Bộ giáo dục và ĐÀo tạo trưỜng đẠi học nông lâm tp. HỒ chí minh khoa công nghệ HÓa học và thực phẩM
Sấy sử dụng dung môi siêu tới hạn
tải về 6.37 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- Sấy đông khô (sấy thăng hoa)
| Sấy sử dụng dung môi siêu tới hạn
Phương pháp sấy sử dụng dung môi siêu tới hạn làm phương pháp được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực tổng hợp aerogel. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là cho phép tạo ra vật liệu có độ thấu khí (porosity) rất cao (cao nhất trong 3 phương pháp sấy), khả năng sụp của mạng lưới cũng rất thấp và vật liệu tạo ra có hình thái cấu trúc được bảo toản như khối gel ban đầu. Nhược điển lớn nhất của phương pháp này là thiết bị sấy siêu tới hạn khó vận hành, chỉ sản xuất được lượng mẫu khá nhỏ, chi phí đắt đỏ và khó có thể ứng dụng ra quy mô lớn hơn. Trong điều kiện siêu tới hạn, dung môi có mặt như một pha lỏng, không phải là chất lỏng cũng không phải là chất khí, vì vậy không có sự tiếp xúc giữa chất lỏng và khí. Vì không có bề mặt phân biệt pha lỏng với khí, cho nên sẽ không có sức căng bề mặt hoặc lực mao dẫn hoạt động. Gel ướt sẽ có thể dễ dàng và nhanh chóng khô mà không có vết nứt gãy. Sấy đông khô (sấy thăng hoa) Nguyên lý hoạt động của sấy đông khô là sự thăng hoa, là quá trình chuyển pha trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi. Khi phân tử nhận đủ năng lượng để bứt ra khỏi các phân tử nhưng các điều kiện không phải dành cho pha lỏng thì sự thăng hoa sẽ diễn ra. Có hai yếu tố chính quyết định quá trình chuyển pha đó là nhiệt độ và áp suất không khí [26]. Sự thăng hoa của nước có thể diễn ra ở áp suất và nhiệt độ dưới điểm ba, tức là 4,579 mm Hg và 0,0099 độ C [27]. Hình 2. 8: Giản đồ cân bằng pha của nước (Nguồn: http://thietbibachma.com/may-say-thang-hoa/nguyen-ly-co-ban-cua-say-thang-hoa/) Quá trình sấy đông khô (lyophilization hay freeze drying) là một quá trình tách nước ra khỏi mẫu. Ban đầu nước sẽ được đông đặc lại ở áp suất thường, và sẽ loại chúng qua quá trình thăng hoa (bước sấy chính) sau đó là trải qua quá trình giải hấp (bước sấy phụ).Quá trình sấy đông khô diễn ra trong điều kiện chân không [27]. Hình 2. 9: Sơ đồ các bước diễn ra quá trình sấy đông khô (sấy thăng hoa) Hình 2. 10 : Sơ đồ mô tả sự biến thiên của nhiệt độ và độ ẩm của vật liệu trog suốt quá trình sấy đông khô [28] Ở bước đông lạnh: Tại bước này vật liệu được làm lạnh về dưới điểm eutectic, nhiệt độ thấp nhất mà cả thể lỏng lẫn thể rắn đều cùng tồn tại. Điều này đảm bảo cho sự thăng hoa diễn ra thay vì sự tan chảy [28]. Bước sấy chính: Đến bước này, áp suất sẽ được giảm xuống (khoảng còn vài milibar) và một lượng nhiệt được cung cấp đủ sự thăng hoa nước diễn ra. Ở bước này khoảng 95% nước trong vật liệu sẽ bị loại khỏi. Đây cũng là bước tốn thời gian dài nhất (có thể lên tới vài ngày) Bước sấy phụ: Sau bước sấy chính, gần như hầu hết nước đã thăng hoa tuy nhiên độ ẩm biên vẫn còn. Sản phẩm có vẻ khô, nhưng độ ẩm còn lại có thể cao tới 7-8% tiếp tục làm khô là cần thiết ở nhiệt độ ấm hơn để giảm độ ẩm còn lại để các giá trị tối ưu. Ở bước này, nhiệt độ được tăng cao hơn trong giai đoạn sấy sơ cấp và thậm chí có thể trên 0°C, để phá vỡ mọi tương tác hóa lý đã hình thành giữa các phân tử nước và vật liệu. Thông thường, áp suất cũng được hạ xuống trong giai đoạn này để tăng cường sự giải hấp [29]. Khi kết thúc quá trình, hàm lượng nước trong vật liệu sẽ ở mức cực kỳ thấp, khoảng từ 1% - 4% [28]. tải về 6.37 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|