Ứng dụng công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại gián đoạn để sấy tôm thẻ chân trắng xuất khẩu

Nhữngphương pháp này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện tự nhiên hay thời tiết, thời giansấy khô kéo dài làm biến đổi chất lượng sản phẩm, sấy ở nhiệt độ cao làm sảnphẩm dễ xảy ra các phả

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Trong thời khoảng thời gian 3 tháng tôi đã hoàn thành đề tài:“Ứng dụng công

nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại gián đoạn để sấy tôm thẻ chân trắng xuất khẩu”, tôi nhận đuợc rất nhiều sự giúp đỡ.

Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này trước hết tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc đếnT.s Trần Đại Tiến, thầy Lê Như Chính Hai thầy đã nhiệt tình hướng dẫn tôi trongquá trình thực tập và viết báo cáo tốt nghiệp

Qua đây tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô trong Khoa chế biến đã giúp

đỡ tạo điều kiện tôi trong quá trình thực tập

Cuối cùng tôi dành sự biết ơn sâu sắc nhất đến tất cả mọi người trong gia đình,bạn bè đã động viên giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập

Nha Trang ngày 24 tháng 07 năm 2010

Người thực hiện

Nguyễn Đức Bảo

Trang 2

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮTLỜI NÓI ĐẦU viii

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương I: TỔNG QUAN 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU TÔM 4

1.1.1 Giới thiệu chung về nguồn lợi tôm ở nước ta 4

1.1.2 Thành phần hóa học của tôm 6

1.1.3 Sự biến đổi của tôm sau khi chết 10

1.1.4 Một số hiện tượng hư hỏng thường gặp 11

1.1.5 Tình hình xuất khẩu thủy sản và tôm của VN trong thời gian gần đây 13

1.2 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY 15

1.2.1 Khái niệm về sấy 15

1.2.2 Phân loại 16

1.2.3 Phân loại vật liệu ẩm và các trạng thái của nước trong vật liệu 19

1.2.3.1 Phân loại vật liệu ẩm 19

1.2.3.2 Các trạng thái của nước trong nguyên liệu 20

1.2.4 Cơ chế thoát ẩm khỏi vật liệu trong quá trình sấy 21

1.2.4.1 Quá trình khuếch tán ngoại 22

1.2.4.2 Quá trình khuếch tán nội 23

1.2.4.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại 24

1.2.5 Các giai đoạn trong quá trình sấy 24

1.2.5.1 Giai đoạn làm nóng vật liệu sấy 24

1.2.5.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc 25

1.2.5.3 Giai đoạn sấy giảm tốc 25

1.2.6 Biến đổi của tôm trong quá trình sấy 25

Trang 3

1.2.6.1 Sự biến đổi về trạng thái và tổ chức của tôm 25

1.2.6.2 Sự biến đổi hóa học 26

1.3 TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI .27

1.3.1 Khái niệm về bức xạ hồng ngoại 27

1.3.2 Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại 29

1.3.3 Nhiệt bức xạ hồng ngoại 29

1.3.4 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại 30

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

1.4 TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH 32

1.4.1 Khái niệm 32

1.5 SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI 33

1.5.1 Mục đích 33

1.5.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 34

1.6 Tổng quan về phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa 39

1.6.1 Xây dựng mô hình giải tích cho đối tượng nghiên cứu 39

1.6.1.1 Đặt bài toán 39

1.6.1.2 Phương pháp quy hoạch trực giao 40

1.6.3 Phương pháp tối ưu hóa vượt khe hướng chiếu Affine (VAF) 43

1.7 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU 49

1.7.1 Phân tích lựa chọn thông số tối ưu 49

1.7.1.1 Nhiệt độ 49

1.7.1.2 Vận tốc chuyển động của không khí trong buồng 49

1.7.1.3 Độ ẩm của không khí 50

1.7.1.4 Khoảng cách từ nguồn bức xạ tới nguyên liệu 50

1.7.2 Hàm mục tiêu và xác định miền tối ưu của các thông số 51

1.7.2.1 Hàm mục tiêu cho đối tượng nghiên cứu 51

1.7.2.2 Miền tối ưu của các thông số 51

Chương II: ĐỐI TƯỢNG, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 54

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 54

Trang 4

2.1.1 Vị trí phân loại tôm thẻ chân trắng 54

2.1.2 Đặc điểm hình thái 54

2.1.2 Thành phần acid amine và acid béo của tôm Thẻ chân trắng 55

2.1.3 Phân bố và mùa vụ khai thác 57

2.2 THIẾT BỊ PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU 58

2.2.1 Thiết bị sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh 58

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 60

2.3.1 Thống kê để lựa chọn quy trình dự kiến 60

2.3.1.1 Quy trình dân gian 60

2.3.1.2 Quy trình áp dụng tại các cơ sở sản xuất 61

2.3.1.3 Quy trình dự kiến 62

2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 65

2.3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 66

2.3.3.1 Thí nghiệm thăm dò tôm bóc vỏ và không bóc vỏ 67

2.3.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tại công đoạn hấp 67

2.3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tìm chế độ tối ưu 68

2.3.3.2 Các phương pháp xác định các chỉ tiêu 69

Chương III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 70

3.1 Kết quả xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu 70

3 2 Kết quả nghiên cứu công đoạn hấp 70

3 3 Kết quả nghiên cứu thăm dò mẫu tôm có bóc vỏ và không bóc vỏ trước khi đưa vào sấy 72

3.4 Kết quả thí nghiệm thăm dò tìm miền tối ưu của các thông số 73

3.5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TÔM .79

3.6 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM .80

3.6.1 Lựa chọn nguyên liệu 80

3.6.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 80

3.7 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TẠI CÁC CHẾ ĐỘ SẤY KHÁC NHAU .81

3.8 Tối ưu hóa điều kiện công nghệ băng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 90

Trang 5

3.8.1 Các thông số kỹ thuật 90

3.8.2 Các mức thí nghiệm .90

3.8.3 Ma trận quy hoạch trực giao cấp 1 90

3.8.4 Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai 94

3.8.5 Thiết lập phương trình hồi quy 95

3.8.6 Kiểm định ý nghĩa của các hệ số của phương trình hồi quy 96

3.8.7 Kiểm định sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm theo chuẩn Fisher 99

3.8.8 Tối ưu hóa thực nghiệm bằng cách chạy phần mềm tối ưu cascad 100

3.9 SO SÁNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CỦA TÔM KHÔ SẤY Ở CHẾ ĐỘ TỐI ƯU VÀ TÔM KHÔ PHƠI NẮNG 100

3.9.1 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy 100

3.9.2 Chất lượng cảm quan 101

3.9.3 Kiểm nghiệm hàm lượng NH3 103

3.9.4 Nghiên cứu khả năng hút nước phục hồi trở lại của sản phẩm 104

3.9.5 Chỉ tiêu vi sinh 106

3.9.6 So sánh thành phần acid amin và acid béo của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơi nắng 107

3.9.7 Đề xuất quy trình chế biến tôm thẻ chân trắng 110

3.9.8 Sơ bộ hạch toán giá thành sản phẩm 113

KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 119

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Khả năng nguồn lợi tôm ở vùng biển Việt Nam [3] (Đơn vị triệu tấn) 4

Bảng 1.2: Hàm lượng một số Vitamin trong cơ thịt tôm [3] 9

Bảng 1.3 Số liệu thí nghiệm 40

Bảng 1.4 Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai k yếu tố 42

Bảng 2.1: Thành phần acid amin của tôm thẻ chân trắng: 56

Bảng 2.2: Thành phần acid béo 57

Bảng 3.1: Kết quả xác định độ ẩm của tôm tươi và tôm sau khi hấp 70

Bảng 3.2: Biến đổi điểm CLCQ theo thời gian hấp 71

Bảng 3.3: Sự biến đổi độ ẩm của tôm sấy bóc vỏ và không bóc vỏ 72

Bảng 3.4: Biến đổi thời gian sấy và điểm CLCQ của tôm sấy khô theo miền nhiệt độ sấy 74

Bảng 3.5: Biến đổi thời gian sấy và điểm CLCQ của tôm khô theo vận tốc sấy 75

Bảng 3.6: Biến đổi thời gian sấy và điểm cảm quan của tôm khô theo khoảng cách bức xạ 77

Bảng 3.7 Bố trí thí nghiệm thay đổi đồng thời 3 yếu tố .80

Bảng 3.8 Biến đổi trọng lượng và độ ẩm của tôm sấy ở thí nghiệm 1 và 2 81

Bảng 3.12 Biến đổi trọng lượng và độ ẩm của tôm sấy ở thí nghiệm 9 và 10 .85

Bảng 3.16 Biến đổi trọng lượng và độ ẩm của tôm sấy ở thí nghiệm 17 và 18 .89

Bảng 3.17 Các mức thí nghiệm 90

Bảng 3.18 Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả sấy tôm bằng máy sấy lạnh kết hợp sấy bức xạ hồng ngoại theo phương pháp trực giao cấp 1 91

