Tìm hiểu hệ thống sấy khí động và vật liệu sấy là quả hồng phân tích sự phù hợp của hệ thống sấy khí động đối với quả hồng

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN

Tìm hiểu hệ thống sấy khí động và vật liệu sấylà quả hồng Phân tích sự phù hợp của hệ

thống sấy khí động đối với quả hồngNGUYỄN HẢI ĐĂNG

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Đặng Trần Thọ

Chữ ký của GVHD

HÀ NỘI, 12/2023

PHẦN 1 TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU SẤYCHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY

1.1 Khái niệm

Quả hồng là một loại trái cây thuộc chỉ thị (Diospyros) Quả có màu sắc vàng cam đến đỏ cam tùy theo giống; cỡ nhỏ đường kính dưới 3 cm cho tới cỡ lớn đường kính đến 9 cm Dáng quả hình cầu, hình con cù, hay dạng quả cà chua bẹp.

Hình 1-1 Hình ảnh quả hồng

1.2 Nguồn gốc

Quả hồng có nguồn gốc từ Trung Quốc, sau đó thứ trái cây này đã nhân rộng ra các nước khác ở châu Á Đến thế kỷ thứ 19 quả hồng mới trở nên phổ biến trên khắp thế giới Cây hồng được trồng phổ biến hiện nay là loại hồng Phương Đông (Diospyros kaki Thunb hay viết ngắn gọn là Diospyros kaki T.), có nơi gọi là “hồng á nhiệt đới”, “hồng Nhật Bản” Loại hồng Phương Đông được trồng phổ biến ở các nước châu Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Việt Nam Ở Nhật Bản có hơn 40 loài, Trung Quốc 30 loài.

1.3 Phân loại

Trên thế giới, phân loại theo tên khoa học có 3 loại: Hồng dại (Diospyros lotus L.), Hồng Virginiana (Diospyros Virginiana L.), Hồng Phương đông (Diospyros kaki T.) Tuy nhiên, do sự lai tự nhiên và nhân tạo giữa các giống hồng ngày càng nhiều nên hiện nay ở trên thế giới và cả Việt Nam, người ta thường phân loại theo tên giống hồng, ví dụ hồng ‘Fuyu’, hồng Rojo Brillante’

Ở Việt Nam, bắt đầu từ năm 1990 tiến hành điều tra về cây hồng thì có 3 loài chính sau: Hồng lông (Diospyros tonkinensis L.) được trồng rải rác các tỉnh miền Bắc; Hồng dại (Diospyros lotus L.) được trồng ở các tỉnh phía Bắc như Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, ; Hồng trơn (lá nhẵn) (Diospyros kaki T.) được trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc và vùng Đà Lạt miền nam, đây cũng chính là đối tượng nghiên cứu của đề tài Ở một số tỉnh trồng những giống hồng khác nhau như Hà Tĩnh có giống hồng vuông không hạt, hồng tròn; Hà Nam có Hồng Nhân Hậu, hồng Văn lý, Hồng trạch, hồng ngâm quả hình trứng và hình trụ dài; vùng Cao Lộc tỉnh Lạng Sơn có giống Hồng ngâm không hạt).

Ngoài ra, ở Việt Nam và trên thế giới người ta chủ yếu phân loại thành hai loại: Hồng chát và Hồng không chát:

Hồng chát - astringent persimmon (hay còn gọi là hồng dấm, hồng chín đỏ ): chứa hàm lượng tanin hòa tan rất cao và gây ra vị chát sít không ngon nếu ăn quả trước khi quả hoàn toàn chín mềm Tuy nhiên, vị ngọt ngon của hồng có đầy đủ khi hồng chín hoàn toàn Có thể loại bỏ tính chát của tanin bằng nhiều cách khác nhau, như làm chín quả bằng cách tiếp xúc với ánh sáng trong vài ngày, và bọc quả trong giấy (nhờ giúp tăng hàm lượng ethylen ở không khí xung quanh quả), cũng có thể sử dụng hóa chất để chín nhân tạo hồng hoặc bảo quản hồng Ví dụ sử dụng rượu và CO2 giúp thay đổi tanin từ dạng hòa tan sang dạng không hòa tan Giống hồng chát cũng có thể được chế biến thương mại như sấy khô Giống hồng chát nên được thu hoạch trước khi quả bị mềm trên cây và có thể làm chín mềm ở nhiệt độ phòng 7- 10 ngày Thời gian chín mềm có thể thay đổi phụ thuộc vào giống Thời gian chín của quả trên cùng một cây là không giống nhau.

