Máy sấy thăng hoa được sử dụng rộng rãi trong dược phẩm và các ngành công nghiệp khác, vì đây là quá trình duy nhất mà nước có thể được loại bỏ khỏi sản phẩm hoặc chất hữu cơ mà không gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho cấu trúc tế bào hoặc làm mất các thành phần dễ bay hơi.
Sấy thăng hoa là gì?
Sấy thăng hoa về mặt kỹ thuật được gọi là đông khô, là một quá trình khử nước thường được sử dụng để bảo quản vật liệu dễ hỏng hoặc làm cho vật liệu thuận tiện hơn cho việc vận chuyển. Làm đông khô hoạt động bằng cách làm đông cứng vật liệu và sau đó giảm áp suất xung quanh để cho phép nước đóng băng trong vật liệu thăng hoa trực tiếp từ pha rắn sang pha khí.
Công nghệ sấy thăng hoa là công nghệ tiên tiến nhất để chế biến khử nước thực phẩm hiện nay. So với phương pháp sấy thông thường, thực phẩm đông khô được sản xuất bằng công nghệ này có đặc tính đảm bảo chất lượng trong thời gian dài, tính chất tái hydrat hóa tốt, màu sắc đẹp, hương vị, hình dáng đẹp và hàm lượng thành phần dinh dưỡng cao. Thực phẩm khô về cơ bản không thay đổi về khối lượng và hình dạng, trông giống như bọt biển và không bị co rút. Công nghệ sấy loại này có thể được sử dụng rộng rãi trong chế biến rau, trái cây, gia vị, thủy sản, chế phẩm sinh học, thuốc, đồ uống,…
Nguyên lý hoạt động của máy sấy thăng hoa
Trong điều kiện chân không, vật liệu được đông khô thông qua nguyên lý thăng hoa. Độ ẩm trong vật liệu đông lạnh trước được thăng hoa trực tiếp từ trạng thái rắn (nước đá) sang trạng thái khí (hơi) mà không bị tan chảy. Sản phẩm đông khô được tạo hình có độ xốp, không bị co ngót và có khả năng bù nước tốt, chỉ chứa ít nước. Sản phẩm đông khô đóng gói kín có thể bảo quản và vận chuyển ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài.
Quá trình sấy thăng hoa
Sấy thăng hoa liên quan đến việc loại bỏ nước hoặc các dung môi khác khỏi một sản phẩm nhất định bằng một quá trình gọi là thăng hoa. Điều này xảy ra khi đá của sản phẩm đông lạnh chuyển trực tiếp sang trạng thái khí mà không đi qua pha lỏng. Điều này cho phép tạo ra một sản phẩm ổn định, dễ sử dụng và bảo quản ở nhiệt độ môi trường.
Môi trường áp suất thấp là điều kiện tiên quyết để cho phép quá trình này diễn ra. Để bắt đầu loại bỏ nước, áp suất bên trong máy sấy phải thấp hơn “giá trị ba điểm” đối với sản phẩm, đồng thời duy trì nhiệt độ của mẫu dưới điểm đóng băng trong quá trình đông khô.
Làm đông trước – giai đoạn đầu tiên
Mẫu bị đông lạnh nghĩa là nước trong sản phẩm bị chuyển thành nước đá, từ đó pha chuyển từ lỏng sang rắn. Quá trình đông lạnh trước chậm sẽ tạo ra các tinh thể đá nhẹ hơn, dễ đông khô hơn, trong khi đông lạnh trước nhanh sẽ tạo ra các tinh thể nhỏ hơn.
Sấy sơ cấp – Giai đoạn thứ hai
Trong giai đoạn đông khô thứ hai, quá trình thăng hoa bắt đầu. Nước đá hình thành ở bước làm đông trước được loại bỏ khỏi mẫu bằng cách chuyển trực tiếp đá “rắn” sang dạng hơi mà không đi qua pha lỏng. Hơi sinh ra được thu vào thiết bị ngưng tụ, thiết bị này có nhiệt độ và áp suất thấp hơn sản phẩm. Do đó, hơi được chuyển trở lại thành băng trên bề mặt bình ngưng.
