Nghiên cứu chế độ sấy hẹ bằng phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

Những ưu điểm của phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh so với các phương pháp khác như sau: - Tuy nhiệt độ sấy thấp nhưng thời gian sấy ngắn hơn do đó sản phẩm ít bị tổ

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -& -

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian nghiên cứu và thực tập tại phòng thí nghiệm trường Đại học Nha Trang, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Để đạt được kết quả này, bên cạnh sự nỗ lực tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè và gia đình

Em xin gửi lòi cảm ơn đến ban giám hiệu trường Đại học Nha Trang, ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực Phẩm cùng các thầy cô đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành chương trình học tập và công tác tốt tốt nghiệp

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Đặng Trung Thành, thầy Lê Như Chính, thầy đã quan tâm, giúp đỡ, động viên, nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình thực tập và viết báo cáo tốt nghiệp

Qua đây em lời cảm ơn đến các thầy, cô trong Khoa Công nghệ Thực Phẩm

đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập những năm qua

Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã hết lòng động viên, giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như hoàn thành đồ án

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha trang, ngày tháng năm 2013

Sinh viên thực hiện Đinh Thị Hiên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

LỜI NÓI ĐẦU viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẸ 1

1.1.1 Giới thiệu chung về hẹ 1

1.1.2 Thành phần hóa học của hẹ 2

1.2 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY 3

1.2.1.Khái niệm về sấy 3

1.2.2 Phân loại 4

1.2.3 Vật liệu ẩm và các trạng thái của nước trong nguyên liệu 6

1.2.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu sấy 8

1.2.5 Các giai đoạn trong quá trình sấy 11

1.2.6 Một sô nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 11

1.3 TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI 13

1.3.1 Khái niệm vbức xạ hồng ngoại 13

1.3.2 Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại 15

1.3.3 Nhiệt bức xạ hồng ngoại 15

1.3.4 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại 15

1.3.5 Ưu nhược điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại 16

1.4 TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH 17

1.5 SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI 17

1.5.1 Mục đích sấy kết hợp 17

1.5.2 Cơ chế sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh 18

1.5.3 Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước 19

1.6 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU 22

1.6.1 Phân tích lựa chọn thông số tối ưu 22

1.6.2 Hàm mục tiêu và xác định miềm tối ưu của các thông số 24

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.2 THIẾT BỊ SẤY HỒNG NGOẠI KẾT HỢP SẤY LẠNH 26

2.2.1 Cấu tạo 26

2.2.2 Nguyên lý hoạt động 26

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tìm chế độ sấy tối ưu 27

2.3.3 Thiết bị nghiên cứu 32

2.4 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP, TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Kết quả xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu 35

3.2 Kết quả xác định hàm lượng Vitamin C ở nguyên liệu ban đầu (hẹ tươi) 35

3.3 Kết quả thăm dò miền tối ưu của các thông số 35

3.3.1 Miền tối ưu nhiệt độ tác nhân sấy 35

3.2.2 Miền tối ưu vận tốc sấy 36

3.2.3 Miền tối ưu khoảng cách bức xạ 37

3.2.4 Miền tối ưu độ dày nguyên liệu sấy 38

3.3 Bố trí thí nghiệm 39

3.3.1 Lựa chọn nguyên liệu 39

3.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 40

3.4 Kết quả thí nghiệm ở các chế độ sấy khác nhau 41

3.5 Tối ưu hóa điều kiện công nghệ bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 48

3.5.1 Tối ưu hóa tốc độ tách ẩm quá trình sấy 48

3.5.2 Các mức thí nghiệm 48

3.5.2 Tối ưu hóa hàm mục tiêu tỷ lệ hút nước phục hồi 60

3.6 So sánh một số chỉ tiêu của hẹ sấy ở chế độ tối ưu, hẹ sấy bằng phương pháp sấy lạnh và hẹ sấy bức xạ hồng ngoại 65

3.6.1 Hàm lượng vitamin C 65

3.6.2 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy 66

3.6.3 Chất lượng cảm quan 67

3.6.4 Chỉ tiêu vi sinh 68

3.7 Đề xuất quy trình sấy hẹ 70

3.8 Tính giá thành sản phẩm 71

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 73

KẾT LUẬN 73

ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 75

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Hẹ lá tươi trước khi sấy 25

Hình 2.2: Sơ đồ máy sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại 26

Hình 3.1: Biến đổi thời gian sấy và điểm chất lượng cảm quan của hẹ khô theo miền nhiệt độ tác nhân sấy 36

Hình 3.2: Biến đổi thời gian sấy và điểm chất lượng cảm quan của hẹ khô theo miền vận tốc tác nhân sấy 37

Hình 3.3: Biến đổi thời gian sấy và điểm chất lượng cảm quan của hẹ khô theo miền khoảng cách bức xạ 38

Hình 3.4: Biến đổi thời gian sấy và điểm chất lượng cảm quan của hẹ khô theo miền độ dày nguyên liệu sấy 39

Hình 3.5: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 1, 2 41

Hình 3.6: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 3, 4 41

Hình 3.7: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 5, 6 42

Hình 3.8: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 7, 8 42

Hình 3.9: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 9, 10 43

Hình 3.10: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 11, 12 43

Hình 3.11: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 13, 14 44

Hình 3.12: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 15, 16 44

Hình 3.13: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 17, 18, 19 45

Hình 3.14: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 20, 21 45

Hình 3.15: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 22, 23 46

Hình 3.16: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 24, 25 46

Hình 3.17: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 26, 27 47

Hình 3.18: Phương trình hồi quy được lập trình vào phần mềm cascad 59

Hình 3.19: Kết quả tối ưu thực nghiệm bằng phần mềm cascad 60

Hình 3.20: Phương trình hồi quy được lập trình vào phần mềm cascad 64

Hình 3.21: Kết quả tối ưu thực nghiệm bằng phần mềm cascad 65

Hình 3.22: Hàm lượng vitamin C của mẫu hẹ ban đầu trước khi sấy, mẫu sấy tối

ưu và mẫu sấy lạnh 66 Hình 3.23: Đường cong sấy của hành sấy ở chế độ tối ưu và sấy lạnh 66 Hình 3.24: Điểm chất lượng cảm quan của mẫu sấy tối ưu và mẫu sấy lạnh 68

