Sấy thăng hoa: Nên dùng bơm chân không loại nào thì tốt? [3 loại hiệu quả từ chuyên gia]

3 dòng bơm hút chân không phù hợp cho máy sấy thăng hoa

Bơm hút chân không vòng dầu 2 cấp

2 Stage Oil-lubricated Vacuum Pump là dòng bơm chân không được ưu chuộn nhất trong ngành máy sấy thăng hoa trên thế giới, và Việt Nam nói chung.

Ưu điểm của bơm chân không vòng dầu 2 cấp đối với ứng dụng máy sấy thăng hoa:

• Giá thành hợp lý
• Dễ tìm hàng mua
• Dễ sử dụng, dễ lắp đặt
• Ít hư hỏng
• Dễ sửa chữa hơn bơm hút chân không trục vít và bơm hút chân không xoắn

Nhược điểm:

• Cần thay dầu chân không sau mỗi mẻ. Bạn có thể dùng dầu chân không Hàn Quốc SHL VP 100 cho bơm hút chân không Ulvac, Edwards và Alcatel.

Bơm hút chân không trục vít (Screw Vacuum Pump)

Ưu điểm:

• Máy khô (không cần dầu)
• Máy êm, ít ồn

Nhược điểm:

• Giá thành cao
• Khó tìm mua
• Khó sửa
• Cần lắp đường nước giải nhiệt làm mát bơm hút chân không trục vít

Bơm hút chân không xoắn (Scroll Vacuum Pump)

Ưu điểm:

• Máy khô
• Giá cả: Vòng dầu 2 cấp < Bơm chân không xoắn < Bơm chân không trục vít
• Dễ sửa chữa (thay ron xoắn)

Nhược điểm:

• Ồn
• Khó tìm mua
• Phần cơ khí dễ hư
• Hơi ẩm nhiều có thể gây hư hỏng

3 thương hiệu máy chân không vòng dầu 2 cấp được ưu chuộng trong ngành sấy thăng hoa

Bơm chân không Edwards sấy thăng hoa

Bơm chân không Edwards (Anh Quốc) loại 2 cấp vòng dầu với các dòng Edwards E2M18, E2M28 và E2M40

Bơm chân không Ulvac sấy thăng hoa

Bơm chân không Ulvac (Nhật Bản) vòng dầu 2 cấp cho sấy thăng hoa, hàng Nhật đã qua sử dụng, bảo hành 12 tháng với các dòng Ulvac GLD 136, Ulvac GLD 200, Ulvac VD 301, Ulvac VD 401, Ulvac VD 601, Ulvac VD 901

Bơm chân không Alcatel sấy thăng hoa

Các máy bơm chân không Alcatel (Pháp) vòng dầu 2 cấp cho sấy thăng hoa, hàng Pháp đã qua sử dụng, bảo hành 12 tháng

Bảng giá sơ bộ bơm hút chân không vòng dầu 2 cấp cho máy sấy thăng hoa

Tổng quan về sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật phẩm, biến đổi ẩm ở trạng thái rắn (băng, nước đá) thành hơi không qua trạng thái lỏng. Ở điều kiện bình thường, ẩm trong thực phẩm ở dạng lỏng nên để thăng hoa chúng cần được chuyển sang thể rắn bằng phương pháp lạnh đông. Muốn vậy phải sấy vật liệu ở trong môi trường có độ chân không cao (áp suất tuyệt đối từ 0,1÷1,0 mmHg), nhiệt độ sấy có thể đạt tới -180C.

Các giai đoạn sấy

Quá trình sấy thăng hoa trải qua 3 giai đoạn chính : giai đoạn làm lạnh, giai đoạn thăng hoa và giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại.

Giai đoạn làm lạnh (giai đoạn lạnh đông): Trong giai đoạn này vật liệu sấy được làm lạnh từ nhiệt độ môi trường khoảng 200C xuống nhiệt độ (-10 ; -150C). Trong giai đoạn này có khoảng 10 – 15% trên toàn bộ ẩm thoát ra khỏi vật liệu sấy.

Giai đoạn thăng hoa: Giai đoạn này là giai đoạn tách ẩm chính của phương pháp sấy thăng hoa. Ở đây áp
suất hơi nước được giữ dưới 4,58 mmHg (610,5 Pa) và nước ở dạng băng.

Giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại: Đây là giai đoạn làm bay hơi ẩm liên kết, nhiệt độ của vật liệu sấy tăng nhanh.

Ưu nhược điểm của sấy thăng hoa

Ưu điểm : sấy thăng hoa có ưu điểm rất lớn so với các phương pháp sấy khác đó là : sản phẩm có chất lượng cao (giữ nguyên màu sắc, cấu trúc, hương vị, tính thủy hóa), giữ gìn hoạt tính sinh học, không làm mất các vitamin. Tiêu hao năng lượng để bay hơi hàm ẩm thấp.
Nhược điểm : giá thành thiết bị cao, vận hành cần có trình độ kỹ thuật kỹ thuật cao; tiêu thụ điện năng lớn

Cấu tạo hệ thống

Hệ thống sấy thăng hoa bao gồm

• Bình thăng hoa
• Bình ngưng tụ
• Hệ thống bơm chân không
• Hệ thống làm lạnh

1 – bình thăng hoa; 2 – van; 3 – xyfon; 4 – bể chứa nước nóng; 5 – bình ngưng; 6 – bình tách lỏng; 7 – giàn ngưng amôniac; 8 – bình chứa amôniac; 9 – máy nén; 10 – bơm chân không; 11,12,13 – động cơ điện; 14 – bơm ly tâm; 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.