“Năng lượng” cần thiết để quá trình này xảy ra được cung cấp bằng cách đun nóng nhẹ mẫu, quá trình này sẽ bắt đầu quá trình thăng hoa và cuối cùng mẫu sẽ khô.
Nếu quá nhiều năng lượng (nhiệt) được cung cấp cho mẫu trong giai đoạn này thì bình ngưng của máy đông khô có thể không ngưng tụ được thể tích hơi đủ nhanh, nhiệt độ của bình ngưng băng sau đó sẽ tăng cùng với áp suất hơi của nó, do đó làm tăng rủi ro. của mẫu nóng chảy.
Sấy thứ cấp – Giai đoạn thứ ba
Cuối cùng, lượng nước dư có liên kết chặt chẽ với các phân tử của mẫu sẽ chuyển thành hơi và bị loại khỏi mẫu.
Nước này luôn có áp suất hơi thấp hơn áp suất hơi của nước ở dạng “tự do”. Việc loại bỏ nước trong giai đoạn đông khô cuối cùng này sẽ được thực hiện ở nhiệt độ sản phẩm cao hơn, do đó, mọi hoạt động sinh học của mẫu sẽ không bị suy giảm hoặc ảnh hưởng. Điều này thường liên quan đến việc tăng nhiệt độ và giảm áp suất để cung cấp đủ năng lượng phá vỡ liên kết phân tử. Một quá trình gọi là giải hấp.
Ứng dụng của sấy thăng hoa
Quá trình đông khô có thể được sử dụng trong các lĩnh vực sau:
1. Công nghiệp thực phẩm – Thực phẩm cần được bảo quản bằng cách đông khô để phục vụ nhu cầu tiêu dùng của các cá nhân trong lĩnh vực thám hiểm không gian, người đi bộ đường dài, quân nhân, cũng như sự sẵn có của các loại thực phẩm khử nước như mì, súp,… Hình thức phổ biến nhất thực phẩm đông khô là cà phê hòa tan.
2. Công nghiệp sữa – Các sản phẩm sữa thường cần làm lạnh đều được bảo quản bằng phương pháp đông khô. Cả chất rắn và chất lỏng sữa đều có thể được bảo quản bằng kỹ thuật này và không cần sử dụng chất bảo quản hóa học. Khối lượng sản phẩm giảm đi sau khi đông khô chứng tỏ là một lợi thế bổ sung trong trường hợp vận chuyển sản phẩm. Các sản phẩm từ sữa có thể được bảo quản bằng phương pháp đông khô bao gồm sữa, sữa chua, kem, phô mai, v.v. Những sản phẩm này sau đó có thể được cung cấp cho các tiệm bánh, tiệm sữa, nhà hàng, v.v.
3. Dược phẩm dinh dưỡng – Trong trường hợp dược phẩm dinh dưỡng, quá trình đông khô được sử dụng để ổn định cũng như tăng thời hạn sử dụng của sản phẩm. Các sản phẩm dinh dưỡng dạng lỏng được chuyển sang dạng bột, giúp bảo quản được lâu hơn. Các loại thực phẩm dinh dưỡng có thể bảo quản bằng phương pháp đông khô bao gồm rong biển, nha đam, trà, v.v.
