Tìm hiểu về quá trình sấy

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHIỆ THỰC PHẨM o0o MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM Bài tiểu luận: TÌM HIỂU VỀ QUÁ TRÌNH SẤY Tp HCM, 9/2018 LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii LỜI NÓI ĐẦU iv I TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY 1 Bản chất trình sấy 1.1 Định nghĩa 1.2 Ngun lí q trình sấy Mục đích cơng nghệ Các phương pháp sấy Các biến đổi nguyên liệu .3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy 5.1 Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy 5.2 Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu 6 Ưu nhược điểm trình sấy 6.1 Ưu điểm .6 6.3 Nhược điểm II- ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH SẤY VÀO SẢN XUẤT CHUỐI SẤY Quy trình sản xuất chuối sấy công nghiệp .8 1.1 Nguyên liệu 1.2 Lựa chọn, phân loại 1.3 Rửa 1.4 Bóc vỏ 10 1.5 Rửa bột 10 1.6 Cắt lát 10 1.7 Sấy .10 1.8 Phân loại 11 Xử lý tia tử ngoại 11 1.10 Đóng gói 11 1.11 Bảo quản 12 2 Quy trình sản xuất chuối sấy nhà .12 2.1 Nguyên liệu .13 2.2 Phân loại 13 2.3 Rửa 14 2.4 Bóc vỏ 14 2.5 Cắt lát 14 2.6 Ngâm nước cốt chanh 14 2.7 Sấy 14 2.8 Đóng gói 14 2.9 Bảo quản 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 LỜI NÓI ĐẦU Từ đầu kỷ XIX đến nay, khoa học kỹ thuật phát triển vơ mạnh mẽ Nó giải phóng sức lao động cho người, tăng suất lên hàng chục lần Các cách mạng khoa học kỹ thuật đóng góp cho lồi người nhiều phát minh mới, phát triển loại máy móc phục vụ cho sống tiện nghi loài người Ngày nay, nước ta, suất người lao động nâng lên cao nhờ giúp sức nhiều loại máy móc đại, phương pháp nuôi trồng tiên tiến Sản lượng lương thực, thực phẩm hàng năm khơng đủ dùng mà xuất nhiều nước giới Các loại lương thực, thực phẩm dễ bị hư hỏng điều kiện mơi trường thơng thường Do đó, muốn bảo quản lương thực, thực phẩm lâu dài để dễ dàng vận chuyển xa khơng cách khác phải sấy khô ướp lạnh lương thực, thực phẩm Sau bảo quản mơi trường thích hợp Ngồi kỹ thuật lạnh, sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nghiệp đặc biệt ngành công nghiệp chế biến nông – thủy sản Trong nông nghiệp, sấy công đoạn quan trọng sau thu hoạch, trình chế biến loại rau, củ, Q trình sấy khơng tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó đòi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Chẳng hạn chế biến nông –thủy sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo trì mầu sắc, hương vị, vi lượng… I TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY Bản chất q trình sấy 1.1 Định nghĩa Sấy trình sử dụng nhiệt để tách nước khỏi mẫu nguyên liệu Trong trình sấy, nước tách khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc bốc (evaporation) thăng hoa (sublimation) Trong trình sấy, mẫu ngun liệu cần sấy dạng lỏng huyền phù Sản phẩm thu sau q trình sấy ln dạng rắn dạng bột 1.2 Ngun lí q trình sấy Q trình sấy q trình chuyển khối có tham gia pha rắn rát phức tạp bao gồm trình khuếch tán bên bên vật liệu rắn đồng thời với trình truyền nhiệt Đây trình nối tiếp, nghĩa trình chuyển lượng nước vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau tách pha khỏi vật liệu ban đầu Động lực trình chênh lệch độ ẩm lòng vật liệu bề mặt vật liệu Quá trình khuếch chuyển pha xảy áp suất bề mặt vật liệu lớn áp suất riêng phần nước khơng khí xung quanh Vân tốc tồn q trình quy định giai đoạn chậm Ngoài tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ yếu tố thúc đẩy cản trở trình di chuyển ẩm từ lòng vật liệu sấy bề mặt vật liệu sấy Hình 