Bảng 3.19 Các thí nghiệm ở tâm phương án 92

Trang 7

Bảng 3.20 Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án .92

Bảng 3.21 Kết quả tính toán hệ số hồi quy và tiêu chuẩn Student 93

Bảng 3.22: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả sấy tôm bằng máy sấy lạnh kết hợp sấy bức xạ hồng ngoại theo phương pháp trực giao cấp 2 95

Bảng 3.23: Các thí nghiệm ở tâm phương án 96

Bảng 3.24 Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án .96

Bảng 3.25 Kết quả tính toán hệ số hồi quy và tiêu chuẩn Student 97

Bảng 3.27: So sánh điểm chất lượng cảm quan của khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơi nắng 102

Bảng 3.28: So sánh hàm lượng NH3 của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơi nắng 103

Bảng 3.29: Tỷ lệ hút nước phục hồi của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơi nắng 104

Bảng 3 30 Kết quả kiểm nghiệm vi sinh của tôm sấy và tôm phơi nắng .106

Bảng 3.31 Hàm lượng acid amin của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơi nắng 107

Bảng 3.32 Hàm lượng acid béo của tôm khô sấy và tôm phơi nắng 108

Bảng 3.33 Chi phí tác nhân sấy của máy sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại 114

Bảng 3.34 Kết quả tính giá thành sơ bộ của 1 kg tôm khô sản phẩm 115

Trang 8

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Hệ thống sấy đối lưu 17

Hình 1.2: Đường cong phân bố nhiệt độ trong thí nghiệm của Hersel 27

Hình 1.3: Sơ đồ chuyển năng lượng bức xạ hồng ngoại vào vật thể 28

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý sấy lạnh 32

Hình 1.5: Sơ đồ bố trí của máy sấy bơm nhiệt hồng ngoại 36

Hình 1.6: Sơ đồ quỹ đạo tối ưu hóa theo phương pháp vượt khe .44

Hình 1.7: Sơ đồ tìm kiếm bước vượt khe .46

Hình 1.8 Quá trình xác định hướng chiếu theo thuật toán VAF 47

Hình 2.1: Tôm Thẻ chân trắng 54

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý 58

Hình 2.3: Toàn cảnh thiết bị sấy kết hợp - Hình 2.4:Buồng sấy 59

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tìm thông chế độ sấy tối ưu 68

Hình 3.1 Biến đổi điểm CLCQ của tôm theo thời gian hấp 71

Hình 3.2: Thể hiện đường cong sấy của mẫu tôm bóc vỏ và không bóc vỏ 72

Hình 3.3 Biến đổi thời gian sấy và điểm CLCQ theo miền nhiệt độ sấy 74

Hình 3.4: Biến đổi thời gian sấy và điểm CLCQ theo vận tốc tác nhân sấy 76

Hình 3.5 Biến đổi thời gian sấy và chất lượng cảm quan 77

Hình 3.6: Biến đổi độ ẩm của tôm theo thời gian sấy 81

Trang 9

Hình 3.15: Đường cong sấy của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơi nắng 100Hình 3.16: Đường cong tốc độ sấy của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơinắng 101Hình 3.17: Biểu diễn điểm CLCQ của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tôm khô phơinắng 102Hình 3.18: Biểu diễn hàm lượng NH3của mẫu phơi nắng và mẫu sấy tối ưu 103Hình 3.19: So sánh tỷ lệ hút nước phục hồi của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu và tômkhô phơi nắng 105Hình 3.20 Hàm lượng các acid amin (%)của của tôm khô sấy ở chế độ tối ưu vàtôm khô phơi nắng 108Hình 3.21: Hàm lượng acid béo của mẫu tôm sấy tối ưu và mẫu tôm phơi nắng 109Hình 3.22: Tôm sấy ở chế độ tối ưu - Hình 3.23:Tôm phơi nắng 109

Trang 10

LỜI NÓI ĐẦU1.Tính cấp thiết của đề tài

Nước ta có bờ biển dài lớn hơn 3200km Thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn 1triệu km2 mang khí hậu nhiệt đới, có nhiều dòng hải lưu chảy qua nên nguồn lợithủy sản rất da dạng và phong phú thuận lợi cho việc khai thác, nuôi trồng chế biếnxuất nhập khẩu Việc xuất khẩu thủy sản là ngành mang lại giá trị kinh tế hết sức tolớn, một trong những ngành chiếm tỉ trọng lớn trong tổng kim ngạch xuất khẩu củaViệt Nam Ngành xuất khẩu thủy sản ngày càng gia tăng về sản lượng và giá trịkinh tế Năm 2008 kim ngạch xuất khẩu thủy sản đạt 4.5 tỉ USD, năm 2009 tổngkim ngạch đạt 4.35USD lần đầu tiên kim ngạch giảm từ năm 1998 lại nay (do chịuảnh hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu) Dự kiến trong năm 2010 tổngkim ngạch xuất khẩu đạt 4.7 tỷ USD tăng so với năm 2009 là 6.8%

Ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu năm 2009, Sự đòi hỏi ngàycàng khắt khe của các thị trường Vì vậy để đạt được mục tiêu về xuất khẩu, cũngnhư khắc phục được hậu quả của cuộc kinh tế và đáp ứng yêu cầu của thị trường lớnđòi hỏi phải đầu tư hợp lý phát triển nuôi trồng, khai thác để làm tăng sản lượng.Bên cạnh đó thì trong lĩnh vực chế biến cần phải đầu tư đổi mới công nghệ, thiết bịcông nghiệp, hóa hiện đại hóa nhằm tăng sản lượng, chất lượng, tăng giá trị kinh tế,đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho sản phẩm và nghiên cứu tìm ra sản phẩmmới đáp ứng được nhu cầu của thị trường

Trong các mặt hàng thủy sản xuất khẩu thì mặt hàng khô là một trong những thếmạnh của xuất khẩu thủy sản và tỉ trọng ngày càng tăng Trong đó sản phẩm tômkhô là sản phẩm mới và ngày càng được ưa chuộng Nhưng vấn đề hiện nay là côngnghệ chế biến mặt hàng thủy sản khô đang còn thô sơ, chưa mang lại hiệu quả cao.Phương pháp làm khô chủ yếu là sấy bằng không khí nóng từ lò than, phơi nắnghoặc sử dụng các phương pháp sấy khô khác nhưng hiệu quả không cao Nhữngphương pháp này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện tự nhiên hay thời tiết, thời giansấy khô kéo dài làm biến đổi chất lượng sản phẩm, sấy ở nhiệt độ cao làm sảnphẩm dễ xảy ra các phản ứng biến đổi chất lượng làm giảm giá trị của sản phẩm,

Trang 11

chất lượng sản phẩm không đồng đều, tỉ lệ hao hụt phế phẩm lớn Đặc biệt là vấn đề

vệ sinh an toàn thực phẩm không đảm bảo làm giảm giá trị sử dụng giá trị kinh tế,không đáp ứng được yêu cầu của các thị trường lớn

Vấn đề tìm tòi ứng dụng các công nghệ mới, phương pháp sấy mới vào việc sấykhô sản phẩm thủy sản nói chung và sấy tôm khô nói riêng là điều kiện hết sức cầnthiết hiện nay

Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy và mỗi phương pháp đều có ưu và nhượcđiểm riêng Khi yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao, hiệu quả kinh tế,chúng ta cần tìm ra phương pháp kết hợp để làm giảm khắc phục nhược điểm củacác phương pháp, từ đó làm giảm được thời gian sấy, nâng cao được chất lượng sảnphẩm Trong đó sấy bằng bức xạ hồng ngoại đang là phương pháp sấy mới tronglĩnh vực sấy khô sản phẩm lương thực, thực phẩm mang lại hiệu quả về chất lượngrất cao Và nó đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong đời sống hiện nay Mà

từ trước đến nay thì phương pháp sấy lạnh đang là phương pháp sấy truyền thốngđang mang lại hiệu quả nhưng bên cạnh đó còn nhiều nhược điểm cần phải cảithiện Vì vậy việc kết hợp giữa sấy bức xạ hồng ngoại với sấy lạnh sẽ mang lại ưuđiểm vượt trội gấp bội như:

- Thời gian sấy giảm, nhiệt độ sấy thấp đảm bảo chất lượng của sản phẩm nhất

là đối với sản phẩm thủy sản

Xuất phát từ yêu cầu bức thiết của thực tế tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Ứng dụng công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại gián đoạn để sấy tôm thẻ chân trắng xuất khẩu”.

Trang 12

Nhằm hiện đại hóa công nghệ sấy thủy sản, tiết kiệm thời gian sấy, năng lượng,nâng cao chất lượng sản phẩm từ đó làm tăng giá trị sử dụng, giá trị kinh tế cho sảnphẩm.

