Báo cáo hệ thống sấy thăng hoa

NHĨM 16
BÁO CÁO HỆ THỐNG SẤY
THĂNG HOA

Mơn học: Kỹ thuật chân khơng
GVHD: Hồng Minh Nam

THÀNH VIÊN:
NGUYỄN THÀNH ĐẠT

1710965

HUỲNH QUANG VINH

173967

ĐẠI HỌC QUỐC GIA
THÀNH
TRẦN
THỊ PHỐ
NHƯHỒ
Ý CHÍ MINH
1714087
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ
THUẬT
HÓA
HỌC
ĐẶNG
TIỂU
YẾN

1714077

Học kỳ 192_Năm học: 2019-2020


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

PHỤ LỤC
1. Tổng quan về sấy thăng hoa.......................................................................................... 2
1.1

Định nghĩa................................................................................................................... 2

1.2

Lịch sử phát triển...................................................................................................... 2

1.3

Cơ sở lí thuyết............................................................................................................ 3

2. Ứng dụng của sấy thăng hoa......................................................................................... 4
2.1

Dược phẩm và công nghệ sinh học.......................................................................4

2.2

Công nghiệp thực phẩm........................................................................................... 5

2.3

Công nghiệp hóa học................................................................................................ 6

2.4

Ứng dụng khác........................................................................................................... 7

3. Các giai đoạn sấy thăng hoa.......................................................................................... 8
3.1

Làm đông..................................................................................................................... 8

3.2

Sấy sơ cấp.................................................................................................................... 8

3.3

Sấy thứ cấp_sấy chân khơng................................................................................... 9

4. Hệ thống sấy thăng hoa................................................................................................. 11
4.1

Bình thăng hoa ......................................................................................................... 12

4.2

Bình ngưng – đóng băng ........................................................................................ 13

4.3

Bơm chân không ..................................................................................................... 13

4.4

Hệ thống lạnh........................................................................................................... 14

5. Ưu, nhược điểm của sấy thăng hoa...........................................................................15
5.1

Ưu điểm...................................................................................................................... 15

5.2

Nhược điểm............................................................................................................... 15

6. Sự cố và cách bảo dưỡng.............................................................................................. 16
6.1

Các sự cố thường gặp.............................................................................................. 16

6.2

Cách bảo dưỡng....................................................................................................... 16

Kết luận................................................................................................................................... 17
Tài liệu tham khảo............................................................................................................... 18

Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

1. Tổng quan về sấy thăng hoa
1.1 Định nghĩa
Sấy thăng hoa là quá trình loại bỏ ẩm từ vật liệu sấy bằng phương pháp thăng
hoa. Tức là, tương ứng với quá trình thăng hoa ta đã biết là quá trình chuyển pha
của vật chất từ pha rắn sang pha hơi mà không qua trung gian pha lỏng, quá trình
sấy thăng hoa biến đổi ẩm trong vật liệu sấy từ pha rắn sang pha hơi.
1.2 Lịch sử phát triển
Hình thức đơng khơ này được bắt nguồn từ người Incas ở Peru thực hiện
bằng cách lợi dụng vị trí cao (4500m) ở núi Andes. Họ sử dụng vị trí cao này do có
khơng khí lạnh và áp suất thấp để đông lạnh thịt cũng như một số loại thực
phẩm.Nhờ tác dụng bức xạ mặt trời và áp suất thấp nên các thực phẩm sau khi
đơng lạnh có xu hướng bị đông khô.
Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1813 bởi William Hyde Wollaston cho
Hội Hoàng gia ở London, quá trình này được gọi là thăng hoa (chuyển đổi một
chất lỏng ở trạng thái đông lạnh trực tiếp thành dạng khí). Các q trình liên
quan đến hóa chất, đông lạnh, khử trùng, chiếu xạ và khử nước cũng đã được
một số người khác cố gắng thực hiện, nhưng sấy đơng khơ (hay cịn gọi là sấy
thăng hoa) vẫn được coi là phương pháp tốt nhất để giữ trạng thái ban đầu của
vật liệu.
Với sự phát triển của hệ thống làm lạnh và chân không cơ học trong Thế
chiến II, sấy thăng hoa được phát triển để hỗ trợ việc lưu trữ plasma của con
người. Hiện nay, các nhà khoa học, bảo tàng, nhà sản xuất dược phẩm, nhà sản
xuất thực phẩm, người bán hoa và nhà phân loại học là những ngành công nghiệp
sử dụng công nghệ sấy thăng hoa mạnh nhất.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16
Hình 1: Nhà vật lí, hóa học người Anh William Hyde Wollaston