Lựa chọn bơm chân không sử dụng trong sấy thăng hoa

Bơm chân không đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống sấy thăng hoa. Lượng hơi ẩm thoát ra từ vật phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất làm việc của máy bơm. Hơi ẩm sẽ đi vào máy bơm ảnh hưởng đến áp suất mà máy có thể đạt được. Chính vì thế, bơm lựa chọn để sấy thăng hoa cần phải đảm bảo được áp suất ổn định trong quá trình sấy.

Đối với công nghệ sấy thăng hoa, lượng hơi ẩm có trong sản phẩm phải chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể khí và không qua trạng thái lỏng. Dựa vào biểu đồ trạng thái trên, ta có thể thấy để độ ẩm không qua dạng lỏng thì áp suất phải nhỏ hơn 0.006Bar (khoảng -755mmHg).

Đối với máy bơm khô

Máy bơm chân không khô cánh than có áp suất xấp nhỉ -700mmHg. Máy bơm khô không có chất lỏng làm kín khí, mặt tiếp xúc giữa lá than với lồng bơm có khỏang hở làm cho khí bị rò rỉ và di chuyển ngược vào trong. Chính vì thế, máy không đạt được áp suất sâu. Việc áp suất đạt không sâu sẽ ảnh hưởng đến quá trình thăng hoa trong hệ thống. Điều này dẫn đến sản phẩm không đạt chất lượng đầu ra.

Máy bơm chân không vòng nước

Máy hút chân không vòng nước có áp suất cao hơn so với bơm khô (0hoảng từ -650 đến -720mmHg). Máy bơm sử dụng nước làm chất bôi trơn, dựa vào lực ly tâm tạo nên vòng nước kết hợp với cánh gạt và buồng bơm tạo ra các khoang chứa khí kín giúp hút được sâu hơn. Tuy nhiên, ở cổng xả có nhiệt độ cao và ở áp suất sâu, hơi nước bị bốc hơi, hơi nước này sẽ bay ngược vào trong làm cho máy không thể hút sâu hơn được nữa. Chính vì lý do này, áp suất trong giai đoạn thăng hoa không đạt yêu cầu và độ ẩm của sản phẩm không đúng với tiêu chuẩn. Vậy nên, máy bơm chân không vòng nước không được sử dụng trong hệ thống sấy thăng hoa

Lí do nên chọn vòng dầu 2 cấp

Vòng dầu 1 cấp

Một trong những yếu tố hạn chế của bơm vòng dầu 1 cấp là vòng đệm kép, là lớp đệm không tiếp xúc chứa đầy dầu trong không gian 0,025 mm (0,001″) nhỏ giữa Rotor và Stator ở đầu bơm. Trong một máy bơm cánh quạt quay vòng dầu 1 cấp, chênh lệch áp suất trên vòng đệm có thể đạt đến 100.000:1 (1000 mbar so với .01 mbar). Bên trên, vòng đệm kép sẽ bắt đầu rò rỉ dầu từ phía áp suất cao sang phía áp suất thấp. Điều này tạo ra dòng chảy ngược, tức là, chuyển động của bơm dầu trở lại vào buồng chân không. Chính vì thế, lượng dầu chảy ngược vào ảnh hưởng đến áp suất trong hệ thống và chất lượng sản phẩm.

Vòng dầu 2 cấp

Máy bơm chân không vòng dầu 2 cấp sẽ là lựa chọn đúng cho hệ thống sấy thăng hoa. Máy có thể tạo áp suất trong khoảng từ -759 đến -760mmHg. Áp suất này phù hợp với điều kiện chuyển đổi ẩm từ rắn sáng khí. Đối với máy vòng dầu, dầu sẽ làm kín các khoang chứa khí, đồng thời làm giảm độ ma sát của canh phíp với lồng bơm và làm mát cho máy. Vì thế máy đạt hiệu quả cao hơn.

Ngoài ra, bơm chân không được sử dụng sấy thăng hoa thường sẽ là loại bơm vòng dầu 2 cấp bởi thiết kế bơm 2 cấp để tạo ra chân không cao hơn bằng cách sử dụng bơm cánh gạt xoay nối tiếp. Đầu ra của giai đoạn có áp suất cao được dẫn bằng đường ống đến đầu vào của giai đoạn có áp suất thấp. Vì đầu vào cho giai đoạn có áp suất thấp thấp hơn đáng kể so với áp suất khí quyển, thiết kế này dẫn đến áp suất thấp hơn ở đầu ra của giai đoạn có áp suất cao, trái ngược với thiết kế 1 cấp, trải qua áp suất khí quyển ở đầu ra.

Điều này làm giảm chênh lệch áp suất qua đệm kín và cánh gạt ở giai đoạn có áp suất cao, cho phép nó hoạt động ở áp suất đầu vào cao hơn. Máy bơm cánh quạt quay hai giai đoạn có thể đạt được áp suất đầu vào là 3 x 10-3 Torr (4 x 10-3 mbar). Không có van xả nằm giữa giai đoạn có áp suất cao và áp suất thấp, nhưng có một van xả ở đầu ra của giai đoạn có áp suất cuối.

Dưới sự tác động của máy bơm, áp suất chân không được tạo ra để ẩm dạng rắn chuyển thẳng sang dạng khí. Bên cạnh đó, máy bơm giúp đảm bảo và duy trì nhiệt độ sấy trong quá trình hoạt động của hệ thống. Vậy, bơm chân không vòng dầu 2 cấp là lựa chọn tuyệt vời cho hệ thống sấy thăng hoa.

Các loại bơm chân không GoodMotor cung cấp cho hệ thống sấy

Các loại bơm chân không

Xem thêm: Quy trình sấy thăng hoa bảo quản thực phẩm