Một số giống hồng chát điển hình như: Hachiya, Fuji, Kūshū hyakume, Hongsi, Dōjō hachiya, Gionbō, Ormond,

Hình 1-2 Hình ảnh quả hồng chát

Hồng không chát - non-astringent persimmon (hay còn gọi là hồng giòn, hồng ngọt, hồng ngâm): Giống hồng này không phải là không chứa tanin như tên gọi của nó, mà có chứa ít chất chát (tanin) hơn trước khi chín, và quá trình mất tanin xảy ra sớm và nhanh hơn giống hồng chát Hồng không chát có thể được tiêu thụ khi còn cứng, , và vẫn ăn được khi rất mềm Một số giống hồng không chát điển hình như: Fuyu, Jiro, Dan gam, Hanagosho,.

Hình 1-3 Hình ảnh quả hồng giòn

1.4 Phân bố1.4.1 Việt Nam

Hình 1-4 Diện tích sản lượng hồng ở Việt Nam

Hồng là một loại cây ăn quả quan trọng đã được trồng từ rất lâu ở Việt Nam vì quả hồng có phẩm vị ngon, trồng hồng có hiệu quả kinh tế cao hơn so với trồng một số loại cây ăn quả khác như mơ, mận, đào Những năm gần đây cây hồng đang ngày càng được chú ý phát triển ở nhiều tỉnh trên cả nước, nhưng tập trung chủ yếu ở vùng trung du, miền núi phía Bắc như Lạng Sơn, Bắc Giang,….

Hình 1-5 Diện tích trồng hồng ở Việt Nam

1.4.2 Thế giới

Các nghiên cứu đều cho rằng Trung Quốc là nước trồng hồng nhiều nhất thế giới, hồng được trồng trên khắp đất nước Trung Quốc (trừ các tỉnh Hắc Long Giang, Nội Mông, Tân Cương và Tây Tạng), các tác giả Trung Quốc cho rằng vùng trồng hồng tốt nhất là từ vĩ tuyến 33 0 - 37 0 vĩ Bắc, ở đây có nhiều giống hồng tốt, chất lượng cao, sinh

trưởng, phát dục thuận lợi.Những nước có diện tích, sản lượng hồng lớn sau Trung Quốc là: Hàn Quốc, Nhật Bản

Hình 1-6 Diện tích và sản lượng hồng trên thế giới

Hồng được trồng đầu tiên ở Trung Quốc, sau đó du nhập vào Nhật Bản, Triều Tiên, Hàn Quốc, đến cuối thế kỷ 19 hồng mới được du nhập vào Mỹ, Ôxtraylia, Palestine, Italia, Pháp, Nga, Brazin, Mexico

Trung Quốc là nước có diện tích hồng đang thu hoạch lớn nhất thế giới (chiếm 90,7%) sau đó là Hàn Quốc, Nhật Bản Đây cũng là ba quốc gia có những nghiên cứu sâu về cây hồng trên tất cả các lĩnh vực

Do những tính chất và đặc điểm sinh học khác nhau nên các loài thuộc chi Diospyros cũng có các vùng phân bố khác nhau nhưng tập trung chủ yếu ở châu Á và bắc Mỹ, sự phân bố của các loài còn phụ thuộc vào mục đích và nhu cầu sử dụng của người trồng

Loài Diospyros kaki L Phân bố chủ yếu ở 4 nước: Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc và Việt Nam Ở châu Á quả hồng được sử dụng chủ yếu để ăn tươi, tại Trung Quốc, Nhật Bản quả hồng được sử dụng làm một trong những món tráng miệng chính trong khẩu phần ăn hàng ngày Các sản phẩm chế biến từ hồng thường được tiêu thụ mạnh ở thị trường châu Âu, người châu Âu ở vùng Địa Trung Hải đã quen với cây hồng và cho rằng quả hồng chín rất ngọt, hương vị đậm đà và có tập quán thường dùng thìa ăn hồng khi đã chín nhũn.