1.3 Cơ sở lí thuyết

Hình 2: Giản đồ pha của nước
Giản đồ này thể hiện sự chuyển đổi trạng thái của nước giữa 3 pha: rắn, lỏng,
hơi.
Cần lưu ý điểm triple point của nước tại nhiệt độ 0,01 độ C ở áp suất 0,006atm
tại điểm này cả 3 pha rắn, lỏng, hơi của nước cùng tồn tại.
Nguyên tắc chính là phương thức sấy này là dựa vào hiện tượng thăng hoa
nghĩa là làm cho nước chuyển trực tiếp từ thể rắn sang hơi. Vì vậy ta phải đưa hệ
về trạng thái dưới điểm ba thì khi đó q trình thăng hoa mới có thể diễn ra.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

2. Ứng dụng của sấy thăng hoa
2.1 Dược phẩm và công nghệ sinh học
Sấy thăng hoa đã được sử dụng trong nhiều dự án nghiên cứu khác nhau trong
ngành dược phẩm. Như đã đề cập, sấy thăng hoa cung cấp khả năng lưu giữ tuyệt
vời các cấu trúc ba chiều của các mẫu sinh học, giúp hỗ trợ cho tính chính xác của
nghiên cứu phát triển thuốc.
Cho phép sấy khô các loại thuốc nhạy cảm với nhiệt và sinh phẩm ở nhiệt độ
thấp, nó chủ yếu được sử dụng để cải thiện tính ổn định và lưu trữ của thuốc
không bền. Áp dụng phổ biến để sản xuất các dạng thuốc tiêm liều, đông khô
dược phẩm cũng được sử dụng để sản xuất chẩn đốn. Ít phổ biến hơn, nó được
sử dụng để sản xuất các dạng thuốc uống dạng rắn đòi hỏi tốc độ hòa tan rất
nhanh.
So với bảo quản vaccine trong pha lỏng, sản phẩm sau khi sấy thăng hoa đã
được chứng minh có tốc độ phân hủy thấp hơn hẳn. Bằng cách loại bỏ nước/dung
môi và niêm phong sản phẩm trong lọ, thời hạn sử dụng của thuốc tiêm và vắc-xin
có thể tăng lên. Điều này cho phép lưu trữ sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ cao

hơn so với vaccine lỏng. Ngoài ra, sản phẩm khơ có khối lượng nhẹ hơn hỗ trợ
việc vận chuyển và phân phối vaccine ra thị trường và sau đó khơi phục ngun
liệu về dạng ban đầu để tiêm.

Hình 3: Bảo quản vaccine bằng phương pháp sấy thăng hoa


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16
2.2 Cơng nghiệp thực phẩm
Dùng các kỹ thuật sấy cổ điển để sấy trái cây tươi chứa độ ẩm cao gây ra
những thiệt hại cho các tính chất vật lý của chúng và mất đi đáng kể dưỡng
chất. Độ xốp, màu sắc, độ bù nước và giữ lại vitamin C do sấy thăng hoa cho
kết quả tốt hơn rõ rệt, dẫn đến đây là phương thức sấy được ưa chuộng nhất
so với sản xuất bằng máy sấy chân khơng và bơm nhiệt. Sấy thăng hoa có thể
giữ lại 63% vitamin C, trong khi máy sấy bơm nhiệt chỉ giữ lại 25%.

