Nhiều bạn thấy máy sấy hiện nay có loại hiện đại nhất là máy sấy thăng hoa. Nhiều sản phẩm sấy cao cấp trên thị trường cũng đang sử dụng phương pháp sấy này như đông trùng sấy thăng hoa, sầu riêng sấy thăng hoa, hoa trà vàng sấy thăng hoa, … Bài viết này NNO sẽ giải thích cho các bạn về nguyên lý hoạt động của máy sấy thăng hoa để các bạn hiểu rõ hơn về kiểu sấy này.
Nguyên lý hoạt động của máy sấy thăng hoa
Máy sấy thăng hoa hoạt động dựa trên nguyên lý thăng hoa của nước. Máy sẽ tạo điều kiện thích hợp để nước trong sản phẩm cần sấy thăng hoa (bay hơi) thoát ra ngoài. Khi nước thoát hết ra bên ngoài thì sản phẩm sấy sẽ khô.
Về nguyên lý thăng hoa của nước chắc các bạn cũng đã biết khi học vật lý hay hóa học ở chương trình học cấp 2 hoặc cấp 3 rồi. Sự thăng hoa của nước là quá trình chuyển từ thể rắn của nước (băng đá) sang thể khí mà không qua giai đoạn thể lỏng. Để nước ở thể rắn chuyển sang thể khí cần điều kiện tối thiểu là nhiệt độ dưới 0 độ C và áp suất dưới mức 612 Pa. Tuy nhiên, bình thường các bạn cũng có thể thấy hiện tượng này xảy ra một phần. Cụ thể là khi các bạn lấy một viên đá trong ngăn đá tủ lạnh ra để bên ngoài. Để ý kỹ bạn sẽ thấy cục đá như bốc khói nhẹ sau đó bề mặt bên ngoài cục đá dần tan ra. Hiện tượng cục nước đá bốc khói này chính là hiện tượng thăng hoa của nước. Tất nhiên quá trình thăng hoa này chỉ diễn ra tức thời trong thời gian ngắn khi mới mang cục đá từ tủ lạnh ra, còn để một lúc bạn sẽ không thấy hiện tượng này nữa mà chỉ thấy cục đá tan dần thành nước.
Xem thêm về áp suất thăng hoa: https://mactech.com.vn/ap-suat-la-gi-ap-suat-co-vai-tro-gi-trong-qua-trinh-say-thang-hoa
Về cách hoạt động của máy sấy thăng hoa, dựa trên nguyên lý thăng hoa của nước các bạn có thể hiểu máy sấy thăng hoa hoạt động theo các bước như sau:
- Cấp đông: máy sẽ làm lạnh sản phẩm để toàn bộ nước trong sản phẩm cần sấy bị đông đá ở nhiệt độ khoảng -25 đến -30 độ C. Tùy vào loại sản phẩm sấy mà thời gian cấp đông có thể kéo dài 3 – 4 tiếng hoặc 6 – 7 tiếng.
- Hút chân không: sau khi sản phẩm đã được cấp đông xong, máy sấy thăng hoa sẽ hút hết không khí trong buồng sấy để giảm áp suất trong buồng sấy xuống mức thấp. Để hút được như vậy buồng sấy phải thiết kế kín và chịu được lực hút từ bơm hút chân không. Khi áp suất xuống thấp đến một mức độ nhất định (612 Pa) quá trình thăng hoa của nước trong sản phẩm sấy sẽ diễn ra. Do buồng sấy kín nên hơi nước chuyển thành dạng khí thoát ra ngoài sản phẩm một phần sẽ được hút theo bơm chân không ra ngoài, một phần sẽ được ngưng kết lại thành dạng băng bám vào buồng ngưng (hoặc thành của buồng sấy). Quá trình hút chân không được duy trì liên tục cho đến khi quá trình sấy kết thúc.
- Tăng nhiệt: nếu giữ quá trình thăng hoa diễn ra bình thường thì thời gian để thăng hoa hết nước trong sản phẩm sấy là cực kỳ lâu. Để như vậy vừa tốn điện lại vừa tốn thơi gian. Vậy nên để thúc đẩy quá trình thăng hoa diễn ra nhanh hơn thì cần tăng nhiệt của sản phẩm sấy cao lên. Đây là lý do các bạn thấy nhiệt độ sấy thăng hoa không chỉ có mức nhiệt độ âm sâu (-30 hay -40 độ) mà còn cả mức nhiệt dương (40 – 50 độ).
Chắc tới đây một số bạn sẽ nghĩ rằng quá trình thăng hoa thì ok rồi nhưng tăng nhiệt thì thông số thăng hoa bị sai làm sao mà thăng hoa được, hay nhiệt độ tăng lên 40, 50 độ C đá tan hết ra rồi thì thăng hoa gì được nữa. Thực tế là nhiệt độ của sản phẩm sấy thăng hoa tăng, đồng nghĩa với việc nhiệt độ của nước trong sản phẩm sấy cũng tăng lên 40 – 50 độ nhưng nước vẫn ở trạng thái đông đá không hề bị tan ra. Do đó, nước đá vẫn thăng hoa liên tục đến khi sản phẩm sấy khô hẳn.
Về vấn đề tại sao nhiệt độ của nước tăng mà vẫn giữ được ở thể rắn (đông đá), có thể giải thích do áp suất trong buồng sấy đang ở mức rất thấp (10 – 70 Pa). Áp suất có ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi của nước và nhiệt độ đông đá của nước. Cụ thể là áp suất thấp khiến nhiệt độ sôi của nước giảm và cũng khiến nhiệt độ đông đá của nước giảm đi. Khi áp suất môi trường rất thấp, băng đá dù có nhiệt độ 50 độ C vẫn không hề bị tan ra.
Trường hợp áp suất thấp làm nước 50 độ C vẫn đông đá khó gặp ở điều kiện tự nhiên nên nhiều bạn không biết, nhưng trường hợp về nhiệt độ sôi của nước thì chắc nhiều bạn đã gặp. Đơn giản nhất là khi các bạn đi tới những khu vực núi cao hoặc các khu cao nguyên có độ cao tương đối lớn so với mặt nước biển, do chênh lệch độ cao nhiều nên áp suất ở những nơi này thấp hơn bình thường. Nếu bạn nấu cơm ở đây sẽ thấy cơm ăn không được ngon như kiểu cơm không chín kỹ ấy. Nguyên nhân vì nước ở khu vực này sôi ở nhiệt độ chưa tới 100 độ C nên đương nhiên nấu cơm ăn sẽ không ngon. Kể cả các bạn đun nước nóng cũng thấy nước nguội hơn so với bình thường chứ không nóng như bạn tưởng tượng.
Với nguyên lý hoạt động của máy sấy thăng hoa như trên, các bạn chắc cũng đã hiểu cơ bản về cách mà máy sấy thăng hoa làm việc rồi đúng không. Thực tế để kiểm soát việc sấy thăng hoa tự động trên máy sấy thăng hoa cũng cần khá phức tạp chứ không đơn giản như trình bày ở trên. Nhưng trên cơ bản các bạn chỉ cần hiểu những điều mà NNO vừa nêu trên để hiểu cách máy làm việc là được. Còn máy cụ thể làm việc chi tiết ra sao thì phải là dân kỹ thuật mới nên tìm hiểu.
