Sấy nhãn bằng tia hồng ngoại

SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG PHẦN I: CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1) Các phương pháp làm khô vật liệu: Tùy theo tính chất độ ẩm yêu cầu mức độ làm khô vật liệu,người ta thường sử dụng phương pháp làm khô vật liệu sau đây: -Phương pháp học : dùng máy ép ,li tâm, lắng lọc… để tách nước khỏi vật liệu ẩm.Phương pháp dùng dể tách nước sơ khỏi vật liệu -Phương pháp hoá học:dùng hoá chất hút nước khỏi vật liệu ,phương pháp đắt tiền nên sử dụng -Phương pháp nhiệt : dùng nhiệt làm bốc nước khỏi vật liệu,phương pháp sử dụng rộng rãi tách nước triệt để 1.2) Đònh nghóa sấy: - Qúa trình bốc nước khỏi vật liệu rắn nhiệt gọi sấy Bản chất sấy trình khuếch tán, bao gồm trình khuếch tán ẩm từ lớp bên vật liệu lớp bề mặt bên trình chuyển ẩm từ bề mặt vật liệu môi trường xung quanh.Hai giai đoạn xảy đồng thời, ranh giới phân biệt rõ ràng ,tuỳ theo thời gian cụ thể trình sấy ma ømột hai giai đoạn đònh tốc độ sấy - Như vậy, trình sấy trình chuyển nước vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi.Qúa trình chuyển xảy áp suất bề mặt vật liệu lớn áp suất riêng phần nước môi trường xung quanh Nếu gọi : Pvl: áp suất phần nước bề mặt vật liệu Pn: áp suất riêng phần nước không khí Pvl = Pn vật liệu ởtrạng thái cân ẩm,độ ẩm vật liệu không thay đổi PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG Pvl < Pn vật liệu hút thêm nước vào đạt trạng thái cân Pvl > Pn nước vật liệu bốc đạt trạng thái cân - Mỗi vật liệu nên sấy đến nhiệt độ cân bằng, trạng thái cân vật liệu phụ thuộc vào trạng thái môi trường xung quanh : nhiệt độ, độ ẩm - Theo tính chất cung cấp nhiệt ta chia sấy làm sấy tự nhiên sấy nhân tạo - Sấy tự nhiên: sấy không khí đốt nhân tạo, phương pháp sấy thời gian sấy nhanh, chù động điều chỉnh độ ẩm cuối trình sấy theo mong muốn - Sấy nhân tạo: sấy cần cung cấp nhiệt, phương pháp sấy thời gian sấy nhanh, chủ động, điều chỉnh độ ẩm cuối q trình sấy theo mong muốn 1.3) Vật liệu sấy : 1.3.1) Độ ẩm tương đối: - Độ ẩm tương đối (còn gọi độ ẩm toàn phần) tỉ lệ phần trăm với khối lượng nùc chứa kilogam vât liệu ẩm: ω= Ga 100 [ %] G Trong : Ga: khối lượng nước G: khối lượng vật liệu 1.3.2) Độ ẩm tuyệt đối: - Độ ẩm tuyệt đối ( gọi độ ẩm tính theo vật liệu khô) tỉ lệ phần trăm khối lượng nước chứa kilogam vật liệu kho.â ωk = Ga 100[%] Gk Gk : khối lượng vật liệu khô tuyệt đối 1.3.3) Đặc trưng vật lý nước: PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG - Nước vật liệu ẩm cò thể tồn ba thể rắn ,lỏng hơi.Ở áp suất khí quyển(760mmHg) nước chuyển tư øpha rắn sang pha lỏng ngược lại 00C với nhiệt ẩn nóng chảy 332.322 kj/kg sôi hay ngưng tụ 1000C với nhiệt ẩm hoá 2256.3 kj/kg.Nước dòch thể ứơt, sức căng bề mặt ơ’200C 0,0727Pa 1.3.4) Đặt tính hấp thụ mao dẫn: - Bản chất liên kết nước vật liệu tượng hấp phụ mao dẫn - Hấp phụ nước vật liệu chia thành hai loại: hấp phụ hoá học hấp phụ vật lý - Hấp phu ïhoá học: tượng lien kết bền vững phần tử nước vàphần tử vật hấp phụ thông qua việc trao đổi điện tử vong ngoài,vì hấp phụ hoá học khỏi vật liệu sấy - Hấp phụ vật lý: tượng liên kết phân tử vật hấp phụ trao đổi ion mà có sức căng bề mặt lực mao dẫn gây ra, nước vật rắn hai hệ độc lập với bề mặt hoá học,nước chứa vật liệu sấy chủ yếu nước hấp phụ vật lý cò thể dễ dàng tách nước khỏi vật liệu sấy - Mao dẫn tượng nước bám dính lưu chuyển vật liệu qua lỗ tác động áp suất không khí 1.3.5 Phân loại vật liệu ẩm: - Phải có cấu trúc mao dẫn xốp,tuỳ theo cáu trùc hang xốp tính chất thành ống mao dẫn, người ta chia vật liệu làm ba nhóm chính: - Vật keo : đặc tính hút ẩm hay nhả ẩm hang xốp vật Vật liệu ẩm vật liệu có khả hấp phụ nước vật liệu ẩm thay đổi, thông thường nhận thêm ẩm kích thước hang xốp kéo dãn ngược lại nước co lại, nói cách khác vật liệu keo có tính đàn hồi - Vật xốp mao dẫn :là vật mà có kích thước hang xốp không thay đổi hay nhận hay nhả ẩm PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG - Vật keo xốp mao dẫn : vật liệu vừa co tính keo vừa có tính mao dẫn, phần lớn vật liệu ẩm thuộc loại 1.3.6) Cáøc đặc trưng vật liệu ẩm: 1.3.6.1)Thế dẫn ẩm: - Dòng nhiệt truyền từ vật hay phần vật có nhiệt độ cao sang vật khác hay phần vật khác có nhiệt độ thấp tiếp xúc trực tiếp với nhau, từ nhiệt độ xem dẫn nhiệt, tượng dẫn nhiệt xảy cóø chênh lệch nhiệt độ - Thế dẫn ẩm kỹ thuật sấy xảy áp suất nước bề mặt vật liệu lớn áp suất riêng phần môi trường xung quanh tác dụng nhiệt độ - Những biến đổi vật liệu trình sấy: 1.3.6.2 Biến đổi vật lý: - Có tượng tích, khối lượng riêng tăng lên, giảm khối lượng lượng nước bay - Có biến đổi nhiệt ( tạo gradient nhiệt độ bề mặt bề mặt vật liệu ) - Biến đổi tính chất lý: biến dạng, tượng co, tượng tăng độ giòn bò nứt nẻ - Có thể có tượng nóng chảy tụ tập chất hồ tan lên bề mặt làm ảnh hưởng đến bề mặt sản phẩm chúng làm tắc nghẽn mao quản thoát nước.Kèm theo đóng rắn bề mặt 1.3.6.3 Biến đổi vật lý: - Khuếch tán ẩm: giai đoạn đầu trình sấy, ẩm khuếch tán từ vào vật liêu dãn nở nhiệt Đây dời ẩm gây nên chênh lệch nhiệt độ phần khác vật liệu sấy ( gradient nhiệt độ).Qúa trình thực tác dụng nhiệt khuếch tán co giãn không khí mao quản, nhiệt chuyển dời theo hướng có nhiệt độ thấp hơn, tức từ bề PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG mặt nóng bên vào sâu vật liệu kèm theo ẩm Hiện tượng dẫn nhiệt ẩm làm cản trở chuyển động ẩm từ vật liệu bề mặt, tức cản trở trình sấy - Sau có tượng bay nước bề mặt, ẩm chuyển từ bề mặt vật liệu đến tác nhân sấy, lượng ẩm chuyển dời bù vào ẩm vật liệu đến bề mặt, không bề mặt vật liệu nóng qua ùvà phủ kín lớp vỏ cứng, ngăn cản trình thoát ẩm dẫn đến sấy không đều, vật liệu bò nứt - Việc bốc từ bề mặt tạo chênh lệch ẩm lớp bề mặt lớp bên vật liệu, kết ẩm chuyển từ lớp bên đến bề mặt - Ngoài có tượng chuyển pha từ lỏng sang ẩm có ảnh hưởng hệ keo qúa trình sấy, tuỳ theo vật liệu chứa keo háo nước hay kỵ nước Nếu kỵ nước liên kết lỏng lẽo, dễ khuếch tán -Trong trình sấy tạo lớp màng vật liệu có tính chất keo, hạn chế chếsự khuếch tán ẩm 1.3.64) Biến đổi hoá sinh: +Trong trình sấy, biến đổi hoá học xảy theo hai khuynh hướng: - Tốc độ phản ứng hoá học tăng lên nhiệt độ vật liệu tăng phản ứng oxy hoá khử, phản ứng Maillard phản ứng tạo màu phi enzym protein đường khử, phản ứng phân hủy protein làm giảm khả thích nghi với tách nước Do người ta dùng biện pháp ức chế hoạt động phản ứng chần, xử lý hoá chất -Tốc độ phản ứng chậm moi trường nước bò giảm dần số phản ứng thuỷ phân +Hàm ẩm giảm dần trình sấy.Thường ẩm phân bố không vật liệu vật liệu có kích thích lớn.Vì cần phải giảm kích thước vật liệu trước sâý vật liệu đem sấy chế độ nên có đồng kích thước 1.3.6.5 Biến đổi sinh hoá: PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG -Giai đoạn đầu trình sấy ,nhiệt độ vật liệu tăng dần tạo hoạt động mạnh mẽ hệ enzym enzym oxy hoá khử.Gây ảnh hưởng xấu đến vật liệu ,vì thường diệt proxydase hay polyphenoloxydase trước sấy - Giai đoạn sấy, hoạt động enzym giảm nhiệt độ sấy lớn nhiệt độ hoạt động lượng nước giảm - Giai đoạn sau sấy, số enzym enzym oxy hoá khử không bò hoàn toàn đình tiếp tục hoạt động yếu thời gian bảo quản tới giai đoạn phục hồi khả hoạt động +Trong thực tế cho thấy enzym không hoạt tính xử lý sơ tác động nhiệt độ trình sấy dãn đến tạo màu polyphenol thuỷ phân liquid 1.3.6.6 Biến đổi sinh học: - Cấu tạo tế bào: thường xảy tượng tế bào sống biến thành tế bào chết nhiệt độ làm biến tính không thuận nghòch chất nguyên sinh nước, tế bào có khả phục hồi trạng thái ban đầu hạn chế sinh sản Ngoài làm biến đổi cấu trúc mô chất mô bì mô dẫn - Vi sinh vật : có tác dụng làm yếu hoạt động hay tiêt diệt vi sinh vật bề mặt vật liệu, khả làm yếu hoạt động nhiều hơn, vi sinh vật sản phẩm sấy thường khó phát triển số lượng vi sinh vật sản phẩm thường lớn sản phẩm lỏng khác.Bào tử vi sinh vật không bò tiêu diệt trình sấy - Do tượng bò ẩm cục ( hàm lượng ẩm không khối vật liệu ) nên vi sinh vat phát vật liệu sấy - Vệ sinh : trình sấy công nghiệp sản phẩm sấy thường bò lẫn tạp chất gia công như: cát sạn, vật sấy đem vào cặn… Đối với vật liệu dạng bột cần ý cần khắc phục tạp chất kim loại thiết bò mang vào.Tránh nhiễm tạp chất khí hấp phụ vào sản phẩm thuốc trừ sâu khí khác - Dinh dưỡng : sản phẩm khô thường giảm độ tiêu hoá.Lượng calo tăng giảm độ ẩm 1.3.6.7 Biến đổi cảm quan: PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG - Màu sắc : sắc tố hay giảm sắc tố tác dụng nhiệt độ,cường độ màu tăng lên - Chỉ tiêu màu sắc sản phẩm sấy tiêu quan trọng,khi chọn đïc chế độ sấy thích hợp có tác dụng cố đïinh màu sắc sản phẩm tạo hình dạng đẹp sản phẩm , làm cho màu sản phẩm sáng bóng hơn, phù hợp với thò hiếu người tiêu dùng với thò hiếu người tiêu dùng - Mùi: số chất bay theo ẩm nhiệt độ gây tổn thất chất thơm ,đặc biệt chất thơm thực phẩm có nguồn gốc sinh học - Vò : độ ẩm giảm nên nồng độ chất vò tăng lên, cường độ vò tăng - Trạng thái : gắn liền với biến đổi vật lý hoá lý tăng tính đàn hồi, tính dai, tính trương nở, tính vón cục, tính giòn biến đổi hình dạng … 1.3.6.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy: - Bản chất vật liệu - Hình dạng vật liệu sấy : kích thước mẫu sấy, bề dày lớp vật liệu, diện tích bề mặt riêng vật liệu sấy tốc độ sấy nhanh - Độ ẩm ban đầu, độ ẩm cuối độ ẩm tới hạn vật liệu - Cấu tạo thiết bò sấy ,phương thức chế độ sấy PHẦN II :NGUYÊN LIỆU I ) GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU SAÁY 1.1 Giới thiệu chung nhãn 1.1.1) Đôi nét nhãn : Nhãn (logan , tiếng anh ,longanier , tiếng Pháp ) PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG - Nhãn họ với trái vải , chôm chôm v.v.v Là nhiệt đới nhiệt đới Tuy trồng từ vùng đường xích đạo đến vĩ tuyến 28-30 , có Trung Quốc , Việt Nam Thái Lan trồng với qui mơ đáng kể , khơng có số liệu diện tích trồng nhãn Trung Quốc, nhãn đặc sản nước , có lịch sử trồng 2000 năm , có tỉnh trồng nhãn tiếng Quảng Đông Phúc Kiến …, có nhiều giống tốt khơng phổ biến Trung Quốc mà nhập Mĩ ,AÁn Độ , …Ở Thái Lan diện tích trồng 1986-1987 20.300 , sản lượng 20.300 Ở Việt Nam diện tích trồng cuối năm 80 khỏang 10.000 với phong trào trồng nhãn rộ lên năm gần , diện tích khỏang 20.000 khơng có số liệu đáng tin cậy sản lượng Ở Malaysia có trồng lọai nhãn (Euphoria malaiense ) giống nhãn thì khác khơng trồng qui mơ cơng nghiệp - Ởcả hai miền Nam Bắc Việt Nam có trồng nhãn trồng giống khác , giống miền Bắc to , trồng chủ yếu hai bên đường , bờ đê vườn khỏang 5-7 nhiều vài chục - Ở miền Nam giống nhãn phong phú nhiều , bé , nhiều có nhiều vườn trồng với mục đích kinh doanh vùng có diện tích - Nhãn ăn không quan trọng ( minor fruit ) Khẩu vị người khác, khơng phải thích ăn nhãn Lí người phương Tây chưa đánh giá cao nhãn có lẽ : PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG + Nhãn q lại khơng có vị chua để cân đối Tỷ lệ E/A ( chất hòa tan axit ) cao Đối với người phương Tây tươi phải nhiều có vị chua + Quả nhãn bé, đặc biệt là giống nhãn tiếng Trung Quốc , trọng lượng từ 6-13 g lớn Trong trọng lượng trung bình nhãn 20-30 g, tốn q nhiều cơng bóc vỏ bỏ hạt + Quả màu nâu vàng xỉn không hấp dẫn so với khác + Một lí khơng phần quan trọng nhập giống nhãn, ban đầu người ta thường trồng hạt , vải nhãn biến dị muời không tốt, hương vị giống tốt từ xứ sở Đối với người Á Đông , nhãn nhãn ( tất nhiên giống tốt ) có ưu nhược điểm Chẳng hạn , thu hoạch sớm, có nhược điểm sâu … 1.1.2 ) Tính chất vật lí : - Độ cao, hợp khaåu vị Độ Brix nhãn cao :22-23 độ, thấy khác Đi đôi với nhiều giống nhãn có mùi thơm với độ tinh khiết cao 1.1.3) Tính chất hóa học : - Phân tích phòng thấy nhãn ( phần ăn ) có giá trị calo cao nhờ có nhiều đường , giàu chất khóang , đặc biệt canxiphotphat, nhiều vitamin C, khơng có vitamin A 1.1.4 ) Tính kinh tế : PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DUÕNG - Sản phẩm chế biến từ nhãn hấp dẫn khơng tươi, sấy khơ cùi nhãn đen lại, có mùi thơm gọi long nhãn,có thể ăn mứt , làm thuốc an thần, kích thích họat động não Cùi nhãn lại chế biến đồ hộp, giá trị có phần cao nhãn đóng hộp -Nhãn nhiều hoa , chùm hoa to lại có nhiều mật, thời gian có hoa dài mật ong có từ hoa nhãn xem thượng đẳng, thơm có giá trị dựoc liệu - Gỗ nhãn coi lọai gỗ q, khơng nứt dược dùng đồ mỹ nghệ… - Lá nhãn non dùng làm thức ăn gia súc, hạt nhãn có nhiều tinh bột làm hồ, chế biến rượu…Cây nhãn tán tròn xoay quanh năm cảnh, nhãn miền Bắc sống lâu hàng trăm năm Ở Trung Quốc có nhãn sống tới 400 năm Gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh, vấn đề lưông thực giải quyết, sản suất ăn ý hơn, diện tích trồng ăn tăng nhanh Cùng với cam , quýt,xòai, sầu riêng miền Nam, nhãn phát triển Lí phần nhân dân ưa chuộng, bán giá tương đối cao quan trọng xuất sang Trung Quốc dạng nhãn sấy khơ Có phản ánh gần giá nhãn xuất sang Trung Quốc bị ép giá xuất tiểu ngạch chất lượng nhãn sấy chưa đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng Trung Quốc - Dù nhãn dễ trồng , thời gian khai thác dài, khơng có sâu bệnh nguy hieåm, bán giá nhân dân ưa thích, ăn có tiền đồ sáng sủa Cải tiến giống, cải tiến chế biến,dựa yêu cầu người mua nhãn vị trí vững vàng 1.2.Nguồn gốc - đặc tính: - Có tài liệu nói nhãn gốc vùng núi Quảng Đơng, Quảng Tây , Trung Quốc Decandolle cho nhãn gốc Ấn ĐỘ sau đua sang Malaxia Trung Quốc Leenhouto cho Kalimantan (Indonesia) nôi nhãn Tác giả sách gặp nhãn đại vùng ven bieån gần cà ná cách Phan Rang độ 30 số phía Nam - Ý kiến khác có nhiều chủng loại nhãn Ngay Việt Nam, nhãn miền Bắc khác nhãn miền Nam gần giống với mô tả tác giả Trung Quốc hơn: to, sống lâu, không cao tới 10-15 m,lá dài đuôi nhọn Ở miền Nam, giống nhãn đa dạng nhiều Cũng có giống ( tạm gọi nhãn Hưng Yên ) gioáng nhãn miền Bắc, đa số giống : nhãn lồng PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 10 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG -Phải thu họach nhãn độ chín , để chín trái giảm lượng đường độ tươi ngon -Sau ngắt trái đem lựa chọn, loại bỏ trái nhỏ, thối, phẩm chất Sau đem sử dụng 1.5 Thu hoạch bảo quản nhãn : 1.5.1.Thu họach: -Trái nhãn chín chuyển từ màu nâu xanh sang màu nâu sáng, mặt nhẳn, hạt đen nhánh, cùi có nhiều nước , có mùi thơm, nắm thấy mềm - Ở nhiều nướcthu họach nhãn từ cuối tháng đến hết tháng , có giống chín muộn thu họach đến hết tháng - Nên thu họach nhãn vào ngày tạnh ráo, hái vào buổi sáng chiều, không nên hái trưa trời nắng nóng Khi thu họach , có điều kiện hái tay ,khi hái khơng hái cuống dài , tối đa hái thêm 1-2 phần cuối chùm Vì chùm trái chứa mầm ngủ , ngắt chùm dài ảnh hưởng đến khả nảy lộc cành -Nhãn sau ngắt , chưa sử dụng phải để nơi râm mát rải , không chất thành đống , trái hấp , mau hỏng 1.5.2.Bảo quản: - Nhãn loại trái dễ hỏng loại trái nhiệt đới Nếu bảo quản nhiệt độ 17-18 0C giữ ngày, nhiệt độ 11-13 0C giữ 7-8 ngày Vậy muốn bảo quản nhãn lâu, giữ phẩm chất màu sắc trái, người trồng nhãn cần thực tốt khâu sau: + Bảo quản lạnh tươi: nhãn sau thu họach cần đưa vào phòng lạnh có nhiệt độ 8-10 độ C + Chế biến : nhãn ngồi ăn tươi chế biến để lấy cùi (long) cách sấy khô Khi sấy khô cùi có màu vàng nâu , có mùi thơm gọi long nhãn Long nhãn sử dụng làm thuốc đơng y có nhiều tác dụng + Lựa chọn trái để sấy: nhãn làm đông phải để trái thật chín thu họach Khi hái trái khỏi cây, dùng kéo cắt để chừa lại 1-2 cm phần cuống trái ( không nên để cuống dài , sấy khó đảo ).Nhãn sấy phải chủng loại, độ dày cùi, độ to trái Nhãn sau hái khỏi cây, chậm không 36 phải đưa vào lò sấy Nếu để lâu, nhãn chuyển hóa làm cho đường bị giảm chất lượng PHẦN III : SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 13 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG 1)Cơng nghệ sấy : - Vị trí vai trò cơng nghệ sấy sản xuất quan trọng , định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm sau thu họach Sấy trình công nghệ sử dụng nhiều ngành công- nơng – ngư nghiệp Trong nơng nghiệp , sấy công đọan quan trọng công đọan sau thu họach Trong cơng nghiệp , ví dụ công nghiệp chế biến nông –hải sản , công nghiệp chế biến gỗ , công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng … kĩ thuật sấy(KTS) đóng vai trò quan trọng dây chuyền sản xuất - Quá trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ đòi hỏi vật liệu sau sấy phải đảm bảo chất lượng cao , tiêu tốn lượng , chi phí vận hành thấp … Chẳng hạn chế biến gỗ , sản xuất vật lieäu Sản phẩm sau sấy không nứt nẻ, cong vênh Trong chế biến nông –hải sản , sản phẩm sấy phải đảm bảo trì màu sắc , hương vị , vi lượng … 2)Động lực học trình sấy: - Tất vật liệu rắn ẩm có khả hút ẩm từ môi trường xung quanh ngược lại nhả ẩm môi trường xung quanh Sự chuyển động nước theo chiều phụ thuộc vào trạng thái mơi trường xung quanh tính chất vật liệu - Đều kiện để nước từ vật liệu bay vào môi trường xung quanh PA( áp suất nước bề mặt vật liệu ) lớn pA ( áp suất riêng phần nước môi trường xung quanh ) - Áp suất nước bề mặt vật liệu PA phụ thuộc độ ẩm vật liệu, nhiệt độ dạng liên kết với vật liệu Khi nhiệt độ độ ẩm vật liệu tăng PA tăng, lực liên kết ẩm với vật liệu lớn PA giảm PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 14 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI độ ẩm tương đối không khí ẩm liên kết ẩm cân GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG ẩm không liên kết độ ẩm tự hàm ẩm vật liệu(Kg ẩm/Kg vật liệu khô) Hình 1: quan hệ độ ẩm cân vật liệu độ ẩm tương đối khơng khí Trên hình vẽ, điểm C ứng với độ ẩm tương đối ϕ = 1, pA = PA = Pbão hòa( áp suất bão hòa), gọi điểm hút nước, độ ẩm vật liệu ứng với điểm C gọi độ ẩm hút nước Lượng ẩm ứng với vật liệu có độ ẩm lớn độ ẩm hút nước gọi ẩm không liên kết Lượng ẩm ứng với vật liệu có độ ẩm nhỏ độ ẩm hút nước gọi ẩm liên kết Quá trình sấy thường bốc lượng ẩm không liên kết phần lượng ẩm liên kết Lượng ẩm bốc gọi chung là lượng ẩm tự • Q trình bay từ vật liệu thường có giai đoạn: - Ẩm bề mặt vật liệu bay vào mơi trường xung quanh, tốc độ q trình phụ thuộc vào áp suất PA, pA, nhiệt độ tốc độ chuyển động môi trường - Khi độ ẩm bề mặt vật liệu nhỏ độ ẩm bên vật liệu, khuếch tán ẩm bên bề mặt vật liệu nhờ chênh lệch độ ẩm Khi độ ẩm vật liệu khác di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Tóm lại, qúa trình bay từ vật liệu ẩm gồm có giai đoạn nước khuếch tán từ vật liệu bề mặt vật giai đoạn nước khuếch tán từ PHAN NGOÏC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 15 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG bề mặt vật liệu vào môi trường xung quanh Giai đoạn khuếch tán bên vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ, tính chất vật liệu, dạng liên kết vật liệu Giai đoạn khuếch tán bên vật liệu phụ thuộc vào trạng thái môi trường xung quanh ( Võ Văn Bang Vũ Bá Minh, 1996) 2) Khái niệm sấy tia hồng ngoại - 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 địa lí , thời gian sấy kéo dài , tốn nhiều sức lực người , vệ sinh -Trong công ngệ chế biến nông sản thực phẩm thường dùng tia hồng ngoại để sấy Quá trình trao đổi nhiệt sấy tia hồng ngoại có cường độ cao nhiều so với sấy đối lưu sấy bề mặt nóng( sấy tiếp xúc gọi sấy rang ) Bề mặt vật sấy nhanh chóng đốt nóng , tạo chênh lệch nhiệt độ lớn bề mặt lớp sâu bên Điều dễ dẫn đến chất lượng sản phẩm không ý muốn Muốn tránh điều kiện ta vào tính chất vật sấy mà ta sử dụng , nguồn tia hồng ngoại phải điều chỉnh cường độ thời gian cho phù hợp -Sấy vật liệu ẩm tia hồng ngoại gọi sấy tia hồng ngoại Năng lượng tia hồng ngoại xuyên vào hấp thu thể tích vật liệu làm thay đổi trường nhiệt độ Thực sấy tia hồng ngoại đạt : chất lượng vật liệu sấy tốt đồng thời có tác dụng diệt trùng , thiết bị sấy có cấu trúc đơn giản trình sấy dược rút ngắn -Thơng thường tia hồng ngoại có ba khả : khả xuyên qua Dλ , khả phản xạ Rλ , khả hấp thụ vật liệu Aλ Các khả phụ thuộc vào phổ quang học vật liệu ẩm chiều dài bước sóng tia hồng ngoại Bước sóng tia hồng ngoại 7,5.10-5 ÷ 3,4.10-2 cm - Trong kĩ thuật sấy người ta cố gắng chọn khoảng bước sóng cho khả hấp thụ tối đa vật liệu cần sấy Bằng thực nghiệm người ta nhận thấy vật liệu ẩm có khả hấp thụ nhiều tia xạ với sóng λ = 0,77 ± 340 µ nghĩa cần dùng tia hồng ngoại kĩ thuật sấy Do sấy tia hồng ngoại đạt kết cao ∗ Đặc điểm tia hồng ngoại thể sau : - Khối lượng photon phát : PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 16 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI mp = GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG hυ c2 υ : tần số tia hồng ngoại (hf) h : số plant h=(6,62517 ± 0,002).10-34 Js c: tốc độ truyền sóng , c= 2,998.108 m s - Việc chọn nguồn tia hồng ngoại để sấy cần liên hệ đến đặc tính phổ quang học vật liệu ẩm yêu cầu xử lí vật liệu Khi vật liệu hố ẩm (độ ẩm vật liệu cao khả phản xạ tia mạnh khả hấp thụ - Được biết nhiệt độ vật phát xạ khoảng 1200 1800 o K a) Ưu điểm sấy tia hồng ngoại - Máy sấy tia hồng ngoại có cấu tạo đơn giản , dễ sử dụng , có khả tăng cường độ sấy giai đoạn thứ , hiệu với lớp vật liệu sấy mỏng Tuỳ trường hợp mà thời gian sấy giảm hàng chục chí hàng trăm lần so với sấy đối lưu - Máy sấy tia hồng ngoại cần trang bị thiết bị bảo vệ điều chỉnh chế độ sấy , quan tâm thường xuyên để có sản phẩm tốt mà không bị hoả hoạn - Phương pháp sấy tia hồng ngoại thích hợp với vật liệu mỏng : vải , giấy , chi tiết kim loại sơn sản phẩm đánh xi v.v - Năng lượng tia hồng ngoại lớn tốc độ bay ẩm cao sấy đối lưu sấy tiếp xúc - Chế độ bay ẩm lớn tới vài lần so với sấy đối lưu sấy tiếp xúc Điều giải thích dòng nhiệt hồng ngoại đơn vị diện tích lớn đáng kể PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 17 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG - Thiết bị nhẹ chiếm diện tích - Thời gian sấy cho phép rút ngắn Do tăng suất , giảm giá thành sản phẩm b)Nhược điểm - Sản phẩm sấy dễ nứt cong vênh Vì vật liệu gỗ , men sứ khơng thích hợp với kiểu sấy Phương pháp sấy tia hồng ngoại thích hợp với loại vật liệu ẩm mỏng vải , chi tiết kim loại sơn sản phẩm đánh xi v v.v 2) Cơ chế truyền nhiệt sấy xạ: -Trong sấy tia hồng ngoại thực cấp nhiệt cho vật liệu tia hồng ngoại ,còn thải ẩm môi trường theo chế độ đối lưu.Vì trình sấy chòu tác động tác động môi trường xung quanh -Theo quan điểm sấy tia hồng ngoại ,vạt liệu ẩm chia thành nhóm : vật liệu hấp thụ tia hồng ngoại lớn,vật liệu hấp thụ yếu vật liệu không hấp thụ tia hồng ngoại - Trong trình sấy bề mặt thoáng vật liệu ẩm có khả hấp thụ lượng gấp nhiều lần so với ccá lớp bên ,nghóa bề mặt vật liệu θ m cao nhiệt độ nhiệt độ lớp (đặc biệt lớp trung tâm) θt Do làm xuất gradient nhiệt độ vật liệu,theo hướng từ bề mặt vào tâm vật liệu Nếu xem phân bố nhiệt độ theo chiều dày lớp vật liệu tuan theo đònh luật parabol,thì gradient nhiệt độ dược biểu diễn :grad θ =2/R( θ m - θt ) (1) Trong : R:phân nửa chiều dài lớp vật liệu, m (R=l/2) - Lúc đầu chênh lệch hàm ẩm liệu không lớn, nên dòng ẩm khuếch tán nhiệt lớn dòng ẩm khuếch tán từ bề mặt vật liệu vào trong, chí sâu đến lớp gần bề mặt chứa vật liệu Cùng với bay ẩm bề mặt vật liệu, làm cho hàm ẩm bề mặt giảm nhanh tạo gradien hàm ẩm vật liệu Từ dòng ẩm di chuyển ngược chiều với dòng nhiệt bề mặt thoát vào môi trường Sự chênh lệch hàm ẩm vật liệu xác đònh theo phương trình: ut − um = Kim (τ ) 1 + Pn K 0lu ( ε + Rb )  u0 − uc PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 18 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG Trong : • ut , um , u0 , uc :hàm ẩm tâm,trên bề mặt,ban đầu cân vật liệu • Pn , K , lu, Rb :chuẩn số Posnov, Kôxôvich, lucôv Rêbinđê • Kim (τ ) :chuẩn số trao đổi ẩm Kirpicher K im (τ ) = JR am ρ w0 J , am :cường độ bay ẩm hệ số khuếch tán ẩm vật liệu Phương trình (2) viết đơn giản dạng: ut − um θ −θ = Kim (τ ) + Pn m t u0 − uc tk tk :nhiệt độ môi trường thảy ẩm xung quanh vật liệu khả hấp thu lượng hồng ngoại vật liệu phụ thuộc vào độ sâu x, bước sóng λ nhiệt độ vùng hồng ngoại T, biểu diễn hàm A(x, λ ,T) - Dòng nhiệt hồng ngoại vào vật liệu đơn vò thời gian, cho đơn vò thể tích độ sâu x(khoảng cách từ bề mặt thoáng vật liệu),tính cho đơn vò bước sóng (w/ m3 , µ m ) biểu dieãn: qv ( x, λ , T ) = qn ( λ ) ∂A ( x, λ , T ) ∂q A ( x, λ , T ) = ∂x ∂x Trong đó: • qn ( λ ) : dòng nhiệt hồng ngoại bề mặt thoáng vật liệu, tính cho đơn vò khoảng bước sóng w / m , m qa ( x, λ , T ) :dòng nhiệt mà vật liệu hấp thụ dòng tia hồng ngoại qn (λ ) Như lượng xạ mà vật liệu hấp thu đơn vò thể tích mặt phẳng k tính: λ2 Qv ( x, T ) = ∫ qv ( x, λ , T )d λ w / m3 λ1 Từ biết phương trình tổng quát sấy tia hồng ngoại: ∂T ∂2T =a + ∂τ ∂τ cρ ∂A ( x, λ , T ) ∫ q ( λ ) ∂x d λ λ2 n λ1 Trong PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 19 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG • T =273+ θ ; K : nhiệt độ trung bình vật liệu • c, ρ , a : nhiệt dung riêng, khối lượng riêng, hệ số dẫn nhiệt vật liệu ẩm Từ số liệu thí nghiệm người ta cho vùng hồng ngoại tia phát từ bóng đèn có khả xuyên lớn tia phát từ bề mặt đốt nóng sứ kim loại ( nhiệt độ từ 500 ÷ 600 0C ) 3) Sấy tia hồng ngoại kiểu đèn - Đèn phát tia hồng ngoại đèn gương , đặc biệt có cơng suất từ (250 ÷ 500) w , chứa đầy hỗn hợp khí nitơ argon, nhiệt độ cháy sáng dây tóc xấp xỉ 25000K (đèn thường 22000K) Mặt đèn phủ lớp bạc mỏng để làm bề mặt phản xạ Độ chiếu sáng đèn 1/3 đèn thường , 70% - 80% lượng điện tiêu thụ biến thành tia hồng ngoại -Thiết bị sấy loại đèn có nhược điểm : hiệu suất thấp , tiêu tốn nhiều lượng , sản suất hạn chế sử dụng Nhưng nhiều trường hợp lại có kinh tế hơn, so với sấy tiếp xúc sấy đối lưu thời gian ngắn thiết bị sấy đơn giản IV- TÍNH TĨAN THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ Khối lượng nhãn vào : G1 = 2.5 tấn/6h = 2,5.103 = 416, (kg/h) W1 = 40% ; W2 = 10% ⇒ G2 = G1 − w1 − 0, = 416, = 277,8 − w2 − 0.1 (kg/h) Lượng ẩm bốc : W = G1 - G2 = 416,7 -277,8 =138,9 (kg/h) Tính F : diện tích bề mặt vật sấy Có phương trình cân nhiệt : Qđl + Qbh Với :  T1 4  T2 4  = E = F C0 ε qd   −   τ (1)  100   100   Qđl = α đl ( t f − t0 ) τ F Qbh = τ r.w Với: τ : thời gian sấy r : nhiệt ẩn hóa ẩm lỏng, r = 2500,77 ( kj/kg ) tf : nhiệt độ môi trường , tf = 32oC PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 20 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG t0 : nhiệt độ vào nguyên liệu , t0 = ( 25 ÷ 28 ) 0C, Chọn t0 = 25 0C t1 : nhiệt độ nguồn, t1 = (120 ÷ 150 ) 0C , Chọn t1 = 150 0C C0 : hệ số xạ vật đen tuyệt đối , C0 = 5, 67 ε qd : độ đen qui dẫn hệ, ε qd = w m K 1 + −1 ε1 ε ε1 : độ den bóng đèn , ε1 = 0,95 ÷ , Chọn ε1 = 0,95 ε : độ đen nhãn, ε = 0,35 ÷ 0, 75 , Chọn ε =0,7 α đl : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu , α đl = (16 ÷ 20 ) Kw / m K , Chọn α đl = 20 ε qd = 1 = = 0, 675 1 1 + −1 + −1 ε1 ε 0,95 0,7 Ta có : Phương trình cân nhiệt thành : F= r.w  T1   T0 4  C0 ε qd   −   − α đl ( t f − t0 )  100   100   2500, 77.138,9 ⇒F= = 443,3  150 + 273 4  25 + 273   5, 76.0, 675   −   − 20 ( 32 − 25 )  100   100   ( m2 ) Diện tích bề mặt nhận xạ : f = ( ) 100.F 100.443,3 = = 633,3 m 70 70 ∗ Xác định nhiệt độ bề mặt vật sấy : A.E − r.q , m S tmax = t K + α đl S Với : A : hệ số hấp thụ nhãn , A = ε = 0, qm, : cường độ bay ẩm trung bình vật sấy [ kg/m h ] PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 21 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI S= GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG F : tỷ số diện tích bề mặt vật sấy với bề mặt nhận f xạ E : suất xạ từ nguồn w 138,9  kg  = = 0,3   F 443,3  m h  443,3 S= = 0, ( m ) 633,3 646, − ( 2500, 77.0,3.0, ) t max = 32 + = 78 0C 20.0, qm, = Tiêu hao lượng : Q= E f η u.a η : hiệu suất lượng đèn η = 0, ÷ 0, 75 , chọn η = 0,75 u : hệ số hiệu nguồn u = 0,91 ÷ 0,98 , chọn u = 0,98 a : hệ số phản xạ nhiều lần a= 1 − ϕ RK RM RK : hệ số phản xạ buồng Rk = 0,2 Rm: hệ số bề mặt chi tiết: Rm = 0.5 ϕ : tỉ lệ dòng phản xạ ϕ = 0, ÷ 0,8 Chọn ϕ =0,8 =5 − 0,8.0, 2.0,5 923, 4.633,3 ⇒Q= = 159126 0, 74.0.98.5 Q Cách bố trí đèn: n = P a= p: suất bóng đèn, P = 500 W n= 159126 = 319 (bóng) 500 Nếu bố trí so le khoảng cách bóng: l = 0,93 PHAN NGỌC DUYÊN p.a.u 500.5.0,98 = 0,93 = 1,5 (m) E 923, ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 22 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG PHẦN IV : MỞ RỘNG & ỨNG DỤNG - Phương pháp áp dụng số loại trái khác : vải , chôm chôm, dứa , cam , - Nếu dùng đèn hồng ngoại để sấy vải thời gian sấy giảm 50 ± 100 lần so với sấy tiếp xúc sấy đối lưu Về thiết bị , với bề mặt xạ 1,2 ÷ 1,5 m2 thay cho 24 lô sấy tiếp xúc đồng - Sấy loại thuỷ sản : tôm , mực , cá …thì hàm lượng vitamin có phần bị - Ngồi ra, ta sấy nhãn phương pháp hệ thống sấy buồng + Kết cấu đơn giản , dễ chế tạo , dễ vận hành + Không cần nhiều vốn đầu tư, thích hợp với hộ gia đình + Có thể sử dụng nhiều loại nguyên liệu khác + Có thể sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác từ dạng vật liệu cục , hạt đến loại , - Sấy tia hồng ngoại sấy loại vậtb liệu mỏng bề mặt sơn nhanh , thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ điều chỉnh nhiệt độ sấy tổn thất nhiệt mơi trường Nhi7ng có nhược điểm tiêu tốn lượng lớn ( 1,5 ÷ 2,5 ) kw.h/kg ẩm Vật liệu đốt nóng không sấy nhanh bề mặt, nhiệt dẫn sâu vào vật liệu chậm, phương pháp sấy tia xạ khơng thích hợp với vật liệu dày Có thể khắc phục nhược điểm cách kết hợp sấy tia hồng ngoại với sấy đối lưu sấy dòng điện cao tầng PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 23 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG MỤC LỤC : PHẤN I : CƠ SỞ KHOA HỌC PHẦN II: NGUYÊN LIỆU PHẦN III: SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI PHẦN IV: TÍNH TỐN PHẦN V : ỨNG DỤNG , MỞ RỘNG & BÀN LUẬN PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 24 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG TÀI LIỆU THAM KHẢO: Tính tốn thiết bị hệ thống sấy , tác giả PGS- TSKH Trần Văn Phú Các trình sấy & thiết bị cơng nghệ hố học thực phẩm tập ,tác giả GS-TSKH Nguyễn Bin Trồng ăn Việt Nam , tác giả Vũ Công Hậu, nhà xuất nông nghiệp TPHCM Thu hoạch bảo quản chế biến trái cây, tác giả Hà Thị Hiến , nhà xuất văn hoá dân tộc Hà Nội 2004 PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 25 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN : …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… ………………………………………………… PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 26 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG PHAN NGỌC DUYEÂN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 27 ... tính chất vật sấy mà ta sử dụng , nguồn tia hồng ngoại phải điều chỉnh cường độ thời gian cho phù hợp -Sấy vật liệu ẩm tia hồng ngoại gọi sấy tia hồng ngoại Năng lượng tia hồng ngoại xuyên vào... chất lượng PHẦN III : SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI PHAN NGỌC DUYÊN ĐẶNG NGỌC DIỄM CHÂU 13 SẤY BẰNG TIA HỒNG NGOẠI GVHD:NGUYỄN TẤN DŨNG 1)Cơng nghệ sấy : - Vị trí vai trò cơng nghệ sấy sản xuất quan trọng... vật liệu ẩm có khả hấp thụ nhiều tia xạ với sóng λ = 0,77 ± 340 µ nghĩa cần dùng tia hồng ngoại kĩ thuật sấy Do sấy tia hồng ngoại đạt kết cao ∗ Đặc điểm tia hồng ngoại thể sau : - Khối lượng photon