2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình sấy tôm thẻ chân trắng bằngsấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh Từ đó tìm ra các thông số tối ưu choquá trình sấy Khẳng định tính ưu việt khi kết hợp cả hai phương pháp với cácphương pháp sấy thông thường khác

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Việc nghiên cứu phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu trên máy sấy lạnh kếthợp với bức xạ hồng ngoại trên đối tượng tôm thẻ chân trắng nhằm:

- Tìm ra phương pháp mới, đổi mới công nghệ theo hướng công nghiệp hóa, hiệnđại hóa

- Giảm thời gian sấy, tiết kiệm năng lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm tômkhô, cũng như sản phẩm thủy sản khô

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

- Giảm lượng phế phẩm trong quá trình sấy khô thủy sản

- Nâng cao hiệu quả kinh tế cho ngành chế biến thủy sản việt nam

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Khảo sát tìm ra các yếu tố ảnh hưởng tới năng suất, chất lượng sản phẩm trongquá trình sấy tôm thẻ chân trắng trên máy sấy lạnh kết hợp với bức xạ hồng ngoại

- Xây dựng quy trình sấy tôm thẻ chân trắng bằng máy sấy lạnh kết hợp với bức

xạ hồng ngoại

- Thực nghiệm tìm ra chế độ sấy tối ưu cho sản phẩm tôm thẻ chân trắng khô

- Phân tích đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm tôm thẻ chân trắngkhô và so sánh với tôm phơi nắng

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

Trang 13

Chương I: TỔNG QUAN1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU TÔM

1.1.1 Giới thiệu chung về nguồn lợi tôm ở nước ta

a) Nguồn lợi

* Nguồn lợi tôm biển

Tài nguyên biển Việt Nam rất dồi dào Biển Việt Nam cókhoảng 2000 loài cá.Ngoài nguồn cá ta còn có nguồn đặc sản quý với sản lượng tới 20% sản lượng thuỷsản nói chung và chiếm vị trí đáng kể Đó là tôm, cua, mực Trong đó trử lượng vềgiáp xác rất lớn, trong đó tôm là loài chiếm sản lượng lớn nhất

Bảng 1.1 Khả năng nguồn lợi tôm ở vùng biển Việt Nam [3] (Đơn vị triệu tấn)

Trữ lượng chung Khả năng khai thác

* Nguồn lợi tôm nuôi

Ở nước ta có mạng lưới kênh rạch chằng chịt, tồn tại nhiều đầm phá,các bảitriều, bải triều, diện tích rừng ngập lớn thuận lợi cho việc nuôi trồng thủy sản Dohiện nay nhu cầu về tôm xuất khẩu và tiêu dùng nội địa ngày càng tăng sản lượngđánh bắt lại có hạn vì vậy nghề nuôi tôm đang được phát triển mạnh và được chútrọng đầu tư Ở miền Bắc, miền trung tận dụng các bãi triều, đầm, vịnh các vùngnước lợ để nuôi tôm Còn ở miền nam chủ yếu nuôi tại các bãi rừng ngập mặn

- Đối tượng nuôi tôm tại miền Bắc chủ yếu là tôm rảo chiếm tới 75% sản lượng,tôm bạc chiếm 10%, còn lại các loại khác

Trang 14

- Đối tượng nuôi tôm tại miền Trung chủ yếu nuôi tôm sú chiếm 58% sản lượng,tôm càng xanh chiếm 40%.

- Ở miền Nam chủ yếu là tôm Ấn Độ chiếm 80÷90% sản lượng, còn lại là các loạikhác như tôm càng xanh, tôm Sú

+ Tổng diện tích nuôi tôm hiện nay khoảng 260 000 ha

+ Tổng sản lượng cung cấp cho các nhà máy chế biến thủy sản từ

45-47 ngàn tấn/ năm

* Nguồn lợi tôm thẻ chân trắng

Tôm thẻ (Penaeus vanamei), tôm có mầu xanh tím hay đỏ nhạt trên thân tôm có

vằn ngang, râu có khoang vàng nhạt cỡ trưởng thành từ 40 ÷150 (g)

Tôm thẻ có nhiều loài nhưng hiện đang được nuôi và nhu cầu tiêu thụ nhiềunhất là tôm thẻ chân trắng Tôm thẻ chân trắng là loài được các nước thế giới ưachuộng nhất đặc biệt là Hoa Kỳ và các nước châu Âu

Nhóm phân bố rộng: là nhóm phân bố từ bờ đến độ sâu 200m, chúng phân bố

làm hai nhóm phụ, nhóm phụ một phân bố từ bờ đến độ sâu 100m, tiêu biểu có P.

japonicus, P cananiculatus, Metapenaosis palmensis, M barbuta…; nhóm phụ thứ

hai thích nghi với độ sâu từ 50m – 200m, như các loài Solenocera Pestinata, S.

melantho, S koelbeli, Parapenaeus fissures, Pa sextaberculatus…

Nhóm biển sâu: tồn tại ở độ sâu từ 140m đến 400m nước Đại diện có các loài:

P manginatus, Pa australiensis, Metapenaeopsis provocatoria…

Trang 15

Một số khu vực có nhiều tôm:

Khu vực vịnh Bắc Bộ: tôm tập trung ở các cửa sông lớn như sông Hồng, sôngThái Bình, sông Mã… Đối tượng chính là tôm Rảo, tôm Lớt (bạc) Tôm xuất hiệnquanh năm nhưng tập trung vào tháng 3 – 5 và tháng 7 – 10 hàng năm

Khu vực Nghĩa Bình – Phú Yên, Khánh Hòa, đối tượng khai thác chủ yếu là tôm

Vỗ, tôm Bạc, tôm Rồng, tôm Hùm… Mùa vụ vào tháng 5 – 9, cao điểm là vàotháng 6– 7

Khu vực Nam Hoàng Sa, chủ yếu là tôm Rồng

Khu vực Côn Sơn có tôm Vỗ và các loại tôm nhỏ thuộc họ tôm Gai và họ

Pandalidae Mùa vụ khai thác từ tháng 5 – 7 và tháng 11 – 1 năm sau.

Khu vực Tây Nam Bộ chủ yếu là tôm Vỗ, tôm Bạc, tôm Rảo… Mùa vụ từ tháng

10 –4 năm sau

Khu vực Cù lao Thu, Bình Thuận, chủ yếu là tôm Vỗ, tôm Bạc, tôm Rảo, tômHùm… Mùa vụ chính là tháng 1 – 3 và mùa phụ từ tháng 5 – 9

1.1.2 Thành phần hóa học của tôm

Thành phần hoá học của cơ thịt tôm gồm có protid, lipid, glucid, khoáng chất,vitamin, nước, enzyme, hoocmon Những thành phần có hàm lượng tương đối cao

là nước, protein, lipid, chất khoáng, hàm lượng glucid trong tôm rất ít và tồn tạidưới dạng glucogen

Thành phần hoá học của tôm thường thay đổi theo giống loài.Trong cùng mộtloài nhưng hoàn cảnh sinh sống khác nhau thì thành phần hoá học cũng khác nhau.Ngoài ra thành phần hoá học của tôm còn phụ thuộc vào trạng thái sinh lí, mùa vụ,thời tiết sự khác nhau về thành phần hoá học và sự biến đổi của chúng làm ảnhhưởng rất lớn đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

So với một số loài thuỷ sản khác nhau thì hàm lượng protein trong tôm tươngđối cao và giàu các axit amin không thay thế như: tyrozin, lyzin, triptophan Vì thế

mà thịt tôm có vị ngọt hơn Lipid của tôm có hàm lượng thấp nhưng chứa phần lớn

là các axit béo không no bão hoà nên rất dễ bị ôxi hoá bởi không khí

Trang 16

Hệ enzim trong tôm rất đa dạng và hoạt động mạnh hơn hệ enzim của động vậttrên cạn rất nhiều, nên rất nhanh bị hư hỏng.

