Sấy thăng hoa là gì? Khái niệm, ứng dụng và những thông tin cần biết
Sấy thăng hoa, hay còn gọi là công nghệ sấy đông khô (freeze-drying), là một phương pháp loại bỏ nước ra khỏi vật liệu thông qua quá trình thăng hoa. Bạn đã biết sấy thăng hoa là gì, và những ưu nhược điểm của công nghệ nay hay chưa? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn đọc có thêm những thông tin cần thiết.
Nội dung chính
Sấy thăng hoa là gì?
Khái niệm sấy thăng hoa
Sấy thăng hoa (còn gọi là đông khô) là một quá trình loại bỏ nước thường được sử dụng để bảo quản vật liệu dễ hỏng, với mục đích kéo dài thời hạn sử dụng và/hoặc chuẩn bị cho quá trình vận chuyển. Sấy đông khô hoạt động bằng cách đông lạnh vật liệu, sau đó giảm áp suất và thêm nhiệt để nước đông lạnh trong vật liệu chuyển trực tiếp thành hơi (thăng hoa).
Tham khảo bài viết: Sấy chân không là gì?
Lịch sử của phương pháp sấy thăng hoa
Công nghệ sấy thăng hoa xuất hiện trên thế giới từ khá lâu về trước. Công nghệ này được phát minh bởi Jacques-Arsene d’Arsonval tại phòng thí nghiệm sinh học vật lý trường College de France tại Paris vào năm 1906. Trong Thế chiến thứ hai, sấy thăng hoa đã được ứng dụng rộng rãi nhằm bảo quản huyết thanh. Từ đó, công nghệ này dần trở thành phương thức quan trọng nhất để bảo quản các vật liệu sinh học.
1950 là năm đặc biệt đánh dấu cho sự phát triển của phương pháp sấy thăng hoa vào lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm với ưu điểm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm khác mà không cần sử dụng thêm một hóa chất nào khác.
Công nghệ sấy thăng hoa thực phẩm đã được ứng dụng khá rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới, và đặc biệt phát triển mạnh ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, các quốc gia Nam Mỹ, Bắc Mỹ…
Sấy đông khô hoạt động như thế nào?
Quá trình sấy đông lạnh diễn ra theo ba giai đoạn:
- Đóng băng
- Sấy sơ bộ (Thăng hoa)
- Sấy khô thứ cấp (Hấp thụ)
Sấy đông khô đúng cách có thể giảm thời gian sấy khô tới 30%.
Giai đoạn đóng băng
Đông lạnh là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình sấy đông lạnh và có nhiều phương pháp thực hiện. Đông lạnh có thể được thực hiện trong tủ đông, bồn lạnh (tủ đông vỏ) hoặc trên kệ trong máy sấy đông lạnh. Làm mát vật liệu dưới điểm ba của nó đảm bảo rằng quá trình thăng hoa, thay vì tan chảy, sẽ xảy ra. Điều này bảo toàn hình dạng vật lý của nó.
Sấy thăng hoa dễ thực hiện nhất bằng cách sử dụng các tinh thể băng lớn, có thể được tạo ra bằng cách đông lạnh chậm hoặc ủ. Tuy nhiên, với các vật liệu sinh học, khi các tinh thể quá lớn, chúng có thể phá vỡ thành tế bào và dẫn đến kết quả sấy đông khô không lý tưởng. Để ngăn ngừa điều này, quá trình đông lạnh được thực hiện nhanh chóng. Đối với các vật liệu có xu hướng kết tủa, có thể sử dụng ủ. Quá trình này bao gồm đông lạnh nhanh, sau đó tăng nhiệt độ sản phẩm để cho phép các tinh thể phát triển.
Giai đoạn sấy sơ cấp (thăng hoa)
Giai đoạn thứ hai của quá trình sấy đông là sấy sơ cấp (thăng hoa), trong đó áp suất được hạ xuống và nhiệt được thêm vào vật liệu để nước thăng hoa. Chân không đẩy nhanh quá trình thăng hoa. Bộ ngưng tụ lạnh cung cấp bề mặt để hơi nước bám dính và đông đặc. Bộ ngưng tụ cũng bảo vệ máy bơm chân không khỏi hơi nước. Khoảng 95% nước trong vật liệu được loại bỏ trong giai đoạn này. Sấy sơ cấp có thể là một quá trình chậm. Quá nhiều nhiệt có thể làm thay đổi cấu trúc của vật liệu.
Giai đoạn sấy thứ cấp (hấp phụ)
Giai đoạn cuối cùng của quá trình sấy đông khô là sấy thứ cấp (hấp phụ), trong đó các phân tử nước liên kết ion được loại bỏ. Bằng cách tăng nhiệt độ cao hơn so với giai đoạn sấy sơ cấp, các liên kết bị phá vỡ giữa vật liệu và các phân tử nước. Vật liệu sấy đông khô vẫn giữ được cấu trúc xốp. Sau khi quá trình sấy đông khô hoàn tất, chân không có thể bị phá vỡ bằng khí trơ trước khi vật liệu được niêm phong. Hầu hết các vật liệu có thể được sấy khô đến độ ẩm còn lại 1-5%.
Ứng dụng của sấy thăng hoa
Trong ngành thực phẩm
Sấy thăng hoa giúp bảo quản thực phẩm lâu dài mà vẫn giữ được hương vị, màu sắc và giá trị dinh dưỡng. Các sản phẩm phổ biến gồm trái cây sấy, rau củ sấy và các loại thực phẩm ăn liền.
Trong ngành dược phẩm
Công nghệ này được sử dụng để sản xuất các loại thuốc dễ bị phân hủy trong môi trường ẩm hoặc nhiệt độ cao, chẳng hạn như vaccine, kháng sinh và protein.
Trong ngành mỹ phẩm
Sấy thăng hoa giúp bảo quản các sản phẩm mỹ phẩm tự nhiên, như mặt nạ và bột dưỡng da, đảm bảo không bị biến chất theo thời gian.
Những vấn đề cần tránh trong quá trình sấy thăng hoa
- Làm nóng sản phẩm ở nhiệt độ quá cao có thể gây ra hiện tượng tan chảy hoặc sản phẩm bị sụp đổ
- Quá tải tụ điện do có quá nhiều hơi nước đập vào tụ điện.
- Tạo ra quá nhiều hơi nước
- Diện tích bề mặt quá lớn
- Diện tích tụ tụ quá nhỏ
- Không đủ lạnh
- Nghẹt hơi – hơi được tạo ra với tốc độ nhanh hơn tốc độ hơi đi qua cổng hơi, cổng giữa khoang sản phẩm và bộ ngưng tụ, làm tăng áp suất trong khoang.
Kết luận
Sấy thăng hoa là một công nghệ bảo quản tiên tiến mang lại nhiều lợi ích vượt trội trong việc bảo toàn chất lượng sản phẩm. Dù chi phí ban đầu cao, nhưng hiệu quả lâu dài và tính ứng dụng rộng rãi khiến công nghệ này trở thành lựa chọn hàng đầu trong nhiều lĩnh vực. Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu rõ hơn về sấy thăng hoa là gì và những lợi ích mà nó mang lại.
