Nghiên cứu chế độ sấy hành lá bằng phương pháp sấy bơm nhiệt máy nén kết hợp bức xạ hồng ngoại

Sử dụng các phương pháp này thời gian sấy thường k o dài, làm giảm giá trị của sản phẩm, chất lượng đạt được không đồng đều và đặc biệt là không đảm bảo được vệ sinh an toàn thực phẩm, v

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tôi còn được sự quan tâm, giúp đỡ và động viên của nhiều người Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đặng Trung Thành, thầy Lê Như Chính, thầy đã nhiệt tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực tập và viết báo cáo tốt nghiệp Qua đây, tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô trong Khoa Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập

Cuối cùng, tôi dành sự biết ơn sâu sắc đến tất cả mọi người trong gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện cho tôi học tập tốt

Nha Trang, ngày 17 tháng 06 năm 2012

Người thực hiện

Lê Thị Đoan Thùy

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN……… 1

MỤC LỤC……… ….2

DANH MỤC CÁC BẢNG……… …….6

DANH MỤC CÁC HÌNH………7

LỜI NÓI ĐẦU……… … 8

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN……….….11

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HÀNH……….………11

1.1.1 Giới thiệu chung về hành………11

1.1.2 Thành phần hóa học của hành……… … 16

1.2 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY……….… 19

1.2.1 Khái niệm về sấy……….…19

1.2.2 Phân loại……… …20

1.2.2.1 Sấy tự nhiên……… ……20

1.2.2.2 Sấy nhân tạo……… … 20

1.2.3 Vật liệu ẩm và các trạng thái của nước trong vật liệu……….22

1.2.3.1 Phân loại vật liệu ẩm……… 22

1.2.3.2 Trạng thái của nước trong vật liệu……… ….23

1.2.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu sấy……….… 25

1.2.4.1 Quá trình khuếch tán nội……….….25

1.2.4.2 Quá trình khuếch tán ngoại……… ……26

1.2.4.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại………27

1.2.5 Các giai đoạn trong quá trình sấy……… 27

1.2.5.1 Giai đoạn nung n ng vật liệu sấy……….27

1.2.5.2 Giai đoạn sấy đ ng tốc……….28

1.2.5.3 Giai đoạn sấy giảm tốc……….……28

1.3 TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI……….…… 28

1.3.1 Khái niệm bức xạ hồng ngoại……….………28

1.3.2 Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại……… ….29

1.3.3 Nhiệt bức xạ hồng ngoại……….30

1.3.4 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại……….…30

1.3.5 Ưu nhược điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại……… ………31

1.4 TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH……… ………… 31

1.5 SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI……… ……… 32

1.5.1 Mục đích sấy kết hợp……… 32

1.5.2 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước……….………33

1.6 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU………… ……….36

1.6.1 Phân tích lựa chọn thông số tối ưu……… ……36

1.6.1.1 Nhiệt độ………36

1.6.1.2 Vận tốc chuyển động của không khí……… … 37

1.6.1.3 Độ ẩm không khí……… 37

1.6.1.4 Khoảng cách từ nguồn bức xạ tới vật liệu sấy……… … 37

1.6.2 Hàm mục tiêu và xác định miền tối ưu của các thông số………38

1.6.2.1 Hàm mục tiêu……… ……38

1.6.2.2 Miền tối ưu của các thông số………38

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 40

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU……… …40

2.2 THIẾT BỊ SẤY HỒNG NGOẠI KẾT HỢP SẤY LẠNH…….………41

2.2.1 Cấu tạo……….……… 41

2.2.2 Nguyên lý hoạt động……… ………42

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……….………43

2.3.1 Quy trình công nghệ………43

2.3.2 Bố trí thí nghiệm……… ………… 43

2.3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thăm dò miền tối ưu các thông số……….43

2.3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tìm chế độ sấy tối ưu……….…………47

2.3.5 Thiết bị nghiên cứu……….…………48

2.4 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP, T NH TOÁN VÀ XỬ L SỐ LIỆU…….….….48

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN……….…… 50

3.1 Kết quả xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu……….…………50

3.2 Kết quả thăm dò miền tối ưu của các thông số……… ……… ………50

3.2.1 Miền tối ưu nhiệt độ sấy……….……… …50

3.2.2 Miền tối ưu vận tốc tác nhân sấy…….………51

3.2.3 Miền tối ưu khoảng cách bức xạ……… ………52

3.3 Bố trí thí nghiệm……… ……… 54

3.3.1 Lựa chọn nguyên liệu……… ………54

3.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm……….………54

3.4 Kết quả thí nghiệm ở các chế độ sấy khác nhau………55

3.5 Tối ưu h a điều kiện công nghệ bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm ….60

3.5.1 Tối ưu h a năng suất tách ẩm của máy……… …….60

3.5.1.1 Các thông số kỹ thuật………60

3.5.1.2 Các mức thí nghiệm……… 60

3.5.1.3 Ma trận quy hoạch trực giao cấp 1………61

3.5.1.4 Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai……….66

3.5.1.5 Tối ưu h a thực nghiệm bằng cách chạy phần mềm tối ưu cascad………… 72

3.5.2 Tối ưu h a tỷ lệ hút nước phục hồi……… 73

3.5.2.1 Ma trận quy hoạch trực giao cấp 1, 2………74

3.5.1.2 Tối ưu h a thực nghiệm bằng cách chạy phần mềm tối ưu cascad………… 76

3.6 So sánh một số chỉ tiêu của hành sấy ở chế độ tối ưu và hành sấy bằng phương pháp sấy lạnh……… 78

3.6.1 Hàm lượng vitamin C……… 78

3.6.2 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy……….78

3.6.3 Chất lƣợng cảm quan……… 80

3.6.4 Chỉ tiêu vi sinh……… ….81

3.7 Đề xuất quy trình sấy hành lá……….………….83

3.8 Tính giá thành sản phẩm……….84

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN………87

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 90

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của hành lá……… 18

Bảng 3.1: Kết quả xác định độ ẩm của hành tươi……… ……50

Bảng 3.2: Bố trí thí nghiệm thay đổi đồng thời ba yếu tố……… ……55

Bảng 3.3: Các mức thí nghiệm……….……… 61

Bảng 3.4: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thu được……… 62

Bảng 3.5: Thí nghiệm ở tâm phương án………62

Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án……… …… 63

Bảng 3.7: Kết quả tính hệ số hồi quy và tiêu chuẩn Student………….………64

Bảng 3.8: Bảng số liệu tính phương sai dư………65

Bảng 3.9: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả sấy hành bằng máy sấy bơm nhiệt máy nén kết hợp bức xạ hồng ngoại theo phương pháp quy hoạch trực giao cấp hai……… …67

Bảng 3.10: Thí nghiệm ở tâm phương án……… 68

Bảng 3.11: Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án……….….68

Bảng 3.12: Kết quả tính hệ số hồi quy và tiêu chuẩn Student……… ……69

Bảng 3.13: Bảng số liệu tính phương sai dư……… ………71

Bảng 3.14: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thu được……… …… 74

Bảng 3.15: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả sấy hành bằng máy sấy bơm nhiệt máy nén kết hợp bức xạ hồng ngoại theo phương pháp quy hoạch trực giao cấp hai… ……… ………….75

Bảng 3.16: Yêu cầu vi sinh đối với sản phẩm rau khô……….… 82

Bảng 3.17: Kết quả kiểm tra vi sinh của mẫu sấy tối ưu và mẫu sấy lạnh……… … 82

Bảng 3.18: Chi phí tác nhân sấy của máy sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại 85

Bảng 3.19: Bảng tổng hợp kết quả tính giá thành sơ bộ của 1kg hành khô…… …….86

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Hành lá tươi……… …….40

Hình 2.2: Máy sấy bơm nhiệt kết hợp hợp bức xạ hồng ngoại ……….………41

Hình 2.3: Sơ đồ máy sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại……… 42

Hình 3.1 : Biến đổi thời gian sấy và điểm chất lượng cảm quan của hành khô theo miền nhiệt độ tác nhân sấy……… ……… ….51

Hình 3.2: Biến đổi thời gian sấy và điểm chất lượng cảm quan của hành khô theo miền vận tốc tác nhân sấy.……….…….52

Hình 3.3: Biến đổi thời gian sấy và điểm chất lượng cảm quan của hành khô theo miền khoảng cách bức xạ………53

Hình 3.4: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 1, 2……… ……56

Hình 3.5: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 3, 4……….…….56

Hình 3.7: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 7, 8………… …57

Hình 3.6: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 5, 6……… ……57

Hình 3.8: Biến đổi độ ẩm theo thời gian sấy ở thí nghiệm 9, 10, 11……….…58

Hình 3.9: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 12, 13……… …58

Hình 3.10: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 14, 15…………59

Hình 3.11: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 16, 17…………59

Hình 3.12: Kết quả tối ưu thực nghiệm bằng phần mềm cascad……… …73

Hình 3.13: Phương trình hồi quy được lập trình vào phần mềm cascad………77

Hình 3.14: Kết quả tối ưu thực nghiệm bằng phần mềm cascad……… …77

Hình 3.15: Hàm lượng vitamin C của mẫu sấy tối ưu và mẫu sấy lạnh……….…78

Hình 3.16: Đường cong sấy của hành sấy ở chế độ tối ưu và sấy lạnh ……….…79

Hình 3.17: Đường cong tốc độ sấy của hành sấy ở chế độ sấy tối ưu và hành sấy lạnh……….79

