乾燥
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乾燥（かんそう、Desiccation）とは湿った材料を熱を加えるなどして、液体を除去し、乾いた状態にすることである。あるいはその過度の乾燥状態を作り出す工程そのものも乾燥と呼ばれる。
乾燥剤（かんそうざい、desiccant）は空気中から水蒸気を吸収する物質である。乾燥剤は一般的に湿度により品質が劣化したり壊れたりする製品に用いて湿気を取り除く為に通常使用される。シリカゲル、 や分子篩（molecular sieve）などが一般に乾燥剤として使用される。
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[編集] 機構
水は多くの物質と親和性が高く、また水蒸気は大気中に普遍的に存在するものであるから、空気中に置かれた物体では水蒸気の蒸散と凝縮とが平衡状態を形成している。したがって、物体を乾燥させることはこの水蒸気の平衡状態を物体側から周囲の媒質側（一般には空気）に偏らせることに相当する。その為には大きく分けて2つの要因を制御することになるが、1つは物体の温度を上昇させることにより水蒸気の発散量を増やし、凝縮し難くすることで乾燥が進行する。もう1つは物体周囲の媒質中の水蒸気を除去することで水蒸気の発散が優位になり乾燥が進行する。日常生活での乾燥についての経験則と照らし合わせると、前者は気温が高いほど早く進行し、後者は送風すると早く進行することに相当する。
この2つの要因は同時に作用させる場合も多い。例えば、燻製による乾物の製造の場合は、燻煙は熱を供給するとともに蒸散した水蒸気を対流により運び去っている。あるいは赤外線を当てて乾燥させたり、凍結乾燥する例では一方の要因だけで乾燥させる方法である。
[編集] 事例
[編集] 科学
科学分野では、特に化学実験ではデシケーター（desiccator）と呼ばれるガラス製の円筒型容器が少量の物体を乾ききった状態に導き、保存する為に使用される。乾燥する物体は、乾燥シリカゲル、分子篩や水酸化ナトリウム等の、乾燥用試薬や乾燥剤を下部に置いた上に棚を設けてそこに置かれる。乾燥する物体の酸・塩基性によっては濃硫酸、塩化カルシウム、酸化カルシウム（生石灰）等を乾燥剤として使用する場合もある。
代表的な乾燥剤に使用される試薬を次に示す。
- 生石灰 - 酸性物質の乾燥には向かない
- 塩化カルシウム - アルコール、フェノールなどの乾燥には向かない
- 五酸化二リン - ケトン、塩化水素、塩基性物質の乾燥には向かない
- 濃硫酸 - 含窒素有機化合物、塩基性物質の乾燥には向かない
- 水酸化ナトリウム、水酸化カリウム - 酸性物質、アルデヒドなどの乾燥には向かない
- 金属ナトリウム - アルコールやアルデヒドの乾燥には向かない
- 硫酸ナトリウム無水塩
- 硫酸銅無水塩 - アルコールの乾燥には向かない
- 過塩素酸マグネシウム － 空気やAr等の不活性ガスの乾燥
以上の物質は化学物質の固有の性質（化学反応・潮解）を利用する為、化学的乾燥剤と呼ばれる。以下は多孔質表面が水分子が吸着しやすい性質を利用している為、物理的乾燥剤と呼ばれる。
多くの場合、乾燥度を図る指標がデシケーター内に置かれ、乾燥度合いが色の変化などで示される。この指標は毛髪式やセンサー式湿度計であったり、乾燥剤を造粒するさいに指標物質をコーティングして製造した乾燥剤が利用される場合も多い。この指標は化学物質としては塩化コバルト（CoCl2）である。無水の塩化コバルトは青色で、二水和物（CoCl2•2H2O）となると紫色、そして六水和物（CoCl2•6H2O）となると桃色となる。
また、化学では液体あるいは有機溶液を乾燥することが必要になる場合も多く、乾燥剤を液中に沈めて乾燥させたり、乾燥状態を維持させる。
[編集] 乾燥剤の性能
乾燥剤の性能は3つの要因で決まる。吸湿容量、吸湿力、吸湿速度である。吸湿容量は吸湿できる水の質量を表す。乾燥剤の表面積などが等しければ、乾燥剤の質量に比例する。吸湿力は乾燥剤を作用させた後に残る水分の量で表す。空気1l中に含まれる水の質量 (mg) で示すことが多い。吸湿速度は、乾燥剤の表面積などが等しい場合、空気に含まれる水の質量に比例する。以下に主な乾燥剤の吸湿力を示す。液体空気が最も優れ、化学的乾燥剤では五酸化リンが際立つ。濃硫酸は塩化カルシウムの50倍の吸湿力を示す。
- 液体空気 - 1.6×10-23
- 五酸化二リン - 2×10-5
- 酸化アルミニウム - 1×10-3
- 濃硫酸 - 3×10-3
- シリカゲル - 6×10-3
- 塩化カルシウム - 1.4×10-1
[編集] 放送
放送工学の分野では、デシケーターは高出力の放送局で電波の配送ケーブルを与圧する方法である。送信機からアンテナの間はは大電力を配送するので、配送ケーブルは良質な誘電体でなくてはならない。配送ケーブルは電波塔に負荷を与えないようにするので軽量でなくてはならず、誘電体として空気が使用されることが多い。湿気はケーブルに容量性を帯びさせるので、乾燥した空気や窒素ガスがケーブルに供給され加圧される。この圧力がケーブルの至るところで水や他の埃などが集まるのを阻止する。
[編集] 気象
一般に大気の乾燥は気温の氷点以下への低下と大気循環の圧力変化によりもたらされる。前者は降雪や霜などにより空気中の水分が地表面に補足される事で発生する。後者は大気が上昇する際に大気温が低下し、雲などが形成されて結果として乾燥する。特に冬季の中緯度～高緯度帯地方は地表面気温の低下と対流圏上層の乾燥した大気が高緯度高圧帯から広範囲に吹き降ろすので、大気は乾燥する傾向を示す。また、冬季以外にもフェーン現象の発生で大気の乾燥が発生する場合もある。
[編集] 他の用途
乾燥したココナッツはパリパリに乾いているので、その果肉は細い細切れになり、料理のデザートとして利用される。また、食料保存法としても利用される（乾物）。そのために乾物のパッケージには湿気を透過しない金属缶やプラスチック袋が使用され内部には、乾燥剤を包んだ紙等の小袋が封入されることが多い。
エアーコンディショナーで室温を管理する場合は、空気を冷却する際に結露したり、加温により相対湿度が低下する等の原因で室内が乾燥する。それ故、適度な乾燥度合いの空気は加湿器を使って調整される。
自動車などで燃料供給系統に溜まった水分を除去する為に、イソプロピルアルコールを添加して燃料の水分含有能力を引き上げて、燃料系から運び去る方法が使われる（ガソリンタンクの水抜き剤）。
[編集] 外部リンク
- Desiccant info 乾燥剤情報（英語）