Hình 4: Sản phẩm sấy thăng hoa rau, củ, sầu riêng giúp kéo dài thời hạn sử dụng

Hình 5: Tơm sú sấy thăng hoa
Cà phê và trà là đồ uống phổ biến nhất trên thế giới. Sấy thăng hoa đã được sử
dụng để sản xuất trà hòa tan do khả năng giữ lại các hợp chất dễ bay hơi.
Kraujalyte nhận thấy rằng trà hòa tan do sấy thăng hoa sản xuất có nồng độ cao
các hợp chất dễ bay hơi (318,65 ng/g), cao hơn so với hai đến năm lần so với
các phương pháp sấy khác được sản xuất (68,60 đến 143,33 ng/g).


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

Hình 6: Cà phê và bột trà hòa tan từ sấy thăng hoa
Sấy thăng hoa là phương thức sấy rất tốn kém nên thực tế người ta thường

chỉ áp dụng nó để sấy các nguyên liệu quí hiếm, bổ dưỡng, giá trị… mới thu
được hiệu quả kinh tế.

Hình 7: Đơng trùng hạ thảo sấy thăng hoa

Hình 8: Sâm sấy thăng hoa


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16
2.3 Cơng nghiệp hóa học
Trong tổng hợp hóa học, các sản phẩm thường được đơng khơ để làm cho
chúng ổn định hơn hoặc dễ hòa tan trong nước hơn.
Trong tách sinh học, sấy thăng hoa được sử dụng như một quy trình tinh chế ở
gian đoạn cuối, bởi vì nó loại bỏ các dung mơi hiệu quả. Ngồi ra, nó có khả năng
tập trung các chất có trọng lượng phân tử thấp, quá nhỏ để loại bỏ bằng màng lọc

2.4 Ứng dụng khác
Các tổ chức như phịng thí nghiệm bảo quản tài liệu tại Cục lưu trữ và lưu trữ
tài liệu Hoa Kỳ (NARA) đã thực hiện nghiên cứu về sấy thăng hoa như một
phương pháp phục hồi sách và tài liệu bị hư hỏng do nước.
Sấy khô cũng được sử dụng để bảo quản hoa và bảo quản bó hoa cưới đã trở nên
rất phổ biến với các cô dâu muốn lưu giữ hoa ngày cưới của họ.

Hình 9: Phục hồi sách bằng sấy thăng hoa

Hình 10:Bảo quản hoa cưới bằng sấy thăng hoa

Trong ngành vi khuẩn học, sấy thăng hoa được sử dụng để bảo tồn các chủng
đặc biệt.
Các quy trình gốm sứ tiên tiến đôi khi sử dụng sấy thăng hoa để tạo ra một loại

bột phun lên bề mặt gốm sứ.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

3. Các giai đoạn sấy thăng hoa
3.1 Làm đông
Đây là giai đoạn đầu tiên và cũng là giai đoạn đặc trưng nhất của sấy thăng hoa
so với các phương thức sấy khác.Việc cấp đông vật liệu sấy giúp cố định các ống
mao quản trong vật liệu nên khi sấy thăng hoa cấu trúc vật lí của vật liệu sấy vẫn
còn nguyên vẹn, giữ được chất lượng ban đầu rất tốt.
 Cách hóa đơng
Đầu tiên người ta sẽ giảm nhiệt độ cho vật liệu sấy đông lạnh. Rồi sau đó áp
suất phải được hạ xuống dưới áp suất điểm triple point. Nếu thực hiện sai áp suất
vẫn cịn trên điểm triple point thì khi cấp nhiệt q trình xảy ra sẽ là q trình
nóng chảy thay vì thăng hoa.
Ngồi ra, người ta có thể thực hiện cấp đơng ở áp suất khí quyển nhưng phải
trong điều kiện mơi trường nhiều khí trơ để khi đó áp suất riêng phần của nước
sẽ giảm xuống đó cũng là một cách để giảm áp suất, nhưng hầu hết là dùng
phương pháp thực hiện ở điều kiện chân không.
Thông thường, vật liệu sấy sẽ được cấp đông ở nhiệt độ rất thấp -50 đến -30 độ
C tùy vào từng sản phẩm cho tới khi nước ở trong vật liệu sấy chuyển hồn tồn
sang thể rắn.
Có 2 phương thức cấp đơng là: cấp đông nhanh và cấp đông chậm. Tuy nhiên,
việc cấp đông chậm sẽ tạo thành các tinh thể đá lớn, sắc, nhọn sẽ khơng thuận lợi
cho q trình sấy sau đó. Nên người ta thường chọn cấp đơng nhanh với tác nhân
cấp đông nhanh được sử dụng là nito lỏng, đá khơ, methanol. Vì những chất này
có nhiệt độ sơi rất thấp như nito lỏng ở áp suất khí quyển sôi ở nhiệt độ 77K (
−1960 C ) nên khi cho tiếp xúc với vật liệu sấy sẽ nhanh chóng lấy nhiệt từ vật liệu
sấy để hóa hơi cịn vật liệu sấy thì sẽ được làm đơng.

3.2 Sấy sơ cấp
Trong giai đoạn này, thiết bị sẽ sấy ở áp suất chân không, áp suất được hạ
xuống đồng thời nhiệt được cấp vào để nước trong vật liệu thăng hoa.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16
 Tại sao lại phải sấy ở áp suất chân không?
Áp suất chân không vừa là điều kiện để quá trình thăng hoa diễn ra đồng thời
sấy ở áp suất thấp cũng làm giảm nhiệt độ bay hơi ẩm của vật liệu giúp yêu cầu về
nhiệt độ sấy không cần cao mà vẫn loại bỏ ẩm trong vật liệu được. Điều này giúp
cho sản phẩm đầu ra giữ được màu sắc, hương vị, cấu trúc vật lí tốt hơn
Phương pháp cơ bản nhất để theo dõi nhiệt độ sản phẩm là bằng đầu dò cặp nhiệt
điện. Nhiệt độ sản phẩm đo được sẽ lạnh hơn điểm đặt nhiệt độ của buồng sấy
trong quá trình sấy sơ cấp hoạt động vì nhiệt từ buồng sấy đang được sử dụng để
thay đổi pha (thăng hoa). Khi sự thăng hoa của tinh thể băng hoàn tất, nhiệt độ
sản phẩm sẽ tăng lên và tiến gần đến nhiệt độ sấy. Khi nhiệt độ sản phẩm bằng
với nhiệt độ sấy, có thể suy ra rằng quá trình sấy sơ cấp đã cơ bản hồn tất.
Tốc độ sấy gần như khơng đổi vì giai đoạn này chủ yếu loại bỏ lượng nước không
liên kết đang ở trạng thái đông lạnh. Phần nước đá được thăng hoa để lại vật liệu
sấy trở nên khô, xốp.
Sau giai đoạn này, khoảng 90% nước trong vật sấy sẽ được lấy ra.
3.3 Sấy thứ cấp_sấy chân không
Sau khi sấy sơ cấp thì tất cả băng đã thăng hoa nhưng vật liệu sấy vẫn còn
một lượng ẩm liên kết tồn tại bên trong. Nên tiếp tục thực hiện sấy thứ cấp để
giúp loại bỏ tiếp phần nước còn lại đó.
Các phân tử nước cịn lại lúc này có liên kết với vật liệu nên khó loại bỏ hơn.
Nên nhiệt độ sấy phải cao hơn so với giai đoạn sấy sơ cấp mới phá vỡ được các
liên kết này. Cịn áp suất chân khơng hệ thống có thể được tiếp tục sử dụng ở
cùng mức giống lúc sấy sơ cấp.

Hình 11: Đường cong nhiệt độ sấy thăng hoa táo
Quá trình sấy táo, giai đoạn sấy sơ cấp được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn
và vật liệu sấy chỉ ở khoảng -30 độ C đến giai đoạn sấy thứ cấp nhiệt độ vật
liệu sấy tăng lên đáng kể lên đến 45 độ C.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

Hình 12: Đường cong sấy thăng hoa táo
Ở giai đoạn sấy sơ cấp, đường cong sấy gần như là đường thẳng vì lúc này
lượng ẩm được loại bỏ theo thời gian khá ổn định. Nhưng đến giai đoạn sấy thứ
cấp, lượng ẩm trong vật liệu không còn nhiều và ẩm còn lại là phần ẩm liên kết
với vật liệu cả hai nguyên nhân này làm cho việc loại ẩm trong giai đoạn sấy thứ
cấp khó hơn nhiều so với lúc sấy sơ cấp.Vì vậy, tốc độ sấy thứ cấp giảm dần.
Trong quá trình sấy (cả sơ cấp và thứ cấp), áp suất hệ thống và nhiệt độ buồng sấy
được đặt và kiểm soát kết hợp để mang lại nhiệt độ sản phẩm phù hợp.
Đồng thời ở giai đoạn cuối này, một phần nước đá sẽ bị nóng chảy thành lỏng
(khơng thăng hoa) nên lúc này q trình sấy diễn ra là sấy chân khơng.Trong thực
tế, người ta sẽ tìm cách để rút ngắn thời gian của giai đoạn sấy thứ 2 vì giai đoạn
sấy sơ cấp mới là giai đoạn chính và quyết định trong sấy thăng hoa.
Sau khi sấy thứ cấp hoàn tất, lượng nước trong vật sấy sẽ còn lại khoảng 1-5%.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

4. Hệ thống sấy thăng hoa
Hình dưới đây mô tả một trong các hệ thống sấy thăng hoa theo chu kỳ trong
công nghiệp thực phẩm (sấy gián đoạn).
Vật liệu sấy trước khi đi vào hệ thống sấy thăng hoa đã được cấp đông trước
trong tủ cấp đơng.

Hình 13: Tủ cấp đơng nhanh
Hệ thống sấy thăng hoa trên gồm 4 thành phần chính : Bình thăng hoa,bình
ngưng_đóng băng, bơm chân khơng, hệ thống lạnh

1 – Bình ngưng tụ ; 2 – van ; 3 – xyfon ; 4 – bể chứa nước nóng ; 5 – bình ngưng-đóng băng ;


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16
6 – bình tách lỏng ; 7 – giàn ngưng NH3 ; 8 – bình chứa NH3 ; 9 – máy nén ; 10 – bơm
chân không ;
11,12,13 – động cơ điện ; 14 – bơm nước nóng ; 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.

4.1 Bình thăng hoa (1)
Bình thăng hoa là nơi thực hiện quá trình sấy thăng hoa vật liệu sấy dưới áp suất
chân không, cụ thể là áp suất nằm dưới điểm triple point trong giản đồ pha của
nước, bằng cách cho vật liệu sấy nhận nguồn nhiệt truyền từ nước nóng thơng
qua các tấm gia nhiệt, tại đây nước đá sẽ thăng hoa thành hơi nước và cùng với
khơng khí đi về bình ngưng – đóng băng. Trong hệ thống như hình trên, bình
thăng hoa là một bình hình trụ trịn nằm ngang. Một đáy được hàn liền với hình
trụ cịn đáy kia là một chỏm cầu được gắn kết với thân hình trụ bằng bulơng để
đưa vật liệu sấy vào – ra. Đỉnh bình thăng hoa có một mặt bích để nối với bơm
chân khơng, trên đoạn đường đó có một bình ngưng – đóng băng được đặt giữa
chúng. Phía trong bình thăng hoa người ta bố trí các hộp kim loại xen kẽ nhau.
Trên các hộp đó là các khay chứa vật liệu sấy. Trong các hộp là nước nóng chuyển
động được bơm lên từ bơm nước nóng (14). Do mơi trường trong bình thăng hoa
là mơi trường chân khơng, mật độ phân tử khí rất thấp, nên nhiệt lượng được
nước nóng truyền đi sẽ tiếp xúc với môi trường chân không, do đó hình thức
truyền nhiệt chính trong bình thăng hoa này là truyền nhiệt bằng bức xạ nhiệt.

