การประยุกต์ใช้ระบบสุญญากาศ: การแช่แข็งแห้งผักและผลไม้

หัวใจสำคัญของกระบวนการอบแห้งแบบแช่แข็งคือเทคโนโลยีสุญญากาศ ขั้นตอนเริ่มต้นด้วยการแช่แข็งผลผลิตสดอย่างรวดเร็วเพื่อให้น้ำในผลผลิตกลายเป็นผลึกน้ำแข็ง จากนั้นวัสดุที่แช่แข็งจะถูกย้ายไปยังห้องสุญญากาศ ในห้องนี้ ปั๊มสุญญากาศจะทำหน้าที่สำคัญในการดูดอากาศและก๊าซออกเพื่อสร้างและรักษาสภาพแวดล้อมที่เป็นสุญญากาศอย่างสมบูรณ์ ภายใต้สภาวะความดันต่ำที่ควบคุมอย่างระมัดระวังนี้ หลักการของการระเหิดจะถูกนำมาใช้ ผลึกน้ำแข็งภายในอาหารจะไม่ละลายกลายเป็นน้ำ แต่จะเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นไอน้ำโดยตรง การเปลี่ยนแปลงสถานะโดยตรงนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากน้ำถูกกำจัดออกในรูปของไอน้ำโดยไม่ผ่านสถานะของเหลว จึงช่วยป้องกันการเคลื่อนย้ายของสารอาหารที่ละลายได้ ลดการยุบตัวของโครงสร้าง และหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาการเสื่อมสภาพที่มักเกิดขึ้นระหว่างการอบแห้งด้วยความร้อนแบบดั้งเดิม ดังนั้น โครงสร้างเซลล์ของผลไม้หรือผักจึงยังคงอยู่เกือบสมบูรณ์ ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่มีรูพรุน น้ำหนักเบา และสามารถคืนสภาพด้วยน้ำได้ง่าย

ประสิทธิภาพและความสำเร็จของขั้นตอนการระเหิดนี้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบสุญญากาศเป็นอย่างมาก ปั๊มสุญญากาศต้องสามารถสร้างและรักษาระดับความดันที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 1 มิลลิบาร์ ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับการระเหิดของน้ำแข็งที่อุณหภูมิต่ำ การเบี่ยงเบนหรือความไม่เสถียรใดๆ ในระดับสุญญากาศนี้อาจรบกวนจลนศาสตร์การระเหิด ส่งผลให้การอบแห้งไม่สม่ำเสมอ เวลาในการทำงานนานขึ้น หรือแม้กระทั่งการละลายบางส่วน ซึ่งส่งผลเสียต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์

อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมการทำงานก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อปั๊มสุญญากาศ ไอน้ำปริมาณมากที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการระเหิดเป็นผลพลอยหลักที่ถูกดูดออกโดยปั๊ม หากไอน้ำนี้เข้าสู่ปั๊มโดยตรง มันอาจควบแน่นภายใน ผสมกับน้ำมันปั๊ม (ในรุ่นที่ใช้น้ำมันหล่อลื่น) ก่อให้เกิดอิมัลชันที่ลดประสิทธิภาพการหล่อลื่น ทำให้เกิดการกัดกร่อน และเร่งการสึกหรอ ในระบบปั๊มแบบแห้ง ความชื้นที่มากเกินไปอาจนำไปสู่การกัดกร่อนภายในและการสะสมของเศษสิ่งสกปรก นอกจากนี้ กระบวนการอาจทำให้เกิดอนุภาคขนาดเล็กหรือสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายในปริมาณเล็กน้อยจากผลิตภัณฑ์เอง ซึ่งอาจปนเปื้อนและทำลายส่วนประกอบภายในที่บอบบาง เช่น โรเตอร์ ใบพัด และแบริ่ง การปนเปื้อนดังกล่าวไม่เพียงแต่เป็นอันตรายต่อประสิทธิภาพของปั๊ม—ซึ่งนำไปสู่ระดับสุญญากาศที่ลดลง การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น และอุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้น—แต่ยังเป็นความเสี่ยงโดยตรงต่อความปลอดภัยและคุณภาพของผลิตภัณฑ์อีกด้วย สารปนเปื้อนที่ไหลย้อนกลับจากปั๊มที่ชำรุดเข้าไปในห้องกระบวนการเป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่ง