしくは並流に供給される。材料はかき上げられては翼板上からカーテン状に落下しながら熱風との接触を繰り返しつつ円筒の傾斜方向にしだいに移動して乾燥する形式のもので,粒粉状,フレーク状材料に適している。

垂直管内を10~30m/sの高速で流れる熱ガス中に粒粉体材料を連続投入し,瞬時に分散浮遊させて空気輸送する間に急速乾燥させる方式で,図7はその一例である。凝集性材料では回転分散機,解砕機の中心部に材料と熱ガスを導入し,解砕と乾燥をその中で同時に行わせることもある。フラッシュ乾燥機ともいう。

微小粒子状の材料を含む液滴を熱風中に噴霧分散させて一挙に乾燥させる装置。〈噴霧乾燥〉の項参照。

多孔板,金網上の粒粉体材料層に下方から熱風を吹き込み,これを流動化して乾燥する方式で,図8はその一例である。凝集性の比較的小さい粒粉体材料に適している。

減圧することで材料の含有液の沸点を低下させ,低温度に保って液を揮散させる乾燥機。〈真空乾燥〉の項参照。

材料を凍結し,真空中氷点以下の温度で水分を昇華乾燥させて多孔質の乾燥製品を得る装置。〈凍結乾燥〉の項参照。

トンネル型の乾燥室の一端から連続,半連続で材料を台車にのせたり,天井をはうレールからつり下げたりして送り込み,他端から乾燥製品として取り出す。材料と効率よく接触するように熱風循環が行われる。成形品,シート状材料,かせ糸などの乾燥に用いられる。とくに材料がバンド上にのって移動する形式のものをバンド乾燥機という。

外周壁に加熱用ジャケットをもつ溝型,円筒型容器内に粒粉体材料を入れて回転翼で材料層をかくはんしながら周壁からの伝導加熱で乾燥する溝型かくはん乾燥機,内側から水蒸気加熱される回転円筒の外表面にペースト状材料を一定の厚さに付着させて伝導加熱乾燥し,乾燥物を連続的にナイフエッジでかき取るドラム乾燥機,連続シート状材料を多数配置された加熱回転円筒外周に順次巻き付けながら連続的に乾燥する多円筒乾燥機など被乾燥材料の形状,性質に応じて多くの形式の乾燥機が用いられる。なお,とくに加熱方式が上述のものと異なるものとして(遠)赤外線乾燥機とマイクロ波(高周波)乾燥機がある。前者は塗布膜,印刷インキ,塗料等の薄膜の乾燥,焼付けに用いられるもので,遠赤外線放射加熱によって乾燥する形式のものである。後者はマイクロ波(高周波)による誘電加熱の原理を応用したもので,材料そのものが内部発熱するため木材厚板などの厚手の材料に用いられ,材料内含水率分布が比較的均一のまま乾燥が進む特徴がある。
執筆者:

実験室で少量の物質を取り扱うときと,工業的に大量の資材を取り扱うときで,方法がきわめて違うようにみえることもあるが,原理的には同じであることが多い。実験室では,たとえば合成に際して雰囲気中あるいは溶媒中に水分があるとよくない反応が起こるとき,合成した物質を取り出して保存するとき,物質を定量的に分析するときなどに乾燥することがきわめて多い。対象物質が気体,液体,固体などそれぞれの状態に対して操作の違うことがあるが,すべての場合乾燥剤が有効であることが多い。乾燥法には大別して,分留,加熱および減圧での蒸発,冷却,凍結,遠心分離,圧縮,吸着,吸収,抽出などの物理的乾燥法と,水と反応させることによって除く化学的乾燥法とがある。これらの方法は単独に用いられることもあるが,適当に組み合わせて用いることが多い。

(1)気体の乾燥 圧縮あるいは冷凍などによって水蒸気のみを凝縮させることによって除くが,乾燥剤としての固体(たとえば塩化カルシウムCaCl2,五酸化二リンP2O5など)あるいは液体(たとえば濃硫酸H2SO4など)に通じて水を除く。たとえば固体乾燥剤に気体を通じて乾燥するのには乾燥管や乾燥塔が用いられ,液体乾燥剤では洗気瓶が普通に使われる。これらの場合,当然のことではあるが,乾燥しようとする試料と乾燥剤とが反応しないように選ばなくてはならない。たとえば気体のアンモニアを乾燥する場合には塩化カルシウムや濃硫酸とは反応するので水酸化カリウムなどを用いるし,塩化水素には濃硫酸が最も適当である。

(2)液体の乾燥 加熱しても分解しない物質は分留し,難揮発性では加熱蒸発させて水分を除くことも行われるが,乾燥剤を用いることのほうが多い。また十分に乾燥した気体を液体に通じて乾燥する方法が行われることもある。乾燥剤を用いるときは,液体と混ぜてよく振り,ろ過するだけでよいこともあるが,必要ならばろ過してから蒸留する。有機溶媒などを乾燥するのには,潮解性の物質あるいは多量の結晶水をもっている物質の無水和物(たとえば硫酸ナトリウムNa2SO4,結晶はNa2SO4・10H2O)が多く用いられるが,さらに微量に残る水分を除くのには,水を分解させる金属ナトリウムやカルシウムを用いる。

(3)固体の乾燥 たとえば沈殿物をろ過器上で押しつけたり,必要なら圧搾器でしぼったり,ろ紙にはさんだり,あるいは乾燥板上で風乾する,さらには遠心分離するなどの方法が普通に用いられる。またアルコールやエーテルでよく洗って風乾することも行われる。加熱しても分解しないような場合には,加熱空気を通じる空気浴,100℃以下の加熱では湯浴,100℃付近での加熱で水蒸気浴,さらに高温で油浴などが用いられる。しかし最も普通には,上記のような操作を行ってからデシケーター(ガラス製乾燥器)中に乾燥剤を入れて保存する方法が多用される。デシケーターは常圧でもよいが,減圧して用いるとさらに効率がよい。
乾燥剤
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日本大百科全書(ニッポニカ) 「乾燥」の意味・わかりやすい解説

乾燥
かんそう
drying

固体中に含まれる水分を蒸発(または昇華)によって除去させ、無水または低水分の製品を得るための操作である。化学工業では有機溶媒で処理した固体材料から溶媒を除去回収する操作は少なくないが、このように除去物質が水でなくても蒸発(昇華)操作によって除去される場合も乾燥の範疇(はんちゅう)に含まれる。「絶縁油の乾燥」「乾燥空気」などというように、液体や気体中の水分の除去操作に対しても乾燥という語が用いられるが、単位操作の区分のうえでは前者は蒸発(または蒸留)に近い操作であり、後者は調湿(ちょうしつ)として取り扱われる。固体材料中の水分の除去操作ではあるが、直接液状のまま分離する圧搾や遠心分離操作は脱水(固液分離)操作として乾燥とは区別される(以下、記述の便宜上とくに断らない限り固体中の水分の除去として説明をするが、ほとんどの場合そのまま有機溶媒などにも適合する)。

 固体中に含まれている水分の状態は、固体の構造と水分量とによって大幅に異なる。材料自体が水を含まない非親水性材料では、水は素材間隙(かんげき)を液状水として満たし、毛細管内の水と類似した挙動をとる。構造が微細になると当然毛管力を受けることとなる。水分が少なくなると、水は固体構造の接点などの凹入部に散在するようになり、他の部分では固体内部表面に吸着状態で存在することになる。さらに乾燥させると吸着水分のみとなる。親水性材料では素材と水とは分子構造的に種々な結合をもち、均質的なものとなる。生体内では細胞液として細胞構造を形成し、あるいはゲル、ゾル、コロイドなどの状態となることも少なくない。

[河村祐治]

乾燥の機構的要素

(1)材料内水分の蒸発面への移動 蒸発面は多くの場合、材料外面であるが、内部にあることもある。

(2)蒸発潜熱の供給 材料外部よりの対流伝熱、放射伝熱または材料内部の伝導伝熱およびこれらの組合せによる。誘電加熱も利用される。

(3)蒸発蒸気の除去 通気や真空排気などによって系外へ排除する。材料表面から気流への蒸気移動が対象となるが、蒸発面が材料内部にある場合には、材料内部での蒸気移動も問題になる。

 乾燥を遂行するためには、これらの因子を量的にすべて均衡させる必要があり、熱・物質同時移動操作と称されるゆえんである。

[河村祐治]

乾燥方法

材料の特性に応じて、前記の乾燥機構を満足させ、効率よく乾燥を行わせるよう種々の方法が考案され実用化されている。乾燥速度を大きくすることは一般的には望ましいことであるが、ある限度を超えると材料によっては、ひずみや亀裂(きれつ)が発生したり、表面硬化(表面に緻密(ちみつ)な乾燥層ができ透水性が悪く乾燥に悪影響を与える)を生じるなどのことがあるので注意を要する。たとえば、木材の乾燥では変形防止のため外気の湿度を高めて乾燥速度を抑制する方法(調湿乾燥法)がよく用いられる。逆に、材料内部で沸騰を伴うような乾燥法(過熱蒸気乾燥法など)は一般論的には正常とはいえないが、急速乾燥ができ多孔性の製品が得られるため食品などの乾燥に用いられる。医薬品や食品などには高温では品質が劣化するため、常温以下、場合によっては氷点以下で乾燥する必要のあるものも少なくない。

