Tiểu luận môn học nghiên cứu côngnghệ sấy thực phẩm

Như vậy, trong các hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo rađộ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường: thứ nhất là giảm phânáp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách

Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

DANH MỤC BẢNG 3

LỜI MỞ ĐẦU 4

Chương 1: CƠ SỞ KHOA HỌC 5

1.1 Định Nghĩa 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Phân loại 5

1.2 Các phương pháp sấy 5

1.2.1 Phương pháp sấy nóng – Sấy đối lưu tuần hoàn khí nóng 5

1.2.2 Phương pháp sấy bức xạ 6

1.2.3 Phương pháp sấy đối lưu 6

1.2.4 Phương pháp sấy lạnh – Sấy bơm nhiệt 9

1.3 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy 12

1.3.1 Quá trình khuếch tán nội 12

1.3.2 Quá trình khuếch tán ngoại 13

1.3.3 Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại 13

1.3.4 Các giai đoạn trong quá trình sấy 14

Chương 2: MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN 15

2.1 Khai thác 15

2.2 Chế biến 15

2.3 Bảo quản 15

2.4 Hoàn thiện 15

Chương 3: CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU 16

3.1 Vật lý 16

3.2 Hoá học 16

3.3 Hóa lý 17

3.4 Sinh học 17

3.5 Hóa sinh 17

Chương 4: ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH SẤY ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN

PHẨM 18

4.1 Ảnh hưởng đến cấu trúc 18

4.2 Ảnh hưởng đến mùi vị 19

4.3 Ảnh hưởng đến màu sắc 19

4.4 Ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng 19

Chương 5: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM SẤY 21

5.1 Đánh giá chất lượng 21

5.2 Bảo quản sản phẩm sấy 22

5.2.1 Sử dụng bình đựng trái cây sấy khô 22

5.2.2 Bảo quản trái cây sấy khô bằng Tủ đông 23

5.2.3 Đóng gói hút chân không trái cây khô, dẻo 23

KẾT LUẬN 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống sấy buồng 7

Hình 1.2 Hệ thống sấy hầm 7

Hình 1.3 Hệ thống sấy tháp 8

Hình 1.4 Hệ thống sấy thùng quay 8

Hình 1.5 Hệ thống sấy khí động 9

Hình 1.6 Hệ thống sấy lạnh 10

Hình 1.7 Hệ thống sấy thăng hoa 11

Hình 5.1 Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng 21

Hình 5.2 Bảo quản trong bình kín 23

Hình 5.3 Đóng gói chân không thực phẩm 23

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh giữa phương pháp sấy lạnh và sấy nóng 12

Bảng 4.1 Các đặc tính của một số thực phẩm sấy dạng bột 19

LỜI MỞ ĐẦU

hương pháp này không cần chất bảo quản, thời gian bảo quản theo mong muốn

và không cần sân bãi rộng cũng như thực hiện ở mọi thời tiết mà vẫn giữ đượchương vị tự nhiên Sản phẩm sau đó được bảo quản ở môi trường thôngthường

P

Các sản phẩm nông nghiệp của những nước có thế mạnh như Việt Nam và TháiLan sau khi được sản xuất ra sẽ phải bảo quản thế nào để phục vụ xuất khẩu có giá trịcao trong khi các phương pháp truyền thống bị giới hạn về thời gian bảo quản, tốnnhiều nhân lực và mất nhiều diện tích sân bãi luôn đặt ra bài toán nan giải cho giớichuyên gia Vì thế, công nghệ mới sấy khô nông sản ngay sau thu hoạch của mộtchuyên gia Thái Lan đã thu hút sự quan tâm của dư luận

Công nghệ sấy khô ngay sau khi thu hoạch do một chuyên gia trong lĩnh vực nôngnghiệp Thái Lan, ông Thanachai Tuntijinda sáng chế sẽ giải quyết được những khókhăn trên, làm tăng giá trị cho các sản phẩm nông nghiệp, qua đó góp phần giúp ngườinông dân cũng như các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực kinh doanh nông sản.Công nghệ sấy khô tức thời là một phương pháp sấy khô bằng lạnh chứ khôngphải bằng nhiệt Do vậy, thời gian thực hiện rất nhanh (gấp 20 lần so với thời gian sấythông thường) và có thể thực hiện trong bất kỳ điều kiện thời tiết nào

