MỤC LỤC 1. CƠ SỞ KHOA HỌC 4 1.1 Định nghĩa 4 1.2 Các phương pháp sấy 4 1.2.1 Phương pháp sấy nóng 4 1.2.2 Phương pháp sấy bức xạ 5 1.2.3 Phương pháp sấy đối lưu 5 1.2.4 Phương pháp sấy lạnh 11 1.2.5 Phơi nắng 12 1.3. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy 13 1.3.1. Quá trình khuếch tán nội 13 1.3.2. Quá trình khuếch tán ngoại 14 1.3.3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại 14 1.3.4. Các giai đoạn trong quá trình sấy 15 2. MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN 16 2.1 Khai thác 16 2.2 Chế biến 16 2.3 Bảo quản 17 2.4 Hoàn thiện 17 3. CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU 17 3.1 Vật lý 17 3.2 Hoá học 18 3.3 Hóa lý 19 3.4 Sinh học 19 3.5 Hóa sinh 19 4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG: 20
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH SẤY Giáo viên hướng dẫn: Cô TRẦN THỊ THU TRÀ Sinh viên thực hiện: Trần Ngọc Trường Giang 60800536 Võ Đặng Thành Long 60801155 Tôn Nữ Khánh Minh 60801279 Lê Thụy Trà My 60801294 12-2010 MỤC LỤC 1. CƠ SỞ KHOA HỌC.................................................................................................................4 1.1 Định nghĩa..........................................................................................................................4 1.2 Các phương pháp sấy..........................................................................................................4 1.2.1 Phương pháp sấy nóng................................................................................................4 1.2.2 Phương pháp sấy bức xạ.............................................................................................5 1.2.3 Phương pháp sấy đối lưu.............................................................................................5 1.2.4 Phương pháp sấy lạnh...............................................................................................11 1.2.5 Phơi nắng...................................................................................................................12 1.3. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy........................................................ 13 1.3.1. Quá trình khuếch tán nội..........................................................................................13 1.3.2. Quá trình khuếch tán ngoại......................................................................................14 1.3.3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại.....................................14 1.3.4. Các giai đoạn trong quá trình sấy.............................................................................15 2. MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN......................................................16 2.1 Khai thác...........................................................................................................................16 2.2 Chế biến............................................................................................................................16 2.3 Bảo quản...........................................................................................................................17 2.4 Hoàn thiện.........................................................................................................................17 3. CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU.................................................................................17 3.1 Vật lý................................................................................................................................17 3.2 Hoá học.............................................................................................................................18 3.3 Hóa lý................................................................................................................................19 3.4 Sinh học............................................................................................................................19 3.5 Hóa sinh............................................................................................................................19 4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG:...............................................................................................20 4.1 Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy.............................................................................20 2 4.2 Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu..............................................................................21 5. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH SẤY ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM......................22 5.1 Ảnh hưởng đến cấu trúc....................................................................................................22 5.2 Ảnh hưởng đến mùi vị......................................................................................................24 5.3 Ảnh hưởng đến màu sắc...................................................................................................26 5.4 Ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng....................................................................................26 5.5 Ảnh hưởng đến sự hồi nguyên sản phẩm (rehydration)...................................................27 6. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM SẤY.......................................28 6.1 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm sấy.................................................................28 6.1.1. Hình dáng, kích thước và thể tích của sản phẩm.....................................................28 6.1.2. Màu sắc....................................................................................................................29 6.1.3. Nồng độ vị, chất thơm và các chất khác..................................................................30 6.1.4. Nồng độ đường và muối..........................................................................................31 6.1.5. Sự ngấm nước và độ sánh........................................................................................31 6.1.6. Độ ẩm.......................................................................................................................32 6.2 Bao gói và bảo quản sản phẩm sấy...................................................................................34 7. VÍ DỤ SẤY HOA QUẢ..........................................................................................................36 7.1 Chần (hấp)........................................................................................................................36 7.2 Xử lý hoá chất...................................................................................................................37 7.3 Nhiệt độ sấy......................................................................................................................37 7.4 Độ ẩm không khí..............................................................................................................38 7.5 Lưu thông của không khí..................................................................................................38 7.6 Độ của lớp sấy..................................................................................................................38 7.7 Đóng gói và bảo quản rau quả khô...................................................................................39 7.8 Phương pháp làm khô.......................................................................................................39 1. CƠ SỞ KHOA HỌC: 3 1.1 Định nghĩa Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu. Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi mẫu nguyên liệu theo nguyên tắc bốc hơi (evaporation) hoặc thăng hoa (sublimation). Cần phân biệt sự khác nhau giữa sấy và cô đặc. Trong quá trình sấy, mẫu nguyên liệu thường ở dạng rắn, tuy nhiên mẫu nguyên liệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù. Sán phẩm thu được sau quá trình sấy luôn ở dạng rắn hoặc bột. Có nhiều phương pháp sấy và chúng được thực hiện thoe những nguyên tắc khác nhau. Có thể chia có phương pháp sấy theo những nhóm sau: 1.2 Các phương pháp sấy Có nhiều phương pháp sấy và chúng được thực hiện thoe những nguyên tắc khác nhau. Có thể chia có phương pháp sấy theo những nhóm sau: 1.2.1 Phương pháp sấy nóng. Trong phương pháp sấy nóng tác nhân sấy (TNS) và vật liệu sấy (VLS) được đốt nóng. Do tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước p am trong tác nhân sấy giảm. Mặt khác, do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên, nên mật độ hơi trong các mao quản tăng lên do vậy làm cho phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu tăng. Như vậy, trong các hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường: thứ nhất là giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng nó và cách thứ hai là tăng phân áp suất hơi trong vật liệu sấy. Trong các hệ thống sấy đối lưu người ta sử dụng cả hai cách này. Ngược lại, trong các hệ thống sấy tiếp xúc, sấy bức xạ và hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần chỉ sử dụng cách đốt nóng vật. Hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt: + Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò. + Hệ thống sấy tiếp xúc: Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Như vậy, trong các hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo độ chênh phân áp suất hơi nước nhờ 4 tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy. Trong số này chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô và hệ thống sấy tang… + Hệ thống sấy bức xạ: Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường. Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật. + Các hệ thống sấy khác: Ngoài ba hệ thống sấy trên, trong các hệ thống sấy nóng còn có các hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường để đốt nóng vật. Trong các hệ thống sấy loại này, khi vật liệu sấy đặt trong một trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này đốt nóng vật. Như vậy, cũng như các hệ thống sấy bức xạ và hệ thống sấy tiếp xúc, các hệ thống loại này cũng chỉ tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật. 1.2.2. Phương pháp sấy bức xạ. -Phương pháp sấy bức xạ là phương pháp sấy mà trong đó vật liệu sấy nhận nhiệt từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường. Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật. 1.2.3. Phương pháp sấy đối lưu. A. Khái niệm. Phương pháp sấy đối lưu là phương pháp sấy dùng không khí nóng hoặc khói lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ (t, ϕ, w…) phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi theo tác nhân sấy vào môi trường. Trong phương pháp sấy đối lưu nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ tác nhân sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. B. Phân loại hệ thống sấy đối lưu. 5 Người ta thường phân loại hệ thống sấy đối lưu chủ yếu theo cấu tạo của các thiết bị sấy. Có thể gặp các hệ thống sấy đối lưu sau đây: • Hệ thống sấy buồng Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy. Trong buồng sấy có bố trí các thiết bị đỡ vật liệu sấy mà ta gọi chung là thiết bị chuyển tải (TBCT). Nếu dung lượng của buồng sấy bé và thiết bị chuyển tải là các khay sấy thì người ta thường gọi hệ thống sấy buồng này là tủ sấy. Nếu dung lượng của buồng sấy là lớn và thiết bị chuyển tải là các xe goòng thì người ta gọi là hệ thống sấy buồng kiểu xe goòng. Nói chung, thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng. Xe goòng Kieåu tuû Hình 1.1: Hệ thống sấy buồng • Hệ thống sấy hầm Khác với hệ thống sấy buồng, trong hệ thống sấy hầm thiết bị sấy là một hầm sấy dài, vật liệu sấy vào ở đầu này và ra ở đầu kia của hầm. Thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy hầm thường là xe goòng hoặc là băng tải. Đặc điểm chủ yếu của hệ thống sấy hầm là bán liên tục hoặc liên tục và cũng như hệ thống sấy buồng nó có thể sấy được nhiều dạng vật liệu sấy. Tuy nhiên, do cấu tạo, năng suất của nó lớn hơn năng suất của hệ thống sấy buồng. 6 Kieåu xe gooøng Kieåu xích Kieåu xích Hình 1.2: Hệ thống sấy hầm • Hệ thống sấy tháp Trong hệ thống sấy này thiết bị sấy là một tháp sấy, trong đó người ta đặt một loạt kênh dẫn và kênh thải tác nhân sấy xen kẽ nhau. Vật liệu sấy trong hệ thống sấy tháp là dạng hạt tự chảy từ trên xuống dưới. Tác nhân sấy từ các kênh dẫn xuyên qua lớp hạt chuyển động đi vào các kênh thải để ra ngoài. Như vậy, hệ thống sấy tháp là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt. Cùng dạng với hệ thống sấy tháp chúng ta cũng gặp những hệ thống sấy tương tự, ở đó hạt chuyển động từ trên xuống còn tác nhân sấy đi ngang qua lớp hạt thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm. Hệ thống sấy tháp là hệ thống sấy liên tục. 7 Kieåu cöûa chôùp Kieåu keânh daãn vaø thaûi Kieåu cöûa chôùp quay ñöôïc Hình 1.3: Hệ thống sấy tháp • Hệ thống sấy thùng quay Thiết bị sấy trong hệ thống sấy thùng quay như tên gọi là một thùng sấy hình trụ tròn đặt nghiêng một góc nào đó. Trong thùng sấy người ta bố trí các cánh xáo trộn. Khi thùng quay, vật liệu sấy vừa chuyển động từ đầu này đến đầu kia của thùng sấy vừa bị xáo trộn từ trên xuống dưới. Tác nhân sấy cũng vào ở đầu này và ra ở đầu kia của thùng sấy. Như vậy, hệ thống sấy thùng quay cũng là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt hoặc cục nhỏ và có thể làm việc liên tục. Kieåu roto Kieåu coù oáng daãn gioù Kieåu caùnh troän Hình 1.4: Hệ thống sấy thùng quay 8 • Hệ thống sấy khí động Có rất nhiều hệ thống sấy khí động. Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này có thể là một ống tròn hoặc hình phễu, trong đó tác nhân sấy có tốc độ cao vừa làm nhiệm vụ sấy vừa làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu sấy từ đầu này đến đầu kia của thiết bị sấy. Tốc độ của tác nhân sấy có thể đạt (40 ÷ 50) m/s. Vật liệu sấy trong các hệ thống sấy này phải là những hạt, mảnh nhỏ và độ ẩm cần lấy đi trong quá trình sấy thường là độ ẩm bề mặt. Kieåu xyclon Kieåu oáng Hình 1.5: Hệ thống sấy khí động • Hệ thống sấy tầng sôi Trong hệ thống sấy tầng sôi, thiết bị sấy là một buồng sấy, trong đó người ta bố trí ghi đỡ vật liệu sấy. Tác nhân sấy có thông số thích hợp được đưa vào dưới ghi và làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng trên ghi như hình ảnh bọt nước sôi. Vì vậy, người ta gọi là hệ thống sấy tầng sôi. Đây cũng là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt. Hạt khô nhẹ hơn sẽ ở phần trên của lớp sôi và được lấy ra khỏi thiết bị sấy một cách liên tục. Trong hệ thống sấy tầng sôi, truyền nhiệt và truyền ẩm giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy rất tốt nên trong các hệ thống sấy hạt hiện có thì hệ thống sấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và vật liệu sấy được sấy rất đều. 9 Kieåu moät buoàng Kieåu nhieàu buoàng Hình 1.6: Hệ thống sấy tầng sôi • Hệ thống sấy phun Hệ thống sấy phun là một hệ thống sấy chuyên dùng để sấy các dung dịch huyền phù như trong dây chuyền sản xuất sữa bột, sữa đậu nành v.v… Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này thường là một hình chóp trụ, phần chóp hướng xuống dưới. Dung dịch huyền phù được bơm cao áp đưa vào các vòi phun hoặc trên các đĩa quay ở đỉnh tháp tạo thành những hạt dung dịch bay lơ lửng trong thiết bị sấy. Tác nhân sấy có thể được đưa vào cùng chiều hay ngược chiều thực hiện quá trình truyền nhiệt truyền ẩm với các hạt dung dịch và thoát ra ngoài qua xyclon. Vật liệu khô thu được ở đáy chóp và được lấy ra ngoài hoặc liên tục hoặc định kỳ. 10 11 Nguyên liệu lỏng vào Nguyên liệu lỏng vào Không khí nóng vào Không khí nóng vào Không khí ra Không khí ra Sản phẩm ra Sản phẩm ra Kiểu vòi phun Kiểu đĩa quay 12 Hình 1.7: Hệ thống sấy phun 1.2.4 • Phương pháp sấy lạnh: Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 00C Đối với những phương pháp sấy lạnh mà nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường. Tác nhân sấy thường là không khí trước hết khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các phương pháp khử ẩm hấp phụ và sau đó lại được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu. Khi đó, do phần áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn áp suất phần hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay hơi đi vào tác nhân sấy. Trong các loại phương pháp sấy này hoàn toàn giống như trong các phương pháp sấy nóng khác. Điều khác ở đây là cách giảm phần áp suất hơi P am trong tác nhân sấy. Chẳng hạn trong các phương pháp sấy nóng đối lưu người ta giảm P am bằng cách đốt nóng để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối ϕ . Trong khi đó, với các phương pháp sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường chẳng hạn, người ta lại tìm cách giảm áp suất hơi nước của tác nhân sấy P am giảm. Lượng nước chứa trong không khí được tách bằng cách qua dàn lạnh. • Hệ thống sấy thăng hoa Phương pháp sấy lạnh mà trong đó ẩm ở trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy thường gọi là sấy thăng hoa. Phương pháp thăng hoa, người ta tạo ra môi trường trong đó nước trong vật liệu sấy ở dưới điểm băng, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T < 273K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p < 610 Pa. Khi đó, nếu vật liệu sấy nhận nhiệt lượng thì nước trong vật ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước và đi vào tác nhân sấy. Như vậy, trong hệ thống sấy thăng hoa một mặt ta phải làm lạnh vật xuống dưới 0 0C và tạo chân không xung quanh vật liệu sấy. 13 • Hệ thống sấy chân không Nếu nhiệt độ của vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273 K nhưng áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p > 610 Pa thì khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phần tử nước ở thể rắn không chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi biến thành hơi đi vào môi trường nước ở thể rắn phải chuyển qua thể lỏng. Do tính phức tạp và không kinh tế phương pháp chân không và phương pháp thăng hoa cũng như phương pháp sấy lạnh nói chung chỉ chỉ dùng để sấy vật liệu quý hiếm không chịu dược nhiệt độ cao, sấy những mặt hàng chất lượng cao. Vì vậy các phương pháp này không phổ biến. 1.2.5 Phơi nắng • Ưu điểm Phơi nắng không tốn kém về nguyên liệu, diệt trừ được một số nấm mốc, côn trùng. Đây là phương pháp đơn giản, truyền thống được đại đa số nông dân áp dụng. • Nhược điểm Phương pháp phơi nắng luôn bị phục thuộc vào điều kiện thời tiết, sân bãi, tốn nhiều công lao động và không cơ giới hóa được. Nông sản dễ bị nhiễm bẩn và bị ẩm khi gặp mưa. • Các phương pháp phơi nắng cải tiến Kiểu phơi Allfale của tổ chức TS.P.C (Trung tâm sản xuất sản phẩm nhiệt đới) Kiểu phơi ITiPAT Kiểu phơi bằng giá “Crib 1.3. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy Cơ chế thoát ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy gồm hai quá trình là khuyếch tán nộivà khuyếch tán ngoại: 14 1.3.1. Quá trình khuếch tán nội. Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt. Ngoài ra quá trình 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 ta thấy rằng 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 nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau. Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau: dW dc = k .F . dt dx Trong đó: W – lượng nước khuếch tán, kg; dt – thời gian khuếch tán, giờ; F – diện tích bề mặt khuếch tán, m2; k - hệ số khuếch tán; dc - gradien độ ẩm. dx Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy. Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy. 1.3.2. Quá trình khuếch tán ngoại. Sự định kỳ chuyển hơi nước trên bề mặt nguyên liêu vào không khí gọi là quá trình khuếch tán ngoại. Lượng nước bay hơi trong khuếch tán ngoại thực hiện dưới điều kiện áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liêu liệu (E) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (e). Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước bão hòa (E) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (e). Sự chênh 15 lệch đó là ∆P = E − e . Lượng hơi nước bay hơi tỷ lệ thuận với ∆P , với bề mặt bay hơi và thời gian làm khô: dW = B ( E − e).F .dt Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn như sau: dW = B.( E − e).F dt Trong đó: W – lượng nước bay hơi, kg F – diện tích bề mặt bay hơi, m2 dt – thời gian bay hơi, giờ B – hệ số bay hơi. 1.3.3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại. Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại. Tức là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần. Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội. Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ra mãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm. Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm) mục đích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội. 1.3.4. Các giai đoạn trong quá trình sấy. Nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ chuyển động của không khí không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao, thì quá trình sấy sẽ xẩy ra theo ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi và giai đoạn sấy tốc độ giảm dần. A.Giai đoạn làm nóng vật. 16 Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Trong quá trình này toàn bộ vật sấy đuợc gia nhiệt. Ẩm lỏng trong vật cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trong buồng sấy. Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của vật tăng dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tuy vậy sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật. Vùng trong vật đạt tới nhiệt độ nhiệt kế ướt chậm hơn. B.Giai đoạn sấy đẳng tốc. Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ của tác nhân sấy bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi. Do nhiệt độ không khí của tác nhân sấy không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật cũng không đổi. Điều này sẽ làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm của vật theo thời gian ( ∂u ∂u = const. ) không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi ∂τ ∂τ Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi biến thiên của nhiệt độ chứa ẩm theo thời gian là tuyến tính. Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của vật đạt tới trị số tới hạn u k = u cbmã thì giai đoạn sấy tốc độ không đổi chấm dứt. Đồng thời cũng là chấm dứt giai đoạn thoát ẩm tự chuyển sang giai đoạn sấy tốc độ giảm. C.Giai đoạn sấy giảm tốc. Ở giai đoạn sấy này thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu là nước liên kết do đó năng lượng liên kết lớn. Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khăn hơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong. Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy. 17 Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh. 2. MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN: 2.1 Khai thác: Quá trình sấy sẽ tách bớt nước ra khỏi nguyên liệu. Do đó hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong một đơn vị khối lượng sản phẩm sấy sẽ tăng lên. Theo quan điểm này, quá trình sấy có mục đích công nghệ là khai thác vì nó làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong một đơn vị khối lượng sản phẩm. 2.2 Chế biến: Quá trình sấy làm biến đổi nguyên liệu và tạo ra nhiều tính chất đặc trưng cho sảm phẩm. Ví dụ như trong công nghệ sản xuất các loại trái cây sấy (mít, chuối, thơm…), quá trình sấy sẽ tạo ra những tính chất vật lý và hóa lý mới cho sảm phẩm, là cho sản phẩm trờ nên khác biệt hẳn so với nguyên liệu ban đầu. Còn trong công nghê sản xuất sữa bột, cà phê hoà tan, trà hoà tan, bột rau quả… thì quá trình sấy không chỉ chuyển hóa mẫu nguyên liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạng bột mà còn làm thay đổi sâu sắc các tính chất vật lý và hóa lý của sản phẩm. Trong tất cả các trường hợp nói trên, mục đích công nghệ của quá trình sấy là chế biến. 2.3 Bảo quản: Quá trình sấy là giảm giá trị hoạt độ của nước trong nguyên liệu nên ức chế hệ vi sinh vật và một số enzyme, giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Ngoài ra, trong một số trường hợp sử dụng nhiệt độ tác nhân sấy khá cao thì một số vi sinh vật và enzyme sẽ bị vô hoạt bởi nhiệt. Ví dụ như khi thu họach ngũ cốc, nếu độ ẩm của hạt dao động trong khảong 17 – 18 % thì hạt rất nhanh bị hư hỏng trong quá trình bảo quản. Nguyên nhân chủ yếu của sự hư hỏng là do hoạt động của hệ enzyme và vi sinh vật trong hạt. Nếu chúng ta sấy hạt đền độ ẩm 13% thì thời gian bảo quản của hạt trong cyclo có thể kéo dài cả năm hoặc dài hơn. 2.4 Hoàn thiện: Quá trình sấy có thể làm cải thiện một vài chỉ tiêu chất lượng sảm phẩm. Xét ví dụ quá trình sấy malt đại mạch. Mục đích công nghệ chính của quá trình này là bảo quản (độ ẩm của malt vàng giảm từ 44-48% xuống 3-4%). Ngoài ra, quá trình sấy sẽ hình thành nên các hợp chất 18 melanoidine trong malt vàng, góp phần cải thiện màu sắc và mùi của malt. Trên cơ sở đó, quá trình sấy malt còn có một mục đích công nghê khác là hoàn thiện sản phẩm. 3. CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU: 3.1 Vật lý: Trong quá trình sấy sẽ xuất hiện gradient nhiệt trong nguyên liệu. Nhiệt độ sẽ tăng cao tại vùng bề mặt của nguyên liệu và giảm dần ở vùng tâm. Sự khuếch tán ẩm sẽ xảy ra do sự chênh lệch ẩm tại các vùng khác nhau ở bên trong mẫu nguyên liệu. Trong giai đoạn sấy đẳng tốc, các phân tử nước tại vùng trung tâm sẽ dịch chuyển ra vùng biên. Các tính chất vật lý của nguyên liệu sẽ thay đổi theo hình dạng, kích thước, khối lượng, tỷ trọng, độ giòn… Tuỳ thuộc vào bản chất nguyên liệu và các thông số công nghệ trong quá trình sấy mà những biến đổi nói trên sẽ diễn ra theo những quy luật và mức độ khác nhau. Ví dụ như trong quá trình sấy thơm cắt miếng, thể tíhc sản phẩm sẽ co lại, các chỉ tiêu vật lý khác như khồi lượng, tỷ trọng sẽ giảm đi, tuy nhiên độ giòn sẽ tăng lên. Những biến đổi vật lý sẽ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm sấy. 3.2 Hoá học: Khi tăng nhiệt độ thì tốc độ của các phản ứng hoá học sẽ tăng lên. Do đó trong quá trình sấy sẽ xảy ra nhiều phản ứng hoá học khác nhau trong nguyên liệu, những biến đổi hoá học sẽ ảnh hưởng có lợi hoặc có hại đến chất lượng của sản phẩm sấy. Dưới đây là một số phản ứng thường gặp. Phản ứng oxy hóa: • Một số vitamin trong thực phẩm, ví dụ vitamin C rất dễ bị oxy hóa trong quá trình sấy. Kết quả là hàm lượng vitamin C sẽ giảm đi đáng kể so với trong nguyên liệu • ban đầu. Các hợp chất màu như Carotenoids, cholorophyll cũng bị oxy hóa làm cho sản • phẩm nhạt màu hoặc mất màu. Các hợp chất polyphenol trong rau quả rất dễ bị oxy hóa trong quá trình sấy và làm cho sản phẩm sấy hóa nâu. 19 • Các hợp chất lipid, đặc biệt lá các acid béo tự do khi tham gia phản ứng oxy hóa sẽ hình thành nên các peroxide và nhiều loại sản phẩm phụ khác tạo nên mùi ôi cho sản phẩm Nhìn chung, các phản ứng oxy hóa nói trên đều gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm sau khi sấy. Phản ứng thủy phân: trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, nếu nguyên liệu có độ ẩm cao thì có thể xảy ra phản ứng thủy phân các hợp chất có trong nguyên liệu, ví dụ như triglyceride bị thủy phân thành glycerol và các acid béo Phản ứng Maillard: đây là phản ứng thường gặp khi sấy nguyên liệu có chứa đường khử và các hợp chất có nhóm –NH2 tự do. Phản ứng sẽ tạo ra các hợp chất melnoidine và làm cho sản phẩm sấy bị sậm màu. Trong công nghệ sản xuất trái cây sấy, phản ứng Maillard sẽ ảnh hưởng không tốt đến màu sác của sản phẩm. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất malt đại mạch, việc hình thành nên các hợp chất melanoidine là có lợi vì chúng sẽ góp phần tạo nên màu vàng đặc trưng cho bia thành phẩm . Ngoài các phản ứng nói trên, trong quá trình sấy thực phẩm còn có thể xảy ra các phản ứng hóa học khác như dehydrate hóa, phân hủy, trùng hợp… 3.3 Hóa lý: Biến đổi hóa lý quan trọng nhất trong quá trình sấy là sự chuyển pha nước từ lỏng thành hơi. Các hợp chất dễ bay hơi có trong nguyên liệu sấy cũng sẽ thoát ra môi trường bên ngoài, kết quả là mùi của sản phẩm sấy sẽ giảm đi so với nguyên liệu ban đầu. Một số hợp chất khác trong nguyên liệu cũng có thể thay đổi pha trong quá trình sấy, ví dụ tinh bột có thể bị hồ hóa, protein có thể bị đông tụ bất thuận nghịch, chất béo từ dạng rắn sẽ hóa lỏng… 3.4 Sinh học: 20 Trong quá trình sấy, sự trao đổi chất của các tế bào và mô nguyên liệu động thực vật sẽ ngừng lại nếu nhiệt độ sấy tăng cao. Nguyên nhân chính là do hệ enzyme trong mô tế bào bị vô hoạt bất thuận nghịch. Ngoài ra, các thành phần khác trong tế bào như DNA cũng có thể bị biến tính nhiệt. Các vi sinh vật trong nguyên liệu cũng bị ức chế hoặc tiêu diệt trong qua 1trình sấy do tác dụng nhiệt và do hoạt độ nước giảm đi. 3.5 Hóa sinh: Trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, do nhiệt độ của nguyên liệu chưa tăng cao, các phản ứng enzyme trong nguyên liệu tiếp tục diễn ra mạnh mẽ. Ví dụ như trong giai đoạn đầu của quá trình sấy malt đại mạch, các phản ứng thủy phân tinh bột và protein vẫn tiếp tục xảy ra nhờ xúc tác của hệ amylase và protease có trong malt xanh. Khi nhiệt độ tăng cao, các enzyme bị vô hoạt và các phản ứng hóa sinh sẽ dừng lại. 4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG: Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy và chúng có thể được chia thành hai nhóm: các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy và các yếu tố liên quan đến bản chất nguyên liệu cần sấy. 4.1 Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy Nhiệt độ tác nhân sấy: trong phương pháp sấy đối lưu, khi tăng nhiệt độ tác nhân sấy thì tốc độ sấy sẽ tăng theo. Đó là do tốc độ truyền nhiệt gia tăng. Việc tăng nhiệt độ tác nhân sấy sẽ làm giảm độ ẩm tương đối của nó. Điều sẽ làm cho các phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu cần sấy sẽ bốc hơi dễ dàng hơn. Ngoài ra, ở nhiệt độ cao thì sự khuếch tán của các phân tử nước cũng sẽ diễn ra nhanh hơn. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tác nhân sấy quá cao thì các biến đổi vật lý và hóa học trong nguyên liệu sẽ diễn ra mạnh mẽ. Một số biến đổi này có thể ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm. 21 Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy: khi tăng độ ẩm tương đối của tác nhân sấy thì thời gian sấy sẽ kéo dài. Trong phương pháp sấy đối lưu, theo lý thuyết thì các phân tử nước trên bề mặt nguyên liệu bốc hơi thì cần có sự chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy. Sự chênh lệch áp suất trên bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy. Sự chênh lệch này càng lớn thì nước trên bề mặt nguyên liệu càng dễ bốc hơi. Đây cũng là động lực trong quá trình sấy. Nếu độ ẩm tương đối của tác nhân sấy càng thấp thì tốc độ sấy trong giai đoạn sấy đẳng tốc sẽ càng tăng. Tuy nhiên, độ ẩm tương đối của không khí nóng ít ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc. Cần lưu ý là độ ẩm tương đối của tác nhân sấy sẽ ảnh hưởng đến quyết định đến giá trị độ ẩm cân bằng của sản phẩm sau quá trình sấy. Khi sản phẩm sấy đạt độ ẩm cân bằng thì quá trình bốc hơi nước sẽ ngừng lại. Tốc độ tác nhân sấy: trong phương pháp sấy đối lưu, tốc độ tác nhân sấy sẽ ảnh hưởng đến thời gian sấy. Sự bốc hơi nước từ bề mặt nguyên liệu sẽ diễn ra nhanh hơn khi tốc độ truyền khối được tăng cường nhờ sự đối lưu, tức khi tốc độ tác nhân sấy được gia tăng. Kết quả thực nghiệm cho thấy khi tăng tốc độ tác nhân sấy sẽ rút ngắn thời gian sấy đẳng tốc, tuy nhiên tốc độ tác nhân sấy ít ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc. Áp lực: áp lực trong buồng sấy sẽ ảnh hưởng đến trạng thái của nước trong nguyên liệu cần sấy. Khi sấy trong điều kiện chân không, do áp suất hơi của không khí giảm nên quá trình sấy sẽ diễn ra nhanh hơn, đặc biệt là trong gia đoạn sấy đẳng tốc. Tuy nhiên, áp suất chân không ít ảnh hưởng đến sự khuếch tán ẩm ở trong nguyên liệu 4.2 Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu Diện tích bề mặt của nguyên liệu: với hai mẫu nguyên liệu có cùng khới lượng và độ ẩm, mẫu nào có diện tích bề mặt lớn hơn thì thời gian sấy sẽ ngắn hơn. Đó là do khoảng cách mà các phân tử nước ở bên trong nguyên liệu cần khuếch tán đến bề mặt biên sẽ ngắn hơn. Ngoài ra, do diện tích bề mặt lớn nên số phân tử nước tại bề mặt có thể bốc hơi trong một khoảng thời gian xác định sẽ gia tăng Cấu trúc của nguyên liệu: các nguyên liệu trong ngành công nghiệp thực phẩm có cấu tạo từ những đơn vị là tế bào thực vật hoặc động vật. Khi đó, phần ẩm nằm bên ngoài tế bào sẽ rất 22 dễ tách trong quá trình sấy. Ngược lại, phần ẩm nằm bên trong tế bào rất khó tách. Khi cấu trúc tế bào bị phá hủy, việc tách nước nội bào sẽ trở nên dễ dàng hơn. Tuy nhiên, sự phá hủy cấu trúc thành tế bào thực vật hoặc động vật trong các nguyên liệu thực phẩm có thể gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm sau khi sấy. Thành phần hóa học của nguyên liệu: thành phần định tính và định lượng của các hợp chất hóa học có trong mẫu nguyên liệu ban đầu sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và thời gian sấy, đặc biệt là trong trường hợp sấy nguyên liệu có độ ẩm thấp. Một số cấu tử như đường, tinh bột, protein,muối… có khả năng tương tác với các phân tử nước ở bên trong nguyên liệu. Chúng sẽ làm giảm tốc độ khuếch tán của các phân tử nước từ tâm nguyên liệu ra đến vùng bề mặt, do đó làm cho quá trình sấy diễn ra chậm hơn 23 5. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH SẤY ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM Tất cả sản phẩm đều chịu thay đổi trong quá trình sấy và bảo quản sau đó. Yêu cầu đặt ra đối với quá trình sấy là bảo vệ tới mức tốt nhất chất lượng, hạn chế những hư hại trong quá trình sấy, bảo quản, đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế một cách tốt ưu nhất. Xét về bản chất, trong những thay đổi trong quá trình sấy có thể chia ra: • • • Những thay đổi lý học: sứt mẻ, gãy vỡ... Những thay đổi hoá lý: trạng thái tính chất của những keo cao phân tử bị thay đổi. Những thay đổi hoá sinh:do sự oxy hóa của chất béo, phản ứng sẩm màu phi • enzyme, phản ứng enzyme... Những thay đổi do vi sinh vật Những thay đổi đó đã làm thay đổi cấu trúc, mùi vị, màu sắc, giá trị dinh dưỡng và có ảnh hưởng đến tính hồi nguyên của sản phẩm sau khi sấy. 5.1 Ảnh hưởng đến cấu trúc Thay đổi về cấu trúc của các loại thực phẩm rắn là một trong những nguyên nhân quan trọng làm giảm chất lượng sản phẩm. Bản chất và mức độ của các biện pháp xử lý rau quả trước khi sấy đều có ảnh hưởng đến cấu trúc của sản ph ẩm sau khi hồi nguyên. Nguyên nhân là do sự hồ hoá của tinh bột, sự kết tinh của xenluloza và sự hình thành các sức căng bên trong do khác biệt về độ ẩm ở các vị trí khác nhau. Kết quả là sự tạo thành các vết nứt, gãy, các tế bào bị nén ép và vặn vẹo vĩnh viễn, làm cho sản phẩm có bề ngoài bị co ngót và nhăn nheo. Trong quá trình làm ướt trở lại, sản phẩm hút nước chậm và không lấy lại được cấu trúc cứng như ban đầu. Các sản phẩm khác nhau có sự dao động đáng kể về mức độ co ngót và khả năng hấp thụ nước trở lại. Sấy nhanh và ở nhiệt độ cao làm cho cấu trúc bị thay đổi nhiều hơn so với sấy với tốc độ vừa phải ở nhiệt độ thấp. 24 Trong quá trình sấy, các chất hoà tan di chuyển theo nước từ bên trong ra bề mặt bên ngoài của sản phẩm. Quá trình bay hơi nước làm cô đặc các chất tan ở bề mặt kết hợp với nhiệt độ cao của không khí (đặc biệt khi sấy trái cây, cá, thịt) gây ra các phản ứng lý hoá phức tạp của các chất tan ở bề mặt và hình thành nên lớp vỏ cứng không thấm được. Hiện tượng này gọi là hiện tượng "cứng vỏ" (case hardening), làm giảm tốc độ sấy và làm cho sản phẩm có bề mặt khô, nhưng bên trong thì ẩm. Vì vậy cần kiểm soát điều kiện sấy để tránh chênh lệch ẩm quá cao giữa bên trong và bề mặt sản phẩm. Đối với các sản phẩm dạng bột các đặc tính về cấu trúc của chúng liên quan đến dung lượng và tính hồi nguyên. Dung lượng của sản phẩm bột phụ thuộc vào kích cỡ, bản chất rỗng hay đặc của các hạt và được quyết định bởi bản chất, thành phần của sản phẩm và điều kiện sấy. Tính dễ chảy của khối bột phụ thuộc vào hàm lượng béo. Các nguyên liệu ít béo (như nước ép trái cây, khoai tây và cà phê) cho ra bột dễ chảy hơn là các sản phẩm nhiều béo như trứng nguyên quả hoặc chiết xuất từ thịt. Bột có thể được làm "hoà tan hoá" bằng cách xử lý các hạt rời sao cho chúng dính với nhau và kết cục thành khối dễ chảy. Khi làm ướt trở lại, nước dễ dàng thấm qua bề mặt của mỗi cục bột, làm vỡ các hạt bột ra và giúp các hạt bột phân tán nhanh trong chất lỏng. Quá trình này này liên quan đến những đặc tính của khối bột: độ thấm ướt, độ chìm, độ phân tán và độ hoà tan. Một loại bột được gọi là "hoà tan" nếu nó hoàn thành quá trình tan như trên trong vòng vài giây. Việc kết cục các hạt có thể thực hiện bằng cách: làm ẩm trở lại các hạt sản phẩm trong hơi nước có áp suất thấp. Có thể sử dụng các thiết bị làm kết cục kiểu tầng sôi, phản lực, đĩa, nón hoặc băng chuyền. Ở phương pháp khác, việc kết cục có thể thực hiện trực tiếp trong quá trình sấy phun khi bột tương đối ẩm được kết cục và sấy trong máy sấy tầng sôi gắn kèm. Có thể sử dụng các tác nhân kết dính (ví dụ lecithin) để liên kết các hạt lại với nhau. Phương pháp này trước đây được sử dụng cho thực phẩm có hàm lượng béo cao (ví dụ: sữa bột nguyên kem), nhưng hiện nay phần lớn đã được hay thế bằng các phương pháp khác. Đối với thị trường bán lẻ, sự tiện lợi của bột được hoà tan hoá được đặt lên trên chi phí cho quá trình sản xuất, đóng gói và vận chuyển. Tuy nhiên đối với nhiều thực phẩm dạng bột là bán thành phẩm cho các quá trình sản xuất khác, yêu cầu đặt ra là chúng phải có dung lượng lớn và 25 kích cỡ hạt khác nhau, để các hạt nhỏ làm đầy chổ trống giữa các lổ lớn, như thế có thể loại đi không khí, kéo dài thời gian bảo quản. Các đặc tính của một số thực phẩm sấy dạng bột được đưa ra ở bảng dưới. Sản phẩm Dung lượng (kg.m-3) Độ ẩm (%) Ca cao 480 3-5 Cà phê (nghiền) 330 7 Cà phê (hòa tan) 330 2.5 Cà phê kem 470 3 Tinh bột ngô 560 12 Trứng, nguyên quả 340 2–4 Sữa bột tách béo 640 2–4 Sữa bột tách béo hòa tan 550 2–4 Muối hạt 960 0.2 Đường hạt 800 0.5 Bột mì 420 12 5.2 Ảnh hưởng đến mùi vị Nhiệt làm thất thoát các thành phần dễ bay hơi ra khỏi sản phẩm vì vậy phần lớn các sản phẩm sấy bị giảm mùi vị. Mức độ thất thoát phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của sản phẩm, áp suất hơi nước và độ hoà tan của các chất bay hơi trong hơi nước. Những sản phẩm có giá trị kinh tế cao nhờ vào những đặc tính mùi vị (ví dụ như gia vị) cần được sấy ở nhiệt độ thấp. Một số sản phẩm sấy có kết cấu xốp, tạo điều kiện cho oxy không khí dễ dàng tiếp xúc với sản phẩm, gây ra các phản ứng oxy hoá các chất tan và chất béo trong quá trình bảo quản làm thay đổi mùi vị của sản phẩm. 26 Tốc độ của quá trình gây hỏng phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản và hoạt độ nước. Sự oxy hoá lipid của sữa sấy gây ra mùi vị ôi thiu, do sự hình thành các sản phẩm thứ cấp như các chất δ-lacton. Phần lớn rau quả chỉ chứa một lượng nhỏ lipid, tuy nhiên sự oxy hoá của các chất béo không no tạo ra các hydroperoxit tham gia tiếp vào các phản ứng polyme hoá, phản ứng tách nước hoặc oxy hoá để tạo thành aldehyde, keton và các acid gây mùi ôi thiu khó chịu. Có thể hạn chế những sự thay đổi này bằng các phương pháp sau: • bao gói trong môi trường chân không hoặc khí trơ ví dụ: bảo quản sữa bột trong • • • • • môi trường có 90 %N2 và 10 %CO2. bảo quản ở nhiệt độ thấp loại trừ ánh sáng và tia cực tím duy trì hàm ẩm thấp bổ sung các chất chống oxy hoá tổng hợp bảo quản bằng các chất chống oxy hoá tự nhiên: vd: sử dụng chế phẩm enzyme • glucoza oxidaza sử dụng SO2, acid ascorbic và axit xitric để ngăn ngừa những thay đổi về mùi vị do • các enzyme oxy hoá và thuỷ phân gây nên đối với trái cây. áp dụng phương pháp thanh trùng đối với sữa hoặc nước ép trái cây và các phương pháp chần hấp đối với rau củ. Một số phương pháp khác duy trì mùi vị của sản phẩm sấy: • • thu hồi các chất dễ bay hơi và đưa chúng trở lại sản phẩm. liên kết các chất bay hơi với các chất giữ mùi vị, sau đó tạo viên và bổ sung trở lại • sản phẩm sấy (ví dụ: bột thịt sấy). bổ sung enzyme hoặc kích hoạt các enzyme tự nhiên sẳn có để tạo ra các mùi vị từ các tiền chất có trong sản phẩm (ví dụ: hành và tỏi được sấy trong các điều kiện không gây hại đến các enzyme tạo mùi vị đặc trưng) 5.3 Ảnh hưởng đến màu sắc Có nhiều nguyên nhân gây ra sự mất màu hay thay đổi màu trong sản phẩm sấy, như là: • Sự thay đổi các đặc trưng bề mặt của sản phẩm gây ra thay đổi độ phản xạ ánh sáng và màu sắc. 27 • Nhiệt và sự oxy hoá trong quá trình sấy gây ra những thay đổi hoá học đối với carotenoit và clorophyl, cũng như hoạt động của enzim polyphenoloxidaza gây ra sự sẩm màu trong quá trình bảo quản của các sản phẩm rau quả. Có thể ngăn ngừa được những thay đổi này bằng các phương pháp chần hấp hoặc xử lý trái cây bằng axit ascorbic hoặc SO2. Tuy nhiên SO2 làm tẩy trắng anthocyanin và dư lượng SO 2 cũng đang là mối quan tâm về mức độ an toàn đối với sức khoẻ. Hiện nay, nó đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước. Tốc độ của phản ứng sẩm màu Maillard ở sản phẩm sữa và trái cây bảo quản phụ thuộc vào hoạt độ của nước trong sản phẩm và nhiệt độ bảo quản. Tốc độ sẩm màu tăng đáng kể khi nhiệt độ sấy cao, độ ẩm của sản phẩm vượt quá 4-5 % và nhiệt độ bảo quản trên 38oC. 5.4 Ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng Các số liệu về sự thất thoát các chất dinh dưỡng của các tác giả khác nhau thường không thống nhất, có thể là do có sự khác nhau đáng kể trong các quá trình chuẩn bị sấy, nhiệt độ và thời gian sấy, cũng như điều kiện bảo quản. Ở rau quả, thất thoát dinh dưỡng trong quá trình chuẩn bị thường vượt xa tổn thất do quá trình sấy. Ví dụ: thất thoát vitamin C trong quá trình chuẩn bị sấy táo (dạng khối) là 8% do quá trình cắt gọt, 62 % do chần hấp, 10 % do quá trình nghiền pu rê và 5% do quá trình sấy. Vitamin có độ hoà tan trong nước khác nhau và khi quá trình sấy diễn ra, một vài loại (ví dụ: vit B2 riboflavin) đạt trạng thái quá bão hoà và kết tủa khỏi dung dịch, nhờ vậy chúng ít bị tổn thất. Một số khác, ví dụ: axit ascorbic, hoà tan ngay cả khi độ ẩm của sản phẩm hạ xuống đến mức rất thấp, chúng phản ứng với các chất tan với tốc độ càng lúc càng cao hơn trong quá trình sấy. Vitamin C cũng rất nhạy cảm với nhiệt và oxy hoá. Vì thế để tránh những thất thoát lớn cần sấy trong thời gian ngắn, nhiệt độ thấp, bảo quản ở độ ẩm thấp và nồng độ khí oxy thấp. Thiamin (Vit B1) cũng nhạy cảm với nhiệt, tuy nhiên các vitamin khác tan trong nước bền với nhiệt và oxy hoá hơn và tổn thất trong quá trình sấy hiếm khi vượt quá 5-10 %, ngoại trừ thất thoát do quá trình chần hấp. 28 Sự tổn thất các vitamin có thể hạn chế đáng kể hoặc ngăn ngừa hoàn toàn khi sử dụng các phương pháp sấy nhanh và ôn hoà (như sấy phun), đặc biệt bằng phương pháp sấy thăng hoa đối với các nguyên liệu nghiền nát và nguyên liệu dạng cắt nhỏ. Các chất dinh dưỡng tan trong chất béo (ví dụ: các axit béo không thay thế và các vitamin A, D, E, K) phần lớn chứa trong phần chất rắn của sản phẩm và chúng không bị cô đặc trong khi sấy. Tuy nhiên nước là dung môi của các kim loại nặng, là những chất xúc tác của quá trình oxy hoá các chất dinh dưỡng không no. Khi nước bị mất đi, chất xúc tác trở nên hoạt động hơn và làm tăng tốc độ oxy hoá. Các vitamin tan trong chất béo bị biến đổi mất đi khi tiếp xúc với peroxit được sinh ra do sự oxy hoá chất béo. Để giảm thất thoát trong quá trình bảo quản người ta hạ thấp nồng độ oxy, nhiệt độ bảo quản và loại trừ ánh sáng tiếp xúc với sản phẩm. Các giá trị sinh học và độ tiêu hoá của protein trong phần lớn các sản phẩm sấy không thay đổi đáng kể. Tuy nhiên protein của sữa sấy bị biến tính một phần trong quá trình sấy trục lăn và gây ra việc giảm độ tan của bột sữa và làm mất khả năng kết cục. Sấy phun không ảnh hưởng đến giá trị sinh học của protein sữa. Nhiệt độ bảo quản cao và độ ẩm khoảng trên 5 % làm giảm giá trị sinh học của protein sữa do phản ứng Maillard giữa lyzin và lactoza. Lyzin nhạy cảm với nhiệt và thất thoát trong bột sữa nguyên kem vào khoảng 310% khi sấy phun và 5-40% khi sấy bằng trục lăn. 5.5 Ảnh hưởng đến sự hồi nguyên sản phẩm (rehydration) Sản phẩm sau khi sấy không thể trở lại tình trạng ban đầu khi làm ướt trở lại. Sau khi sấy, tế bào bị mất áp suất thẩm thấu, tính thấm của màng tế bào bị thay đổi, các chất tan di chuyển, polysacarit kết tinh và protein tế bào bị đông tụ, tất cả góp phần vào sự thay đổi cấu trúc, làm thất thoát các chất dễ bay hơi và đây đều là những quá trình không thuận nghịch. Nhiệt trong quá trình sấy làm giảm khả năng hydrat hoá của tinh bột và tính đàn hồi của thành tế bào, làm biến tính protein, giảm khả năng giữ nước của chúng. Tốc độ và mức độ thấm nước trở lại có thể được dùng như là chỉ số đánh gía chất lượng sản phẩm sấy. Những sản phẩm được sấy trong những điều kiện tối ưu, ít hư hại hơn sẽ thấm ướt trở lại nhanh hơn, hoàn toàn hơn. 29 6. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM SẤY Yêu cầu đối với thực phẩm khô thường được xác định bởi những tiêu chuẩn của người tiêu thụ và điều kiện vệ sinh công nghiệp, những yêu cầu đó được gọi là chất lượng riêng của sản phẩm. Điều quan trọng đối với các cơ sở sản xuất là làm sao cho các phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm trong quá trình chế biến và bảo quản sản phẩm sấy ở trong nhà máy, xí nghiệp không khác biệt so với phương pháp của người tiêu thụ, bởi vì kết quả nghiên cứu và sự đánh giá chất lượng có thể phụ thuộc vào các phương pháp kiểm tra. 6.1 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm sấy: 6.1.1. Hình dáng, kích thước và thể tích của sản phẩm Các sản phẩm sấy thường ở dạng khô, dạng ngấm nước trở lại (sau khi ngâm) hay dạng nấu chín đều phải đồng nhất về hình dáng và giống nhau về kích thước. Hình dáng của sản phẩm phụ thuộc vào mục đích sử dụng. Ví dụ: cà rốt sấy khô dùng cho các loại súp (canh) khác nhau: súp hổn hợp, nước canh có thể dùng ở dạng hạt, dạng quân cờ, dạng sợi, nhưng nếu dùng làm gia vị thường dùng dạng bột. Thể tích là đặc tính thứ ba xác định phạm vi sử dụng của sản phẩm sấy. Sản phẩm khô giống nhau về hình dạng, kích thước nhưng có thể khác nhau về thể tích. Với hình dạng và kích thước giống nhau, thì thể tích của sản phẩm sấy còn phụ thuộc vào loại nguyên liệu, hàm lượng chất khô, phương pháp sấy (thể tích sản phẩm sấy thăng hoa khác với sản phẩm sấy bằng phương pháp nhiệt ở áp suất thường) và điều kiện chế biến. Sự xuất hiện các đặc tính khác nhau của sản phẩm sấy có thể làm thay đổi điều kiện đóng gói sản phẩm. Ví dụ: trộn đều các thành phần theo khối lượng nhưng khác nhau về thể tích sẽ dẫn đến sự thay đổi về màu sắc của sản phẩm. Những nhà máy lớn hiện đại, sản xuất các loại súp cô đặc đã được tự động hoá: vận chuyển, cân, trộn, đóng gói...Muốn tự động hoá tốt, yêu cầu các thành phần khác nhau của sản phẩm không có sự chênh lệch lớn về mặt kích thước, phải nằm trong phạm vi kích thước đã được quy định. Ngoài ra sự chênh lệch còn ảnh hưởng đến sức chứa của bao bì. Để phân loại kích thước, người ta dùng sàn. 30 Đặc tính chất lượng sản phẩm còn có thể xác định bằng “chỉ tiêu thể tích”tức là thể tích sản phẩm tính bằng ml tương ứng với khối lựợng 100g. Việc này được tiến hành do máy nén hay lèn kiểu rung động. Khối lượng sản phẩm được đong bằng dụng cụ kim loại dạng cốc. Sau 20-30 phút lắc sản phẩm được lèn đến thể tích không đổi. Đối với những sản phẩm thái nhỏ hoặc có độ xốp cao như: sa lát hành, các loại rau có lá có thể lấy khối lượng lớn để đo là 500g, số lần lắc khoảng 60, còn đối với các hạt nhỏ thường lấy 100g, số lần lắc khoảng 50 lần. Hình thước và nguyên liệu phải kiểm tra trong quá trình sản xuất ngay từ các khâu phân loại, thái (đặt dao thái), nghiền, sàng và lựa chọn v.v... 6.1.2. Màu sắc Màu sắc là một trong những tính chất quan trọng của thực phẩm sấy khô. Riêng đối với một số sản phẩm thì còn có ý nghĩa lớn hơn cả đặc tính của vị, phải tuân theo những nguyên tắc thương mại quốc tế, các loại thực phẩm khô chỉ được bán ra thị trường sau khi đã trưng cầu ý kiến bằng các mẫu chuẩn. Tính chất và chất lượng của sản phẩm không được phép khác biệt với tính chất và chất lượng của mẫu chuẩn. Một trong những đặc điểm đó là màu sắc. Màu mờ nhạt, màu ”chết”, hoặc có sự khác biệt về màu sắc dẫn đến hư hại lớn cho chất lượng sản phẩm. Đối với các sản phẩm màu trắng có thể bị biến đổi thành màu vàng, đỏ, đen, xám; đối với các sản phẩm màu đỏ có thể biến thành màu vàng, gạch nâu, đối với sản phẩm màu xanh có thể thành màu vàng hoặc xanh đen. Phân tích sản phẩm thái miếng hoặc nghiền thành bột bằng phương pháp cảm quan (quan sát trực tiếp) đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm. Mặt khác màu sắc của các sản phẩm dạng bột có thể xác định nhờ các thiết bị đặc biệt hoặc bằng phương pháp phân tích lý-hoá học. Còn đối với dạng khô ở dạng thái nhỏ, ngoài phần đánh giá màu sắc bằng cảm quan, người ta còn sử dụng dụng cụ quang học để đo nồng độ dịch chiết ra từ sản phẩm đó. Đối với hành thường dùng quan phổ ký đo tỷ trọng của dịch chiết bằng dung dịch muối ăn với bước sóng 420 μm. Giá trị bước sóng xác định chỉ số quang học riêng. Phương pháp này thường dùng khi phân tích sản phẩm khô có màu trắng và vàng... 31 Cần chú ý rằng màu trắng của sản phẩm như hành tây không ảnh hưởng mạnh tới các đặc tính khác như màu của ớt bị hoặc cà rốt. Việc kiểm tra màu sắc cần tiến hành đầy đủ từ nguyên liệu ban đầu trong quá trình bảo quản, làm sạch nguyên liệu, chần làm nguội, sấy và bảo quản thành phẩm, cũng như trước khi đem sử dụng. 6.1.3. Nồng độ vị, chất thơm và các chất khác Mùi và vị của sản phẩm khô thường được đánh giá sau khi ngấm nước trở lại, nấu chín và làm nguội đến nhiệt độ thường. Nguyên tắc cơ bản của người sản xuất, cũng như người tiêu thụ sản phẩm là: chất lượng của sản phẩm đó phải được kiểm tra thường xuyên sau khi đưa chúng về dạng thích hợp để sử dụng. Điều quan trọng của việc kiểm tra là hệ thống nấu nhanh mà trên đó có thể cùng một lúc có thể chuẩn bị hàng loạt mẫu. Trong các phòng thí nghiệm hiện đại, các mẫu nấu chín được đưa lên xe đẩy chuyển đến nơi kiểm tra và đánh giá. Đôi khi việc đánh giá được tiến hành trong phòng tối cách nhiệt, được điều hoà nhiệt độ và có thiết bị điều chỉnh ánh sáng, ở một vài xí nghiệp lớn sản xuất súp cô đặc thường xuyên hoạt động gồm từ 100-200 người nội trợ để đánh giá chất lượng sản phẩm cảm quan. Nhà máy chỉ cho sản xuất hàng loạt và đem bán ra thị trường, khi các chỉ tiêu sản phẩm không vượt quá khuôn khổ các tính chất đặc trưng. Chú ý: điểm đánh giá thấp các tính chất có thể xảy ra vì nó phụ thụôc vào giác quan và số lượng người cảm quan. Người ta còn đánh giá mùi, vị và sự có mặt của các dư vị mùi lạ bằng cách thử nếm khi nấu. Thường thường các yếu tố này phù hợp với kỹ thuật sử dụng sản phẩm nhưng khi kiểm tra sản phẩm, thì chủ yếu do vị của chúng tác động nên người ta thường tiến hành pha loãng. Ví dụ: thử mùi của hành tỷ lệ pha loãng 1/300, tỏi 1/1000. Quy định chuẩn bị mẫu kiểm tra thường tiến hành như sau: lấy 0,5-1 g mẫu đem ngâm trong nước ở 20-22 oC với tỷ lệ pha loãng 1/8 hoặc đun nóng nhẹ với dung dịch nước muối 1% trong 15 phút với tỷ lệ pha loãng 1/30, sau đó nếm cảm quan. 32 Khi kiểm tra chất lượng sản phẩm như hành tỏi v.v...việc đầu tiên là phân tích thành phần đặc trưng của hành bằng cách xác định hàm lượng amyla-propyla disunfit theo phương pháp chưng cất hoặc bằng phương pháp khác. 6.1.4. Nồng độ đường và muối Trong các đặc điểm chất lượng các loại bột, hoa quả...thì đường, axit, muối, đóng vai trò đặc trưng về vị của sản phẩm trên cơ sở phân tích chuẩn người ta xác định hàm lượng phần trăm của các chất đó tương ứng với khối lượng chất khô toàn phần. Những khâu cần kiểm tra sự thay đổi mùi vị và nồng độ các chất trong quá trình sản xuất như: sau khi vận chuyển, bảo quản, làm sạch vỏ bên ngoài bằng hơi nước hay bằng xút, chần, làm nguội, sấy và kiểm tra thường xuyên hay định kỳ trong thời gian bảo quản sản phẩm. 6.1.5. Sự ngấm nước và độ sánh Mức độ và thời gian ngấm nước là một trong những yêu cầu cơ bản về kinh tế và thời gian chuẩn bị sản phẩm ăn liền. Mức độ thấm nước hoặc hút nước cho ta biết khả năng cuả sản phẩm sấy, khô tăng khối lượng lên bao nhiêu lần sau khi cho thấm nước. Đại lượng này là cơ sở cho phép tính toán với các khối lượng cần thiết để trộn với các thành phần khác và khối lượng gia vị. Công thức xác định nó như sau: Hệ số ngấm nước = (Khối lượng sản phẩm ngấm nước trở lại (để ráo nước) / Khối lượng sản phẩm sấy khô) Đặc trưng chất lượng của mặt hàng tiêu dùng này là sản phẩm sấy khô phải đạt những tiêu chuẩn đã quy định. Các sản phẩm này có thể khác nhau về khối lượng thời gian thấm ướt, phương pháp chuẩn bị (ngâm bằng nước nguội hay nước nóng hoặc phối hợp với cả hai). Ví dụ: tiêu chuẩn của Hungary yêu cầu việc lấy mẫu và tiến hành đo sau 24 h ngấm nước với 2g sản phẩm (kiểm tra) trong 50 ml nước cất hoặc sau khi nấu bằng dung dịch nước muối nồng độ 1 %. Lượng sản phẩm nghiền nhỏ trong 50 ml dung dịch là 100g, lượng sản phẩm nghiền to là 20 g. Thời gian đun : khoai tây và mùi tàu là 10 phút, hành 15 phút, và bắp cải 20 phút. 33 Về phương diện sử dụng sản phẩm thời gian ngấm nước là yếu tố rất quyết định bởi vì biết được nó người ta có thể đề ra mọi thời gian chuẩn bị món ăn từ sản phẩm sấy đó. Mức độ ngấm nước cho người ta biết gia số khối lượng cần tăng để có được sản phẩm sau khi cho vào nước và đun theo lời chỉ dẩn. Sau thời gian thấm nước quy định thì độ sệt của sản phẩm phải thích hợp với người tiêu thụ. Nghĩa là sản phẩm khô đã thấm nước không được cứng quá do quá lửa hay quá mềm (nhũn) Trên thực tế việc phân tích độ thấm ướt thường trùng với việc đun thử để kiểm tra thời gian đun và để đạt được độ sánh cần thiết . Phương pháp xác định đại lượng này phụ thuộc vào loại nguyên liệu đẻ tạo ra sản phẩm và kích thước của sản phẩm. 6.1.6. Độ ẩm Độ ẩm cuối cùng còn lại trong sản phẩm sấy là một đặc tính kỹ thuật quan trọng đối với khả năng bảo quản và hiệu suất thành phẩm. Vi sinh vật khác nhau có thể hoạt động ở các độ ẩm tương đối khác nhau của không khí. Nấm men đòi hỏi lượng ẩm cao nhất . Nấm mốc đòi hỏi lượng ẩm thấp hơn. Người ta đã tìm thấy độ ẩm tối thiểu cần thiết cho sự phát triển của một số loài vi sinh vật khác nhau: 34 Loại vi sinh vật Độ ẩm tương đối của không khí (%) Vi khuẩn thông thường 91 Nấm men thông thường 88 Nấm mốc thông thường 80 Vi khuẩn chịu được muối 75 Nấm mốc chịu được sự thẩm thấu 65 Nấm men chịu được sự thẩm thấu 60 Với độ ẩm tương đối của không khí 70 %, độ ẩm (%) tương ứng của sản phẩm sấy như sau: • • • Rau sấy: 14-20 - Bột sữa: 8 Quả sấy: 18-25 - Bột trứng: 10-11 Tinh bột: 18 - Thịt không mỡ: 15 Độ ẩm cân bằng (%) của một số sản phẩm có giá trị sau: • • • • Hành tây: 25 - Táo khô: 31 Cà rốt: 21 - Anh đào khô: 29 Khoai tây: 15 - Thịt bò khô: 16,5 Ớt bị: 28 % Các sản phẩm có thể xuất kho với độ ẩm cuối cùng cao, ví dụ: • • Táo khoanh khô: 18-24 % Nấm khô: 22-24 % Với giá trị độ ẩm này vẫn đảm bảo việc bảo quản sản phẩm. Các loại bột rau quả sản xuất bằng phương pháp sấy thăng hoa hàm lượng nước còn lại nhỏ hơn rất nhiều so với hàm lượng nước sấy bằng phương pháp khác. • • Sản phẩm sấy thăng hoa: 2-3% Bột rau quả sấy: 4-8 % 35 Mặc dù trong quá trình bảo quản, hàm lượng nước trong sản phẩm có thể thay đổi nhưng không vượt quá giá trị cho phép, thì vẫn bảo đảm được điều kiện bảo quản, lưu thông hàng hoá. Muốn đảm bảo giá trị độ ẩm cho phép cần chú ý đến sự ổn định vi sinh vật và độ ẩm tương đối của không khí. Muốn vậy ta phải có bao bì và điều kiện bảo quản thích hợp cho từng loại sản phẩm. Đặc điểm biến đổi của sản phẩm khi bảo quản phụ thuộc vào điều kiện ngưng tụ nước trong sản phẩm (thời tiết, bao bì và điều kiện thông thoáng). Để xác định độ ẩm của sản phẩm, người ta có thể dùng các phương pháp khác nhau: • • Phương pháp nhanh: rau khô nghiền nhỏ thường sấy 2h ở 105 oC. Phương pháp sấy đến trọng lượng không đổi: phương pháp dùng toluen cho phép xác định nhanh và kết quả có thể chấp nhận được. Ngoài ra người ta có thể dùng các phương pháp khác như: • • Tự sấy tia hồng ngoại, cân sấy bằng bức xạ. Máy đo độ ẩm bằng điện trở hay các loại tương tự. Cần chú ý xác định những điều kiện kiểm tra thích hợp nhất cho từng loại sản phẩm. 6.2 Bao gói và bảo quản sản phẩm sấy: Sản phẩm rau và quả sấy cũng là những chất hữu cơ, trong đó thường xảy ra các quá trình lý hoá mà nó thể thiện chất lượng sản phẩm. Tốc độ xảy ra các phản ứng phụ thuộc vào phương pháp chế biến, đóng gói và diều kiện bảo quản sản phẩm. Sự thay đổi màu sắc do các chất có men và không men. Sự biến tính của các hợp chất màu có thể xảy ra ở môi trường có oxy hoặc môi trường trung tính, còn vận tốc của sự biến đổi có thể phụ thuộc vào môi trường hoặc không. Thí dụ: với sự có mặt của đường, axit amin và ni tơ, hiện tượng vàng của khoai tây sấy khô phần lớn phụ thuộc vào nhiệt độ. Do các quá trình oxy hoá và thuỷ phân các chất màu hoà tan trong chất béo có thể gây ra sự biến đổi màu sắc, mùi, vị. Thí dụ: sự biến đổi màu sắc của các chất màu carotin và licopin của bột cà chua do sự phai màu của các chất màu gây ra. Sự biến màu của antoxian có thể dẫn đén sự mất màu hoặc thay đổi màu của cà rốt, củ cảiv.v...Sự oxy hoá các lipid, các vi thể mỡ và bơ làm 36 cho sản phẩm bị đắng, làm mất hoặc thay đổi vị. Hiện tượng này có thể gặp ở khoai tây, cà rốt, bột chế biến từ các loại quả họ citrus (chanh, cam) Với sự phát triển của hoá học và vi sinh học người ta có thể giải thích được nhiều hiện tượng trong số các hiện tượng trên. Đứng về mặt hình đạng và chất lượng bên trong người ta cho rằng rau và quả sấy có chất lượng tốt nhất sau khi chế biến. Khi bảo quản chỉ có thể cố gắng kéo dài thời gian giữ được chất lượng của sản phẩm. Điều kiện bảo quản còn phụ thuộc vào phương pháp đóng gói mặt khác trong bất cứ trường hợp nào, sản phẩm cũng phải được bảo vệ khỏi tác dụng của độ ẩm, ánh sáng và sự quá nhiệt, mùi vị lạ và sự xâm nhập của các côn trùng. Ở các xí nghiệp sấy người ta không chỉ bảo quản thành phẩm mà còn cả vật liệu đóng gói để vận chuyển sản phẩm. Ở đây thời gian bảo quản khá lâu với lượng bán thành phẩm để sản xuất các loại sản phẩm hổn hợp, sản phẩm dạng rời, dạng bột v.v... Sản phẩm sấy nghiền nhỏ thì diện tích riêng bề mặt chúng càng lớn, chúng càng chịu nhiều ảnh hưởng có hại. Ví dụ: hút ẩm, oxy hoá, hỏng do tác dụng ánh sáng. Bởi vậy từng sản phẩm sấy riêng lẻ thường chế biến dạng rời (hạt) và chỉ làm thành dạng bột trước khi vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Bảo quản dài hạn sản phẩm đã nghiền nhỏ (dạng bột) có nhiều khó khăn, không thuận lợi, nên người ta thường sử dụng kho có điều hoà với nhiệt độ 7-8 oC để bảo quản sản phẩm ở dạng bột. Nhiệt độ cao có thể làm tăng nhanh sự biến đổi các chất màu. Kinh nghiệm cho thấy: bảo quản hành đã sấy khô có hàm ẩm cuối 4,77% đóng gói với trọng lượng không quá 150g ở kho có độ ẩm tương đối của không khí 44% và với nhiệt độ 15, 25, 35 oC trong 9 tháng. Sự biến đổi màu phụ thuộc vào bao bì đóng gói: những mẫu trong hộp kim loại thay đổi màu sắc rõ rệt, ở nhiệt độ 35 oC sự thay đổi màu giống như sự thay đổi màu của sản phẩm đựng trong túi polietylen ở 25 oC. Ở 15 oC đóng gói kim loại hoặc trong túi giấy kín cho kết quả như nhau. Sản phẩm trong túi polietylen thay đổi cũng không đáng kể. Sự đổi màu ở 15 oC bắt đầu xuất hiện sau 15 tuần bảo quản, ở 35oC sau 7 tuần. Chỉ số khác nhau ở sản phẩm lúc đầu và cuối trong quá trình bảo quản. Nhiệt độ bảo quản cao (trên 28 oC) có thể làm giảm tính dẻo của sản phẩm dạng bột (bột hành, bột cà chua, bột quả, bột sữa v.v...) và có sự vón cục của chúng sau khi làm lạnh. 37 Khi bảo quản quả sấy khô có độ ẩm cuối cao thì nhiệt độ bảo quản không được lớn hơn 15 o C và độ ẩm tương đối của không khí nhỏ hơn 70%. Độ ẩm tương đối của không khí cao cũng là nguyên nhân làm mốc các sản phẩm loại quả. Những sản phẩm bảo quản trong kho không được tiếp xúc trực tiếp với sàn nhà hoặc với bề mặt tường, bởi vì sự ngưng tụ hơi nước trên bề mặt tiếp xúc với tường hoặc sàn lạnh bị chắn bởi luồng không khí dẫn đến sự xuất hiện mốc ngay cả khi trong kho khô ráo. Điều quan trọng đối với vấn đề bảo quản rau quả khô là thường xuyên bảo vệ chúng khỏi sự phá hoại của các loài sâu bọ và gậm nhấm. 7. VÍ DỤ SẤY HOA QUẢ: Quy trình công nghệ sấy rau quả nói chung bao gồm các công đoạn sau: Trên thực tế, tuỳ theo đặc tính của từng loại sản phẩm mà ta có thể bỏ bớt công đoạn chần hoặc xử lý hoá chất ( cũng có trường hợp bỏ cả hai công đoạn này). Những điểm cần chú ý trong quá trình sấy rau quả: 7.1 Chần (hấp) Trước khi sấy thường chần rau quả trong nước nóng hoặc hấp bằng hơi nước nhằm bảo vệ phẩm chất sản phẩm và rút ngắn thời gian sấy. Khi chần, do tác dụng của nhiệt và ẩm nên tính chất hoá lý của nguyên liệu bị biến đổi có lợi cho sự thoát ẩm khi sấy: các vi sinh vật bị tiêu diệt và hệ thống men (enzim) trong nguyên liệu bị đình chỉ hoạt động (vô hoạt hoá) tránh gây hư hỏng sản phẩm. Trong rau quả có nhiều loại men, loại men bền nhiệt nhất là loại men Peroxidaza. Vô hoạt ( làm đình chỉ hoạt động) được men này thì vô hoạt được các men khác. Để vô hoạt được men Peroxidaza cần gia nhiệt rau quả ở nhiệt độ trên 750C. Đối với rau quả giàu gluxit (khoai tây…): chần làm cho rau quả tăng độ xốp, do sự thuỷ phân các chất pectin làm cho liên kết giữa các màng tế bào bị phá vỡ. Tinh bột bị hồ hoá khi chần cũng làm tăng nhanh quá trình sấy. Đối với rau quả có chứa sắc tố (cà rốt, đậu hoà lan, mận…), chần có tác dụng giữ màu, hạn chế được hiện tượng biến màu hoặc bạc màu. 38 Đối với rau quả có lớp sáp mỏng trên bề mặt (mận, vải…), chần làm mất lớp sáp này, tạo ra các vết nức nhỏ li ti trên bề mặt, do đó gia tăng quá trình trao đổi ẩm giữa quả với môi trường xung quanh, dẫn đến rút ngắn thời gian sấy. 7.2 Xử lý hoá chất Để ngăn ngừa quă trình ôxy hoá trong quá trình sấy, người ta thường sử dụng các chất chống ôxy hoá như Axit sunfurơ, axit ascobic, axit xiric và các muối natri của axit sunfurơ (như metabunsunfit, bisunfit, sunfit…). Axit xitric có tác dụng kiềm hảm biến màu không do men. Axit sunfurơ và các muối natri của nó có tính khử mạnh, tác dụng với nhóm hoạt động của men oxy hoá và làm chậm các phản ứng sẩm màu có nguồn gốc men. Ngoài ra, chúng còn có tác dụng ngăn ngừa sự tạo thành melanoidin (chất gây hiện tượng sẩm màu) và ổn định vitamin C, làm cho vitamin C không bị tiêu hoá. Hàm lượng tối thiểu của SO2 để có khả năng chống oxi hoá là 0,02% (tính theo khối lượng). 7.3 Nhiệt độ sấy Rau quả là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đường fructoza bắt đầu bị caramen hoá, các phản ứng tạo ra melanoidinm, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, rau quả có thể bị cháy. Do vậy, để sấy rau quả thường dùng chế độ sấy ôn hoà. Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80 - 900C. Đối với rau quả không chần, để diệt men thì khi sấy ban đầu có thể đưa lên 1000C, sau một vài giờ hạ xuống nhiệt độ thích hợp. Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu. 7.4 Độ ẩm không khí 39 Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của nó xuống. Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách tăng nhiệt độ. Thông thường khi vào lò sấy, không khí có độ ẩm 10 - 13%. Nếu độ ẩm của không khí quá thấp sẽ làm rau quả nức hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo. Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấy giảm. Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nên độ ẩm tăng lên (thông thường khoản 40 - 60%). Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lượng; ngược lại, nếu quá cao sẽ dể bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy. Người ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượng rau quả tươi chứa trong lò sấy. 7.5 Lưu thông của không khí Trong quá trình sấy, không khí có thể lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức. Trong các lò sấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy thời gian sấy thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục nhược điểm này, người ta phải dùng quạt để thông gió cưỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4 - 4,0m/s trong các thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lượng. 7.6 Độ của lớp sấy Độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm giảm năng suất của lò sấy. Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của không khí, dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại. Thông thường nên xếp lớp hoa quả trên các khay sấy với khối lượng 5 - 8kg/m2 là phù hợp. 7.7 Đóng gói và bảo quản rau quả khô 40 Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá thể không đạt chất lượng (do cháy hoặc chưa đạt độ ẩm yêu cầu). Loại khô tốt được đổ chung vào khay hoắc chậu lớn để điều hoà độ ẩm. Sau đó quạt cho nguội hẳn rồi mới đóng gói để tránh hiện tượng đổ mồ hôi. Tùy từng mặt hàng, thời gian bảo quản và đối tượng sử dụng mà có quy cách đóng gói khác nhau. Ngoài ra, điều kiện vận chuyển và bảo quản sản phẩm cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn bao bì. Dạng vật liệu thường dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất dẻo (PE, PVC, xenlophan…). Bao giấy và hộp cáctông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể tái sinh, nhưng thấm hơi thấm khí, không đều dưới tác dụng của nước và cơ học. Bao túi chất dẻo có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp nhưng có một số bị thấm nước. Thấm khí (PE), chịu nhệt kém (PVC,PET). Bao túi chất dẻo dùng để bảo quản hoa quả khô có thể chỉ gồm một màng chất dẻo hoặc kết hợp nhiều màng. Ngoài ra, còn có thể bảo quản rau, quả khô trong chum, vại hay thùng kim loại đậy kín. 7.8 Phương pháp làm khô. Phương pháp làm khô đơn giản nhất là phơi nắng, có ưu điểm là tận dụng được năng lượng mặt trời, tiết kiệm chất đốt; nhưng thời gian làm khô kéo dài, làm giảm nhiều vitamin C (đến 80%) và caroten (tiền sinh tố A), màu sắc sản phẩm kém, đòi hỏi nhiều diện tích sân phơi, khó giải quyết được khối lượng lớn và đặc biệt là phụ thuộc vào thời tiết. Để chủ động việc làm khô phải sử dụng các thiết bị sấy. Sấy là quá trình tách nước trong sản phẩm bằng nhiệt. Đó là quá trình khuếch tán nước từ các lớp bên trong ra bề mặt sản phẩm và hơi nước từ bề mặt sản phẩm khuếch tán ra môi trường xung quanh. Các thiết bị sấy thông thường sử dụng khí nóng làm tác nhân sấy, bao gồm: các tủ sấy, lò sấy thủ công hoặc các máy sấy có bộ phận cấp nhiệt và quạt gió. Ngoài ra, còn có phương pháp sấy khác như sấy thăng hoa, sấy hồng ngoại… 41 Sấy thăng hoa là làm lạnh rau quả ở nhiệt độ khoảng -200C, nước trong rau quả bị đóng băng thành nước đá ở thể rắn, sau đó làm cho nước từ thể rắn chuyển sang thể hơi và bay hơi khỏi vật liệu. Sấy hồng ngoại là dùng tia bức xạ hồng ngoại (giải tầng hẹp) để cung cấp năng lượng cho các phần tử nước trong rau quả để thắng các lực liên kết, thoát ra khỏi sản phẩm. Sấy thăng hoa và sấy hồng ngoại có ưu điểm là đảm bảo được màu sắc và hương vị tự nhiên của sản phẩm; ngoài ra, còn bảo toàn lượng vitamin C trong quá trình sấy rau quả. Tuy nhiên, do giá thành sản phẩm còn khá cao, đòi hỏi thiết bị hiện đại nên các phương pháp này ít được áp dụng rộng rải trong thực tiển sản xuất ( thường chỉ dùng để sấy các sản phẩm cao cấp). TÀI LIỆU THAM KHẢO • • • • • Công nghệ chế biến thục phẩm – NXB đại học quốc gia – chủ biên Lê Văn Việt Mẫn Giáo án Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm http://agriviet.com/nd/925-cach-phoi-va-bao-quan-thoc/ hoangnguyenkhanh.googlepages.com/baigiangcacQTCBtrongCNTP.ppt http://chonongnghiep.com/framehelper.aspx?g=posts&t=346 42 [...]... 1.7: Hệ thống sấy phun 1.2.4 • Phương pháp sấy lạnh: Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 00C Đối với những phương pháp sấy lạnh mà nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường Tác nhân sấy thường là không khí trước hết khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các phương pháp khử ẩm hấp phụ và sau đó lại được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi... năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thu c vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thu c vào dạng vật liệu sấy 17 Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thu c vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh 2 MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN: 2.1 Khai thác: Quá trình sấy sẽ tách bớt nước ra khỏi nguyên... vị khối lượng sản phẩm sấy sẽ tăng lên Theo quan điểm này, quá trình sấy có mục đích công nghệ là khai thác vì nó làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong một đơn vị khối lượng sản phẩm 2.2 Chế biến: Quá trình sấy làm biến đổi nguyên liệu và tạo ra nhiều tính chất đặc trưng cho sảm phẩm Ví dụ như trong công nghệ sản xuất các loại trái cây sấy (mít, chuối, thơm…), quá trình sấy sẽ tạo ra những tính... hưởng đến quá trình sấy và chúng có thể được chia thành hai nhóm: các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy và các yếu tố liên quan đến bản chất nguyên liệu cần sấy 4.1 Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy Nhiệt độ tác nhân sấy: trong phương pháp sấy đối lưu, khi tăng nhiệt độ tác nhân sấy thì tốc độ sấy sẽ tăng theo Đó là do tốc độ truyền nhiệt gia tăng Việc tăng nhiệt độ tác nhân sấy sẽ làm giảm độ... của tác nhân sấy càng thấp thì tốc độ sấy trong giai đoạn sấy đẳng tốc sẽ càng tăng Tuy nhiên, độ ẩm tương đối của không khí nóng ít ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc Cần lưu ý là độ ẩm tương đối của tác nhân sấy sẽ ảnh hưởng đến quyết định đến giá trị độ ẩm cân bằng của sản phẩm sau quá trình sấy Khi sản phẩm sấy đạt độ ẩm cân bằng thì quá trình bốc hơi nước sẽ ngừng lại Tốc độ tác nhân sấy: trong... đó, với các phương pháp sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường chẳng hạn, người ta lại tìm cách giảm áp suất hơi nước của tác nhân sấy P am giảm Lượng nước chứa trong không khí được tách bằng cách qua dàn lạnh • Hệ thống sấy thăng hoa Phương pháp sấy lạnh mà trong đó ẩm ở trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy thường gọi là sấy thăng hoa Phương pháp... trong phương pháp sấy đối lưu, tốc độ tác nhân sấy sẽ ảnh hưởng đến thời gian sấy Sự bốc hơi nước từ bề mặt nguyên liệu sẽ diễn ra nhanh hơn khi tốc độ truyền khối được tăng cường nhờ sự đối lưu, tức khi tốc độ tác nhân sấy được gia tăng Kết quả thực nghiệm cho thấy khi tăng tốc độ tác nhân sấy sẽ rút ngắn thời gian sấy đẳng tốc, tuy nhiên tốc độ tác nhân sấy ít ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc Áp... các acid béo Phản ứng Maillard: đây là phản ứng thường gặp khi sấy nguyên liệu có chứa đường khử và các hợp chất có nhóm –NH2 tự do Phản ứng sẽ tạo ra các hợp chất melnoidine và làm cho sản phẩm sấy bị sậm màu Trong công nghệ sản xuất trái cây sấy, phản ứng Maillard sẽ ảnh hưởng không tốt đến màu sác của sản phẩm Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất malt đại mạch, việc hình thành nên các hợp chất melanoidine... liệu Khi đó, do phần áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn áp suất phần hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay hơi đi vào tác nhân sấy Trong các loại phương pháp sấy này hoàn toàn giống như trong các phương pháp sấy nóng khác Điều khác ở đây là cách giảm phần áp suất hơi P am trong tác nhân sấy Chẳng hạn trong các phương pháp sấy nóng đối lưu người ta giảm P am bằng cách đốt nóng... trong vật liệu sấy ở dưới điểm băng, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T < 273K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p < 610 Pa Khi đó, nếu vật liệu sấy nhận nhiệt lượng thì nước trong vật ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước và đi vào tác nhân sấy Như vậy, trong hệ thống sấy thăng hoa một mặt ta phải làm lạnh vật xuống dưới 0 0C và tạo chân không xung quanh vật liệu sấy 13 • Hệ thống sấy chân không ... làm lạnh vật xuống 0C tạo chân khơng xung quanh vật liệu sấy 13 • Hệ thống sấy chân khơng Nếu nhiệt độ vật liệu sấy nhỏ 273 K áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p > 610 Pa vật liệu sấy nhận nhiệt... đến q trình sấy chúng chia thành hai nhóm: yếu tố liên quan đến điều kiện sấy yếu tố liên quan đến chất ngun liệu cần sấy 4.1 Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy Nhiệt độ tác nhân sấy: phương... dạng thái nhỏ, ngồi phần đánh giá màu sắc cảm quan, người ta sử dụng dụng cụ quang học để đo nồng độ dịch chiết từ sản phẩm Đối với hành thường dùng quan phổ ký đo tỷ trọng dịch chiết dung dịch