Bằng lý thuyết và cỏc chứng minh thực nghiệm, cỏc nhà khoa học đó tỡm ra cỏc phương phỏp sấy mới hiệu quả hơn và cú tốc độ xử lý cao mà đồng thời khụng ảnh hưởng tới chất lượng vật liệu sấy. Năng lượng được cú thể được cung cấp bằng cỏch kết hợp cỏc phương thức truyền nhiệt khỏc nhau (thớ dụ đối lưu kết hợp dẫn nhiệt hoặc bức xạ, hoặc đốt núng đồng thời với chất trung gian…) trong một khoảng thời gian thay đổi sao cho cú thể tạo ra được quỏ trỡnh động học sấy tốt nhất cũng như đảm bảo yờu cầu chất lượng sản phẩm. Trong đa số trường hợp, phương phỏp hiệu quả nhất để tăng cường quỏ trỡnh sấy là kết hợp một số kỹ thuật như tăng cường sấy đối lưu với sấy bằng vi súng và sấy hồng ngoại. Nghĩa là kết hợp cấp nhiệt bề mặt với cấp nhiệt thể tớch.
Trong trường hợp sấy cỏc vật liệu hữu cơ, việc duy trỡ cỏc chất dinh dưỡng là rất quan trọng, tương tự đối với cỏc vật liệu sấy là dược phẩm thỡ những tinh chất càng cần được bảo quản. Vỡ vậy khi sấy những vật liệu đặc biệt quan trọng, chất lượng sản phẩm được đặt lờn hàng đầu. Ngày nay, cỏc phương phỏp sấy mới trong cỏc tài liệu chuyờn ngành đặc biệt là những phương phỏp nõng cao hiệu quả của quỏ trỡnh sấy khụng chỉ được đề cập ở một khớa cạnh tiết kiệm năng lượng hoặc rỳt ngắn thời gian sấy mà cũn ở khớa cạnh nõng cao chất lượng sản phẩm sấy. Trong những phương phỏp đú thỡ sấy giỏn đoạn được coi là một phương
16
phỏp khỏ hiệu quả và cú thể ỏp dụng cho đa số cỏc HTS khỏc nhau. Bản chất của quỏ trỡnh sấy này là ở chỗ làm cho thụng số của TNS bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ, ỏp suất… trước khi vào buồng sấy thay đổi giỏn đoạn theo thời gian.
Sơ đồ phõn loại tổng quỏt cỏc kiểu sấy giỏn đoạn dựa theo dạng thay đổi thụng số TNS được trỡnh bày trờn hỡnh 2.1 [19].
Hỡnh 2.1. Sơ đồ phõn loại tổng quỏt cỏc kiểu sấy giỏn đoạn
Nột đặc trưng của sấy giỏn đoạn trong kỹ thuật sấy là kiểu sấy bao gồm cỏc chế độ ON/OFF với ba thụng số chớnh: nhiệt cấp vào, ỏp suất trong buồng sấy và tốc độ khụng khớ TNS. Tuy nhiờn, sự giỏn đoạn kiểu khỏc cũng cú thể được bổ sung vào quỏ trỡnh sấy này, vớ
Thay đổi kiểu
ON/OFF
Thay đổi tựy ý/ hoặc được điều khiển
Biờn độ và độ dốc khụng đổi
∙ Thay đổi tuyến tớnh
hoặc theo hàm mũ ∙ Thay đổi theo nhiệt
độ bề mặt vật liệu
Cỏc kiểu sấy giỏn đoạn
(nhiệt cấp, tốc độ TNS, độ ẩm, ỏp suất) Biờn độ/tần số khụng đổi Thay đổi dạng chu kỳ Thay đổi độ dốc Chu kỳ/độ dốc thay đổi Biờn độ và độ dốc khỏc nhau Biờn độ/tần số thay đổi
17
dụ chu kỳ/độ dốc và sự biến đổi tựy ý ba thụng số trờn trong một chu kỳ.
