Máy sấy thăng hoa: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm

Sấy thăng hoa là phương pháp sấy hiện đại, nhưng bởi giá thành còn khá cao nên các doanh nghiệp chưa áp dụng nhiều. Nếu bạn đang có nhu cầu về loại máy này thì hãy cùng SASAKI tìm hiểu về máy sấy thăng hoa xem máy có ưu, nhược điểm gì và nguyên lý hoạt động ra sao trong bài viết dưới đây.

Máy sấy thăng hoa là gì? 

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm nguyên vật liệu đã được cấp đông trong môi trường chân không. Khi bắt đầu gia nhiệt thì hơi nước sẽ chuyển trực tiếp từ thể rắn chuyển sang luôn thể khí, mà không trải qua giai đoạn thể lỏng.

Khi sử dung máy sấy thăng hoa trong sản xuất, sản phẩm sấy thăng hoa sau khi tách vẫn giữ nguyên hình dạng, màu sắc, các chất dinh dưỡng.

Sự ra đời của máy sấy thăng hoa

Từ xa xưa, ở vùng núi cao tại Nam Mỹ, người Incas ở Peru đã có thể làm đông lạnh thịt và các loại thực phẩm. Dưới ánh nắng mặt trời và áp suất thấp, thực phẩm lưu trữ có xu hướng đông và khô dần.
Các loại thực phẩm được bảo quan trong túi dạng ba lô của quân đội khi hành quân. Về sau, những năm 1533 các kho dự trữ bảo quản cả rau củ cũng ra đời.
Đến năm 1906, hai nhà vật lý học người Pháp Bordas và Darsonval đã nghiên cứu và tạo ra thiết bị ngưng tụ hơi nước bằn cách trộn axeton vào tuyết trong quá trính sấy khô. Sau đó, phương pháp này tiếp tục được hoàn thiện để phục vụ cho chiến tranh Mỹ -Nhật.

Đến năm 1942, 1943, thiết bị dần hoàn thiện với công suất lớn hơn và đưa vào ngành công nghiệp bảo quản và chế biến cao cấp. Hiện nay, loại máy sấy với công nghệ này thường áp dụng cho các loại nguyên liệu cần sấy có giá trị kinh tế cao.

Xem thêm: So sánh, phân biệt sấy thăng hoa và sấy chân không

Ưu nhược điểm máy sấy công nghệ thăng hoa

Cũng như các công nghệ sấy khô khác, sấy thăng hoa cũng có ưu nhược điểm nhất định.

Ưu điểm của sấy thăng hoa

Cấu trúc thành phẩm giòn xốp

Việc nước trong thực phẩm chuyển từ thể rắn sang luôn thể khí nên làm hình dáng nguyên vật liệu hầu như không bị tác động. 

Thành phẩm có cấu trúc giòn xốp, kết cấu dạng tổ ong, bóp nhẹ có thể vỡ, rất phù hợp với những doanh nghiệp sản xuất bột của các loại rau củ, hoa quả. Điều này góp phần làm tăng giá trị sản phẩm, nâng cao vị thế cạnh tranh cho doanh nghiệp trên thị trường.

Sản phẩm giữ nguyên màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng

Quá trình cấp đông nhanh ở nhiệt độ âm 50 độ và môi trường chân không khiến tinh thể nước đá thăng hoa mà không hóa lỏng nên các chất được giữ nguyên. 

Khi áp dụng công nghệ sấy thăng hoa rau quả, thực phẩm, hàm lượng dinh dưỡng có thể giữ lại lên đến 97%, trong khi chỉ nặng 10 – 20 % so với ban đầu. Sản phẩm không sử dụng dầu nên cũng không xảy ra hiện tượng hôi dầu, mềm do thấm dầu. Nếu bạn đang tìm phương pháp sấy đông trùng hạ thảo sấy thăng hoa là gì để có thể giữ được nguyên vẹn chất lượng thì đây là cách tốt nhất. 

Thời gian sử dụng sấy dài, bảo quản ở nhiệt độ phòng cao

Công nghệ sấy thăng hoa rau quả giúp độ ẩm trong thành phẩm giảm chỉ còn <3% ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật, từ đó thành phẩm sẽ bảo quản được lâu hơn.

Chi phí bảo quản thấp

Nếu được đóng gói đúng cách, thành phẩm sấy thăng hoa có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng mà không lo mốc hỏng (không cần bảo quản lạnh).

Nhược điểm

Giá máy tương đối cao so với các loại khác cùng công suất

Thiết bị sấy thăng hoa có chi phí khoảng tầm 1 tỷ cho máy sấy 100kg, trong khi đó máy sấy lạnh chỉ tầm 176 triệu, và sấy bơm nhiệt khoảng 110 triệu. Do vậy, máy sấy thăng hoa chỉ phù hợp với những doanh nghiệp sản xuất quy mô lớn, tiềm lực tài chính mạnh, có yêu cầu khắt khe với thành phẩm.

Tiêu tốn nhiều điện năng

Thời gian sấy trung bình một mẻ của công nghệ sấy thăng hoa kéo dài từ 30-40 tiếng thậm chí lâu hơn với những sản phẩm có kích thước lớn. Điều này làm điện năng tiêu thụ khá lớn, dẫn đến chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm thường cao.

Khó sửa chữa

Cấu tạo của máy sấy thăng hoa rất phức tạp, không dễ sửa chữa, nguồn thiết bị, phụ kiện thường phải nhập khẩu. Nếu gặp sự cố cần sửa chữa tốn khá nhiều chi phí và mất thời gian chờ đợi.

Chú ý quá trình bảo quản

Trong quá trình vận hành máy sấy thăng hoa, mỗi tháng doanh nghiệp cần thay dầu bơm chân không, phải thay định kỳ thì mới đảm bảo thành phẩm luôn đảm bảo chất lượng. Đặc biệt, trong quá trình vệ sinh, không nên dùng chổi cứng vì dễ làm trầy xước bề mặt, thậm chí có thể gây cháy nổ. 

Xem thêm: So sánh trái cây sấy thăng hoa và sấy lạnh

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy thăng hoa

Cấu tạo

Máy sấy thăng hoa gồm 4 bộ phận chính sau đây: 

• Bộ phận cấp đông

Đây là bộ phận giúp cấp đông sản phẩm vào giai đoạn đầu ở nhiệt độ âm 40 độ C. Ngoài ra còn dùng để hấp thụ hơi ẩm thoát ra từ sản phẩm sau sấy.

• Bơm chân không

Là thiết bị tạo ra môi trường chân không phục vụ cho quá trình sấy thăng hoa thực phẩm. Áp suất chân không khoảng 15-40pa để đảm bảo quá trình thăng hoa diễn ra hiệu quả.

• Bộ phận ngưng tụ

Nhiệt độ dàn ngưng phải luôn ở mức thấp (thường ở mức -50 độ C). Khi thành phẩm nước trong sản phẩm thăng hoa, thì lượng nước này phải được ngưng tụ ở dàn ngưng để tránh bị hút ngược trở lại qua hệ thống chân không.

• Bộ phận gia nhiệt

Để thực phẩm xảy ra hiện tượng thăng hoa thì nhiệt độ trong quá trình sấy cần được tăng dần từ -30-70 độ C. Nhiệt độ thăng hoa càng cao thì thời gian sấy càng nhanh và nước trong thực phẩm cũng được rút ra một cách triệt để hơn. Bộ phận này được tạo ra nhờ thanh điện trở hoặc gia công dưới dạng nguồn nước nóng ở bên ngoài, sau đó thông qua các tấm gia nhiệt để hoạt động.

Nguyên lý hoạt động

Công nghệ sấy thăng hoa sử dụng sự thăng hoa của nước để làm khô các sản phẩm cần sấy. Chính vì vậy nó giữ được hình dáng ban đầu của sản phẩm.

Điều kiện hoạt động của máy sấy ở áp suất chân không. Mức áp suất này sẽ tạo nên hiện tượng thăng hoa của nước, Từ đó khiếncho nhiệt độ sấy thay đổi để tác động phù hợp vào sản phẩm đang sấy. 

Nhiệt độ tùy theo giai đoạn khác nhau sẽ ở mức khác nhau, có giai đoạn lạnh sâu đến âm 30 độ và cũng có giai đoạn nóng tới 40 độ.

Quy trình sấy thăng hoa

Nguyên lý sấy thăng hoa và quy trình sấy sẽ trải qua 3 giai đoạn như sau: 

Giai đoạn 1: Cấp đông trong hệ thống sấy thăng hoa

Thực phẩm sẽ được cấp đông ở nhiệt độ rất thấp từ -30 đến -70 độ C. Thời gian cấp đông thường mất 6-8h.

Giai đoạn 2: Tạo môi trường chân không và sấy thăng hoa

• Sau khi sản phẩm đã được cấp đông hoàn toàn, bộ phận bơm chân không sẽ tự động kích hoạt, tiến hành rút hết không khí bên trong buồng sấy, để tạo ra môi trường chân không. 

• Tiếp tục, điện trở sẽ gia nhiệt để nước đá (băng) thăng hoa trực tiếp thành hơi. Hơi nước thăng hoa, thoát ra ngoài sản phẩm sẽ bị ngưng tụ bởi bộ phận ngưng tụ. Nhiệt độ ở bộ phận ngưng tụ thấp hơn nhiệt độ buồng sấy khoảng 20 độ C, khi hơi nước bay vào lập tức bị chuyển thành băng. Khoảng 90% lượng nước trong nguyên vật liệu được lấy đi khi kết thúc giai đoạn này.