Hình 3.18: Điểm chất lượng cảm quan của mẫu sấy tối ưu và mẫu sấy lạnh…………80

Hình 3.19: Hành lá sấy ở chế độ tối ưu……… 81

LỜI NÓI ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nông nghiệp ngày nay vẫn là ngành kinh tế quan trọng của nước ta Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 và chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005

Kinh tế Việt Nam trong năm qua tăng trưởng chậm lại với nhiều bất ổn, lạm phát cao, khả năng thanh khoản k m của hệ thống ngân hàng, cán cân thương mại thâm hụt, nhiều doanh nghiệp thua lỗ Nông nghiệp được coi như cứu cánh của cả nền kinh

tế với tốc độ tăng trưởng toàn ngành đạt 4%, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người dân, tạo giá trị xuất khẩu đạt 25 tỷ USD chiếm 22% kim ngạch xuất khẩu cả nước) và

là ngành duy nhất c thặng dư xuất khẩu ròng đạt 18 tỷ USD năm 2011 Trong đ , xuất khẩu rau quả là một lĩnh vực rất tiềm năng Theo số liệu của Tổng cục hải quan, 2 tháng đầu năm 2012 kim ngạch xuất khẩu rau quả của nước ta đạt 102.345.692 USD, tăng 19,2% so với cùng kỳ năm trước Các thị trường chính nhập khẩu rau quả của Việt Nam là Trung Quốc, Indonesia, Nhật Bản, Hoa Kỳ, Hà Lan và Nga chiếm hơn 50% tổng kim ngạch

Trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế thế giới hiện nay, cùng với sự đòi hỏi ngày càng khắt khe của các thì trường nhập khẩu, để đạt được mục tiêu về xuất khẩu, cũng như đáp ứng được yêu cầu của các thị trường lớn đòi hỏi cần c sự đầu tư hợp lý phát triển trồng trọt để tăng sản lượng Bên cạnh đ , trong lĩnh vực chế biến cần đổi mới công nghệ, máy m c thiết bị nhằm tăng năng suất, chất lượng, tăng giá trị kinh tế đồng thời vẫn đảm bảo được vệ sinh an toàn thực phẩm Ngoài ra cần nghiên cứu tìm ra sản phẩm mới nhằm đa dạng h a sản phẩm, đáp ứng được nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng

Trong các mặt hàng nông sản xuất khẩu thì rau quả là một trong những thế mạnh của xuất khẩu nông sản Nhật Bản là quốc gia c nhu cầu nhập khẩu nhiều rau quả từ Việt Nam, trong đ c sản phẩm là hành lá sấy khô Hiện nay, công nghệ chế biến hàng nông sản khô còn thô sơ, mang lại hiệu quả không cao Phương pháp làm khô chủ yếu là sấy bằng không khí n ng, phơi nắng hoặc các phương pháp sấy khác nhưng không c hiệu quả Sử dụng các phương pháp này thời gian sấy thường k o dài, làm giảm giá trị của sản phẩm, chất lượng đạt được không đồng đều và đặc biệt là không đảm bảo được vệ sinh an toàn thực phẩm, vì thế không đáp ứng được yêu cầu của các thị trường nhập khẩu lớn như Mỹ, EU, Nhật Bản, Trung Quốc…

Hiện nay c rất nhiều phương pháp sấy với ưu nhược điểm khác nhau Khi yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao, mang lại hiệu quả kinh tế, chúng ta cần tìm ra phương pháp sấy kết hợp nhằm khắc phục được nhược điểm của các phương pháp đ ,

từ đ giảm thời gian sấy, nâng cao chất lượng sản phẩm Phương pháp sấy truyền thống là sấy lạnh thì mang lại hiệu quả nhưng vẫn còn những nhược điểm cần phải khắc phục Trong khi đ , sấy bức xạ hồng ngoại đang là phương pháp mới trong lĩnh vực sấy khô, mang lại hiệu quả cả về năng suất và chất lượng Vì vậy, việc kết hợp giữa sấy hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh sẽ mang lại ưu điểm vượt trội như: thời gian sấy giảm, nhiệt độ sấy thấp nên chất lượng sản phẩm sau khi sấy được đảm bảo, an toàn vệ sinh thực phẩm

Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết của thực tế, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu chế độ sấy hành lá bằng phương pháp sấy bơm nhiệt máy nén kết hợp bức xạ hồng ngoại”

2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình sấy hành, nhằm tìm ra các thông số tối ưu cho quá trình sấy

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu trên máy sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại trên đối tượng hành lá nhằm mục đích:

- Tìm phương pháp mới, đổi mới công nghệ theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa

- Giảm thời gian sấy, tiết kiệm năng lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm

- Nâng cao giá trị sử dụng, giá trị kinh tế cho sản phẩm nông sản khô

- Nâng cao hiệu quả kinh tế cho ngành nông nghiệp Việt Nam

4 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng sản phẩm trong quá trình sấy hành bằng máy sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

- Xây dựng quy trình sấy hành bằng máy sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

- Thực nghiệm tìm ra chế độ sấy tối ưu cho sản phẩm

- Phân tích đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng sản phẩm và so sánh với hành sấy

bằng phương pháp sấy nóng kết hợp sấy lạnh

- Tính chi phí và giá thành cho 1kg sản phẩm khi áp dụng công nghệ sấy trên

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HÀNH

1.1.1 Giới thiệu chung về hành

Hành, đôi khi được gọi là hành ta để phân biệt với hành tây tức Allium cepa) có danh pháp khoa học là Allium fistulosum thuộc họ hành (Alliaceae)

Trong các ngôn ngữ nước ngoài như tiếng Anh nó có tên là Welsh onion, green

onion, bunching onion và scallion, nhưng ngoại trừ tên đầu tiên ra thì các tên còn lại

mang tính chất chỉ công dụng hay đặc điểm chính của n nhiều hơn là mang tính khoa học và dễ gây nhầm lẫn, do các loại như hành tây và hẹ tây đôi khi cũng được sử dụng các từ này để chỉ

Hành lá được biết đến trong lĩnh vực trồng trọt và có thể có nguồn gốc ở miền tây bắc Trung Quốc Nghiên cứu DNA cho thấy rằng n đã được bắt nguồn từ các giống hành hoang dã, tìm thấy ở Siberia và Mông Cổ, nơi mà đôi khi được thu lượm như một loại rau để sử dụng trong nước hoặc xuất khẩu sang Trung Quốc Hành được trồng trở lại ít nhất 200 trước Công nguyên ở Trung Quốc Nó tới Nhật Bản trước khi

500 AD và tiếp tục lây lan tới Đông Nam Á và châu Âu Từ “Welsh” trong tên Welsh

onion không c liên quan đến xứ Wales ở Vương quốc Anh.Ở Trung Quốc, Allium

fistulosum là loài Allium quan trọng nhất, thực hiện vai trò ẩm thực của cả hành tây và

tỏi tây ở châu Âu, ở Nhật Bản nó quan trọng thứ hai sau hành củ (Allium cepa L.)

Hành được trồng trên toàn thế giới, nhưng khu vực chính là phía đông Châu Á từ Siberia đến Indonesia, ở những nơi khác, n là chủ yếu là một loại cây trồng trong vườn nhà Tại châu Phi, nó là là loại cây quan trọng và được báo cáo từ Sierra Leone, Ghana, Cameroon, Congo, DR Congo, Sudan, Kenya, Zambia và Zimbabwe Một loại

hành lá được báo cáo từ Nigeria có lẽ cũng thuộc Allium fistulosum

C hai loại hành lá phổ biến và đôi khi được phân biệt như các nh m cây trồng: nhóm Japanese bunching và nhóm Welsh onion Japanese bunching được trồng chủ

yếu ở miền đông châu Á để lấy phần thân giả dày và ăn như rau thơm, ví dụ như sukiyaki và thịt gà; Welsh onion phát triển cho lá màu xanh lá cây, được sử dụng trong m n salad, hoặc được dùng như một loại hương vị thảo mộc trong các m n súp

và các m n ăn khác Sau đ phổ biến nhất là ở châu Phi Trong khu vực Kinshasa Congo và DR Congo), toàn bộ cây được thu hoạch và ăn như một loại rau luộc Ở Đông Nam Á Java), n cũng được ăn cả cây, hoặc hấp hoặc sau khi gia nhiệt trong một thời gian ngắn Tại Nhật Bản, các cây giống c chiều cao từ 7-10 cm được

Brazzaville-sử dụng trong các m n ăn đặc biệt Hành lá ở dạng chế biến đã không được Brazzaville-sử dụng cho đến gần đây, khi ngành công nghiệp khử nước bắt đầu Sản phẩm này được sử dụng chủ yếu như là một chất phụ gia cho thực phẩm trước khi xử lý ch ng hạn như mì

ăn liền Phần hoa còn nhỏ đôi khi được chiên và ăn như snack Ngoài công dụng là một loại rau và gia vị trong việc nấu ăn thì chúng còn được dùng như là cây cảnh khi trồng thành bụi, thành kh m