Hình 14: Cấu tạo bình thăng hoa có các tấm truyền nhiệt
4.2 Bình ngưng – đóng băng (5)


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16
Bình ngưng – đóng băng là thiết bị nằm giữa bình thăng hoa và
bơm chân khơng (10), nơi đây tiếp nhận hỗn hợp gồm hơi nước thăng hoa và
khơng khí được hút chân khơng. Bản chất của bình này này là một thiết bị trao
đổi nhiệt dạng ống chùm. Trong hệ thống như hình trên, nó là một thiết bị có
hình trụ đứng, trong đó có bố trí các ống có đường kính 51/57 mm được gắn kết
với nhau và với hình trụ nhờ hai mặt sàng. Bình ngưng – đóng băng thực hiện q
trình trao đổi nhiệt giữa hỗn hợp hơi nước và khơng khí với môi chất lạnh được
đưa vào trên mặt sàng và chứa đầy khơng gian giữa các ống. Vì hỗn hợp khơng
khí – hơi nước có nhiệt độ cao hơn nên sẽ truyền nhiệt cho mơi chất lạnh phía
ngồi ống. Kết quả của q trình này là mơi chất lạnh hóa hơi và thốt về bình
tách lỏng (6) để về máy nén (9) của máy lạnh, mặt khác hơi nước sau khi mất
nhiệt sẽ ngưng tụ lại bám vào thành trong của ống, chỉ cịn khơng khí khơ đi qua
bơm chân khơng (10) để thải ra ngồi.

Hình 15: Cấu tạo bình ngưng – đóng băng
4.3 Bơm chân khơng (10)
Bơm chân khơng là thiết bị có chức năng hút khí, tạo mơi trường chân khơng
trong các thiết bị cơng nghệ hóa học. Đối với các hệ thống trong cơng nghệ hóa
học có ứng dụng chân khơng, chân khơng đó thường khơng đạt đến chân khơng
q sâu, vì thế bơm chân khơng được sử dụng thường là bơm chân khơng vịng
dầu. Loại bơm này sử dụng dầu chân không, giúp khuếch tán chân không làm
bơm đạt được độ chân không theo yêu cầu kỹ thuật của bơm, đồng thời giúp bơm
hoạt động bình thường, duy trì tuổi thọ của bơm. Tuy nhiên dầu chân khơng khi
gặp hơi nước lẫn trong khơng khí thường sẽ bị biến tính, gây hỏng bơm, vì thế

Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16
trong hệ thống sấy thăng hoa cần có bình ngưng – đóng băng để giữ
lại lượng hơi nước, giúp bơm khơng bị hỏng hóc.
4.4 Hệ thống lạnh
Hệ thống lạnh bao gồm các thiết bị (6), (7), (8), (9). Hệ thống lạnh này sử dụng
tác nhân lạnh là môi chất lạnh NH3 (NH3 sau này thường được thay thế bằng mơi
chất R22 do tính độc hại của nó) để làm lạnh bình ngưng – đóng băng. NH3 lỏng
được bơm đến bình ngưng tụ - đóng băng. Sau khi thực hiện truyền nhiệt với hỗn
hợp khơng khí – hơi nước, NH3 hóa hơi (có áp suất thấp) đi về bình tách lỏng (6).
Tại đây NH3 lỏng cịn sót sẽ được hồn lưu lại xuống dịng NH3 vào bình ngưng –
đóng băng, đồng thời hơi NH3 áp suất thấp sẽ đi về máy nén (9) để được tăng áp
suất. Mục đích của q trình nén hơi NH3 là giúp NH3 dễ ngưng tụ hơn tại giàn
ngưng NH3 (7). Sau khi ngưng tụ, NH3 lỏng được đưa về nơi nó ban đầu nó được
chứa để bắt đầu một chu trình mới.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

5. Ưu, nhược điểm của sấy thăng hoa
5.1 Ưu điểm
 Như đã giới thiệu, sấy thăng hoa là phương pháp sấy giữ được cấu trúc vật
liệu rất tốt. Vì vậy nên màu sắc, hương vị, hàm lượng dưỡng chất protein và
vitamin của các sản phẩm sấy thăng hoa được đảm bảo.
 Tốc độ bù nước nhanh nên sản phẩm sấy thăng hoa khi sử dụng chỉ cần
tháo ra ngồi, cho nó hấp thụ nước trở lại, nó sẽ trở lại trạng thái gần như
ban đầu trong thời gian rất ngắn tạo điều kiện thuận lợi và mang lại chất
lượng cho việc sử dụng sản phẩm.
 Giảm thiệt hại tối thiểu nhất cho những vật liệu không bền nhiệt

