Làm lạnh chân không hoạt động như thế nào
Làm lạnh chân không hoạt động theo nguyên lý làm mát bay hơi. Khi áp suất trong một buồng kín được giảm xuống dưới áp suất bão hòa của nước tại nhiệt độ sản phẩm, nước trên bề mặt và bên trong sản phẩm bắt đầu bay hơi nhanh. Sự chuyển pha từ lỏng sang hơi này cần nhiệt ẩn (khoảng 2,257 kJ/kg nước), và nhiệt đó được lấy từ chính sản phẩm, khiến nhiệt độ của nó giảm xuống.
Tốc độ làm lạnh phụ thuộc vào một số yếu tố: lưu lượng của bơm chân không, tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích của sản phẩm, và độ hoạt động của nước trong sản phẩm. Thông thường, làm lạnh chân không đạt mức giảm nhiệt độ từ 25°C xuống 2°C trong 20-40 phút — nhanh hơn 6-10x so với làm mát bằng gió cưỡng bức.
Hai hệ quả đi kèm: việc làm lạnh và việc hao hụt ẩm diễn ra trong cùng một bước, vì hơi nước rời khỏi sản phẩm mang theo nhiệt ra ngoài; và quá trình làm lạnh tiến từ bề mặt vào trong trong khi hơi ẩm di chuyển ra ngoài, nên quá trình bị giới hạn bởi mức độ dễ dàng mà hơi ẩm tiếp cận được bề mặt.
Các thông số chính
- Chân không làm việc: ≤660 Pa (5 Torr) khi làm lạnh nông sản
- Mức giảm nhiệt độ: lên tới 25°C mỗi mẻ
- Hao hụt khối lượng: thường dưới 2% với nông sản tươi
- Độ đồng đều: ±1°C trên toàn bộ mẻ
Độ đồng đều là hệ quả của cơ chế chứ không phải của một tính năng điều khiển: vì điểm sôi của nước phụ thuộc vào áp suất, và áp suất gần như bằng nhau trong toàn bộ buồng, nên mọi phần của lô hàng đều nhả hơi trong cùng một điều kiện.
Áp dụng nguyên lý này
Hai nhóm sản phẩm sử dụng quy trình này bắt đầu từ những nhiệt độ khác nhau. Nông sản tươi đến ở nhiệt độ môi trường, trong dải 25–30°C điển hình của rau sau thu hoạch, và được làm lạnh xuống nhiệt độ của dây chuyền lạnh. Thức ăn đã nấu đến ở trạng thái nóng, 80–90°C, và được làm nguội nhanh qua vùng nguy hiểm của vi khuẩn.
Sản phẩm có hàm lượng ẩm cao và cấu trúc xốp, thoáng nhả hơi nước dễ dàng. Sản phẩm đặc, sản phẩm có hàm lượng ẩm thấp, và sản phẩm được đóng gói kín chống hơi nước làm hạn chế bay hơi; ở những trường hợp đó, tốc độ làm lạnh đạt được và mức hao hụt khối lượng tương ứng khác với trường hợp tham chiếu, nên cần một thử nghiệm để xác lập chu trình thay vì dùng một con số giả định. Khi nguyên liệu và khối lượng mẻ khác nhau, kết quả cũng khác theo.
Giới hạn của phương pháp
Vì quá trình phụ thuộc vào sự bay hơi từ sản phẩm, bất cứ thứ gì chặn đường đi của hơi nước — màng kín, một lô hàng xếp sâu và chặt, hay một bề mặt lạnh đặt sai vị trí — đều làm hạn chế hiệu quả. Bẫy nước phải loại bỏ hơi nước trước khi nó tới bơm; nếu bề mặt của nó cao hơn điểm sương của hơi nước, hoặc diện tích tự do của nó bị tuyết chặn, hơi nước sẽ tới được bơm và mức chân không bị mất.