 Protein

Protein là thành phần chủ yếu trong cơ thể thịt tôm, nó chiếm khoảng70%-80%

tỉ lệ các chất khô Protein trong cơ thịt tôm liên kết với các chất hữu cơ, vô cơ kháctạo thành các phức chất có đặc tính sinh học khác nhau.Thành phần cấu tạo nênprotein là các axit amin Thành phần cấu trúc nên protein của tôm quy định giá trịdinh dưỡng của sản phẩm Hàm lượng protein thay đổi trong khoảng 18%÷23% tuỳloại tôm, mùa vụ, vùng phân bố, trạng thái sinh lý Có thể chia protein trong mô cơcủa tôm nguyên liệu thành ba nhóm sau:

• Protein cấu trúc(actin, myozin,actomyozin, tropomyozin) chiếm 70%÷80%hàm lượng protein Các protein này hoà tan trong các dung dịch muối trung tính vớinồng độ muối ion khá cao (>0.5M)

• Protein tương cơ (sasscoplasmic) gồm có: myogen, myoalbumin glubulin, cácenzim

• Protein liên kết(collagen, elastin, reticulin) trong tôm có khoảng hơn 30%protêin liên kết trong đó có khoảng 2,5% protein không hoàn thiện

Điểm đẳng điện của protein trong thân tôm PH= 4,5÷5,5 Ở độ PH này cácprotein trung hoà về điện kém ưa nước so với trạng thái ion hoá, điều đó có nghĩa làlực liên kết và điểm hoà tan ở điểm cực tiểu

 Nước

Hàm lượng nước trong tôm khoảng 70÷80% so với khối lượng tươi, nhờ có hàmlượng nước cao như vậy nên thân tôm mềm mại bóng mượt Tuy nhiên, do hàmlượng nước cao như vậy cũng là nguyên nhân gây dập nát tôm, tôm dễ bị ươn hỏng,tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động, giảm trọng lượng trong quá trìnhchế biến và trong bảo quản đông lạnh

Trang 17

Ngoài ra, trong cơ và trong các tế bào của tôm nước đóng vai trò quan trọng làmdung môi cho các chất vô cơ, tạo ra môi trường cho các hoạt động sinh hoá trong tếbào, đồng thời nước tham gia rất nhiều các phản ứng hoá học và có ảnh hưởng đến

sự tạo thành các phản ứng của các protein Trạng thái của nước trong cơ thịt tômphụ thuộc vào tương tác giữa cấu trúc của nước với các dung dịch khác nhau trong

tế bào, đặc biệt là protein Những thay đổi về hàm lượng nước trong thịt tôm gây rabởi quá trình chế biến, ảnh hưởng mạnh đến các đặc tính thẩm thấu, giá trị dinhdưỡng và chất lượng cảm quan của thịt tôm

• Hình thức tồn tại của nước trong tôm:

Nước trong cơ thịt tôm tồn tại ở 2 dạng là nước kết hợp và nước tự do Nước tự

do tồn tại trong cơ thịt ở trạng thái tự do và dễ dàng làm mất đi, còn nước kết hợpliên kết chặt chẽ với các vật chất cấu trúc nên tổ chức cơ thịt, do đó khó làm mất điđược Nước kết hợp trong tôm chủ yếu là nước liên kết với protein Nước kết hợpđược hình thành là do phân tử nước có mang cực tính, nó hút được những ion cựctính của các chất để kết hợp với nhau, sự kết hợp này do tác động thuỷ hoá Nhữnggốc cực tính thường là những nhóm ở mạch nhánh của chuỗi protein như: -OH, -NH2, -COOH, =C=O, =NH

Khi tôm còn sống thì hàm lượng nước kết hợp và hàm lượng nước tự do cố định.Nhưng sau khi tôm chết thì hàm lượng nước thay đổi do sau khi tôm chết dưới tácdụng của enzim nội tại và vi sinh vật thì làm cho liên kết hydro giữa nước vàprotein bị tách ra làm giảm lượng nước kết hợp, tăng lượng nước tự do dẫn đến tăngkhả năng mất nước của tôm, làm tăng sự hao hụt trọng lượng nếu tăng thời gian bảoquản tôm sau khi chết

Nói chung hàm lượng nước trong cơ thịt tôm có ảnh hưởng rất lớn đến chấtlượng cảm quan và hao hụt khối lượng trong quá trình chê biến cũng như trong quátrình bảo quản đông

Trang 18

 Gluxit và lipit

Trong thịt tôm có rất ít mỡ, mỡ chỉ khoảng 1÷2% , hàm lượng gluxit của rất ít chỉkhoảng 0,4÷1,2% Thực phẩm chứa ít mỡ là thực phẩm được ưa chuộng nhất hiệnnay

Bảng 1.2: Hàm lượng một số Vitamin trong cơ thịt tôm [3]

Chất khoáng Hàm lượng (mg%) Vitamin Hàm lượng (mg%)

 Các sắc tố

Các loại giáp xác khi gia nhiệt như: luộc, nấu; hoặc dùng axit vô cơ, rượu đểngâm thì vỏ của chúng biến thành màu đỏ, sắc tố đó gọi là Astaxin Astaxin là sảnphẩm oxi hoá của Astaxanthin thường tồn tại dưới dạng liên kết chặt chẽ với protein

có màu xanh tím, xanh ve, xám Ngoài ra, trong không khí Astaxanthin dễ bị oxihoá thành Astaxin

Trang 19

 Chất ngấm ra

Trong tôm có nhiều chất ngấm ra, các chất ngấm ra này trong chế biến tạo ra sảnphẩm có mùi vị thơm ngon kích thích dịch vị, nhưng trong quá trình bảo quản chấtngấm ra dễ bị vi sinh vật tác dụng gây ra thối rữa làm giảmkhả năng bảo quản gây

hư hỏng nguyên liệu, khi rã đông nó thoát ra ngoài làm hao hụt trọng lượng

 Enzyme

Enzyme của động vật thủy sản nói chung và tômnói riêng có hoạt độ mạnh hơnenzyme đông vật trên cạn Vì vậy động vật thủy sản nhanh phân giải hơn động vậttrên cạn,trong quá trình bảo quản người ta cần ức chế hoạt động của chúng để kéodài thời gian bảo quản

Hệ Enzyme trong tôm bao gồm:

Proteaza: Pepsinaza, Tripsinaza, Peptidaza, Aminopeptidaza, Cacboxyldipeptidaza Chúng chủ yếu phân giải protein thành acid amin

Lipaza: Phân giải lipid thành Glyceryl và Acid béo

Enzyme oxy hoá: Tyrosinaza thuộc hệ Enzyme Polyphenoloxydaza Nhiệt độ tốithích cho các enzyme này là 25 – 55oC

1.1.3 Sự biến đổi của tôm sau khi chết

Sự biến đổi của tôm sau khi chết cũng tuân theo qui luật biến đổi chung, sau khichết cơ thể động vật sẽ chuyển qua các giai đoạn: trước tê cứng, tê cứng cơ, tự phângiải, thối rữa tương ứng với độ tươi giảm dần, đi đến thối rữa và hư hỏng hoàn toàntheo sự tăng dần thời gian bảo quản nguyên liệu

Tôm nguyên liệu sau khi chết trong cơ thịt tôm xảy ra hàng loạt những biến đổiphức tạp, đặc biệt là những biến đổi về mặt hóa học dưới tác dụng của các enzymenội tại và hoạt động của các vi sinh vật, làm cho nguyên liệu bị biến chất và dẫn đếnkhông sử dụng được

Do hệ enzyme Protease của tôm có hoạt lực mạnh có đặc điểm riêng về thànhphần hóa học và có cấu trúc kém chặc chẽ hơn so với cá nên thời điểm bắt đầu và

Trang 20

thời gian co cứng ngắn hơn nhiều so với cá Trong thực tế nếu bảo quản lạnh ở nhiệt

độ ≤ 5oC tôm chỉ có thể bảo quản được 7 ngày sau khi đánh bắt

Sau khi chết ATP trong mô cơ tôm phân hủy rất nhanh, quá trình này làm nhiệt

độ của tôm tăng lên Glycogen trong cơ thể tôm cũng dần dần bị phân giải sản sinh

ra acid Lactic làm cho pH của cơ thịt tôm thay đổi sự acid hóa môi trường này cótác dụng hạn chế phần nào sự phát triển của vi sinh vật gây thối rữa

Cảm quan của tôm cũng thay đổi Khi tôm vừa chết thì cơ thịt mềm mại, đàn hồitốt, sau một thời gian chuyến sang trạng thái cứng Khi tôm ở giai đoạn tê cứng, cácsợi cơ bị co rút cực độ Sau giai đoạn tê cứng là giai đọan mềm hóa, lúc này tôm dễ

bị biến dạng, thân mềm nhão, hư hỏng

Cùng với quá trình phân giải ở trên, pH của môi trường giảm dần làm cho cácphức chất tăng khả năng phân ly, các thành phần vô cơ như Ca, K tăng khả năng tạophức với các hợp chất hữu cơ Đồng thời do tác động của môi trường cácActomiocin chuyển trạng thái từ hình cầu chuyển sang hình sợi Ở trạng thái hìnhsợi các thành phần Actin và Miocin tăng khả năng kết xoắn với nhau làm co rút tơ

cơ và sợi cơ Các sợi Actin và Miocin đan xen lại với nhau làm cho tổ chức cơ corút lại và cơ thịt bị tê cứng Trường hợp này thì số trung tâm ưa nước của phân tửprotein giảm bớt và làm cho mức độ hydrat hóa của Actomiocin giảm đột ngột

