Tiểu luận thiết bị sấy rau quả

Làm khô là phương pháp bảo quản thực phẩm được áp dụng lâu đời nhất. Nhiều vùng trên trái đất đã phơi nắng một lượng lớn rau quả như Hy Lạp, Tây Ban Nha, các nước vùng Địa Trung Hải, các nước Ả Rập, châu Uùc… Phương pháp làm khô hiện đại tức là sấy rau quả với điều kiện khống chế được nhiệt độ và độ ẩm được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp. Rau quả sấy khô gọn, nhẹ, chi phí chế biến thấp và dễ vận chuyển nên dùng nhiều cho quân đội. Tuy nhiên rau quả sấy khô có nhược điểm là bị giảm hương vị và màu sắc kém. Để khắc phục các nhược điểm này, người ta đã đầu tư nghiên cứu và ứng dụng nhiều tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực sấy khô thực phẩm nhất là sấy khô rau quả. 1. Định nghĩa quá trình sấy: Sấy là quá trình tách nước trong sản phẩm bằng nhiệt, làm nước trong sản phẩm từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi và thoát khỏi bề mặt sản phẩm. Đó chính là quá trình khuyếch tán nước từ các lớp bên trong ra bề mặt sản phẩm và hơi nước từ bề mặt sản phẩm khuyếch tán ra môi trường xung quanh. 2. Cơ sở khoa học:  Việc sấy làm giảm hoạt tính nước W, làm tăng nồng độ chất khô gây ức chế VSV.  Sau sấy khối lượng và thể tích vật liệu giảm xuống giúp quá trìng bảo quản, chứa đựng, vận chuyển đơn gỉan hơn.  Hầu hết là sử dụng phương pháp nhiệt làm màu sắc, mùi vì rau quả bị biến đổi đặc biệt tạo hương vị đặc trưng do một số phản ứng hóa học. 3. Sự phân bố ẩm trong vật liệu rau quả: Nước liên kết bền (chiếm 10%): nước tạo ra lớp đơn phân tử, nước định vị vào các nhóm có cực của một số chất như NH3+, OH, COO,… Lớp nước này rất khó tách ra và cũng không đóng băng. Nước liên kết ýeu và nước tự do (chiếm trên 50%) Đầu tiên là lớp nước liên tiếp dính vào lớp đơn phân qua cầu trung gian là liên kết hydro. Nước thuộc vùng đa tầng này chủ yếu là nước hydrat hóa của các hợp chất hòa tan như protein, muối. Tiếp đến là nước ngưng tụ trong các lỗ của thực phẩm (mao quản). Người ta cho rằng không có sự khác nhau cơ bản giữa nước liên kết yếu và nước tự do, chúng có khả năng trao đổi với nhau rất nhanh. Nước tự do thường chiếm phần chủ yếu của các thực phẩm tươi hoặc thực phẩm được xử lý để chế biến (nhưng không phải là sấy khô). Đây là phần nước rất dễ tách bởi sấy.

A- LỜI NÓI ĐẦU

Làm khô là phương pháp bảo quản thực phẩm được áp dụng lâu đời nhất Nhiều vùng trên trái đất đã phơi nắng một lượng lớn rau quả như Hy Lạp, Tây Ban Nha, các nước vùng Địa Trung Hải, các nước Ả Rập, châu Uùc… Phương pháp làm khô hiện đại tức là sấy rau quả với điều kiện khống chế được nhiệt độ và độ ẩm được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp Rau quả sấy khô gọn, nhẹ, chi phí chế biến thấp và dễ vận chuyển nên dùng nhiều cho quân đội Tuy nhiên rau quả sấy khô có nhược điểm là bị giảm hương vị và màu sắc kém Để khắc phục các nhược điểm này, người

ta đã đầu tư nghiên cứu và ứng dụng nhiều tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực sấy khô thực phẩm nhất là sấy khô rau quả

1 Định nghĩa quá trình sấy:

Sấy là quá trình tách nước trong sản phẩm bằng nhiệt, làm nước trong sản phẩm từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi và thoát khỏi bề mặt sản phẩm Đó chính là quá trình khuyếch tán nước từ các lớp bên trong ra bề mặt sản phẩm và hơi nước từ bề mặt sản phẩm khuyếch tán ra môi trường xung quanh

