tính toán và thiết kế hệ thống sấy lạnh cho mặt hàng mực ống lột da để xuất khẩu

Khái niệm Sấy là một quá trình làm khô vật liệu, để thực hiện được điều này thì có các phương pháp sau đây: · Phương pháp cơ học: tác dụng lực cơ học để cho ẩm thoát ra.. Các hệ thống sấ

Mục lục

Trang

Mục lục 1

LỜI CẢM ƠN 3

LỜI NÓI ĐẦU 4

Chương1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY 6

1.1 Một số khái niệm và các phương pháp sấy 6

1.1.1 Khái niệm 6

1.1.2 Phân loại các phương pháp sấy 6

1.1.3 Mục đích của quá trình sấy 7

1.1.4 Một số thiết bị sấy 7

1.2 Động học quá trình sấy 9

1.2.1 Các quá trình tương tác giữa vật liệu ẩm và không khí 9

1.2.2 Các giai đoạn trong quá trình sấy 10

1 Giai đoạn nung nóng 10

2 Giai đoạn sấy đẳng tốc 10

3 Giai đoạn sấy giảm tốc 10

1.2.3 Động học quá trình sấy 11

1.3 Tổng quan về sấy lạnh 16

1.3.1 Ưu và nhược điểm của hệ thống sấy lạnh 18

1 Ưu điểm 18

2 Nhược điểm 18

3 Hiệu suất năng lượng 19

1.3.2 Các ứng dụng của sấy lạnh 20

1.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy Mực 21

1.4.1 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ TNS 21

1.4.2 Aûnh hưởng của tốc độ chuyển động của TNS 21

1.4.3 Sự ảnh hưởng của độ ẩm tương đối trong TNS 21

1.4.4 Sự ảnh hưởng của khí quyển 22

1.4.5 Sự ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 23

1.4.6 Sự ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 23

1.4.7 Sự ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu 24

Chương 2: MỘT SỐ THỰC NGHIỆM ĐỂ CHỌN CHẾ ĐỘ SẤY THÍCH HỢP 25

2.1 Đối tượng sấy 25

Theo thiết kế thì đối tượng sấy ở đây là Mực ống lột da 25

2.1.1 Sự tồn tại của nước trong nguyên liệu Mực 25

2.1.2 Những biến đổi của Mực trong quá trình sấy khô 26

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 28

2.2.1 Nghiên cứu chọn quy trình công nghệ cho máy sấy lạnh 28

2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ sấy đến tốc độ thóat ẩm và chất lượng của Mực 35

2.2.3 Nghiên cứu phương pháp cho điểm để đánh giá chất lượng cảm quan 40

2.2.3 Nghiên cứu phương pháp cho điểm để đánh giá chất lượng cảm quan 41

Chương 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY LẠNH 46

3.1 Nhiệm vụ và chọn phương án thiết kế 46

3.1.1 Nhiệm vụ thiết kế 46

3.1.2 Chọn phương án thiết kế 46

3.2 Chọn tác nhân sấy, năng lượng sấy và sơ đồ hệ thống sấy 50

3.3 Tính toán nhiệt cho hệ thống sấy và chọn thiết bị 50

3.3.1 Tính toán nhiệt cho hệ thống 50

3.3.2 Tính toán chọn máy nén và các thiết bị phụ 74

Chương 4: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỆN ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG LẠNH 90

4.1 Mạch điện động lực và mạch điện điều khiển của hệ thống lạnh 90

4.2 Thuyết minh mạch điện điều khiển 90

4.3 Kiểm tra chế độ sấy 91

4.3.1 Xác định nhiệt độ TNS 91

4.3.2 Xác định độ ẩm của TNS 92

4.3.3 Xác định tốc độ TNS 92

Chương 5: SƠ BỘ TÍNH GIÁ THÀNH SẢN PHẨM KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 93

Kết luận 95

Tài liệu tham khảo 96

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đề tài này, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn Th.s Trần Đại Tiến đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian qua Đồng thời cũng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô của trường Đại học Thủy sản, khoa Chế biến, đặc biệt là Bộ môn Lạnh đã tận tình dạy dỗ em trong suốt khóa học Để hoàn thành được đề tài em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô dưới phòng thực tập Lạnh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, bên cạnh đó là sự động viên tinh thần của người thân và các bạn

Nha Trang, tháng 06 năm 2006 Bùi Văn Thành

LỜI NÓI ĐẦU

Có lẽ không cần phải phân tích nhiều thì hầu như tất cả mọi người trong chúng ta giờ này đều hiểu được vị trí và tầm quan trọng của ngành thủy sản trong nền kinh tế của nước ta Chính vì vậy mà Đảng và Nhà nước ta đã có rất nhiều các chủ trương và chính sách nhằm phát triển ngành này trong mấy năm trở lại đây Các sản phẩm thủy sản không những đáp ứng được nhu cầu trong nước mà cả ở ngoài nước, xu thế cho thấy khả năng xuất khẩu thủy sản sẽ ngày càng tăng mạnh cả về số lượng và chất lượng

Trong các mặt hàng thủy sản thì mặt hàng khô cũng chiếm một tỷ trọng khá lớn, đặc biệt Mực ống khô lột da là một mặt hàng rất có giá trị Tuy nhiên, việc làm khô các sản phẩm ở nước ta hiện nay chủ yếu vẫn sử dụng phương pháp phơi nắng truyền thống hay sấy nóng nên chất lượng của sản phẩm không cao Điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm kém Làm giảm giá trị kinh tế Nguyên nhân là do thời gian sấy dài và nhiệt độ sấy cao Trong khi các nước nhập khẩu lại đòi hỏi rất khắt khe các chỉ tiêu về chất lượng

Yêu cầu trên đòi hỏi phải ra đời phương pháp sấy mới với công nghệ hiện đại, nhằm rút ngắn thời gian và nhiệt độ sấy để có được chất lượng của sản phẩm tốt hơn, đáp ứng được các tiêu chí của các thị trường khó tính là một vấn đề cấp bách hiện nay

Qua nghiên cứu, ta thấy rằng để đạt được chế độ sấy trên, tức là có nhiệt độ sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường nhưng tạo được thế sấy lớn thì ta có thể áp dụng hệ thống sấy lạnh dùng bơm nhiệt cho quá trình sấy

Sau thời gian học tập tại trường, đến nay đã kết thúc khóa học Em được khoa Chế biến – Trường Đại học Thủy sản phân công thực hiện đề tài tính toán và thiết kế hệ thống sấy lạnh cho mặt hàng Mực ống lột da để xuất khẩu dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo Ths Trần Đại Tiến Nhằm thiết kế một hệ thống sấy với chế độ sấy tối ưu để có thể đạt được giá trị cao về chất lượng, bên cạnh đó cũng phải đạt hiệu quả kinh tế

Nội dung của đề tài gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ sấy

Chương 2: Một số thực nghiệm để chọn chế độ sấy thích hợp cho mực

ống lột da

Chương 3: Chọn sơ đồ hệ thống sấy, tính toán thiết kế hoặc chọn một số

thiết bị cho hệ thống sấy

Chương 4: Xây dựng mạch điện động lực và mạch điện điều khiển cho

hệ thống sấy lạnh

Chương 5: Sơ bộ tính giá thành sản phẩm Kết luận và ý kiến đề xuất

Do thời gian thực hiện đề tài cũng hạn hẹp, nên đề tài chắc không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo thêm của thầy cô và sự góp ý của bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang tháng 06 năm 2006 Sinh viên thực hiện

Bùi Văn Thành

Chương1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY 1.1 Một số khái niệm và các phương pháp sấy 1.1.1 Khái niệm

Sấy là một quá trình làm khô vật liệu, để thực hiện được điều này thì có các phương pháp sau đây:

· Phương pháp cơ học: tác dụng lực cơ học để cho ẩm thoát ra Bao gồm các phương pháp: ép, nén, ly tâm

· Phương pháp hóa học: dùng chất hóa học có tính chất hút ẩm

· Phương pháp nhiệt: dùng nhiệt để làm bay hơi ẩm Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy có nhiệm vụ sau:

- Gia nhiệt cho vật liệu ẩm

- Vận chuyển ẩm từ bên trong ra bên ngoài

- Vận chuyển ẩm vào môi trường

1.1.2 Phân loại các phương pháp sấy

Ta có thể chia ra hai phương pháp sấy như sau:

· Sấy tự nhiên (phơi nắng – dùng năng lượng mặt trời): sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu

- Ưu điểm: đây là phương pháp đơn giản và rẻ tiền

- Nhựơc điểm: quá trình sản xuất phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết,cần diện tích bề mặt lớn

· Sấy nhân tạo: sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy Tác nhân sấy ở đây có thể là không khí ẩm, hơi nước bão hòa, dung dịch chất hữu cơ… và nó có nhiệm vụ sau:

- Vận chuyển lượng nhiệt cho quá trình sấy

- Vận chuyển lượng nhiệt thoát ra khỏi vật liệu sấy

1.1.3 Mục đích của quá trình sấy

Các quá trình làm khô vật liệu nhằm hướng tới các mục đích sau:

- Bảo quản: quá trình làm khô đã làm giảm rất nhiều lượng nứơc trong sản phẩm, vì vậy làm mất môi trường hoạt động của vi sinh vật và làm hạn chế các hoạt động của các enzyme Vì vậy mà thời gian bảo quản đựơc lâu hơn

- Chế biến: có thể dùng phương pháp sấy để sản xuất các mặt hàng ăn liền

- Vận chuyển: khi ta tách nước thì trọng lượng của vật liệu giảm đi rất nhiều nên quá trình vận chuyển được dễ dàng và giảm chi phí

1.1.4 Một số thiết bị sấy

Căn cứ theo phương pháp sấy mà người ta phân loại ra các thiết bị sấy:

· Phương pháp sấy nóng: trong phương pháp sấy nóng, TNS và VLS được đốt nóng HTS thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt, bao gồm các thiết bị sau đây:

Hệ thống sấy đối lưu

Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt đối lưu từ tác nhân sấy là không khí nóng hoặc khói lò Đây là loại hệ thống sấy phổ biến hơn cả, trong hệ thống sấy đối lưu người ta phân ra:

- Hệ thống sấy buồng

- Hệ thống sấy hầm

- Hệ thống sấy thùng quay

- Hệ thống sấy tháp

- Hệ thống sấy khí động

Hệ thống sấy tiếp xúc

Vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt từ một bề mặt nóng Như vậy trong hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất nhờ tăng phân áp suất trên bề mặt vật liệu sấy, gồm có :

- Hệ thống sấy lô

- Hệ thống sấy tang

Hệ thống sấy bức xạ

Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ bên trong vật liệu sấy ra bề mặt và khuếch tàn vào môi trường Với hệ thống sấy bức xạ, người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường xung quanh chỉ bằng cách đốt nóng vật liệu sấy

Các hệ thống sấy khác

- Hệ thống sấy bằng dòng điện cao tần

- Hệ thống sấy dùng năng lượng điện từ trường

Ưu nhược điểm của phương pháp sấy nóng:

+ Ưu điểm:

- Phương pháp sấy nóng rất phổ biến, thiết bị sấy đa dạng, áp dụng cho nhiều loại vật liệu sấy

- Dải nhiệt độ nóng rộng, dễ điều chỉnh cho mỗi loại vật liệu

- Nguồn nhiệt cung cấp rất phong phú

- Chi phí đầu tư thiết bị không cao + Nhược điểm:

- Không thích hợp cho một số vật liệu có yêu cầu nhiệt độ sấy thấp

- Chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi

- Chi phí năng lượng lớn

· Phương pháp sấy lạnh:

Trong phương pháp sấy lạnh thì người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách làm giảm phân áp suất hơi nước trong TNS Để thực hiện được điều này, người ta làm giảm độ chứa ẩm của không khí nhờ tách ẩm tại dàn lạnh của thiết bị làm lạnh Khi đó ẩm dịch chuyển từ bề mặt vào môi trường xung quanh có thể xảy ra ở nhiệt độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn 00C phương pháp này gồm có các hệ thống sau:

- Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 00C

- Hệ thống sấy chân không thăng hoa

- Hệ thống sấy chân không

1.2 Động học quá trình sấy

1.2.1 Các quá trình tương tác giữa vật liệu ẩm và không khí

Khi đặt vật ẩm vào môi trường không khí ẩm thì sẽ xảy ra hai tương tác sau:

- Tương tác về nhiệt: nếu nhiệt độ của môi trường không khí là (t) lớn hơn nhiệt độ vật ẩm thì vật ẩm sẽ nhận nhiệt, ngược lại thì vật ẩm sẽ thải nhiệt Quá trình này diễn ra đến khi nhiệt độ môi trường bằng với nhiệt độ vật ẩm

- Tương tác về ẩm: nếu độ ẩm tương đối của môi trường không khí

(j ) lớn hơn độ ẩm vật ẩm (w ) thì vật ẩm sẽ hút ẩm (hấp phụ ẩm), ngược lại

nếu độ ẩm tương đối môi trường không khí nhỏ hơn độ ẩm vật ẩm thì vật ẩm thải ẩm (quá trình sấy khô)

Từ đó ta có thể thấy, động lực của quá trình thải ẩm hay hút ẩm là do sự chênh lệch áp suất hơi (ps) trên bề mặt vật ẩm với áp suất riêng phần hơi nước (ph) trong không khí Quá trình này diễn ra đến khi ps = ph Độ ẩm của vật ẩm tại đó gọi là độ ẩm cân bằng (w cb) Tức là các quá trình này phụ thuộc rất lớn dvào độ ẩm môi trường không khí xung quanh

Nhận xét : trong quá trình sấy thì ta không thể sấy được đến độ ẩm cuối

mà nhỏ hơn độ ẩm cân bằng

1.2.2 Các giai đoạn trong quá trình sấy

Quá trình làm khô vật liệu ẩm được chia làm 3 giai đoạn như sau:

1 Giai đoạn nung nóng

Là giai đoạn từ khi bắt đầu cho vật liệu sấy tiếp xúc với không khí nóng cho đến khi nhiệt độ vật liệu sấy bằng nhiệt độ bầu ướt của môi trường không khí ẩm

Trong giai đoạn này thì trường nhiệt độ biến đổi không đều:

- Ở lớp ngoài cùng có nhiệt độ cao hơn (nếu quá trình sấy là đối lưu bằng không khí nóng) và lớp trong có nhiệt độ thấp hơn

- Nhiệt độ lớp ngoài nhỏ hơn nhiệt độ lớp trong (nếu quá trình sấy là dùng tia hồng ngoại hay dòng điện cao tần…)

Trong giai đoạn nung nóng thì độ ẩm vật liệu có giảm một chút Đó chính là ẩm liên kết cơ lý ( dính ướt, mao dẫn)

2 Giai đoạn sấy đẳng tốc

Trong giai đoạn này thì nhiệt độ của vật liệu sấy không đổi và bằng nhiệt độ bầu ướt

Sự bay hơi ở các lớp bề mặt sẽ tạo điều kiện cho ẩm ở các lớp bên trong dịch chuyển ra bên ngoài Aåm tách ra trong giai đoạn này chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và liên kết hóa lý Do chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường không khí và vật ẩm không đổi nên tốc độ sấy là không đổi

Giai đoạn này kết thúc khi w=w cbmax

3 Giai đoạn sấy giảm tốc

Trong giai đoạn này thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu còn rất ít và chủ yếu là nước liên kết rất bền vững Vì vậy việc tách ẩm liên kết ở sát bề mặt khó khăn hơn và cần năng lượng rất lớn Do đó mà tốc độ sấy giảm dần Lúc này thì nhiệt độ của vật liệu sấy lại tăng dần Sự tăng nhiệt độ này không đều giữa các lớp bên trong và bên ngoài

Giai đoạn này kết thúc khi độ ẩm vật ẩm bằng độ ẩm cân bằng tương ứng với độ ẩm môi trường xung quanh

1.2.3 Động học quá trình sấy

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

1 Quá trình khuếch tán nội

Quá trình khuếch tán nội là quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra các lớp bề mặt Động lực của quá trình là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt

Lượng ẩm dịch chuyển đó được tính bằng công thức:

Gw = Kw.F.grad(C).t (kg) (2.1) Trong đó: Kw - hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào vật liệu sấy, dạng liên kết ẩm trong vật liệu sấy

F - diện tích bề mặt ẩm dịch chuyển Grad(C) - gradien nồng độ (chênh lệch nồng độ ẩm giữa lớp trong và lớp bề mặt)

t - thời gian xảy ra quá trình khuếch tán nội

Ngoài ra, quá trình khuếch tán nội còn xảy ra dưới tác dụng của nhiệt độ Aåm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp, lượng dịch chuyển được tính bằng:

Gt = Kt.F.grad(t) t (kg) (2.2) Trong đó: Kt - hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào phương án sấy và thiết bị sấy Vậy lượng ẩm dịch chuyển trong quá trình khuếch tán nội là:

G = Gw+Gt (2.3) Từ đó ta có thể thấy rằng, tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau Giả

sử ta chọn chiều dịch chuyển của ẩm dưới tác dụng của nồng độ là chiều dương thì Gt có thể dương hay âm:

+ Gt > 0 : nhiệt độ bên trong lớn hơn nhiệt độ bên ngoài Điều này thúc đẩy quá trình sấy

Ví dụ: quá trình sấy sử dụng tia hồng ngoại hay dòng điện cao tần + Gt < 0 : nhiệt độ bên trong nhỏ hơn nhiệt độ bên ngoài Điều này cản

trở quá trình sấy

Ví dụ: sấy đối lưu bằng không khí nóng

2 Quá trình khuếch tán ngoại

Là quá trìn dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt vào môi trường không khí xung quanh Động lực của quá trình này là do sự chêch lệch áp suất hơi bề mặt và áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí

Gp = b.F.(ps - ph) t (kg) (2.4) Trong đó: b - hệ số bay hơi nước, phụ thuộc vào phương án sấy, thiết bị sấy, tốc độ gió, hướng gió

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

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có mối liên hệ chặt chẽ với nhau Quá trình khuếch tán nội là động lực của khuếch tán ngoại và ngược lại Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này cân bằng nhau, tránh trường hợp quá trình khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội Vì như vậy sẽ làm cho bề mặt của vật liệu sấy bị khô cứng, cản trở quá trình thoát ẩm từ vật liệu

Khi khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội thì ta có thể sử dụng phương pháp sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm), việc làm này sẽ hạn chế khuếch tán ngoại và thúc đẩy khuếch tán nội

1.2.3.2 Đường cong sấy

Đường cong sấy là đường biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm trung bình tích phân của vật ẩm với thời gian sấy w = f(t ) Đường cong này được xác

định bằng thực nghiệm, với mỗi loại vật liệu sấy khác nhau cho ta một đường cong sấy khác nhau Tuy nhiên tất cả đều có hình dạng như sau:

0 A

C B

đ o ä a å m

th ơ ø i g i an

Đường cong sấy có thể chia làm 3 phần, tương ứng với 3 giai đoạn sấy Khi quá trình sấy bắt đầu, VLS nhận được nhiệt lượng và ẩm trong lòng vật bắt đầu phá vỡ các liên kết để dịch chuyển ra bề mặt và đạt đến nhiệt độ nhiệt kế ướt nhưng độ ẩm trung bình tích phân giảm không đáng kể Giai đoạn này gọi là giai đoạn đốt nóng, biểu diễn trên hình vẽ là đoạn còn lồi OA Sau giai đoạn đốt nóng, nhiệt độ của vật ẩm hầu như không đổi, nhưng độ ẩm trung bình tích phân giảm rất nhanh, lúc này quan hệ giữa độ ẩm với thời gian gần như tuyến tính Do đó tốc độ thoát ẩm không đổi Người ta gọi giai đoạn này là giai đoạn sấy tốc độ không đổi Trên hình vẽ là đoạn thẳng

AB Trong giai đoạn này, bao nhiêu nhiệt lượng mà VLS nhận được chỉ để phá vỡ các liên kết ẩm mà chủ yếu là ẩm tự do cùng với liên kết thẩm thấu và cung cấp năng lượng cho ẩm đã được phá vỡ di chuyển từ trong lòng vật ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường Do đó nhiệt độ của vật liệu sấy hầu như không đổi

Hết giai đoạn này thì tốc độ sấy giảm dần và nhiệt độ sấy lại bắt đầu tăng và đường cong sấy lõm lên trên để cuối cùng khi kết thúc quá trình sấy sẽ tiệm cận với đường thẳng biểu diễn giá trị của độ ẩm cân bằng Giai đoạn này gọi là giai đoạn sấy tốc độ giảm dần, biểu diễn bởi đoạn cong BC trên

1

w

max

cb w cb w

hình Trong giai đoạn này, các liên kết bền vững hơn, khó tách khỏi vật liệu như liên kết hấp phụ, liên kết mao dẫn, cần một năng lượng lớn hơn và ở một nhiệt độ cao hơn mới từ từ tách khỏi VLS Vì vậy nhiệt độ của vật trong giai đoạn này tiếp tục tăng Phần lớn với các vật liệu sấy thì thời gian của giai đoạn này lớn hơn rất nhiều tổng thời gian của giai đoạn đốt nóng và giai đoạn sấy đẳng tốc cộng lại

1.2.3.3 Đường cong tốc độ sấy

Đường cong tốc độ sấy là đường biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ sấy theo độ ẩm trung bình của vật ẩm Nó được xây dựng bằng cách lấy đạo hàm của đường cong sấy

A B

độ ẩ m

Trên hình bên biểu diễn đường cong tốc độ sấy đối với các loại vật liệu ẩm khác nhau Ta thấy giai đoạn đốt nóng và giai đoạn sấy đẳng tốc, đường cong sấy đối với tất cả các loại vật liệu ẩm đều giống nhau Trong giai đoạn đốt nóng, tốc độ sấy tăng rất nhanh từ 0 đến giá trị cực đại A Tốc độ này giữ nguyên giá trị trong suốt quá trình tốc độ sấy không đổi Trong giai đoạn tốc độ sấy giảm dần, các vật liệu có cấu trúc và liên kết ẩm khác nhau sẽ có những hình dáng khác nhau

1.2.3.4 Đường cong nhiệt độ sấy

÷ø

ưçè

Là đường biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ vật liệu sấy theo độ ẩm của vật liệu

Trong giai đoạn đốt nóng, nhiệt độ tâm vật liệu sấy tăng rất nhanh Tuy nhiên, phần lớn các vật liệu ẩm nhiệt độ của tâm tăng chậm hơn nhiệt độ bề mặt Khi nhiệt độ bề mặt đạt nhiệt độ nhiệt kế ướt thì ẩm bắt đầu bay hơi mãnh liệt từ bề mặt vào môi trường Do bao nhiêu nhiệt lượng mà bề mặt vật liệu sấy nhận được dùng để hóa hơi nên nhiệt độ của bề mặt vật không tăng Có thể xem khi nhiệt độ bề mặt đạt giá trị nhiệt độ ướt tư là điểm kết thúc giai đoạn đốt nóng và bắt đầu giai đoạn tốc độ sấy không đổi

Trong giai đoạn tốc độ sấy không đổi, nhiệt độ tâm các vật liệu ẩm tuy bé hơn nhiệt độ bề mặt một ít nhưng cũng không đổi Khi ẩm đã không còn bay hơi mãnh liệt nữa thì nhiệt độ bề mặt cũng như tâm vật bắt đầu tăng lên và giai đoạn tốc độ sấy không đổi kết thúc Khi đó quá trình sấy chuyển sang giai đoạn sấy giảm tốc

Tóm lại trong suốt quá trình sấy, ta có thể thấy: Trong giai đoạn đốt nóng, quan hệ giữa nhiệt độ TNS tm trong sấy đối lưu, nhiệt độ nhiệt kế ướt tư, nhiệt độ bề mặt tb, và nhiệt độ tâm t0 được đặc trưng bởi đẳng thức:

tm > tư > tb > t0 (2.5) Trong khi đó thì quan hệ giữa độ ẩm trung bình w tb, độ ẩm tâm w0 và độ ẩm trên bề mặt vật w b được đặc trưng bởi một bất đẳng thức ngược lại:

w b <w tb <w0 (2.6) Kết thúc quá trình nung nóng hay bắt đầu giai đoạn sấy tốc độ không đổi nhiệt độ bề mặt tb bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt tư Khi đó quan hệ (2.5) có dạng:

tm > tư = tb > t0 (2.7) Với trường ẩm, trong giai đoạn này, quan hệ giữa độ ẩm bề mặtw b, độ ẩm thấm ướt w tu, độ ẩm trung bình w tb và độ ẩm ở tâm w0 lấy dạng:

w b =w tu <w tb <w0 (2.8)

Tuy nhiên, giai đoạn này thì chênh lệch nhiệt độ ở bề mặt và ở tâm không còn lớn như ở giai đoạn đốt nóng nữa

Trong giai đoạn sấy tốc độ giảm dần thì nhiệt độ bề mặt và ở tâm lại bắt đầu tăng lên, khi đó:

tm > tb > tư ≤ t0 (2.9) độ ẩm bề mặ, độ ẩm trung bình, độ ẩm ở tâm của vật trong giai đoạn này tuy còn khác nhau nhưng sự chênh lệch đó càng ngày càng nhỏ Khi quá trình sấy kết thúc, đương nhiên nhiệt độ bề mặt, nhiệt độ tâm bằng nhau và gần bằng nhiệt độ TNS tm và độ ẩm bề mặt, độ ẩm ở tâm, độ ẩm trung bình bằng nhau và bằng độ ẩm cân bằng:

tb = t0 » tm (2.10)

cb tb

w » 0 » » (2.11)

1.3 Tổng quan về sấy lạnh

Việt Nam có khí hậu nóng ẩm, nhu cầu sấy khô các loại vật liệu, nông sản, thực phẩm, dược liệu,… phục vụ trong nước và xuất khẩu rất lớn Bơm nhiệt là thiết bị được sử dụng rất kinh tế, tiết kiệm cho mục đích này Phương pháp dùng bơm nhiệt để sấy khô là một trong những phương pháp tiên tiến nhất trong ngành công nghiệp sấy khô hiện nay Bằng phương pháp này có thể đảm bảo tốt chất lượng của sản phẩm

Bơm nhiệt được biết đến như là một thiết bị có hiệu quả năng lượng khi dùng kết hợp với các hoạt động sấy Các ưu điểm chính của máy sấy bơm nhiệt là do khả năng thu hồi được năng lượng ở phần khí thải, cũng như khả năng kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm của không khí Nhiều nhà nghiên cứu đã thừa nhận sự quan trọng của việc tạo ra một dãy các điều kiện sấy chính xác để sấy đủ loại sản phẩm và hoàn thiện được chất lượng của chúng Cùng lúc nhiều nhà nghiên cứu đã đề cập đến sự cần thiết phải tối ưu hóa việc thiết kế các bộ phận và hệ thống để tăng hiệu suất sử dụng năng lượng trong các hệ thống bơm nhiệt

Bất cứ máy sấy nào dùng phương pháp đối lưu như là cách cơ bản để đưa nhiệt vào máy sấy (có hoặc không có nhiệt bổ xung từ các cách truyền nhiệt khác) đều có thể lắp với một bơm nhiệt thích hợp Mặc dù máy sấy mẻ hay sấy khay hoặc lò sấy gỗ là các máy thông thường nhất dùng hệ thống bơm nhiệt, các hệ thống khác cũng có thể dùng như máy sấy tầng sôi, sấy thùng quay.v.v… Tuy nhiên, các máy sấy sử dụng lưu lượng TNS lớn như sấy khí động hay sấy phun thì không thích hợp lắm với hoạt động của bơm nhiệt Phương pháp sấy lạnh có thể chia làm ba loại sau:

· Sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0 Đối với những phương pháp sấy lạnh mà nhiệt độ VLS cũng như nhiệt độ TNS xấp xỉ nhiệt độ môi trường, TNS thường là không khí trước hết được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ và sau đó lại được làm lạnh hoặc đốt nóng đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua VLS Khi đó do phân áp suất hơi nước trong TNS nhỏ hơn áp suất riêng phần hơi nước trên bề mặt VLS, nên ẩm từ VLS sẽ bay hơi vào TNS Như vậy quy luật dịch chuyển từ trong lòng vật liệu ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường Phương pháp sấy này cũng giống như các phương pháp sấy nóng khác Chỉ khác một điều ở đây là cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS Chẳng hạn trong phương pháp sấy nóng đối lưu người ta giảm phân áp suất hơi nước trong TNS bằng cách đốt nóng TNS( d = conts) để tăng áp suất bão hòa làm giảm độ ẩm tương đối Trong khi đó, với sấy lạnh thì người ta giảm phân áp suất hơi nước trong TNS bằng cách giảm lượng nước chứa trong TNS, lượng nước này được tách ra ở dàn lạnh của máy lạnh

· Sấy lạnh thăng hoa Là phương pháp mà trong đó ẩm trong vật liệu sấy ở trạng thái rắn trực tiếp đi vào TNS Vơi phương pháp thăng hoa, người ta tạo ra môi trường trong đó nước trong VLS ở dưới điểm băng, nghĩa là nhiệt độ VL T < 273K và áp suất TNS bao quanh vật P < 610 Pa Khi đó nếu VLS nhận được nhiệt lượng thì nước trong VLS ở trạng thái rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước đi vào

TNS Như vậy trong phương pháp này, một mặt phải làm lạnh vật xuống dưới

00C, một mặt phải tạo chân không xung quanh VLS

· Sấy lạnh chân không Nếu nhiệt độ vẫn nhỏ hơn 273K nhưng áp suất TNS bao quanh vật P >

610 Pa, khi đó thì ẩm trong VLS ở trạng thái rắn không thể chuyển thành hơi ngay để đi vào TNS mà phải chuyển qua trạng thái lỏng

Do tính phức tạp và không kinh tế của phương pháp chân không, phương pháp thăng hoa, cũng như phương pháp sấy lạnh nói chung chỉ được dùng để sấy vật liệu quý hiếm, không chịu được nhiệt độ cao, sấy những mặt hàng chất lượng cao Vì vật nên chúng không phổ biến

1.3.1 Ưu và nhược điểm của hệ thống sấy lạnh

- Chi phí điện năng giảm 50% so với phương pháp sấy nóng

- Không phụ thuộc vào môi trường xung quanh

- Có khả năng tự động hóa cao

- Có thể đánh giá độ khô của sản phẩm qua lượng nước ngưng tụ ở dàn lạnh

- Nếu sấy ở nhiệt độ môi trường thì không cần cách nhiệt buồng lạnh

2 Nhược điểm

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

- Đòi hỏi kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên cho hệ thống máy lạnh (máy nén, môi chất, dầu…)

- Phải liên tục điều chỉnh nhiệt thải dàn ngưng phụ trong quá trình sấy

- Chất CFC sử dụng trong hệ thống lạnh hiện nay rất có nguy hại với môi trường Tuy nhiên, vấn đề này có thể được khắc phục khi chúng ta tìm ra và áp dụng loại môi chất khác cho hệ thống lạnh mà không có hại cho môi trường

- Sự dò rỉ môi chất ra môi trường xung quanh có thể làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh cũng như ảnh hưởng đến chất lượng của thực phẩm

3 Hiệu suất năng lượng

Bơm nhiệt được biết đến như là một thiết bị có hiệu quả năng lượng khi dùng cho các họat động sấy Khả năng chuyển đổi ẩn nhiệt ngưng tụ thành nhiệt cảm (sensible heat) ở bộ ngưng tụ nóng, làm cho chúng trở thành thiết bị thu hồi nhiệt duy nhất khi áp dụng cho hoạt động sấy Hiệu quả năng lượng sấy bằng bơm nhiệt được phản ánh bằng giá trị SMER (tốc độ bốc hơi trung bình được tính bằng [kg nước/kwh]) Theo một số nghiên cứu, hiệu suất sấy của sấy bằng bơm nhiệt cao hơn các hệ thống sấy khác Kết quả là giá trị SMER cao hơn làm cho chi phí họat động thấp dẫn đến rút ngắn đáng kêt thời gian hoàn vốn cho đầu tư ban đầu Kết quả so sánh sấy bằng bơm nhiệt với các hệ thống sấy khác được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3.1 so sánh sấy bằng bơm nhiệt với các hệ thống sấy khác Thông số Sấy không khí nóng Sấy chân không Sấy bơm nhiệt

Khoảng nhiệt độ hoạt

Khoảng biến thiên độ

1.3.2 Các ứng dụng của sấy lạnh

Các nhà khoa học tại phân viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã nghiên cứu công nghệ sấy lạnh và đã ứng dụng sấy một số sản phẩm nông sản như: sấy mít, sấy nhã,…kết quả khi thực hiện quá trình sấy lạnh thì thời gian sấy giảm đi rất nhiệu, chỉ bằng một nửa thời gian sấy nóng, nhưng sản phẩm vẫn thỏa mãn yêu cầu về độ ẩm Qua nhiều thực nghiệm, các nhà khoa học đã đánh giá được ưu và nhược điểm của phương pháp sấy lạnh so với sấy nóng là:

- Sấy nóng có nhược điểm là chỉ sấy được các thực phẩm chịu được ở nhiệt độ cao nên phạm vi ứng dụng hẹp Trong khi với sấy lạnh thì nhiệt độ TNS dao động từ 180C đến 450C nên có thể sấy được rất nhiều loại sản phẩm

- Với nhiệt độ sấy lý tưởng như vậy, thực phẩm sau khi sấy không bị mất màu, mất mùi vị Nhất là đối với các loại trái cây có độ đường cao, khi sấy ở nhiệt độ cao thường làm cho thực phẩm bị caramem hóa do đó sản phẩm sấy thường có màu nâu, nhưng khi sấy lạnh sẽ loại trừ được nhược điểm trên Có thể so sánh trực tiếp chất lượng của mộ số sản phẩm như sau:

+ Đối với sản phẩm là mít: khi sấy lạnh có màu vàng tươi, khi sấy nóng có màu vàng nâu

+ Đối với sản phẩm là Mực: khi sấy lạnh có màu trắng, khi sấy nóng có màu vàng

Điều kiện vệ sinh của sấy lạnh tốt hơn sấy nóng, ngoài ra còn rút ngắn được thời gian sấy, từ đó hạn chế được sự họat động của vi sinh vật

+ Thời gian sấy rút ngắn nên chi phí năng lượng cũng giảm đi rất nhiều Tại xí nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu Bình thuận (Thaimex) chuyên sản xuất Mực sấy khô để xuất khẩu vào thị trường Nhật Bản và thị trường Châu Aâu và cơ sở sản xuất long nhãn Tân Phú (Đồng Nai) là hai đơn vị đã

được phân viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch chuyển giao công nghệ sấy lạnh thành công Hiện nay, hai cơ sở này đang tiếp tục sản xuất theo công nghệ mới này

1.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy Mực

1.4.1 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ TNS

Nhiệt độ TNS có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy Khi tăng nhiệt độ TNS thì tốc độ sây sẽ tăng lên Lượng nước ở trong nguyên liệu sẽ giảm xuống ở nhiệt độ sấy càng cao thì càng nhiều Tuy nhiên, ta phải khống chế nhiệt độ sấy ở giới hạn cho phép, vì nhiệt độ sấy cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sấy, dễ làm cho thịt Mực bị sấy chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp ngoài, cản trở quá trình khuếch tán nội

Nếu nhiệt độ sấy quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại thịt Mực Đối với nguyên liệu gầy, người ta làm khô cao hơn nguyên liệu béo

Khi quá trình làm khô diễn ra thì mất đi sự cân bằng giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại Vì vậy phải điều chỉnh nhiệt độ sấy thích hợp để làm giảm sự mất cân bằng này

1.4.2 Aûnh hưởng của tốc độ chuyển động của TNS

Tốc độ chuyển động của TNS có ảnh hưởng tới tốc độ làm khô, tốc độ quá lớn hay quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình làm khô: nếu tốc độ quá lớn thì sẽ khó giữ được nhiệt độ trên bề mặt VLS để cân bằng trong quá trình sấy Vì vậy phải có tốc độ gió thích hợp nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

1.4.3 Sự ảnh hưởng của độ ẩm tương đối trong TNS

Độ ẩm tương đối trong TNS là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình sấy Độ ẩm tương đối càng lớn thì quá trình làm khô sẽ chậm lại, theo nghiên cứu thì độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình làm khô sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối 80% thì quá trình làm khô dừng

lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là khi đó thì Mực nguyên liệu sẽ hút ẩm

Nói chung việc xác định độ ẩm tương đối thích hợp là căn cứ vào thành phần hóa học của nguyên liệu Yêu cầu mức độ khử nước của nó và các nhân tố khác

Độ ẩm tương đối của không khí tốt nhất để làm khô trong giới hạn 50 ÷ 70% Độ ẩm quá nhỏ cũng không tăng được tốc độ sấy vì tốc độ sấy còn phụ thuộc vào sự cân bằng của quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại của nước trong nguyên liệu

Làm khô trong điều kiên tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50 ÷ 60% Một trong những phương pháp để nâng cao đô khô của không khí có thể tiến hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Hạ thấp nhiệt độ của không khí xuống tới điểm sương, nước sẽ ngưng tụ đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta thường dùng phương pháp làm lạnh

1.4.4 Sự ảnh hưởng của khí quyển

Tốc độ sấy trong khí quyển ở một nhiệt độ nhất định được biểu thị :

B phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió và cấu tạo của nguyên liệu Khi sấy ở áp lực thường có tốc độ gió không thay đổi thì B là một hằng số phụ thuộc vào sự truyền dẫn ẩm phần trong nguyên liệu và sự trao đổi chất trong máy sấy, lúc đó hệ số bay hơi B được đặc trưng bởi hệ số K Tức là:

K(P1 P2)

d

-t

Hướng gió có ảnh hưởng lớn tới quá trình làm khô Khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ khô nhanh nhất Nếu hướng gió thẳng góc với nguyên liệu thì tác dụng là kém nhất

Như vậy, theo công thức trên thì động lực chính của sự bay hơi là hệ số áp suất trên bề mặt vật sấy và môi trường xung quanh

1.4.5 Sự ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Nói chung thì với nguyên liệu cang bé và càng mỏng thì sấy càng nhanh:

d t

S B d

dw=

Trong đó:

S: diện tích bay hơi nước của nguyên liệu B: hệ số bay hơi

d: bề dày của nguyên liệu

1.4.6 Sự ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

Mục đích của quá trình ủ ẩm là làm cho tốc độ khuếch tán ngoại phù hợp với khuếch tán nội Khi đó quá trình làm khô sẽ được thuận lợi Trong khi làm khô có tiến hành ủ ẩm gọi là làm khô gián đoạn

Trong quá trình làm khô, tỷ lệ làm khô của phương pháp sấy liên tục giảm xuống liên tục Nhưng khi sấy gián đoạn thì bất cứ thời kỳ đầu của giai đoạn nào thì tỷ lệ cũng cao hơn thời kỳ sau của giai đoạn sấy khô trước Do vậy sấy gián đoạn rút ngắn được thời gian (không tính thời gian ủ ẩm) Nâng cao được hiệu suất của thiết bị Thới gian sấy khô của mỗi giai đoạn trước khi

ủ ẩm không nên kéo dài quá hay ngắn quá Vì nếu dài quá sẽ tạo lớp màng,nhưng nếu ngắn quá sẽ không đủ thời gian ủ ẩm,

Thời gian ủ dài hay ngắn là do hàm lượng nước có trong nguyên liệu, kích thước nguyên liệu, điều kiện độ ẩm của không khí là ẩm hay khô

Theo kinh nghiệm thì ủ ẩm đến khi sờ tay có cảm giác bề mặt ngoài của nguyên liệu ẩm thì tiếp tục đem sấy cho đạt độ ẩm theo chỉ tiêu quy định của sản phẩm đó

1.4.7 Sự ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Nguyên liệu đem vào làm khô cần phải xét đến thành phần hóa học: nước, mỡ, protein, khoáng chất, kết cấu tổ chức cơ thịt của Mực rắn chắc hay lỏng lẻo, nguyên liệu tươi hay ươn… căn cứ vào các yếu tố đó ta chọn chế độ làm khô cho thích hợp

Nguyên liệu có kích thước càng nhỏ thì làm khô càng nhanh nhưng quan trọng là tỷ lệ diện tích bề mặt với chiều dày càng lớn thì quá trình làm khô sẽ nhanh, bề mặt nguyên liệu nhẵn bóng, sáng thì tốc độ sấy sẽ nhanh

Chương 2: MỘT SỐ THỰC NGHIỆM ĐỂ CHỌN CHẾ ĐỘ SẤY

THÍCH HỢP 2.1 Đối tượng sấy

Theo thiết kế thì đối tượng sấy ở đây là Mực ống lột da

2.1.1 Sự tồn tại của nước trong nguyên liệu Mực

Trong nguyên liệu thủy sản nói chung và trong Mực nói riêng đều có nước tồn tại và được chia ra hai loại là nước tự do và nước liên kết

· Nước tự do: là nước tồn tại ở trạng thái tự do và dễ bị mất đi Tùy theo

vị trí tồn tại của nó mà người ta chia ra nước tự do cố định nước tự do kết cấu và nước tự do dính ướt:

+ Nước tự do cố định là nước bị ràng buộc chặt chẽ bởi kết cấu hình lưới của cơ thịt, nước này khó ra khỏi nguyên liệu Nó làm cho cơ thịt Mực mềm mại và đàn hồi

+ Nước tự do kết cấu: nước này tồn tại trong các lỗ nhỏ và các khe hở của kết cấu mạng lưới hoặc trong tổ chức xốp nhiều lỗ rỗng của mô liên kết Nứơc này có thể di chuyển qua lại được dễ dàng nên nó có thể tách ra khỏi nguyên liệu

+ Nước tự do dính ướt là lớp nước dính sát trên bề mặt của nguyên liệu, đồng thời tạo điều kiện tốt cho sự hòa tan các chất dinh dưỡng và vi sinh vật hoạt động

Nước tự do không phát sinh thủy hóa, nó là dung dịch tốt cho các chất tan, nước này không đông kết ở 00C và khả năng dẫn điện lớn, nước tự do bay hơi đựơc ở nhiệt độ và áp suất thường, nước này hòa tan được các chất tan

· Nước kết hợp:

+ Nước kết hợp keo đặc: là nước kết hợp với prôtêin ở trạng thái keo đặc + Nước kết hợp keo tan: là nước kết hợp với prôtêin ở trạng thái hòa tan các muối vô cơ và các chất khác ở trạng thái keo hòa tan hay ở gần trạng thái đó Nước kết hợp không những có ý nghĩa trong việc duy trì sự sống trong cơ

thể động vật mà nó còn có ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị của thịt Mực và trạng thái cơ thịt

Nước kết hợp trong cơ thể động vật chủ yếu kết hợp với prôtêin cho nên thường gọi là nước kết hợp prôtêin

Sự kết hợp giữa prôtêin và nứơc là sự hút của gốc có cực tính Những gốc có cực tính này là những nhóm ở mạch chính hoặc mạch nhánh của prôtêin như:

- OH; =C=O; =NH; - COOH; -NH2 Sự kết hợp giữa prôtêin và nước là do tác dụng thủy hóa Nước kết hợp đông kết ở nhiệt độ -200C ÷ -300C, khả năng dẫn điện rất yếu, nước kết hợp không bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thường và nước kết hợp không hòa tan các chất tan, nước kết hợp không đông kết ở 00C

2.1.2 Những biến đổi của Mực trong quá trình sấy khô

1 Biến đổi về vật lý

- Biến đổi về khối lượng:

Do nước mất đi trong quá trình sấy làm cho khối lượng của Mực giảm xuống Sự giảm khối lượng của sản phẩm đúng bằng khối lượng của nước mất

đi Tuy nhiên, trên thực tế thì lại không như vậy mà sự giảm khối lượng này nhỏ hơn lượng nước đã mất đi Nguyên nhân là do trong quá trình làm khô sản phẩm bị ôxy hóa các nối đôi trong axit được no hóa làm cho khối lượng có tăng lên chút ít, thể hiện rõ nhất là ở các sản phẩm phơi khô

- Biến đổi về thể tích

Do mất nước trong quá trình sấy, nên thể tích của nguyên liệu co rút lại, mức độ co rút phụ thuộc vào phương pháp làm khô Đúng ra là thể tích của nguyên liệu giảm đi đúng bằng thể tích của nước mất đi nhưng trong thực tế nó cũng nhỏ hơn Nguyên nhân là do kết cấu cơ thịt Mực là thể keo xốp nên khi nước mất đi, các khoảng trống của mô cơ co rút lại nhỏ hơn thể tích của nước mất đi

- Biến đổi về màu sắc và mùi vị:

Trong quá trình sấy khô, màu sắc và mùi vị của Mực cũng biến đổi Nguyên nhân là do nguyên liệu bị mất nước, thể tích co rút, bị ôxy hóa hay các sắc tố bị khử Điều đó là do sự hoạt động của vi sinh vật gây nên Nguyên nhân nữa là do nước mất đi làm cho nồng độ các thành phần trong thịt Mực tăng lên dẫn đến màu sắc của sản phẩm đậm hơn và mùi cũng tăng lên Với phương pháp sấy lạnh thì màu sắc và mùi vị của thịt Mực là rất tốt Mực có màu trắng trong, có mùi thơm đặc trưng của Mực khô

- Biến đổi về tổ chức của nguyên liệu:

Trong quá trình làm khô, do mất nước nên tổ chức của nguyên liệu co rút lại chặt chẽ hơn nhưng sự biến đổi có khác nhau theo phương pháp sấy khô Nguyên nhân là do kết cấu hiển vi của các sợi cơ bị sắp xếp lại khác nhau và mỗi loại cấu trúc của sợi cơ có tính chất vật lý nhất định Nếu như sự sắp xếp trong kết cấu tổ chức càng chặt chẽ thì các sợi cơ càng khó bị cắt rời ra làm cho ta có cảm giác dai khi nhai Mực

2 Biến đổi về hóa học

- Sự thối rữa và sự ôxy hóa của lipit Sự thối rữa và ôxy hóa của lipit phụ thuộc vào thời gian và phương pháp làm khô Thời gian càng dài thì biến đổi của cơ thịt càng lớn Đồng thời sự ôxy hóa cũng tăng lên làm sản phẩm có màu sắc và mùi vị không tốt Khi làm khô ở áp lực thường thì nguyên liệu dễ bị ôxy hóa và thối rữa hơn ở điều kiện làm khô ở chân không hoặc chân không thăng hoa

- Sự đông đặc và biến tính prôtêin Đối với Mực, khi sấy khô thì prôtêin bị biến tính, khi nhiệt độ cao sẽ phá vỡ các liên kết hydro mạch bên của protein làm cho cấu trúc bậc cao bị phá hủy, đồng thời một lượng nước thóat ra, các phân tử protein chỉ còn cấu trúc bậc một, tụ lại thành đại phân tử lớn, mất tính hòa tan và một số tính chất khác Protein của thịt cá chủ yếu là myosin và myogen ở nhiệt điều kiện bình thường, nhiệt độ đông đặc của chúng là 55 ÷ 600C Do đó khi sấy khô thì

chúng đông đặc và biến tính từ protein sợi cơ có tính hòa tan biến thành trạng thái keo kết tủa, mất tính đàn hồi của cơ thịt Quá trình làm khô, nếu nhiệt độ càng cao thì tỷ lệ tiêu hóa của protein càng thấp

- Sự biến đổi thành phần chất ngấm ra:

Trong quá trình sấy khô, thành phần chất ngấm ra biến đổi nhiều Mùi vị của cá khô do nhiều yếu tố quyết định, nhưng trong đó thành phần của chất ngấm ra đóng một vai trò rất quan trọng

Trong quá trình sấy khô, do enzyme và vi sinh vật họat động phân hủy một số chất ngấm ra làm cho hàm lượng của chúng giảm xuống Quá trình sấy khô càng kéo dài thì sự tổn thất của chất ngấm ra càng nhiều và làm cho mùi

vị càng giảm

Hiện tượng thủy phân protein dưới tác dụng của các nhân tố vật lý, hóa học, sinh học…làm cho phân tử protein mạch dài bị cắt thành các thành phần nhỏ hơn như pepton, peptit, axit amin… quá trình này cũng bao gồm cả quá trình tự phân giải

Vì vậy việc làm khô nhanh chóng là biện pháp tích cực để giảm bớt tổn thất của chất ngấm ra Sấy lạnh với ưu điểm có thời gian sấy được rút ngắn nên đã khắc phục được nhược điểm này

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Nghiên cứu chọn quy trình công nghệ cho máy sấy lạnh

1 Tổng quan một số quy trình chế biến Mực khô lột da ở một số Xí nghiệp

Để chọn quy trình công nghệ cho máy sấy lạnh, ta căn cứ vào một số quy trình sản xuất Mực khô lột da hiện có ở một số

Xí nghiệp như:

Quy trình sấy Mực dân gian:

- Sơ đồ quy trình:

- Thuyết minh quy trình:

Phương pháp này dựa vào năng lượng mặt trời để sấy Mực đên độ ẩm theo yêu cầu Sau đó đem bao gói trong túi PE, xếp trong thùng carton và bảo quản nơi khô dáo

- Ưu điểm:

Do tận dụng được nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời nên giá thành sản phẩm giảm Cũng nhờ ánh sáng mặt trời mà một phần men gây chua cho sản phẩm bị tiêu diệt, thiết bị đơn giản, rẻ tiền, dễ thao tác

- Nhược điểm:

Quá trình sấy không được chủ động mà phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết Nếu khi gặp trời mưa thì Mực sẽ bị biến vàng, đen hoặc mốc xanh Màu sắc vàng đậm do chất béo bị ôxi hóa mạnh dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời và thời gian làm khô kéo dài, dễ bị bám bụi bẩn, sản phẩm có độ an tòan vệ sinh không cao

Quy trình sấy Mực khô lột da xuất khẩu tại Xí nghiệp đông lạnh F17

- Sơ đồ quy trình:

- Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu Mực được rửa sạch, đem xử lý và được rửa lại, sau đó đem sấy Công đoạn sấy gồm các bước:

Lúc đầu do hàm lượng nước trong nguyên liệu Mực còn rất nhiều, nên phơi treo giúp cho nước bốc hơi khỏi bề mặt Mực nhanh do lợi dụng được diện tích tiếp xúc với ánh nắng và gió trời lớn Tiến hành phơi treo đến khi bề mặt Mực khô là được

Sau đó sấy tiếp bằng không khí nóng trong phòng sấy, tại đây thì cũng có thể sấy theo hai kiểu là sấy treo và sấy nằm trên giá Khi mới đưa vào phòng sấy thì hàm lượng nước tự do trong Mực còn cao nên khi sấy treo thì Mực sẽ nhận nhiệt từ không khí nóng có độ ẩm thấp từ cả hai mặt, khả năng thoát ẩm sẽ nhanh hơn, rút ngắn quá trình sấy Tiếp theo có thể chuyển sang sấy nằm

vì lúc này lượng ẩm trong Mực đã giảm đáng kể nên khuếch tán nội chậm hơn khuếch tán ngoại nên dễ làm cho bề mặt Mực bị chai cứng khó khăn cho việc thoát ẩm Khi sấy nằm ngang thì diện tích tiếp xúc với TNS nhỏ tạo điều kiện cho khuếch tán nội tăng lên để cân bằng với khuếch tán ngoại giúp cho quá trình sấy được thuận lợi

Cán chỉnh hinh: để thu được sản phẩm có thẩm mỹ cao sau khi sấy thì ta tiến hành cán và chỉnh sửa hình dáng của Mực trong quá trình sấy

Bao gói: Mực khô được đựng trong thùng carton có một lớp polytylen hoặc đựng trong bao PP (polypropylen)

Bảo quản trong điều kiện sạch sẽ, hợp vệ sinh khô dáo với nhiệt độ bảo quản là: -18 ¸ -200C

Quy trình cho máy sấy lạnh

- Sơ đồ quy trình:

Trên đây là quy trình công nghệ tổng quát áp dụng đối với những cơ sở nào có thể sản xuất sản phẩm Mực khô lột da xuất khẩu Trong thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của trường Do thời gian có hạn, nên em chỉ

thao tác một số công đoạn chính trong quy trình công nghệ tổng quát Mặt khác, mục đích của đề tài này là tìm ra được chế độ sấy tối ưu để từ đó thiết kế hệ thống sấy với chế độ sấy đã chọn được Vì vậy mà không đi sâu vào nghiên cứu sự biến đổi hóa học của nguyên liệu trong từng giai đoạn để tạo ra sản phẩm

Sơ đồ quy trình tại phòng thí nghiệm

- Sơ đồ quy trình:

- Giải thích quy trình:

+ Nguyên liệu: Mực ống nguyên liệu còn tươi, không bị dập, cơ thịt săn chắc, không bị rách, không mất đầu, mắt của Mực có màu trắng trong suốt, có

SẤY LẠNH (CÁN, CHỈNH HÌNH)

mùi tanh tự nhiên của Mực tươi, nhớt của Mực trong suốt, sắc tố trên thân còn lấp lánh

+ Xử lý: dùng dao mổ một đường thẳng chính giữa thân Mực từ đầu đến cách đuôi 1cm, lấy túi Mực và nội tạng, móc bỏ lớp dịch nhầy ở trong thân Mực Dùng dao xẻ phần đầu ngay tại chỗ đối xứng của hai góc mắt Lấy mắt và răng ra Dùng dao sắc rạch một đường vuông góc thân Mực cách đuôi 2cm, phần đuôi để nguyên nhằm đánh giá chất lượng của Mực sau khi sấy Cắt bỏ dè, không cho đứt phần thân Mực Lột da theo thao tác: trở mặt con Mực, tách giữa thân và dè để chúng tách dời nhau, tay trái cầm chắc mấu đuôi ở dưới thân, tay phải cầm hai dè kéo ngược lên đầu để lột da Để lột da đầu, ta dùng khăn màng mỏng có độ nhám chà nhẹ để kéo hết lớp da trên đầu Chú ý không làm đứt dâu

+ Rửa, cân: Mực sau khi đã xử lý, được rửa sạch tạp chất, chất nhớt và các sạn bằng nước sạch Thao tác rửa cần nhẹ nhàng tránh đứt phần đầu Sau khi rửa xong thì tiến hành cân, trước khi cân phải để ráo nước và dùng vải sạch để lau khô Mực Thao tác phải nhanh và nhẹ nhàng

+ Sấy lạnh, cán: đây là hai công đoạn xen kẽ nhau Khi sấy Mực đến độ ẩm còn khoảng 60% thì bắt đầu đem cán, và cứ sau khoảng 2h lại cán một lần

Mục đích của sấy lạnh là tách bớt nước ở trong nguyên liệu, làm giảm khối lượng của sản phẩm và tăng hàm lượng chất khô, tăng độ dẻo, giữ đựơc tính đặc trưng của nguyên liệu, thời gian bảo quản dài hơn

Mục đích của cán là làm cho bề mặt của thân Mực phẳng, đẹp và tăng chiều dài của thân Mực Thao tác của quá trình cán như sau: đặt Mực lên một tấm kính rộng và sạch sao cho ngay ngắn Sau đó dùng một chai sạch đặt lên trên thân Mực và cán nhẹ nhàng cho đến khi nào Mực có độ phẳng thì kết thúc quá trình cán Sau mỗi lần cán xong phải tiến hành rửa ngay tấm kính và chai để đảm bảo vệ sinh

+ Bao gói, bảo quản: Mực sản phẩm sau khi sấy xong, mỗi mẫu được đựng riêng trong từng túi nhựa PE hút chân không hay túi PE thường và được bao gói bảo quản ở nhiệt độ -10÷ -180C

2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ sấy đến tốc độ thóat ẩm và chất lượng của Mực

Theo thời gian thì hàm lượng ẩm trong Mực sẽ giảm xuống khi ta tiến hành quá trình sấy Ơû mỗi chế độ sấy khác nhau (tức là ở mỗi chế độ nhiệt độ sấy, tốc độ gió và độ ẩm tác nhân sấy khác nhau) thì quá trình khuếch tán nội và ngoại là khác nhau Do vậy, việc giảm hàm lượng ẩm ở các chế độ sấy khác nhau là cũng khác nhau

Kết quả thí nghiệm các chế độ sấy khác nhau được trình bày ở các bảng sau:

Bảng 4.1 Sự biến đổi các thông số ở chế độ sấy t =

450C±1, , tốc độ gió v= 1m/s và 2m/s

Độ ẩm (%) Tốc độ sấy u %( )h

Nhiệt độ bề mặt (0C) Nhiệt độ tâm (0C)

Thời gian

(m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

40¸

=

j

16 15 16.1 0.8 0.4 39.2 39 37.9 37.7

Bảng 4.2 Sự biến đổi các thông số ở nhiệt độ sấy t =

300C±1, , tốc độ gió v = 1m/s và 2m/s Độ ẩm (%) Tốc độ sấy u %( )h

Nhiệt độ bề mặt (0C)

Nhiệt độ tâm(0C) Thời

gian(h) v=1

(m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

40¸

=

j

24 16.6 16.2 0.8 1 29.2 29.1 28.3 28.4

Bảng 4.3 Sự biến đổi các thông số ở nhiệt độ sấy t = 350C±1,

%50

40¸

=

j , tốc độ gió v = 1m/s và 2m/s

Độ ẩm (%) sấyTốc độ u % ( )h

Nhiệt độ bề mặt (0C)

Nhiệt độ tâm (0C)

Thời gian (h) v=1

m/s

v=2 m/s

v=1 m/s

v=2 m/s

v=1 m/s

v=2 m/s

v=1 m/s

v=2 m/s

Bảng 4.4 Sự biến đổi các thông số ở chế độ sấy t =

400C±1, tốc độ gió v = 1m/s và 2m/s

Độ ẩm (%) Tốc độ sấy u % ( )h

Nhiệt độ bề mặt (0C)

Nhiệt độ tâm (0C)

Thời gian

(m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

v=1 (m/s)

v=2 (m/s)

40¸

=

j

Đồ thị 4.3 Biến đổi nhiệt độ của Mực theo các chế độ nhiệt độ TNS khác

nhau ở tốc độ gió v = 1m/s, j =40¸50%

Thời gian (h)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

45 30 35 40

Nhiệt độ Mực (0C)