4. Chế phẩm ăn được – Trong trường hợp sử dụng phương pháp sấy khô thông thường, sản phẩm thu được sẽ mất chất lượng. Điều này có thể gây ra những thay đổi bất lợi về tính chất của sản phẩm. Các sản phẩm được bảo quản bằng kỹ thuật này bao gồm chế phẩm sinh học, sữa bơ…
5. Dược phẩm – Các công ty dược phẩm sử dụng đông khô như một công cụ để tăng thời hạn sử dụng của thuốc và vắc xin. Nếu một loại thuốc dạng lỏng được chuyển thành dạng bột và được bảo quản trong lọ, nó có thể được hoàn nguyên dễ dàng khi cần thiết. Dược phẩm phải qua quá trình đông khô bao gồm vắc xin, hormone, protein, huyết tương, kháng sinh,…
6. Nghiên cứu – Mẫu thực vật được bảo quản bằng đông khô để sử dụng cho mục đích nghiên cứu. Các mẫu phòng thí nghiệm có thể được bảo quản bằng phương pháp đông khô bao gồm hoạt chất dược phẩm, thành phần, mẫu bệnh lý, vi sinh vật nuôi cấy, vi rút, vi khuẩn, kháng thể,…
7. Hoa – Độ ẩm có trong hoa được loại bỏ thông qua quá trình hút chân không, sau đó được đông lạnh ở nhiệt độ thấp. Điều này ngăn ngừa sự co rút của hoa và duy trì cấu trúc cũng như chất lượng của hoa. Các loại hoa có thể được bảo quản bằng cách đông khô bao gồm hoa cúc, hoa cẩm chướng, hoa thuỷ tiên vàng, lục bình, hoa hồng, v.v.
8. Thức ăn cho vật nuôi – Việc loại bỏ độ ẩm là cần thiết để bảo quản thức ăn cho vật nuôi được lâu dài. Tuy nhiên, việc loại bỏ độ ẩm này có thể có tác động xấu đến dinh dưỡng và chất lượng của sản phẩm. Đông khô giúp bảo quản cũng như duy trì chất lượng sản phẩm. Thức ăn dành cho vật nuôi được đông khô có thể được coi là gần giống với chế độ ăn tự nhiên. Những thực phẩm này có thể được định hình phù hợp cho mục đích vận chuyển và thuận tiện. Việc pha chế thức ăn cho vật nuôi có thể được thực hiện bằng nước hoặc có thể cho vật nuôi tiêu thụ ở dạng bột.
Ưu điểm của thực phẩm sấy thăng hoa
1. Hương vị thực phẩm tươi hầu như giữ được tất cả hương vị thực phẩm tươi sống và hàm lượng dinh dưỡng. Đông khô loại bỏ nước, không loại bỏ hương vị.
2. Nhìn tươi mới: Thực phẩm đông khô duy trì hình dạng và kết cấu ban đầu, không giống như thực phẩm khử nước, co lại do chế biến ở nhiệt độ cao. Đông khô loại bỏ nước ở nhiệt độ thấp, giữ nguyên các kênh ẩm và sợi thực phẩm. Chỉ cần thêm nước và trong vài phút mọi chi tiết thực phẩm tươi sống sẽ trở lại.
3. Cân nặng ít hơn thực phẩm tươi: Thực phẩm đông khô đã loại bỏ 98% lượng nước. Điều này làm giảm trọng lượng của thực phẩm khoảng 90%. Do trọng lượng nhẹ trên một thể tích thực phẩm hoàn nguyên nên các sản phẩm đông khô rất phổ biến và tiện lợi cho người đi bộ đường dài. Có thể mang theo nhiều thực phẩm khô hơn trên cùng một trọng lượng của thực phẩm ướt và giữ được tình trạng tốt lâu hơn thực phẩm ướt, vốn có xu hướng hư hỏng nhanh chóng. Người đi bộ pha chế thực phẩm bằng nước có sẵn tại thời điểm sử dụng.
4. Giữ tươi: Thực phẩm đông khô có thể được bảo quản ở nhiệt độ phòng mà không bị hư hỏng hoặc hư hỏng. Điều này là do đông khô và đóng gói loại bỏ cả nước và oxy – hai nguyên nhân chính gây hư hỏng thực phẩm.