2 Cơ sở khoa học:

 Việc sấy làm giảm hoạt tính nước W, làm tăng nồng độ chất khô gây ức chế VSV

 Sau sấy khối lượng và thể tích vật liệu giảm xuống giúp quá trìng bảo quản, chứa đựng, vận chuyển đơn gỉan hơn

 Hầu hết là sử dụng phương pháp nhiệt làm màu sắc, mùi vì rau quả bị biến đổi đặc biệt tạo hương vị đặc trưng do một số phản ứng hóa học

3 Sự phân bố ẩm trong vật liệu rau quả:

Nước liên kết bền (chiếm 10%): nước tạo ra lớp đơn phân tử, nước định vị vào các nhóm có cực của một số chất như NH3+, OH-, COO-,… Lớp nước này rất khó tách ra và cũng không đóng băng

Nước liên kết ýeu và nước tự do (chiếm trên 50%)

Đầu tiên là lớp nước liên tiếp dính vào lớp đơn phân qua cầu trung gian là liên kết hydro Nước thuộc vùng đa tầng này chủ yếu là nước hydrat hóa của các hợp chất hòa tan như protein, muối

Tiếp đến là nước ngưng tụ trong các lỗ của thực phẩm (mao quản) Người ta cho rằng không có sự khác nhau cơ bản giữa nước liên kết yếu và nước tự do, chúng có khả năng trao đổi với nhau rất nhanh Nước tự do thường chiếm phần chủ yếu của các thực phẩm tươi hoặc thực phẩm được xử lý để chế biến (nhưng không phải là sấy khô)

Đây là phần nước rất dễ tách bởi sấy

4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ và hiện tượng trễ hấp phụ:

 Đường đẳng nhiệt hấp thụ (hoặc phản hấp thụ) là đường cong để chỉ lượng nước được giữ bởi một thực phẩm nào đó, khi ở điều kiện cân bằng và tại một nhiệt độ xác định, phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của khí quyển bao quanh Hay ngược lại, nó chỉ áp suất hơi gây ra bởi nước của một thực phẩm phụ thuộc vào hàm lượng nước của chính thực phẩm đó

thực nghiệm đối với mỗi sản phẩm và ở mỗi một nhiệt độ nhất định.

 Hiện tượng trễ hấp thụ:

Ta thấy đường đẳng nhiệt phản hấp thụ của một sản phẩm thực phẩm (ở tại một nhiệt độ xác định) thường không trùng với đường đẳng nhiệt hấp thụ Sự không trùng nhau này của hai đường cong là sự trễ hấp thụ Có nghĩa là có được

ứng một a w thực hiện bằng con đường phản hấp thụ từ vật liệu ướt sẽ cao hơn khi thực hiện bằng con đường hấp thụ Sự trễ hấp thụ xảy ra chủ yếu trong vùng ở giữa của con đường đẳng nhiệt nghĩa là ở vùng mà nước chỉ được liên kết một cách yếu ớt

Sỡ dĩ có hiện tượng trễ hấp thụ là do sự ngưng tụ nước trong các lỗ của mô Ngoài ra do có sự khác nhau giữa đường kính của miệng lỗ mao quản ở một số mô thực vật và động vật và đường kính lớn hơn ở phía sâu trong mao quản, nên áp suất hơi tất yếu ở các chỗ đầy của mao quản sẽ cao hơn áp suất hơi ở các chỗ rỗng Khi phản hấp thụ thì mao quản sẽ chỉ dốc hết nước khi áp suất hơi ở đường kính miệng giảm xuống một giá trị tương ứng

Hiện tượng quá bão hòa của các đường trong dung dịch có thể cắt nghĩa một phần hiện tượng trễ hấp phụ xảy ra ở rau và quả Quả vậy, hoạt độ nước giảm nhanh khi khử nước vì các đường không kết tủa mà tạo ra dung dịch quá bão hòa Khi hàm ẩm trở lại, các đường chỉ hoà tan khi có một hàm lượng nước xác định

 Tác dụng của đường đẳng nhiệt hấp thụ:

Đường đẳng nhiệt hấp thụ cho phép thấy trước hoạt độ nước của một hỗn hợp gồm các hợp phần có độ ẩm khác nhau, ngoài ra nó còn cho biết trước cách xử sự của một thực phẩm khi xử lý hoặc bảo quản

