3.1.4.1 Dụng cụ thí nghiệm
Những dụng cụ đƣợc dùng trong quá trình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu của các sản phẩm sau khi sấy gồm có:
- Pipet - Cối sứ - Burette - Bình định mức 100 ml - Bình tam giác 100 ml - Cốc thủy tinh 250 ml, 500 ml - Giấy lọc
- Dao, thớt - Thƣớc kẹp
- Đồng hồ bấm giờ và một số dụng cụ cần thiết khác có trong phòng thí nghiệm.
3.1.4.2 Thiết bị thí nghiệm
a. Thiết bị sấy chân không vi sóng
Thiết bị đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là thiết bị sấy chân không vi sóng WaveVac0150-lc (Hình 3.1), đƣợc sản xuất và thƣơng mại bởi công ty Püschner – Đức. Việc nghiên cứu động học quá trình sấy đƣợc thực hiện tại Phòng thí nghiệm máy và thiết bị chế biến lƣơng thực – thực phẩm, khoa Công Nghệ, Trƣờng Đại học Cần Thơ.
Hình 3.1 Thiết bị sấy chân không vi sóng
Nguyên lý sấy chân không vi sóng
Sấy chân không vi sóng đã đƣợc nghiên cứu hơn 20 năm qua. Với tần số phát vi sóng 2450 MHz, điện trƣờng do sóng điện từ này sinh ra có chiều thay đổi 2450 triệu lần/giây, làm cho phân tử nƣớc bên trong sản phẩm sẽ liên tục đão chiều dao động 2450 triệu lần/giây. Sự dao động của phân tử nƣớc sẽ tạo ra va chạm và gây ra ma sát giữa các phân tử nƣớc với nhau, từ đó tạo ra nhiệt lƣợng lớn làm nóng vật sấy. Nƣớc trong vật sấy sẽ đƣợc bốc hơi ra ngoài và đƣợc hút về bơm chân không.
Cấu tạo thiết bị sấy chân không vi sóng WaveVac0150-lc
Thiết bị sấy vi sóng WaveVac0150-lc đƣợc thể hiện trong Hình 3.2, bao gồm một số bộ phận chính sau:
Buồng sấy chân không: nguyên liệu sấy đƣợc đặt trong bình chân không, chịu tác động của công suất phát vi sóng. Trên lớp vỏ buồng sấy có hệ
thống gia nhiệt nhằm để tránh hiện tƣợng đọng sƣơng của hơi nƣớc. Trong buồng có một bàn quay có gắn loadcell dùng để chứa vật sấy.
Bàn quay có loadcell: bàn quay đƣợc dùng để chứa vật liệu sấy, loadcell đƣợc gắn phía dƣới để có thể xác định đƣợc khối lƣợng mẫu sấy, khối lƣợng hơi nƣớc mất đi trong quá trình sấy.
Hệ thống phát vi sóng: là hệ thống đèn magnetron dùng để phát vi sóng, tạo ra nguồn năng lƣợng điện từ để nung nóng vật sấy trong quá trình sấy. Vi sóng đƣợc phát từ nguồn phát, sau đó đƣợc hệ thống ống dẫn sóng dẫn vào buồng sấy chân không; công suất vi sóng có thể đạt đến 2000 W.
Bơm chân không: dùng để tạo độ chân không trong buồng sấy, độ chân không có thể đạt đƣợc là 20 mbar.
IR camera: dùng để xác định nhiệt độ trên bề mặt của vật liệu sấy.
Màn hình hiển thị và điều khiền PLC: tất cả các thông số cài đặt của máy có thể đƣợc thiết lập nhờ vào màn hình điều khiển PLC. Ngoài ra, sự thay đổi của các thông số nhiệt độ, áp suất chân không, khối lƣợng ẩm mất đi đều đƣợc hiển thị trên màn hình này. Bên cạnh đó, máy có thể đƣợc kết nối với máy tính và quá trình sấy đƣợc thực hiện nhờ vào các chƣơng trình đƣợc xây dựng với phần mềm WaveCAT.
Cửa buồng sấy và ống quan sát: vật liệu sấy đƣợc quan sát nhờ vào ống kính quan sát đặt trên cửa buồng sấy. Trong quá trình sấy, cửa phải đảm bảo đƣợc đóng kín để đảm bảo độ chân không và tránh rò vi sóng ra ngoài.
Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống thiết bị sấy chân không vi sóng
WaveVac0150-lc
Nguyên lý làm việc
Vật liệu sấy đƣợc xác định khối lƣợng và ẩm độ ban đầu, đƣợc đặt trên bàn quay trong buồng sấy chân không. Các thông số về công suất phát vi sóng
và độ chân không đƣợc thiết lập trên màn hình điều khiển PLC (hoặc bằng chƣơng trình trên máy tính). Khi điều kiện chân không đƣợc thiết lập, bộ phát vi sóng hoạt động và vi sóng đƣợc dẫn vào trong buồng sấy để làm nóng nguyên liệu sấy. Trong quá trình sấy, vật liệu đƣợc quay tròn nhờ bàn xoay, khối lƣợng vật liệu còn lại cũng nhƣ khối lƣợng nƣớc bay hơi sẽ đƣợc ghi nhận và hiển thị trên màn hình điều khiển nhờ loadcell và bộ điều khiển. Hơi nƣớc đƣợc bốc hơi một cách nhanh chóng nhờ vào năng lƣợng vi sóng ở điều kiện chân không. Khi ẩm độ của sản phẩm sấy đạt yêu cầu thì quá trình sấy kết thúc, sản phẩm đƣợc lấy ra ngoài. Việc quan sát sản phẩm trong khi sấy đƣợc thực hiện nhờ vào ống kính quan sát.
b. Cân điện tử (BP610)
Cân điện tử BP610 (Hình 3.3) do Nhật sản xuất, dùng để xác định khối lƣợng các mẫu thí nghiệm có độ chính xác ±0,01 g, khối lƣợng cân tối đa 610 g.Thiết bị này dùng để xác định khối lƣợng các mẫu ban đầu làm thí nghiệm.
Hình 3.3 Cân điện tử
c. Cân phân tích ẩm (MX – 50)
Cân phân tích ẩm MX – 50 (Hình 3.4) do Nhật sản xuất, dùng phân tích độ ẩm ban đầu trong vật liệu sấy, khối lƣợng cân tối đa 51 g, độ chính xác 0,01%. Có thể phân tích độ ẩm theo hai phƣơng pháp cơ sở ƣớt và khô.
d. Tủ sấy đối lƣu không khí nóng
Tủ sấy đối lƣu không khí nóng (Hình 3.5) đƣợc sử dụng trong thí nghiệm dùng để sấy khô các mẫu đối chứng theo phƣơng pháp truyền thống nhằm mục đích so sánh với phƣơng pháp chân không – vi sóng.
Hình 3.5 Tủ sấy đối lƣu không khí nóng
e. Thiết bị sấy chân không
Thiết bị sấy chân không (Hình 3.6) đƣợc sử dụng trong thí nghiệm dùng để sấy khô các mẫu đối chứng theo phƣơng pháp truyền thống nhằm mục đích so sánh với phƣơng pháp chân không – vi sóng.
Hình 3.6 Thiết bị sấy chân không