Nghiên cứu quá trình sấy miến dong và thiết kế hệ thống buồng sấy miên dong quy mô làng nghề ở hà nội sử dụng tích hợp nguồn năng lượng tái tạo

Thiết bị sấy và nhà sấy dùng nguồn nhiệt từ bộ thu năng lượng mặt trời của Áo được xây dựng tại Zimbabue với bộ thu dạng tấm bản Hình 7.. Tuy nhiên việc ứng dụng vẫn còn hạn chế bởi vùng

MỞ ĐẦU

Nông thôn Việt Nam với các làng nghề truyền thống đặc biệt là vùng châu thổ sông Hồng Hòa quyện vào đời sống văn hóa - kinh tế - xã hội, làng nghề là nơi bảo lưu những tinh hoa nghệ thuật và kỹ thuật được truyền từ đời này sang đời khác Với những sản phẩm đặc trưng có bản sắc riêng của từng vùng miền, chứa đựng những tiêu biểu và độc đáo của dân tộc Khung cảnh làng nghề gắn liền cùng cuộc sống nơi làng quê với cây đa, bến nước, sân đình, với đền, chùa, miếu, mạo và với các lễ hội, các hoạt động phường hội, phong tục tập quán, nếp sống đậm nét dân gian, của tình làng nghĩa xóm Chứa đựng tính nhân văn sâu sắc Làng nghề Miến dong Cự Đà thuộc xứ Đoài xưa và Hà nội ngày nay là một trong những làng nghề như thế

Việt Nam là nước có tiềm năng về năng lượng mặt trời và là nước nông nghiệp, nguồn chất thải sinh khối dồi dào vì vậy có thể sử dụng kết hợp nguồn năng lượng mặt trời và nguồn năng lượng sinh khối để sấy miến dong

Ở nước ta hiện nay chưa sử dụng phổ biến thiết bị sấy kết hợp Năng lượng mặt trời-Năng lượng sinh khối nào để sấy miến dong Sự kết hợp sử dụng Năng lượng mặt trời-Năng lượng sinh khối trong quá trình vận hành thiết bị sấy là: Khi trời nắng dùng năng lượng mặt trời để sấy; Khi trời không có nắng dùng năng lượng sinh khối để sấy Hai nguồn năng lượng này được bố trí hỗn hợp, vừa độc lập vừa nối tiếp thông qua hộp điều khiển phối hợp Việc kết hợp 2 dạng năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời và năng lượng sinh khối) để sấy miến dong sẽ cho chi phí sấy thấp do sử dụng nguồn năng lượng rẻ nên khả năng áp dụng vào thực tế rất cao

Do đó, việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu Quá trình sấy miến dong và Thiết kế hệ thống buồng sấy miến dong quy mô làng nghề ở Hà Nội sử dụng tích hợp nguồn năng lượng tái tạo” là rất cần thiết và ý nghĩa, đáp ứng yêu cầu hiện nay của làng nghề.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về sản xuất miến trên thế giới

Miến là một trong những loại thực phẩm dạng sợi từ tinh bột được sử dụng trên nhiều quốc gia thuộc khu vực châu Á như Trung Quốc, Philipines, Malaysia…, cũng như trong các món ăn phương Đông được phục vụ ở châu Âu và Bắc Mỹ Nếu trước nay miến được xem là món ăn đặc trưng của châu Á thì giờ đây, lại được phục vụ ở châu Âu như một sự thay thế cho mì sợi do có tính dễ tiêu hóa cao, là món ăn thích hợp cho một số người không thích ứng với gluten của bột mì và bị rối loạn hấp thu ở ruột

1.1.1 Nguyên liệu cho chế biến miến:

Theo các tài liệu được công bố trên thế giới có một vài những nghiên cứu về miến dong, phạm vi nghiên cứu thường tập trung vào các vấn đề: Tinh bột dong riềng, công nghệ sản xuất miến Tuy nhiên, vấn đề VSATTP cho sản phẩm miến dong hầu như chưa được đề cập đến

Các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng miến dong được các nghiên cứu đề cập đến là: Thời gian nấu, độ hao hụt khi nấu, độ trương nở, giá trị cảm quan, cấu trúc,

và khả năng tiêu hóa

1.1.2 Thiết bị cho chế biến miến

1.1.2.1 Dây chuyền sản xuất miến chất lượng cao của Trung Quốc

Hình 1 Dây chuyền sản xuất miến chất lượng cao của Trung Quốc

Gồm rất nhiều thiết bị gắn kết đồng bộ, hiện đại, phù hợp với quy mô sản xuất công nghiệp Các thiết bị của dây chuyền gồm: Máy sàng bột khô ZX-800-B năng suất 3000 kg/ca, Máy thổi bột FS-3T-B năng suất 3000 kg/ca, Máy trộn hỗn hợp HH-150-B, Máy trộn DJJ-1000-B, Máy chuyền bột định lượng DS-3T-B, Máy

làm chín bột ZSJ-1000-B, Máy ép sợi JX-2-B gồm trục vít và khuôn ép sợi lỗ Ø

0,6mm; Máy sấy sơ miến kiểu băng tải (tránh sợi dính nhau) FSY-3T-B, Máy lão hóa miến FSL-3T-B, Máy cắt đoạn miến DQJ-4-B gồm thiết bị định lượng với tốc

độ dao cắt khoảng 32 nhát/phút; Băng tải cắt QSJ-4-B, Máy sấy định hình

YDJ-6WV8-B, Máy sấy khô HGJ-YDJ-6WV8-B, Máy làm mát HLJ-YDJ-6WV8-B, và Băng chuyền đóng gói BSJ-250-2M

1.1.2.2 Dây chuyền sản xuất miến ăn liền 3 tấn/ca của Trung Quốc

Hình 2 Dây chuyền sản xuất miến ăn liền 3 tấn/ca của Trung Quốc

Quy trình chế biến của dây chuyền này như sau:

Nguyên liệu bột + nguyên liệu phụ trợ → bổ sung nước → trộn hỗn hợp dịch

→ phân chia dịch → làm chín và kéo sợi → lão hóa liên tục → băng tải chuyển và cắt đoạn thông minh → làm nguội chậm → rửa miến → sấy khô đa tầng liên tục → đóng gói → thành phẩm

Dây chuyền gồm có các thiết bị đồng bộ sau: Máy trộn bột nằm ngang 100 kg/mẻ; Thùng phân luồng dịch thể trộn, Máy tự làm chín miến, năng suất 120 kg/h

gồm: đầu đùn miến, khuôn, quạt làm mát; Băng tải cắt đoạn thông minh cắt đoạn bằng lưỡi cắt có đường kính 420mm; Máy làm nguội SP6L2200; Xe đẩy lão hóa đông lạnh: dùng để lão hóa miến dong xếp xe đưa vào kho lạnh; Máy rửa miến hình bầu dục: rửa miến sau khi băng đã tan ra từ lão hóa ở kho lạnh; Bồn nước lọc miến dong đã được rửa; Máy sấy khô đa tầng liên tục: sấy khô miến dong theo phương thức sấy hộp liên tiếp, ra miến và đóng gói tự động hóa, năng suất 3 – 4 tấn/ca Máy sấy miến ở hệ thống này có 9 tầng sấy, thời gian sấy 2 – 2,5 h, với dải nhiệt độ sấy 40 – 800C Độ ẩm miến dong sau sấy đạt 8 - 12% Hệ thống đưa hộp đựng miến dùng dây xích, số lượng hộp 1.100 (mỗi hộp có thể chứa 10 bó miến), kích thước hộp miến: DxΦxC = 1.100 x 120 x 40 mm Điều khiển nhiệt độ tự động

Có 14 quạt gió 3 kW và 14 máy tản nhiệt với 14 bộ ống gió bằng thép tấm mạ kẽm dày 0,8

1.1.2.3 Thiết bị sấy cho sản xuất nông sản

1.1.2.3.1 Dạng thiết bị sấy cho sản xuất nông sản

Sấy hầm (với xe goòng), sấy buồng (với khay), sấy vỉ ngang, sấy tháp đứng, sấy băng tải,… Mỗi dạng có những ưu nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại sản phẩm, và phụ thuộc vào trình độ sử dụng, kinh phí đầu tư, cũng như hiệu quả sử dụng,… Thiết bị sấy vỉ và sấy tháp thường cho sấy hạt với lượng nguyên liệu lớn Sấy băng tải thường có chi phí đầu tư và chi phí vận hành lớn Ở quy mô làng nghề, phù hợp nhất vẫn là dạng sấy hầm hoặc sấy buồng

Hình 3 Sơ đồ máy sấy buồng với khay chứa

Hình 4 Sơ đồ nguyên lý sấy hầm với xe goòng

Hình 5 Máy sấy buồng của Trung Quốc để sấy hải sản

1.1.2.3.2 Nguồn năng lượng cấp nhiệt cho máy sấy

Thiết bị sấy có thể dùng nhiều nguồn năng lượng để cấp nhiệt: Năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch như điện than, dầu, ; năng lượng từ sóng với các dải tần số khác nhau, năng lượng từ nguồn sinh khối như củi, phế thải nông lâm nghiệp; và

năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy triều, năng lượng địa chất… Do nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần bị cạn kiệt, nhiều nước đã nghiên cứu thiết bị sấy sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, trong đó phải kể đến nguồn năng lượng thiên nhiên rẻ tiền nhất là năng lượng mặt trời, rồi sau đó là nguồn năng lượng sinh khối từ phế thải nông lâm nghiệp Những nghiên cứu đã có những thành công và ngày càng được ứng dụng trong đời sống sản xuất

Năng lượng mặt trời có thể nhận được qua dạng phơi dưới nắng trực tiếp (đây

là phương pháp cổ truyền, hiệu suất thấp, chất lượng sản phẩm không đảm vảo về dinh dưỡng và an toàn vệ sinh thực phẩm), hoặc qua bộ thu năng lượng dưới dạng hiệu ứng nhà kính, các bộ gom thu năng lượng hiệu suất cao dạng tấm bản hoặc dạng ống

Thiết bị gồm hệ thu năng lượng mặt trời bằng các bộ thu tấm phẳng tạo không khí nóng được nối với buồng sấy Buồng sấy đặt cao hơn bộ thu để tạo đối lưu tự nhiên Thoát ẩm dạng ống khói hoặc quạt hút gió tự nhiên nên thoát ẩm tốt hơn, thời gian sấy ngắn hơn nhưng vẫn không khống chế được nhiệt độ và thời gian sấy Áo

đã nghiên cứu và giúp Zimbabue xây dưng những thiết bị sấy kiểu này để sấy nông sản, rau quả

Hình 6 Thiết bị sấy và nhà sấy dùng nguồn nhiệt từ bộ thu năng lượng mặt trời của

Áo được xây dựng tại Zimbabue với bộ thu dạng tấm bản

Hình 7 Bộ thu năng lượng mặt trời dạng ống

Để tăng hiệu suất và giảm thời gian sấy, ngưới ta thường lắp hệ thống quạt gió

để hút nhiệt từ bộ thu năng lượng mặt trời đẩy cưỡng bức qua nguyên liệu sấy

Hình 8 Thiết bị sấy dùng năng lượng mặt trời với đối lưu cưỡng bức

Hình 9 Hệ sấy thóc năng lượng mặt trời tại Mỹ

Sấy bằng nguồn năng lượng mặt trời là một lợi thế để tiết kiệm năng lượng đã quá rõ ràng Tuy nhiên việc ứng dụng vẫn còn hạn chế bởi vùng miền do số giờ nắng trong ngày bị hạn chế, Ở những khu vực có phân mùa không thuận lợi rõ rệt (mùa đông, mùa mưa), những vùng thường xuyên bị che khuất,… Do vậy, người ta

đã nghiên cứu để kết hợp sử dụng năng lượng này với các nguồn năng lượng khác, nhằm chủ động được sản xuất, điều khiển được chế độ công nghệ sấy Sự kết hợp

có thể là năng lượng mặt trời với năng lượng từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch (than, dầu,…), nhiên liệu sinh khối (củi, phế thải nông lâm nghiệp), biogas, điện,…

Hình 10 Sơ đồ hệ thống sấy kết hợp năng lượng mặt trời và đốt gas của Áo Kết cấu thiết bị sấy tương tự như sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức nhưng có bổ sung nguồn cấp nhiệt từ nguồn năng lượng khác để có thể sấy liên tục khi trời không có nắng Trong trường hợp này, nếu có bộ phận điều khiển tự động

hoặc bán tự động thì có thể điều khiển để nhiệt độ sấy ổn định

Hình 11 Hệ thống sấy mủ cao su kết hợp năng lượng mặt trời và Biogas, Thái Lan

1.2 Tổng quan về sản xuất miến dong trong nước

Miến dong riềng ở Việt Nam có chất lượng tốt hơn rất nhiều so với các loại miến làm từ tinh bột khoai tây và sắn So với các loại tinh bột khác, tinh bột dong riềng

có hàm lượng amylose cao (từ 25-30%) Gel của tinh bột dong riềng có khả năng tái kết tinh cao và trong suốt, nên chất lượng của miến cao hơn

Nhiều tỉnh có trồng cây dong riềng làm nguyên liệu cũng đã hình thành các hộ

tư nhân chế biến củ dong riềng thành tinh bột cung cấp cho các cơ sở chế biến sản xuất miến dong Một số làng nghề miến dong nổi tiếng hiện nay ở phía Bắc gồm Xã Bình Lư (huyện Tam Đường, Lai châu), huyện Si Ma Cai (Lào cai), xã Phan Thanh (Thành Công, Quang Thành, thị trấn Tĩnh Túc, Cao Bằng), Xã Húc Động (Bình Liêu, Quảng Ninh), xã Côn Minh (huyện Na Rì, Bắc Kạn), Giới Phiên (thành phố Yên Bái), Xã Việt Cường (huyện Đồng Hỷ, Thái nguyên), xã Cát Quế, Dương Liễu

và Minh Khai (Hoài Đức, Hà Nội), Thôn Phú Diễn (Hữu Lê, Thanh Trì, Hà Nội), xã

Tứ Dân (huyện Khoái Châu, Hưng Yên) Riêng làng nghề thôn Cự Đà, xã Cự Khê, huyện Thanh Oai, Hà Nội có truyền thống từ hàng trăm năm với hàng chục hộ dân làm miến

Miến dong Bắc Kạn với cơ sở sản xuất Tân Sơn thuộc Công ty cổ phần Quang

Minh không chỉ đáp ứng thị trường trong nước mà vươn ra cả thị trường Liên bang Nga Với giá bán từ 45.000 đến 50.000 đồng/kg, nhiều gia đình thu về hàng chục triệu đồng sau mỗi vụ miến

Hình 12 Cân và đóng gói miến dong tại cơ sở sản xuất Miến dong Việt Cường (xã Hóa Thượng, Đồng Hỷ, Thái nguyên) có 110 hộ gia đình thì hơn 50 hộ làm nghề miến Để tạo điều kiện cho bà con trong xóm phát triển ngành nghề, chính quyền địa phương cũng có nhiều chính sách như hỗ trợ giàn phơi, thùng quấy bột, máy móc sản xuất Năm 2011 có 10 hộ sản được nhà nước hỗ trợ 75% vốn đầu tư mua máy móc Nhờ làm miến mà bà con trong xóm có thu nhập

ổn định, nhiều hộ mỗi năm thu lãi 200 - 300 triệu đồng

Miến dong Lại Trạch (xã Yên Phú, Yên Mỹ, Hưng Yên) đã đem lại cho người dân thu nhập từ 100 - 150 triệu đồng/hộ/năm, tạo việc làm cho gần 400 người trong thôn và hơn 100 lao động của các địa phương khác

Miến dong Hà Nội: Gần đây, do nhu cầu thị trường ngày càng cao nên làng nghề làm miến tại Hà Nội ngày càng phát triển Mỗi ngày có hàng trăm tấn miến,

mỳ các loại được xuất bán khắp mọi miền, đem lại thu nhập cao cho người dân làm nghề Tổng số cơ sở chế biến miến hiện nay trong cả ba làng nghề sản xuất miến Cự

Đà (Thanh Oai); Phú Diễn, Hữu Lê (Thanh Trì) khoảng 50, trong đó Cự Đà nhiều

nhất (khoảng 30) Ở 3 xã Cát Quế, Dương Liễu, Minh Khai, có khoảng trên 100 hộ gia đình có xưởng chế biến miến dong, tạo công ăn việc làm cho hàng trăm lao động tại địa phương và các vùng lân cận

1.2.1 Làm khô miến dong tại Việt Nam

Ở Việt Nam, miến dong được sản xuất nhiều và tập trung chủ yếu ở các làng quê

từ lâu, tạo thành làng nghề truyền thống Thành phần của miến dong sản xuất ở Việt Nam chỉ có bột dong, nước và phụ gia

Khâu làm khô miến dong từ trước đến nay ở các làng nghề vẫn chủ yếu là phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời Theo khảo sát thực tế tại cơ sở sản xuất của ông Vũ Văn Thành (thôn Cự Đà , xã Cự Khê, Thanh Oai, Hà Nội) thời gian phơi từ 2,5 – 5 giờ tùy theo thời tiết Khi trời có nắng với cường độ cao thì các phên bánh được trải

ra phơi trong thời gian khoảng 2,5 – 3 giờ.Sau đó thu gom về để gỡ bánh khỏi phên

và xếp chồng lên nhau để điều hòa ẩm trước khi cắt Nếu trời nắng yếu hoặc không

có nắng thì thời gian phơi lâu hơn và theo kinh nghiệm để biết khi nào thu về.Theo kinh nghiệm của người sản xuất, nếu bánh miến quá khô (có thể bị ròn và dễ vỡ) thì phên bánh phải được để trong nơi râm mát một thời gian cho hồi ẩm, khi đó việc tách bánh khỏi phên và việc cắt bánh thành hình sợi sẽ dễ dàng, không bị vỡ

1.2.2 Nguồn năng lượng sử dụng cho thiết bị sấy

Nguồn năng lượng cấp nhiệt cho các thiết bị sấy ở nước ta cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng với nhiều dạng năng lượng khác nhau Do đặc thù của địa hình cũng như nền kinh tế nông nghiệp của Việt Nam, chúng ta có lợi thế về số giờ nắng trong năm cao, và lượng phế thải nông lâm nghiệp lớn

1.2.2.1.Năng lượng mặt trời:

Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

do bộ Công Thương chủ trì, đến nay đã thực hiện nhiều chương trình, dự án, đề tài NCKH về triển khai sử dụng năng lượng mặt trời rất hiệu quả như pin mặt trời, đun nước nóng mặt trời tại nhiều địa phương Một số thiết bị này hiện đang hoạt động

tốt, mang lại lợi ích thiết thực về kinh tế, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường

Năm 1997, Viện Cơ điện Nông nghiệp và chế biến nông sản đã triển khai nghiên cứu thiết kế máy sấy nông sản, rau quả SD-25 bằng năng lượng mặt trời Trên cơ sở đó, năm 2001, Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch

đã triển khai đề tài và lắp đặt thiết bị sấy cá bằng sử dụng năng lượng mặt trời tại đảo Cô Tô Do ngoài đảo ngày đó năng lượng điện còn hạn chế nên máy sấy sử dụng kết cấu kiệu ứng nhà kính và tấm thu nhiệt có đối lưu tự nhiên, nên hiệu suất sấy chưa cao

Năm 2011, Hoàng Văn Hiện (Viện Nghiên cứu phát triển Nông thôn và miền núi) trong đề tài nghiên cứu khoa học đã chế tạo và đưa vào sản xuất hệ thống sấy miến dong dùng năng lượng mặt trời, năng suất 100 kg/mẻ và đã triển khai ứng dụng và xây dựng mô hình tại huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn Máy hoạt động tốt, làm giảm thời gian sấy đi 2 lần so với việc phơi ngoài trời Sản phẩm miến sau khi sấy sạch, không bám bụi bẩn, loại bỏ hoàn toàn vấn đề ô nhiễm môi trường

Ngoài ra, nhiều hệ sấy bằng năng lượng mặt trời quy mô khác nhau để sấy các sản phẩm như lúa, các loại rau, củ, quả, dược liệu v.v đã được nhiều doanh nghiệp

và cơ sở nghiên cứu triển khai ứng dụng Bùi Hải Triều (đại học Nông nghiệp Hà Nội) năm 2006 đã nghiên cứu và chế tạo được máy sấy hạt nông sản dùng năng lượng mặt trời Máy có thể sấy lúa, ngô, đậu, lạc, cà phê, hành, tỏi… Thử nghiệm sấy lúa vào ngày có nắng yếu ở mùa đông có nhiệt độ môi trường 14 – 20oC cho thấy không khí trong buồng sấy đạt 50oC và thời gian sấy chỉ là 8 – 10 h Năm

2012, Mai Thanh Phong (đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh) đã chế tạo máy sấy dùng năng lượng mặt trời để sấy cà phê tươi với năng suất 200 kg/mẻ Đinh Vương Hùng, Phạm Xuân Phương, Nguyễn Xuân Trung (đại học Đà Nẵng) năm 2013 cũng

đã nghiên cứu thiết kế, xây dựng và khảo nghiệm quá trình sấy tỏi bằng hệ thống sấy dùng năng lượng mặt trời kiểu hỗn hợp đối lưu tự nhiên Kết quả cho thấy, trong những ngày nắng, nhiệt độ không khí ra khỏi bộ thu nhiệt vào buồng sấy cao

hơn so với nhiệt độ môi trường 10 – 20oC Với 240 kg tỏi, lượng hơi ẩm mất đi trung bình là 1,42 kg/h Tỏi sau khi sấy đạt độ ẩm trung bình phần thân củ 55%, phần vỏ lụa là 8%, phù hợp cho bảo quản

Năm 2012, Hồ Xuân Các (Trung tâm nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời) cũng đã thiết kế thành công hệ thống sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời Máy sấy kiểu sấy buồng, có lắp các quạt hút ẩm Bộ thu năng lượng mặt trời dạng tấm được đặt trên nóc buồng sấy và có hệ thống các quạt đẩy năng lượng đã hấp thụ vào buồng sấy

Hình 13 Sấy gỗ kiểu sấy buồng sử dụng năng lượng mặt trời của

Trung tâm nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời Phạm Văn Tân (Trường đại học Tây Nguyên) và Trần Đình Tuấn (Công ty Cổ phần mía đường Đắk Nông) năm 2011 đã chế tạo được lò sấy thảo dược dùng năng lượng mặt trời Kết cấu bộ thu dạng tấm phẳng đặt thấp dưới buồng sấy để khí nóng được hút qua buồng sấy nhờ đối lưu tự nhiên, không cần dùng nguồn năng lượng khác, tuy nhiên sẽ làm độ dày lớp vật liệu sấy bị hạn chế

Hình 14 Thiết bị sấy của Trường ĐH Tây Nguyên và Cty CP mía đường Đắk Nông

-1.2.2.2 Năng lượng sinh khối:

Việt Nam là nước nông nghiệp, do vậy nguồn chất thải sinh khối rất dồi dào

Sử dụng nguồn năng lượng sinh khối để tạo năng lượng cho sấy và các mục đích

khác sẽ góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất, bảo vệ môi trường sinh thái, phát triển

nông nghiệp, xóa đói, giảm nghèo, làm cho đất nước xanh và sạch hơn

Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch đã nghiên cứu thiết

kế thành công các loại lò đốt sử dụng nhiên liệu sinh khối là vỏ trấu, vỏ cà phê, mùn

cưa để tạo nhiệt sử dụng cho các mục đích khác nhau như: Lò đốt sinh khối tầng sôi

để sấy nông sản (lúa, cà phê, bã sắn) lắp đặt ở Gia Lai, Sơn La, lò đốt trấu tầng sôi

đồng phát nhiệt điện lắp đặt ở Công ty Lương thực Long An Lò đốt trấu tầng sôi để

sấy clinke lắp đặt tại Công ty xi măng Holcim Việt Nam Ngoài ra cũng nghiên cứu

thành công lò đốt trấu kiểu cyclonic

(a) (b) Hình 15 Lò đốt trấu tầng sôi (a) và Lò đốt trấu cyclonic (b) của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch

1.2.2.3 Năng lượng tích hợp

Việc sấy bằng năng lượng mặt trời hay năng lượng sinh khối riêng lẻ có những hạn chế nên chưa được ứng dụng nhiều Gần đây, một số thiết bị sấy sử dụng kết hợp năng lượng mặt trời với các nguồn năng lượng khác đã được nghiên cứu Tổng Công ty Lâm nghiệp Việt Nam đã triển khai ứng dụng 2 hệ thống sấy gỗ thử nghiệm sử dụng kết hợp nhiệt từ hệ đun nước nóng năng lượng mặt trời với diện tích bộ thu 60 m2 và nhiệt từ nồi hơi tại Hà Nội và Quảng Nam

Xuất phát từ nhu cầu về mặt bằng phơi sản phẩm, ông Nguyễn Văn Khoẻ (Công ty TNHH Hiệp Hòa Bình), chuyên sản xuất kinh doanh các loại miến dong

đã chế tạo ra máy sấy dùng năng lượng mặt trời, giúp công ty tiết kiệm chi phí sức lao động và tăng sản lượng Tuy nhiên, do không có nghiên cứu, chỉ tự làm theo cảm tính nên chưa có cơ sở tính toán cụ thể

Hình 16 Thiết bị sấy miến của Công ty TNHH Hiệp Hòa Bình Trường đại học Nông-Lâm Huế cũng đã nghiên cứu thành công và cho ra đời máy sấy nông sản dùng năng lượng mặt trời có lắp đặt kết hợp các nguồn năng lượng khác bổ trợ như than đá, củi, trấu,.… Máy sấy có thể dùng để sấy các loại hạt

và lương thực như thóc, ngô, sắn, cà phê, hạt tiêu…, và hoạt động tốt ở những nơi

có cường độ nắng nóng cao (các tỉnh miền Trung và vùng Tây nguyên); giúp rút ngắn thời gian làm khô nông sản xuống còn 12 – 15 giờ so với phơi tự nhiên, tiết kiệm nhiều thời gian, công sức, chủ động được thời gian

1.2.3 Quy trình sản xuất miến dong tại làng nghề ở Hà nội hiện nay:

Hiện tại, ở các làng nghề khu vực phía Bắc sử dụng hai quy trình công nghệ sản xuất miến dong: Quy trình theo công nghệ ép đùn (Hình 28) và Quy trình theo công nghệ tráng thái (Hình 30)

Tinh bột dong riềng

Nước sạch + Hoá chất Xử lý tinh bột (Ngâm, rửa) Nước thải

Ép đùn sợi

Làm khô (Vận chuyển đi phơi)

Đóng gói miến dong thành phẩm Hình 17 Quy trình sản xuất miến dong theo công nghệ ép đùn

Quy trình sản xuất theo công nghệ tráng thái đã xuất hiện từ lâu tại các làng nghề ở Hà Tây cũ, nay là Hà nội Sau đó, có sự nghiên cứu cải tiến của những nhà

cơ khí không công bố, đã xuất hiện công nghệ ép đùn

Hình 18 Máy ép đùn thủy lực, hoặc vít tải quay tay

Hệ thống ép đùn có thể dùng hệ thủy lực, hoặc hệ vít tải quay tay Trong

hệ thống ép đùn, bàn ép đẩy vào mặt trên của khối bột trong khuôn ép và nén xuống Bột chín được nén qua các lỗ thoát ở đáy tạo thành sợi miến chảy xuống phên qua hệ thống băng chuyền được vận hành đồng bộ với máy ép chạy ra phía ngoài, và công nhân đón phên chuyển đi phơi hoặc sấy Máy ép sợi miến bán tự động có hộp chứa bột, khuôn để ép có lỗ tạo sợi miến theo hàng, sử dụng động cơ dẫn động qua hộp giảm tốc, và vô lăng quay tay

Với công nghệ ép đùn, đã rút bớt được một công đoạn sấy, song chất lượng sợi miến không đảm bảo độ dai Hơn nữa, việc trộn bột để hồ hóa theo từng mẻ nhỏ phù hợp với khuôn ép nên mất thời gian, đồng thời chi phí thiết bị đầu tư cao (cho máy ép đùn) nên hiện chỉ được ứng dụng ở một số cơ sở rất nhỏ, sử dụng bàn ép tay thủ công ở một vài tỉnh miền núi Các làng nghề sản xuất miến dong ở Hà nội vẫn đang trung thành với công nghệ tráng thái, đảm bảo độ dai sợi miến, và cho năng suất cao hơn

Tinh bột dong riềng



Hình 19 Quy trình sản xuất miến dong theo công nghệ tráng thái

Mô tả quy trình sản xuất miến dong theo công nghệ tráng thái như sau:

Công đoạn 2: Xử lý tinh bột

Mục đích của quá trình xử lý tinh bột là làm trắng và làm sạch tinh bột Quá

trình xử lý bột có thể gồm các công đoạn rửa bột và xử lý hóa chất Tinh bột ẩm

được lấy từ bể chứa lên tiếp tục được hoà với nước sạch lọc qua lưới lọc bằng vải

voan Dùng máy khuấy li tâm khoảng 2 phút Sau đó để lắng 3 giờ, xả nước để tách tạp chất còn lại ra ngoài Quy trình lọc bột được lặp đi lặp lại ít nhất 4 lần Càng lọc nhiều lần chất lượng bột càng tốt Bột được làm sạch để đảm bảo bột đem đi tráng phải trắng, sạch, không còn cát sạn

Hóa chất sử dụng ở đây thường dùng là axit hoặc KMnO4 Sau khi xử lý háa chất, tiến hành rửa nhằm loại bỏ hóa chất dư và tạp chất Công đoạn rửa thường được tiến hành trong thùng chứa dung tích lớn

Công đoạn 3: Hòa dịch, lọc

Khi hòa tan tinh bột vào nước do kích thước phân tử tinh bột lớn nên đầu tiên các phân tử sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột Tại đây chúng sẽ tương tác với các nhóm hoạt động của tinh bột, quay cực, các phổ hồng ngoại và hàm lượng glucose tạo ra lớp vỏ nước làm cho lực liên kết ở mắt xích nào đó của phân tử tinh bột yếu đi, do đó phân tử tinh bột bị xê dịch rồi bị rão ra và bị trương lên Nếu sự xâm nhập của các phân tử nước vào tinh bột dẫn tới quá trình trương không hạn chế nghĩa là làm bung được các phân tử tinh bột thì hệ thống chuyển thành dung dịch Quá trình trương này luôn luôn đến trước quá trình hòa tan Với tinh bột để đạt tới trạng thái này còn phụ thuộc vào nhiệt độ Hạt bị phá vỡ, chuyển từ trạng thái có mức độ hydrat hóa khác nhau thành dung dịch keo tại nhiệt độ hồ hóa Các hạt tinh bột có kích thước khác nhau, từ các nguồn khác nhau sẽ khác nhau về nhiệt độ chuyển trạng thái Hạt lớn bị hồ hóa đầu tiên, hạt bé bị hồ hóa sau cùng Các hạt tinh bột nhỏ có cấu tạo chặt, các phân tử liên kết với nhau bằng liên kết hydro kiểu

1 rất bền do đó việc phá vỡ hạt lớn và hạt nhỏ diễn ra ở nhiệt độ khác nhau Vì vậy

nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ Tinh bột đó hồ hóa thường có một độ trong nhất định Chính độ trong này có ý nghĩa rất quan trọng đối với nhiều sản phẩm thực phẩm có chứa tinh bột, đặc biệt là làm tăng giá trị cảm quan của các thực phẩm này Người ta nhận thấy rằng tinh bột các hạt cốc loại nếp, tinh bột củ, rễ củ thường cho hồ trong suốt hơn tinh bột các hạt cốc bình thường Cho tinh bột phân tán trong nước tới một nồng độ nhất định không đặc quá cũng không loãng quá, hồ hóa sơ bộ để tạo ra một độ nhớt nhất định Thông thường một phần nguyên liệu được hồ hóa trước để tạo ra một mạng lưới có vai trò tương

tự gluten bột mỳ Sau đó bổ sung tinh bột chưa hồ hóa vào, tiếp tục khuấy đều cho tới khi có một dịch bột đồng nhất, dẻo, đủ độ nhớt (khi vớt bột lên chảy thành dòng đều đặn, dịch bột có màu đục sữa, sánh) Dịch bột đồng nhất thu được gọi là dịch bột tráng

Để miến được đẹp, đều, không bị rách khi tráng dịch bột được lọc qua vải voan nilon để loại bỏ tạp chất, cục vón khi hồ hóa… Sau khi lọc, dịch bột chuyển sang công đoạn tráng

Công đoạn 4: Tráng, hấp chín

Mục đích của công đoạn tráng, hấp nhằm tạo ra tấm bột trước khi cắt tạo sợi

Đề thực hiện được công đoạn này tinh bột có khả năng tạo màng tốt Để tạo màng, các phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro hoặc gián tiếp qua phân tử nước

Việc hình thành màng có thể xẩy ra qua ba giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Từ bề mặt nước bốc hơi, nồng độ tinh bột tăng lên, các hạt tinh bột dịch gần nhau, hướng từ biên vào tâm dưới tác dụng của dòng môi trường phân tan sắp xếp lại thành lớp đơn hạt đặc

- Giai đoạn 2: Nước nằm giữa các hạt tiếp tục bốc hơi Các hạt tiếp xúc nhiều hơn và bị biến dạng Sức căng bề mặt lúc này có vai trò rất lớn, có khuynh hướng

làm co bề mặt của hệ thống Mức độ biến dạng của các hạt phụ thuộc vào modun và

độ nhớt của chúng Có thể thêm vào các chất hóa dẻo để tạo cho màng có độ đồng thể hơn

- Giai đoạn 3: Khi tiếp xúc với nhau các hạt đều bắt đầu thể hiện lực cố kết Các tính chất cơ lý của màng sẽ phụ thuộc vào các hiện tượng xảy ra trong giai đoạn này Hiện nay, việc tráng hấp đã được cơ giới hóa bằng các thiết bị tráng, hấp liên hoàn không còn thủ công tráng tay sau đó hấp trên nồi như trước Sử dụng máy móc

đã giúp cho việc tạo màng bánh miến từ dịch bột trở nên dễ dàng hơn Chất lượng bánh miến tạo ra đồng đều, đẹp hơn việc tráng bằng tay

Công đoạn 5: Làm khô bánh

Mục đích của làm khô bánh miến để giảm độ ẩm đến độ ẩm cắt tạo sợi (thường từ 20 – 22%) Làm khô có thể thực hiện bằng cách phơi nắng tự nhiên hoặc sấy bằng máy Ở các làng nghề hiện nay, các hộ sản xuất thường sử dụng phương thức phơi nắng là chủ yếu Sản xuất theo phương pháp này thì bánh miến được phơi

từ 2-3 tiếng trong điều kiện nắng to là đạt

Công đoạn 6: Ủ

Bánh miến sau khi phơi sẽ được chuyển sang công đoạn ủ sơ bộ để điều hòa

ẩm, vì nếu để miến quá khô thì miến sẽ dễ bị gẫy, miến vụn Thời gian ủ tùy theo điều kiện có thể tiến hành từ 4-6 giờ hoặc cũng có thể lâu hơn

Công đoạn 7: Cắt tạo sợi

Sau khi ủ, kiểm tra bánh se, ráo, mềm, đều tay là được Cắt tấm cho phù hợp với khổ máy cắt, sau đó tiến hành cắt tạo sợi

Công đoạn 8: Làm khô miến sợi

Sau khi cắt tạo hình, thường miến còn ẩm phải trải ra phơi để làm khô sợi Cần chú ý không để miến quá khô dễ làm gẫy sợi miến Độ ẩm của miến thành

phẩm thường phải đạt 14% Ở làng nghề hiện nay việc làm khô miến sợi cũng giống như làm khô bánh miến là dùng cách phơi nắng

Công đoạn 9: Đóng gói miến thành phẩm

Miến sau khi được làm khô sẽ được đóng gói theo kích thước khác nhau tùy theo yêu cầu của thị trường Việc đóng gói sản phẩm giúp cho quá trình bảo quản tốt hơn

Hình ảnh của một số công đoạn chính:

Hình 20 Hòa bột và lọc dịch bột cho tráng hấp hoặc ép đùn

Hình 21 Tráng bánh ra phên và hấp chín

Hình 22 Làm khô bánh miến (vận chuyển đi phơi)

Hình 23 Cắt tạo sợi, và xếp vào phên

Hình 24 Làm khô miến sợi (vận chuyển đi phơi)

Hình 25 Đóng gói miến dong thành phẩm

1.3 Kết quả điều tra khảo sát sản xuất miến dong tại các làng nghề:

Miến dong là sản phẩm truyền thống của các làng nghề và được sản xuất theo quy mô hộ Tinh bột dong lúc đầu được hòa lọc nhiều lần bằng nước có kết hợp các chất hóa học làm sạch, làm trắng tinh bột, thậm chí pha màu với những bột phẩm

không rõ tên và nguồn gốc Sau đó dịch bột được hồ hóa rồi tráng thành bánh trải lên phên tre với kích thước 2,2 x 1 m và đem phơi nắng ở bất kỳ nơi nào có ánh nắng hoặc có không gian thoáng để làm khô bánh miến trong vòng 2 giờ (nếu nắng to) hoặc đến 8 giờ (nếu trời râm không có nắng) tới độ ẩm khoảng 20 – 22% Tiếp

đó, các phên bánh miến được chở về xưởng để tách bánh ra khỏi phên, xếp chồng lên nhau thành khối, cuộn lại để ủ nhằm làm cho toàn khối bánh miến có độ ẩm đều nhau, thuận lợi cho quá trình cắt tạo sợi Thời gian ủ khoảng 3 – 4 giờ Khi ủ xong, bánh miến được đưa vào máy để cắt tạo sợi, rồi sợi được trải ra phên hoặc treo lên giàn để phơi tiếp khoảng 2 – 3 giờ (nếu nắng to) hoặc đến 8 giờ (nếu trời râm không

có nắng) tới độ ẩm khoảng 13 – 15%

Việc sử dụng hóa chất để tẩy rửa tinh bột ở đây chưa được kiểm soát chặt chẽ, dẫn tới việc người sản xuất sử dụng hóa chất không rõ tên và nguồn gốc, hơn nữa đưa hóa chất vào theo kinh nghiệm mà không để ý đến kiểm soát chất lượng của hóa chất, liều lượng và dư lượng của hóa chất có đảm bảo sản phẩm an toàn để dùng cho sản xuất hay không Đây là vấn đề nổi cộm ở các làng nghề sản xuất miến,

là đề tài cho nhiều phương tiện thông tin đại chúng, ví dụ như: “Kinh hoàng tẩy trắng miến bằng hóa chất” hay “Tẩy trắng và tạo màu hay “phù phép” màu miến dong”,

Phần lớn các công đoạn chế biến miến dong đã có các trang thiết bị đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật và năng suất cho khâu chế biến Tuy nhiên khâu làm khô thì vẫn chưa có thiết bị, mà dùng phơi nắng truyền thống, làm cho sản xuất không khép kín gây mất vệ sinh an toàn thực phẩm, cho năng suất thấp Do khuôn viên cơ sở thường chật hẹp, thiếu nắng, các cơ sở phải vận chuyển phên ra những nơi như ven đường giao thông, bãi rác, bãi tha ma,… gây mất vệ sinh thực phẩm, miến khi ẩm sẽ rất dễ bám dính bụi bẩn do xe cộ chạy trên đường cuốn lên, ám mùi từ cống rãnh, môi trường bụi bẩn và ô nhiễm dễ dàng bám vào khi miến còn đang ướt Việc làm khô miến bằng biện pháp phơi nắng hoàn toàn phụ thuộc vào thời tiết (trời nắng hay mưa, ban ngày, ban đêm), do đó nếu có nắng thì phơi được thuận lợi và không có

nắng thì tốn thời gian hơn, thậm chí nếu trời mưa thì cực khó khăn, có thể hỏng cả

lượng miến sản xuất nếu gặp mưa dầm dài ngày, đình trệ sản xuất Hơn nữa, do đặc thù của sản xuất miến dong là phải làm khô 02 lần, nên rất tốn công lao động

chuyên chở đi phơi

Hình 26 Phơi miến trên nước thải, bãi tha ma

Hình 27 Phơi miến ven đường bụi bẩn, cạnh dòng nước thải

Hình 28 Phơi miến trên nền đất ẩm ướt, cạnh vũng nước bẩn, nơi gia súc qua lại

CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu Đề tài

Xây dựng quy trình công nghệ sấy năng suất cao, chi phí thấp, đảm bảo các đặc trưng của miến dong truyền thống và vệ sinh an toàn thực phẩm

Xây dựng quá trình và thiết bị sấy miến dong sử dụng tích hợp nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng sinh khối phù hợp quy mô làng nghề ở Hà Nội

Thiết kế hệ thống sấy miến dong hiệu quả, tính toán thiết kế hệ thống trao đổi nhiệt và hệ thống nhiệt sử dụng tích hợp nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng sinh khối phù hợp với quy mô sản xuất các làng nghề tại Hà Nội

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Nghiên cứu tổng quan về công nghệ và thiết bị sấy miến dong

Tổng quan về công nghệ và thiết bị sản xuất miến dong trên Thế Giới và ở Việt Nam

Tổng quan về phương pháp và thiết bị sấy miến dong trên thế giới và ở Việt Nam

2.2.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ sấy miến dong

Nghiên cứu xác định độ ẩm đầu vào, nhiệt độ sấy và tốc độ gió thích hợp cho quá trình sấy miến dong

Nghiên cứu xác định ảnh hưởng thời gian sấy, độ ẩm sản phẩm miến dong sau sấy đến chất lượng và thời gian bảo quản.

2.2.3 Xây dựng quy trình công nghệ sấy miến dong phù hợp với điều kiện sản xuất của làng nghề

Xây dựng quy trình công nghệ sấy miến dong phù hợp với điều kiện sản xuất

của làng nghề

2.2.4 Tính toán nhiệt cần thiết cho quá trình sấy

Tính toán nhiệt quá trình sấy lý thuyết và tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế

2.2.5 Nghiên cứu tính toán các thông số cơ bản, thiết kế thiết bị sấy

Nghiên cứu tính toán các thông số chính, thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dùng năng lượng mặt trời

Nghiên cứu tính, thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dùng năng lượng sinh khối Nghiên cứu, tính toán thiết kế buồng sấy miến dong

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp điều tra thực tế:

Điều tra thực tế sản xuất ở các làng nghề ở Thanh Oai, Hà Nội

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Các phương pháp bố trí thí nghiệm, các thí nghiệm được lặp 3 lần Kết quả là trung bình của 3 lần thí nghiệm

2.3.3 Phương pháp phân tích

Xác định độ ẩm miến dong theo phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở

1050C trên máy xác định ẩm nhanh ADAM 310-Anh

Xác định nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong quá trình sấy bằng thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm của hãng Testo

Xác định tốc độ gió trong quá trình sấy bằng thiết bị đo tốc độ gió của hãng Testo

2.3.4 Phương pháp đánh giá cảm quan:

Để đánh giá chất lượng cảm quan, sử dụng phương pháp đánh giá theo thang điểm Hedonic 9 (Hedonic scale) Hedonic scale là thang 9 điểm đánh giá cảm quan của người thử về sự thích hay không thích sản phẩm Hedonic scale lần đầu tiên được trình bày năm 1940 tại Food Research Division trường Đại học Quartermaster Food và container tại Chicago (Illinois) Người tham gia cảm quan, đánh dấu cảm

quan của mình qua mức độ thích hay không thích vào tờ phiếu

Người tham gia đánh dấu vào ô tương ứng và sau đó người phỏng vấn cho điểm vào cột bên cạnh

Thang điểm 9 như sau :

1 Tuyệt đối không thích ;

2 Tương đối không thích ;

2.3.5 Phương pháp nghiên cứu thiết kế

Phương pháp chuyên gia để đánh giá, lựa chọn nguyên lý, kết cấu của máy nghiên cứu

Phương pháp thực nghiệm: để xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để đưa công nghệ và thiết bị sấy vào thực tiễn sản xuất

Phương pháp thống kê toán học: xử lý số liệu điều tra, số liệu thực nghiệm;

2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu

Phương pháp xử lý số liệu: theo phần mềm Pascal, Excel

Sử dụng phần mềm thiết kế Auto CAD

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Nghiên cứu xác định độ ẩm đầu vào, nhiệt độ và tốc độ gió thích hợp cho quá trình sấy miến dong

3.1.1 Kết quả xác định độ ẩm đầu vào của nguyên liệu cho quá trình sấy miến dong

Quá trình làm khô miến dong có 2 giai đoạn Giai đoạn sau khi tráng ra bánh và giai đoạn sau khi cắt thành sợi miến Trong khuôn khổ của một đề tài và thời gian

có hạn nên tác giả xem như quá trình sấy bánh miến dong sau khi tráng và quá trình sấy sau khi cắt thành sợi là một quá trình và từ đây xin được gọi chung nguyên liệu cho quá trình sấy là miến dong

Xác định độ ẩm đầu vào của nguyên liệu cho quá trình sấy được tiến hành bằng phương pháp sấy đến khi khối lượng không đổi Lấy 10g mẫu miến dong, ở trên cách phên tre trên băng chuyền ngay sau công đoạn hấp và tráng bánh, cho vào máy xác định ẩm nhanh ADAM 310 Mẫu miến dong được sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi Kết quả xác định được là giá trị trung bình của 5 mẫu Kết quả được trình bày trên bảng 1

Bảng 1 Kết quả xác định độ ẩm đầu vào của nguyên liệu cho quá trình sấy

Mẫu bánh miến Độ ẩm mẫu (%)

3.1.2 Kết quả xác định nhiệt độ sấy và tốc độ gió thích hợp cho quá trình sấy miến dong

3.1.2.1 Kết quả xác định tốc độ thoát ẩm trung bình tối ưu

Miến dong sau khi ra khỏi máy tráng được lấy mẫu và đưa vào máy sấy có gắn thiết bị bổ sung ẩm và có thể khống chế tự động được nhiệt độ và độ ẩm không khí trong buồng sấy Nhiệt độ sấy và độ ẩm của không khí trong buồng sấy được đặt trước Tùy theo điều kiện sấy đã đặt mà máy sấy sẽ tự động kiểm soát nhiệt độ và

độ ẩm (bằng cách bơm ẩm vào buồng sấy) Vì vậy ứng với mỗi chế độ sấy (nhiệt độ

và độ ẩm tương đối của tác nhân sấy) sẽ tương ứng với một tốc độ thoát ẩm Tốc độ thoát ẩm tối ưu là tốc độ thoát ẩm trung bình mà sản phẩm sau sấy có tỷ lệ rạn nứt của bánh bị loại bỏ nhỏ hơn 5% Để miến dong đạt chất lượng cao, quá trình sấy cần phải điều chỉnh các thông số để tốc độ thoát ẩm nằm trong khoảng sấy cho

phép Kết quả được trình bày trên bảng 2

Bảng 2 Kết quả xác định tốc độ thoát ẩm của miến dong khi sấy

3.1.2.2 Kết quả xác định nhiệt độ sấy và tốc độ gió thích hợp

Các thí nghiệm xác định nhiệt độ, tốc độ gió tối ưu được tiến hành ở các điều kiện độ ẩm tương đối của không khí khác nhau

Bố trí thí nghiệm, bao gồm 5 công thức độ ẩm đầu vào của không khí sấy ở các giá trị là 80±5%; 70±5%; 60±5%; 50±5%; 40±5% Với mỗi một khoảng độ ẩm lựa chọn ra các thông số nhiệt độ, tốc độ gió tối ưu để đảm bảo tốc độ thoát ẩm tối

ưu hay là tỷ lệ bánh bị loại nhỏ hơn 5% Kết quả được trình bày trên bảng 3

Bảng 3 Kết quả thực nghiệm khảo sát quá trình sấy với các các thông số nhiệt độ và tốc độ gió, các độ ẩm trong buồng sấy khác nhau

(trong đó dấu + là sản phẩm sấy đảm bảo tốc độ thoát ẩm tối ưu, dấu – là sản phẩm sấy

không đảm bảo tốc độ thoát ẩm tối ưu)

Qua kết quả thí nghiệm trong bảng 3, cho ta các thông số đảm bảo sản phẩm tốt:

- Độ ẩm tác nhân sấy đầu vào là 30 ±5%, nhiệt độ từ 40 đến 460C tương ứng với tốc độ gió từ 0,8 đến 1,6m/giây

- Độ ẩm tác nhân sấy đầu vào 40 ±5%, nhiệt độ sấy 40 đến 480C tương ứng với tốc độ gió từ 0,8 đến 1,2m/giây

- Độ ẩm tác nhân sấy đầu vào 50±5%, nhiệt độ sấy là từ 40 đến 480C tương ứng với tốc độ gió từ 0,8 đến 1,6m/giây

- Độ ẩm tác nhân sấy đầu vào 60 ±5%, nhiệt độ sấy là từ 40 đến 500C tương ứng với tốc độ gió từ 0,8 đến 1,6m/giây

- Độ ẩm tác nhân sấy đầu vào 70±5%, nhiệt độ sấy là từ 32 đến 500C tương ứng với tốc độ gió từ 1,2 đến 2m/giây

3.2 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng thời gian sấy đến chất lượng của sản phẩm

Thời gian sấy là một thông số đặc biệt quan trọng được sử dụng trong tính toán thiết kế và vận hành thiết bị sấy Chất lượng miến dong lại phụ thuộc vào thời gian sấy Nếu quá trình sấy ngắn làm miến dong co ngót nhanh trong quá trình sấy nên gây ra hiện tượng rạn nứt, rách sản phẩm

Bố trí thí nghiệm: Tiến hành thí nghiệm với 9 mẫu miến dong Các mẫu lần lượt được kí hiệu là T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9 đều có 20 túi đựng miến dong/ mẫu Các mẫu được sấy ở chế độ sấy khác nhau (đã được tính toán và thực nghiệm trước) nhằm đảm bảo thời gian sấy của các mẫu (được tính từ khi bắt đầu cho đến khi kết thúc quá trình sấy sản phẩm đạt độ ẩm 14%) tương ứng lần lượt với các thời gian sấy là 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5h

Bảng 4 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến chất lượng của sản phẩm

Kí hiệu mẫu Thời gian sấy

(giờ)

Tỷ lệ sản phẩm loại (%)

Tổng vi sinh vật hiếu khí (CFU/g)

Điểm cảm quan (theo thang điểm Hedoric 0-9)

có xuất hiện mùi lạ và sản phẩm có hiện tượng có mùi chua, chỉ số vi sinh vật vượt ngưỡng cho phép Thời gian sấy trong khoảng 4h các chỉ số tỷ lệ sản phẩm loại đảm bảo nhưng chỉ số vi sinh vật cao hơn giới hạn cho phép Do vậy thời gian sấy tối ưu

Các mẫu miến dong được sấy đến các độ ẩm khác nhau trong khoảng 11-17%

(các mẫu A1 đến A7) sau đó theo dõi các chỉ số là tỷ lệ rách vỡ (%), tỷ lệ bám dính phên (%), độ ẩm sau khi làm nguội (%) Mỗi mẫu 20 túi đựng miến dong/ mẫu Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần, lấy kết quả trung bình

Bảng 5 Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm miến dong thích hợp

Kí hiệu

mẫu

Độ ẩm sản phẩm sau sấy (%)

Tỷ lệ rách,

vỡ (%)

Tỷ lệ bám dính phên (%)

Độ ẩm sau khi làm nguội (%)

3.3.2 Kết quả xác định thời gian sấy ở các độ ẩm khí nóng khác nhau

Các phên miến dong được xếp lên giàn khoảng cách giữa các phên sấy là 10cm Máy sấy được điều chỉnh ở chế độ nhiệt độ 45±2 độ C, tốc độ gió 1.2±0.2m/s Thí nghiệm được theo dõi ở ba điều kiện độ ẩm của khí nóng đầu vào của thiết bị sấy là 50±5%; 40±5%; và 30±5%

Bảng 6 Kết quả xác định thời gian sấy ở các điều kiện độ ẩm khí nóng

3.3.3 Xây dựng quy trình sấy

Trên cơ sở thực nghiệm trên thiết bị sấy mô hình tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Chê biến Nông sản Thực phẩm – Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch tác giả đề xuất quy trình sấy phù hợp với điều kiện của làng nghề như sau:

Phên bánh sau tráng

↓ Xếp phên vào xe gòng

↓ Đưa vào buồng sấy

↓ Sấy (nhiệt độ 45±20C, tốc độ gió 1.2±0.2m/s)

↓ Làm nguội

↓ Bóc bánh khỏi phên sấy

↓ Cắt tạo hình

↓ Cho vào khay

↓ Xếp khay lên xe gòng

↓ Đưa vào buồng sấy

↓ Sấy (nhiệt độ 45±20C, tốc độ gió 1.2±0.2m/s)

↓ Bảo quản

↓ Đóng gói

↓ Thành phẩm

3.4 Tính toán nhiệt cần thiết cho quá trình sấy

Chọn nhiệt độ sấy cho miến dong là 450C Cũng từ thực tế phân tích độ ẩm của nguyên liệu đầu vào là 65%, và độ ẩm sản phẩm miến dong khô là 14%, đặt ra các yêu cầu cho máy sấy sẽ thiết kế như sau:

3.4.1 Các thông số yêu cầu

- Năng suất đầu ra: G2 = 100 kg sản phẩm khô/mẻ

- Thời gian sấy: t = 2,5 giờ/mẻ

- Nhiệt độ sấy: T = 45oC

- Độ ẩm cuối: W2 = 14%

- Điều kiện khí hậu nơi đặt máy: tại làng nghề Hà Nội, thiết bị sẽ làm việc trong môi trường có áp suất khí quyển B = 760 (mmHg) Ta chọn nhiệt độ trung bình của môi trường bên ngoài tại Hà Nội T0 = 200C Với độ ẩm tương đối trung bình của không khí môi trường bên ngoài φ0 = 85%

3.4.2 Tính chất của miến dong

- Thành phần nguyên liệu chính: bột dong riềng và nước

- Cấu trúc nguyên liệu: Đồng nhất, bản mỏng

- Độ ẩm ban đầu: W1 = 65% (do sau khi hấp tráng ra phên bánh có độ ẩm đo được

là 70% Việc sử dụng hơi nước để hấp bánh nên sau khi tráng, bánh có hơi nóng làm ẩm bốc hơi rất nhanh Với quá trình sấy buồng có xe đẩy chứa phên thì sau khi các phên bánh được xếp đầy xe chuẩn bị cho vào buồng sấy, độ ẩm giảm xuống còn

W1 ≤ 65%)

3.4.3 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy miến dong

- Quá trình chuyển ẩm bên trong:Miến dong có hình dạng bản, rất mỏng (0,5 – 2 mm) nên quá trình chuyển ẩm bên trong ra ngoài bề mặt dễ dàng

- Quá trình bay hơi nước trên bề mặt: hình dạng của miến dong là dạng bản mỏng

nên có diện tích mặt thoáng lớn Do đó, với cùng tốc độ lưu thông dòng khí qua bề

mặt thoáng thì hệ số bay hơi bề mặt cao, làm tăng khả năng sấy

3.4.4.Chọn phương pháp sấy

Chọn chế độ sấy đối lưu cưỡng bức với hệ thống quạt

Phương pháp sấy gián tiếp (dùng không khí sạch làm tác nhân sấy) Sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với năng lượng sinh khối để cung cấp năng lượng cho thiết bị sấy

Từ các thông số yêu cầu ban đầu, với năng suất thấp, chọn kiểu sấy buồng với

xe đẩy chứa phên miến dong

Không khí ngoài trời tại điểm A (hình 29) có trạng thái xác định bởi {T0; φ0} được quạt II hút qua bộ trao đổi nhiệt I Trong bộ trao đổi nhiệt, không khí được gia nhiệt đến trạng thái ở điểm B xác định bởi cặp thông số {T1; φ1} và được quạt đẩy

và buồng sấy III Trong buồng sấy, tác nhân sấy thực hiện quá trình sấy lý thuyết Ở đây, T1 là nhiệt độ vào buồng sấy được quyết định bởi tính chất vật lý của vật liệu sấy và chế độ công nghệ sấy Tác nhân sấy khi ra khỏi buồng sấy ở điểm C có trạng thái được xác định bởi {T2; φ2},trong đó T2 được chọn trước theo công nghệ

Kh«ng khÝ

Bé cÊp nhiÖt

KhÝ th¶i Qu¹t giã

I

II

III

Hình 29 Sơ đồ quá trình thay đổi trạng thái của tác nhân sấy

3.4.5.Xác định các thông số vật lý của miến dong

Khối lượng riêng:

Khối lượng riêng của miến dong được xác định theo công thức sau:

100 100

C (T2; φ2)

ρbot - khối lượng riêng của bột dong khô, kg/m3 (= 950 kg/m3)

ρn - khối lượng riêng của nước, kg/m3 (= 1000 kg/m3)

W – độ ẩm của miến dong, %

-Với độ ẩm của miến dong khi đưa vào sấy: W1 = 65%

100

65 1000 100

65 1 950

14 1 950

Nhiệt dung riêng

-Nhiệt dung riêng của miến dong được xác định theo công thức sau:

100 100

Trong đó: Cpb - nhiệt dung riêng của miến dong, kJ/kg

Cpbot - nhiệt dung riêng của bột dong khô, kJ/kg (= 1,46 kJ/kg)

Cpn – nhiệt dung riêng của nước, kJ/kg (= 4,18 kJ/kg)

W – độ ẩm của miến dong, %

-Với độ ẩm của miến dong khi đưa vào sấy: W1 = 65%

100

65 18 , 4 100

65 1 46 , 1

14 1 46 , 1