 Tạo cấu trúc xốp
 Khả năng lọc vô trùng chất lỏng ngay trước khi pha chế
 Các chất có thể được bảo quản ở nhiệt dộ phịng mà không cần làm lạnh và
được bảo vệ chống hư hỏng trong thời gian dài. Nó làm giảm đáng kể hàm
lượng nước nên ức chế hoạt động của vi sinh vật và enzyme thường làm
hỏng hoặc giảm chất lượng
 Vật liệu sấy sau khi sấy thăng hoa trở nên gọn, nhẹ dễ dàng cho việc vận
chuyển, đóng gói.
 Sản phẩm sấy thăng hoa thường có chất lượng tốt ổn định nên là lựa chọn
tối ưu cho việc kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm.
5.2 Nhược điểm
 Nhược điểm lớn nhất của sấy thăng hoa là yêu cầu về thiết kế phức tạp, giá
thành cao phải sử dụng đồng thời cả bơm chân không và hệ thống lạnh.
 Hệ thống gồm nhiều thiết bị khác đi kèm nên cồng kềnh và không phù hợp
cho các hộ kinh doanh nhỏ.
 Chi phí năng lượng cao cho bơm chân khơng và máy nén trong hệ thống.
 Khó thực hiện hơn so với các phương pháp sấy khác nên đòi hỏi người vận
hành phải có tay nghề cao.
 Thời gian xử lí kéo dài (thường là 4-10 giờ/1 chu kì sấy)
 Có thể làm hỏng sản phẩm do thay đổi độ pH và độ săn chắc của sản phẩm.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

6. Sự cố và cách bảo dưỡng
6.1 Các sự cố thường gặp
 Nghẹt hơi: Hơi được tạo ra với tốc độ nhanh hơn tốc độ đi qua cổng hơi
(cổng hơi nằm giữa buồng sấy và bình ngưng) làm nghẹt hơi và hơn nữa
còn làm gia tăng áp suất trong buồng sấy.
 Bình ngưng có thể bị các vấn đề như là: bị quá tải bình ngưng vì có q

nhiều hơi thốt ra làm nó khơng xử lí kịp. Lúc này có hai cách xử lí:
o Một là điều chỉnh cho tốc độ hơi bay ra chậm lại (bằng cách giảm
nhiệt độ sấy)
o Hai là tăng diện tích bề mặt cho bình ngưng để tăng khả năng làm
việc của nó.
 Hệ thống sấy thăng hoa có thể khơng đạt đến độ chân khơng thỏa đáng theo
tính tốn. Khi đó chúng ta cần kiểm tra rị rỉ, kiểm tra van để đảm bảo các
van đều được đóng. Nếu kiểm tra những cái trên không giải quyết được vấn
đề thì kiểm tra bơm chân khơng vì rất có thể bơm đã cũ, hỏng nên không
tạo được chân không mong muốn.
6.2 Cách bảo dưỡng
 Ngồi việc rã đơng bình ngưng và làm sạch hệ thống sau mỗi chu kỳ, bảo
dưỡng máy sấy thăng hoa thường xuyên bao gồm: thay dầu định kỳ cho
bơm chân khơng, thử nghiệm rị rỉ để đảm bảo rằng thiết bị đang hoạt động
theo thông số kỹ thuật ban đầu của nhà máy.
 Các sản phẩm của sấy thăng hoa phải được niêm phong trong các bao bì và
thùng chứa kín khí để tránh bù nước khi tiếp xúc với khí quyển.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

KẾT LUẬN
Sấy thăng hoa được xem là phương pháp sấy tiên tiến hiện nay với chất lượng
sản phẩm vượt trội hơn so với các phương pháp sấy cổ điển khác như: sấy đối
lưu, sấy tiếp xúc, sấy bức xạ, sấy chân không,.. Mặc dù sản phẩm sấy thăng hoa
mang nhiều lợi thế nhưng phương thức sấy thăng hoa lại có những rào cản như
giá thành đầu tư cho hệ thống sấy thăng hoa là khá đắt đỏ đồng thời việc vận
hành cũng khó hơn so với các phương pháp khác chính là những nguyên nhân
chính làm cho phương pháp này đa phần chỉ được ứng dụng để sấy các nơng sản,
thủy sản có giá trị cao, dùng trong y tế, ngành dược,…

Trong bài báo cáo này nhóm đã đi từ tổng quát giới thiệu, định nghĩa, lịch sử
phát triển, cơ sở lí thuyết của sấy thăng hoa đến tìm hiểu sâu về từng giai đoạn
của quá trình sấy. Sau đó đã trình bày về cấu tạo, nguyên lí hoạt động của một hệ
thống sấy thăng hoa trong thực tế, các ứng dụng của sấy thăng hoa cũng như ưu,
nhược điểm, các sự cố thường gặp trong lúc vận hành và cách bảo trì. Tuy nhiên,
dù cùng là phương pháp sấy thăng hoa nhưng khi áp dụng vào từng loại vật liệu
sấy khác nhau như: sấy thăng hoa nơng sản hay sấy thăng hoa dược phẩm,...sẽ có
những điểm lưu ý khác nhau cho mỗi trường hợp cụ thể. Điều này nhóm đã chưa
thể trình bày vì giới hạn của bài báo cáo cũng như thời lượng thuyết trình của
mỗi nhóm.


Kĩ thuật chân khơng_nhóm 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TSKH Trần Văn Phú, “Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy”, Nhà xuất bản Giáo dục,
2002
[2] TS.Trần Xoa, PGS.TS Nguyễn Trọng Khng, “Sổ tay q trình và thiết bị cơng nghệ
hóa chất’’, Tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
[3] Cristina Ratti, “Freeze - drying Process Design”, Handbook of Food Process Design:
Volume I, 2012
[4] Hawlader, M.N.A.; Perera, C.O.; Tian, M.; Yeo, K.L, “Drying of Guava and Papaya:
Impact of Different Drying Methods”, Dry. Technol. 2006, 24, 77–87. [CrossRef]
[5] Kraujalyte, V.; Pelvan, E.; Alasalvar, C. Volatile compounds and sensor haracteristics
of various instant teas produced from black tea. Food Chem. 2016, 194, 864–872.
[CrossRef]
[6] Cheng, K.; Dong, W.; Long, Y.; Zhao, J.; Hu, R.; Zhang, Y.; Zhu, K. Evaluation of the
impact of different drying methods on the phenolic compounds, antioxidant activity,
and in vitro digestion of green coffee beans. Food Sci. Nutr. 2019, 7, 1084–1095. [CrossRef]
[PubMed]

[7] Dong, W.; Hu, R.; Long, Y.; Li, H.; Zhang, Y.; Zhu, K.; Chu, Z. Comparative evaluation
of the volatile profiles and taste properties of roasted coffee beans as affected by drying
method and detected by electronic nose, electronic tongue, and HS-SPME-GC-MS. Food
Chem. 2019, 272, 723–731. [CrossRef] [PubMed]
[8] Fissore, D.; Pisano, R.; Barresi, A. Applying quality-by-design to develop a coffee
freeze-drying process. J. Food Eng. 2014, 123, 179–187. [CrossRef]
[9] Bhatta, S.; Stevanovic, T.; Ratti, C. Freeze-drying of maple syrup: Efficient protocol
formulation and evaluation of powder physicochemical properties. Dry. Technol. 2019, 1–
13. [CrossRef]
[10]. Roos, Y.H. Melting and glass transitions weight carbohydrates of low molecular.
Carbohydr. Res. 1993, 238, 39–48. [CrossRef] [69]. Bhandari, B.R.; Datta, N.; Howes, T.
Problems Associated With Spray Drying Of Sugar-Rich Foods. Dry. Technol. 1997, 15,
671–684. [CrossRef]