Cấu tạo máy sấy đông khô, kiến thức căn bản trong lĩnh vực sấy khô

Trong nội dung này tác giả sẽ phân tích sâu về cấu tạo máy sấy đông khô sử dụng cho dân dụng và trong công nghiệp, đồng thời cũng so sánh với máy đông khô phòng thí nghiệm để Độc giả hiểu được các chức năng giống và khác nhau của chúng. Đây là những kiến thức cơ bản để người sử dụng thiết bị hiểu thêm về cấu tạo, thành phần cũng như nguyên lý làm việc của máy sấy đông khô.

Hiểu về tên gọi của thiết bị

Trước tiên, chúng ta cần hiểu về tên gọi của thiết bị, hiện nay trên thị trường thiết bị sấy loại này thường có 2 tên gọi chính là máy sấy đông khô và máy sấy thăng hoa, mọi thứ như nhau chỉ khác cách gọi. Sấy đông khô nói lên quá trình sấy sản phẩm là cấp đông sản phẩm ở nhiệt độ âm sâu rồi sấy khô, còn sấy thăng hoa là nói lên nguyên lý làm bay hơi nước trong sản phẩm, đó là dựa vào sự thăng hoa của nước đá tại áp suất chân không. Một quy trình sấy hoàn thiện đều bắt đầu từ giai đoạn đông đá nhanh sản phẩm tại -30^oc đến -40^oc trong khoảng thời gian từ 2-6 tiếng tùy sản phẩm dày mỏng, tiếp đến là giai đoạn hút chân không buồng sấy, các bước sau cùng là giai đoạn thăng hoa của nước đá và cũng là giai đoạn lâu nhất. Trong các giai đoạn sấy cuối, nhiệt độ của sản phẩm sẽ tăng dần tới mức 20^oc để nước đá trong sản phẩm thăng hoa hoàn toàn. Tổng thời gian sấy thăng hoa sản phẩm thường kéo dài từ 20-40 tiếng, tùy độ dày mỏng và kết cấu của sản phẩm. Để hiểu được sự vận hành đó từ các hệ thống nào thì chúng ta cần hiểu về cấu tạo máy sấy đông khô.

Cấu tạo máy sấy

Về cơ bản, một máy sấy đông khô chuyên dụng sẽ gồm 2 buồng hình trụ tròn bằng inox304 như hình dưới đây, 1 buồng là chứa các giá đỡ khay và khay đựng sản phẩm, 1 buồng còn lại nhỏ hơn là nơi ngưng tụ hơi nước, các hệ thống bên trong máy gồm hệ thống làm lạnh sâu, hệ thống truyền dẫn nhiệt tới 2 buồng, hệ thống bơm chân không, bộ phận cấp nhiệt phụ và hệ thống điều khiển điện tử với màn hình hiển thị nhiều thông số. Hình ảnh trên đầu nội dung là các thiết bị bên trong của một máy sấy đông khô loại 5kg sử dụng cho gia đình, do vậy các hệ thống tương đối đơn giản, cấu tạo máy sấy đông khô loại này không khác gì nhiều các máy lớn, về nguyên lý thì vẫn có đầy đủ các bộ phận như vậy.

Hình ảnh trên là máy sấy thăng hoa của hãng Mactech (web maysaythanghoa.com) với 2 buồng riêng biệt, buồng trái là khoang sấy sản phẩm, buồng phải là khoang ngưng tụ hơi nước với độ lạnh tới -50^oc. Trong quá trình sấy thì nước đá trong sản phẩm từ buồng trái sẽ thăng hoa và được hút qua buồng phải để ngưng tụ lại hơi nước, việc này tránh cho hơi nước bị hút qua bơm chân không sẽ làm dầu bơm nhanh hỏng. Cấu tạo máy sấy đông khô có thể nói là cực kỳ phức tạp, do vậy tác giả chỉ phân tích cơ bản về các hệ thống trong phần dưới đây.

• Kết cấu giá đỡ sản phẩm: giá đỡ khay sấy của dòng máy này khác hoàn toàn các thiết bị sấy thông thường, bởi sự truyền nhiệt tới sản phẩm được thực hiện chủ yếu thông qua bề mặt tiếp xúc giữa sản phẩm với khay sấy, do vậy dung môi dẫn nhiệt được lưu thông bên trong lõi của giá đỡ khay.
• Kết cấu buồng ngưng: đây là nơi sẽ ngưng tụ lại hơi nước thoát ra từ sản phẩm, do đó độ lạnh âm tại đây là sâu nhất, thường từ -50 đến -40^oc, kết cấu của bộ phận này có nhiều kiểu, dạng ống xoắn, dạng ống thẳng song song hoặc dạng bề mặt lớn…
• Hệ thống lạnh âm sâu: đây là hệ thống quan trọng nhất trong phần cấu tạo máy sấy đông khô bởi hệ thống này rất phức tạp để có thể làm lạnh âm sâu tới -50^oc hoặc sâu hơn trong các thiết bị cùng loại nhưng dùng cho mục đích khác. Các thiết bị trong hệ thống lạnh về cơ bản đều gồm máy nén, dàn nóng, dàn lạnh, quạt, đường ống đồng, loại gas, van tiết lưu, cảm biến….
• Hệ thống truyền dẫn nhiệt: đối với các dòng máy công nghiệp, sự truyền nhiệt từ dàn lạnh trung tâm tới các bộ phận khác được thực hiện thông qua một hệ thống truyền dẫn bằng dung môi dẫn nhiệt. Cụ thể, từ dàn lạnh trung tâm tới khay sấy và tới dàn ngưng sẽ được phân bổ khác nhau.
• Hệ thống hút chân không: sự thăng hoa của nước đá chỉ xảy ra khi đủ điều kiện cơ bản là đông đá và áp suất chân không < 30pa, hệ thống thiết bị phải chịu được áp lực hút rất lớn, do vậy kết cấu khoang sấy và máy sấy thường rất chắc chắn và nặng.
• Bộ phận cấp nhiệt: đây là bộ phận phụ để hỗ trợ cho quá trình nâng nhiệt của sản phẩm.
• Hệ thống điều khiển: tùy theo loại máy mà thiết bị điều khiển sẽ có các chức năng khác nhau, đa phần thiết bị điều khiển khi bị trục trặc cần phải liên hệ chính hãng để mua thiết bị.

Cấu tạo máy đông khô phòng thí nghiệm

Một thiết bị cũng có tên gọi tương tự nhưng chủ yếu được sử dụng trong phòng thí nhiệm, đó là máy đông khô phòng thí nghiệm và cấu tạo máy đông khô loại này có điểm khác biệt so với máy sấy đông khô thông thường. Nguyên lý vận hành cũng tương tự nhau, chỉ khác nhau về quá trình thực hiện các công đoạn, cụ thể là công đoạn làm đông lạnh các mẫu thí nghiệm được thực hiện trong tủ lạnh âm sâu riêng biệt, khi mẫu nào đạt yêu cầu mới cho vào máy đông khô để sấy khô. Do vậy tác giả sẽ phân tích riêng trong một nội dung khác về thiết bị này. 

Như vậy qua các thông tin cơ bản trên Độc giả đã hiểu hơn về cấu tạo máy sấy đông khô trong thực tế, tất nhiên những thông tin này cũng chỉ ở mức cơ bản, homecare sẽ cố gắng phân tích sâu hơn nữa trong các nội dung tiếp theo. Cảm ơn các Bạn đã tham khảo nội dung chia sẻ từ homecare.