Loài cây này được dùng để làm giảm hoặc ngăn chặn phá hoại mối trong các khu vườn Nước p pha loãng được sử dụng để chống lại rệp vừng ở Trung Quốc Những đặc tính chữa bệnh từ hành lá rất nhiều, đặc biệt là trong y học Trung Quốc N được sử dụng để cải thiện các chức năng của cơ quan nội tạng và tăng cường trao đổi chất, ngăn chặn các rối loạn tim mạch, k o dài cuộc sống, cải thiện thị lực, và

để tăng cường phục hồi bệnh cảm lạnh thông thường, đau đầu, chữa vết thương và vết

lo t mưng mủ Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và Indonesia là nước sản xuất chính Năm 1984, sản xuất tại Nhật Bản đạt 563.000 tấn từ 24.000 ha, tại Hàn Quốc 432.000 tấn từ 19.000 ha

Hành thuộc nh m cây thảo mộc lâu năm, phát triển trong búi, thường trồng làm cây trồng hàng năm hoặc hai năm một lần, chiều cao c thể lên đến 50 – 100 cm, phần

củ hình thành không rõ ràng, c hình trứng hoặc thuôn nhọn, c thể dài đến 10 cm, c vài củ hoặc hầu như không tồn tại, lớp vỏ c màu trắng đến nâu đỏ nhạt C từ 4-12 lá, màu lục lam, hình trụ rỗng, kích thước 10 – 50 cm x 0,5 – 2,5 cm, thuôn nhọn ở

đỉnh Cụm hoa c hình cầu cách đều tâm, đường kính từ 3 – 7 cm, dài, th ng, hình trụ, cuống hoa rỗng, chiều dài lên đến 50 cm, đường kính 2,5 cm Hoa lưỡng tính, c hình chuông hẹp, cuống nhỏ thanh mảnh, chiều dài lên đến 3 cm; c sáu cánh, trong 2 vòng xoắn, hình dáng từ hình trứng thuôn thuôn dài đến hình mũi mác, dài 6-10 mm, màu trắng với màu xanh lục; c sáu nhị hoa, trên cánh hoa; bầu nhụy nằm ở trên, c ba tế bào, mảnh mai, cũng nằm trên cánh hoa Quả c hình nang, đường kính 5 mm Hạt c kích thước 3 – 4 mm × 2 – 2,5 mm, màu đen

Ở châu Âu, việc phân loại thành 2 nh m cây trồng đã được đề xuất: nh m Nhật Bản Bunching, giống thân đơn, được trồng để lấy phần thân giả dày, nh m Welsh onion, thuộc giống nhiều thân, được trồng để lấy lá Ở Nhật Bản người ta phân thành

ba loại phổ biến là: nh m Kaga, được trồng ở những khu vực lạnh nhất của Nhật Bản

để lấy thân giả; nh m Kujyo chủ yếu được trồng ở những nơi n ng nhất của Nhật Bản, chủ yếu là lấy lá của n ; và nh m Senju,là nh m trung gian của hai nh m trên

Bề ngoài n rất giống với Allium cepa, nhưng không phát triển phần củ, mặc dù

c sự dày lên không đáng kể ở phần cuối của thân giả Lá của n hơi tròn ở mặt cắt ngang, không ph ng ở mặt cắt dọc Hoa của hành lá phát triển từ trên cụm hoa xuống phía dưới, bông hoa thiếu lá bắc con, lớn hơn, c hình chuông đến dạng bình, trong khi

Allium cepa c lá bắc con, nhỏ hơn và hình sao

Allium fistulosum lai giống dễ dàng với Allium altaicum, các giống lai c khả

năng sản sinh hạt phấn cao và cho hạt nhiều Allium fistulosum cũng c thể lai giống với Allium cepa Các giống lai là giống cây lâu năm, hình thành củ nhỏ Một số giống

lai cũ giữa Allium fistulosum vẫn còn tồn tại

Ví dụ như hẹ Indonesia, thích nghi tốt với điều kiện nhiệt đới và không c hoa

Quá trình sinh dưỡng của loài này tương tự như Allium fistulosum Giống lai thương mại gần đây giữa Allium fistulosum và Allium cepa, phát triển chủ yếu ở Hoa Kỳ và

Châu Âuđể lấy phần ngọn màu xanh, bao gồm “Beltsville Bunching” tứ bội sản xuất giống), “Louisiana Evergreen” lưỡng bội vô trùng) và “Delta Giant “ tam bội vô trùng

c nguồn gốc từ một giống lai ngược lai với Allium cepa).Một nh m cây lai khác được trồng ở Nhật Bản là nh m Yakura Negi Cây của nh m này đâm chồi nhiều trong mùa xuân và mùa hè và ngủ trong mùa đông, không c hoa, chỉ c hành con, sinh sản bằng cách phân chia hoặc bằng hành con.

Đây là loài cây lâu năm, tuy nhiên được trồng phổ biến như cây hàng năm, khi

trồng trong vườn nhà là cây lâu năm N không c giai đoạn ngủ dài ngày như Allium

cepa, do đ vẫn tiếp tục quá trình sinh trưởng và không phát triển củ thực sự Tuy

nhiên, một số giống c nguồn gốc từ vùng ôn đới lạnh cho thấy c giai đoạn ngủ ngắn ngày Chúng ngừng phát triển, lá khô và chết đi, ngay cả khi nhiệt độ cho ph p sự phát triển bình thường Các nụ bên trong nách lá mọc dài ra và phát triển để tạo thành một cụm Đặc điểm nảy chồi ở các giống cây trồng phát triển cho những chiếc lá màu xanh

lá cây sẽ rõ rệt hơn so với những những giống cây phát triển cho thân giả dài

Sự cảm ứng của hoa được điều khiển bởi nhiệt độ và độ dài ngày Nhiệt độ thấp

và ngắn ngày cây sẽ ra hoa, tuy nhiên nguồn gốc cây trồng khác nhau sẽ c những yêu cầu về điều kiện khác nhau Thông thường nhiệt độ dưới 13oC cây sẽ ra hoa, khi cây giống đã hình thành một số lượng lá nhất định hoặc thân giả đã c một độ dày nhất định Trong vùng nhiệt đới, nơi c điều kiện c lợi cho quá trình sinh dưỡng hơn quá trình sinh sản, chỉ c một số giống cây trồng thích nghi tốt mới ra hoa Rễ c thể dễ dàng xâm chiếm sự cộng sinh của nấm và cây bụi, giúp tăng cường sự hấp thu Phốt pho và kích thích tăng trưởng

Allium fistulosum thích nghi với một phạm vi khí hậu khá rộng N c khả năng

chịu được thời tiết lạnh và thậm chí c thể vượt qua được mùa đông ở Siberia N cũng chịu các điều kiện n ng ẩm ở những khu vực gần Brazzaville và Kinshasa ở Trung Phi Ở Java Indonesia) phát triển tốt trên độ cao 200 m, nhưng phổ biến hơn là trên

500 m Hầu hết các giống địa phương thích nghi với sự thay đổi về lượng mưa và họ c

thể chịu được lượng mưa lớn hơn so với các chi Allium khác. Một mảnh đất mùn thoát nước tốt, giàu chất hữu cơ được ưu tiên vì nó là loài rất dễ bị ngập úng, dẫn đến nhanh

ch ng giết chết các rễ đang hoạt động Để c sự tăng trưởng tối ưu, pH của đất yêu cầu

là pH trung tính, nhưng ngay cả ở pH từ 8 – 10, sự tăng trưởng tốt vẫn c thể xảy ra Ở những vùng đất axit, sự tăng trưởng n i chung là nghèo nàn

Trong vùng nhiệt đới hành lá được nhân giống chủ yếu bằng chồi và c thể được trồng quanh năm Mặc dù sản xuất hạt giống c thể thực hiện ở độ cao trên 1000

m, và việc nhập khẩu hạt giống của các giống Đài Loan và Nhật Bản cũng c sẵn, nhưng hiếm khi cây được trồng từ hạt giống vì trong điều kiện nhiệt đới việc này thực hiện rất kh khăn và tốn nhiều thời gian hơn Tuy nhiên, trong khu vực Brazzaville-Kinshasa, cả chồi và hạt giống của các giống địa phương đều được sử dụng để nhân giống Tại các khu vực ôn đới, nơi mà việc sản xuất giống thành công hơn, nhân giống chủ yếu bằng hạt, gieo trực tiếp trên cánh đồng hoặc khu đầu tiên của vườn ươm.Trọng lượng 1000 hạt là 2,2 – 2,5 g Yêu cầu hạt là 8-16 kg/ha đối với trường hợp gieo giống trực tiếp và 2 – 4 kg/ha trong trường hợp cấy giống Trong giường vườn ươm, hạt giống được gieo bằng cách rải hoặc gieo thành hàng hoặc gieo trong dải rộng 5 – 6

cm Diện tích vườn ươm yêu cầu phải bằng 10 – 12% diện tích của cánh đồng Cây giống đã sẵn sàng cho cấy khi chiều cao đạt 25 – 30 cm và dày như một cây bút chì