Giai đoạn 3: Sấy giải hấp 

• Sau khi kết thúc giai đoạn 2, sản phẩm đã khô hơn 90%, nhưng vẫn còn ẩm liên kết tồn tại sâu bên trong vật sấy. Do vậy, giai đoạn này giúp bốc hơi tối đa lượng ẩm còn lại, để cho thành phẩm có độ khô chuẩn nhất.

• Lúc này điện trở gia nhiệt sẽ tăng nhiệt độ lên rất cao, có thể lên tới 70 độ C để sấy. Quá trình sẽ kết thúc khi không còn lượng hơi nước nào thoát ra ngoài.

  Khi kết thúc hoạt động sấy giải hấp, hàm lượng nước đạt khoảng <3% là đạt. Lúc này

  quy trình sấy thăng hoa

  đã được hoàn thành.

   

Thực phẩm nào nên sử dụng máy sấy thăng hoa?

Với khả năng sấy chất lượng cao, máy sấy thăng hoa có thể sấy được hầu như tất cả các nguyên liệu. Tuy nhiên, vì giá thành đầu tư tương đối cao nên chỉ với các loại thực phẩm thực sự cần thiết hoặc có giá trị cao thì sẽ được ứng dụng loại thiết bị này.

Trên thực tế, các loại trái cây có kết cấu mềm, xốp, nhiều nước, dễ biến dạng như mãng cầu, sầu riêng, dâu tây, thanh long, xoài,… nên được sấy bằng máy sấy thăng hoa để giữ nguyên hình dạng.

Tiêu biểu máy sấy thăng hoa có thể áp dụng cho các loại nguyên liệu sau:

•  Các loại dược liệu cao cấp cần đảm bảo chất lượng, màu sắc, chất dinh dưỡng như các loại sâm, nấm đông trùng thảo, sâm dây (hồng đẳng sâm), các loại hoa trà như hoa trà vàng, bột tảo nuôi spirulina, tảo biển…
•  Các loại đồ sấy cần giữ các vi sinh vật hoặc dược tính mà các loại máy sấy nóng và sấy lạnh không thể đảm bảo được yêu cầu này
• Bột rau, trái cây như bột rau cần, chuối, bột sâm, bột mướp đắng,… và các loại bột từ nước rau hoa quả khác.

Ứng dụng máy sấy thăng hoa 

Thiết bị sấy thăng hoa có thể sấy đa dạng nguyên liệu từ nguyên liệu có cấu trúc mềm, cứng, đến những nguyên liệu đắt tiền, cụ thể:  

– Dược phẩm: đông trùng hạ thảo, nhân sâm, gừng,… 

– Thực phẩm sấy thăng hoa rồi xay thành bột mịn bao gồm: bột bí đỏ, bột rau ngót, bột rau bó xôi, bột cà rốt, bột khoai lang tím, bột chuối sấy thăng hoa,..

– Trái cây sấy thăng hoa: sầu riêng, mít, sapoche, dâu tây, xoài, mãng cầu, mía, kiwi,.. hoặc sữa chua sấy thăng hoa giúp doanh nghiệp đa dạng sản phẩm, cho khách hàng thêm nhiều sự lựa chọn hơn

– Thực phẩm: thịt động vật như thịt lợn, thịt bò, thịt gà; thịt côn trùng: trùng quế, châu chấu, cào cào,…

– Hải sản: cá, tôm, mực, sò điệp, cua,… 

Như vậy, có thể nhận thấy, máy sấy thăng hoa có công nghệ tiên tiến hiện đại nhưng giá thành quá cao, không phù hợp với nhu cầu sấy quy mô nhỏ, vừa khiến doanh nghiệp, hợp tác xã khó tiếp cận sản phẩm. 

Để thành phẩm vẫn giữ nguyên màu – nguyên mùi – nguyên vị mà vẫn đảm bảo mức đầu tư vào phương pháp sấy thăng hoa hợp lý, quý khách hàng có thể tham khảo thiết bị máy sấy lạnh. Hiện tại, đây đang là công nghệ được lựa chọn nhiều nhất trên thị trường vì tích hợp nhiều ưu điểm về chất lượng thành phẩm, tiết kiệm điện năng và độ bền tối ưu, dễ sử dụng.

Để được tư vấn về sản phẩm máy sấy lạnh SASAKI và tài liệu sấy thăng hoa, các bạn vui lòng liên hệ Hotline 0968 723 079 hoặc Email: [email protected] để có thông tin cụ thể

Trần Thị Thu Trang

Chủ tịch Tập đoàn nông nghiệp hữu cơ Orgen Corp
SASAKI luôn theo đuổi 5 lợi ích cốt lõi để từ đó không ngừng phát triển, không ngừng cống hiến. Năm lợi ích đó là: “Lợi ích cho khách hàng, lợi ích cho nhân viên, lợi ích cho môi trường, lợi ích cho đất nước và cuối cùng là lợi ích cho doanh nghiệp”.