1.5 Mùa vụ

Sau khi trồng được khoảng 3 - 5 năm (đối với cây trồng từ giâm rễ) và 2-3 năm (đối với cây trồng từ cây ghép) hồng bắt đầu bói quả và thời gian cho quả rất dài Tỷ lệ đậu quả của hồng tương đối cao vì hoa ra đều và tương đối tập trung nên ít bị phụ thuộc vào thời gian rét dài hay ngắn Hoa to nên dễ dàng được thụ phấn nhờ ong, bướm, ruồi Hoa nở vào thời gian tương đối muộn, lúc thời tiết đã ấm áp (ở miền Bắc vào tháng 3-4) nên dễ đậu quả.

Mùa hồng chín bắt đầu từ khoảng tháng 9 đến tháng 12 hàng năm, nhưng hồng giòn chín sớm hơn từ cuối tháng 8 đến tháng 10 Hồng ngâm và hồng đỏ từ tháng 10 đến tháng 12.

1.6 Giá trị dinh dưỡng

Hồng chứa rất nhiều vitamin và chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe.

Hình 1-7 Giá trị dinh dưỡng trong 100g hồng tươi

So sánh giữa thành phần dinh dưỡng hồng tươi và hồng khô

Bảng 1-8 So sánh giá trị dinh dưỡng 100g hồng tươi và 100g hồng sấy

Công dụng của quả hồng:

Tăng cường thị lực:Muốn có một đôi mắt sáng, bạn hãy bổ sung quả hồng vào thực đơn mỗi ngày Nguồn vitamin A dồi dào từ quả hồng sẽ giúp cải thiện thị lực, tăng cường tầm nhìn cho đôi mắt Ngoài ra, lượng sắt trong quả hồng còn giúp hỗ trợ sản xuất hồng cầu trong máu.

Chống ung thư:Vitamin A, shibuol, a-xít betulinic và các chất chống oxy hóa khác chính là các 'chiến binh' chống lại các gốc tự do trong tế bào - tác nhân gây tổn thương tế bào và dẫn đến căn bệnh ung thư.

Tăng cường hệ miễn dịch:Quả hồng tuy nhỏ nhưng lượng vitamin C có trong đó lại không hề nhỏ Vitamin C chính là yếu tố ngăn ngừa các bệnh như cảm cúm, cảm lạnh, các bệnh nhiễm trùng phổi như hen suyễn Vì vậy, ăn hồng thường xuyên giúp hệ miễn dịch của cơ thể khỏe mạnh hơn.

Tốt cho hệ tiêu hóa:Loại quả hồng vàng chứa chất tanin có chức năng điều tiết chuyển động của đường ruột, qua đó hỗ trợ điều trị các bệnh tiêu Không chỉ vậy, quả hồng rất giàu chất xơ nên việc ăn hồng thường xuyên sẽ giúp hệ tiêu hóa khỏe mạnh hơn Quả hồng xanh giã nát, cho thêm nước đun sôi để nguội, nước uống này chữa tiêu chảy rất hiệu nghiệm.

Hỗ trợ bệnh nhân tiểu đường:Bệnh nhân tiểu đường luôn phải đặc biệt chú ý đến chế độ ăn, tuy nhiên quả hồng lại là loại trái cây có thể ăn bất cứ lúc nào Chìa khóa nằm ở lượng chất xơ phong phú của quả hồng, giúp người bị căn bệnh này giảm cảm giác thèm ăn và mức độ đói Hơn nữa, loại trái cây này còn góp phần điều chỉnh lượng đường trong máu, rất tốt với bệnh nhân tiểu đường

Tốt cho người bị huyết áp cao:Những người bị cao huyết áp cần phải tránh những loại thực phẩm có chứa nhiều muối Hồng được biết đến là loại trái cây có lượng natri cực thấp, đồng thời chất shiboul có tác dụng làm hạ huyết áp nên bệnh nhân cao huyết áp có thể đưa hồng vào thực đơn hàng ngày.

Hỗ trợ giảm cân:Quả hồng chứa rất ít calo và chỉ cung cấp 31 g carbonhydrate trong tổng trọng lượng trung bình của một quả là 168 g Do vậy, những người muốn giảm cân có thể sử dụng loại trái cây này để hỗ trợ quá trình giảm cân.