Mặc dù hành lá n i chung là một cây trồng khỏe mạnh, nhưng vẫn c thể bị ảnh

hưởng bởi một số bệnh tật Tím đốm Alternaria porri), gây ra những đốm đồng tâm đặc trưng trên lá, và nấm mốc sương mai Peronospora destructor) c thể gây ra vấn đề nghiêm trọng Trắng thối Sclerotium cepivorum) c thể gây thiệt hại nghiêm trọng, lặp đi lặp lại, là tác nhân gây bệnh rất bền trong đất Đất nghèo, không cân bằng dinh dưỡng và mưa lớn sẽ kích thích sự phát triển của bệnh Cây bị bệnh cần được loại bỏ bằng cách kiểm tra trực quan nghiêm ngặt nguyên liệu để trồng Hành c khả năng kháng vi rút màu vàng lùn trên hành tây OYDV), nhưng dễ mắc virus sọc màu vàng trên Welsh onion(WoYSV) N gây ra các triệu chứng tương tự như bệnh khảm, gồm những vết lốm đốm úa vàng, c những đường sọc và còi cọc, lá không còn th ng.Khả năng chịu đựng tuơng đối được tìm thấy trong giống thuộc nh m Kujyo

Hành c khả năng chống lại một số bệnh, bao gồm bệnh rễ màu hồng gây ra bởi

Pyrenochaeta terrestris, lá thối do Botrytis squamosa và bệnh thán thư do Colletotrichum gloeosporioide Sâu trong củ cải đường Spodoptera exigua) và sâu đục

quả bông Mỹ Heliothis armigera) là các loài gây hại nghiêm trọng nhất, rất kh kiểm

soát chúng vì các ấu trùng ẩn bên trong các lá rỗng và lớp sáp trên lá Ngoài ra, bọ trĩ

(Thrips tabaci) cũng là loài gây ra thiệt hại đáng kể, hư hỏng do bọ trĩ được kích thích

bằng cách phun thuốc trừ sâu

Trong vùng nhiệt đới, hành c thể được thu hoạch quanh năm, trong khu vực Brazzaville – Kinshasa n chủ yếu được thu hoạch trong mùa mưa Cây được thu hoạch khoảng 2,5 tháng sau khi trồng bằng chồi Một phần được sử dụng như nguyên liệu trồng cho các vụ tiếp theo được để ở ngoài đồng cho đến khi cần dùng.Thiết bị cơ giới h a thu hoạch đã được phát triển tại Nhật Bản

Thông tin về sản lượng ở các nước châu Phi là không c sẵn Năng suất trung bình ở Nhật Bản và Hàn Quốc là khoảng 25 tấn/ha, ở Đài Loan 10 – 15 tấn/ha.Tại Indonesia, thấp hơn đáng kể, trung bình 7 tấn/ha, nhưng họ c thể đạt 15 tấn/ha, tuy nhiên, giai đoạn sinh trưởng chỉ c 2,5 – 3 tháng so với 9 tháng ở các nước Đông Á

Sau khi thu hoạch, lá và thân giả được làm sạch, sấy khô, lá bị hư hỏng được loại bỏ, các nhà máy b lại và đ ng g i trong hộp, giỏ rồi vận chuyển ra thị trường tiêu thụ

Bộ sưu tập các giống cây được duy trì ở Nhật Bản, Hoa Kỳ, Anh, Đức và Liên

Xô cũ IPGRI xếp hành c tầm quan trọng thứ hai trong chi Allium vì khả năng kháng bệnh, khả năng thích ứng sinh thái và c mối quan hệ gần Allium cepa

Đồng thời hành cũng là một vị thuốc nam được dùng để chữa nhiều loại bệnh: thuốc ho, trừ đờm, lợi tiểu, sát trùng

1.1.2 Thành phần hóa học của hành

Hành chứa nhiều chất chống oxy h a flavonoid, chất xơ, khoáng và một số vitamin được chứng minh là c lợi cho sức khỏe Hành c màu xanh tự nhiên, chứa

hàm lượng chất xơ thực vật cao hơn các cây cùng chi Allium như hành tây, tỏi tây, hẹ

tây… 100g hành lá tươi cung cấp 2,6g hay 7% nhu cầu chất xơ hằng ngày Năng lượng trong hành rất thấp, 100g lá hành tươi chỉ cung cấp 31kcal

Mùi của hành không mạnh, đ là mùi trung gian giữa mùi của hành tây và tỏi tây Nó có nguồn gốc từ chất dễ bay hơi propyl cysteine sulphoxide đặc trưng của tỏi tây) và sulphoxide cysteine propenyl đặc trưng của hành tây) Những alkyl sulphoxides này là sản phẩm thoái hóa của phi protein axit amin của nhóm S-alk(en)yl-cysteine (en) Khi các tế bào bị hư hỏng, các axit amin bị cắt mạch dưới tác dụng của enzyme alliinase tạo thành amoniac, axit sulphenic và pyruvate.Các axit sulphenic sau

đ phản ứng với hợp chất khác để tạo thành một loạt các disulphides Hành chứa một

tỷ lệ lớn carbohydrates dự trữ là đường và oligosaccharides Bên cạnh glucose, fructose

và sucrose còn có maltose, rhamnose, galactose, arabinose, mannose và xylose Hàm lượng đường và protein sẽ tăng đối với cây trồng ở nhiệt độ thấp

So với tỏi, hàm lượng chất chống oxy h a thio – sulfinites trong hành ít hơn Các thio – sulfinites như diallyl disulfide, diallyl trisulfide và allyl propyl disulfide sẽ chuyển đổi allicin bằng phản ứng enzyme khi lá của n bị phá vỡ nghiền hoặc cắt )

Thử nghiệm cho thấy rằng chất chiết xuất từ Welsh onion có thể điều chỉnh âm thanh mạch máu của động mạch chủ ở ngực của chuột trong ống nghiệm Điều này hỗ trợ việc sử dụng hành trong y học truyền thống để ngăn chặn các rối loạn về tim mạch

Các nghiên cứu ở phòng thí nghiệm chỉ ra rằng allicin giúp làm giảm sự sản sinh cholesterol bằng cách ức chế enzyme HMG – CoA reductase trong tế bào gan, ngoài ra còn c khả năng chống vi khuẩn, virut và nấm mốc

Allicin trong hành còn giúp giảm độ cứng của mạch máu nhờ tạo ra oxide nitric NO), nhờ đ cũng làm giảm huyết áp N cũng ngăn chặn sự hình thành cục máu đông, phá hủy các sợi fibrin trong mạch máu, giảm nguy cơ bệnh động mạch vành CAD), bệnh mạch máu ngoại biên PVD) và đột qu

Hành chứa một lƣợng đáng kể vitamin A 997 IU trong 100g), là một trong những nguồn giàu vitamin K 100g hành lá cung cấp 207 g), vitamin nh m B và nhiều chất khoáng, các hợp chất chống oxy h a khác nhƣ đồng, sắt, mangan, canxi, folate, riboflavin, niacin, thiamin…Acid folic là một yếu tố cần thiết để tổng hợp AND

và phân chia tế bào

ảng Thành phần dinh dƣ ng của hành Allium fistulosum) trong

100g

ếu tố Gi trị dinh

dƣ ng

% ƣợng dùng hằng ngày

ếu tố

Gi trị dinh

dƣ ng

% ƣợng dùng hằng ngày

Crypto-xanthin-ß 0 µg

1.2 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY

1.2.1 Khái niệm về sấy

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cung cấp cho n một lượng nhiệt, nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nung n ng vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh

- Vận chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra các lớp bên ngoài

- Vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí Sấy c thể được chia làm hai phương pháp: sấy tự nhiên và nhân tạo

- Sấy tự nhiên: sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy

- Sấy nhân tạo: sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy Tác nhân sấy thường được sử dụng là không khí ẩm, kh i lò, hơi nước quá nhiệt… Không khí ẩm là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến nhất

Tác nhân sấy được sử dụng nhằm cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy đồng thời tải

ẩm thoát ra khỏi buồng sấy ra ngoài môi trường

Mục đích của quá trình sấy:

- Chế biến: Dùng phương pháp sấy để chế biến các mặt hàng ăn liền

- Vận chuyển: Khi tách bớt ẩm ra khỏi nguyên liệu thì quá trình vận chuyển sẽ

dễ dàng, đơn giản hơn và tiết kiệm chi phí

- K o dài thời gian bảo quản: Do hàm lượng nước tự do trong thực phẩm giảm

Trong quá trình sấy nước của nguyên liệu được chuyển từ thể lỏng sang thể hơi nhờ vào sự chênh lệch áp suất của hơi nước trên bề mặt với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí Sấy là một quá trình không ổn định, độ ẩm của nguyên liệu thay đổi theo thời gian và không gian

Quá trình sấy được khảo sát về hai mặt: động học sấy và tĩnh học sấy Trong tĩnh học sấy, sẽ xác định được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy và các tác nhân sấy dựa trên phương trình cân bằng vật chất – năng lượng, từ đ xác định được trạng thái vật liệu và sản phẩm, sự tiêu hao tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt lượng cần thiết Trong động học sấy, sẽ khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian và các thông số của quá trình Từ đ xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy thích hợp