1.2: Diễn biến trình sấy Trong q trình sấy mơi trường khơng khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng lớn trực tiếp đến vận tốc sấy Do vậy, cần nghiên cứu hai mặt trình sấy: - Mặt tĩnh lực học: Tức dựa vào cân vật liệu cân nhiệt lượng ta tìm mối quan hệ thông số đầu cuối vật liệu sấy tác nhân sấy để từ xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy lượng nhiệt cần thiết cho trình sấy - Mặt động lực học: Tức nghiên cứu mối quan hệ biến thiên độ ẩm vật liệu với thời gian sấy thông số q trình như: tính chất, cấu trúc, kích thước vật liệu sấy điều kiện thủy động lực học tác nhân sấy để từ xác định chế độ sấy, tốc độ sấy thời gian sấy thích hợp Mục đích cơng nghệ - Khai thác: Quá trình sấy tách bớt nước khỏi nguyên liệu Do đó, hàm lượng chất dinh dưỡng có đơn vị khối lượng sản phẩm sấy tăng lên Theo quan điểm này, trình sấy có mục đích cơng nghệ khai tác làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng đơn vị khối lượng sản phẩm - Chế biến: Quá trình sấy làm biến đổi nguyên liệu tạo nhiều tính chất đặc trưng cho sản phẩm Ví dụ công nghệ sản xuất loại trái sấy, q trình sấy tạo tính chất vật lý hóa lý cho sản phẩm, làm cho sản phẩm trở nên khác biệt hẳn so với ngun liệu ban đầu Còn cơng nghệ sản xuất sữa bột, cà phê hòa tan, trà hòa tan, bột rau quả… q trình sấy khơng chuyển hóa mẫu nguyên liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạng bột mà làm thay đổi sâu sắc tính chất vật lý hóa lý sản phẩm Trong tất trường hợp nói trên, mục đích cơng nghệ trình sấy chế biến - Bảo quản: Quá trình sấy làm giảm giá trị hoạt độ nước nguyên liệu nên ức chế hệ vi sinh vật số enzyme, giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Ngoài ra, số trường hợp sử dụng nhiệt độ tác nhân sấy cao số vi sinh vật enzyme nguyên liệu bị vơ hoạt nhiệt - Hồn thiện: Q trình sấy làm cải thiện vài tiêu chất lượng sản phẩm Các phương pháp sấy Quá trình sấy gồm hai phương thức: * Sấy tự nhiên: Tiến hành bay nước nguồn lượng tự nhiên lượng ánh sáng, lượng gió… Phương pháp đỡ tốn nhiệt lại chủ động điều chỉnh vận tốc, suất thấp * Sấy nhân tạo: Thường tiến hành loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháo truyền nhiệt mà kỹ thuật sấy chia nhiều dạng: - Sấy đối lưu: Sử dụng khơng khí nóng để làm tác nhân sấy Mẫu nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với khơng khí nóng buồng sấy, phần ẩm nguyên liệu bốc Mẫu nguyên liệu cần sấy cấp nhiệt theo nguyên tắc đối lưu - Sấy tiếp xúc: Mẫu nguyên liệu cần sấy đặt lên bề mặt gia nhiệt, nhờ mà nhiệt độ nguyên liệu gia tăng làm cho phần ẩm nguyên liệu bốc mơi trường bên Mẫu nguyên liệu cần sấy cấp nhiệt theo nguyên tắc dẫn nhiệt - Sấy xạ: Sử dụng nguồn nhiệt xạ để cung cấp cho nguyên liệu cần sấy Nguồn xạ sử dụng phổ biến tia hồng ngoại Nguyên liệu hấp thu nặng lượng tia hồng ngoại nhiệt độ tăng lên Trong phương pháp sấy xạ, mẫu nguyên liệu cấp nhiệt nhờ tượng xạ, thải ẩm từ mẫu nguyên liệu mơi trường bên ngồi theo ngun tắc đối lưu - Sấy vi sóng dòng điện cao tần: Vi sóng dòng điện tử với tần số 300300 000 MHz Dưới tác động vi sóng, phân tử nước mẫu nguyên liệu chuyển động quay cực liên tục Hiện tượng làm phát sinh nhiệt nhiệt độ nguyên liệu gia tăng Khi đó, số phân tử nước vùng bề mặt nguyên liệu bốc Còn trường hợp sử dụng dòng điện cao tần, nguyên tắc gia nhiệt mẫu nguyên liệu cần sấy tương tự trường hợp sử dụng vi sóng Tuy nhiên, tần số sử dụng thấp (27-100 MHz) - Sấy thăng hoa: Mẫu nguyên liệu cần sấy phải đem lạnh đông trước để phần ẩm chuyển sang trạng