Chống xuất huyết tự nhiên:Người Nhật Bản thường sử dụng quả hồng để kiểm soát chảy máu do bị thương Trong Đông y, vỏ, rễ, thân cây và tai quả hồng cũng được sử dụng trong các bài thuốc cầm máu.

Chữa nấc:Có nhiều bài thuốc chữa nấc đơn giản, dễ kiếm và khá rẻ tiền mà lại rất hiệu nghiệm chỉ từ những quả hồng Có thể dùng tai hồng sao vàng, tán thành bột mịn rồi uống với rượu là có thể chữa khỏi nấc Ngoài ra, có thể dùng tai hồng (100g), đinh hương (8g) và gừng tươi (5 lát) sắc lấy nước uống nhiều lần trong ngày cũng trị nấc rất hiệu quả.

1.7 Ý nghĩa kinh tế và xã hội

Hồng tươi có giá dao động từ 40000đ – 60000đ cho 1 kg , nhưng khi đem sấy thì giá trị của 1kg từ 260000đ – 450000đ.

Để tạ ra 1 kg hồng sấy thì ta phải tốn tầm 4 kg hồng tươi như thế trừ đi tiền sản xuất thì ta vẫn có lãi trong việc sản xuất hồng sấy

Nhiều sản phẩm hồng sấy còn được xuất khẩu ra nước ngoài.

=> Ta thấy giá trị kinh tế của hồng sấy là rất lớn

Hình 1-9 Hồng sấy dẻo

1.8 Tính chất nhiệt vật lý

Khối lượng riêng:  = 932.7 kg/m3

Nhiệt dung riêng: c = 1,55 kJ/kgK

• Độ ẩm quả hồng trước khi sấy 80-90 % • Độ ẩm quả hồng sau khi sấy 25-35 % Nhiệt độ sấy cho phép: 60-70 °C

1.9 Sơ chế bảo quản

Các bước tiến hành bảo quản như sau: thu hoạch hồng xong, lựa chọn quả, tiến hành tẩy rửa, đưa hồng nhúng vào chất bảo quản, sau đó hong khô và đóng túi (khi đóng túi phải sử dụng chất hấp thụ Ethylen- R3), cuối cùng đem xếp lên giàn bảo quản Để bảo quản hồng được tốt, trong quá trình bảo quản cần chú ý nguyên liệu bảo quản phải tươi tốt, không sâu bệnh, quả đạt độ già khi thu hái.

Khâu chọn nguyên liệu: hồng sấy phải tươi, đem dấm chín, lựa chọn những quả đạt tiêu chuẩn, rửa sạch, sau đó gọt sạch vỏ, xếp đều lên khay và sấy.

1.10 Yếu tố ảnh hưởng

1.10.1 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến màu sắc, chất lượng của sản phẩm Nhiệt độ cấp vào hệ thống sấy quá cao thì sẽ làm cho hồng bị thâm, nếu nhiệt độ cấp vào quá thấp thì thời gian sấy sản phẩm quá lâu.

Trong quá trình sấy, vật liệu được cấp nhiệt làm cho các phần tử chuyển động nhanh và mạnh hơn Quá trình chuyển động của vật liệu sấy càng nhanh thì vật liệu sấy càng nhanh khô

1.10.2 Ảnh hưởng bởi độ ẩm không khí

Mục đích của quá trình sấy là làm giảm đi lượng nước của vật liệu sấy Độ ẩm trong tác nhân sấy càng cao thì thì khả năng làm bay hơi ẩm ở bề mặt vật liệu sấy càng khó, ngược lại nếu độ ẩm trong tác nhân sấy càng thấp thì khả năng làm khô vật liệu sẽ dễ dàng hơn.

1.10.3 Ảnh hưởng bởi kích thước vật liệu

Như chúng ta đã biết thì vật liệu có kích thước càng nhỏ thì tâm vật liệu sẽ dễ dàng hấp thụ nhiệt hơn và trao đổi ẩm với tác nhân sấy nhanh hơn.

Nếu kích thước vật liệu sấy lớn thì thời gian sấy sẽ rất lâu ngược lại nếu kích thước vật càng nhỏ thì thời gian sấy sẽ ngắn.