1.2.2 Phân loại

1.2.2.1 Sấy tự nhiên

Sấy tự nhiên là sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy

Ưu điểm của phương pháp này là: Không tốn kém nhiên liệu, diệt trừ một số nấm mốc, côn trùng

Nhược điểm: Không chủ động được thời gian, phụ thuộc vào thời tiết và tốn nhiều công lao động

1.2.2.2 Sấy nhân tạo

Sấy nhân tạo là sử dụng các tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy, tác nhân sử dụng là không khí ẩm, khói lò, hơi quá nhiệt… C nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại sau:

a Phương ph p sấy đối ưu

Nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất đến nguyên liệu bằng cách truyền nhiệt đối lưu

Sấy đối lưu là phương pháp dùng không khí n ng hoặc hỗn hợp không khí nóng với khói lò làm khô sản phẩm Không khí sau khi được đốt n ng, đưa vào buồng sấy, trao đổi nhiệt với vật liệu sấy, vật liệu sấy được cung cấp một nhiệt lượng cần thiết

và làm ẩm trong vật liệu bốc hơi

b Phương ph p sấy bức xạ

Sấy bức xạ là phương pháp dùng dòng nhiệt bức xạ để gia nhiệt và sấy khô vật liệu Nguồn nhiệt bức xạ thường dùng là đèn hồng ngoại, dây, tấm hay thanh điện trở, dùng nhiên liệu lỏng hay khí Sấy bức xạ có thể tiến hành trong điều kiện tự nhiên hay trong buồng kín

Ưu điểm:

- Cường độ bay hơi ẩm lớn, có thể tới vài lần so với sấy đối lưu và tiếp xúc

- Thiết bị sấy gọn nhẹ, ít chiếm diện tích

- Thời gian sấy cho phép rút ngắn, do đ tăng năng suất, chất lượng sản phẩm cao, giá thành thấp

Nhược điểm:

- Sản phẩm sấy dễ bị nứt vỡ, cong vênh Do vậy các vật liệu sấy như gỗ, men,

sứ không thích hợp với kiểu sấy này

- Không thích hợp với vật liệu sấy c kích thước dày

c Phương ph p sấy tiếp xúc

Quá trình truyền nhiệt từ bề mặt gia nhiệt tới vật liệu sấy được thực hiện bằng cách dẫn nhiệt

Sấy tiếp xúc được thực hiện khi đốt nóng sản phẩm bằng chất tải nhiệt qua thành dẫn nhiệt Không khí hay kh i lò, hơi nước đi qua phần dưới của buồng sấy, ngăn cách phần trên bởi thanh đặc, trên đ xếp vật liệu ẩm Nhờ tiếp xúc với thành đã đốt nóng mà sản phẩm n ng lên và được sấy khô

d Phương ph p sấy bằng dòng điện cao tần

Nhiệt cung cấpcho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật sấy nóng lên

Vật sấy được đặt giữa hai bản tụ điện c điện áp tần số sao Dưới tác dụng của điện trường tần số cao, vật được gia nhiệt và ẩm trong vật sẽ h a hơi, thoát ra ngoài

Ưu điểm:

Sấy bằng điện trường có tần số cao thì sự gia nhiệt vật liệu được thực hiện trong toàn bộ thể tích vật nên nhiệt độ dễ đồng đều hơn, đồng thời nhiệt độ vật cao hơn nên gradien nhiệt độ và gradien độ ẩm cùng chiều nên thuận lợi cho quá trình sấy

Nhiệt độ dễ điều chỉnh, thích hợp với các vật liệu dày

e Phương ph p sấy thăng hoa

Phương pháp này được thực hiện bằng cách làm lạnh vật thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước Ẩm thoát ra khỏi vật liệu sấy nhờ quá trình thăng hoa

Ưu điểm của phương pháp này là nhờ thực hiện ở áp suất chân không, có nhiệt

độ thấp nên vật liệu sấy giữ được tính chất tươi sống của sản phẩm Thực phẩm sẽ giữ được chất lượng và hương vị, không bị mất vitamin Năng lượng tiêu hao để bay hơi

ẩm thấp

Nhược điểm sấy thăng hoa là giá thành thiết bị cao, vận hành phức tạp, tiêu hao điện năng lớn

1.2.3 Vật liệu ẩm và các trạng thái của nước trong vật liệu

1.2.3.1 Phân loại vật liệu ẩm

Theo quan điểm hoá lý, vật ẩm là một hệ liên kết phân tán giữa pha phân tán và môi trường phân tán Pha phân tán là một chất có cấu trúc mạng và khung không gian

từ chất rắn phân đều trong môi trường phân tán (là một chất khác)

Dựa theo tính chất lý học, người ta có thể chia vật ẩm ra thành ba loại:

- Vật liệu keo: Là vật có tính dẻo do có cấu trúc hạt Nước hoặc ẩm ở dạng liên kết hấp thụ và thẩm thấu Các vật keo c đặc điểm chung là khi sấy bị co ngót khá nhiều, nhưng vẫn giữ được tính dẻo Ví dụ: gelatin, các sản phẩm từ bột nhào, tinh bột

- Vật liệu xốp mao dẫn: Nước hoặc ẩm ở dạng liên kết cơ học do áp lực mao quản hay còn gọi là lực mao dẫn Vật liệu này thường dòn hầu như không co lại và dễ dàng làm nhỏ (vỡ vụn) sau khi làm khô Ví dụ: đường tinh thể, muối ăn v.v

- Vật liệu keo xốp mao dẫn: Bao gồm tính chất của hai nhóm trên Về cấu trúc các vật này thuộc xốp mao dẫn, nhưng về bản chất là các vật keo, c nghĩa là thành mao dẫn của chúng có tính dẻo, khi hút ẩm các mao dẫn của chúng trương lên, khi sấy khô thì co lại Loại vật liệu này chiếm phần lớn các vật liệu sấy Ví dụ: ngũ cốc, các hạt

họ đậu, bánh mì, rau, quả v.v

1.2.3.2 Trạng thái của nước trong vật liệu

Các liên kết giữa ẩm với vật khô có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy Nó sẽ chi phối diễn biến của quá trình sấy Vật ẩm thường là tập hợp của ba pha: rắn, lỏng và khí, hơi) Các vật rắn đem đi sấy thường là các vật xốp mao dẫn hoặc keo xốp mao dẫn Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cũng với hỗn hợp hơi khí c thể tích rất lớn (thể tích xốp) nhưng tỷ lệ khối lượng của nó so với phần rắn và phần ẩm lỏng có thể bỏ qua Do vậy trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồm phần rắn khô và chất lỏng

Dựa vào bản chất hình thành liên kết người ta xếp thành ba nhóm liên kết chính: liên kết hóa học, liên kết hóa ký và liên kết cơ lý

Trong quá trình sấy không đặt vấn đề tách ẩm ở dạng liên kết hoá học

Liên kết thẩm thấu là sự liên kết hoá lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hoà tan ở trong và ngoài tế bào Khi nước ở bề mặt vật thể bay hơi thì nồng độ của dung dịch ở đ tăng lên và nước ở sâu bên trong sẽ thấm ra ngoài Ngược lại, khi ta đặt vật thể vào trong nước thì nước sẽ thấm vào trong

c Liên kết cơ ý

Đây là dạng liên kết giữa ẩm và vật liệu được tạo thành do sức căng bề mặt của

ẩm trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật Liên kết cơ học bao gồm liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính ướt

- Liên kết cấu trúc: Là liên kết giữa ẩm và vật liệu hình thành trong quá trình hình thành vật Ví dụ: nước ở trong các tế bào động vật, do vật đông đặc khi nó có chứa sẵn nước Để tách ẩm trong trường hợp liên kết cấu trúc ta có thể làm cho ẩm bay hơi, n n pvật hoặc phá vỡ cấu trúc vật Sau khi tách ẩm, vật bị biến dạng nhiều, có thể thay đổi tính chất và thậm chí thay đổi cả trạng thái pha

- Liên kết mao dẫn: Nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản Trong các vật thể này

có vô số các mao quản Các vật thể này khi để trong nước, nước sẽ theo các mao quản xâm nhập vào vật thể Khi vật thể này để trong môi trường không khí ẩm thì hơi nước

sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao quản và theo các mao quản xâm nhập vào trong vật thể

- Liên kết dính ướt: Là liên kết do nước bám dính vào bề mặt vật Ẩm liên kết dính ướt dễ tách khỏi vật bằng phương pháp bay hơi đồng thời có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học như: lau, thấm, thổi, vắt ly tâm

1.2.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu sấy

Quá trình làm khô là một quá trình phức tạp Nếu quá trình cung cấp nhiệt ngừng lại thì quá trình là khô sẽ dừng

Nhiệt cung cấp cho vật liệu Q được đưa tới bằng ba phương thức: bức xạ, truyền nhiệt, đối lưu

Sự cân bằng nhiệt khi làm khô được biểu thị:

Q = q 1 + q 2 + q 3

Trong đ :

Q : Nhiệt lượng cung cấp cho nguyên liệu

q1 : Nhiệt lượng làm cho các phân tử nước và hơi nước tách ra trong nguyên liệu

q2 : Nhiệt lượng để cắt đứt các mối liên kết giữa nước và protit

q3 : Nhiệt lượng dùng làm khô các tổ chức tế bào

Trong quá trình sấy khô còn phải tính đến nhiệt làm nóng dụng cụ, thiết bị và nhiệt tổn thất ra môi trường

Quá trình chuyển ẩm trong vật liệu sấy bao gồm hai quá trình là quá trình khuếch tán nội và quá trình khuếch tán ngoại

1.2.4.1 Quá trình khuếch tán nội

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Nếu sự chênh lệch càng lớn tức gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán nội càng nhanh Được thực hiện nhờ lực khuếch tán, lực mao quản, thẩm thấu…C thể biểu thị tốc độ khuếch tán bằng phương trình sau:

Trong đ :

1.2.4.2 Quá trình khuếch tán ngoại

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh Động lực của quá trình này là do chệnh lệch áp suất hơi trên bề mặt vật liệu ẩm (Pbh) và áp suất riêng phần hơi nước trong môi trường không khí (Phn), sự chênh lệch đ là:

∆P = Pbh – Phn Lượng nước bay hơi do khuếch tán ngoại tỉ lệ thuận với ∆P, diện tích bay hơi và thời gian làm khô, tức là:

dW = B.∆P.F.dτ Trong đ :

W : Lượng nước bay hơi kg)

B : Hệ số bay hơi

F : Diện tích bay hơi m2)

τ : Thời gian bay hơi h)

∆P : Chênh lệch áp suất hơi bão hòa trên bề mặt vật liệu và áp suất riêng phần hơi nước trong không khí

1.2.4.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán nội

Khuếch tán nội và ngoại có mối quan hệ mật thiết, tức là khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới được tiếp tục và độ ẩm của nguyên liệu mới giảm dần

Nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ nhanh nhưng điều đ ít xảy ra Khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu thường nhỏ hơn tốc độ bay hơi trên bề mặt Khi khuếch tán nội nhỏ hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ bị gián đoạn

Trong quá trình làm khô, ở giai đoạn đầu lượng nước trong nguyên liệu nhiều, chênh lệch độ ẩm lớn, vì vậy khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tán ngoại, do

đ tốc độ tương đối nhanh Nhưng ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít, tốc độ bay hơi ở bề mặt ngoài nhanh nên quá trình khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội, vì vậy sẽ tạo thành một màng cứng làm ảnh hưởng rất lớn đến khuếch tán nội Do đ ảnh hưởng đến quá trình làm khô nguyên liệu

1.2.5 C c giai đoạn trong quá trình sấy

1.2.5.1 Giai đoạn nung nóng vật iệu sấy

Giai đoạn này bắt đầu khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi đạt được nhiệt độ bầu ướt tương ứng với nhiệt độ không khí bao quanh tiếp xúc với vật liệu sấy Trong giai đoạn này toàn bộ vật liệu sấy được gia nhiệt ẩm lỏng trong vật cứng cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt nhiệt độ sôi tương ứng với phân áp suất hơi nước trong một trường không khí trong buồng sấy Quá trình tăng nhiệt độ diễn ra không đều ở phần ngoài và phần trong Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong, do năng lượng liên kết của nước liên kết cơ

lý nhỏ, vì vậy đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy là một đường cong lồi

1.2.5.2 Giai đoạn sấy đ ng tốc

Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi nhiệt độ bầu ướt), do sự chênh lệch nhiệt độ của vật liệu sấy và môi trường không khí xung quanh là không đổi Do đ đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường th ng, ẩm tách ra trong giai đoạn này là ẩm liên kết cơ lý và ẩm liên kết h a lý

1.2.5.3 Giai đoạn sấy giả tốc

Hàm lượng nước còn lại trong nguyên liệu ở giai đoạn này ít, chủ yếu là nước liên kết nên năng lượng liên kết lớn, vì vậy cần năng lượng lớn hơn để tách ẩm Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường c dạng cong, hình dạng của đường cong phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và dạng vật liệu sấy Độ ẩm vật liệu cuối quá trình sấy phụ thuộc độ ẩm môi trường không khí xung quanh

1.3 TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

1.3.1 Khái niệm về bức xạ hồng ngoại

Năm 1980, khi nghiên cứu phổ mặt trời, lần đầu tiên Uliam Hersel đã phát hiện bức xạ nhiệt ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy Khi di chuyển nhiệt kế trong trường phổ mặt trời thì thấy vùng ánh sáng nhìn thấy có nhiệt độ cao nhất, và được phân bố một cách tự nhiên sau màu đỏ

Bức xạ hồng ngoại là bức xạ điện từ c bước s ng dài hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng ngắn hơn bức xạ vi ba “Hồng ngoại” c nghĩa là “dưới mức đỏ”, màu đỏ là màu sắc c bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường Bức xạ được hiểu là quá trình sinh hay chuyển năng lượng bằng các s ng điện từ Cùng với sự sáng lập bức xạ hồng ngoại, các nhà bác học phát triển sử dụng tia hồng ngoại trong kỹ thuật gọi là kỹ thuật hồng ngoại

Tia hồng ngoại có thể được phân chia thành ba vùng theo bước sóng, trong khoảng từ 0.7µm ÷ 1mm

Đặc điểm của bức xạ hồng ngoại:

- Tia hồng ngoại có bản chất s ng điện từ, nó truyền đi với vận tốc ánh sáng 2.99×108 m/s, n không đốt n ng không khí mà n đi qua, một phần không đáng kể bị hấp thụ bởi CO2, hơi nước và một số hạt khác trong không khí Tia hồng ngoại chỉ bị hấp thụ, phản xạ hoặc truyền qua bởi vật thể mà n tác động vào

- Bất kể một đối tượng nào có nhiệt độ lớn hơn 0oK (-273oC) đều phát ra tia hồng ngoại

- Tia hồng ngoại có tác dụng nhiệt khi tia hồng ngoại chiếu đến một đối tượng nào đ , đối tượng sẽ hấp thụ một phần năng lượng bức xạ làm cho các điện tử kích thích và dao động, sự dao động này tạo ra nhiệt

- Cường độ bức xạ hồng ngoại giảm dần theo khoảng cách từ nguồn phát

- Tia hồng ngoại có thể gây ra hiện tượng quang điện trong chất bán dẫn

- Nhiệt độ cũng như các thuộc tính vật lý của nó sẽ quyết định hiệu quả cũng như bước sóng phát ra

- Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt Tia hồng ngoại truyền đi theo đường th ng từ nguồn phát xạ ra nó, có thể được định hướng vào những đối tượng cụ thể thông qua việc thực hiện các gương phản chiếu

- Tia hồng ngoại có thể được so sánh với sóng radio, tia sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia cực tím, tia X Chúng đều có bản chất là s ng điện từ, truyền đi trong không gian với vận tốc ánh sáng, chỉ khác nhau bước s ng phát ra và đều tuân theo một số định luật về ánh sáng

thực phẩm và đồ uống như: điều khiển các quá trình trong công nghiệp sản xuất đường mía, xác định sự oxy hóa dầu ăn, đánh giá chất lượng thịt, …

Trong y học, công nghệ này được dùng để sấy các đối tượng sinh học quan trọng như enzyme, mô động thực vật…

Ngoài ra, bức xạ hồng ngoại còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghệ sinh học, khoa học về trái đất, an ninh quốc phòng…

1.3.3 Nhiệt bức xạ hồng ngoại

Đốt nóng bằng bức xạ hồng ngoại là sự truyền nhiệt năng theo dạng của sóng điện từ Khi chiếu bức xạ hồng ngoại vào một đối tượng nào đ thì n c thể hấp thụ hay phản xạ với một bước s ng khác, khi đối tượng hấp thụ bức xạ sẽ nóng lên

Nhiệt bức xạ hồng ngoại thay đổi theo hiệu quả phát xạ của nguồn, bước sóng

và tính phản xạ của đối tượng Nhờ đặc tính này mà người ta có thể sử dụng nhiệt bức

xạ có hiệu quả hơn trong những ứng dụng nhất định Hiệu quả phát bức xạ phụ thuộc vào vật liệu của nguồn nhiệt về cơ bản, hiệu quả này là tỷ lệ giữa năng lượng phát xạ

và năng lượng hấp thụ, ngoài ra còn có một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến hiệu suất phát xạ Giá trị phát xạ của nguồn còn dựa vào mức độ đen của vật Mức độ đen của vật thể ɛ là tỉ số giữa khả năng bức xạ toàn phần của vật đ và khả năng bức xạ toàn phần của vật thể đen tuyệt đối cũng ở nhiệt độ đ

1.3.4 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại

Vật liệu sấy trong công nghiệp thực phẩm thường được cấu tạo chủ yếu bởi chất hữu cơ và nước, phổ hấp thụ năng lượng bức xạ của nước và các chất hữu cơ là khác nhau

Ở mỗi bước sóng chất hữu cơ trở thành vật trong suốt (không hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại), nước trở thành vật đen hấp thụ năng lượng bức xạ tối đa Khi chiếu tia hồng ngoại c bước sóng từ 2.5 – 3.5 m tương ứng với bước sóng mà

nước có thể hấp thụ năng lượng tối đa, kết quả là các phân tử nước sẽ dao động mạnh, tạo thành ma sát và sinh nhiệt lớn