Đường cong cho thấy trước ảnh hưởng của các thay đổi độ ẩm tương đối của khí quyển đến hàm lượng nước của một sản phẩm không được bảo vệ: sản phẩm sẽ hút ẩm

Đường đẳng nhiệt cũng có thấy cho thấy trước ảnh hưởng của các biến động của nhiệt độ đến hoạt độ nước của một sản phẩm đặt trong bao bì kín và hàm lượng nước không đổi

5 Các phương pháp sấy rau quả:

Do động lực quá trình sấy là sự chênh lệch độ ẩm giữa vật liệu và dòng tác nhân sấy tại một áp suất nhất định nên có thể sấy vật liệu ở nhệt độ cao hoặc thấp

Phân loại:

 Nhóm pp sấy bằng tác nhân sấy có nhiệt độ cao:

Theo trạng thái chuyển động của vật liệu: sấy tĩnh và sấy động

Theo nguyên lý hoạt động: sấy gián đoạn và sấy liên tục

Theo tác nhân sấy: sấy đối lưu (bằng không khí nóng, khói lò), sấy bức xạ (ánh nắng mặt trời)

B- THIẾT BỊ SẤY

1 Buồng sấy (cabinet dryer, chamber dryer)

1.1 Cấu tạo-Nguyên lý :

Buồng sấy có kích thước nhỏ, gọn, sấy gián đoạn, thích hợp cho việc sấy rau quả Các khay được làm bằng thép không gỉ, chiều dầy khoảng 5cm Tác nhân sấy thường là không khí, được gia nhiệt bằng khói lò hay bằng điện Tác nhân sấy thổi theo chiều thẳng đứng từ dưới lên hay theo chiều ngang Để quá trình sấy được đồng đều, sản phẩm không bị co dúm hay bị mất quá nhiều nước, ta cần đảo khay

1.2 Ưu, nhược điểm của thiết bị sấy buồng :

1.2.1 Ưu điểm :

 Có thể dùng vỏ hạt hay những phần bỏ đi của nguyên liệu làm nguồn cung cấp nhiên liệu cho buồng đốt Vì vậy thiết bị rất thích hợp cho vùng nông nghiệp, vùng không có điện

 Dễ lắp đặt, bảo trì

1.2.2 Nhược điểm-Khắc phục

 Thiết bị làm việc theo từng mẻ

Khắc phục: thiết bị có thể hoạt động bán liên tục bằng cách: lấy những khay chứa nguyên liệu đã khô ra, thay bằng khay chứa nguyên liệu ướt

 Nguyên liệu có thể bị cháy do quá trình sấy không đều

Khắc phục: ta có thể thay đổi tốc độ dòng chảy hay đảo khay để quá trình sấy đồng đều hơn

1.3 Ứng dụng :

Sấy được hầu hết các loại rau quả, đặc biệt thích hợp cho vùng nông nghiệp, thích hợp cho cơ sở sản xuất với quy mô gia đình, quy mô nhỏ

1.4 Thiết bị sấy buồng của hãng DRAIS :

1.4.1 Đặc điểm :

 Vách có hai lớp Giữa hai lớp là lớp bông cách nhiệt

 Có một hay hai cửa Cửa có gắn đệm để đảm bảo buồng sấy được kín

 Khay làm bằng vật liệu thép không gỉ Khay được đặt trên những giá đỡ để thuận tiện cho việc di chuyển

 Có quạt hút, đẩy không khí trong buồng sấy

 Có bộ phận điều chỉnh thời gian sấy

 Có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ sấy

 Không khí có thể được gia nhiệt bằng hơi, điện, nhiệt

 Có nhiều loại buồng kích thước khác nhau: loại có 6, 12, 24, 48, 96, 192 khay

 Khay được làm bằng thép tiêu chuẩn SS 304/316

1.4.2 Thông số kỹ thuật :

Kích thước

Công suất

Công suất

tải

nhiệt(kW)

100C

200C

300C

1 4 7

3 6 9

6 9 12

9 15 21

18 24 30

36 42 48

Lưu lượng

tác nhân

sấy(Lbs/hr)

2 Sấy băng tải (conveyor dryer)

2.1 Phân loại và đặc điểm :

2.1.1 Loại một băng tải( single conveyor dryer):

 gồm quạt, các hệ thống đun nóng,một băng tải, dây xích, cửa tháo liệu, nhập liệu

 Ưu điểm:có thể điều khiển nhiệt độ ở nhiều vị trí khác nhau, vì vậy có thể kết hợp với chế biến