thái rắn Tiếp theo, người ta tạo áp suất chân không nâng nhẹ nhiệt độ để thăng hoa, tức nước chuyển từ trạng thái mà không qua trạng thái lỏng Hiện nay, ngành công nghệ thực phẩm, phương pháp sấy đối lưu phổ biến Các biến đổi nguyên liệu - Vật lý: + Trong trình sấy xuất gradient nhiệt nguyên liệu Nhiệt độ tăng cao vùng bề mặt nguyên liệu giảm dần vùng tâm + Sự khuếch tán ẩm xảy chênh lệch ẩm vùng khác bên mẫu nguyên liệu Trong giai đoạn sấy đẳng tốc, phân tử nước vùng trung tâm nguyên liệu dịch chuyển vùng biên + Các tính chất vật lý nguyên liệu thay đổi hình dạng, kích thước, khối lượng, tỷ trọng, độ giòn… Tùy thuộc vào chất nguyên liệu thông số cơng nghệ q trình sấy mà biến đổi nói diễn theo quy luật mức độ khác Ví dụ q trình sấy thơm cắt miếng, thể tích sản phẩm co lại, tiêu vật lý khác khối lượng, tỉ trọng… giảm nhiên độ giòn sản phẩm lại tăng lên Những biến đổi vật lý ảnh hưởng đến tiêu cảm quan sản phẩm sấy - Hóa học: tăng nhiệt độ tốc độ phản ứng hóa học tăng thêm Do đó, q trình sấy xảy nhiều phản ứng hóa học khác nguyên liệu Những biến đổi hóa học ảnh hưởng có lợi có hại đến chất lượng sản phẩm sây Dưới số phản ứng thường gặp: + Phản ứng oxy hóa:  Một số vitamin thực phẩm, ví dụ vitamin C dễ bị oxy hóa q trình sấy Kết hàm lượng vitamin C sản phẩm sấy giảm đáng kể so với nguyên liệu ban đầu  Các hợp chất màu carotenoids, chlorophyll bị oxy hóa làm cho sản phẩm bị nhạt màu màu  Các hợp chất polyphenol rau dễ bị oxy hóa làm cho sản phẩm sấy hóa nâu  Các hợp chất lipid, đặc biệt acid béo tự tham gia phản ứng oxy hóa hình thành nên peroxyde nhiều loại sản phẩm phụ khác tạo nên mùi cho sản phẩm Nhìn chung, phản ứng oxy hóa nói gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm sấy + Phản ứng thủy phân: giai đoạn đầu trình sấy, nguyên liệu có độ ẩm cao xảy phản ứng thủy phân hợp chất có nguyên liệu, ví dụ triglyceride bị thủy phân thành glycerol acid béo + Phản ứng Maillard: phản ứng thường gặp sấy nguyên liệu có đường khử hợp chất có nhóm -NH2 tự Phản ứng tạo hợp chất melanoidine làm cho sản phẩm sấy bị sẫm màu Trong công nghệ sản xuất trái sấy, phản ứng Maillard ảnh hưởng không tốt đến màu sắc sản phẩm Tuy nhiên công nghệ sản xuất malt đại mạch, việc hình thành nên hợp chất melanoidine có lợi chúng góp phần tạo nên màu vàng đặc trưng cho bia thành phẩm + Ngoài phản ứng nói trên, q trình sấy thực phẩm xảy phản ứng hóa học khác nhe dehydrare hóa, phân hủy, trùng hợp… - Hóa lý: biến đổi hóa lý quan trọng q trình sấy chuyển pha nước từ lỏng thành Các hợp chất dễ bay có nguyên liệu cần sấy mơi trường bên ngoài, kết mùi sản phẩm giảm so với nguyên liệu ban đầu Một số hợp chất khác nguyên liệu thay đổi pha q trình sấy, ví dụ tinh bột bị hồ hóa, protein bị đơng tụ bất thuận nghịch, chất béo từ dạng rắn hóa lỏng… - Sinh học: trình sấy, trao đổi chất tế bào mô nguyên liệu động thực vật ngừng lại nhiệt độ sấy tăng cao Nguyên nhân hệ enzyme tế bào bị vơ hoạt bất thuận nghịch Ngồi ra, thành phần khác tế bào DNA bị biến tính nhiệt Các vi sinh vật nguyên liệu bị ức chế tiêu diệt trình sấy tác dụng nhiệt hoạt độ nước giảm - Hóa sinh: giai đoạn đầu trình sấy, nhiệt độ nguyên liệu chưa tăng cao, phản ứng enzyme nguyên liệu tiếp tục xảy mạnh mẽ Ví dụ giai đoạn đầu trình sấy malt đại mạch, phản ứng thủy phân tinh bột protein tiếp tục diễn nhờ xúc tác hệ amylase protease có malt xanh Khi nhiệt độ tăng cao, enzyme bị vô hoạt phản ứng hóa sinh dừng lại Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy chúng chia làm hai