Dưới tác động của năng lượng bức xạ, phân tử nước dễ dàng bị phân ly thành ion H+ và OH-, do đ làm cho ẩm trong vật liệu sấy thoát ra rất nhanh Lúc này chiều chuyển động của dòng ẩm cùng chiều với chiều chuyển động của dòng nhiệt làm tăng quá trình khuếch tán nội, điều này trái ngược với cách gia nhiệt thông thường là dòng nhiệt di chuyển từ lớp bên ngoài bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu còn ẩm thì di chuyển từ trong ra ngoài bề mặt

1.3.5 Ưu nhược điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại

Ưu điểm của sấy bằng tia hồng ngoại là tốc độ truyền nhiệt lớn dễ điều chỉnh nguồn nhiệt và nhiệt độ trên bề mặt sản phẩm, rút ngắn được thời gian sấy, do đ đảm bảo được chất lượng sản phẩm, tính giữ nhiệt của nguyên liệu sau khi sấy nhỏ, nhất là sấy bằng b ng đèn, tức có thể ngừng quá trình sấy một cách dễ dàng

Sản phẩm sấy khô bằng tia hồng ngoại ít bị tổn thất về mùi, vị, hàm lượng vitamin, đồng thời đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm tốt

Hiệu suất sử dụng nhiệt cao do phần lớn năng lượng bức xạ chuyển thành nhiệt năng cần thiết làm cho nước bốc hơi

Gradien độ ẩm và nhiệt độ ở lớp sát bề mặt vật và cùng chiều nhau nên khuếch tán nội tăng dẫn đến tốc độ sấy tăng Cường độ bay hơi ẩm có thể lốn hơn vài lần so với sấy đối lưu và sấy tiếp xúc

Chi phí lắp đặt, vận hành thấp, ít chiếm diện tích, điều khiển dễ dàng

Bức xạ hồng ngoại có khả năng tiêu diệt côn trùng, vi sinh vật có hại ở nhiệt độ thấp

Nhược điểm của bức xạ hồng ngoại là khả năng xuyên thấu kém (7 – 10mm) nên không thích hợp để sấy sản phẩm có bề dày lớn

1.4 TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH

Sấy lạnh là phương pháp sấy đối lưu, tách ẩm vật liệu sấy bằng không khí lạnh

c độ ẩm thấp Ẩm trong vật liệu sấy di chuyển ra bề mặt, từ bề mặt vào môi trường,

và được luân chuyển ra ngoài Trong phương pháp này người ta tạo ra sự chệnh lệch áp suất hơi bão hòa trên bề mặt vật liệu sấy và áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí bằng cách giảm áp suất riêng phần hơi nước trong không khí nhờ giảm

lượng chứa ẩm

Sấy lạnh được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm cũng như các ngành công nghiệp khác do có nhiều ưu điểm như thời gian sấy ngắn, chất lượng sản phẩm tốt, hiệu quả năng lượng cao

Nguyên lý làm việc:

Tác nhân sấy là không khí ẩm được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ điểm đọng sương để ngưng tụ một phần ẩm Không khí ẩm sau khi được làm lạnh c độ ẩm và nhiệt độ thấp, do đ phải gia nhiệt cho không khí bằng điện trở hay dàn nóng của máy lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi được quạt ly tâm hút và thổi qua vật liệu sấy Khi đ áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí b hơn áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt vật liệu sấy, ẩm từ dạng lỏng tên bề mặt vật liệu sấy bay hơi đi vào môi trường Không khí sau khi nhận ẩm được quạt ly tâm hút và đẩy ra ngoài

1.5 SẤ ƠM NHIỆT KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

1.5.1 Mục đích sấy kết hợp

Sấy lạnh không khí được tách ẩm và nâng nhiệt làm cho áp suất riêng phần hơi nước trong không khí nhỏ, chênh lệch gradien độ ẩm lớn, nhờ đ thúc đẩy quá trình khuếch tán ngoại Sấy bằng không khí lạnh giữ được màu sắc, mùi vị, chất lượng sản phẩm

Sấy bức xạ hồng ngoại do nhiệt bức xạ cao, xuyên thấu vào bên trong vật liệu sấy làm nóng từ trong ra làm cho gradien nhiệt độ tăng , quá trình khuếch tán nội tăng đẩy nhanh quá trình sấy

Sự kết hợp của hai phương pháp sấy này sẽ làm tăng tốc độ sấy, giảm thời gian sấy Điều này c ý nghĩa lớn khi sấy các sản phẩm thủy sản vì giảm được nhiệt độ sản phẩm, thời gian sấy ngắn nên tránh được sự biến tính các thành phần trong sản phẩm, giữ được màu sắc tự nhiên, khả năng phục hồi tốt

1.5.2 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước

1.5.2.1 Nghiên cứu trong nước

Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng bức xạ hồng ngoại vào công nghệ sấy, đặc biệt trong lĩnh vực sấy khô nông sản, thủy sản

 Viện ứng dụng công nghệ Tp Hồ Chí Minh đã chế tạo thành công các nguồn phát hồng ngoại dạng hình tròn với các kích thước dài ngắn khác nhau, thuận lợi cho việc thiết kế chế tạo thiết bị sấy dân dụng

 Đỗ Thị Bích Thủy, nghiên cứu quá trình sấy khô một số nguyên liệu nông sản c độ ẩm cao bằng bức xạ hồng ngoại Kết quả nghiên cứu đã tìm ra được chế độ sấy thóc và lạc tối ưu bằng máy sấy băng chuyền dùng đèn hồng ngoại với các thông

số như sau: vận tốc băng tải: 7 m/s, khoảng cách bức xạ là 45cm, quá trình ủ ấm: 3 phút

 Trần Đại Tiến, nghiên cứu ảnh hưởng của một số chế độ sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh đến chất lượng của mực ống khô lột da Kết quả nghiên cứu đã đưa đến kết luận: Chất lượng mực ống khô được sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh tốt hơn so với phương pháp sấy bức xạ kết hợp đối lưu Chế độ sấy bức

xạ kết hợp sấy lạnh tốt nhất là: Nhiệt độ sấy là 35oC ± 1oC, vận tốc gió 2m/s ± 1m/s, khoảng cách bức xạ là 40cm

 Lê Văn Hoàng, sử dụng tia hồng ngoại trong quá trình bảo quản thóc Kết quả nghiên cứu cho thấy khối hạt bảo quản được xử lí bằng bức xạ hồng ngoại thì không những côn trùng bị tiêu diệt gần như tuyệt đối, độ ẩm khối hạt nhanh ch ng đạt

độ ẩm bảo quản cho phép mà chất lượng của khối hạt cũng được bảo giữ tối đa

 Phạm Đức Việt và các cộng sự - Viện công nghệ sau thu hoạch – Hà Nội, đã nghiên cứu sấy thóc, ngô, rau và rau gia vị bằng máy sấy gốm bức xạ hồng ngoại đã đưa ra kết luận là sản phẩm thu được sau khi được sấy không bị tổn thất về chất lượng, mùi vị, hàm lượng các vitamin được bảo toàn, sản phẩm sấy được tiệt trùng Thời gian sấy rút ngắn nhiều lần Ðặc biệt khi sấy hạt giống tỷ lệ nảy mầm rất cao Nếu cùng điều kiện sử dụng năng lượng điện thì sấy nông sản bằng gốm hồng ngoại dải tần hẹp chọn lọc tiết kiệm hơn về thời gian và năng lượng Phương pháp này không gây nguy hiểm, thiết bị c độ ổn định và độ bền cao

1.5.2.2 Nghiên cứu ngoài nước

 Zhongli Pan và các cộng sự, nghiên cứu quá trình mất nước của chuối khi sấy liên tục bằng bức xạ hồng ngoại và đông khô đã đưa ra kết quả: Khi loại bớt nước trong chuối cắt lát bằng cách sử dụng bức xạ hồng ngoại thì tỷ lệ khô cao hơn đáng kể

so với sấy bằng không khí nóng, tỷ lệ này sẽ tăng theo sự gia tăng cường độ bức xạ Tuy nhiên, nghiên cứu này cũng cho thấy những lát chuối được loại bớt nước trước bằng bức xạ hồng ngoại sẽ khô chậm hơn trong quá trình đ ng băng khô so với các mẫu không cần loại nước trước do sự thay đổi cấu trúc xảy ra trong quá trình loại nước

 Zhongli Pan và các cộng sự, nghiên cứu sấy khô hành tây bằng sấy hồng ngoại xúc tác, kết quả cho thấy hành tây sấy bằng phương pháp hồng ngoại xúc tác cho hiệu quả hơn sấy bằng phương pháp đối lưu không khí cưỡng bức Nhiệt độ sấy đối với phương pháp hồng ngoại xúc tác là 70°C và 80°C Nhiệt độ 80°C nên được sử dụng vào đầu quá trình sấy để đạt được mức độ làm khô tối đa trong khi hư hỏng là tối thiểu Nếu sử dụng hệ thống sấy đối lưu kết hợp bức xạ hồng ngoại thì sẽ sấy bức xạ hồng ngoại trong giai đoạn đầu và sấy đối lưu cưỡng bức trong giai đoạn sau