Chương 1: CƠ SỞ KHOA HỌC

1.1 Định Nghĩa

1.1.1 Khái niệm

Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu Trongquá trình sấy, nước được tách ra khỏi mẫu nguyên liệu theo nguyên tắc bốc hơi(evaporation) hoặc thăng hoa (sublimation) Cần phân biệt sự khác nhau giữa sấy và côđặc Trong quá trình sấy, mẫu nguyên liệu thường ở dạng rắn, tuy nhiên mẫu nguyênliệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù Sản phẩm thu được sau quá trìnhsấy luôn ở dạng rắn hoặc bột

độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường: thứ nhất là giảm phân

áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng nó và cách thứ hai là tăng phân

áp suất hơi trong vật liệu sấy Trong các hệ thống sấy đối lưu người ta sử dụng cả haicách này Ngược lại, trong các hệ thống sấy tiếp xúc, sấy bức xạ và hệ thống sấy dùngdòng điện cao tần chỉ sử dụng cách đốt nóng vật

Hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt

- Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằngđối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khóilò.

- Hệ thống sấy tiếp xúc: Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật liệu sấy nhận nhiệt

từ một bề mặt nóng Như vậy, trong các hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo

độ chênh phân áp suất hơi nước nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bềmặt vật liệu sấy Trong số này chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô và hệthống sấy tang…

- Hệ thống sấy bức xạ: Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từmột nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt

và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức

xạ người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môitrường chỉ bằng cách đốt nóng vật

- Các hệ thống sấy khác: Ngoài ba hệ thống sấy trên, trong các hệ thống sấynóng còn có các hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng nănglượng điện từ trường để đốt nóng vật Trong các hệ thống sấy loại này, khivật liệu sấy đặt trong một trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòngđiện và chính dòng điện này đốt nóng vật Như vậy, cũng như các hệ thốngsấy bức xạ và hệ thống sấy tiếp xúc, các hệ thống loại này cũng chỉ tạo ra

độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóngvật

1.2.2 Phương pháp sấy bức xạ

Phương pháp sấy bức xạ là phương pháp sấy mà trong đó vật liệu sấy nhậnnhiệt từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bềmặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra độchênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóngvật

1.2.3 Phương pháp sấy đối lưu

Khái niệm

Phương pháp sấy đối lưu là phương pháp sấy dùng không khí nóng hoặc khói

lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ (t, , w…) phù hợp, chuyển động chảyϕtrùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi theo tác nhân sấy vào môitrường Trong phương pháp sấy đối lưu nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy lànhiệt truyền từ tác nhân sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu

Phân loại hệ thống sấy đối lưu

Người ta thường phân loại hệ thống sấy đối lưu chủ yếu theo cấu tạo của cácthiết bị sấy Có thể gặp các hệ thống sấy đối lưu sau đây:

Hệ thống sấy buồng

Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy Trong buồng sấy có bốtrí các thiết bị đỡ vật liệu sấy mà ta gọi chung là thiết bị chuyển tải (TBCT) Nếu dung

lượng của buồng sấy bé và thiết bị chuyển tải là các khay sấy thì người ta thường gọi

hệ thống sấy buồng này là tủ sấy Nếu dung lượng của buồng sấy là lớn và thiết bịchuyển tải là các xe goòng thì người ta gọi là hệ thống sấy buồng kiểu xe goòng Nóichung, thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng

được nhiều dạng vật liệu sấy Tuy nhiên, do cấu tạo, năng suất của nó lớn hơn năngsuất của hệ thống sấy buồng.