1.10.4 Ảnh hưởng bởi áp suất môi trường sấy

Áp suất là một trong những thông số liên quan đến quá trình chuyển pha của nước, áp suất càng thấp nhiệt độ chuyển pha càng thấp nghĩa là khả năng thoát ẩm càng dễ dàng

Áp suất cũng đại diện cho khối lượng vật chất có thể chứa được trong không gian mà ẩm chuẩn bị đi vào.

Áp suất thấp thì quá trình sấy diễn ra nhanh hơn.

1.10.5 Ảnh hưởng bởi cấu trúc vật liệu

Cấu trúc vật liệu ảnh hưởng đến tính hút ẩm, dẫn ẩm khi quá trình sấy diễn ra

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THỐNG SẤY2.1 Khái niệm và phân loại

2.1.1 Khái niệm

Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng nhiều phương pháp khác nhau Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ bền và tăng thời gian bảo quản Quá trình sấy diễn ra gồm quá trình trao đổi nhiệt và quá trình trao đổi chất Bản chất của quá trình sấy là khuếch tán.

2.1.2 Phân loại

a Sấy tự nhiên

Sấy tự nhiên là quá trình tiến hành làm bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như mặt trời, năng lượng gió…còn gọi là phơi sấy tự nhiên Phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp,…

Hình 2-1 Hồng treo gió

Hồng treo gió là một sản phẩm làm ra từ quả hồng Ban đầu khi vỏ quả hồng còn cứng sẽ được ngâm trong nước sôi, rượu hoặc cồn để tránh bị mốc Sau đó hồng sẽ được treo lên cao nhằm hong khô bằng tác động của tự nhiên bao gồm ánh nắng mặt trời và gió cao nguyên đại ngàn trong suốt 1 tháng để đạt hiệu quả tốt nhất.

Hồng thái lát phơi khô: Hồng sau khi qua sơ chế sẽ được thái lát và mang phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời.

Hình 2-2 Hồng thái lát phơi khô

 Ưu Điểm: Tiết kiệm chi phí ,không tốn kém năng lượng, gia công đơn giản

 Nhược điểm: Phụ thuộc vào thời tiết, không đảm bảo về an toàn thực phẩm, cần không gian diện tích lớn

b Sấy nhân tạo

Sấy nhân tạo là sử dụng các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể được phân loại như sau:

2.2 Các loại phương pháp sấy2.2.1 Sấy bức xạ

Máy sấy hồng ngoại hay máy sấy bằng bức xạ ánh sáng là cáloại máy sấy hiện đại có khả năng làm khô sản phẩm bằng tác dụng nhiệt của ánh sáng Lượng nhiệt sinh ra bởi các tia hồng ngoại có thể thổi bay hơi ẩm, hoặc dư lượng nước có trong các loại thực phẩm Các máy sấy tia hồng ngoại hoat động dựa trên sử dụng lượng nhiệt sinh ra từ tia hồng ngoại để làm khô sản phẩm sấy.

Hình 2-3 Thiết bị sấy hồng ngoại

Nguyên lý hoạt động: hai tính chất là bước sóng của tia hồng ngoại và nhiệt độ mà nó phát ra chính là hai tác nhân chính mà người ta căn cứ để ứng dụng tia hồng ngoại để làm khô vật liệu ẩm Để thực hiện các hoạt động sấy, người ta thiết kế hệ ra thống đèn hồng

ngoại Khi cấp điện, các đèn hồng ngoại sẽ phát sáng và sinh ra các bức xạ hồng ngoại tác

động tới các vật liệu ẩm, làm tăng nội năng của các phân tử nước có trong chúng Khi đó, các phân tử tạo ra ma sát, sinh ra nhiệt và phá vỡ các liên kết của các phân tử nước với nhau,giữa phân tử nước với các cấu trúc hữu cơ để chuyển nước thành dạng hơi Nhờ vậy, công nghệ sấy hồng ngoại làm bốc hơi nước từ vật ra bên ngoài môi trường Chúng ta có thể điều chỉnh năng lượng bức xạ của tia hồng ngoại để thu được bước sóng phù hợp, để việc sấy được thực hiện theo ý muốn Theo nghiên cứu, nước hấp thụ cực đại các tia hồng ngoại có bước sóng trong khoảng từ 2.5 - 3.5 μm Sử dụng các tia hồng ngoại cóm Sử dụng các tia hồng ngoại có bước sóng trong khoảng này để sấy sẽ giúp tăng tốc độ bốc hơi nước Qua đó, quy trình sấy khô sẽ được rút ngắn đáng kể thời gian sấy và tăng hiệu quả của quá trình sấy gấp nhiều lần.

