các ứng dụng của tia hồng ngoại

Lời mở đầu Trong cơng nghiệp thực phẩm, có nhiều phương pháp cách thức để gia nhiệt nhằm chế biến thực phẩm Sử dụng nhiệt cách phương thức truyền nhiệt bao gồm : dẫn nhiệt, nhiệt đối lưu, nhiệt xạ Một ba phương thức quan trọng sử dụng rộng rãi ngày nhiệt xạ Tùy theo bước sóng ta có tia tử ngoại, tia hồng ngoại, tia rơngen…… Và đề tài nói đến cụ thể việc sử dụng tia hồng ngoại chế biến thực phẩm… Nội dung I-Khái niệm chế biến tia hồng ngoại nguồn phát 1-Khái niệm chế biến tia hồng ngoại Khái niệm: chế biến thực phẩm tia hồng ngoại sử dụng xạ điện từ phát từ tia hồng ngoại để làm chín thực phẩm làm biến đổi số tính chất thực phẩm khiến cho thực phẩm tăng chất dinh dưỡng, có mùi vị thơm ngon dễ tiêu hóa 2-Nguồn phát ab- c- Tự nhiên : Bức xạ hồng ngoại phát từ nguồn thiên nhiên mặt trời, núi lửa hoạt động; Nhân tạo: lò luyện kim, đúc kim loại, lò rèn, lò nấu thuỷ tinh, lò nung gạch ngói, đám cháy Tia hồng ngoại vật bị nung nóng phát Vật có nhiệt độ thấp phát tia hồng ngoại Chẳng hạn thân thể người nhiệt độ phát tia hồng ngoại mạnh tia có bước sóng vùng Giới thiệu số nguồn phát nhân tạo -Đèn gương (bầu thủy tinh tráng gương phần bên để tập trung tia sáng phía) Dây tóc đèn wonfram , công suất từ (1505000) W Nhiệt độ đèn (2300100)K Hệ số hiệu dụng lượng 70%, thời gian sử dụng (35006000) h Đèn có nhược điểm dễ vỡ, qn tính nhiệt (tắt điện nguội nhanh), tổn thất nhiệt lớn, chiếu không Tuy có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng đèn dùng để sấy sản phẩm thực phẩm - Đèn ống thạch anh Cấu tạo loại dây vônfram xoắn đặt tâm ống thạch anh hình trụ, cơng suất từ (0,1 20)kW/m dài Nhiệt độ loại đèn 2800k (2527), tuổi thọ 5000 h - Que đốt diện Cấu tạo que đốt gồm dây hợp kim nicrơm xoắn hình lò xo đặt ống kim loại, cách điện oxid manhê, ơxít nhơm cát thạch anh Cơng suất dàn que đốt đạt dến 25 (kW) (tương đương 4kW/m dài), nhiệt độ 800 Đây loại que đốt thông dụng - Vật xạ gốm Đây loại tiện lợi công nghiệp chế biến thực phẩm Cấu tạo gồm dây điện trở hợp kim nicrơm ép vào lòng khối gốm Công suất kW với nhiệt độ làm việc từ 450 đến 700 Để đảm bảo xạ đồng thiết bị xạ phải có cấu (bộ phận) phản xạ đèn II-Cơ sở khoa học -Năng lượng hồng ngoại xạ điện từ , phát vật thể nóng Khi hấp thụ , xạ lượng cho lên để làm nóng vật liệu - Nguồn hồng ngoại thiết bị phát với bước sóng 1,8-3,4 micro Tia hồng ngoại sử dụng việc chế biến nông sản, thực phẩm xem thiết bị sấy khơ dải biến thiên nhiệt độ thiết bị cố sử dụng tia hồng ngoại phát nguồn nhiệt từ 37 – 2000 - Nguồn lượng tia hồng ngoại tiếp xúc với thực phẩm làm cho phần tử rung động dẫn đến tăng nhiệt độ bên sản phẩm cách nhanh chóng với gia tăng áp suất nước III- Mục đích cơng nghệ Chuẩn bị: + Phân tích nhanh thành phần chất lượng loại nước ép, siro Điều khiển trình cơng nghệ sản xuất mía đường + Dưới tác dụng tia hồng ngoại, loại hạt tinh bột hạt hồ hóa triệt để hơn, khơng có tượng lại bột chuẩn bị cho giai đoạn chế biến + Phân tích thời gian phân hủy chất hữu cơ,vô thức ăn , xác định hàm lượng ethnol rượu Bảo quản: + Xác định oxi hóa dầu ăn + Ức chế nảy mầm trình bảo quản ( sản phẩm nơng sản dạng thân, rễ, củ) + Kéo dài thời gian bảo quản + Làm chậm q trình chín + Tiết kiệm thời gian lượng tia hồng ngoại vào hạt ngũ cốc có chứa axit béo, làm giảm họat tính enzym (men) oxy hóa chất béo hạn chế q trình oxy hóa chất béo bảo quản, hạt không bị ôi, khét đắng chế biến sản phẩm thực phẩm ăn liền, tia hồng ngoại có tác dụng diệt khuẩn tốt mà không làm giá trị dinh dưỡng thực phẩm., phương pháp không gây nguy hiểm khơng sử dụng hóa chất, qn tính nhiệt thấp + Các hạt ngũ cốc chứa nhiều acid béo Khi chiếu tia hồng ngoại vào làm giảm hoạt tính enzyme oxi hóa chất béo hạn chế q trình oxi hóa chất béo bảo quản, hạt không bị ôi, khét, đắng Chế biến: + Có tác dụng diệt khuẩn không làm giá trị dịnh dưỡng sản phẩm + Gia nhiệt cho sản phẩm đẻ tạo màu sắc đẹp hơn( loại bánh nướng) + Sấy khô loại dược liệu , loại gia vị màu sắc bị biến đổi +làm tăng hàm lượng acid amin tự do, ức chế số enzyme bất lợi ( trypsin đậu tương) từ làm tăng khả tiêu hóa lên nhiều lần Vd: + Các hạt ngũ cốc, hạt đậu chiếu tia hồng ngoại thời gian 50 giây, nhiệt độ bên hạt tăng lên 90 với thời gian 90 giây, nhiệt độ tăng lên 110o C + Lúa mỳ đc chiếu tia hồng ngoại khả tiêu hóa 96% hạt k chiếu khả tiêu hóa 30% Hồn thiện + Đánh giá chất lượng sản phẩm thịt + Sấy khô , gia nhiệt , làm ấm,cô đặc , tiệt trùng số sản phẩm thực phẩm đồ uống ( trùng sữa tươi) +Tia hồng ngoại chiếu vào thực phẩm làm tăng hàm lượng axit amin tự do, đồng thời ức chế số enzymer bất lợi (như Trypsin hạt đậu tương) IV- Nguyên liệu biến đổi nguyên liệu 1-Nguyên liệu Tia hồng ngoại sử dụng việc chế biến nông sản, thực phẩm xem thiết bị sấy khô Trong thực tế sản xuất nay, người ta sử dụng tia hồng ngoại nhiều lĩnh vực chế biến xử lý loại hạt làm thức ăn gia súc, trùng sữa tươi (với thời gian ngắn 15 giây), gia nhiệt bề mặt sản phẩm để tạo màu sắc đẹp (ví dụ loại bánh nướng), sấy khô loại dược liệu, sấy khơ loại gia vị mà màu sắc biến đổi Người ta dùng tia hồng ngoại để nướng bánh, sản xuất thực phẩm ăn nhanh ngũ cốc dinh dưỡng dùng điểm tâm 2-Những biến đổi nguyên liệu a-Biến đổi vật lý Biến đổi vật lý nguyên liệu liên quan tới việc tạo thành chất tính chất cảm quan thực phẩm Màu sắc, mùi vị, hình dạng thực phẩm có thay đổi… VD1: Với tráng miệng, bánh quy bánh ngọt, nhiệt hồng ngoại đảm bảo hạnh nhân làm ấm trước bị vỡ mảnh, thấy lớp đường nâu bề mặt bánh crème Brule Pavlova vàng để đảm bảo bánh mát có màu sắc hấp dẫn Nhiệt hồng ngoại làm biến đổi màu sắc mùi vị thực phẩm chế biến VD2: Làm tăng hấp dẫn chế biến thịt, màu sắc thịt dăm thịt gà sử dụng bánh mỳ kẹp trở nên đẹp có chất lượng, mùi vị thịt thơm ngon khơng cần sử dụng thêm chất béo b-Biến đổi hóa học: -Lượng nước có thực phẩm -Chất đạm (protit) : Khi đun nóng nhiệt độ 70oC protit đơng vón lại bị thối hóa Q trình đơng vón vừa phải làm cho protit dễ tiêu Khi nấu nướng nhiệt độ cao, lâu giá trị dinh dưỡng protit giảm tạo thành liên kết khó tiêu -Protein: tùy mức độ gia nhiệt mà chất lượng sản phẩm tốt hay Ở mức độ gia nhiệt vừa phải protein bị biến tính để làm cho thực phẩm tốt Ví dụ: + Các độc tố có chất protein thực phẩm (enterodoxin Staphylococus aureces) hay chất kìm hãm enzyme tiêu hóa (antitrypsin Kunitz Bowman hạt đậu tương) bị độc tính Ở nhiệt độ cao 100oC gia nhiệt hồng ngoại với kiểu trùng cao làm thực phẩm bị cháy, pI chúng bị ảnh hưởng protein biến tính, gây chất độc -Ở nhiệt độ không 100oC, lipit (dầu, mỡ) khơng có biến đổi đáng kể ngồi hóa lỏng Khi đun lâu nhiệt độ cao axit béo không no bị ơxy hóa làm tác dụng có ích với thể axit này, đồng thời liên kết kép cấu trúc chúng bị bẻ gãy tạo thành sản phẩm trung gian peroxit, aldehyt có hại thể Khi nướng thức ăn bếp lửa, mỡ chảy rơi xuống tạo mùi thơm thực chất carbuahydro thơm vòng khơng tốt cho thể tác nhân gây ung thư Đối với sản phẩm thực phẩm chế biến nhiệt cao hay thời gian dài khiến sản phẩm bị hư hỏng, có mùi màu cháy ( thịt,hạt…) -Đường thực phẩm xảy phản ứng caramen hóa -Khống vitamin bị hao hụt c- Biến đổi sinh học -Vi sinh vật bị tiêu diệt -Có thể dùng để ức chế kích thích sản phẩm q trình hơ hấp thực phẩm,nơng sản Ví dụ: Sử dụng nhiệt hồng ngoại để kích thích hạt nảy mầm d-Biến đổi hóa lý: Sản phẩm chế biến nhiệt hồng ngoại bị chín V-Một số hệ thống sấy xạ 1.Khái niệm Sấy xạ trình sử dụng lượng tia xạ phát từ vật xạ để làm nóng vật sấy đến nhiệt độ bay ẩm khỏi vật sấy, làm giảm độ ẩm đến mức theo yêu cầu 2.Cơ chế truyền nhiệt chuyển khối sấy xạ Như nói trên, nhiệt lượng cấp cho vật sấy nóng lên cấp cho ẩm bay lấy từ lượng tia xạ Vì cường độ đặc tính q trình truyền nhiệt chuyển khối sấy xạ xác định quang phổ xạ vật phát lượng xạ khả hấp thụ lượng xạ vật sấy Từ xa xưa người biết sử dụng xạ mặt trời để sấy ( phơi nắng ) sản phẩm nông , lâm , ngư nghiệp… Phương pháp tiện lợi phụ thuộc nhiều vào thời tiết, vùng dịa lý, thời gian sấy kéo dài, tốn nhiều sức lực cho người, vệ sinh Trong công nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm, thường dùng tia xạ nhân tạo để sấy Quá trình trao đổi nhiệt sấy xạ có cường độ cao nhiều so với sấy đối lưu sấy bề mặt nóng ( sấy tiếp xúc hay gọi sấy rang ) Bề mặt vật sấy nhanh chóng bị đốt nóng , tạo chênh lệch nhiệt độ lớn bề mặt lớp sâu bên Điều dễ dẫn tới chất lượng sản phẩm không ý muốn ( cong vênh, nứt vỡ, biến màu…) Muốn tránh điều ta vào tính chất vật sấy , yêu cầu sản phẩm sấy mà sử dụng nguồn tia xạ, điều chỉnh cường độ xạ thời gian xạ cho phù hợp Máy sấy xạ có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng có khả tăng cường độ sấy giai đoạn thứ nhất, hiệu với lớp vật sấy mỏng Tùy trường hợp mà thời gian sấy giảm hàng chục hay trăm lần so với sấy đối lưu Máy sấy xạ cần trang bị thiết bị bảo vệ, điều chỉnh chế độ sấy, quan tâm thường xun để có sản phẩm tốt khơng bị hỏa hoạn Máy sấy xạ sử dụng khơng kinh tế sấy đối lưu Thơng thường sấy xạ, người ta dùng vật phát lượng xạ liên tục cường độ cao thuộc quang hồng ngoại với bước sóng từ 0,77 đến 300 µm Khi tia xạ đến vật sấy lương truyền cho vật sấy phụ thuộc khả hấp thụ lượng vật sấy Tia xạ gặp vật sấy tạo thành phần: xuyên, phản xạ hấp thụ Khi vật sấy có giá trị thành phần xuyên nhỏ lớp vật chất bề mặt bị đốt nóng nhanh lớp vật chất xa bề mặt đốt nóng dẫn tới nứt vỡ, cong vênh Để tránh tượng vật sấy nên có chiều dày nhỏ (nếu được) Đối với vật sấy có giạ trị xuyên lớn lượng xạ xuyên sâu vào trong, đốt nóng lớp vật chất vật sấy, sản phẩm sấy không bị cong vênh, nứt vỡ Đối với vật sấy dày nên áp dụng trình sấy xạ với cường độ xạ thay đổi để tránh chênh lệch nhiệt lớn lớp mặt lớp sâu nhằm khắc phục nứt vỡ 3.Các phương pháp sấy xạ a.Sấy tia xạ kiểu đèn Đèn phát tia hồng ngoại đèn gương đặc biệt có cơng suất 250 500W , chứa đầy hỗn hợp khí Nito khí argon nhiệt độ chat sáng dây tóc 2500 ⁰K (đèn thường 2200⁰K ) Mặt đèn phủ lớp bạc mỏng để làm mặt phản xạ Độ chiếu sáng đèn đèn bình thường 70 80% lương tiêu thụ biến thành tia hồng ngoại Hệ thống sấy kiểu đèn 1-phòng sấy 2-băng tải 3-bóng đèn xạ tia hồng ngoại b.Thiết bị sấy có phận xạ kim loại hay sành, sứ Tức dùng nhiên liệu rắn, lỏng, khí để đốt phận kim loại hay sành, sứ chịu nhiệt, phận phát xạ hồng ngoại, dùng để sấy vật liệu Sấy xạ tia hồng ngoại có ưu điểm: sấy vật liệu mỏng bề mặt sơn nhanh, thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ điều chỉnh nhiệt độ sấy, tổn thất nhiệt mơi trường rát Nhược điểm : tiêu tốn lượng lớn (1,52,5 Kw.h/kg ẩm) Vật lieeji đốt nóng khơng đồng sấy nhanh bề mặt, nhiệt dẫn sâu vào vật liệu chậm, phương pháp sấy tia xạ khơng thích hợp cho sấy vật liệu dày Có thể khắc phục nhược điểm cách kết hợp tia xạ hồng ngoại với sấy đối lưu sấy điện cao tầng c.Hệ thống sấy băng tải xạ - đối lưu Vật xạ lắp cố định, vật sấy chuyển động liên tục nhờ băng tải, tự chảy, dòng lưu động khí hạt, tầng sơi Để q trình bay ẩm tốt tránh cho vật sấy bị đốt nóng mức người ta dùng quạt đối lưu cưỡng tác nhân sấy (khơng khí) Kích thước buồng sấy phụ thuộc vào suất sấy, tốc độ băng tải phụ thuộc vào thời gian sấy, chiều rộng băng tải phụ thuộc vào suất chiều dày lớp vật liệu sấy băng d.tháp sấy xạ hạt lựu chảy Thời gian sấy phụ thuộc vào tốc độ tự chảy hạt tổng dài máng nghiêng Năng suất phụ thuộc vào chiều rộng, chiều dày, tốc độ chảy lớp hạt Chiều cao tháp phụ thuộc vào kích thước, góc nghiêng số lượng máng nghiêng IV-Kết luận Tia hồng ngoại có nhiều ứng dụng sống nói chung chế biến thực phẩm nói riêng Qua ta biết hiểu thêm ứng dụng tia hồng ngoại Tuy nhiên cần lưu ý đến liều lượng sử dụng để tránh tác hại  ... dung I-Khái niệm chế biến tia hồng ngoại nguồn phát 1-Khái niệm chế biến tia hồng ngoại Khái niệm: chế biến thực phẩm tia hồng ngoại sử dụng xạ điện từ phát từ tia hồng ngoại để làm chín thực phẩm... nghiêng IV-Kết luận Tia hồng ngoại có nhiều ứng dụng sống nói chung chế biến thực phẩm nói riêng Qua ta biết hiểu thêm ứng dụng tia hồng ngoại Tuy nhiên cần lưu ý đến liều lượng sử dụng để tránh tác... thiết bị cố sử dụng tia hồng ngoại phát nguồn nhiệt từ 37 – 2000 - Nguồn lượng tia hồng ngoại tiếp xúc với thực phẩm làm cho phần tử rung động dẫn đến tăng nhiệt độ bên sản phẩm cách nhanh chóng