Hệ thống sấy tháp

Trong hệ thống sấy này thiết bị sấy là một tháp sấy, trong đó người ta đặt mộtloạt kênh dẫn và kênh thải tác nhân sấy xen kẽ nhau Vật liệu sấy trong hệ thống sấytháp là dạng hạt tự chảy từ trên xuống dưới Tác nhân sấy từ các kênh dẫn xun qua lớphạt chuyển động đi vào các kênh thải để ra ngồi Như vậy, hệ thống sấy tháp là hệthống sấy chun dùng để sấy hạt Cùng dạng với hệ thống sấy tháp chúng ta cũng gặp

những hệ thống sấy tương tự, ở đó hạt chuyển động từ trên xuống còn tác nhân sấy đingang qua lớp hạt thực hiện qúa trình trao đổi nhiệt ẩm Hệ thống sấy tháp là hệ thốngsấy liên tục

Hệ thống sấy thùng quay

Thiết bị sấy trong hệ thống sấy thùng quay như tên gọi là một thùng sấy hìnhtrụ tròn đặt nghiêng một góc nào đó Trong thùng sấy người ta bố trí các cánh xáo trộn.Khi thùng quay, vật liệu sấy vừa chuyển động từ đầu này đến đầu kia của thùng sấyvừa bị xáo trộn từ trên xuống dưới Tác nhân sấy cũng vào ở đầu này và ra ở đầu kiacủa thùng sấy Như vậy, hệ thống sấy thùng quay cũng là hệ thống sấy chun dùng đểsấy hạt hoặc cục nhỏ và có thể làm việc liên tục

Hình 1.3 Hệ thống sấy tháp

Hệ thống sấy khí động

Có rất nhiều hệ thống sấy khí động Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này có thể

là một ống tròn hoặc hình phễu, trong đó tác nhân sấy có tốc độ cao vừa làm nhiệm vụsấy vừa làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu sấy từ đầu này đến đầu kia của thiết bị sấy.Tốc độ của tác nhân sấy có thể đạt (40 ÷ 50) m/s Vật liệu sấy trong các hệ thống sấynày phải là những hạt, mảnh nhỏ và độ ẩm cần lấy đi trong quá trình sấy thường là độ

ẩm bề mặt

Hệ thống sấy tầng sôi

Trong hệ thống sấy tầng sơi, thiết bị sấy là một buồng sấy, trong đó người ta

bố trí ghi đỡ vật liệu sấy Tác nhân sấy có thông số thích hợp được đưa vào dưới ghi

và làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng trên ghi như hình ảnh bọt nước sơi Vìvậy, người ta gọi là hệ thống sấy tầng sơi Đây cũng là hệ thống sấy chum dùng để sấy

Hình 1.4 Hệ thống sấy thùng quay

Hình 1.5 Hệ thống sấy khí động

hạt Hạt khô nhẹ hơn sẽ ở phần trên của lớp sơi và được lấy ra khỏi thiết bị sấy mộtcách liên tục.

1.2.4 Phương pháp sấy lạnh – Sấy bơm nhiệt

Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0 0 C

Đối với những phương pháp sấy lạnh mà nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt

độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường Tác nhân sấy thường là không khí trướchết khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các phương pháp khử ẩm hấp phụ

và sau đó lại được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho

đi qua vật liệu Khi đó, do phần áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn áp suấtphần hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay hơi đi vào tác nhânsấy

Trong các loại phương pháp sấy này hoàn toàn giống như trong các phươngpháp sấy nóng khác Điều khác ở đây là cách giảm phần áp suất hơi Pam trong tác nhânsấy Chẳng hạn trong các phương pháp sấy nóng đối lưu người ta giảm Pam bằng cáchđốt nóng để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối Trong khi đó, vớiϕcác phương pháp sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường chẳng

hạn, người ta lại tìm cách giảm áp suất hơi nước của tác nhân sấy Pam giảm Lượngnước chứa trong không khí được tách bằng cách qua dàn lạnh

Hệ thống sấy thăng hoa – Sấy đông khô

Phương pháp sấy lạnh mà trong đó ẩm ở trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếpbiến thành hơi đi vào tác nhân sấy thường gọi là sấy thăng hoa Phương pháp thănghoa, người ta tạo ra môi trường trong đó nước trong vật liệu sấy ở dưới điểm băng,

Hình 1.6 Hệ thống sấy lạnh

nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T < 273K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P < 610