Ưu điểm: sản phẩm thu được sau quá trình sấy khô bằng hồng ngoại có chất lượng không thay đổi so với trước khi sấy: hương thơm, vị ngon và hàm lượng vitamin hầu như đều được bảo toàn, nhất là đối với các sản phẩm sấy là thực phẩm, trái cây, hải sản ; quá trình sấy không làm thức ăn bị nhiễm khuẩn: đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm ở mức rất cao; công nghệ sấy bằng tia hồng ngoại giúp rút ngắn thời gian sản xuất, do đó giúp tiết kiệm chi phí cho mỗi thành phẩm; phương pháp này hoàn toàn không có sự tác động của các chất xúc tác (hóa chất) đặc biệt, không gây ô nhiễm môi trường và không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người; tia hồng ngoại còn có khả năng tiêu diệt côn trùng và tiệt trùng sản phẩm sấy, giúp đảm bảo chất lượng cho sản phẩm sấy; chi phí lắp đặt tương đối thấp, phù hơp với nhiều quy mô sản xuất và kinh doanh khác nhau, việc vận hành và sử dụng các máy sấy hồng ngoại cũng khá đơn giản, có thể dễ dàng học và thực hành được ngay tại nhà máy.

Nhược điểm: khả năng xuyên thấy của các máy sấy dùng tia hồng ngoại khá kém, chúng chỉ có thể sấy khô được các sản phẩm mỏng, kích thước nhỏ; sản phẩm sấy không giữ nguyên được hiện trạng ban đầu: thành phẩm thường bị cong, vênh hoặc bị nứt sau khi sấy,chỉ dùng được cho các loại sản phẩm cắt lát mỏng.

2.2.2 Sấy đối lưu

Là phương pháp cấp nhiệt cho vật liệu sấy và tách ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu ( tự nhiên hay cưỡng bức Các thiết bị sử dụng pp sấy đối lưu bao gồm thiết bị sấy buồng , thiết bị sấy hầm , thiết bị sấy khí động, tầng sôi, tháp , thùng quay…

Hình 2-4 Thiết bị sấy đối lưu

 Ưu điểm: được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị, quá trình vận hành đơn giản , năng suất lớn.

 Nhược điểm: Thời gian sấy lâu, tổn thất nhiệt trong quá trình sấy lớn , thường không giữ được màu sắc và hình dáng ban đầu.

2.2.2 Sấy thăng hoa

Sấy trái cây sử dụng công nghệ sấy thăng hoa ứng dụng nguyên lý thăng hoa của nước Khi nước đóng băng và ở vào một môi trường thích hợp thì nước đang ở thể rắn sẽ chuyển sang thể khí mà không chuyển sang thể lỏng Quá trình này gọi là quá trình thăng hoa của nước Cách sấy trái cây bằng công nghệ thăng hoa trước tiên cần làm nước trong trái cây chuyển sang thể rắn (làm đông cứng) sau đó điều chỉnh các yếu tố trong buồng sấy giúp đạt được yêu cầu để nước thăng hoa Khi đó nước ở thể rắn trong trái cây sẽ chuyển sang thể khí và được hút ra bên ngoài Khi nước thăng hoa hoàn toàn là lúc trái cây đạt được độ khô cần thiết Phương pháp sấy này là phương pháp sấy hiện đại nhất hiện nay đã được thương mại hóa.

Cấu tạo: Có thể nói rằng cấu tạo máy sấy thăng hoa là cực kỳ phức tạp, cồng kềnh và tốn kém, nhằm đáp ứng các điều kiện sấy khô rất phức tạp như sấy từ nhiệt độ -30 oC trở lên, nhiệt độ dàn ngưng có thể phải đạt -60 oC trong những thiết bị sấy công nghiệp, tiếp đến là áp suất buồng sấy phải đạt mức cực thấp < 50 pa, gần với mức chân không hoàn toàn Chính vì vậy những thiết bị sấy thăng hoa dù có khối lượng sấy nhỏ nhưng hệ thống cũng khá lớn, đắt tiền Máy sấy thăng hoa gồm các bộ phận chính như sau:

- Hệ thống làm lạnh sản phẩm, thông thường sản phẩm sấy cần làm lạnh nhanh xuống mức

-40oC hoặc cao hơn chút là -30 oC để sản phẩm được đông đá hoàn toàn và nhanh nhất;

- Buồng ngưng hơi nước, đây là bộ phận cần thiết để hấp thụ toàn bộ lượng hơi nước thoát ra từ sản phẩm trong quá trình thăng hoa của nước đá;

- Hệ thống cấp nhiệt với đa phần sản phẩm cần sấy khô từ hoa quả, thực phẩm, rau củ, dược liệu… đều cần có những giai đoạn sấy ở nhiệt độ dương 10-30 oC, do vậy hệ thống gia nhiệt cần đạt mức gần chân không thì thiết bị sấy thăng hoa cần phải có những bơm chân không đủ tiêu chuẩn và đủ công suất;

- Buồng sấy sản phẩm với đặc điểm là áp suất chân không trong buồng sấy, do vậy kết cấu buồng sấy phải rất chắc chắn, nặng nề và cồng kềnh mới chịu được áp suất lớn;

- Bộ phận điều khiển rất phức tạp với cấu trúc lệnh cho phép cài đặt rất nhiều thông số và nhiều giai đoạn sấy, giai đoạn thay đổi nhiệt khác nhau.

Hình 2-5 Thiết bị sấy thăng hoa

Nguyên lý hoạt động của sấy thăng hoa là hoàn toàn khác biệt so với các phương pháp sấy hiện nay được biết tới Điểm khác biệt nằm ở chỗ sấy thăng hoa không dùng nhiệt để làm khô sản phẩm mà áp dụng nguyên lý thăng hoa của nước đá khi đủ độ lạnh và áp suất chân không Chính vì vậy sản phẩm sấy thăng hoa từ hoa quả, thực phẩm, rau củ… tới loại sản phẩm có đặc điểm nhũn, nhiều nước, dễ vỡ cũng sẽ giữ được nguyên hình dạng sau sấy khô Có thể mô tả quá trình sấy thăng hoa của một sản phẩm cơ bản như sau:

- Bước 1: sản phẩm như hoa quả, rau củ… được làm lạnh xuống -30 oC và giữ nguyên trạng thái đó trong khoảng 5-10 tiếng tùy theo mức độ dày mỏng, mục đích để làm đông đá hoàn toàn lượng nước trong sản phẩm;

- Bước 2: hệ thống hút chân không hoạt động nhằm đưa áp suất buồng sấy cuống thấp đạt yêu cầu <50pa;

- Bước 3: quá trình thăng hoa bắt đầu xảy ra, trong giai đoạn thăng hoa thì hệ thống điều khiển sẽ dần dần tăng nhiệt độ để thúc đẩy quá trình thăng hoa xảy ra nhanh hơn và phù hợp;

- Bước 4: song song với sự bay hơi nước từ sản phẩm thì lượng hơi nước này sẽ ngưng tụ khi đi qua buồng ngưng phụ để loại bỏ hoàn toàn hơi nước trước khi bị hút qua bơm chân không;

- Bước 5: kiểm tra và đóng gói sản phẩm trong các thiết bị phù hợp để tránh sản phẩm bị hút ẩm trở lại.

Ưu điểm: máy sấy thăng hoa sấy được tất cả mọi loại sản phẩm giữ dược màu sắc như khi còn tươi mới Ngoài ra, khi sấy thăng hoa thì trái cây còn giữ được hình dạng như lúc tươi mới Đây là điểm mà các dòng máy sấy khác không làm được.

Nhược điểm: quy trình vận hành tương đối phức tạp và cần người vận hành có am hiểu nhất định về cách sấy Bên cạnh đó, giá thành của dòng máy sấy này cũng rất đắt nên chủ yếu được sử dụng để sấy các mặt hàng chất lượng cao.

2.2.3 Sấy chân không

Sấy chân không là phương pháp sấy hiện đại hơn sấy lạnh và sấy nhiệt Phương pháp sấy này ứng dụng nguyên lý bay hơi của nước ở môi trường áp suất thấp( chân không) Khi áp suất môi trường giảm, nhiệt độ sôi của nước cũng giảm đi, khi áp suất giảm đến một mức nào đó thì nước có thể sôi ngay ở nhiệt độ thường (25 oC) nên trái cây sẽ vẫn giữ được các chất dinh dưỡng cũng như màu sắc đẹp.