 Damir Ježek và các cộng sự, nghiên cứu quá trình mất nước của cần tây khi sấy bằng bức xạ hồng ngoại ở nhiệt độ 50oC và 75oC đã chỉ ra rằng:

Thời gian mất nước phụ thuộc vào hàm lượng của các thành phần dễ bay hơi trong các mẫu cần tây, tức là, hàm lượng các thành phần này càng cao thì thời gian loại bỏ chúng càng dài

Ở nhiệt độ cao 75°C, thời gian loại nước giảm vì quá trình khuếch tán ẩm tăng Đối với mẫu cần tây chần thì thời gian loại nước dài hơn so với mẫu cần tây tươi c cùng kích thước

Kích thước mẫu có ảnh hưởng đến thời gian và tỷ lệ bốc hơi nước từ bề mặt mẫu

 Taner Baysal và các cộng sự, nghiên cứu ảnh hưởng của sấy vi sóng và bức

xạ hồng ngoại đến chất lượng của cà rốt và tỏi đã đưa ra kết luận:

Màu sắc của thực phẩm thay đổi trong suốt quá trình sấy, nhưng khi sấy bằng không khí nóng thì màu sắc của cà rốt gần giống nhất với mẫu cà rốt tươi tuy nhiên khả năng hút nước là thấp nhất Trong khi đ , phương pháp sấy hồng ngoại thì khả năng hút nước là cao nhất

Khi đánh giá hàm lượng chất khô của cà rốt, mẫu cà rốt sấy bằng vi sóng có hàm lượng chất khô cao đáng kể với thời gian sấy ngắn nhất và độ co rút cao

Kết quả nghiên cứu cho thấy các đặc tính chất lượng của sản phẩm sẽ khác nhau tùy theo phương pháp sấy được sử dụng

Đối với tỏi, trong quá trình loại nước, ngoại trừ màu sắc, không tìm thấy sự khác nhau đáng kể nào giữa ba phương pháp sấy bằng không khí nóng, vi sóng và sấy hồng ngoại

 Junling Shi và các cộng sự, nghiên cứu quá trình sấy khô và các đặc tính chất lượng của quả việt quất tươi và việt quất ngâm đường bằng bức xạ hồng ngoại, đã đưa ra kết luận sấy bằng hồng ngoại cho sản phẩm có kết cấu vững chắc hơn, đồng thời thời gian sấy giảm so với sấy bằng không khí n ng Đối với quả việt quất tươi, sấy bằng hồng ngoại ở 60oC thời gian sấy tiết kiệm được 40% Hiệu quả khuếch tán ẩm

dao động từ 2.24 x 1010 m/s đến 16.4 x 1010 m/s ứng với quả tươi, từ 0.61 x 1010 m/s đến 3.84 x 1010 m/s ứng với quả ngâm đường.

 Zbicinski cùng các cộng sự, nghiên cứu kết hợp giữa máy sấy bơm nhiệt và bức xạ hồng ngoại vào việc sấy các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ Nghiên cứu này đã chứng minh sự kết hợp giữa sấy bơm nhiệt và gián đoạn bức xạ hồng ngoại làm dịch chuyển nhanh ẩm bề mặt ở giai đoạn đầu của quá trình sấy, giúp làm giảm thời gian sấy, và giảm ít nhất sự biến đổi xấu đối với chất lượng sản phẩm

1.6 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU

1.6.1 Phân tích lựa chọn thông số tối ưu

1.6.1.1 Nhiệt độ

Trong điều kiện độ ẩm không khí, vận tốc gi … không đổi thì tăng nhiệt độ của không khí sẽ làm tăng tốc độ làm khô Nhiệt độ càng cao, lượng nước trong nguyên liệu giảm càng nhiều, do đ nhiệt độ sấy cao thì tốc độ khô sẽ nhanh hơn Vì vậy, chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt t1 và nguyên liệu t2 là động lực làm bay hơi nước trong quá trình sấy:

( ) Trong đ :

dW : Là lượng nước bay hơi

dτ : Thời gian sấy

K : Hệ số bay hơi

t1, t2: Nhiệt độ sấy và nhiệt độ nguyên liệu

Khi tăng nhiệt độ cũng chỉ tăng trong một giới hạn cho phép Vì nhiệt độ làm khô cao sẽ ảnh hưởng lớn tới chất lượng của sản phẩm, dễ làm cho sản phẩm nứt nẻ, tạo màng cứng ở bề mặt cản trở sự di chuyển của nước từ trong ra ngoài

Nhưng nếu nhiệt độ quá thấp, dưới giới hạn cho phép sẽ làm kéo dài thời gian sấy gây ra sự biến đổi trong vật liệu sấy, quá trình thối rửa sẽ xảy ra Nhiệt độ làm khô

thích hợp được xác định dựa vào nhiều yếu tố khác nhau, trong đ loại nguyên liệu tác động rất lớn đến việc lựa chọn chế độ sấy thích hợp

1.6.1.2 Vận tốc chuyển động của không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô, tốc

độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ sẽ không có lợi cho quá trình làm khô Nếu tốc độ chuyển động không khí lớn khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy Ngược lại tốc độ nhỏ sẽ làm cho quá trình làm khô chậm lại, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm do quá trình biến đổi của vi sinh vật, cũng hư các enzyme nội tại

Hướng gi cũng ảnh hưởng tới quá trình làm khô, khi hướng gió thổ song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ khô nhanh nhất Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với g c 45 độ thì quá trình làm khô tương đối chậm, còn th ng góc thì hiệu quả làm khô kém

1.6.1.3 Độ ẩm không khí

Độ ẩm của không khí qua buồng sấy ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô Độ ẩm không khí càng lớn thì quá trìh làm khô sẽ chậm do tốc độ khuếch tán ngoại chậm, gây ra sự biến đổi chất lượng dưới tác động của vi sinh vật Độ ẩm không khí 80% thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và xảy ra hiện tượng trái ngược, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm

Làm khô tự nhiên kh đạt được độ ẩm tương đối của không khí (50% - 60%), để làm cho không khí c độ ẩm thích hợp cần tiến hành tách ẩm bằng cách hạ nhiệt độ không khí xuống dưới nhiệt độ đọng sương, hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng hạ xuống thấp Như vậy để làm khô không khí người ta

áp dụng phương pháp làm lạnh

1.6.1.4 Khoảng cách từ nguồn bức xạ tới vật liệu sấy

Ở cùng nhiệt độ sấy và các điều kiện sấy khác thì khi khoảng cách từ nguồn bức

xạ tới vật liệu sấy tăng lên thì sự biến đổi hàm ẩm chậm hơn, tốc độ sấy cũng nhỏ hơn

vì vậy thời gian gian sấy kéo dài làm ảnh hưởng chất lượng sản phẩm sấy, hoạt động

của vi sinh vật và enzyme nội tại Do khoảng cách xa thì khả năng xuyên thấu kém, sự hấp thu năng lượng bức xạ kém nên vật liệu sấy chậm tăng nhiệt độ làm cho quá trình thoát ẩm diễn ra chậm chạp

Khi ở khoảng cách gần thì hấp thụ năng lượng bức xạ tốt hơn, làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy nhanh hơn làm cho quá trình bốc hơi ẩm mãnh liệt, dẫn đến tốc độ sấy nhanh, thời gian sấy giảm Tuy nhiên, nếu khoảng cách quá gần thì trường nhiệt độ không đều, làm giảm khả năng hấp thụ của vật, làm chai bề mặt cục bộ, ảnh hưởng tới

cá yếu tố như nhiệt độ, khoảng cách từ nguồn bức xạ tới nguyên liệu, vận tốc gió trong buồng sấy, kích thước nguyên liệu,…Nhưng trong phạm vi nghiên cứu, ta chỉ nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ, vận tốc gió và khoảng cách bức xạ trên cùng một điều kiện đ là cùng kích thước nguyên liệu, độ ẩm không khí và được tiến hành trên máy sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh bơm nhiệt Ba yếu tố được tiến hành nghiên cứu là các thông số quyết định đến hàm mục tiêu của quá trình sấy

Hàm mục tiêu của đối tượng nghiên cứu được biểu diễn như sau:

W = f(tTNS, vTNS, hBX)

1.6.2.2 Miền tối ưu của các thông số

Giá trị tối ưu của các thông số, vận tốc không khí trong buồng sấy, khoảng cách

từ nguồn bức xạ tới nguyên liệu sẽ nằm trong một miền giá trị nhất định của dải thông

số làm việc Để hạn chế số thí nghiệm và tăng độ chính xác của kết quả tìm thông số tối ưu ta sẽ phân tích lý thuyết và tiến hành làm thí nghiệm để xác định miền giá trị mà các thông số tối ưu rơi vào càng hẹp càng tốt

Tiến hành thí nghiệm để xác định miền thông số tối ưu dựa vào một số đề tài nghiên cứu trước liên quan đến sấy bức xạ, sấy lạnh từ đ đưa ra miền nghiên cứu

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Hành lá tươi sau khi thu hoạch tại Diên Toàn, Diên Khánh, Khánh Hòa, được đem về phòng thí nghiệm, tiến hành xử lý trước khi đưa vào quá trình sấy

Vị trí trong hệ thống phân loại khoa học như sau: