NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY SỮA ONG CHÚA

Được sự đồng ý của khoa Cơ Khí – Công Nghệ, sự cho phép của ban chủ nhiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh và sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Hay, thầ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY SỮA ONG CHÚA

Họ và tên sinh viên:TRẦN TRƯƠNG KIM

NGUYỄN THỊ HOÀI THU Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Niên khóa: 2005-2009

Tháng 6/2009

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY SỮA ONG CHÚA

Họ và tên sinh viên:TRẦN TRƯƠNG KIM

NGUYỄN THỊ HOÀI THU Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Niên khóa: 2005-2009

Tháng 6/2009

ii

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY SỮA ONG CHÚA

Tác giả

TRẦN TRƯƠNG KIM NGUYỄN THỊ HOÀI THU

Khóa luận được đề trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư nghành Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn:

PGS.TS.NGUYỄN HAY ThS.NGUYỄN VĂN CÔNG CHÍNH

Tháng 6 năm 2009

iii

LỜI CẢM TẠ

Trong quá trình từ lúc bắt đầu đến kết thúc thực hiện đề tài, chúng tôi nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ phía gia đình, thầy cô và bạn bè

Xin chân thành gửi lời cảm tạ đến:

¾ Cha mẹ đã dạy dỗ, dưỡng nuôi để chúng con có được ngày hôm nay và thời gian qua là nguồn cổ vũ chúng con về mặt tinh thần

¾ Khoa Cơ Khí – Công Nghệ và khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiện đề tài này

¾ Thầy PGS.TS Nguyễn Hay, thầy ThS Nguyễn Văn Công Chính đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em

¾ Thầy ThS Lê Quang Giảng, thầy Nguyễn Đức Khuyến đã giúp đỡ chúng em rất nhiều suốt quá trình làm luận văn

¾ Cuối cùng không thể thiếu là các bạn DH05NL đã chia sẽ và giúp đỡ chúng tôi

iv

TÓM TẮT

Đề tài:

“Nghiên Cứu Các Phương Pháp Sấy Sữa Ong Chúa”

Địa điểm thực hiện:

Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM

9 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

9 Trung Tâm Nghiên Cứu Bảo Quản và Chế Biến Rau Quả

9 Phòng thí nghiệm Kỹ Thuật Thực Phẩm – Khoa Công Nghệ Thực Phẩm

Thời gian tiến hành:

Từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2009

Nội dung thực hiện:

9 Tìm hiểu máy sấy phun (Lab-Plant SD-05), máy sấy thăng hoa (24DX24): Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, một số thông số kỹ thuật của máy

9 Khảo nghiệm cho VLS là sữa ong chúa với hai phương pháp sấy trên - thiết bị thuộc khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Trung Tâm Nghiên Cứu Bảo Quản và Chế Biến Rau Quả, với chế độ nhiệt khác nhau nhằm lựa chọn phương pháp sấy phù hợp nhất

9 Tính toán, thiết kế máy sấy thăng hoa với công suất thiết kế 5kg/mẻ

Kết quả:

™ Khảo nghiệm:

Đối với VLS là sữa ong chúa thì phương pháp sấy thăng hoa là phù hợp Sản phẩm có chất lượng cao, đặc tính sản phẩm không thay đổi, màu sắc - hương vị tự nhiên được giữ lại với chế độ sấy ở nhiệt độ 300C – 600C, thời gian sấy 18 – 20 h

™ Tính toán, thiết kế máy máy sấy thăng hoa:

9 Kích thước buồng sấy

Chiều dài l = 1 m

Bề dày vách buồng sấy S = 3 mm

9 Năng suất lạnh Q0 = 407,81 W, môi chất lạnh R502

v

9 Máy nén

Chọn hiệu Copeland – Mỹ Năng suất lạnh Q0MN = 456,75 W

9 Thiết bị ngưng tụ

Nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C Diện tích trao đổi nhiệt F = 0,272 m2

Công suất quạt: ¼ HP Ống truyền nhiệt: Đồng, đường kính 8 mm

9 Thiết bị bay hơi

Nhiệt độ bay hơi t0 = -400C Diện tích trao đổi nhiệt F = 0,3 m2Ống truyền nhiệt: Đồng, đường kính 8 mm

9 Bơm chân không

Công suất N = 0,47 kW

9 Bộ phận cấp nhiệt

18 điện trở Công suất mỗi điện trở 20 W

Nong Lam University

9 Faculty of Engineering and Technology

9 Research Center for Vegetables and Fruits

9 Food Technical Laboratory – Food Technological Faculty

9 Calculating, designing the sublimation dryer with capacity 5 kilogram/batch

Results:

™ Testing:

For Royal Jelly, sublimation dry was the best method The quality of product was high The characteristics of royal jelly wasn’t denatured, colour and natural smells weren’t changed with temperature 300C – 600C and drying time 18 – 20 hour

™ Calculating, designing the sublimation dryer:

9 Demensions of the drying bin

Cylinder Radius: R = 0,3 m Length: l = 1 m Thickness: S = 3 mm

9 Chiller capacity: Q0 = 407,81 W, Refrigerant R502

viii

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Cảm tạ iii

Tóm tắt iv

Mục lục viii

Danh mục các chữ viết tắt x

Danh mục các hình xi

Danh mục các bảng xii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về ong mật 3

2.1.1 Tình hình nuôi ong 3

2.1.2 Phân loại 4

2.1.3 Sự phát triển của ong 5

2.1.4 Tổ chức đàn ong 6

2.1.5 Sản phẩm của tổ ong 7

2.2 Lý thuyết về kỹ thuật sấy 12

2.2.1 Quá trình sấy 12

2.2.2 Vật ẩm 17

2.3 Lý thuyết về kỹ thuật sấy phun 20

2.4 Lý thuyết về kỹ thuật sấy thăng hoa 23

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

3.1 Phương pháp nghiên cứu 29

3.2 Phương tiện nghiên cứu 30

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

4.1 Khảo nghiệm 32

4.1.1 Máy sấy phun 32

4.1.2 Máy sấy thăng hoa 38

ix

4.1.3 Nhận xét chung: So sánh kết quả khảo nghiệm hai phương pháp

sấy phun, sấy thăng hoa 45

4.2 Tính toán thiết kế máy sấy thăng hoa 46

4.2.1 Các dữ liệu ban đầu 46

4.2.2 Lựa chọn mô hình máy 46

4.2.3 Tính toán thiết kế 48

1/ Tính toán kích thước buồng sấy 48

2/ Bộ phận cấp đông 49

A/ Xác định năng suất lạnh theo yêu cầu 51

B/ Dòng nhiệt thu của nước làm đá từ 50C xuống - 300C 52

C/ Môi chất lạnh 53

D/ Nhiệt độ bay hơi của môi chất 53

E/.Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất 53

F/ Chọn độ quá nhiệt 53

G/ Xác định thông số các trạng thái điểm nút 54

H/ Tính toán chu trình 54

I/ Chọn máy nén 56

K/ Chọn Các Loại Thiết Bị Chính 57

3/ Buồng hóa đá 58

4/ Bơm chân không 59

5/ Bộ phận cấp nhiệt 60

6/ Hệ thống điện 63

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

TẬP BẢN VẼ

x

VLS: Vật liệu sấy

TNS: Tác nhân sấy

DE: dextrose equivalent

HDA: hydroxy decenoic acid

TH: thăng hoa

TH1: Sấy thăng hoa mẻ 1

TH2: Sấy thăng hoa mẻ 2

TH3: Sấy thăng hoa mẻ 3

PL: Phụ lục

T bath : Nhiệt độ buồng đựng mẫu (Bath – Specimen chamber)

T cond : Nhiệt độ bình hoá đá (Cont – condenser)

P vacu : Áp suất chân không

T ư : Nhiệt độ bầu ướt

T k : Nhiệt độ bầu khô

T exha : Nhiệt độ khí thoát tại bơm chân không

TB: Thiết bị

xi

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Tổ chức đàn ong mật

Hình 2.2: Con ong và sữa ong chúa

Hình 2.3: Giản đồ P - t của nước

Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn quá trình sấy thăng hoa

Hình 2.5: Cấu tạo mẫu máy sấy thăng hoa của Đức (loại GmbH Hurth)

Hình 4.1: Cấu tạo máy sấy phun khảo nghiệm

Hình 4.2: Quy trình sơ bộ thực hiện sấy phun sữa ong chúa

Hình 4.3: Cấu tạo máy sấy thăng hoa khảo nghiệm

Hình 4.4: Quy trình sấy thăng hoa sữa ong chúa

Hình 4.5: Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ, áp suất

trong quá trình sấy Mẫu 1(TH1) – Theo PL2

Hình 4.6: Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ, áp suất

trong quá trình sấy Mẫu 2 (TH2) – Theo PL2

Hình 4.7: Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ, áp suất

trong quá trình sấy Mẫu 3 (TH3)

Hình 4.8: Mô hình máy sấy thăng hoa

Hình 4.9: Lắp đặt khay sấy và điện trở trên khung sấy

Hình 4.10: Cấu tạo buồng cấp đông

Hình 4.11: Dàn bay hơi của buồng thăng hoa

Hình 4.12: Cấu tạo buồng hóa đá

Hình 4.13: Dàn bay hơi của buồng hóa đá

Hình 4.14: Sơ đồ mạch điện

xii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Số lượng đàn ong ở các nước khác nhau trên thế giới năm 1974

Bảng 2.2: Phân biệt các loại ong

Bảng 2.3: Thời gian phát triển của trứng - ấu trùng - nhộng

Bảng 2.4: Bảng phân công lao động của ong thợ theo ngày tuổi

Bảng 2.5: Thành phần chủ yếu của sữa ong chúa

Bảng 4.1: Kết quả khảo nghiệm mẻ 2 (mẫu sấy 1)

Bảng 4.2: Kết quả khảo nghiệm mẻ 2 (mẫu sấy 2)

Bảng 4.3: Kết quả khảo nghiệm mẻ 3

Bảng 4.4 : Kết cấu tường (vách)

Bảng 4.5: Bảng thông số trạng thái các điểm nút

Do trong sữa có các yếu tố rất nhạy cảm với nhiệt độ nên việc bảo quản là một vấn đề cần được quan tâm

Ở Việt Nam công nghệ bảo quản sữa ong chúa rất ít được các cơ sở sản xuất chú trọng, sữa ong chúa tươi chủ yếu được bảo quản trong các tủ đá hoặc tủ lạnh, nhìn chung chất lượng vẫn ổn định, nhưng giá thành sản xuất bị đẩy lên cao, nhiều cơ sở sản xuất đã không thể duy trì được Mặt khác tình trạng không ổn định về điện cũng dễ làm cho sữa chúa bị ảnh hưởng

Để giảm giá thành, tăng thời gian bảo quản, biện pháp khử nước trong sữa ong chúa được áp dụng: Dùng chất hút ẩm mạnh như vôi sống, canxiclorua khan, silicagel hay dựa trên nguyên tắc hút khô nhanh một nhũ dịch sữa chúa ở điều kiện nhiệt độ

300C - 400C trong chân không với một hỗn hợp phụ gia Tuy nhiên sản phẩm thu được vẫn có ẩm độ cao, dễ bị mốc trong quá trình bảo quản và đóng gói, thời gian khử nước rất lâu, khó áp dụng cho hướng sản xuất công nghiệp, chất lượng sản phẩm thấp Trên thế giới đã từng bước ứng dụng phương pháp sấy phun, phương pháp sấy thăng hoa để bảo quản thực phẩm Tuy nhiên vật liệu là sữa ong chúa thì chưa được quan tâm, đầu tư nhiều Các kết quả nghiên cứu sấy phun, sấy thăng hoa cho sữa ong chúa công bố ở Việt Nam và một số nước trên thế giới còn rất ít

2

Mặt khác xu hướng sử dụng sữa ong chúa nguyên chất của người tiêu dùng cũng đang

là thách thức khi đưa ra những loại sản phẩm có chứa chất phụ gia trong quá trình sản xuất

Vì vậy việc nghiên cứu các công nghệ và thiết bị để chế biến và bảo quản sữa ong chúa là một trong những yêu cầu cấp thiết, cần phải đẩy mạnh Nó có ý nghĩa quyết định đến sự tồn tại và phát triển cũng như hiệu quả kinh tế của ngành ong Việt Nam Được sự đồng ý của khoa Cơ Khí – Công Nghệ, sự cho phép của ban chủ nhiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh và sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Hay, thầy ThS.Nguyễn Văn Công Chính, chúng

tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các phương pháp sấy sữa ong chúa” Mục đích đề tài: Tìm hiểu thiết bị sấy phun, sấy thăng hoa, khảo nghiệm, lựa chọn

chế độ sấy phù hợp, từ đó tìm ra phương pháp sấy phù hợp dành cho sữa chúa và tính toán, thiết kế mô hình máy theo phương pháp đó

Mặc dù đã cố gắng nhưng do sự hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm và thời gian nên chắc chắn sẽ có những thiếu sót, chúng tôi rất mong sự đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn thiện hơn

Thế giới có gần 40 triệu đàn ong Trên thực tế là tất cả các nước đều có nghành

ong, trừ những nước nằm ở Bắc cực Trong số các nước tư bản, nghành ong phát triển

nhất là ở Mỹ (20 kg mật/1 đàn ong), đứng thứ hai thế giới sau Liên Xô về số lượng

đàn Khai thác nhiều mật ở một số nước: Cannada (40kg/1 đàn ong), Mehico, …

Sản xuất mật ong ở tất cả các nước trên thế giới đạt gần 400.000 tấn/năm

Bảng 2.1: Số lượng đàn ong ở các nước khác nhau trên thế giới năm 1974

Tên nước Số đàn ong (triệu) Tên nước Số đàn ong (triệu)

4

b) Việt Nam

Trước đây chừng nữa thế kỷ, nghề nuôi ong ở nước ta còn ở giai đoạn phôi thai, chỉ nuôi rải rác ở các nông hộ với tính nghiệp dư Ở miền Bắc, vùng núi, trung du đông đảo người nuôi ong hơn đồng bằng Tại miền Nam, thời trước số người nuôi ong nghiệp dư rất ít do quanh năm sẵn có nguồn mật ong rừng dồi dào, nhất là ở vùng U Minh Thượng, U Minh Hạ, …

Mấy mươi năm trở lại đây nghành nuôi ong nước ta đột nhiên bùng phát do nguồn thực vật ngày càng phong phú và nguồn mật tìm được đầu ra Nghề ong dần xuất hiện ở các tỉnh miền Tây: Vĩnh Long, Cần Thơ, Vùng Tây Nguyên: Lâm Đồng,

…Miền Đông: Đồng Nai (hoa cao su…)

Û Lợi ích nghề nuôi ong

9 Không phải tốn thức ăn, khỏi bỏ công sức dọn phân, chăm sóc

9 Không cần đầu tư lớn, nguồn lợi thu về lại quá nhiều

9 Các sản phấm của ong: Mật ong, phấn hoa, sữa ong chúa…vừa là nguồn thực phẩm vô cùng quý giá vừa là nguồn dược liệu tốt để bảo vệ sức khỏe

9 Là tác nhân thụ phấn cho cây trồng, tăng năng suất cho nhà nông

9 Nuôi ong kích thích trồng cây gây rừng góp phần bảo vệ thiên nhiên, môi trường

2.1.2 Phân loại:

Ong gồm khoảng 20000 loài, thuộc tổng họ Apoidea, bộ Hymenoptera

Phân loại ong mật ở nước ta:

Ong Ý (Apis Mellifera), ong nội (Apis Cerana), ong khoái hay ong gác kèo (Apis Dorsata), ong ruồi (Apis Florea)

5

Bảng 2.2: Phân biệt các loại ong Đặc điểm Apis Mellifera Apis Cerana Apis Florea Apis Dorsata

Nguồn gốc Châu Âu

2.1.3 Sự phát triển của ong:

Bốn giai đoạn: Trứng ong - Ấu trùng ong – Nhộng – Ong trưởng thành

Bảng 2.3: Thời gian phát triển của trứng-ấu trùng-nhộng

Các loại hình ong Trứng Ấu trùng Nhộng Ong chúa 3,0 ngày 5,5 ngày 7,5 ngày Ong thợ 3,0 ngày 6,0 ngày 12,0 ngày Ong đực 3,0 ngày 6,5 ngày 14,0 ngày

Từ trứng đã thụ tinh, bằng sự phân chia và phân hóa dần các tế bào trong nội bộ

vỏ trứng, hình thành một phôi thai ra khỏi trứng dưới dạng một ấu trùng chia đốt, dài 1–1,5 mm, rộng 0,4 mm, sau khoảng 77 giờ

Trong 3 ngày đầu, ấu trùng ăn sữa chúa, đến ngày thứ tư thêm mật và phấn hoa cho các lỗ tổ ong thợ và ong đực Các ấu trùng ong chúa thường xuyên ăn sữa chúa

Ấu trùng lột xác 5 lần, kết thúc thời kì ấu trùng nó hóa nhộng

6

Nhộng ong thuộc loại nhộng trần Đầu tiên nhộng màu trắng, sau biến thành trắng sữa rồi màu hồng nhạt, hình thành chân cánh và các cơ quan bên trong của ong Thời kì nhộng kết thúc vào ngày thứ 8 hay thứ 9 qua một lần lột xác mới

Lần lột xác này được chuẩn bị bằng việc tiết ra nhiều chất làm tan vỏ cũ và thực hiện những động tác nhịp nhàng của thân thể, kèm theo những vận động co xát làm rách da ấu trùng, giải phóng nhộng mà thân thể đã giống ong trưởng thành

Sự sinh trưởng sau thai kết thúc vào ngày thứ 18 hay 19 bằng lần lột xác cuối cùng giải phóng ong trưởng thành (imago) Hai ngày sau ong non tự giải phóng và được nuôi dưỡng để đảm bảo sự phát triển hoàn toàn

2.1.4 Tổ chức đàn ong:

(Nguồn: Dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn)

Hình 2.1: Tổ chức đàn ong mật

1 Ong đực; 2 Ong chúa; 3 Ong thợ (a.Túi phấn)

4 Tầng ong (a - Tổ ong chúa, b - Phấn, c - Mật)

5 Tầng ong cắt dọc (a - Trứng, b - Ấu trùng, c - Tổ đã bịt nắp, d-Nhộng, e-Ong non)

¾ Ong chúa

Sinh ra từ trứng thụ tinh và được nuôi dưỡng bằng sữa chúa suốt cuộc đời Do

có bộ phận sinh dục hoàn chỉnh nên là thành viên duy nhất có chức năng sinh sản Nhiệm vụ: Đẻ trứng (mỗi ngày từ 500 đến 2000 trứng) và điều khiển các pheromon Sức đẻ của ong chúa giảm theo tuổi thọ (3-5 năm)

¾ Ong thợ

Chiếm số đông nhất, từ năm mười ngàn đến con số cả trăm ngàn Ong thợ đều

là ong cái nhưng cơ quan sinh dục bị thoái hóa, buồng trứng không phát triển nên không có khả năng sinh sản

7

Bảng 2.4: Bảng phân công lao động của ong thợ theo ngày tuổi

1 – 3 ngày Hoàn thành sự phát triển của cơ thể

3 – 6 ngày Nuôi ấu trùng tuổi lớn

6 – 10 ngày Nuôi ấu trùng tuổi nhỏ

8 – 16 ngày Chế biến phấn và mật

12 – 18 ngày Tiết sáp để xây tổ

> 18 ngày Làm việc bên ngoài tổ

¾ Ong đực:

Chiếm 1% trong đàn, xuất hiện nhiều trong mùa sinh sản, to khỏe, thân dài 15 -

17 mm, không có ngòi châm, cánh lớn Hàm bị thoái hóa nên khả năng thu lượm thức

ăn kém và khi ăn phải nhờ sự mớm mồi của ong thợ

8

™ Sự tạo thành:

Đây là một loại dịch đặc biệt do ong thợ từ 5 - 10 ngày tuổi tiết ra từ tuyến hạ hầu hay tuyến thức ăn ấu trùng, dùng để nuôi ấu trùng ong 1 - 3 ngày tuổi và để nuôi ong chúa trong đàn Loại ong này cung cấp thức ăn đó vào mũ ong chúa một cách dồi dào cho tới khi mũ chúa vít nắp Ấu trùng được nuôi bằng loại dịch mật này sẽ trở thành ong chúa, sống lâu gấp 50 lần ong thợ

Do vậy nên có tên sữa ong chúa

Ấu trùng chúa tiêu thụ lượng sữa chúa lớn nên trong 6 ngày thể trọng chúng tăng đến 1300 lần

™ Khai thác:

Đàn ong được bố trí một số ấu trùng cái còn non được nuôi thành chúa chứ không thành ong thợ, do ong nuôi dưỡng cung cấp dồi dào sữa chúa.Thu hoạch được sữa chúa thì bỏ ấu trùng đi, không nuôi lớn thành chúa

- Phương pháp “di trùng”:

+ Di ấu trùng non một ngày tuổi vào các mũ chúa

+ Đến ngày thứ 3, dùng dao cắt ngắn từng mũ chúa, cắt đúng vào phía trên lớp sữa chúa, gắp ấu trùng ra Dùng ống thủy tinh hút sữa ra, đem qua rây lọc, cho sữa vào lọ nút kín

Sau khi thu hoạch xong nhanh chóng di ấu trùng mới vào mũ chúa nông Lại tiếp tục chu kỳ mới

Để thu được 10 g sữa ong chúa nguyên chất người ta cần khai thác khoảng 20

tổ ong Muốn thu hoạch sữa chúa nên khai thác ở các đàn ong ngoại mạnh, trong giai đoạn đàn có nguồn phấn hoa dự trữ dồi dào

9

™ Thành phần (Ong Apis Mellifera) /TL1/:

Bảng 2.5: Thành phần chủ yếu của sữa ong chúa

Protein 11,4% Trong Protein tổng số:

- Protein tan trong nước 75 – 85%

- Protein không tan trong nước 15 – 25%

Đường 9,1% Chủ yếu là: Glucoza, fructoza, sucroza

Chất triết xuất bằng este 6,2% Axit chủ yếu: 10 hydroxy – 2 decenoic axit

K, Na, Mg, Ca, Zn, Fe, Cu, Mn

Vitamin Vitamin B complex, B1, axit pantothenic

B2 (riboflavin) biotin Niacin axit folic Inositol, axetincolin

10

- Nước:

+ Nước tự do: Có thể tách được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô Khi bảo quản sữa bột nước tự do xâm nhập vào làm sữa bột bị vón cục

+ Nước liên kết: Chiếm một tỉ lệ nhỏ, đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 00C

Một số nghiên cứu mới đây cho rằng trong sữa chúa còn chứa vitamin B6, B5 folic acid, B12, cũng có một số lượng nhỏ của vitamin A, C, D, và E

Có khoảng 3% thành phần dinh dưỡng trong sữa ong chúa chưa được xác định, vì vậy trong tương lai sẽ còn tiếp tục có nhiều triển vọng tốt đẹp về chất sữa thiên nhiên này

™ Công dụng:

Sữa ong chúa được coi là sản phẩm cao cấp, quý nhất trong các sản phẩm ong

vì nó chứa những chất dinh dưỡng có giá trị tuyệt vời

9 Tạo năng lượng cơ thể, chống mệt mỏi kinh niên, tăng khả năng tình dục

9 Tăng cường khả năng miễn dịch, hồi phục sức khỏe sau khi bệnh nặng, điều hòa cholesterol, điều hòa tim mạch, kháng trầm cảm,trị lo âu, tăng trí nhớ, ổn định trạng thái cho người bị huyết áp cao hoặc tiểu đường

9 Làm da mềm mại và xóa nếp nhăn, nám, đẩy lùi sự lão hóa bằng cách kích thích sự lưu thông máu, …

™ Bảo quản:

Bảo quản ở 20C giữ được 1 năm, tuy một vài loại axit hữu cơ có thể kết tinh

Bảo quản ở -180C trong vài năm, không tiếp xúc với ánh sáng

Xử lý sữa ong chúa tươi:

- Sấy phun: Sản phẩm dạng bột, bảo quản nhiều năm mà dược tính sinh học không bị tổn thất

- Sấy thăng hoa: Giữ được màu sắc, chất lượng sản phẩm, bảo quản lâu

Khả năng công nghệ và thiết bị hiện đại để khai thác sữa chúa ở nước ta còn hạn chế

mặc dù tiềm năng rất lớn nên sản lượng mỗi năm chỉ đạt khoảng 35 tấn

Công ty ong mật ĐacLac trong niên vụ 2003 – 2004 đã xuất khẩu 22 tấn sữa chúa

Ngoài ra còn có những sản phẩm khác như:

b) Phấn hoa:

Phấn hoa là sản phẩm quan trọng không chỉ cho ong mà chúng còn giúp cây

hoa trong việc truyền giống

‚ Thành phần: 7–35% protein (10% là các axit amin tự do, ngoài ra còn có các

enzym, vitamin hòa tan, chất khoáng, )

‚ Công dụng: giúp tăng cường thể lực, trí lực, tăng vẻ đẹp của da, …

c) Mật ong:

Mật ong do từ mật hoa mà ra, là chất ngọt không lên men, do bầy ong thợ thu

nhặt rồi đem về tổ chế biến, trộn với những chất liệu đặc biệt: cho bốc hơi nước đi và

tác động enzym do những con ong thợ tiết ra rồi bảo quản (đã đạt độ chín) trong bánh

tổ mật

‚ Thành phần: Đường đơn 75-80% (glucozo 35%, fructozo 35%, saccarozo <

5%), nước 16-21%, các vitamin nhóm B (B1, B16, B12), vitamin (C, E), nhiều chất

khoáng trong đó có lượng kali đáng kể, một số enzym, hoocmon sinh trưởng

‚ Công dụng: Giàu chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng cho cơ thể, bồi bổ cơ

thể, chữa nhiều bệnh, …

12

d) Keo ong:

Là chất màu hơi xanh hoặc nâu đôi khi có ánh hơi đỏ hay hơi vàng, loại sản phẩm mà ong kiếm từ cây cỏ sống về để dùng riêng rẽ hoặc trộn với sáp ong trong việc xây dựng và tu sửa tổ của chúng, ong dùng loại keo này để bao bọc xác những sinh vật hại vào tổ ong phá hoại, bảo vệ tổ

‚ Thành phần: Nhựa cây 50-55%, sáp gần 30%, tinh dầu gần 10%

‚ Công dụng: Có tính sát trùng và diệt khuẩn cao nên dùng làm thuốc chống viêm nhiễm, làm lành vết thương, chữa bệnh về tai, mũi, họng…

f) Ấu trùng, nhộng ong:

Ở Nhật: xuất khẩu ấu trùng đóng hộp làm thực phẩm cho con người

Ở Pháp: Ấu trùng ong đực nghiền nhỏ để thử làm nguồn protein

™ Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt

¾ Phương pháp sấy đối lưu: Cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức) Tác nhân sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt

13

¾ Phương pháp sấy bức xạ: Gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng trao đổi nhiệt bức xạ Người ta dùng đèn hồng ngoại hay các bề mặt rắn có nhiệt độ cao hơn để bức xạ nhiệt tới vật ẩm

¾ Phương pháp sấy tiếp xúc: Cấp nhiệt cho VLS thực hiện bằng dẫn nhiệt do tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn

¾ Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần: Để vật ẩm trong điện trường tần

số cao Vật ẩm sẽ nóng lên

™ Phân loại theo chế độ xả ẩm

¾ Phương pháp sấy dưới áp suất khí quyển

¾ Phương pháp sấy chân không:

Áp suất trong buồng sấy nhỏ hơn áp suất khí quyển vì vậy không thể dùng môi chất sấy để thải ẩm

Khi sấy chân không ở trạng thái dưới điểm ba thể của nước (p=4,18 mmHg, t=0,00980C) ẩm trong vật liệu ở thể rắn và ở vùng thăng hoa của chế độ nhiệt nên việc hóa hơi ẩm là quá trình thăng hoa Ẩm thoát ra sẽ ngưng thành băng tuyết trong thiết

bị ngưng kết ẩm và thải ra ngoài bằng cách xả băng Trường hợp này gọi là sấy thăng hoa

™ Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý không khí

Khi dùng không khí làm TNS cần xử lý không khí trước khi đưa vào buồng sấy

Có hai phương pháp xử lý không khí:

¾ Phương pháp sấy dùng nhiệt

Trong phương pháp này người ta phải gia nhiệt không khí rồi đưa vào buồng sấy hoặc gia nhiệt không khí ngay trong buồng sấy Khi gia nhiệt cho không khí, nhiệt độ không khí tăng lên, độ ẩm tương đối giảm còn độ chứa hơi không đổi Khi không khí tiếp xúc với vật sẽ truyền nhiệt cho vật để ẩm bốc hơi, đồng thời do không khí có độ ẩm thấp nên chênh lệch phân áp suất hơi ở bề mặt vật và không khí sẽ đủ lớn làm cho ẩm thoát

ra dễ dàng Chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và vật càng lớn thì tốc độ bốc hơi càng lớn, thời gian sấy càng nhỏ, vật khô càng nhanh Tuy nhiên còn phụ thuộc vào quá trình truyền ẩm bên trong vật sấy

14

¾ Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm (hút ẩm):

Trong phương này người ta xử lý không khí bằng cách hút ẩm Không khí được hút

ẩm, độ chứa hơi giảm làm cho ẩm độ tương đối giảm (nhiệt độ có thể không đổi) dẫn đến nhiệt độ nhiệt kế ướt giảm tức làm tăng độ chênh lệch Δt = tk – tư Trị số Δt sẽ tăng cường độ truyền nhiệt từ không khí tới vật làm cho ẩm bốc hơi thoát vào không khí dưới tác động của chênh lệch phân áp suất hơi trên bề mặt vật và không khí Phương pháp này có nhược điểm chỉ sấy được ẩm tự do, việc sấy ẩm liên kết rất khó khăn Mặt khác nhiệt độ không khí không cao, thời gian sấy dài nên vật liệu sấy dễ hỏng do vi khuẩn

Để khử ẩm có thể dùng hai cách sau:

+ Dùng các chất hút ẩm rắn: Chất hút ẩm rắn như silicagen, …có thể dùng để hút ẩm không khí trước khi đưa vào buồng sấy hoặc hút ẩm không khí ngay trong buồng sấy + Dùng máy hút ẩm: Để duy trì ẩm độ tương đối của không khí trong buồng sấy có giá trị thích hợp nhằm duy trì quá trình truyền nhiệt, bốc hơi ẩm ở vật liệu sấy và thoát

ẩm vào môi trường

™ Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm

+ Dùng chất rắn hút ẩm: Không khí được thổi qua các chất hút ẩm rắn để giảm độ chứa hơi, sau đó qua calorifer để gia nhiệt rồi đưa vào buồng sấy Dùng phương pháp này không khí vào buồng sấy có nhiệt độ cao và độ ẩm tương đối thấp nên khi tiếp xúc với vật sấy sẽ tăng đáng kể tốc độ bốc hơi ẩm giảm thời gian sấy

+ Dùng bơm nhiệt để hút ẩm và gia nhiệt: Dùng bơm nhiệt trong phương pháp này rất thích hợp Không khí được đưa qua dàn lạnh, hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ và thoát ra ngoài làm cho độ chứa hơi giảm Sau đó, không khí qua dàn nóng của bơm nhiệt để gia nhiệt đẳng dung ẩm làm cho nhiệt độ tăng lên, độ ẩm tương đối giảm

b) Các loại thiết bị sấy

™ TB sấy chân không thông thường: Sử dụng cách thải ẩm bằng máy hút chân không Do buồng sấy có chân không nên không thể dùng cấp nhiệt bằng đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm bằng bức xạ hay dẫn nhiệt

™ TB sấy dùng điện trường cao tần

15

™ TB sấy đối lưu: Sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây là phương pháp sấy thông dụng nhất Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: Thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy phun, …

™ TB sấy tiếp xúc: Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm hai kiểu:

− TB sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay roto quay

− TB sấy tiếp xúc trong chất lỏng

™ TB sấy thăng hoa: Sử dụng phương pháp hóa hơi ẩm là thăng hoa (ở trạng thái dưới điểm ba thể) Việc thải ẩm dùng máy hút chân không kết hợp với ngưng kết ẩm

c) Tác nhân sấy (Hoàng Văn Chước, 2004)

− Nhiệm vụ của TNS

¾ Gia nhiệt cho vật sấy

¾ Tải ẩm: Mang ẩm thải ra môi trường

¾ Bảo vệ vật sấy khỏi bị hư hỏng do quá nhiệt

Khi sấy chân không chỉ có thể cấp nhiệt bằng bức xạ hay dẫn nhiệt hoặc kết hợp cả hai cách cấp nhiệt này Việc thoát ẩm dùng bơm chân không hay kết hợp bơm chân không và thiết bị ngưng tụ ẩm trong sấy thăng hoa

− Các loại TNS

ƒ Không khí ẩm

Các thông số cơ bản của không khí ẩm

+ Độ ẩm tương đối (φ): Là tỉ số giữa lượng hơi nước có trong không khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một nhiệt độ:

φ = (Gh/Ghmax).100% , %

Trong đó:

Gh: Lượng hơi nước trong không khí ẩm, kg

Ghmax: Lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm, kg

Độ ẩm tương đối đặc trưng cho mức độ bão hòa của không khí ẩm φ = 0 là không khí khô, φ = 100% là không khí ẩm bão hòa

+ Độ chứa hơi (d): Là lượng hơi nước chứa trong một kg không khí khô

d = Gh/Gk, kg/kgkkkhô

16

Trong đó: Gk : Lượng không khí khô, kg

ƒ Khói lò

ƒ Hỗn hợp không khí và hơi nước

ƒ Hơi quá nhiệt

W: Lượng ẩm bay hơi trong thời gian sấy, kg/h

F: Bề mặt chung của vật liệu sấy, m2

t: Thời gian sấy, giờ (h)

Khi biết được tốc độ sấy, ta có thể tìm được thời gian sấy theo công thức:

t = ( Gk (Xđ – Xc) / (U.F)

Trong đó:

Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối trong vật liệu sấy, kg

Xđ, Xc: Ẩm độ ban đầu và cuối của vật liệu, kg/kg vật liệu khô tuyệt đối

¾ Các nhân tố ảnh hưởng:

Tốc độ sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sau đây là một số yếu tố

‚ Bản chất của VLS: Cấu trúc, thành phần hóa hoc, đặc tính liên kết ẩm, …

‚ Hình dáng VLS: Kích thước VLS, bề dày lớp vật liệu, …

‚ Độ ẩm ban đầu và cuối của vật liệu, đồng thời cả độ ẩm tới hạn của vật liệu

‚ Độ ẩm không khí, nhiệt độ và tốc độ của không khí Nhiệt độ không khí càng cao, tố

độ không khí càng lớn, độ ẩm không khí càng nhỏ thì quá trình sấy tiến hành càng nhanh

‚ Chênh lệch nhiệt độ ban đầu và cuối của TNS, nhiệt độ cuối giảm ít thì nhiệt độ trung bình của TNS cao, do đó tốc độ sấy cũng tăng Nhưng không nên chọn nhiệt độ cuối quá cao vì không sử dụng triệt để nhiệt

‚ Cấu tạo máy sấy, phương thức sấy và chế độ sấy

¾ Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị t1

¾ Ẩm độ tương đối của không khí vào thiết bị φ1

¾ Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thiết bị t2

¾ Độ ẩm tác nhân sấy ra khỏi thiết bị φ2

¾ Tốc độ TNS

2.2.2 Vật ẩm

Vật ẩm trong kỹ thuật sấy là các vật có khả năng chứa nước hoặc hơi nước trong quá trình hình thành hoặc gia công bản thân các vật liệu như các loại nông sản, giấy vải, sợi gỗ, các loại huyền phù hoặc các lớp sơn trên bề mặt các chi tiết kim loại,…(Trần Văn Phú, 2001)

a) Đặc trưng vật lý cơ bản của nước

Nước trong vật ẩm có thể tồn tại ba thể: Thể rắn, thể lỏng, thể hơi Ở áp suất khí quyển (760 mmHg) nước chuyển từ pha rắn sang pha lỏng và ngược lại ở 00C với nhiệt ẩn nóng chảy bằng 332,332 kJ/kg và sôi hay ngưng tụ ở 1000C với nhiệt ẩn hóa hơi 2256,3 kJ/kg Nước là dịch thể ướt Sức căng bề ngoài ở 200C là 0,0727 Pa Các đặc trưng vật lý trên cũng như các đặc trưng khác của nước đá, nước và hơi nước đều phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất Nước ở 40C là nước có mật độ lớn nhất

b) Các đặc trưng trạng thái của vật liệu ẩm

Những vật đem sấy đều là những vật ẩm có chứa một lượng chất lỏng đáng kể chủ yếu

là nước Trong quá trình sấy ẩm trong vật bay hơi, độ ẩm của nó giảm

Trạng thái của vật liệu ẩm được xác định bởi ẩm độ và nhiệt độ của nó Ẩm độ của vật liệu có thể biểu thị qua:

Ga: Lhối lượng nước có trong vật liệu ẩm

Gk: Khối lượng của vật liệu khô

c) Các dạng liên kết trong vật liệu

Vật ẩm thường là tập hợp của ba pha rắn, lỏng, và hơi Các vật rắn đem sấy thường là các vật xốp mao dẫn hoặc keo xốp mao dẫn Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cùng với hỗn hợp hơi khí có thể rất lớn nhưng tỉ lệ khối lượng của nó so với phần rắn và phần ẩm lỏng có thể bỏ qua Do vậy trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồm phần rắn khô và ẩm lỏng

Diến biến quá trình sấy của vật ẩm sẽ bị chi phối bởi các dạng liên kết ẩm trong vật

Có nhiều cách phân loại các dạng liên kết ẩm Thông thường các dạng liên kết ẩm đươc chia làm 3 nhóm chính đó là:

+ Liên kết hóa học

Liên kết hóa học giữa ẩm và vật khô rất bền vững trong đó các phân tử nước đã trở thành một bộ phận trong thành phần hóa học của phân tử vật ẩm Loại ẩm này chỉ có thể tách ra khi có phản ứng hóa học và thường phải nung nóng vật đến nhiệt độ cao Sau khi tách ẩm này tính chất hóa lý của vật thay đổi Quá trình sấy yêu cầu giữ nguyên các tính chất hóa lý của vật

+ Liên kết hóa lý

Liên kết hóa lý bao gồm hai kiểu là liên kết hấp thụ và liên kết thẩm thấu:

19

- Liên kết hấp thụ: Trong các vật ẩm ta gặp những vật keo Vật keo có cấu tạo dạng hạt Do cấu tạo dạng hạt nên vật keo có bề mặt bên trong rất lớn Vì vậy nó có năng lượng bề mặt tự do đáng kể

Khi tiếp xúc với không khí ẩm hay trực tiếp với nước, ẩm sẽ xâm nhập vào vật theo các bề mặt tự do này tạo thành liên kết hấp thụ giữa nước và bề mặt

- Liên kết thẩm thấu: Liên kết thẩm thấu là liên kết hóa lý giữa nước với vật rắn khi có

sự chênh lệch nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào, tức là có chênh lệch áp suất hơi nước Quá trình thẩm thấu không kèm theo hiện tương tỏa nhiệt và không làm cho vật bị biến dạng Về bản chất ẩm thẩm thấu trong các tế bào không khác với nước bình thường và không chứa các chất hòa tan vì các chất hòa tan không thể khuếch tán vào trong tế bào cùng với nước

+ Liên kết cơ lý

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

- Liên kết cấu trúc: Là liên kết giữa nước và vật liệu hình thành trong quá trình hình

thành vật Để tách nước trong trường hợp liên kết cấu trúc ta phải làm cho nước bay hơi, nén ép vật hoặc phá vỡ cấu trúc vật, … Sau khi tách nước vật bị biến dạng nhiều,

có thể thay đổi tính chất và thậm chí thay đổi cả trạng thái pha

- Liên kết mao dẫn: Nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản, trong vật thể này có vô số các mao quản Các vật thể khi để trong nước sẽ theo các mao quản này xâm nhập vào vật thể Hai vật thể này để trong môi trường không khí ẩm thì hơi nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt các mao dẫn và theo các mao quản xâm nhập vào vật thể Muốn tách ẩm có liên kết mao dẫn ta cần làm cho ẩm bay hơi hoặc đẩy ẩm ra bằng áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn Vật sau khi tách ẩm mao dẫn nói chung vẫn giữ được kích thước, hình dáng,

và các tính chất hóa lý

+ Liên kết dính ướt: Là liên kết do nước bám dính vào bề mặt vật Ẩm dính ướt dễ

tách ra khỏi vật bằng phương pháp bay hơi đồng thời có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học như: Lau, thấm, thổi, vắt ly tâm, …

20

2.3 Lý thuyết về kỹ thuật sấy phun

2.3.1 Nguyên lý sấy phun

Sấy phun là quá trình sấy mà nguyên liệu đưa vào sấy ở dạng lỏng (huyền phù) và sản phẩm thu được sau quá trình sấy ở dạng bột (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) Trong quá trình sấy phun, mẫu nguyên liệu sẽ được phân tán thành những hạt nhỏ li ti dưới dạng sương trong buồng sấy, chúng được tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy, thường là không khí nóng Do đó mà lượng hơi nước trong nguyên liệu được bốc hơi nhanh chóng

Thời gian để các hạt sương này chuyển thành bột thường rất ngắn chỉ 1 – 10 giây (Fellow, 2000) Sau đó sản phẩm sẽ được thu hồi tại đáy của buồng sấy hoặc theo tác nhân sấy đi ra khỏi buồng sấy và được thu hồi lại thông qua cyclon

Tốc độ nạp liệu phải được kiểm soát để nhiệt độ đầu ra không khí khoảng 90-1000C Với khoảng nhiệt độ này, thì nhiệt độ của sản phẩm lúc ra sẽ ở trong khoảng 40-500C ( Fellow, 2000), ít gây những biến đổi nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm

2.3.2 Quá trình sấy phun

Gồm có 4 giai đoạn sau:

ƒ Giai đoạn phun sương: dịch được phun thành dạng sương mù

ƒ Giai đoạn phối trộn: các hạt sương tiếp xúc với TNS là không khí nóng

ƒ Giai đoạn bay hơi ẩm: các hạt sương được làm khô thành dạng bột mịn

ƒ Giai đoạn thu hồi: sản phẩm dạng bột khô được thu hồi từ khí thoát

2.3.3 Cấu tạo của hệ thống sấy phun ( Bùi Trung Thành, 2009)

Hệ thống sấy phun cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

a) Buồng sấy:

Là nơi hòa trộn mẫu sấy và TNS Thường là một hình trụ tròn đứng, đáy côn Dựa vào chuyển động của dòng nguyên liệu và TNS trong buồng sấy, ta có 3 dạng chuyển động chính sau:

+ Dòng nguyên liệu và TNS chuyển động cùng chiều

+ Dòng nguyên liệu và TNS chuyển động ngược chiều

+ Dạng hỗn hợp

b) Vòi phun:

Đưa nguyên liệu dạng lỏng vào buồng sấy dưới dạng sương mù Quá trình tạo sương

sẽ quyết định kích thước các hạt sương và sự phân bố của chúng trong buồng sấy Đây

- Ưu điểm: Làm việc không ồn và tiêu tốn điện năng không lớn lắm khoảng 4 – 10 kW/ tấn dịch thể Vòi phun cơ khí có năng suất cao có thể đạt 4500 kg/h

- Nhược điểm: Không dùng được cho các dịch thể chứa các hạt cứng

+ Vòi phun khí động: Làm việc nhờ dòng tác nhân được nén đến áp suất 1,5 – 5 at qua vòi phun tăng tốc Đầu vòi phun có một đĩa quay quanh trục tự do của nó Tác nhân có

áp suất thấp ở đầu vòi tạo nên lực hút dịch thể và nhờ đĩa quay dịch thể biến thành sương mù

- Ưu điểm: Có thể làm việc với hầu hết các dịch thể

- Nhược điểm: Tiêu tốn năng lượng, tốn khoảng 50 – 60 kW/tấn dịch thể

+ Vòi phun ly tâm: Hoạt động theo nguyên lý li tâm Dịch thể chảy vào một cái đĩa có tốc độ quay từ 400 – 20000 vòng/phút và biến thành sương mù nhờ lực ly tâm

- Ưu điểm: Có thể làm việc với bất kì dịch thể nào kể cả bột nhão

- Nhược điểm: Giá thành rất cao, bố trí và vận hành phức tạp

c) Hệ thống thu hồi sản phẩm

Để tách sản phẩm ra khỏi khí thoát có thể sử dụng nhiều phương pháp như: Lắng xoáy

ly tâm, lọc, …Nhưng phổ biến hiện nay là phương pháp lắng xoay ly tâm dùng cyclone Khí thoát chứa sản phẩm sẽ đi vào phần đỉnh của cyclone theo phương pháp tiếp tuyến Bột sẽ di chuyển theo hình xoắn ốc, do bị giảm động năng và rơi xuống đáy cyclone, không khí sạch thoát ra ngoài theo cửa trên của cyclone

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sấy phun

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sấy phun như sau:

a/ Đặc tính của dịch sấy: Thành phần ban đầu của dịch sấy, độ nhớt và nồng độ chất

khô của dịch sấy phun, …

b/ TB sấy: Loại đầu phun, cấu tạo của buồng sấy, hệ thống thu hồi sản phẩm, …

Các thông số kỹ thuật của quá trình sấy phun: Nhiệt độ không khí sấy, áp suất khí nén, lưu lượng bơm nhập liệu, tốc độ quạt gió, …

22

c/ Hàm lượng chất khô và độ nhớt của dịch:

Nếu hàm lượng chất khô của nguyên liệu càng cao thì lượng nước cần bốc hơi để sản phẩm đạt ẩm độ cho trước sẽ càng thấp Như vậy sẽ tiết kiệm được thời gian sấy và năng lượng cần cung cấp cho quá trình sấy phun Tuy nhiên hàm lượng chất khô quá cao sẽ làm tăng độ nhớt của dung dịch, gây khó khăn cho quá trình tạo sương trong buồng sấy, vòi phun dễ bị tắc nghẽn và hạt tạo thành có hình dạng và kích thước không đều

Độ nhớt của dung dịch sấy ảnh hưởng đáng kể lên kích thước hạt phun Ở độ nhớt cao kích thước hạt phun sẽ lớn, do đó khả năng làm bốc hơi nước của không khí sấy sẽ thấp và ẩm độ của sản phẩm tạo thành sẽ cao Khi dịch sấy có độ nhớt quá thấp thì quá trình sấy diễn ra với hiệu suất thấp do lượng ẩm bốc hơi quá nhiều

d/ Lưu lượng bơm:

Lưu lượng bơm là thể tích dịch nguyên liệu đi qua vòi phun trong một đơn vị thời gian

Nếu lưu lượng bơm thấp, hiệu suất thu hồi bột sẽ cao nhưng lại gây tổn thất năng lượng đáng kể Tuy nhiên, nếu dịch phun có hàm lượng chất khô cao mà lưu lượng bơm quá thấp thì vòi phun có nguy cơ bị nghẹt Ở lưu lượng bơm quá cao đồng nghĩa với thời gian lưu VLS trong buồng sấy giảm nhiều, khả năng làm bay hơi nước của không khí giảm, bột thu hồi có hiệu suất thấp và ẩm độ cao, dịch dính lại trong buồng sấy sẽ tăng lên

Vì vậy tùy theo điều kiện thực tế mà điều chỉnh lưu lượng bơm cho thích hợp

e/ Nhiệt độ không khí sấy:

Khi cố định thời gian sấy, nếu tăng nhiệt độ của không khí sấy, ẩm độ thu hồi của sản phẩm sẽ giảm Khi nhiệt độ sấy quá cao, ẩm độ cuối cùng của sản phẩm không những giảm mà còn làm phân hủy một số thành phần nhạy cảm của nguyên liệu và làm gia tăng năng lượng cho quá trình sấy phun

Nhiệt độ sấy quá thấp hay quá cao đều ảnh hưởng đến quá trình sấy Nếu nhiệt độ không khí thấp thì ẩm độ của vật liệu cao và dính nhiều vào thành buồng sấy làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm Nếu nhiệt độ không khí quá cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm

23

f/ Áp suất khí nén:

Áp suất khí nén sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi sản phẩm của quá trình sấy Khi áp

suất khí nén tăng thì các hạt sương sẽ có kích thước nhỏ, diện tích tiếp xúc với không

khí nóng tăng nghĩa là khả năng làm khô sản phẩm tăng, nên ẩm độ sản phẩm sẽ giảm

hiệu suất thu hồi cao

2.4 Lý thuyết về kỹ thuật sấy thăng hoa

Ngày nay, thế giới đang cố gắng triển khai mạnh công nghiệp đông khô các loại

thực phẩm và nhiều nước coi đó là cuộc cách mạng kỹ thuật về công nghệ chế biến

thực phẩm hiện đại

Trong thời kì cấm vận nền kinh tế Việt Nam phát triển chậm chạp, lạc hậu nên việc

ứng dụng phương pháp sấy thăng hoa vào các nghành chế biến chưa được thực hiện tại

các cơ sở, nhà máy Các sản phẩm đông khô, đông lạnh và sấy khô bình thường lại rất

phổ biến nhưng chất lượng chưa cao

Tuy nhiên, trong giai đoạn mở cửa nước ta hoà nhập vào nhịp độ phát triển công

nghiệp của thế giới và đã ứng dụng nhanh phương pháp sấy thăng hoa vào chế biến

thực phẩm từ rau quả Đây là vấn đề cấp bách, đáng khích lệ để đáp ứng nhu cầu tiêu

dùng và xuất khẩu thực phẩm bằng phương pháp hiện đại nhất Hãng Wine – Food

(Nhật) đã sản xuất thực phẩm đông khô với năng suất 500 kG/ngày tại khu chế xuất

Tân Thuận Trong tương lai các nhà máy sấy thăng hoa thực phẩm ở khu chế xuất

Linh Trung, Đức Trọng ở Lâm Đồng sẽ được thành lập Từ đó có thể thấy các sản

phẩm đông khô rất cần thiết cho nhu cầu về thực phẩm Việt Nam là quốc gia có nguồn nguyên liệu dồi dào từ rau quả rất có giá trị Do

đó chúng ta sản xuất thực phẩm bằng phương pháp đông khô thì sản phẩm có giá trị

cao và mang lại nguồn ngoại tệ rất lớn

Vì vậy cần phải đẩy mạnh việc nghiên cứu, chế tạo nhiều máy đông khô ở trong

nước nhằm giảm bớt chi phí ngoại tệ và tạo điều kiện phát triển kỹ thuật sản xuất công

nghiệp trong nước

2.4.1 Kỹ thuật làm lạnh đông thực phẩm

Sự khác nhau cơ bản giữa làm lạnh và lạnh đông:

‚ Làm lạnh: Hạ nhiệt độ sản phẩm xuống gần nhiệt độ đóng băng của dịch như vậy

quá trình làm lạnh không có sự tạo thành tinh thể nước đá trong sản phẩm

24

‚ Lạnh đông: Hạ nhiệt độ xuống dưới nhiệt độ đóng băng của dịch như vậy trong quá

trình lạnh đông có sự tạo thành nước đá trong sản phẩm Tùy theo mức độ lạnh đông

mà lượng nước trong sản phẩm chuyển thành đá từ 80% trở lên

Về quá trình bảo quản tiếp theo ta thấy làm lạnh và bảo quản lạnh tuy có kìm hãm được sự hoạt động của các enzyme và vi sinh vật nhưng chúng vẫn hoạt động khỏe vì môi trường hoạt động của chúng vẫn còn Do vậy làm lạnh và bảo quản lạnh chỉ kéo dài được thời gian ngắn Tác dụng lạnh đông ngoài tác dụng của nhiệt độ thấp kìm hãm còn làm mất môi trường hoạt động của đa số enzym và vi sinh vật, do vậy kìm hãm gần tối đa sự hoạt động của chúng Nhờ vậy quá trình làm lạnh đông và bảo quản lạnh đông thời gian dài hơn nhiều Sự làm lạnh đông hiện nay rất đa dạng và phong phú

Dựa theo quá trình lạnh đông mà người ta chia chúng thành (Trần Đức Ba, 2008):

+ Quá trình lạnh đông chậm: Do sự giảm nhiệt độ xảy ra chậm, quá trình kết tinh

nước đá có điều kiện để hút các phân tử xung quanh dẫn đến số lượng tinh thể ít, thể tích và kích thước tinh thể đá lớn Do đó, khi làm lạnh đông chậm nó tác động nhiều đến cấu trúc thực phẩm

+ Quá trình lạnh đông nhanh: do sự trao đổi nhiệt lớn, nhiệt độ thực phẩm giảm

nhanh, mức độ di chuyển của nước trong quá trình kết tinh ít, nên các tinh thể nước có kích thước nhỏ, số lượng tinh thể nhiều Vì vậy, khi làm lạnh đông nhanh nó ít ảnh hưởng đến cấu trúc, chất lượng của thực phẩm

+ Quá trình lạnh đông cực nhanh: Chuyển nước về trạng thái rắn ngay vị trí tồn tại

ban đầu của chúng, với nhiệt độ kết tinh thấp Các tinh thể đá có kích thước rất nhỏ, có dạng sợi nhỏ, một số trường hợp các tinh thể nước đá ở dạng vô định hình Như vậy khi làm lạnh đông cực nhanh hầu như không ảnh hưởng đến cấu trúc, chất lượng của thực phẩm

Û Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với hoạt động của vi sinh vật

Hầu hết các vi sinh vật bị tiêu diệt, những vi sinh vật đã xâm nhập trong cấu trúc thực phẩm khó bị tiêu diệt hơn so với vi sinh vật ở trên bề mặt Mức độ tiêu diệt vi sinh vật phụ thuộc vào nhiệt độ chủ yếu là nhiệt độ cấp đông và mức độ hoạt động của chúng trước kì làm đông

25

Cần phải chú ý rằng, cơ thể vi sinh vật nước chiếm một tỉ lệ là 90% Do đó, khi làm lạnh đông nước trong tế bào vi sinh vật sẽ đóng băng, thể tích nước tăng làm cho cấu trúc tế bào vi sinh vật bị rách, vỡ làm cho vi sinh vật chết, mặt khác khi làm đông protein, nước tách ra làm cho protein bị biến tính phá vỡ toàn bộ cơ quan trao đổi chất

và trao đổi năng lượng, làm cho sự sống vi sinh vât bị ngừng hoàn toàn

Ở nhiệt độ -200C trở xuống hầu như tất cả các vi sinh vật bị tiêu diệt hoàn toàn, tuy nhiên trong một số trường hợp các loại vi sinh vật như nấm mốc, nấm men vẫn tồn tại

sự sống nhưng không có khả năng hoạt động

2.4.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy thăng hoa (Trần Văn Phú, 2001)

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn biến thành trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa

Để tạo quá trình sấy thăng hoa, vật liệu phải được làm lạnh dưới điểm ba thể - nước tồn tại đồng thời ở ba thể: thể rắn, thể lỏng và thể hơi Từ đó vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng để ẩm từ trạng thái rắn trực tiếp thăng hoa lên thể khí và được thải ra môi trường

(Nguồn: www.lib.hcmut.eduvn/publicfolder/file/TranDucBa.pdf)

Hình 2.3: Đồ thị giản đồ P-t của nước Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn quá trình

sấy thăng hoa

26

™ Lạnh

Là một khái niệm tương đối biểu thị sự giảm hàm nhiệt của vật chất, lạnh và nhiệt độ

có cùng bản chất là biểu diễn trạng thái chuyển động của vật chất, chuyển động của các nguyên tử và phân tử (Trần Đức Ba, 2008)

™ Chế độ làm lạnh

Chế độ làm lạnh thích hợp là những quy định về sự liên quan chặt chẽ giữa các thông

số quá trình làm lạnh như nhiệt độ, độ ẩm, thời gian, …để đảm bảo giữ được chất lượng của thực phẩm tốt nhất

Chế độ làm lạnh được xem như là một hàm số của nhiều biến số nó phụ thuộc vào tính chất, trạng thái của sản phẩm, điều kiện trang thiết bị và yêu cầu sử dụng của sản phẩm sau khi làm lạnh (Nguyễn Xuân Phương, 2004)

™ Tốc độ làm lạnh

Là tốc độ biến đổi nhiệt độ tại một điểm bất kì nào đó trong thực phẩm theo thời gian

và tuân theo quy luật trao đổi nhiệt của môi trường nhiệt độ, bởi vì quy luật trao đổi nhiệt ở mọi điểm của thực phẩm điều giống nhau, như vậy chỉ xem xét sự biến đổi nhiệt độ tại một điểm (Trần Đức Ba, 2008)

Kí hiệu: γ− (độ/s) dt , / đ s

d

γτ

−

=

2.4.3 Quá trình sấy thăng hoa

Chia làm ba giai đoạn:

a/ Giai đoạn cấp đông: Trong giai đoạn này vật liệu sấy được cấp đông, nhiệt độ sản

phẩm giảm xuống từ -100C→-500C Trong khoảng thời gian ngắn để đảm bảo chất lượng sau khi sấy Đồng thời trong giai đoạn này không gian của bình thăng hoa được hút chân không và áp suất trong bình giảm làm cho một lượng ẩm trong sản phẩm giảm và thoát ra ngoài Như vậy kết thúc giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy giảm xuống điểm ba thể và áp suất trong bình thăng hoa cũng nhỏ hơn áp suất của điểm ba thể

¾ Phân biệt lạnh thường, lạnh đông, lạnh thâm độ, lạnh tuyệt đối

Nhiệt độ có thể phân chia thành các khoảng sau:

‚ Từ 200C< t ≤ 400C: Nhiệt độ bình thường

‚ Từ tđb< t ≤ 200C: Nhiệt độ lạnh thường

b/ Giai đoạn thăng hoa: Lúc này chế độ nhiệt trong buồng sấy đạt điều kiện thăng

hoa Ẩm trong sản phẩm sấy sẽ bốc hơi vào môi trường không thông qua trạng thái lỏng Phần lớn lượng nhiệt nhận từ các tấm bức xạ dùng để biến thành nhiệt ẩn thăng hoa Khi nhiệt độ tăng đến 00C thì quá trình thăng hoa kết thúc

Ở giai đoạn này hàm ẩm trong sản phẩm giảm nhanh Nước thăng hoa khỏi sản phẩm được ngưng tụ vào một giàn ngưng có nhiệt độ nhỏ hơn -400C

c/ Giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại: Sau giai đoạn thăng hoa trong sản phẩm vẫn còn

lớn hơn 10% nước trong sản phẩm Nước này không đóng băng được mặc dù đã hạ thấp nhiệt độ xuống Lượng nước này sẽ được sấy khô bổ sung để giảm hàm lượng

ẩm xuống Trong quá trình này ta vừa tăng nhiệt độ buồng sấy vừa hút chân không làm cho ẩm thoát ra nhẹ nhàng hơn Tùy theo loại sản phẩm mà nhiệt độ có thể nâng lên các mức khác nhau Hàm ẩm giai đoạn này giảm chậm dần do nước liên kết còn lại trong sản phẩm bền vững

2.4.4 Cấu tạo hệ thống sấy thăng hoa

TB sấy thăng hoa gồm các phần chính sau:

a/ Hệ thống làm lạnh: Làm lạnh sản phẩm sấy đến nhiệt độ yêu cầu Hệ thống làm

lạnh này là một hệ thống cấp đông theo nhiều kiểu khác nhau Sản phẩm sấy thăng hoa tốt hay không phụ thuộc vào hệ thống này Thời gian cấp đông ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Cấp đông càng nhanh càng tốt nhằm mục đích là các tinh thể đá hình thành nhỏ làm cho mô tế bào không bị phá hủy

b/ Bộ phận cấp nhiệt: Tạo ra động lực cho quá trình sấy (vì quá trình thăng hoa VLS

thu nhiệt rất nhiều) Vì là buồng chân không nên cấp nhiệt chủ yếu bằng bức xạ, dùng sóng viba, tia hồng ngoại, sóng cao tần

c/ Bình ngưng hóa đá: Có nhiệm vụ ngưng tụ hơi ẩm thoát ra và làm đóng băng ẩm

này trong quá trình sấy nhằm đảm bảo tuổi thọ cho máy hút chân không Nhiệt độ của dàn bốc hơi trong buồng hóa đá được tính sao cho đóng băng hơi nước thành rắn và

xả đá khi quá trình sấy đã hoàn tất