D. Bố cục của đề tài
1.2.3. Nguyên lí sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại
Nguyên nhân vì sao năng lượng của bóng đèn hồng ngoại lại có thể làm bay hơi nước có trong vật liệu ẩm, từ đó làm khô được các vật liệu đó. Sau đây chúng ta sẽ đi tìm hiểu sâu về cơ chế làm khô của bức xạ hồng ngoại, khi chúng tác động tới các loại vật liệu ẩm.
Như chúng ta đã biết, hầu hết các vật liệu ẩm đều được cấu tạo từ nước và các hợp chất hữu cơ. Bên cạnh đó tại cùng một điều kiện giống nhau thì nước và các loại hợp chất hữu cơ này, lại hấp thụ năng lượng cực đại của bức xạ hồng ngoại do nguồn phát ra, ở những bước sóng khác nhau. Và đây cũng chính là một đặc điểm rất quan trọng để từ đó, chúng ta có thể lợi dụng để điều chỉnh năng lượng bức xạ về bước sóng thích hợp, mà tại đó lượng nước ở trong vật liệu ẩm bay hơi càng nhiều càng tốt.
Khi chúng ta cấp điện cho bóng đèn hồng ngoại thì sẽ phát ra ánh sáng và sản sinh ra các tia hồng ngoại chiếu tới vật liệu ẩm trong phòng sấy. Do đó khi nhận được nguồn năng lượng bức xạ mà đèn hồng ngoại chiếu tới, thì nội năng của nước trong vật liệu ẩm
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chương 1: Tổng quan Trang 26
sẽ tăng lên nhanh chóng. Vì thế ma sát giữa các phân tử nước sẽ tăng lên dẫn đến nhiệt độ của nước tăng lên dần tới nhiệt độ sôi, cắt đứt các liên kết giữa các phân tử nước với nhau và giữa các phân tử nước với các cấu trúc hữu cơ. Kết quả nước sẽ chuyển pha từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi và bốc theo chiều từ bên trong vật liệu sấy ra ngoài môi trường. Trong khi đó các chất hữu cơ cấu thành nên các vật liệu ẩm đó hấp thụ không đáng kể bức xạ hồng ngoại chiếu tới. Vì thế các hợp chất hữu cơ cấu tạo nên vật liệu đó là các loại thực phẩm thì sẽ không bị ảnh hưởng của bức xạ hồng ngoại.
Trên thực tế, việc điều chỉnh năng lượng bức xạ của tia hồng ngoại về tới bước sóng mà nước tự do trong vật liệu ẩm hấp thụ cực đại là hoàn toàn thực hiện được, vì chúng ta có mối quan hệ giữa bước sóng và nhiệt độ của bóng đèn hồng ngoại là max= 2886/T. Cụ thể từ công thức này chúng ta có thể chủ động điều khiển nhiệt độ bóng đèn để thu được bước sóng phù hợp, bước sóng phù hợp theo nghiên cứu là khoảng 2,5 – 3,5
m, và đây cũng chính là khoảng bước sóng mà nước được hấp thụ cực đại (Pan và et al.2010).
Ngoài ra, khả năng làm bay hơi nước tự do bằng bước sóng thì nhiệt độ cũng đóng vai trò quan trọng vào quá trình làm khô vật liệu ẩm, do tính chất nhiệt mà tia hồng ngoại sinh ra. Vậy chúng ta có thể thấy rõ ràng là có hai tác nhân chính để làm khô vật liệu ẩm đó là: Bước sóng của tia hồng ngoại và nhiệt độ của do tia hồng ngoại phát ra. Và đây cũng là đặc điểm quan trọng làm tăng tốc độ quá trình sấy từ đó làm giảm đáng kể thời gian sấy, góp phần tăng hiệu quả của quá trình sấy lên rất nhiều.
Trong sấy bức xạ hồng ngoại, còn được gọi là sấy bức xạ nhiệt, nhiệt được chuyển sang các vật liệu dưới dạng năng lượng bức xạ. Các loại bức xạ nhân tạo bao gồm việc sử dụng máy phát bức xạ hồng ngoại như đèn điện đặc biệt và các tấm kim loại, bằng gốm hoặc bằng kim loại nóng, bằng điện hoặc gas. Trong sấy bức xạ tự nhiên (sấy bằng năng lượng mặt trời), bức xạ từ mặt trời được khai thác trực tiếp hoặc gián tiếp tùy theo mục đích sấy. Tính năng phân biệt của sấy bức xạ hồng ngoại là nó không đòi hỏi một môi trường truyền năng lượng từ nguồn đích. Các vật liệu đang được sấy khô có thể được coi là chất hấp thụ bức xạ hồng ngoại.