 Nhược điểm: năng suất không cao, chiếm nhiều diện tích mặt bằng nhà xưởng

2.1.2 Loại nhiều băng tải( multi-stage conveyor dryer)

 Cấu tạo: gồm quạt, các hệ thống đun nóng, nhiều băng tải, dây xích, cửa tháo liệu, nhập liệu

 Ưu điểm: thiết bị đơn giản, năng suất lớn, hoạt động liên tục, dùng cho quy mô công nghiệp, giá rẻ, phạm vi ứng dụng rộng Ngoài ra khi vật liệu sấy được chuyển từ băng tải này sang băng tải kia, vật liệu sấy đồng thời cũng được định vị lại

2.2 Thiết bị sấy băng tải của Casburt :

2.2.1 Ưu điểm của thiết bị :

 Casburt có rất nhiều thiết bị sấy rau quả cho ta lựa chọn

 Thiết bị sấy của Casburt giữ được màu sắc, mùi vị, cấu trúc của rau quả một cách hiệu quả nhất

 Giảm thiểu tối đa lượng hao hụt của sản phẩm

 Khách hàng có thể mua riêng từng bộ phận hay mua cả dây chuyền sấy

 Thiết bị có bộ phận điều khiển và đo độ ẩm

 Có thể kết hợp với việc chế biến:bổ sung gia vị, phụ liệu( sữa, chocolate, đường) để chế biến nhiều sản phẩm khác nhau Ví dụ: nướng bánh snack

 Sau khi sấy, thiết bị còn có bộ phận làm nguội sản phẩm

2.2.2 Đặc điểm của thiết bị :

nhập liệu, bộ phận sấy, nướng và bộ phận làm nguội.

 Thiết bị được cách nhiệt tốt Hao hụt nhiệt lượng ít

 Thích hợp cho những sản phẩm dễ dập nát do lực cơ học như rau quả, vì nó có bộ phân nhập liệu và tháo liệu nhẹ nhàng, nguyên liệu được vận chuyển nhẹ nhàng, có bộ phận điều khiển nhiệt độ

 Sạch sẽ, vệ sinh: dễ tháo rời các bộ phận để vệ sinh thiết bị

Sản phẩm rau quả sấy bằng băng tải

Bánh Snack Rau quả sấy khô

3 Sấy tầng sôi :

3.1 Cấu tạo-Nguyên lý hoạt động :

Cấu tạo dạng hộp hay buồng hình trụ, trong có lớp lưới để đỡ vật liệu và phân phối dòng tác nhân sấy Không khí nóng được thổi từ đáy buồng, thổi bung lớp vật liệu lên, làm vật liệu ở trạng thái lơ lửng gọi là tầng sôi

3.2 Ưu, nhược điểm :

 Ưu điểm: rẻ tiền, đơn giản

 Nhược điểm: phạm vi sử dụng hẹp, chỉ dùng cho nguyên liệu kích thước nhỏ, độ ẩm thấp

3.3 Thiết bị:

3.3.1 Ưu điểm của thiết bị :

 Khả năng tách ẩm tốt, tạo sản phẩm có cấu trúc xốp(sấy malt trong công nghệ sản xuất bia, sấy tinh bột và hạt ngũ cốc)

 Do thiết bị hoàn toàn kín nên không khí không bị ô nhiễm

 Khả năng tái sử dụng năng lượng cao(90%)

 Chất lượng sản phẩm tốt: không bị oxyhoá, không nhiễm khí vào trong sản phẩm

 Không thất thoát sản phẩm

4 Sấy phun:

4.1 Cấu tạo-Nguyên lý hoạt động :

 Cấu tạo: Mỗi hệ thống bao gồm các bộ phận riêng biệt: bộ

phận đốt nóng không khí(air heater), bộ phận nhập liệu(feeding),

cơ cấu phun(atomization), bộ phận thu hồi sản phẩm(powder

collection), cyclon tách bụi(dust separation)

: Air Temperatures from 150C to 1100C

Feed

Preparation

Screw Pump : Single ,Multi Stage

pittoâng) : High, Low Pressure,

Feed Dependent

and Rotary Disc, Single Nozzle, Multi Nozzle Falling Spray,

Co-current, Counter current, Roof Cooling,

Fountain Spray

Product

Separation

Cyclone Bag Filter : Low/High Pressure Drop Reserve Pulse

Jet,

Wet Scrubber : Multi cyclonic, Low pressure drop –

ventury,

Controls :

