Quá trình sấy cần cung cấp năng lượng nghĩa là dùng tác nhân sấy như: không khí nóng, khói lò, hỗn hợp không khí nóng và khói lò…để làm khô vật liệu sấy. Đây là quá trình phổ biến vì chủ động được trong mọi điều kiện thời tiết, sấy nhanh và tiện lợi hơn so với sấy tự nhiên.
Quá trình sấy nhân tạo tiếp diễn theo 3 giai đoạn: đốt nóng nguyên liệu, sấy với tốc độ không đổi, sấy với tốc độ sấy giảm dần.
Hàm ẩm trong vật liệu sấy bao gồm: nước tự do và nước liên kết. Khi sấy chỉ có nước tự do là mất đi.
Tốc độ bay hơi của nước tự do được hiểu theo định luật bay hơi trên bề mặt tự do – tức là phụ thuộc vào áp suất hơi nước và áp suất hơi nước của không khí.
Gọi:
Pvl: áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu. Ph: áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí.
Khi ở cùng điều kiện nhiệt độ:
Pvl < Ph thì vật liệu sấy hút thêm nước vào cho đến khi cân bằng.
Pvl = Ph thì vật liệu sấy ở trạng thái cân bằng ẩm, độ ẩm của vật liệu sấy không thay đổi.
Pvl > Ph thì nước trong vật liệu sấy sẽ bốc hơi cho đến khi đạt trạng thái cân bằng.
Mỗi vật liệu chỉ có thể sấy đến độ ẩm cân bằng. Trạng thái cân bằng ẩm phụ thuộc vào trạng thái của môi trường xung quanh như: nhiệt độ, độ ẩm tương đối… Do đó, nếu để vật liệu đã sấy khô ra ngoài không khí thì trong một thời gian ngắn vật liệu sấy sẽ hút ẩm trở lại để đạt được một cân bằng mới tương ứng với môi trường xung quanh.
Quá trình bốc hơi ra khỏi vật liệu sấy cũng phải qua hai giai đoạn:
Nước trên bề mặt vật liệu bốc hơi, tạo nên sự chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt vật liệu và trong lòng vật liệu.
Ngành CNTP – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học Ứng dụng 27 Nước trong lòng vật liệu khuếch tán ra bề mặt vật liệu theo đúng quy luật khuếch tán rồi tiếp tục bay hơi.
Hai giai đoạn này xảy ra đồng thời cùng một lúc, nhưng tùy theo từng thời gian cụ thể trong quá trình sấy mà một trong hai giai đoạn đó có tác dụng quyết định đến tốc độ sấy.
Qúa trình sấy vật liệu ướt đến độ ẩm cân bằng gồm hai giai đoạn chính như sau: Giai đoạn đẳng tốc: khi này vật liệu còn nhiều nước do đó tốc độ khuếch tán của nước từ bên trong vật liệu lớn hơn tốc độ bay hơi trên bề mặt vật liệu. Vì thế, tốc độ sấy trong giai đoạn này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ bay hơi trên bề mặt vật liệu. Lượng nước khuếch tán từ trong ra bề mặt vật liệu đủ và kịp thời để bốc hơi nên lượng ẩm bay hơi đều đặn và tốc độ sấy là hằng số. Do đó, tốc độ sấy không phụ thuộc vào các yếu tố bên trong vật liệu như: chiều dày vật liệu, độ ẩm ban đầu của vật liệu… mà chỉ phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài như: nhiệt độ, tốc độ, độ ẩm của tác nhân sấy. Nếu muốn tốc độ sấy tăng thì cần thay đổi các yếu tố bên ngoài.
Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần: lúc này vật liệu sấy tương đối khô, lượng nước trong vật liệu còn ít nên tốc độ khuếch tán nước từ trong vật liệu ra bề mặt ngoài giảm xuống nhỏ hơn tốc độ bay hơi của nước từ bề mặt vật liệu ra môi trường xunh quanh. Do đó tốc độ sấy trong giai đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của nước bên trong vật liệu. Lượng ẩm khuếch tán giảm dần nên lượng ẩm bay hơi cũng giảm. Vậy tốc độ sấy không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài vật liệu mà phụ thuộc vào các yếu tố bên trong vật liệu. Tốc độ sấy trong giai đoạn này khó thay đổi theo ý muốn của ta vì các yếu tố bên trong vật liệu khó thay đổi, nên thời gian sấy rất dài. Do vật liệu sấy tương đối khô nên nhiệt độ của vật liệu tăng dần lên xấp xỉ bằng nhiệt độ tác nhân sấy.
Vì thế đến giai đoạn này ta phải giữ nhiệt độ tác nhân sấy nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ cho phép của vật liệu sấy.