หลักการทำความเย็นสุญญากาศ

การทำความเย็นแบบสุญญากาศทำงานอย่างไร

การทำความเย็นแบบสุญญากาศทำงานบนหลักการทำความเย็นแบบระเหย เมื่อความดันในห้องปิดลดลงต่ำกว่าความดันอิ่มตัวของน้ำที่อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ น้ำที่อยู่บนและภายในผลิตภัณฑ์จะเริ่มระเหยอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอต้องใช้ความร้อนแฝง (ประมาณ 2,257 kJ/kg ของน้ำ) ซึ่งดึงมาจากตัวผลิตภัณฑ์เอง ส่งผลให้อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ลดลง

อัตราการทำความเย็นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ: ความสามารถในการแทนที่ของปั๊มสุญญากาศ อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรของผลิตภัณฑ์ และค่าวอเตอร์แอกทิวิตีของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไป การทำความเย็นแบบสุญญากาศทำให้อุณหภูมิลดลงจาก 25°C เหลือ 2°C ภายใน 20-40 นาที — เร็วกว่าการทำความเย็นแบบลมเป่า 6-10 เท่า

ผลที่ตามมาสองประการคือ การทำความเย็นและการสูญเสียความชื้นเกิดขึ้นในขั้นตอนเดียวกัน เนื่องจากไอที่ออกจากผลิตภัณฑ์พาความร้อนออกไปด้วย และการทำความเย็นลุกลามจากพื้นผิวเข้าสู่ภายในขณะที่ความชื้นเคลื่อนที่ออกสู่ภายนอก ดังนั้นกระบวนการจึงถูกจำกัดด้วยอัตราที่ความชื้นเคลื่อนที่มาถึงพื้นผิว

พารามิเตอร์หลัก

• สุญญากาศที่ใช้งาน: ≤660 Pa (5 Torr) สำหรับการทำความเย็นผักและผลไม้
• การลดอุณหภูมิ: สูงถึง 25°C ต่อรอบ
• การสูญเสียน้ำหนัก: โดยทั่วไปต่ำกว่า 2% สำหรับผักและผลไม้สด
• ความสม่ำเสมอ: ±1°C ทั่วทั้งชุด

ความสม่ำเสมอเป็นผลจากกลไกมากกว่าคุณสมบัติด้านการควบคุม: เนื่องจากจุดเดือดของน้ำขึ้นอยู่กับความดัน และความดันแทบเท่ากันทั่วทั้งห้อง ทุกส่วนของผลิตภัณฑ์จึงปล่อยไอภายใต้สภาวะเดียวกัน

การนำหลักการไปประยุกต์ใช้

ผลิตภัณฑ์สองกลุ่มที่ใช้กระบวนการนี้เริ่มต้นจากอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ผักและผลไม้สดเข้ามาในที่อุณหภูมิแวดล้อม ในช่วง 25–30°C ซึ่งเป็นช่วงปกติของผักหลังการเก็บเกี่ยว และถูกทำให้เย็นลงถึงอุณหภูมิของห่วงโซ่ความเย็น อาหารปรุงสุกเข้ามาในสภาพร้อน ที่ 80–90°C และถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วผ่านช่วงอันตรายของแบคทีเรีย

ผลิตภัณฑ์ที่มีความชื้นสูงและมีโครงสร้างเปิดและมีรูพรุนจะปล่อยไอน้ำได้ง่าย ผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นสูง ผลิตภัณฑ์ที่มีความชื้นต่ำ และผลิตภัณฑ์ที่บรรจุแบบปิดผนึกในบรรจุภัณฑ์ที่ป้องกันไอน้ำจะจำกัดการระเหย ในกรณีนั้นอัตราการทำความเย็นที่ทำได้และการสูญเสียน้ำหนักที่เป็นผลตามมาจะแตกต่างจากกรณีอ้างอิง ดังนั้นการทดลองจึงเป็นตัวกำหนดรอบ แทนที่จะใช้ค่าที่สมมติขึ้น เมื่อวัสดุและน้ำหนักแบตช์แตกต่างกัน ผลลัพธ์ก็แตกต่างตามกัน

ข้อจำกัดของวิธีการ

เนื่องจากกระบวนการอาศัยการระเหยจากผลิตภัณฑ์ สิ่งใดที่ขวางเส้นทางของไอน้ำ เช่น ฟิล์มที่ปิดผนึก โหลดที่ลึกและอัดแน่น หรือพื้นผิวที่เย็นในตำแหน่งที่ไม่เหมาะสม ย่อมจำกัดผลของกระบวนการ ตัวดักจับน้ำต้องกำจัดไอน้ำก่อนที่ไอน้ำจะไปถึงปั๊ม หากพื้นผิวของตัวดักจับน้ำมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดน้ำค้างของไอน้ำ หรือพื้นที่ว่างถูกปิดกั้นด้วยน้ำแข็งเกาะ ไอน้ำก็จะไปถึงปั๊มและระดับสุญญากาศก็สูญเสียไป