- Máy sấy spinflash: trong đó buồng sấy được gắn với roto rở đáy.
e) Thiết bị hệ thống sấy thăng hoa
Thiết bị cơ bản trong hệ thống sấy thăng hoa: gồm các thiết bị sau:
Buồng sấy thăng hoa, nếu hệ thống sấy thăng hoa tự cấp đơng thì buồng sấy thăng hoa cũng chính là buồng lạnh đơng thực phẩm sấy.
Thiết bị ngưng tụ - đóng băng, hay gọi là thiết bị hóa đá (hoặc hóa tuyết).
Hệ thống bơm chân khơng
Hệ thống tự động điều khiển.
Ngồi các thiết bị cơ bản trên, hệ thống sấy thăng hoa phải có các hệ thống bị bắt buộc đi kèm theo đó là hệ thống lạnh cấp lạnh cho thiết bị ngưng tụ - đóng băng và một hệ thống lạnh làm lạnh đông thực phẩm sấy, tùy theo thiết kế chế tạo mà đôi lúc hệ thống này chỉ là một. Chính vì vậy mà hệ thống sấy thăng hoa là một hệ thống sấy rất phức tạp và rất khó thiết kế, chế tạo.
e.1) Cấu tạo buồng thăng hoa
Tùy theo từng loại hệ thống sấy thăng hoa, như hệ thống sấy thăng hoa lạnh đông riêng thực phẩm sấy, hệ thống sấy thăng hoa có giai đoạn lạnh đông thực phẩm sấy ngay trong buồng thăng hoa, hệ thống sấy thăng hoa liên tục và tùy theo yêu cầu thiết kế chế tạo mà cấu tạo buồng thăng hoa có những cấu tạo khác nhau, nói chung rất đa dạng và phong phú. Tuy nhiên, dù thiết kế chế tạo phương pháp nào đi chăng nữa thì buồng thăng hoa phải đạt những tiêu chuẩn kỹ thuật sau đây:
Buồng thăng hoa phải kín tuyệt đối khi hút chân khơng, khơng gian đặt thực phẩm sấy phải có mật độ sản phẩm là lớn nhất và cường độ bay hơi là lớn nhất.
Khả năng truyền nhiệt trong quá trình sấy thăng hoa và sấy nhiệt trong mơi trường chân không là lớn nhất.
Sử dụng phương pháp truyền nhiệt phải đạt hiệu quả nhất, để rút ngắn thời gian sấy thăng hoa và sấy nhiệt.
e.2) Cấu tạo thiết bị ngưng tụ - đóng băng (NT-ĐB: gọi là thiết bị
hóa tuyết)
Tùy theo u cầu cơng nghệ mà có thể tính tốn thiết kế, chế tạo thiết bị ngưng tụ - đóng băng ở các dạng khác nhau. Thơng thường trong hệ thống sấy thăng hoa, cấu tạo thiết bị ngưng tụ - đóng băng thường được cấu tạo ở 2 dạng cơ bản:
- Thiết bị ngưng tụ - đóng băng khơng có bộ phận cào – nạo tuyết.
- Thiết bị ngưng tụ - đóng băng có bộ phận cào – nạo tuyết.
Vai trị của thiết bị ngưng tụ – đóng băng trong hệ thống sấy thăng hoa rất quan trọng, hơi ẩm bốc ra từ sản phẩm được làm lạnh để hóa tuyết trước khi bơm chân khơng hút ra ngồi, nó đảm bảo cho bơm chân khơng làm việc ổn định, không gây va đập thủy lực dẫn đến làm bơm hư hỏng; ngoài ra làm nhiệt độ bơm chân không ổn định, cường độ bay hơi trong quá trình sấy tăng ổn định, bởi vì nhiệt độ thiết bị ngưng tụ - đóng băng ln ổn định.
Cấu tạo thiết bị ngưng tụ - đóng băng khơng có bộ phận cào – nạo tuyết được cấu tạo các ống trao đổi nhiệt dạng ống chùm, Hình 4.18.
Hình 4.18. Cấu tạo bình hóa tuyết
Xếp song song nhau và mơ chất lạnh đi trong ống cịn hơi ẩm đi ngoài ống, như vậy hơi nước sẽ hóa tuyết bám trên bề mặt ngồi của ống trao đổi nhiệt, loại thứ hai được cấu tạo các ống trao đổi nhiệt vịng xoắn ốc và thường có từ 2 đến 4 vịng xoắn lồng vào nhau, tùy theo công suất của hệ thống sấy thăng hoa mà số vịng xoắn lồng vào nhau sẽ được tính tốn và bố trí hợp lý phù hợp với diện tích trao đổi nhiệt trong q trình hóa tuyết. Khi cấp lạnh cho thiết bị ngưng tụ - đóng băng cần phải chú ý nhiệt độ bay hơi của mơi chất trong thiết bị ngưng tụ - đóng băng gần như khơng thay đổi trong suốt q trình sấy. Tùy thuộc vào độ chân không mà nhiệt độ trong dàn bốc hơi (hay chùm ống trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ - đóng băng) phải phù hợp với hơi ẩm mới có thể hóa tuyết được.
e.2) Bơm chân khơng
Vấn đề tạo mơi trường chân khơng trong q trình sấy thăng hoa là rất quan trọng, bởi vì cường độ bay hơi ẩm phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh lệch áp suất riêng phần hơi ẩm và hơi ẩm trên bề mặt của thực phẩm sấy.
