Sấy thăng hoa là gì? Tìm hiểu về phương pháp sấy thăng hoa 

Sấy là quá trình tách nước ra khỏi vật liệu giúp vật liệu tránh được những hư hỏng trong quá trình bảo quản. Đây là một phương pháp phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công, nông nghiệp. Tùy từng kiểu vật liệu mà người ta sử dụng những cách sấy khác nhau như: sấy lạnh, sấy chân không, sấy nhiệt, sấy gió. Bên cạnh các kỹ thuật trên, sấy thăng hoa là một bước tiến mới trong nền công nghiệp sấy của nhân loại, giúp bảo tồn được nguyên vẹn cấu trúc, màu sắc và hình dáng sản phẩm. Để hiểu rõ hơn về sấy thăng hoa là gì, hãy cùng Đức Phát tìm hiểu trong bài viết này nhé!

Sấy thăng hoa là gì?

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng sự thăng hoa của nước từ thể rắn sang thể khí mà không qua thể lỏng. Ở điều kiện thường, ẩm trong thực phẩm ở dạng lỏng, nên để thăng hoa, chúng cần được chuyển sang thể rắn bằng phương pháp lạnh đông. Chính vì vậy, sấy thăng hoa còn được gọi là phương pháp sấy lạnh đông (Freeze Drying hay Lyophillisation).

Phương pháp sấy thăng hoa ra đời năm 1921 do kĩ sư G.I.Lappa Stajenhexki được ứng dụng lần đầu tại Nga. 

Sấy thăng hoa thường được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Có nhiều loại sản phẩm thường được sản xuất theo phương pháp này như trà, thảo mộc, gia vị, ngũ cốc, cà phê, yến, sữa chua và đặc biệt là các loại hoa quả (mít sấy, xoài sấy, dứa sấy,…). Ngoài ngành sản xuất thực phẩm, sấy thăng hoa còn được ứng dụng trong các ngành công nghiệp dược phẩm và hóa chất nhằm duy trì chất lượng cao và kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm.

Xem thêm: Thiết bị sấy, thiết bị nghiền dược liệu hàng đầu Việt Nam

Nguyên lý của phương pháp sấy thăng hoa

Nguyên lý sấy thăng hoa là gì? Phương pháp này ứng dụng sự thăng hoa của nước (sự chuyển thể từ trạng thái rắn sang khí, không qua trạng thái lỏng) để hút hết nước của sản phẩm, chỉ còn giữ lại 1-4% độ ẩm.

Để sấy thăng hoa, đầu tiên nguyên liệu cần được đông lạnh ở nhiệt độ từ -10°C đến -15°C để nước trong thực phẩm từ thể lỏng chuyển sang thể rắn. Sau đó, trong môi trường chân không, nước và độ ẩm trong nguyên liệu sẽ được thăng hoa để chuyển sang thể khí. Hơi nước này sau đó sẽ được ngưng tụ lại trong hệ thống làm lạnh và thoát ra ngoài. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi sản phẩm đạt được độ khô mong muốn.

Quy trình sấy thăng hoa

Giai đoạn 1: Làm lạnh 

• Nguyên liệu được đưa vào trạng thái đông lạnh ở nhiệt độ thấp từ -10°C  đến -15°C
• Thời gian cấp đông khoảng 6 đến 8 giờ đồng hồ, tùy thuộc vào loại nguyên liệu và yêu cầu cụ thể của quá trình sấy thăng hoa.
• Ở giai đoạn này, không gian của bình thăng hoa được hút chân không và áp suất trong bình giảm. Do áp suất giảm nên phân áp suất hơi nước trong không gian bình thăng hoa cũng giảm so với phân áp suất trong lòng vật liệu sấy, điều này dẫn tới hiện tượng thoát ẩm từ vật liệu sấy.
• Nguyên liệu có thể được đông lạnh bằng thiết bị thông thường hoặc sử dụng ni tơ lỏng bên ngoài buồng sấy. Hoặc vật liệu sấy tự lạnh đông ngay trong buồng sấy thăng hoa khi buồng sấy được hút chân không. Việc đông lạnh cần thực hiện nhanh chóng để tạo ra các tinh thể băng nhỏ, điều này giúp tránh làm hỏng cấu trúc tế bào của sản phẩm, bảo đảm chất lượng sau khi sấy.
• Kết thúc giai đoạn này, 10-15% ẩm sẽ được thoát ra khỏi vật liệu sấy. 