Hình 2-6 Thiết bị sấy chân không

Để tăng hiệu suất sấy, đôi khi người ta sẽ sử dụng công nghệ vi sóng để gia nhiệt giúp tối ưu hóa quá trình sấy nên công nghệ sấy này ở một số nước còn được gọi là sấy vi sóng

Cấu tạo: một máy sấy chân không thường bao gồm các bộ phận chính:

 Thiết bị sấy: bao gồm khoang sấy, thiết bị gia nhiệt, quạt gió;

 Thiết bị ngưng tụ ẩm: đảm nhiệm chức năng hút và ngưng tụ hơi nước ra ngoài;

Nguyên lý làm việc: vật liệu sấy được tách ẩm trong buồng chân không và được truyền nhiệt chủ yếu thông qua bức xạ nhiệt từ vỏ thùng Vỏ thùng được gia nhiệt từ bộ phận cấp nhiệt (thường bằng điện trở) Hơi ẩm thoát ra từ vật liệu được bơm chân không hút theo chu kỳ Để bảo vệ bơm, hơi ẩm này được tách ẩm trên đường đi bằng một bình ngưng tụ với năng lượng có thể từ nước mát (từ tháp giải nhiệt) hoặc dàn lạnh của hệ thống điều hòa không khí Với máy sấy chân không kiểu mẻ, thường quá trình sấy diễn ra theo chu kỳ gia nhiệt - hút chân – xả ẩm Thời gian của các chu kỳ phụ thuộc vào công suất gia nhiệt, công suất hút chân không và vật liệu sấy.

Ưu điểm: sấy chân không làm cho nước trong sản phẩm sôi ở nhiệt độ thấp nên sấy nhanh hơn phương pháp sấy thông thường; giữ nguyên được màu sắc, hương vị chất dinh dưỡng cũng như các tính chất đặc trưng của sản phẩm; sấy chân không hầu như không làm biến đổi tính chất vật lý, hóa học của vật liệu sấy; giữ nguyên được cấu trục vậy liệu sấy, không bị móp méo, sẹp như khi sấy thông thường; sản phẩm được sấy chân không có độ ẩm rất thấp, khoảng 1-3% nên bảo quản được lâu hơn; bộ điều khiển tự động, tự hoạt động theo cài đặt của người sử dụng giuso sử dụng dễ dàng, tiết kiệm thời gian, công sức của người sử dụng; máy sấy chân không có áp suất nhỏ nên thành máy được làm dày và cũng hơn, cách nhiệt tốt hơn.

Nhược điểm: do máy có thêm bộ phận hút chân không nên kích thước của máy khá lớn và cồng kềnh hơn máy sấy nhiệt cùng thể tích; máy sấy sử dụng công nghệ sấy chân không có giá thành cao hơn so với máy sấy nhiệt khá nhiều; chi phí sản xuất lớn nên không phù hợp với hộ gia đình và kinh doanh nhỏ.

2.3 Xác định hệ thống sấy

Như vậy từ việc phân tích các phương pháp sấy ở trên, ta sử dụng phương pháp sấy đối lưu Để giữ được giá trị dinh dưỡng và nhu cầu tiêu thụ Ta chọn hệ thống sấy sấy buồng.Nguyên lý việc sấy đối lưu quả hồng đó là sự phối hợp giữa cánh quạt thổi và thanh gia nhiệt, để tạo ra không khí nóng đối lưu tuần hoàn làm cho hồng khô đi Lượng hơi nước từ quả hồng sẽ được thổi ra bên ngoài buồng sấy.

Hình 2-7 Buồng sấy hồng

Xác định chế độ sấy:

 Hồng có độ ẩm là ω1=85 %, sản phẩm đầu ra theo yêu cầu là ω2=30 %.

 Theo thống kê sản lượng hồng ở việt nam, thì tỉnh Lạng Sơn có diện tích trồng hồng lớn nhất Ta chọn nhiệt độ trung bình của tỉnh Lạng Sơn: t0 = 20°C, độ ẩm 83%.

 Tác nhân sấy: Không khí nóng được lọc bỏ bụi bẩn