Pa Khi đó, nếu vật liệu sấy nhận nhiệt lượng thì nước trong vật ở dạng rắn sẽ chuyểntrực tiếp thành hơi nước và đi vào nhân sấy Như vậy, trong hệ thống sấy thăng hoamột mặt ta phải làm lạnh vật xuống dưới 00C và tạo chân không xung quanh vật liệusấy

Hình 1.7 Hệ thống sấy thăng hoa

Hệ thống sấy chân không

Nếu nhiệt độ của vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273 K nhưng áp suất tác nhân sấybao quanh vật P > 610 Pa thì khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phần tử nước

ở thể rắn không chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi biếnthành hơi đi vào môi trường nước ở thể rắn phải chuyển qua thể lỏng

Do tính phức tạp và không kinh tế phương pháp chân không và phương phápthăng hoa cũng như phương pháp sấy lạnh nói chung chỉ chỉ dùng để sấy vật liệu quýhiếm không chịu dược nhiệt độ cao, sấy những mặt hàng chất lượng cao Vì vậy cácphương pháp này không phổ biến

Phân biệt giữa phương pháp sấy lạnh và sấy nóng

Cấu tạo máy

Cấu tạo phức tạp tuỳ theo năngsuất sấy, bao gồm hệ thốngngưng tụ hơi nước, hệ thốnglàm lạnh, bộ phận cấp nhiệt phụ

và bộ phận quạt gió

Cấu tạo đơn giản bao gồm có hệthống điều khiển điện tử để gianhiệt và sừ dụng bộ phận quạt

gió đối lưu

0C, thông thườngsấy từ 70 – 800C

dễ biến màu hoặc sẽ co ngót

như hoa quả,…

Bảng 1.1 So sánh giữa phương pháp sấy lạnh và sấy nóng

1.3 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy

Cơ chế thoát ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy gồm hai quá trình là khuyếch tán nội vàkhuyếch tán ngoại:

1.3.1 Quá trình khuếch tán nội

Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ralớp bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩmgiữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Ngoài ra quá trình khuếch tán nội còn diễn ra

do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt

Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi cónhiệt độ thấp

Vì vậy, tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịchchuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng củanhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau.

Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau:

dWdc =k F dtdx

Trong đó:

W – lượng nước khuếch tán (kg)

dt – thời gian khuếch tán (giờ)

1.3.2 Quá trình khuếch tán ngoại

Sự định kỳ chuyển hơi nước trên bề mặt nguyên liêu vào không khí gọi là quátrình khuếch tán ngoại

Lượng nước bay hơi trong khuếch tán ngoại thực hiện dưới điều kiện áp suấthơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liêu liệu (E) lớn hơn áp suất riêng phần của hơinước trong không khí (e)

Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dướiđiều kiện áp suất hơi nước bão hòa (E) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trongkhông khí (e) Sự chênh lệch đó là ∆ P =E – e

Lượng hơi nước bay hơi tỷ lệ thuận với ∆P, với bề mặt bay hơi và thời gianlàm khô:

dW =B (E−e) F dt

Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn như sau:

dW =B (E−e) F dt

Trong đó:

W – lượng nước bay hơi (kg)

F – diện tích bề mặt bay hơi (m2)

dt – thời gian bay hơi (giờ).

1.3.4 Các giai đoạn trong quá trình sấy

Nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ chuyển động củakhông khí không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao, thì quá trình sấy sẽ xẩy ratheo ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi và giai đoạnsấy tốc độ giảm dần

Giai đoạn làm nóng vật

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khínóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Trong quá trình nàytoàn bộ vật sấy đuợc gia nhiệt Ẩm lỏng trong vật cũng được gia nhiệt cho đến khi đạtđược nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trongbuồng sấy Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm cònnhiệt độ của vật tăng dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt.Tuy vậy sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phầntrong vật Vùng trong vật đạt tới nhiệt độ nhiệt kế ướt chậm hơn

Giai đoạn sấy đẳng tốc

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ của tác nhân sấy bằng nhiệt độ nhiệt kếướt Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ khôngđổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát

bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi Do nhiệt

độ không khí của tác nhân sấy không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệchnhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật