Sấy là gì? Sấy lạnh là gì? Công nghệ sấy tuần hoàn không khí nóng là công nghệ như thế nào? Bài viết dưới đây, chúng ta cùng tìm hiểu để biết rõ hơn về những khái niệm của các công nghệ sấy.
3 Phương pháp làm khô vật liệu
1. Phương pháp cơ học: Ở phương pháp này, chúng ta dùng các máy ép, máy lọc, máy ly tâm… để tách nước. Phương pháp này thường dùng làm khô sơ bộ, khi không cần làm khô triệt để vật liệu, khi lượng nước trong vật liệu rất lớn.
2. Phương pháp hóa lí: Ở phương pháp này, chúng ta dùng các hóa chất có tính hút nước, hút ẩm cao để tách ẩm ra khỏi vật liệu. Phương pháp này tách nước khá triệt để, tuy nhiên đắt tiền và phức tạp. Do đó, phương pháp này thường được dùng để tách ẩm trong không khí nhằm bảo quản máy móc, thiết bị. Các hóa chất thường được sử dụng như CaCl2 khan hoặc thông dụng nhất là Silica-gel,…
3. Phương pháp nhiệt: Ở phương pháp này, chúng ta dùng nhiệt năng để tách ẩm ra khỏi vật liệu. Đây là phương pháp phổ biến và được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, kể cả trong đời sống.
Sấy là gì?
Sấy (hay sấy khô) là một quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn.
Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu. Đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Phân loại các phương pháp – công nghệ sấy khô
Sấy bằng phương pháp tự nhiên
Sấy tự nhiên là quá trình tiến hành làm bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như mặt trời, năng lượng gió…còn gọi là phơi sấy tự nhiên. Phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp,…
Sấy bằng phương pháp nhân tạo
Sấy nhân tạo là sử dụng các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm. Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể được phân loại như sau:
1. Sấy đối lưu (nhiệt nóng)
Sấy đối lưu là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy là không khí nóng, khói lò,…
2. Sấy tiếp xúc
Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn.
3. Sấy bằng tia hồng ngoại
Sấy bằng tia hồng ngoại là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.
4. Sấy bằng dòng điện cao tần
Sấy bằng dòng điện cao tần là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu.
5. Sấy lạnh
Sấy lạnh là phương pháp sấy trong điều kiện nhiệt độ và ẩm của tác nhân sấy thấp hơn nhiều so với môi trường. Nhiệt độ thấp để đảm bảo đặc tính cảm quan của sản phẩm, còn ẩm thấp để tạo ra chênh lệch ẩm, do đó ẩm trong vật liệu sẽ thoát ra ngoài dễ dàng. Ở đây ta có sấy lạnh nhiệt độ từ 0 độ C trở lên và sấy lạnh đông sâu hay còn gọi là sấy thăng hoa.
6. Sấy thăng hoa
Sấy thăng hoa là phương pháp sấy trong điều kiện môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ rất thấp, nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng (nên gọi là thăng hoa).
7. Sấy chân không
Sấy chân không là phương pháp sấy được vật liệu không chịu được nhiệt độ cao hay dễ bị oxy hoá, vật liệu dễ bị bụi hay vật liệu thoát ra dung môi quý cần thu hồi và vật liệu dễ nổ.
Trên đây là những kỹ thuật, công nghệ sấy phổ biến nhất. Ngoài ra còn có các phương pháp như sấy bằng vi sóng, sấy phun tầng sôi… và một vài phương pháp khác.
Phân loại thiết bị sấy
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:
- Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần.
- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường.
- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ …
- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùngquay, sấy tầng sôi, sấy phun…
- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, ngược chiều và giao chiều.
Nguyên lý của quá trình sấy
Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và cả bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu.
Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu. Quá trình khuyếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí chung quanh. Vận tốc của toàn bộ quá trình được qui định bởi giai đoạn nào chậm nhất.
Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật liệu sấy. Trong các quá trình sấy thì môi trường không khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy.
Cấu tạo chung của buồng sấy
Buồng sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô vật liệu. Đây là bộ phận quan trọng nhất của một hệ thống, thiết bị sấy. Tùy theo phương pháp sấy, loại thiết bị sấy mà buồng sấy có dạng khác nhau. Ví dụ thiết bị sấy nguồn, bộ phận buồng sấy có thể nhỏ như một cái tủ, có thể lớn như một căn phòng.
Trong thiết bị sấy hầm, buồng sấy là một buồng có chiều dài lớn như một đường hầm (tuynen). Trong thiết bị sấy phun, buồng sấy là một buồng hình trụ đứng hay nằm ngang. Trong thiết bị sấy khí động, buồng sấy là một ống hình trụ để đứng, có chiều cao lớn.
Bộ phận cung cấp nhiệt cho thiết bị sấy
Tùy theo hệ thống sấy khác nhau, bộ phận cung cấp nhiệt cũng khác nhau. Ví dụ, trong thiết bị sấy bức xạ, bộ phận cung cấp nhiệt khá đơn giản, có thể là các đèn hồng ngoại, các ống dây điện trở, hay các tấm bức xạ gia nhiệt bằng chất lỏng hay khí đốt.
Thiết bị sấy đối lưu dùng mỗi chất sấy là không khí, chất tải nhiệt là hơi nước thì bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – khói.
Bộ phận thông gió và tải ẩm cho thiết bị sấy
Bộ phận này có nhiệm vụ tải ẩm từ vật sấy vào môi trường. Khi sấy bức xạ việc thông gió còn có nhiệm vụ bảo vệ vật sấy khỏi quá nhiệt.
Các thiết bị sấy dưới áp suất khí quyển đều dùng môi chất đối lưu ( tự nhiên hay cưỡng bức) để tải ẩm. Trong các thiết bị này đều cần tạo điều kiện thông gió tốt hơn trên bề mặt vật liệu để ẩm thoát ra từ vật được môi chất mang đi dễ dàng.
Khi thông gió cưỡng bức bộ phận này gồm: các quạt gió, các đường ống dẫn cấp gió vào buồng sấy, đường hồi (nếu có), ống thoát khí….
Các thiết bị sấy chân không, việc thải ẩm dùng bơm chân không hoặc kết hợp với các bình ngưng ẩm (sấy thăng hoa).
Bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm từ buồng sấy
Bộ phận này cũng khác tùy thuộc vào loại thiết bị sấy. Trong thiết bị sấy buồng và hầm vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên các xe goòng.
Việc đẩy xe vào và lấy ra có thể bằng thủ công hay cơ khí. Trong thiết bị sấy hầm dùng băng tải, vật liệu được đưa vào và lấy ra khỏi hầm bằng băng tải. Trong thiết bị sấy phun, vật liệu đưa vào bằng bơm qua vòi phun. Sản phẩm được lấy ra dưới dạng bột bằng các tay gạt và vít tải.
Bộ phận đo lường, điều khiển thiết bị sấy
Bộ phận này có nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi chất sấy tại các vị trí cần thiết t1, φ1, t2, φ2 … đo nhiệt độ khói lò. Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm môi chất vào thiết bị nhằm duy trì chế độ sấy theo đúng yêu cầu.
Công nghệ sấy đối lưu tuần hoàn không khí nóng
Công nghệ sấy đối lưu tuần hoàn không khí nóng là công nghệ được ứng dụng phổ biến nhất vào làm máy sấy. Nguyên lý hoạt động của tất cả các loại máy sấy đối lưu này chính là sự chuyển động của luồng không khí dùng làm tác nhân sấy.
Không khí nóng, được tạo ra bằng cách này hay cách khác chuyển động tuần hoàn trong buồng sấy, tiếp xúc với bề mặt vật cần sấy, làm cho hơi ẩm có trong vật bốc hơi, rồi chuyển động ra ngoài theo chính luồng không khí đó.
Nhiệt từ gió tách ẩm ra khỏi vật sấy, gió mang ẩm thoát ra bên ngoài. Phương pháp này có nguyên lý như quá trình phơi nắng nhưng có hiệu suất sấy cao hơn do lưu lượng gió và nhiệt đều hơn, sản phẩm sấy khô nhanh hơn.
Luồng khí nóng này có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc vuông góc với chiều chuyển động của sản phẩm trong buồng sấy. Công nghệ sấy đối lưu có thể được thực hiện sấy từng phần, từng giai đoạn hoặc thực hiện liên tục tùy vào nhu cầu sử dụng. Do đó, các thành phẩm sau sấy cũng có thể được chuyển ra khỏi buồng sấy theo từng đợt (mẻ), hoặc liên tục đưa vào bằng hệ thống băng chuyền chuyển động liên tục.
Sấy tuần hoàn khí nóng được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất thuốc, chủ yếu để sấy khô các loại dược liệu cứng, vẫn còn nguyên dạng chưa được cắt lát hay dạng bôt thường được gọi là đông dược. Ngoài ra, công nghệ sấy này còn được dùng để sấy khô những loại dược phẩm khác như thuốc bôt, hạt, viên sủi, chai đóng gói,…hay thực phẩm, một số linh kiện điện tử.
Sự kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ sấy khô và khử trùng
Công nghệ sấy kết hợp với công nghệ khử trùng tạo ra một công nghệ mới được gọi là công nghệ sấy khử trùng. Khi công nghệ sấy đối lưu tuần hoàn không khí nóng kết hợp với công nghệ khử trùng tia cực tím đã giải quyết được khuyết điểm lớn của công nghệ khử trùng này.
Không khí nóng lưu thông với quạt thổi liên tục được thiết kế dựa trên nguyên lý của công nghệ sấy đã khiến các vi khuẩn buồng tiệt trùng không thể lẫn trốn. Kết hợp với nhiệt độ của không khí nóng và tia UV khiến tiệt trùng triệt để lên đến 99,99% các vi sinh vật, vi khuẩn, virus, nấm mốc.. ngăng ngừa nguy cơ truyền nhiễm, lây nhiễm, nhiễm trùng chéo…