Giai đoạn 2: Thăng hoa 

• Ở giai đoạn này, áp suất hơi nước được giữ ở dưới 4,58 mmHg (610,5 Pa) và nước ở dạng băng, khi sản phẩm được cung cấp nhiệt, thì băng rắn sẽ thăng hoa trực tiếp thành hơi mà không bị tan chảy. 
• Bằng cách giữ cho áp suất trong buồng sấy thăng hoa thấp hơn áp suất hơi nước trên bề mặt của băng, đồng thời tách hơi nước bằng máy bơm chân không và ngưng tụ nó bằng các ống xoắn ruột gà lạnh, các bản dẹt lạnh hoặc bằng hóa chất. Cứ tiếp diễn như vậy, bề mặt thăng hoa di chuyển vào bên trong sản phẩm đông lạnh, làm cho sản phẩm được sấy khô. 
• Nhiệt lượng cần thiết để dịch chuyển bề mặt thăng hoa được truyền đến sản phẩm do sự dẫn nhiệt hoặc do vi sóng cung cấp. Hơi nước di chuyển ra khỏi sản phẩm qua các kênh và đến bình ngưng, sau đó thành băng bám trên bề mặt ống. Trong giai đoạn này, nhiệt độ vật liệu không đổi. 

Giai đoạn 3: Bốc hơi ẩm còn lại

Ở giai đoạn này, sản phẩm chỉ còn lại một lượng hơi ẩm rất nhỏ nằm sâu bên trong. Điện trở sẽ được kích hoạt để gia nhiệt lên nhiệt độ cao, có thể đạt tới 70°C. Quá trình sấy tiếp tục diễn ra cho đến khi không còn hiện tượng thoát hơi ẩm nữa, và độ ẩm sau khi sấy sẽ giảm xuống còn khoảng 1-4%.

Ưu nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa là gì?

Ưu điểm của phương pháp sấy thăng hoa:

• Giữ nguyên chất lượng sản phẩm: Sấy thăng hoa giúp bảo quản tốt hương vị, màu sắc và chất dinh dưỡng của sản phẩm. Bằng cách loại bỏ nước ở nhiệt độ thấp, quá trình này giúp tránh được sự phá hủy cấu trúc tế bào và các thành phần dinh dưỡng quan trọng.
• Giữ được độ giòn lí tưởng: So với những phương pháp khác, sấy thăng hoa giúp tạo ra sản phẩm sấy giòn tan thay vì dai hay khô cứng.
• Giúp sản phẩm được bảo quản tốt hơn: Sản phẩm sau khi sấy thăng hoa có thể bảo quản lâu dài trong nhiệt độ phòng bình thường, không cần sử dụng các chất bảo quản hóa học. Điều này rất hữu ích cho các sản phẩm thực phẩm, dược phẩm và sinh học.

Nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa: 

• Chi phí cao: Hệ thống máy móc và thiết bị cho quá trình sấy thăng hoa thường có giá thành cao, đòi hỏi sự đầu tư lớn ban đầu. 
• Thời gian sấy dài: Quá trình sấy thăng hoa thường mất nhiều thời gian hơn so với các phương pháp sấy truyền thống, tiêu tốn nhiều điện năng và sức lao động của công nhân và quản lý.
• Đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao: Quá trình sấy thăng hoa đòi hỏi kỹ thuật phức tạp và sự hiểu biết sâu về quy trình. Việc vận hành và bảo trì máy móc cần nhân sự có tay nghề và kinh nghiệm.
• Giá thành sản phẩm cao: Chính vì chi phí sản xuất cao, giá thành sản phẩm cũng bị đẩy lên cao hơn so với các sản phẩm sấy khác. 

Máy sấy thăng hoa công nghiệp

Hiện nay, để sản xuất với số lượng lớn, máy sấy thăng hoa công nghiệp được sử dụng rộng rãi. Về cấu tạo, máy sấy thăng hoa gồm bộ phận: bình thăng hoa, bình ngưng đọng băng, bơm chân không và máy lạnh với các thiết bị: bình tách lỏng, giàn ngưng, bình chứa tác nhân lạnh và máy nén. 

Thị trường có rất nhiều kiểu máy sấy thăng hoa cũng như những nhà cung cấp. Đức Phát là một trong những nhà cung cấp uy tín, chất lượng hàng đầu. Trong quá trình thực hiện phương pháp sấy thăng hoa, các nhà sản xuất có thể kết hợp với hệ thống máy đóng gói tự động để hoàn thiện sản phẩm đưa ra thị trường.

Xem thêm: Hệ thống đóng gói tự động

Có thể nói, sấy thăng hoa là một phương pháp giúp tối ưu việc giữ nguyên chất lượng sản phẩm. Tuy giá thành cao hơn các sản phẩm sấy thông thường nhưng người tiêu dùng vẫn sẽ chấp nhận những sản phẩm có giá thành cao mà chất lượng tốt. Để có thể tối ưu phương pháp sấy thăng hoa, bạn có thể kết hợp máy sấy thăng hoa với hệ thống máy đóng gói tự động, hoàn thiện sản phẩm đưa ra thị trường. Đức Phát hy vọng đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về phương pháp sấy thăng hoa. Chúc bạn thành công!