Construction

:

SS304, SS316, SS316L, SS410, SS310

 Nguyên lý hoạt động: sấy phun gồm ba giai đoạn cơ bản:

 Phun sương: tạo sương mù cho nguyên liệu ở dạng lỏng, huyền phù thành dạng hạt

 Trộn mẫu và tác nhân sấy: sau khi trộn, ẩm trong mẫu bốc hơi

 Thu hồi sản phẩm

 Có 3 phương pháp sấy phun:

 Nhập liệu từ trên xuống, dòng tác nhân sấy từ dưới lên:

 Nhập liệu từ trên xuống, tác nhân sấy từ trên xuống:

4.2 Ưu , nhược điểm :

 Ưu điểm: thời gian sấy cực ngắn, chất lượng sản phẩm đồng đều, hoạt động liên tục và điều khiển tự động được

 Nhược điểm: phạm vi sử dụng hẹp, thiết bị mang tính đặc thù, vốn đầu tư lớn

5 Sấy thăng hoa :

5.1 Nguyên lý hoạt động :

 Nguyên lý hoạt động: gồm hai giai đoạn:

 giai đoạn đông đá nguyên liệu làm ẩm trong nguyên liệu từ lỏng chuyển sang rắn

 giai đoạn sấy chân không làm ẩm trong nguyên liệu từ rắn chuyển sang hơi

 Ưu điểm: nhiệt độ sấy thấp nên bảo toàn được giá trị dinh dưỡng và màu sắc, cấu tử hương, cấu trúc vật liệu không thay đổi đáng kể

 Nhược điểm: chi phí cho thiết bị và năng lượng cao

 Ứng dụng: phạm vi sử dụng hẹp do chi phí đắt, chỉ dùng cho các loại sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ( như trái cây, rau mùi, coffee…)

5.3 Thiết bị của hãng Niro:

Thiết bị sấy thăng hoa gián đoạn của NIRO:

 Cấu tạo: buồng sấy hình trụ nằm ngang trong có các khay, bơm hút chân không, bộ phận ngưng tụ, bộ phận tách đá

Ilustraciĩn 1

Heating plate module Vapour compress module Cabinet module

Giai đoạn 1: làm lạnh nguyên liệu đến -18oC để kết tinh lượng nước trong và trên bề mặt nguyên liệu Nước trong nguyên liệu chuyển từ lỏng sang rắn

Giai đoạn 2: tạo điều kiện chân không kết hợp với việc nâng nhiệt độ từ từ (lên đến 25oC) để nước trong nguyên liệu chuyển từ rắn sang hơi Việc tạo chân không nhờ bơm hút chân không, bộ phận ngưng tụ và bộ phận tách đá

6 Sấy chân không :

6.1 Cấu tạo-Nguyên lý hoạt động :

 Cấu tạo: gồm một buồng sấy, trong có giá đỡ đựng các khay Vỏ của buồng sấy là lớp vỏ áo Những thiết bị đi kèm: bơm chân không, thiết bị ngưng tụ,bộ phận gia nhiệt, áp kế

 Hoạt động: áp suất trong buồng sấy là áp suất chân không, vỏ áo được gia nhiệt bằng hơi nước bão hoà hay nước nóng Khi được gia nhiệt dưới áp suất chân không, ẩm từ vật liệu thoát ra và liên tục được hút ra ngoài nhờ bơn chân không Nhiệt độ sấy nhỏ hơn 100C

6.2 Ưu, nhược điểm-Ứng dụng :

 Ưu điểm: nhiệt độ sấy thấp, lượng ẩm bốc ra nhiều, không gây ô nhiễm môi trường

 Nhược điểm: chi phí năng lượng, chi phí thiết bị cao, chỉ dùng cho một số sản phẩm chất lượng cao

 Ứng dụng: thiết bị sấy chân không cho kết quả sấy nhanh chóng đối với những sản phẩm nhạy nhiệt, nhạy không khí và dễ cháy hay những vật liệu yêu cầu khi sấy không có sự xáo trộn quá nhiều

6.3 Thiết bị của hãng Sakav:

 Thông số kỹ thuật:

No of Trays:

Vacuum Level Attainable mms

Vacuum Drop in 24 Hrs mms of