nhóm: Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy yếu tố liên quan đến chất nguyên liệu cần sấy 5.1 Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy - Nhiệt độ tác nhân sấy: phương pháp sấy đối lưu, tăng nhiệt độ tác nhân gây tốc độ sấy tăng theo Đó đo tốc độ truyền nhiệt gia tăng Việc tăng nhiệt độ tác nhân sấy làm giảm độ ẩm tương đối Điều giúp cho phân tử nước bề mặt nguyên liệu cần sấy bốc dễ dàng Ngoài ra, nhiệt độ cao khuếch tán phân tử nước diễn nhanh Tuy nhiên, nhiệt độ tác nhân sấy cao biến đổi vật lý hóa học nguyên liệu diễn mạnh mẽ Một số biển đổi ảnh hưởng xấu đến chất lượng dinh dưỡng cảm quan sản phẩm - Độ ẩm tương đối tác nhân sấy: tăng độ ẩm tương đối tác nhân sấy thời gian sấy thời gian sấy kéo dài Trong phương pháp sấy đối lưu, theo lý thuyết để phân tử nước bề mặt nguyên liệu bốc nguyên liệu bốc cần có chênh lệch áp suất nước bể mặt nguyên liệu tác nhân sấy Sự chênh lệch lớn nước bề mặt nguyên liệu dễ bốc Đây động lực trình sấy Nếu độ ẩm tương đối tác nhân sấy thấp tốc độ sấy giai đoạn sấy tăng tốc tăng Tuy nhiên, độ ẩm tương đối khơng chí nóng ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc Cần lưu ý độ ẩm tương đối tác nhân sấy ảnh hưởng định đến giá trị độ ẩm cân sản phẩm sau trình sấy Khi sản phẩm sấy đạt độ ẩm cân trình bốc nước ngừng lại - Tốc độ tác nhân sấy: phương pháp sấy đối lưu, tốc độ tác nhân sấy ảnh hưởng đến thời gian sấy Sự bốc nước từ bề mặt nguyên liệu diễn nhanh tốc độ truyền khối tăng cường nhờ đối lưu, tức khí tốc độ tác nhân sấy gia tăng Kết thực nghiệm cho thấy tăng tốc độ tác nhân sấy rút ngắn thời gian sấy tăng tốc, nhiên tốc độ tác nhân sấy ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc - Áp lực: áp lực buồng sấy ảnh hưởng đến trạng thái nước nguyên liệu cần sấy Khi sấy điều kiện chân không, áp suất khơng khí giảm q trình sấy diễn nhanh hơn, đặc biệt giai đoạn sấy tăng tốc Tuy nhiên, áp suất chân khơng ảnh hưởng đến khuếch tán ẩm bên nguyên liệu 5.2 Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu - Diện tích bề mặt nguyên liệu: với hai mẫu nguyên liệu có khối lượng độ ẩm, mẫu có diện tích bề mặt lớn thời gian sấy ngắn Đó khoảng cách mà phân tử nước bên nguyên liệu cần khuếch tán đến bề mặt biên ngắn Ngồi ra, diện tích bề mặt lớn nên số phân tử nước bề mặt bốc khoảng thời gian xác định gia tăng - Cấu trúc nguyên liệu: ngun liệu ngành cơng nghiệp thực phẩm có cấu tạo từ đơn vị tế bào thực vật động vật Khi đó, phần ẩm nằm bên ngồi tế bào dễ tách trình Ngược lại, phần ẩm nằm bên tế bào khó tách Khi cấu trúc tế bào bị phá hủy, việc tách nước nội bào trở nên dễ dàng Tuy nhiên, phá hủy cấu trúc thành tế bào thực vật động vật nguyên liệu thực phẩm gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm sau sấy - Thành phần hóa học nguyên liệu: thành phần định tính định lượng hợp chất hóa học có mẫu nguyên liệu ban đầu ảnh hưởng đến tốc độ thời gian sấy, đặc biệt trường hợp sấy nguyên liệu có độ ẩm thấp Một số cấu tử đường, tinh bột, protikin, muối… có khả tương tác với phân tử nước bên nguyên liệu Chúng làm giảm tốc độ khuếch tán phân tử nước từ tâm nguyên liệu đến vùng bề mặt, làm cho q trình sấy diễn chậm Ưu nhược điểm trình sấy 6.1 Ưu điểm - Hàm lượng nước lại sản phẩm (2-4%) - Khơng làm thay đổi tố chất tự nhiên sản phẩm - Thời gian bảo quản thực phẩm sấy khô lâu - Ứng dụng rộng rãi, rẻ tiền 6.3 Nhược điểm - Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, công nghệ sấy khắt khe - Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo mơi trường đóng gói có độ ẩm thấp (