1.1.4 Một số hiện tượng hư hỏng thường gặp

a) Dập nát và tổn thương cơ học

Tôm nguyên liệu có kết cấu tổ chức cơ thịt lỏng lẻo, hàm lượng nước cao,bên ngoài chỉ được bao bọc lớp vỏ chitin mỏng nên rất dễ bị tổn thương cơ học.Nếu ta có phương pháp đánh bắt không phù hợp, chứa đựng trong thiết bị cũ kỹ,hoặc nước đá ướp tôm có kích thước lớn làn cho tôm bị hư hỏng cơ học như đứtđầu, nứt vỏ mất đốt, long đầu Sự hư hỏng này làm nguyên liệu bị hạ loại, có thểgây mất nước dẫn đến làm giảm khối lượng và thất thoát chất dinh dưỡng.Hơn nữa những chỗ dập nát làm cho vi sinh vật hoạt động và phát triển làmtăng nhanh quá trình ươn thối nguyên liệu tôm

Trang 21

b) Hiện tượng biến đen ở tôm

Đốm đen của tôm nguyên liệu thường xuất hiện sau khi tôm chết, đốmđen thường xuất hiện trong vỏ tôm, màng nối của vỏ khe đốt của tôm, sau đóđốm đen ăn sâu vào mô cơ của tôm

Hiện tượng hư hỏng này ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sảnphẩm.Trong quá trình chế biến và xử lý, tôm biến đen thường bị hạ loại

Hiện tượng biến đen là một quá trình sinh hoá tự nhiên xảy ra trong tôm saukhi chết Nguyên nhân là do trong tôm có hệ enzim polyphenoloxydaza nằm tronglớp màng trong suốt dưới vỏ, khi tôm chết dưới tác dụng thuỷ phân của cácproteaza trong tôm làm cho lớp màng này bị phá vỡ, polyphenoloxydaza được giảiphóng ra ngoài xúc tác phản ứng oxy hoá các hợp chất có mang gốc phenol nhưtyrozin, melanin tạo ra các chất phức hợp màu nâu và gây hiện tượng biến đencủa tôm

Như vậy, điều kiện cần thiết để hình thành melanin là tyrozin, oxy khôngkhí, enzim tyrozinaza Do đó muốn ngăn chặn đốm đen phải ức chế, hoặc tiêudiệt các điều kiện trên

c) Hiện tượng biến đỏ của tôm

Luôn đi kèm với sự thối rữa là sự biến đỏ của tôm Đó là hiện tượng vỏ tôm

và thịt tôm từ màu xanh tím tự nhiên chuyển sang màu đỏ gạch

Nguyên nhân là trong tôm có sắc tố astaxanthin Sắc tố này liên kết chặt chẽvới protein trong cơ thịt tôm tạo hợp chất phức có màu xanh tím nhưng dướitác dụng ưa nhiệt độ cao, oxy không khí, axit thì liên kết astaxanthin và

Trang 22

protein bị cắt đứt tạo astaxanthin ở dạng tự do dễ dàng bị oxy hoá tạo ra astaxin

có màu đỏ gạch

Như vậy, quá trình biến đỏ của tôm cũng đi kèm với sự giảm chất lượngcủa tôm

d) Hiện tượng thối rửa

Tôm nguyên liệu sau khi bảo quản lạnh quá lâu hoặc bảo quản không tốt sẽxảy ra hư hỏng nghiêm trọng Tôm có mùi hôi khó chịu, đó là hiện tượng thối rửa

do vi sinh vật gây ra Khi tôm thối rửa cơ thịt giảm đàn hồi, cấu trúc lỏng lẻo, kèmtheo sự giảm sút về chất lượng, ở mức độ nghiêm trọng tôm không còn sử dụngđược làm thực phẩm

1.1.5 Tình hình xuất khẩu thủy sản và tôm của Việt Nam trong thời gian gần

Trang 23

với tốc độ tăng giá trị trung bình giai đoạn 1998-2008 đạt 18% năm Theo thời gianngành thủy sản của Việt Nam ngày càng phát triển nhưng đi cùng với là những khókhăn và thử thách do quá trình phát triển thế giới mang lại Như việc thường xuyên

bị bán phá gia, hàng rào thuế quan được dựng lên của các nước nhập khẩu đối vớihàng thủy sản nước ta, sự đòi hỏi ngày càng cao về chất lượng của nhiều thịtrường… Nhưng với uy tín, và với chính sách đúng đắn qua từng giai đoạn ngànhthủy sản Việt Nam không ngừng tăng trưởng trong mấy năm vừa qua Trong năm

2008, xuất khẩu thủy sản đạt trên 1,2 triệu tấn, trị giá đặt trên 4,5 tỷ USD, tăng33,7% về khối lượng và 19,8% về giá trị so với năm 2009, năm 2009 đạt 4.4 tỷUSD trong bối cảnh kinh tế toàn cầu khủng hoảng, nhu cầu tiêu dùng sụt giảm,khiến giá thủy sản trên thị trường thế giới giảm Năm 2010 được phía hiệp hội xuấtkhẩu thủy sản VASEP dự đoán kim ngạch xuất khẩu thủy sản sẽ vượt con số 4.5 tỷUSD, trong 4 tháng đầu năm nay xuất khẩu thủy sản đạt hơn 1,2 tỷ USD, tăng 17,4

% so với năm ngoái

Xuất khẩu thủy sản việt nam ngày phát triển và xuất ra nhiều nước trên thế giớitrong đó có các thị trường lớn như EU, Mỹ, Nhật Bản, Nga…Sản phẩm thủy sảncủa nước ta nhiều về đối tượng và mặt hàng Trong đó hiện nay mặt hàng khô làngành mũi nhọn của xuất khẩu thủy sản và đang ngày càng phát triển về số lượng

và cả thị phần xuất khẩu Theo Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy sản Việt Nam(VASEP) cho biết, sản lượng xuất khẩu thủy sản khô trong 4 tháng đầu năm nay đãđạt hơn 7.000 tấn, với tổng kim ngạch khoảng 25 triệu USD.Hiện sản phẩm thủy sản khô đã có mặt tại 50 quốc gia trên thế giới, trong đó các thịtrường nhập khẩu chính là Hàn Quốc, các nước ASEAN, Trung Quốc và Nhật Bản(chiếm 73,1% thị phần xuất khẩu) Dự báo năm 2010, xuất khẩu thủy sản khô sẽtăng mạnh so với năm 2009

Trong ngành xuất khẩu thủy sản việt nam thì tôm là mặt hàng chủ lực, ngàycàng chiếm ưu thế trên các thị trường Năm 2009 tôm là mặt hàng thủy sản xuấtkhẩu duy nhất tăng cả về lượng và giá trị so với năm 2008 Theo VASEP, ước tínhkim ngạch xuất khẩu tôm cả năm 2009 vượt trên 1,6 tỷ USD Các thị trường lớn mà

Trang 24

mặt hàng tôm xuất sang với số lượng lơn nhất là Nhật, Mỹ và Australia… tôm súvẫn là đối tượng chủ lực của xuất khẩu tôm, bên cạnh đó thì tôm thẻ ngày càng tăngmạnh về kim ngạch và đang được ưa chuộng trên thế giới Theo thống kê sơ bộ,xuất khẩu tôm thẻ chân trắng năm 2009 đạt hơn 50.000 tấn với kim ngạch hơn 300triệu USD Dự báo năm 2010, tôm sú vẫn là sản phẩm xuất khẩu chủ lực, kimngạch dự kiến sẽ đạt 1,4 tỉ USD.Trong khi đó, dự báo sản lượng tôm thẻ chân trắngxuất khẩu năm 2010 sẽ tăng gấp 3 lần năm 2009, lên 150.000 tấn.

