- Máy sấy spinflash: trong đó buồng sấy được gắn với roto rở đáy.
c) Tĩnh học sấy thăng hoa
Tĩnh học của quá trình sấy thăng hoa là nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy thăng hoa. Những yếu tố đó chủ yếu là: nhiệt độ, áp suất, tính chất ngun liệu, hình dạng kích thước của nguyên liệu, diện tích bề mặt bay hơi,… Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi trong quá trình sấy thăng hoa.
c.1) Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ sấy thăng hoa
Nhiệt độ sấy có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ làm khô. Khi sấy khô bằng phương pháp thăng hoa trong chân không được thực hiện
hồn tồn theo lý thuyết thì số lượng nước của nguyên liệu bay hơi ẩm (ký hiệu: W) phụ thuộc nhiệt lượng đưa tới nguyên liệu, bởi vì nhiệt độ chênh lệch giữa vật thể mang nhiệt (tấm gia nhiệt) hoặc nhiệt độ của môi trường sấy T2 và nguyên liệu thực phẩm sấy khô T1 là động lực để làm cho nước bay hơi.
Từ đó tốc độ bay hơi nước từ nguyên liệu ra không gian buồng thăng hoa ở một áp lực nhất định được viết bởi phương trình sau:
2 1 p const dW k(T T ) d = = - t , (kg/(h.m2))
Trong đó: k là hằng số tỷ lệ, xác định bằng phương pháp thực nghiệm. Ứng mỗi loại thực phẩm khác nhau sẽ có giá trị k khác nhau, ứng mỗi giá trị áp suất trong buồng thăng hoa khác nhau sẽ có giá trị k khác nhau, như vậy, giá trị k ln thay đổi theo tính chất thực phẩm sấy, hình dạng và áp suất mơi trường sấy chân không.
Trong giai đoạn thăng hoa, nhiệt độ vật liệu hay thực phẩm sấy gần như không đổi gần như cuối giai đoạn này nó tăng rất nhanh đến 00C, như vậy, có thể xem T1=const, do đó khi khảo sát tốc độ (cường độ) bay hơi ẩm thì chỉ cần khảo sát theo sự biến thiên nhiệt độ tấm gia nhiệt hay nhiệt độ môi trường sấy là đủ.
c.2) Ảnh hưởng áp suất trong buồng sấy thăng hoa
Sự chênh lệch áp suất riêng phần hơi nước trong không gian buồng sấy P1 và áp suất riêng phần hơi nước ở bề mặt nguyên liệu thực phẩm sấy P2, trong các điều kiện khác không thay đổi là động lực làm cho nước ở nguyên liệu thực phẩm bay hơi nhanh chóng.
Ở một nhiệt độ khơng đổi nào đó thì tốc độ bay hơi nước từ nguyên liệu ra khơng gian buồng thăng hoa có thể viết như sau:
2 1 T const dW k(P P ) dP = = - , (kg/(h.m2))
Trong đó: k là hệ số bay hơi, xác định bằng phương pháp thực nghiệm, nó đặc trưng cho tính chất vật lý của ngun liệu thực phẩm sấy, những thực phẩm sấy khác nhau sẽ có giá trị k khác nhau.
c.3) Ảnh hưởng của hình dạng và kích thước ngun liệu tới tốc độ làm khô độ làm khô
Độ lớn nhỏ, dày mỏng của nguyên liệu ảnh hưởng rất nhiều trong giai đoạn thăng hoa của sấy thăng hoa. Nguyên liệu được cắt mỏng ra thì cường độ bay hơi nước (tốc độ) trong giai đoạn thăng hoa càng tăng nhanh chóng và kể cả trong giai đoạn sấy nhiệt. Như vậy, cường độ bay hơi nước không những phụ thuộc vào sự chênh lệch áp suất hơi bão hòa trên bề mặt thực phẩm và áp suất riêng phần hơi nước có trong mơi trường buồng sấy thăng hoa có nghĩa là phụ thuộc vào gradient áp suất, mà còn phụ thuộc vào diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm, trạng thái hình dạng, kích thước của thực phẩm sấy.
Phương trình tốc độ làm khơ trong quá trình sấy thăng hoa được viết theo định luật Fick như sau:
dW D.dpdS.d
dt = - dx t, (kg/(h.m2)) Trong đó:
dW
dt : là tốc độ hay cường độ làm khô khi sấy thăng hoa, (kg/(h.m2))
dp
dx: là gradient áp suất, Δp là độ chênh áp suất, x là bề dày thực phẩm sấy thăng hoa
dS: là diện tích bề mặt bay hơi của thực phẩm, (m2) D: là hệ số khuếch tán, (m2/s)
Trong mơi trường chân khơng (hơi rất lỗng) thì sự khuếch tán các phân tử rất nhanh, bởi vì số lượng phân tử của hơi trong một đơn vị thể tích rất ít, cho nên sự chuyển động của nó xem như khơng có sự va chạm và khi đó hệ số khuếch tán được tính: D = 2 0 1. 3 2. .d .n n p
Với: v: vận tốc trung bình của phân tử hơi nước, (m/s) d: đường kính của phân tử hơi, (m)
n0: số phân tử hơi trong một đơn vị thể tích