[河村祐治]

『桐林良三著『乾燥装置』(1966・日刊工業新聞社)』


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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典 「乾燥」の意味・わかりやすい解説

乾燥
かんそう
drying; desiccation

蒸発により不要の液体分を除くこと。原理的に次のように分けられる。(1) 自然乾燥 最も簡易。洗濯物などに行なわれる。食品工業(麺類,海産物など)でも行なわれるが,場所と手数を要する。多くは通風乾燥で,戸外では太陽光による乾燥効果も加わる。(2) 加熱乾燥 最も一般的。火熱,電熱,赤外線投射などによる。赤外線乾燥は塗料の乾燥にもよい。(3) 吸水剤乾燥 シリカゲル塩化カルシウム,活性アルミナなどの吸水性物質(乾燥剤)を目的物と同じ容器に密閉して乾燥する。シリカゲルは毒性がないので食品や薬品の乾燥防湿剤によく使われ,化学実験のデシケータ(→乾燥器)では塩化カルシウム,濃硫酸が多く使われる。(4) 気流乾燥 高温の高速気流中に目的物を装入し,運搬と乾燥の目的が同時に達せられる。穀類などに行なわれる。(5) 減圧乾燥 容器内の気圧を若干下げて水分の蒸発をゆっくり促す。容積変化が急激でなく,木材などに行なわれる。(6) 真空乾燥 高真空容器に目的物を入れると,水分の急激な蒸発と断熱膨張により温度が下がり,凍結して乾燥が進む。加熱できない食品,薬品,血漿などに用いる。あらかじめ-40℃程度で急速凍結し,次に真空状態にして氷を蒸発脱水させて行なう乾燥はフリーズドライ(→凍結乾燥)と呼ばれる。(7) 高周波乾燥 高周波電磁場内に目的物を置くと,良導体の水分だけが渦電流効果で高温になり蒸発する。内部まで均等に加熱されるので,狂いを嫌う木材などに利用する。電子レンジはこの応用で,誘電体(不良導体)の皿などは熱くならない。(8) 冷房乾燥 空気温度を露点以下に下げて除湿し,乾燥気流として目的物を風乾する。食品などに行なわれる。(9) 氷温乾燥 食品などの細胞を凍らせないマイナス温度領域で乾燥させる。(10) 噴霧乾燥 液体をノズルから噴出し,同時に熱気流で風乾する。粉末ミルク製造などに用いられる。ほかに純粋液体(硫酸,アルコールなど)をつくるための水分除去など,特殊な乾燥法がある。

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百科事典マイペディア 「乾燥」の意味・わかりやすい解説

乾燥【かんそう】

物質に含まれる水分を加熱などにより蒸発させて除いたり減少させること。周囲の温度が高く,湿度が低く,風速が大きいほど乾燥が早い。通風のよい所に直射日光を避けて放置する風乾,加熱空気中で行う空気浴乾燥,密閉容器(デシケーターなど)中で乾燥剤を用いる方法などがある。工業的には各種乾燥機が用いられ,高周波乾燥真空乾燥赤外線乾燥凍結乾燥噴霧乾燥なども広く行われる。気体の場合には液体乾燥剤中を通したり,固体乾燥剤を用い,液体の乾燥には蒸留が効果的。
→関連項目脱水

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化学辞典 第2版 「乾燥」の解説

乾燥
カンソウ
drying

含水材料から水分を蒸発,除去する操作.湿潤時の状態は固体のもののほかに,泥漿あるいは溶液状のものも含まれる.材料に含まれる水分の量は,一般に乾燥基準の含水率,すなわち,乾燥無水時の材料の質量を基準とした水分の量を用いると計算上便利である(乾燥時基準,dry basis).一定の温度,湿度および速度の空気流のなか(乾燥条件)に含水材料をおいた場合,三つの期間に区別される.まず,材料が予熱され,含水率が徐々に減少する期間(材料予熱期間),含水率が直線的に減少し,材料温度が一定の期間(恒率乾燥期間),および含水率の減少割合が緩やかになり,ついに平衡に達するまでの期間(減率乾燥期間)がある.しかし,材料によっては材料予熱期間を無視してよいものや,恒率乾燥期間のないものもある.一定の条件における乾燥速度と含水率の関係を示したものを乾燥特性曲線といい,材料の特性を示す重要な曲線である.[別用語参照]乾燥装置

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普及版 字通 「乾燥」の読み・字形・画数・意味

【乾燥】かんそう

乾く。

字通「乾」の項目を見る

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栄養・生化学辞典 「乾燥」の解説

乾燥

 脱水ともいう.食品などから水分や湿気をなくすこと.

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