Theo cỏch thức thay đổi thụng số TNS, quy trỡnh sấy giỏn đoạn cú thể dễ dàng phõn thành cỏc loại chủ yếu sau [19]:
a) Sấy giỏn đoạn theo cỏch tại đú, dũng nhiệt được cung cấp một cỏch giỏn đoạn. Điều này cú thể thực hiện bằng cỏch làm giỏn đoạn dũng khụng khớ để cho vật liệu sấy trong chu kỳ “nghỉ” hoặc “ủ” (tempering), bằng cỏch cấp nhiệt theo chu kỳ đối với dũng khụng khớ liờn tục, hoặc bằng cỏch thay đổi theo chu kỳ lưu lượng dũng khụng khớ, hoặc cả hai;
b) Quỏ trỡnh sấy giỏn đoạn thường cũng cú thể tiến hành theo cỏch kết hợp cỏc giai đoạn cấp nhiệt khỏc nhau (cấp nhiệt theo chu kỳ): giai đoạn sấy với nhiệt độ cao trong thời gian ngắn, giai đoạn ủ, và kết thỳc quỏ trỡnh sấy bằng cỏch làm lạnh ở thời gian dài hơn;
c) Đảo chiều khụng khớ trong quỏ trỡnh sấy: tức là đảo ngược hướng của dũng TNS mỗi chu kỳ một lần sau đú trở lại hướng ban đầu. Kiểu sấy này được ứng dụng trong sấy buồng (mà VLS đặt thành lớp sõu) để giảm đến mức tối thiểu gradient nhiệt độ và gradient độ ẩm trong lớp vật liệu;
d) Sấy theo chu kỳ (cyclic drying) là quỏ trỡnh sấy mà nhiệt độ khụng khớ, độ ẩm hoặc tốc độ trải qua một chu kỳ biến đổi xỏc định giống như dạng sin, súng vuụng, răng cưa. Áp suất làm việc cũng cú thể tuần hoàn theo chu kỳ.
Đối với những sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, chất lượng sản phẩm sấy phụ thuộc phần lớn vào trạng thỏi của TNS. Điều chỉnh trạng thỏi cấp nhiệt nghĩa là hoặc là tăng hoặc giảm nhiệt độ và thường xuyờn phải theo dừi chớnh xỏc phõn bố nhiệt độ trong VLS. Do đú, cần thiết phải hiểu sõu sắc cỏc biến đổi nhiệt độ trong những VLS nhạy cảm với nhiệt, tương ứng liờn quan đến chất lượng sản phẩm và tiờu thụ năng lượng của thiết bị khi điều kiện sấy khụng ổn định. Vỡ vậy, để tiờu thụ năng lượng tối ưu và cải thiện chất lượng, điều quan trọng là phải hợp lý húa nhu cầu năng lượng của sản phẩm trong suốt quỏ trỡnh sấy với việc cung cấp năng lượng từ bờn ngoài bằng cỏch sử dụng cỏc phương thức thay đổi thụng số TNS cho phự hợp.
Đỏng chỳ ý rằng nhiều quỏ trỡnh sấy truyền thống được cho là sấy liờn tục trờn thực tế vốn là giỏn đoạn. Sấy thựng quay, sấy khớ động (spouted bed drying) và sấy giấy trờn mỏy sấy
18
cơ khớ thụng thường nhiều lụ quay là một trong những vớ dụ về quỏ trỡnh sấy vốn là giỏn đoạn. Nếu như quan sỏt một cỏch thận trọng cỏc quy trỡnh thực tế liờn quan đến một HTS thụng thường cú thể khụng khú khăn để thấy rằng truyền nhiệt và truyền chất xảy ra chỉ trong một phần của buồng sấy trong khi phần khỏc của buồng sấy thực chất hoạt động như là giai đoạn ủ cho phộp thời gian cho ẩm bờn trong di chuyển tới bề mặt trước khi VLS lại thực hiện quỏ trỡnh truyền nhiệt/ truyền chất trong giai đoạn cấp nhiệt kế tiếp.
Sự khỏc biệt chủ yếu ở đõy là số lần lặp lại chu kỳ hoạt động được đặc trưng bởi cả thụng số hỡnh học và thụng số hoạt động khi thiết kế và khụng thể tỏch rời hai yếu tố này được. Sấy giỏn đoạn được xem xột ở đõy và được giới hạn trong hệ thống sấy nhờ vào tần số hoặc thời gian cấp nhiệt biến thiờn theo một mụ hỡnh truyền nhiệt nào đú cú thể điều khiển độc lập. Chỳ ý rằng sự biến đổi thụng số TNS theo thời gian cú thể chỉ đối với sấy mẻ trong khi ở buồng sấy liờn tục, sự biến đổi này lại xảy ra theo khụng gian cấp nhiệt dọc theo chiều dài buồng sấy, vớ dụ nhiệt độ của dũng khụng khớ trong buồng sấy tầng sụi thay đổi tại cỏc tiết diện dọc theo chiều dài của khụng gian sấy.