Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa. Phương pháp sấy này có nhiều ưu điểm vượt bậc hơn các dạng sấy thông thường như giữ được màu sắc, cấu trúc, hàm lượng dinh dưỡng cao trong nguyên liệu. Bài viết dưới đây sẽ giúp các Foodtecher hiểu thêm về sấy thăng hoa cùng ở mức độ tổng quát nhất!
Bạn đã từng thấy các sản phẩm sau khi sấy khô khi cho nước có thể biến đổi về trạng thái ban đầu với màu sắc và cấu trúc gần như nguyên vẹn. Các sản phẩm đó thường là: Sầu riêng, mít, nước mía hay các loại thảo dược quý,… Điểm chung của các sản phẩm trên đều là được thực hiện bằng thiết bị máy sấy thăng hoa.
Sấy thăng hoa thực chất chất là gì?
Đây là phương pháp tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa. Để tạo điều kiện cho quá trình, vật liệu sấy phải được làm lạnh dưới điểm ba thể (lỏng, khí, rắn), nhiệt độ t=0,0098oC và áp suất p=4,6mmHg (tương đương 610,5Pa).
Theo giản đồ pha, khi nước trong thực phẩm ở trạng thái rắn (nước đã lạnh đông) và áp suất hơi trên thực phẩm thấp hơn 610,5Pa, nếu ta gia nhiệt thì phần nước ở trạng thái rắn sẽ chuyển trực tiếp sang trạng thái hơi.
Trong phương pháp này, mẫu nguyên liệu cần sấy được đem cấp đông ở nhiệt độ thấp để nước trong nguyên liệu chuyển sang trạng thái rắn. Sau đó, áp suất trong buồng sấy được giảm xuống mức chân không. Khi đó, nước sẽ chuyển đổi trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái khí mà không cần trải qua trạng thái lỏng.
Sấy thăng hoa gồm các giai đoạn nào?
Quá trình sấy thăng hoa là quá trình tách nước ra khỏi nguyên liệu bằng cách chuyển nước từ thể lỏng sang thể khí trực tiếp, bỏ qua giai đoạn thể lỏng. Quá trình này gồm có ba giai đoạn chính:
Giai đoạn 1: Lạnh đông nguyên liệu
Nguyên liệu được cấp đông nhanh chóng đến nhiệt độ dưới -40oC để chuyển một phần nước trong nguyên liệu sang dạng rắn.
Giai đoạn 2: Giai đoạn thăng hoa
Trong môi trường chân không, nguyên liệu đã lạnh đông được gia nhiệt để nước đá bay hơi trực tiếp thành hơi nước.
Giai đoạn 3: Giai đoạn bay hơi ẩm còn lại
Sau khi giai đoạn thăng hoa kết thúc, nguyên liệu còn chứa một lượng ẩm nhỏ. Lượng ẩm này được loại bỏ bằng cách gia nhiệt trong môi trường áp suất thấp.
Do trong giai đoạn lạnh đông, chúng ta không thể chuyển toàn bộ lượng nước trong nguyên liệu sang dạng rắn nên sau giai đoạn sấy thăng hoa là giai đoạn sấy chân không để tách thêm một phần ẩm ở dạng lỏng trong nguyên liệu, đảm bảo độ ẩm của nguyên liệu sau quá trình sấy sẽ đạt giá trị yêu cầu.
Áp suất sử dụng trong quá trình sấy thăng hoa thường dao động trong khoảng 27 – 133Pa. Đối với thực phẩm, nhiệt độ trong quá trình sấy thường không vượt quá 40 – 50oC.
Hệ thống thiết bị sấy thăng hoa gồm các bộ phân chính nào?
Buồng sấy: Là thiết bị quan trọng nhất của hệ thống, có nhiệm vụ thực hiện quá trình sấy thăng hoa. Buồng sấy thường có cấu tạo hình trụ kín, nằm ngang hoặc thẳng đứng. Nguyên liệu sau khi được cấp đông sẽ được đưa vào buồng sấy. Để gia nhiệt cho nguyên liệu, người ta có thể sử dụng các phương pháp sau:
- Dẫn nhiệt
- Bức xạ
- Sử dụng vi sóng
- Sử dụng dòng điện cao tần
Bình ngưng: Có nhiệm vụ ngưng tụ hơi ẩm thoát ra từ buồng. Bình ngưng thường được làm bằng kim loại, có cấu tạo dạng ống hoặc tấm. Hơi ẩm thoát ra từ đây sẽ được dẫn qua bình ngưng và ngưng tụ thành dạng lỏng.
Bơm chân không: Có nhiệm vụ tạo chân không trong buồng sấy thăng hoa. Bơm chân không giúp loại bỏ không khí và các khí hòa tan trong nguyên liệu, tạo điều kiện cho quá trình thăng hoa diễn ra thuận lợi.
Hệ thống làm lạnh: Nhiệm vụ của hệ thống làm lạnh là làm lạnh sản phẩm đến nhiệt độ yêu cầu (dưới điểm ba thể) và làm lạnh bình ngưng để ngưng tụ và đóng băng ẩm thoát ra, tạo điều kiện duy trì chân không và chế độ làm việc trong hệ thống.
Ưu và nhược điểm
Ưu điểm của phương pháp là sản phẩm sau quá trình sấy có cấu trúc xốp, ít bị co rút, biến dạng, nhiệt độ cuối quá trình sấy thấp nên không làm tổn thất các cấu tử mẫn cảm với nhiệt trong thực phẩm như vitamin, các cấu tử hương, các chất có hoạt tính sinh học, chất màu,… sản phẩm ít bị biến tính, giữ được chất lượng dinh dưỡng và giá trị cảm quan.
Tuy vậy sấy thăng hoa có nhược điểm là giá thành thiết bị cao, tiêu hao điện năng lớn, vận hành phức tạp, người vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao.
Sản phẩm nào nên làm khô bằng phương pháp sấy thăng hoa
Trong công nghiệp thực phẩm, thiết bị sấy thăng hoa được sử dụng để làm bay hơi nước trong các chế phẩm giống vi sinh vật, enzyme hoặc những sản phẩm giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học.
Các sản phẩm thường được áp dụng phương pháp sấy thăng hoa trên thị trường hiện nay là các loại thảo dược như đông trùng hạ thảo, sầu riêng, mít, sữa chua, xoài,…
Tạm kết
Trên đây là những tổng hợp của Foodtecher về các đặc điểm của thiết bị sấy thăng hoa. Những kiến thức chỉ được trình bày ở mức sơ lược nhất đảm bảo người đọc hiểu được các đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng của thiết bị này. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hay câu hỏi liên quan có thể comment bên dưới để chúng mình cùng giải đáp nhé!
Vân Thanh