Để xuất khẩu thủy sản ngày càng phát triển cần có chính sách đầu tư hợp lý mởrộng các nhà máy chế biến, thúc đẩy việc phát triển nuôi trồng thủy sản, nâng caohơn nữa chất lượng các mặt hàng, tìm ra những sản phẩm mới phù hợp với xu thếphát triển

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 vật liệu mộtnăng lượng dưới dạng nhiệt nhờ vào tác nhân sấy và thiết bị sấy Nhiệt được cungcấp cho vật liệu bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc năng lượng điện trường co tần

số cao

Mục đích của quá trình sấy là làm giảm hàm lượng nước trong vật liệu, tăng độbền từ đó làm tăng thời gian bảo quản, việc sấy khô giúp thuận tiện trong khâu vậnchuyển do giảm được khối lượng

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

Quá trình sấy được khảo sát về hai mặt: Tĩnh lực học và động lực học

Trong tĩnh lực học, sẽ xác định được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuốicủa vật liệu sấy và các tác nhân sấy dựa trên phương trình cân bằng vật chất – nănglượng, từ đó xác định được trạng thái vật liệu và sản phẩm, sự tiêu hao tác nhân sấy

và tiêu hao nhiệt lượng cần thiết

Trang 25

Trong động lực học, sẽ khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vậtliệu với thời gian và các thông số của quá trình Ví dụ như tính chất và cấu trúc củavật liệu, kích thước vật liệu, và các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy…

Từ đó xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy thích hợp

1.2.2 Phân loại

1 Sấy tự nhiên (phơi nắng)

Sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy

- Ưu điểm:

Không tốn kém về nhiên liệu, diệt trừ một số nấm mốc, côn trùng

- Nhược điểm:

Không chủ động, phụ thuộc vào thời tiết Tốn nhiều công lao động và không

cơ giới hóa được Vật liệu sấy dễ bị nhiễm bẩn, bị ẩm khi gặp mưa

2 Sấy nhân tạo

Sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy, tác nhân sử dụng là không khí

ẩm, khói lò, hơi quá nhiệt… Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Dựavào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại sau

a) Phương pháp sấy đối lưu

Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vậtliệu bằng cách truyền nhiệt đối lưu

Sấy bằng đối lưu là phương pháp dùng không khí nóng hoặc hỗn hợp không khínóng với khói lò làm khô sản phẩm

Không khí sau khi được đốt nóng, đưa vào buồng sấy, trao đổi nhiệt với vật liệusấy, vật liệu sấy được cung cấp một nhiệt lượng cần thiết và làm cho ẩm trong vậtliệu bốc hơi

Trang 26

Hình 1.1: Hệ thống sấy đối lưu b) Phương pháp sấy bức xạ

Phương pháp sấy bức xạ nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy bằng cách cho quátrình sấy thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy Nguồn nhiệt bức

xạ thường dùng là đèn hồng ngoại, gốm hồng ngoại, dây, tấm thanh điện trở, dùngnhiên liệu lỏng hay khí Sấy bức xạ có thể tiến hành trong điều kiện tự nhiên haytrong buồng kín

- Ưu điểm

Cường độ bay hơi ẩm lớn có thể tới vài lần so với sấy đối lưu và tiếp xúc Điềunày được giải thích là dòng nhiệt bức xạ trên một đơn vị diện tích lớn hơn đáng kể.Thiết bị sấy gọn nhẹ, chiếm ít diện tích

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

- Nhược điểm

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

sứ không thích hợp với sấy kiểu này

Phương pháp sấy bức xạ không thích hợp với các vật liệu sấy có kích thước dày

Vì vậy để khắc phục được hai nhược điểm trên thì điều kiện nguyên liệu sấyphải mỏng, sự cách biệt nhiệt độ và độ ẩm trong quá trình chiếu không lớn, có thểdùng phương pháp sấy gián đoạn đối với những nguyên liệu có chiều dày lớn

Trang 27

c) Phương pháp sấy sấy tiếp xúc

Phương pháp sấy tiếp xúc là phương pháp sấy mà quá trình gia nhiệt vật liệu sấythực hiện bằng cách trực tiếp giữa vật liệu sấy với bề mặt gia nhiệt Quá trình truyềnnhiệt 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 quathành dẫn nhiệt Không khí nóng hay khói lò, hơi nước đi qua phần dưới của buồngsấy, ngăn cách phần trên bởi thanh đặc Trên đó xếp vật liệu ẩm Nhờ tiếp xúc vớithành đã đốt nóng mà sản phẩm nóng lên và được sấy khô

d) Phương pháp sấy bằng dòng điện cao tần

Nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tầntrong vật sấy làm vật sấy nóng lên

Vật sấy được đặt giữa hai bản tụ điện có điện áp tần số cao Dưới tác dụng củađiện trường tần số cao vật được gia nhiệt và ẩm trong vật sẽ hóa hơi và thoát rangoài

Ưu điểm:

Sấy bằng điện trường có tần số cao có ưu điểm hơn các kiểu sấy khác là sự gianhiệt vật liệu được thực hiện nhờ trong toàn bộ thể tích vật nên nhiệt độ dễ đồngđều hơn

Gia nhiệt bằng điện trường có tần số cao vật sẽ có nhiệt độ cao hơn nên gradiennhiệt độ và gradien độ ẩm cùng chiều nên thuận lợi cho quá trình sấy

Dễ dàng điều chỉnh được nhiệt độ của vật liệu sấy, thích hợp với các loại vật liệudày

Nhược điểm:

Tiêu hao năng lượng sấy lớn, chi phí đầu tư lớn

Thiết bị phức tạp vì vậy việc vận hành bảo dưỡng đòi hỏi người có trình độchuyên môn

Trang 28

e) Phương pháp thăng hoa

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

Ưu điểm của phương pháp sấy chân không thăng hoa thì nhờ thực hiện ở áp suấtchân không, có nhiệt độ thấp nên vật liệu sấy giữ được tính chất tươi sống của sảnphẩm Nếu dùng để sấy thực phẩm sẽ giữ được chất lượng và hương vị của sảnphẩm, không bị mất các vitamin

Tiêu hao năng lượng để bay hơi ẩm thấp

Nhược điểm sấy thăng hoa là giá thành thiết bị cao, vận hành rất phức tạp, ngườivận hành cần có trình độ kỹ thuật cao, tiêu hao điện năng lớn

1.2.3 Phân loại vật liệu ẩm và các trạng thái của nước trong vật liệu

1.2.3.1 Phân loại vật liệu ẩm

Theo quan điểm hóa lý, vật ẩm là một hệ liên kết phân tán giữa pha phân tán vàmôi trường phân tán Pha phân tán là một chất có cấu trúc mạng và khung khônggian từ chất rắn phân tán 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 đặc trưng: là vật có tính dẻo do có cấu trúc hạt Nước hoặc ẩm ởdạng liên kết hấp thụ và thẩm thấu Các vật keo có đặc điểm chung là khi sấy bị colại khá nhiều, nhưng vẫn giữ được tính dẻo Ví dụ: gelatin, các sản phẩm từ bộtnhão, tinh bột…

Vật liệu mao dẫn xốp: Nước hoặc ẩm ở dạng liên kết cơ học do áp lực mao quảnhay còn gọi là lực mao dẫn Vật liệu này thường dò hầu như không có lại và dễdàng làm nhỏ (vỡ vụn) sau khi làm khô Ví dụ: đường tinh thể, muối ăn …

Vật liệu keo xốp mao dẫn: Bao gồm tính chất của hai nhóm trên Về cấu trúctinh chất các vật này thuộc xốp mao dẫn, nhưng về bản chất là các vật keo, có nghĩa

là thành mao dẫn của chúng có tính dẽo, khi hút ẩm các mao dẫn của chúng trươnglên, khi sấy khô thì co lại Loại vật liệu này chiếm phần lớn các vật liệu sấy Ví du:ngũ cốc …

Trang 29

1.2.3.2 Các trạng thái của nước trong nguyên liệu

Các liên kết giữa ẩm với vật khô có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy Nó sẽchi phối đến diễn biến của quá trình sấy

Vật ẩm thường tập hợp của ba pha:

Rắn, lỏng và khí hơi Các vật rắn đem đi sấy thường là các vật xốp mao dẫnhoặc keo xốp mao dẫn Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cùng với hỗn hợp hơikhí có thể tích rất lớn (thể tích xốp) nhưng tỷ lệ khối lượng của nó so với phần rắn

và phần lỏng có thể bỏ qua Do vậy trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồmphần rắn khô và chất lỏng

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

Trong quá trình sấy (nhiệt độ 120oC – 150oC) không tách được ẩm liên kết hóahọc

b) Liên kết hóa lý

Liên kết này không đòi hỏi nghiêm ngặt về tỷ lệ thành phần liên kết Có hai loại:Liên kết hấp phụ và liên kết thẩm thấu Liên kết hấp phụ của nước có gắn liền vớicác hiện tượng xảy ra trên bề mặt giới hạn của các pha (rắn hoặc lỏng ) Các vật ẩmthường là các vật keo, có cấu tạo hạt Bán kính tương đương của hạt từ 10-9– 10-7

m Do cấu tạo hạt nên vật keo có bề mặt trong rất lớn Vì vậy nó có năng lượng bềmặt tự do không đáng kể Khi tiếp xúc với không khí ẩm hay trực tiếp với ẩm, ẩm

sẽ xâm nhập vào các bề mặt tự do này tạo thành liên kết hấp phụ giữa ẩm và bề mặt

Trang 30

Liên kết thẩm thấu là sự liên kết hóa lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênhlệch nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào Khi nước ở bề mặt vật thểbay hơi thì nồng độ của dung dịch ở đó tăng lên và nước ở sâu bên trong sẽ thấm rangoài Ngược lại thì khi ta đặt vật thể vào trong nước thì nước sẽ thấm vào trong.

c) Liên kết cơ lý

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 liênkết 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 hìnhthành trong quá trình hình thành vật Ví dụ: nước ở trong các tế bào động vật, do vậtđông đặc khi nó chứa sẵn nước Để tách ẩm trong trường hợp liên kết cấu trúc ta cóthể làm ẩm bay hơi, nén ép vật hoặc phá vỡ cấu trúc vật… sau khi tách ẩm, vật bịbiến đổi tính chất và thậm chí thay đổi 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 quảnxâm nhập vào vật thể Khi vật thể này để trong môi trường không khí ẩm thì hơinước sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao quản và theo các mao quản xâm nhập vào trongvật thể

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

1.2.4 Cơ chế thoát ẩm khỏi vật liệu trong quá trình sấy

Quá trình làm khô là một quá trình hết sức phức tạp Nếu quá trình cung cấpnhiệt ngừng lại thì quá trình làm khô sẽ dừng lại Do đó khi làm khô vật liệu phảiđược cung cấp một lượng nhiệt nhất định để nguyên liệu nhiệt độ cần thiết

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

Trang 31

Sự cân bằng nhiệt khi làm khô được biểu thị:

Q: nhiệt lượng cung cấp cho nguyên liệu

q1: nhiệt lượng làm cho các phân tử hơi và hơi nước tách ra trong nguyênliêu

q2: nhiệt lượng để cắt đứt các mối liên kết giữa nước và protit trongnguyên liệu

q3:nhiệt lượng dung làm khô các tổ chức tế bào

Trong khi sấy khô còn phải tính đến nhiệt lương làm nóng dụng cụ, thiết bị q4vànhiệt lượng tổn thất ra môi trường bên ngoài q5.

Trong quá trình làm khô nước ở trong vật liệu chuyển dần ra ngoài và đi vàotrong không khí làm cho không khí xung quanh ẩm lên nếu không khí ẩm đó đứngyên thì chỉ đến một lúc nào đó quá trình làm khô sẽ dừng lại

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

1.2.4.1 Quá trình khuếch tán ngoại

Trong quá trính làm khô sự chuyển động của hơi nước trên bề mặt nguyên liệuchuyển dần ra ngoài và đi vào trong không khí gọi là quá trình khuếch tán ngoại.Lượng nước bay hơi do khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện: áp suất hơinước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu E lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nướctrong không khí e, sự chênh lệch đó là:

W- Lượng nước bay hơi (kg)

F- Diện tích bay hơi (m2)

T- Thời gian bay hơi (h)

Trang 32

E- Là áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu (mmHg).

e- Áp suất hơi nước riêng phần của hơi nước trong không khí (mmHg).B- Hệ số bay hơi

Ẩm chuyển dời từ bề mặt vật liệu sấy ra môi trường sấy xung quanh cần đượcđền bù bằng cách chuyển ẩm từ bên trong vật liệu sấy ra đến bề mặt của nó

1.2.4.2 Quá trình khuếch tán nội

Do sự chênh lệch độ ẩm giữa các lớp tạo nên sự chuyển động của hàm ẩm ởtrong nguyên liệu từ lớp này đến lớp khác để tạo sự cân bằng gọi là khuếch tán nội.Động lực của quá trình khuếch tán nội xảy ra do chênh lệch độ ẩm giữa các lớptrong và ngoài, nếu sự chênh lệch độ ẩm càng lớn, tức là gradien độ ẩm càng lớn thìtốc độ khuếch tán nội càng nhanh Được thực hiện nhờ lực khuếch tán, thẩm thấu,lực mao quản, Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau:

dx

dc F K dT

Trong đó:

W – Lượng nước khuếch tán ra (kg)

T – Thời gian khuếch tán (h)

Trang 33

chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy Và ngượclại nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều dẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thờigian sấy.

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

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

Nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ nhanh,nhưng điều đó thì ít có Khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu thường nhỏ hơntốc độ bay hơi trên bề mặt Khi khuếch tán nội nhỏ hơn khuếch tán ngoại thì quátrình bay hơi sẽ bi gián đoạn

Trong quá trình làm khô, ở giai đoạn đầu lượng nước trong nguyên liệu nhiều,

sự chênh lệch về độ ẩm lớn, vì vậy khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tánngoại, do đó tốc tương đối nhanh Nhưng ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lạitrong nguyên liệu ít, tốc độ bay hơi mặt ngoài nhanh mà tốc độ khuếch tán nội lạichậm, vì vậy tốc độ làm khô ở lớp ngoài nhanh sẽ tạo thành một màng cứng làmảnh hưởng rất lớn cho quá trình khuếch tán nội Do đó ảnh hưởng đến quá trình làmkhô của nguyên liệu

1.2.5 Các giai đoạn trong quá trình sấy

1.2.5.1 Giai đoạn làm nóng vật liệu sấy

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóngcho tới khi đạt đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với nhiệt độ của không khí baoquanh tiếp xúc với vật liệu sấy Trong giai đoạn này toàn bộ vật liệu sấy được gianhiệt Ẩm lỏng trong vật cứng cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt nhiệt độ sôitương ứng với phân áp suất hơi nước trong một trường không khí trong buồng sấy.Quá trình tăng nhiệt độ diễn ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật.Vùng trong vật đạt tới tư chậm hơn Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy

Trang 34

trong giai đoạn này là một đường cong, do năng lượng liên kết nước của nước liênkết cơ lý nhỏ vì vậy đường cong tốc độ sấy và đường cong sấy là một đường conglồi.

1.2.5.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc

Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi, do sự chênh lệch giữa nhiệt độcủa vật liệu sấy và nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh không đổi nêntốc độ sấy không đổi Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bêntrong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi Ẩm thoát ra trong giai đoạn này

là ẩm liên kết cơ lý và hóa lý Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi biến thiên của

độ chứa ẩm theo thời gian là tuyến tính Từ đó đường cong sấy và đường cong tốc

độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng

1.2.5.3 Giai đoạn sấy giảm tốc

Ở giai đoạn cuối thì hàm lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu lànước liên kết do đó năng lượng liên kết lớn Vì vậy việc tách ẩm cũng khó khăn hơn

và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong tốc độ sấy và đường cong sấy thường

có dạng cong Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết

ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy Độ ẩm của vật liệu cuối quátrình sấy phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh

1.2.6 Biến đổi của tôm trong quá trình sấy

1.2.6.1 Sự biến đổi về trạng thái và tổ chức của tôm

Trang 35

Về thể tích

Do nước mất đi trong quá trình làm khô, nên thể tích của nguyên liệu co rút lại,mức độ co rút phụ thuộc vào phương pháp làm khô Đúng ra thể tích của nguyênliệu giảm đi bằng đúng thể tích của nước mất đi nhưng thực tế cũng nhỏ hơn.Nguyên nhân là tổ chức kết cấu của thịt tôm ở thể keo xốp cho nên khi mất nước đi,các khoảng trống của mô cơ vẫn tồn tại hoặc chỉ co rút phần nào nên thể tích co rútnhỏ hơn thể tích nước mất đi

Sự biến đổi về màu sắc và mùi vị

Trong quá trình làm khô, màu sắc và mùi vị của sản phẩm cũng biến đổi.Nguyên nhân là do nguyên liệu bị mất nước, thể tích co rút, hoặc bị oxy hóa, cácsắc tố bị khử, điều đó là do quá trình phát triển của vi sinh vật gây nên và nguyênnhân nữa là do nước mất đi làm cho nồng độ các thành phần trong thịt tôm tăng lên,sản phẩm sẽ có màu đậm hơn và có mùi vị cháy khét Phương pháp làm khô càngthô sơ thì màu sắc, mùi vị của sản phẩm bị biến đổi càng nhiều

Sự biến đổi về kết cấu tổ chức của nguyên liệu

Trong quá trình làm khô, do mất nước nên tổ chức của nguyên liệu co rút lạichặt chẽ hơn, sự biến đổi đó khác nhau theo phương pháp làm khô Quá trình làmkhô càng nhanh, tổ chức cơ thịt của nguyên liệu càng ít co rút, tổ chức cơ thịt củasản phẩm sau khi sấy xốp, mức độ hút nước tốt và phục hồi lại gần giống với trạngthái ban đầu

1.2.6.2 Sự biến đổi hóa học

Trong quá trình sấy khô, do men và vi sinh vật hoạt động phân hủy một số chấtngấm ra làm cho hàm lượng của chúng giảm xuống Đối với các sản phẩm khô mặnhoặc khô chín, vì khi qua khâu hấp cũng làm tổn thất nhiều chất ngấm ra.Trong quátrình làm khô, lượng acid amin tự do cũng giảm bớt Quá trình làm khô càng dài, sựtổn thất của chất ngấm ra càng nhiều và các phản ứng hóa học như phản ứng thủyphân, oxy hóa… có điều kiện xảy ra làm cho mùi vị, màu sắc của sản phẩm cũng

Trang 36

giảm theo Vì vậy, việc làm khô nhanh chóng là biện pháp tích cực đẻ giảm bớt sựtổn thất của chất ngấm ra