Yêu cầu về độ chân khơng của mơi trường sấy có hai u cầu cơ bản sau đây:
- Áp suất chân không của môi trường sấy phải nhỏ hơn áp suất điểm ba (P(3)=4,58 mmHg) tức là áp suất môi trường sấy nhỏ hơn 4,58 mmHg, nhưng để rút ngắn thời gian thăng hoa, rút ngắn thời gian sấy thì phải tăng cường độ bay hơi và thực nghiệm cho thấy rằng cường độ bay hơi lớn nhất khi áp suất mơi trường sấy nằm trong khoảng (0,2÷1) mmHg.
- Thời gian hút khí trong mơi trường sấy từ áp suất khí quyển đến áp suất chân khơng (0,1÷1) mmHg phải đủ nhỏ, đây là yêu cầu rất quan trọng trong công nghệ sấy thăng hoa, bởi vì nó giữ cho nhiệt độ sản phẩm không bị dao động tăng lên trong thời gian tạo ra môi trường chân không, thông thường thời gian này nằm trong khoảng từ 30 giây đến 2,5 phút.
Các hệ bơm chân không
Các hệ bơm chân không, hiện nay có rất nhiều loại hệ bơm chân khơng khác nhau chẳng hạn như: bơm piston, bơm roto, bơm trục vít, bơm ly tâm… và ứng với mỗi loại có những ưu nhược điểm khác nhau, trong kỹ thuật chân không hiện nay rất được ưa chuộng sử dụng là bơm chân khơng loại piston, bởi vì bơm chân khơng có tỷ số nén tương đối cao phù hợp cho q trình hút chân khơng trong thời gian dài của quá trình sấy.
Trong các hệ thống sấy thăng hoa ở quy mô công nghiệp, thường dùng bơm quay dầu bậc 1 có vận tốc lớn. Tùy theo dung tích của buồng thăng hoa của hệ thống sấy, có thể chọn một hay nhiều bơm mắc song song nhau để có vận tốc lớn.
Bơm quay dầu nhất thiết phải có bộ phận xả khí (hay cịn gọi là bộ phận thăng bằng khí). Thiết bị ngưng tụ - đóng băng thường làm việc với nhiệt độ -250C đến -300C tương ứng với áp suất bão hòa hơi nước mà bơm cần hút là (0,1 ÷ 0,5) mmHg.
e.4) Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa
Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa gồm 3 loại cơ bản: hệ thống sấy thăng hoa (HTSTH) có giai đoạn lạnh đơng vật liệu sấy riêng, HTSTH có giai đoạn lạnh đơng ngay trong buồng thăng hoa và HTSTH liên tục Hình 4.19 là hệ thống sấy thăng hoa cấp đông riêng ở quy mô công nghiệp, nó sử
dụng hệ thống lạnh một cấp nén chạy cho thiết bị ngưng tụ - đóng băng để hóa tuyết hơi ẩm. Hệ thống lạnh trên sử dụng mô chất lạnh amoniac (NH3) hoặc Freon 22 và cũng có thể sử dụng mơi chất lạnh Freon 502, đối với các loại Freon 22, 502 hiện nay đang xếp vào danh sách cấm sử dụng vì nó ảnh hưởng rất nhiều đến tầng ozon, do đó nó sử dụng rất hạn chế.
Hình 4.19. Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa tự cấp đông
1- Buồng thăng hoa; 2- Van; 3- Xyfon; 4- Bể chứa nước nóng; 5- Thiết bị ngưng tụ - đóng băng; 6- Bình tách lỏng; 7- Giàn ngưng tụ; 8- Bình chứa cao áp; 9- Máy nén lạnh; 10- Bơm chân không; 11,12,13- Động cơ điện; 14- Bơm nước; 15- Phin lọc; 16- Tấm gia nhiệt; 17- Chân không kế; 18- Van điều chỉnh; 19- Khay chứa vật liệu sấy; 20- Tấm gia nhiệt dưới;
21- Bộ điều chỉnh nhiệt.
Sản phẩm cần sấy thăng hoa được lạnh đông ở các hệ thống lạnh đông như: tủ cấp đơng, phịng lạnh đơng, băng truyền đơng IQF, hoặc lạnh đơng siêu tốc bằng khí nitơ hóa lỏng… Sau khi cấp đơng xong chuyển vào buồng thăng hoa để thực hiện quá trình sấy thăng hoa. Hiện nay, hệ thống này được chế tạo ở quy mô công nghiệp là chủ yếu, đặc điểm hệ thống sấy thăng hoa này cũng có thể sấy chân khơng được, bởi vì khi sấy thực phẩm chỉ cần điều chỉnh nhiệt độ gia nhiệt ở (21) lên tới nhiệt độ (50÷60)0C và thực phẩm khơng cần lạnh đơng thì đây chính là sấy chân khơng.