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của hẹ (Allium tuberosum) trong 100g 2

Bảng 3.1: Kết quả xác định độ ẩm của hẹ tươi 35

Bảng 3.2: Kết quả xác định hàm lượng Vitamin C 35

Hình 3.10: Biến đổi độ ẩm của hành theo thời gian sấy ở thí nghiệm 11, 12 43

Bảng 3.4: Các mức thí nghiệm 48

Bảng 3.5: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thu được 49

Bảng 3.6: Thí nghiệm ở tâm phương án 50

Bảng 3.7: Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án 50

Bảng 3.8: Kết quả tính hệ số hồi quy và tiêu chuẩn Student 51

Bảng 3.9: Bảng số liệu tính phương sai dư 52

Bảng 3.10: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thu được 53

Bảng 3.11: Thí nghiệm ở tâm phương án 54

Bảng 3.12: K ết quả thí nghiệm ở tâm phương án 54

Bảng 3.13: Kết quả tính hệ số hồi quy và tiêu chuẩn Student 55

Bảng 3.14: Bảng số liệu tính phương sai dư 57

Bảng 3.15: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thu được 61

Bảng 3.16: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thu được 62

Bảng 3.17: Yêu cầu vi sinh đối với sản phẩm rau khô 69

Bảng 3.18: Kết quả kiểm tra vi sinh của mẫu sấy tối ưu và mẫu sấy lạnh 69

Bảng 3.19: Bảng tổng hợp kết quả tính giá thành sơ bộ của 1kg hẹ khô 72

LỜI NÓI ĐẦU

1.Tính cấp thiết của đề tài

Nông nghiệp ngày nay vẫn là ngành kinh tế quan trọng của nước ta Năm

2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 và chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005

Kinh tế Việt Nam trong những năm qua tăng trưởng chậm lại với nhiều bất

ổn, lạm phát cao, khả năng thanh quản kém của hệ thống ngân hàng, cán cân thương mại thâm hụt, nhiều doanh nghiệp thua lỗ Nông nghiệp được coi như cứu cánh của

cả nền kinh tế với tốc độ tăn trưởng toàn ngành đạt 4%, tsoj công ăn việc làm cho hàng triệu người dân, tạo gía trị xuất khẩu đạt 25 tỷ USD (chiếm 22% kinh ngạch xuất khẩu cả nước) và là ngành duy nhất có thặng dư xuất khẩu ròng đạt 18 tỷ USD năm 2011 Trong đó, xuất khẩu rau quả là một lĩnh vực rất tiềm năng Theo số liệu của Tổng cục hải quan, 2 tháng đầu năm 2012 kinh ngạch xuất khẩu rau quả của nước ta đạt 102.345.692 USD, tăng 19,2% so với cùng kỳ năm trước Mục tiêu năm

2013 kinh ngạch xuất khẩu rau quả phải tăng 30% so với năm 2012 Các thị trường chính nhập khẩu rau quả của Việt Nam là Trung Quốc, Indonesia, Nhật Bản, Hoa

Kỳ, Hà Lan và Nga chiếm hơn 50% tổng kinh ngạch

Trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế thế giới hiện nay, cùng với sự đồi hỏi ngày càng khắt khe của các thị trường nhập khẩu, để đạt được mục tiêu về xuấ khẩu, cũng như đáp ứng yêu cầu của các thị trường lớn đòi hỏi cần có sự đầu tư hợp

lý phát triển trồng trọt để tăng sản lượng Bên cạnh đó, trong lĩnh vực chế biến cần biến đổi mới công nghệ, máy móc thiết bị nhằm tăng năng suất, chất lượng, tăng giá trị kinh tế đồng thời vẫn đảm bảo được vệ sinh an toàn thực phẩm Ngoài ra cần nghiên cứu tìm ra sản phẩm mới nhằm đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng được nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng

Rau quả là loại thực phẩm không thể thiếu trong bũa ăn con người Nó cung cấp các chất dinh dưỡng, vitamin, chất khoáng, chất xơ Ngoài ra, rau quả còn có tác dụng về mặt y học

Nước ta là nước nhiệt đới gió mùa rất thuận lợi cho việc trồng các loại rau quả Rau ở nước ta rất đa dạng về chủng loại và số lượng

Rau ở nước ta chủ yêu dùng dạng tươi do đặc điểm sẵn và có thời gian bảo quản ngắn Tuy nhiên, một bộ phận nhỏ nhân dân vẫn thiếu ra xanh Đặc biệt là bộ đội hải quân đang đóng trên các hải đảo xa xôi, với những thực phẩm từ đất liền sẽ giúp họ gần gũi hơn với đất liền

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

Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy với ưu nhược điểm khác nhau Khi yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao, mang lại hiệu quả kinh tế, chúng ta cần tìm ra phương pháp sấy kết hợp nhằm khắc phục được nhược điểm của các phương pháp đó Phương pháp sấy truyền thống là sấy lạnh thì mang lại hiệu quả nhưng vẫn còn những nhược điểm cần phải khắc phục

Một trong những phương pháp sấy mới thì phương pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh là một giải pháp hữu hiệu trong công nghệ sấy để thay thế phương pháp làm khô thủ công, phương pháp sấy truyền thống vì nó có những ưu điểm vượt trội và đã có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực đời sống kinh tế xã hội

Những ưu điểm của phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh so với các phương pháp khác như sau:

- Tuy nhiệt độ sấy thấp nhưng thời gian sấy ngắn hơn do đó sản phẩm ít bị tổn thất và chất lượng được đảm bảo

- Nguyên liệu suốt thời gian sấy được tránh tiếp xúc với môi trường ngoài do

tủ sấy kín Vì vậy đảm bảo về mặt vệ sinh an toàn thực phẩm

- Phương pháp sấy an toàn cho nguồn sản xuất

Với những ưu điểm vượt trội của phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh và xuất phát từ nhu cầu cấp thiết của thực tế, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu chế độ sấy hẹ bằng phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh”

2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

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

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu trên máy sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại trên hẹ

4 Mục đích nghiên cứu của đề tài

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

- Tìm chế độ tối ưu nhất để đảm báo chất lượng sản phẩm là tốt nhất

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

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

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

5 Đối tượng nghiên cứu và nội dung nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hẹ

- Nội dung nghiên cứu đề tài:

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

+ Xây dựng quy trình sấy hẹ bằng máy sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh + Thực nghiệm tìm ra chế độ sấy tối ưu cho sản phẩm

+ Phân tích đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng sản phẩm và so sánh với hành sấy bằng phương pháp sấy lạnh

+ Tính chi phí và giá thành cho 1kg sản phẩm hẹ khi áp dụng bằng máy sấy hồng ngoại kết hợp sấy lanh

6 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Phương pháp nghiên cứu của đề tài là dùng các chỉ tiêu về cảm quan, các chỉ tiêu hóa học để đánh giá chất lượng sản phẩm hẹ khô bằng phương pháp sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

Đồng thời dựa vào quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu ra chế độ sấy tối

ưu nhất cho quá trình sấy hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẸ

1.1.1 Giới thiệu chung về hẹ

Hẹ còn có tên khác là Cửu Thái, có danh pháp khoa học là Allium tuberosum ( có tên đồng nghĩa là Allium uliginosum), thuộc họ hành (Alliaceae)

Trong các ngôn ngữ nước ngoài như tiếng Anh nó còn có tên là Sweet leek,

Fragrant – flowered garlic, Chinese chives

Hẹ được biết đến trong lĩnh vực trồng trọt và có thể có nguồn ngốc hoang dại

ở vùng Trung và Bắc Á, được người Trung Quốc đưa về trồng 200 năm trước Công Nguyên Cây được trồng trên ruộng đất màu, bãi bồi ven sông, trên nương rẫy, trong vườn, chậu

Hẹ thuộc nhóm cây thảo mộc lâu năm, phát triển trong búi

Thân cỏ nhiều năm, cao 20-50 cm, có mùi hăng Thân được cấu tạo từ nhiều

bẹ lá hình vòng liên tục ôm lấy 2 lõi bên trong Mỗi bẹ lá có phần rộng mang các bó mạch kém phát triển Biểu bì ngoài óc hình đa giác, lớp cutin khá dày, to hơn hẳn so với biểu bì trong Biểu bì trong hình chữ nhật, bị ép dẹp, cutin mỏng Mỗi bó mạch

có từ 1-6 mạch, phân hóa ly tâm, libe chồng lên gỗ, xung quanh có thể có vòng mô cứng Mô mềm khuyết, trong vùng mô mền, có một số tế bào tròn bắt màu xanh dày mỏng khác nhau Các bẹ lá sẽ xếp xen kẽ với nhau để phần rộng của bẹ lá này tiếp xúc với bên hẹp của bẹ lá kia Phần lõi thân gồm 2 mảnh úp vào nhau, có kích thước không bằng nhau, biểu bì hình đa giác, cutin dày, có nhiều lỗ khí.Thân rễ màu nâu, mọc ngang hơi chếch

Lá mọc so le thành hai dãy, hơi chụm ở gốc, hình dài, dẹp, đặc, kích thước 15-40 μm 0.2-0.7cm, bẹ lá dài và mỏng Lá mặt trên lõm, mặt dưới lồi, thuôn dài hai bên Cụm hoa là tán giả trên trục cụm hoa thẳng đứng dài 30 – 50cm Lá bắc tổng bao dạng mo, mỏng, xẻ 1 bên hoặc 2- mảnh, ngắn hơn cụm hoa, khô xác và tồn tại Trên cụm hoa có 20 – 3 hoa, đính thành 3-5 vòng Hoa nhỏ, nụ hình 3 cạnh, màu trắng, đều, lưỡng tính; cuống hoa dài1-2.5 cm, gốc có lá bắc nhỏ Bao hoa 6

phiến, hình trứng ngược, dìa 4-5 mm, rộng 2.5-3 mm, rời nhau hoặc dính nhau rất ít đáy, xếp trên 2 vòng; mỗi phiến có 1 gân giữa màu xanh ở bên ngoài

Đây là loài cây lâu năm, tuy nhiên được trồng phổ biến như cây hàng năm, khi trồng trong vườn nhà là cây lâu năm Được thu hoạch chủ yếu mùa mưa Cây được thu hoạch khoảng 2.5 tháng sau khi trồng

Hẹ là một cây gia vị và cây thuốc quen thuộc của nhân dân ta Ở vùng nông thôn, hẹ được trồng khắp nơi để làm gia vị, thức ăn và làm thuốc chữa ho, chữa đầy hơi, ợ hơi, ăn không ngon, tăng cường tiêu hóa Do khả năng tái sinh hẹ rất dễ dàng nên ta cắt lá hẹ, chừa lại 2 – 3cm trên mặt đất, đến chiều rưới nước đủ ẩm, hôm sau

lá hẹ mọc non lên,, sau đó tưới phân để hẹ mọc nhanh hơn: Đợt đầu thu hoạch sau

55 đến 60ngày sau khi trồng, còn các đợt còn lại thì sau 30 đến 35 ngày của lần thu hoạch trước

Nghiên cứu gần đây cho thấy, trong lá hẹ và củ hẹ có chất sunfua, saponin, chất đắng và một hoạt chất đặt tên là odorin có tác dụng kháng sinh mạnh đối với nhiều loại vi khuẩn như Staphylococcus, Salmonelle, Shigelle, Subtilis…Tính chất kháng khuẩn này khá bền vững, nhưng nếu đun sôi sẽ hết tác dụng

1.1.2 Thành phần hóa học của hẹ

Thân hẹ chứ nhiều aliin, methuylaliin Lá chứa hợp chất sulfit, linalod

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của hẹ (Allium tuberosum) trong 100g[17]

Yếu tố Giá trị dinh dưỡng Yếu tố Giá trị dinh dưỡng

1.2 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY

1.2.1 Khái niệm về sấy

Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm

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

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

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

Sấy có thể được chia làm hai phương pháp: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

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

- Sấy nhân tạo: Sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy Tác nhân sấy thường được sử dụng là không khí ẩm, khói lò, hơi nước quá nhiệt….Không khí

ẩm là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến nhất

Tác nhân sấy được sử dụng nhằm cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy đồng thời tải ẩm thoát ra khỏi buồng sấy ra ngoài môi trường

Mục đích của quá trình sấy:

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

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

sẽ dễ dàng hơn và tiết kiệm chi phí

- Kéo dài thời gian bảo quản: Do hàm lượng nước tự do trong thực phẩm giảm Trong quá trình sấy nước của nguyên liệu được chuyển từ thể lỏng sang thể hơi nhờ vào sự chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền

ẩm từ bề mặt vật sấy ra ngoài môi trường Các quá trình truyền nhiệt truyền chất

trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có qua lại lẫn nhau Sấy là một quá trình không ổn định, độ ẩm của nguyên liệu theo thời gian và không gian

Quá trình sấy được khảo sát về hai mặt: động học sấy và tĩnh học sấy Trong tĩnh học sấy, sẽ xác định được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy và các tác nhân sấy dựa trên phương trình cân bằng vật chất- năng lượng, từ

đó xác định được trạng thái vật liệu và sản phẩm, sự tiêu hao tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt lượng cần thiết Trong động học sấy, sẽ khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian và các thông số của quá trình Từ đó xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy thích hợp

1.2.2.Phân loại

1.2.2.1 Sấy tự nhiên

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

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

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

1.2.2.2 Sấy nhân tạo

Sấy nhân tạo là sử dụng các tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy, tác nhân

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

a Phương pháp sấy đối lưu

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

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

b Phương pháp sấy bức xạ

Sấy bức xạ là phương pháp dùng dòng nhiệt bức xạ để gia nhiệt và sấy khô vật liệu Nguồn nhiệt bức xạ thường dùng là đèn hồng ngoại, dây, tấm hay thanh

điện trở, dùng nhiên liệu lỏng hay khí Sấy bức xạ có thể tiến hành trong điều kiện

tự nhiên hay trong buồng kín

Ưu điểm:

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

- Thiết bị sấy gọn nhẹ, ít chiếm diện tích

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

Nhược điểm:

- Sản phẩm sấy dễ bị nứt vỡ, cong vênh Do vậy các vật liệu sấy như gỗ, men, sứ không thích hợp với kiểu sấynày

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

c Phương pháp sấy tiếp xúc

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

Sấy tiếp xúc được thực hiện khi đốt nóng sản phẩm bằng chất tải nhiệt qua thành dẫn nhiệt Không khí hay khói lò, hơi nước đi qua phần dưới của buồng sấy, ngăn cách phần trên bởi thanh đặc biệt, trên đó xếp vật liệu ẩm Nhờ tiếp xúc với thành 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 liệu sấy nhờ dòng điện áp cao tần trong vật liệu sấy làm vật liệu nóng lên

Vật sấy được đặt giữa hai bản tụ điện có điện áp tần số cao Dưới tác dụng của điện trường tần số cao, vật được gia nhiệt và ẩm trrong vật sẽ hóa hơi, thoát ra ngoài

Ưu điểm:

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

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

e Phương pháp sấy thăng hoa

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

Ưu điểm: là nhờ thực hiện ở áp suất chân không, có nhiệt độ thấp nên vật liệu sấy giữ được tính chất tươi sống của sản phẩm Thực phẩm sẽ giữ được chất lượng và hương vị, không bị mất vitamin Năng lượng tiêu hao để bay hơi ẩm thấp

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

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

1.2.3.1 Phân loại vật ẩm

Theo quan điểm hóa lý, vật ẩm là một hệ liên kết phân tán giữa pha phân tán

và môi trường phân tán Pha phân tán là một chất có cấu trúc mạng và khung không gian từ chất rắn phân đều trong môi trường phân tán (là một chất khác)

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

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

- Vật liệu xốp mao dẫn: Nước hoặc ẩm ở dạng liên kết cơ học do áp lực mao quản hay còn gọi là lực mao dẫn Vật liệu này thường dòn hầu như không co lại và

dễ dàng làm nhỏ (vỡ vụn) sau khi làm khô Ví dụ: đường tinh thể, muối ăn,…

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

1.2.3.2 Trạng thái của nước trong vật liệu

Các liên kết giữa ẩm với vật khô có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy Nó

sẽ chi phối diễn biến của quá trình sấy Vật ẩm thường là tập hợp ba pha: rắn, lỏng

và khí, hơi Các vật rắn đem sấy thường là các vật xốp mao dẫn hoặc keo xốp mao dẫn Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cùng hỗn hợp hơi khí có thể tích lớn (thể tích xốp) nhưng tỷ lệ khối lượng của nó so với phần rắn và phần ẩm lỏng có thể bỏ qua Do vậy trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chi gồm phần rắn khô và chất lỏng

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

a Liên kết hóa học

Liên kết hóa học giữa ẩm và vật khô rất bền vững trong đó, các phân tử nước

đã trở thành một bộ phận trong thành phần hóa học của phân tử vật ẩm Loại ẩm này chỉ có thể tách ra khi có phản ứng hóa học và thường phải nung nóng đến nhiệt

độ cao Sau khi tách ẩm tính chất hóa lý của vật thay đổi Ẩm này có thể tồn tại ở dạng liên kết phân tử như trong muối hydrat MgCl2.6H2O hoặc ở dạng liên kết ion như Ca(OH)2

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

có bề mặt bên trong rất lớn Vì vậy nó có năng lượng bề mặt tự do 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

Liên kết thẩm thấu là sự liên kết hóa lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào Khi nước ở bề mặt vật thể

bay hơi thì nồng độ của dung dịch ở đó tăng lên và nước ở sâu bên trong sẽ thấm ra ngoài Ngược lại, khi ta đặt vật thể vào trong nước thì nước sẽ thấm vào trong

c Liên kết cơ lý

Đây là dạng liên kết giũa vật ẩm và vật liệu được tạo thành do sức căng bề mặt của ẩm trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật Liên kết cơ học bao gồm liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính ướt

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

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

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

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

1.2.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu sấy

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

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

Sự cân bằng nhiệt khi khô được biểu thi:

Q=q1 + q2 + q3Trong đó:

Q: Nhiệt lượng cung cấp cho nguyên liệu

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

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

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

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

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

1.2.4.1 Quá trình khuếch tán nội

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch độ ẩm giữa các lớp bên trong và các

bề mặt Nếu sự chênh lệch càng lớn tức gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán nội càng nhanh Được thực hiện nhờ sự khuếch tán, lực mao quản, thẩm thấu,…Có thể biểu thị tốc độ khuếch tán bằng phương trình sau:

Trong đó:

W: Lượng nước khuếch tán ra (kg) dτ: Thời gian khuếch tán (h)

dx

dc

: Gradien độ ẩm K: Hệ số khuếch tán F: Bề mặt khuếch tán (m2) Ngoài ra, khuếch tán nội còn diễn ra do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Qua nghiên cứu cho thấy ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Vì vậy, tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau Nếu dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, làm kéo dài thời gian sấy, ngược lại, nếu dịch chuyển cùng chiều sẽ thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy

1.2.4.2 Quá trình khuếch tán ngoại

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh Động lực của quá trình này là do chênh lệch áp suất hơi bề mặt vật liệu

ẩm (Pbh) và áp suất riêng phần hơi nước trong môi trường không khí (Phn), sự chênh lệch đó là:

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

dW = B.P.F.dτ Trong đó:

W: Lượng nước bay hơi (kg) B: Hệ số bay hơi

F: Diện tích bay hơi (m2) dτ: Thời gian bay hơi (h)

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

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

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

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

Trong quá trình làm khô, ở gai đoạn đầu lượng nước trong nguyên liệu nhiều, chênh lệch độ ẩm lớn, vì vậy khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tán ngoại, do đó tốc độ tương đối nhanh Nhưng ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít, tốc độ bay hơi ở trên bề mặt ngoài nhanh nên quá trình khuếch

tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội, vì vậy sẽ tạo thành một màng cứng làm ảnh hưởng rất lớn đến khuếch tán nội Do đó ảnh hưởng đến quá trình làm khô nguyên liệu

1.2.5 Các giai đoạn trong quá trình sấy

1.2.5.1 Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy

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

1.2.5.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc (sấy tốc độ không đổi)

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

lý

1.2.5.3 Giai đoạn sấy giảm tốc (sấy tốc độ giảm)

Hàm lượng nước còn lại trong nguyên liệu ở giai đoạn này ít, chủ yếu là nước liên kết nên năng lượng liên kết lớn, vì vậy cần năng lượng lớn hơn để tách

ẩm Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong, hình dạng của đường cong phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và dạng vật liệu sấy Độ

ẩm vật liệu cuối quá trình sấy phụ thuộc độ ẩm môi trường không khí xung quanh

1.2.6 Một sô nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy

- Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tóc độ làm khô do lượng nước trong

nguyên liệu giảm xuống nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề ngoài Nếu với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại Nếu nhiệt độ cao quá thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

- Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

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

độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm Vì vậy, cần phải có một tốc độ giớ thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 45o thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô chậm

- Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: Độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấy vừa ủ

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới điểm sương hơi 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 áp dụng phương pháp làm lạnh

- Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên lieeujn cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dẽ gẫy vỡ

Trong điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ

B: Hệ số bay hơi đặc trưng cho bề mặt nguyên liệu

- Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin,…

1.3 TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

1.3.1.Khái niệm về bức xạ hồng ngoại

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

Bức xạ hồng ngoại là bức xạ điện tử có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng ngắn hơn bức xạ vi ba “Hồng ngoại” có nghĩa là “dưới mức đỏ”, màu

đỏ là màu sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường Bức xạ được hiểu là quá trình sinh hay chuyển năng lượng bằng các sóng điện từ Cùng với sự sáng lập bức xạ hồng ngoại, các nhà bác học phát triển sử dụng tia hồng ngoại trong kỹ thuật gọi là kỹ thuật hồng ngoại

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

Đặc điểm của bức xạ hồng ngoại

- Tia hồng ngoại có bản chất sóng điện từ, nó truyền đi với vận tốc ánh sáng 2.99108 m/s, nó không đốt nóng không khí mà nó đi qua, một phần không đáng kể

bị hấp thụ bởi CO2, hơi nước và một số hạt khác trong không khí Tia hồng ngoại chỉ bị hấp thụ, phản xạ hoặc truyền qua vật thể mà nó tác động vào

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

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

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

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

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

- Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt Tia hồng ngoại truyền theo đường thẳng từ nguồn phát xạ an ó, có thể được định hướng vào những đối tượng

cụ thể thông qua việc thực hiện các gương phản chiếu

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

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

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

1.3.3 Nhiệt bức xạ hồng ngoại

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

Nhiệt bức xạ hồng ngoại thay đổi theo hiệu quả phát xạ nguồn, bước sóng và tính phản xạ của đối tượng Nhờ đặc tính này mà người ta có thể sử dụng nhiệt bức

xạ có hiệu quả hơn trong những ứng dụng nhất định Hiệu quả phát bức xạ phụ thuộc vào vật liệu của nguồn nhiệt Về cơ bản, hiệu quả này là tỷ lệ giữa năng lượng phát xạ và năng lượng hấp thụ, ngoài ra còn có một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến hiệu suất phát xạ Giá trị phát xạ của nguồn còn dựa vào mức độ đen của vật Mức độ đen của vật thể ε là tỉ số giũa khả năng bức xạ toàn phần của vật đó và khả năng bức xạ toàn phần của vật thể tuyệt đối cũng ở nhiệt độ đó

 =

o E E

1.3.4 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại

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

Ở mỗi bước sóng chất hữu cơ trở thành vật trong suốt (không hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại), nước trở thành vật liệu đen hấp thụ năng lượng bức xạ tối đa Khi chiếu tia hồng ngoại có bước sóng từ 2.5 – 3.5μm tương ứng với bức sóng mà nước có thể hấp thụ năng lượng tối đa, kết quả là các phân tử nước sẽ dao động mạnh, tạo thành ma sát và sinh nhiệt lớn

Dưới tác động của năng lượng bức xạ, phân tử nước dễ dàng phân ly thành ion H+ và OH-, do đó làm ẩm trong vật liệu sấy thoát ra rất nhanh Lúc này chiều chuyển động của dòng ẩm cùng chiều với chiều chuyển động của dòng điện làm tăng quá trình khuếch tán nội, điều này trái ngược với cách gia nhiệt thông thường

là dòng nhiệt di chuyển từ lớp bên ngoài bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu còn

ẩm di chuyển từ trong ra ngoài bề mặt

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

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

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

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

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

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

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

độ thấp

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

1.4 TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH

Sấy lạnh là phương pháp sấy đối lưu, tách ẩm vật liệu sấy bằng không khí lạnh có độ ẩm thấp Ẩm trong vật liệu sấy di chuyển ra bề mặt, từ bề mặt vào môi trường, và được luân chuyển ra ngoài Trong phương pháp này người ta tạo ra sự chênh lệch áp suất hơi bão hòa trên bề mặt vật liệu sấy và áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí bằng cách giảm áp suất riêng phần hơi nước trong không khí nhờ giảm lượng chứa ẩm

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

Nguyên lí làm việc:

Tác nhân sấy là không khí ẩm được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ điểm đọng sương để ngưng tụ một phần ẩm Không khí ẩm sau khi được làm lạnh có độ ẩm và nhiệt độ thấp, do đó phải gia nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi được quạt ly tâm hút và thổi qua vật liệu sấy Khi đó áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí

bé hơn áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt vật liệu sấy, ẩm từ dạng lỏng trên bề mặt vật liệu sấy bay hơi đi vào môi trường Không khí sau khi nhận được quạt ly tâm và đẩy ra ngoài

1.5 SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

1.5.1 Mục đích sấy kết hợp

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

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

Sự kết hợp của hai phương pháp sấy này sẽ làm tăng tốc độ sấy, giảm thời gian sấy Điều này có ý nghĩa lớn khi sấy các sản phẩm thủy sản vì giảm được nhiệt

độ sản phẩm, thời gian sấy ngắn nên tránh được sự biến tính các thành phần trong sản phẩm, giữ được màu sắc tự nhiên, khả năng phục hồi tốt

1.5.2 Cơ chế sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

Trong đó:

Qx: Tia nhiệt Rx: Tia khả năng phản xạ Ax: Tia hấp thụ

Dx: Tia xuyên qua Khi các vật liệu bị chiếu xạ có sự tăng nhiệt độ là kết quả của sự hấp thụ bức

xạ của vật chất và sự cải biến năng lượng thành tia dưới dạng lượng tử Khi đó năng lượng được phân tử vật chất hấp thụ sẽ chuyển hóa đồng thời năng lượng năng lượng một số dạng chuyển động của vật chất Nhưng chủ yếu là chuyển từ quang năng thành nhiệt năng

Trong vật thể tương đối đồng nhất, có chiều dày thích hợp được chiếu xạ, nếu vật liệu có tính hấp thụ bức xạ đèn hồng ngoại tốt thì bên trong vật liệu có thể tạo ra nhiệt độ tương đối cao so với bề mặt điều đó dẫn đến xuất hiện gradien nhiệt

độ lớn Các gradien nhiệt độ này gây ra quá trình chuyển khối trong các vật thể xuất hiện sự khuếch tán làm tăng nhanh quá trình ẩm ra khỏi vật liệu

Phương pháp sấy vật liệu ẩm dựa trên việc nghiên cứu động lực học, quá trình vận chuyển và loại ẩm, việc xác định cường độ bức xạ cần thiết để tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình sấy khi thấy rõ bản chất và đặc tính phổ của vật liệu

Cơ chế sấy bằng bức xạ hồng ngoại trước đây người ta cho rằng đó là quá trình truyền nhiệt thuần túy xảy ra mà không có sự biến đổi gì về phương diện lý hóa tượng như quá trình chuyển khối và truyền nhiệt của ẩm khi sấy các vật liệu

ẩm Nhưng sau này nhiều công trình nghiên cứu, người ta chứng minh được rằng,

Ax

Qx

Dx

Rx

ngoài các quá trình lý hóa thuần túy cải biến năng lượng tia thành nhiệt năng ra có thể phát sinh các phản ứng hóa học bên trong lớp vật liệu đối với trường hợp sấy khô các lớp sơn phủ bóng bề mặt vật liệu

Như vậy nguyên liệu có khả năng hấp thụ lớn thì sấy bức xạ càng thích hợp Các nguyên liệu có hệ số xuyên qua bề mặt dẫn đến làm quăn bề mặt và làm quá nhiệt bề mặt Để tránh hiện tượng trên thí nguyên liệu sấy phải có độ dày phù hợp

1.5.3 Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước

1.5.3.1 Nghiên cứu trong nước

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

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

 Đỗ Bích Thủy, ngiên cứu quá trình sấy khô một số nguyên liệu nông sản

có độ ẩm cao bằng bức xạ hồng ngoại Kết quả nghiên cứu đã tìm ra được chế độ sấy thóc và lạc tối ưu bằng máy sấy băng chuyền dùng đèn hồng ngoại với các thông số như sau: vận tốc băng tải: 7m/s, khoảng cách bức xạ là: 45cm, quá trình ủ ẩm:3 phút

 Trần Đại Tiến, nghiên cứu ảnh hưởng của một số chế độ sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh đến chất lượng của mực ống khô lột da Kết qủa nghiên cứu

đã tìm đưa đến kết luận: Chất lượng mực ống khô được sấy khô bằngbức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh tốt hơn so với phương pháp sấy bức xạ đối lưu Chế độ sấy bức xạ kết hợp sấy lạnh tốt nhất là: Nhiệt độ sấy là 35oC – 10C, vận tốc gió 2m/s – 1m/s, khoảng cách bức xạ là 40cm

 Lê Văn Hoàng, sử dụng tia hồng ngoại trong quá trình bảo quản thóc Kết quả nghiên cứu cho thấy khối hạt bảo quản được xử lí bằng bức xạ hồng ngoại thì không những côn trùng bị tiêu diệt gần như tuyệt đối, độ ẩm khối hạt nhanh chóng đạt độ ẩm bảo quản cho phép mà chất lượng của khối hạt cũng được bảo giữ tối đa

 Phạm Đức Việt và các cộng sự - Viện công nghệ sau thu hoạch – Hà Nội,

đã nghiên cứu sấy thóc, ngô, rau và rau gia vị bằng máy sấy gốm bức xạ hồng ngoại

đã đưa ra kết luận là sản phẩm được sau khi được sấy không bị tổn thấp về chất lượng, mùi vị, hàm lượng các vitamin được bảo quản, sản phẩm sấy được tiệt trùng Thời gian sấy rút ngắn nhiều lần Đặc biệt khi sấy hạt giống tỷ lệ nảy mầm rất cao Nếu cùng thời điều kiện sử dụng năng lượng điện thì sấy nông sản bằng gốm hồng ngoại dải tần hẹp chọn lọc tiết kiệm hơn về thời gian và năng lượng Phương pháp này không gây nguy hiểm, thiết bị có độ ổn định và độ bền cao

1.5.3.2 Nghiên cứu ngoài nước

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

kể so với sấy bằng không khí nóng, tỷ lệ này sẽ tăng theo sự gia tăng cường độ bức

xạ Tuy nhiên, nghiên cứu này cũng cho thấy những lát chuối được loại bớt nước trước bằng bức xạ hồng ngoại sẽ khô chậm hơn trong quá trình đóng băng khô so với các mẫu không cần loại nước trước do sự thay đổi cấu trúc xảy ra trong quá

trình loại nước.[15]

 Zhongli Pan và các cộng sự, nghiên cứu sấy khô hành tây bằng sấy hồng ngoại xúc tác, kết quả cho thấy hành tây sấy bằng phương pháp hồng ngoại xúc tác cho hiệu quả hơn sấy bằng phương pháp đối lưu không khí cưỡng bức Nhiệt độ sấy đối với phương pháp hồng ngoại xúc tác là 70oC và 80oC Nhiệt độ 80oC nên được

sử dụng vào đầu quá trình sấy để đạt được mức độ làm khô tối đa trong khi hư hỏng

là tối thiểu Nếu sử dụng hệ thống sấy đối lưu kết hợp bức xạ hồng ngoại thì sẽ sấy

bức xạ hồng ngoại trong giai đoạn đầu và sấy đối lưu cưỡng bức trong giai đoạn sau.[16]

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

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

Ở nhiệt độ cao 75oC, thời gian loại nước giảm vì quá trình khuếch tán ẩm tăng Đối với mẫu cần tây chần thì thời gian loại nước dài hơn so với mẫu cần tây

tươi có cùng kích thước.[13]

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

 Taner Baysal và các cộng sự, nghiên cứu ảnh hưởng của sấy vi nóng và bức xạ hồng ngoại đến chất lượng cà rốt và tỏi đã đưa ra kết luận

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

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

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

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

 Zbicinski cùng các cộng sự, nghiên cứu kết hợp giũa máy sấy bơm nhiệt

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

1.6 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU

1.6.1 Phân tích lựa chọn thông số tối ưu

1.6.1.1 Nhiệt độ

Trong điều kiện độ ẩm không khí, vận tốc gió…không đổi thì tăng nhiệt độ của không khí sẽ làm tăng tốc độ làm khô Nhiệt độ càng cao, lượng nước trong nguyên liệu giảm càng nhiều, do đó nhiệt độ dấy cao thì tốc độ khô sẽ nhanh hơn

Vì vậy, chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt t1 và nguyên liệu t2 là động lực làm bay hơi nước trong quá trình sấy:



d

dw

= K (t1 – t2) Trong đó:

dW: Là lượng nước bay hơi dτ: Thời gian sấy

K: Hệ số bay hơi

t1, t2: Nhiệt độ sấy và nhiệt độ nguyên liệu Khi tăng nhiệt độ cũng chỉ tăng trong một giới hạn cho phép Vì nhiệt độ làm khô cao sẽ ảnh hưởng lớn tới chất lượng của sản phẩm, dễ làm cho sản phẩm nứt nẻ, tạo màng cứng ở bề mặt cản trở sự di chuyển của nước từ trong ra ngoài

Nhưng nếu nhiệt độ quá thấp, dưới giới hạn cho phép sẽ làm kéo dài thời gian sấy gây ra sự biến đổi trong vật liệu sấy, quá trình thối rửa sẽ sảy ra Nhiệt độ làm khô thích hợp được xác định dựa vào nhiều yếu tố khác nhau, trong đó loại nguyên liệu tác động rất lớn đến việc lựa chọn chế độ sấy thích hợp

6.1.1.2 Vận tốc chuyển động của không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ sẽ không có lợi cho quá trình làm khô Nếu tốc độ chuyển động không khí lớn khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy Ngược lại tốc độ nhỏ sẽ làm cho quá trình làm khô chậm lại, dẫn đến

sự hư hỏng sản phẩm do quá trình biến đổi của vi sinh, cũng hư các enzyme nội tại

Hướng gió cũng ảnh hưởng lớn tới quá trình làm khô, khi hướng gió thổi song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ khô nhanh nhất Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 50 độ thì quá trình làm khô tương đối chậm, còn thẳng góc thì hiệu quả làm khô kém

1.6.1.3 Độ ẩm không khí

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

Làm khô tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí (50%- 60%),

để làm cho không khí có độ ẩm thích hợp cần tiến hành tách ẩm bằng cách hạ nhiệt

độ không khí xuống dưới nhiệt độ đọng sương, hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng hạ xuống thấp Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp

1.6.1.4 Khoảng cách từ nguồn bức xạ tới vật liệu sấy

Ở cùng nhiệt độ sấy và các điều kiện sấy khác thì khi khoảng cách từ nguồn bức xạ tới vật liệu sấy tăng lên thì sự biến đổi hàm chậm hơn, tốc độ sấy cũng nhỏ hơn vì vậy thời gian sấy kéo dài làm ảnh hưởng chất lượng sản phẩm sấy, hoạt động của vi sinh vật và enzyme nội tại Do khoảng cách xa thì khả năng xuyên thấu kém,

sự hấp thụ năng lượng bức xạ kém nên vật liệu sấy chậm tăng nhiệt độ làm cho quá trình thoát ẩm diễn ra chậm chạp

Khi ở khoảng cách gần thì hấp thụ năng lượng bức xạ tốt hơn, làm tăng nhiệt

độ của vật liệu sấy nhanh hơn làm cho quá trình bốc hơi ẩm mãnh liệt, dẫn đến tốc

độ sấy nhanh, thời gian sấy giảm Tuy nhiên, nếu khoảng cách quá gần thì trường nhiệt độ không đều, làm giảm khả năng hấp thụ của vật, làm chai bề mặt cục bộ, ảnh hưởng tới chất lượng cảm quan của sản phấm

1.6.2 Hàm mục tiêu và xác định miềm tối ưu của các thông số

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

W = f(tTNS, v TNS, hBX, dVLS)

1.6.2.2 Miền tối ưu của các thông số

Giá trị tối ưu của các thông số, vận tốc không khí trong buồng sấy, khoảng cách từ nguồn bức xạ tới nguyên liệu sẽ nằm trong một miềm giá trị nhất định của dải thông số làm việc Để hạn chế số thí nghiệm và tăng độ chính xác của kết quả tìm thông số tối ưu ta sẽ phân tích lý thuyết và tiến hành thí nghiệm để xác định miền giá trị mà các thông số tối ưu rơi vào càng hẹp càng tốt

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

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

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

Tên tiếng Anh: Sweet leek, Fragrant – flowered garlic, Chinese chives

Tên tiếng việt: Hẹ

Hình 2.1: Hẹ lá tươi trước khi sấy

2.2 THIẾT BỊ SẤY HỒNG NGOẠI KẾT HỢP SẤY LẠNH

 Phần tủ chứa các bóng đèn hồng ngoại dùng để nung nóng nước trong sản phẩm tạo điều kiện khuếch tán nội và tăng nhiệt độ không khí Trong tủ gồm 4 bóng đèn hồng ngoại, công suất mỗi bóng là 250W Tủ sấy dùng dòng điện xoay chiều 220V

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Không khí đi qua dàn lạnh được làm lạnh tách ẩm, nước ngưng tụ được thải

ra ngoài Không khí trước khi được quạt ly tâm thổi vào tủ thì nó được đốt nóng sơ

bộ nhờ dàn nóng để không khí giảm đi độ ẩm Sau đó không khí được thổi vào tủ sấy tại đây không khí tiếp tục nhận nhiệt từ bức xạ đèn hồng ngoại và nóng lên độ

ẩm tương đối giảm đi Không khí có độ ẩm thấp tiếp xúc với vật liệu sấy để lấy ẩm

đi Còn bức xạ từ đèn hồng ngoại chiếu lên sản phẩm để nung nóng nước trong sản

Bảng điều khiển

phẩm, nước dịch chuyển ra bề mặt sản phẩm, hoá hơi và được không khí mang đi

Không khí nóng được quạt ở trên hút ra ngoài

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để tìm được chế độ tối ưu và đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt nhất thì phải

áp dụng nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, qua các thí nghiệm, tính toán để tìm ra cách tốt nhất, đơn giản nhất

2.3.1 Bố trí thí nghiệm tìm chế độ sấy tối ưu

Để đánh giá được độ chính xác, đánh giá được khả năng làm khô của phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh, đồng thời tìm ra được quy trình tối ưu, ta cần tiến hành thí nghiệm tìm ra các thông số, miền của thông số, được thể hiện qua bố trí thí nghiệm sau

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tìm chế độ sấy tối ưu

Điểm chất lƣợng cảm quan

Hàm lƣợng vitamin C Vi sinh vật