Hình 1.2: Đường cong phân bố nhiệt độ trong thí nghiệm của Hersel

Trên hình 1.3.1 đường cong R thể hiện vùng của phổ nhìn thấy được, đườngcong S thể hiện vùng không thấy được Chúng đạt nhiệt độ cực đại khi kết thúc phổnhìn thấy được, sau màu đỏ Gọi các tia này là tia nhiệt đặc biệt, nó khác về chấtlượng so với các tia sáng thấy được Sau đó, Ông chứng minh được bức xạ đó nằmtrong dải hồng ngoại và tuân theo những quy luật như bức xạ nhìn thấy

Bức xạ hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấyđược nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba Chữ "hồng ngoại" có nghĩa là "dưới mứcđỏ", màu đỏ là màu sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường Bức xạ đượchiểu là quá trình sinh hay chuyển năng lượng bằng các sóng điện từ Cùng với sựsáng lập bức xạ hồng ngoại, các nhà bác học phát triển sử dụng các tia hồng ngoạitrong kĩ thuật, gọi là kĩ thuật hồng ngoại

Trang 37

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

Đặc điểm của bức xạ hồng ngoại

Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ, nó truyền đi với vận tốc ánh sáng2.99 108 m/s, nó không đốt nóng không khí mà nó đi qua, một phần không đáng kểđược hấp thụ bởi CO2, hơi nước và một số hạt khác trong không khí Mà nó chỉ bịhấp thụ, phản xạ, hoặc truyền qua bởi vật thể mà nó tác động vào

Hình 1.3: Sơ đồ chuyển năng lượng bức xạ hồng ngoại vào vật thể

Bất kể một đối tượng nào có nhiệt độ lớn hơn 00K (-2730C) đều phát tia hồngngoại

Tia hồng ngoại có tác dụng nhiệt Khi tia hồng ngoại chiếu đến một đốitượng nào đó, đối tượng sẽ hấp thụ một phần năng lượng bức xạ làm cho các điện tửkích 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.Nhiệt độ cũng như các thuộc tính vật lý của nó sẽ quyết định hiệu quả cũngnhư bước sóng phát ra

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

Trang 38

Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt Tia hồng ngoại truyền đi theođường thẳng từ nguồn phát xạ ra nó, nó có thể được định hướng vào những đốitượng cụ thể thông qua việc sử dụng các gương phản chiếu

Tia hồng ngoại có thể được so sánh với sóng radio, tia sáng nhìn thấy, tia tửngoại, tia cực tím, và tia X Chúng đều có bản chất là sóng điện từ và truyền đitrong không gian với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng (2.99 108m/s) và chỉ khácnhau ở bước sóng phát ra Và đều tuân theo một số định luật về ánh sáng như: Địnhluật Plank, định luật Stefan-bolzamann, định luật Wien

1.3.2 Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại

Do tính ưu việt nên bức xạ hồng ngoại ngày càng được ứng dụng rộng rải trongcác ngành khoa học và trong đời sống xã hội ngày nay khi mà khoa học ngày càngphát triển thì người ta càng tìm được ra được nhiều ứng dụng mới của bức xạ hồngngoại Mỗi một lĩnh vực ứng dụng sẽ sử dụng các bước sóng và nguồn phát bức xạhợp lý Sau đây là một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại:

Trong ngành nông nghiệp bức xạ hồng ngoại được ứng dụng sấy các loại hạt, raquả, hạt giống trong lĩnh vực chế biến thủy sản ứng dụng để sấy cá, mực, tôm vàcác mặt hàng khô khác Trong công nghiệp thực phẩm và đồ uống thì bức xạ hồngngoại được ứng dụng rất rộng ví dụ: điều khiển các quá trình trong công nghiệp sảnxuất mía đường, đánh giá chất lượng thịt, xác định sự oxy hóa dầu ăn, xác định hàmlượng casein và triglycerid…

Trong y học sử dụng công nghệ này cho phép sấy các đối tượng sinh học quantrọng như enzyme, mô động thực vật …, trong đó tính chất của chúng được bảotoàn đầy đủ, các sản phẩm đạt chất lượng vệ sinh cao

Ngoài ra bức xạ hồng ngoại còn được ứng dụng trong các lĩnh vực như côngnghệ sinh học, khoa học về trái đất, pháp luật, an ninh và 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 sóngđiện từ Khi chiếu bức xạ hồng ngoại vào một đối tượng nào đó thì nó có thể hấp

Trang 39

thụ hay phản xạ với một bước sóng khác, khi đối tượng hấp thụ bức xạ thì nó sẽ bịnóng lên.

Nhiệt bức xạ hồng ngoại thay đổi theo hiệu quả phát xạ của nguồn, bước sóng vàtính phản xạ của đối tượng Nhờ vào đặc tính này mà người ta có thể sử dụng nhiệtbức xạ có hiệu quả hơn trong những ứng dụng nhất định Hiệu quả phát bức xạ phụthuộc vào vật liệu của nguồn nhiệt Về cơ bản thì hiểu quả này là tỷ lệ giữa nănglượng phát xạ và năng lượng hấp phụ, ngoài ra còn có một số yếu tố khác cũng ảnhhưởng đến hiệu suất phát xạ Một yếu tố nữa là giá trị phát xạ của nguồn dựa vào

mức độ đen của vật Mức độ đen của vật thể  là tỉ số giữa khả năng bức xạ toànphần của vật thể đó E, W/m2và khả năng bức xạ toàn phần của vật thể đen tuyệt đối

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 chấthữu cơ và nước, phổ hấp thụ năng lượng bức xạ của nước và các chất hữu cơ làkhác nhau

Ở mỗi bước sóng chất hữu cơ trở thành vật trong suốt – không hấp thụ nănglượng bức xạ hồng ngoại mà nước sẽ trở thành vật đen hấp thụ năng lượng bức xạtối đa Do đó khi chiếu tia hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng 2.5 – 3.5µmtương ứng với bước sóng mà nước có thể hấp thụ tối đa năng lượng bức xạ Kết quả

là các phân tử nước sẽ dao động mạnh, tạo thành ma sát và sinh nhiệt lớn

Mặt khác dưới tác động của năng lượng bức xạ, phân tử nước dễ dàng bị phân lithành các ion H+ và OH-, do đó 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 củadòng nhiệt (từ trong vật liệu sấy đi ra bên ngoài bề mặt) làm tăng quá trình khuếch

Trang 40

tán nội điều này trái ngược hẳn với cách gia nhiệt thông thường là dòng nhiệt dichuyển từ lớp bên ngoài bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu còn ẩm thì di chuyển

từ trong ra ngoài bề mặt

Người ta chứng minh răng dưới tác dụng của bức xạ hồng ngoại có tần số tương

ứn với tần số dao động riêng của liên kết hóa học các nhóm chức có khả năng phảnứng cao như: -OH, -COOH… Sẽ tác dụng trực tiếp đến liên kết hóa học tạo ra tìnhhuống cộng hưởng làm đứt các liên kết hóa học Kết quả là luôn làm tăng nhanh vậntốc phản ứng và quá trình sấy lớp sơn phủ bóng tăng

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

Ưu điểm của sấy khô bằng tia hồng ngoại là tốc độ truyền nhiệt lớn dễ điềuchỉnh nguồn nhiệt và nhiệt độ trên bề mặt sản phẩm, rút ngắn được rất nhiều thờigian, do đó phần nào đảm bảo được phẩm chất của sản phẩm, sử dụng thao tácthuận tiện, tính giữ nhiệt của nguyên liệu sau khi sấy rất nhỏ nhất là sấy bằng bóngđèn, tức có thể ngưng quá trình sấy một cách dễ dàng

Sản phẩm sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại đảm bảo được phẩm chất của sảnphẩm không bị tổn thất về chất lượng, mùi vị, hàm lượng các vitamin được bảotoàn đồng thời sản phẩm lại được đảm bảo về mặt vệ sinh thực phẩm tốt

Sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại phần lớn năng lượng bức xạ chuyển biến thànhnhiệt năng cần thiết làm cho nước bốc hơi Vì vậy hiệu suất sử dụng nhiệt cao giảm

sự tổn hao năng lượng

Gradien nhiệt độ và độ ẩm ở lớp sát bề mặt vật và cùng chiều, do đó tăng cườngtốc độ khuếch tán nội dẫn đến tốc độ sấy tăng Cường độ bay hơi ẩm có thể lớn hơn

có thể vài lần so với đối lưu và tiếp xúc.Tránh được quá nhiệt cục bộ và làm chai,nứt nẻ bề mặt

Chi phí lắp đặt, vận hành thấp, chiếm ít diện tích mặt bằng và dễ dàng điềukhiển

Đặc biệt bức xạ hồng ngoại có khả năng tiêu diệt côn trùng, vi sinh vật có hạingay ở nhiệt độ thấp