V. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CHIP TRÁI CÂY SẤY THĂNG HOA 1 Giới thiệu
2. Qui trình sản xuất dâu tây sấy thăng hoa
3.1. Thiết bị lạnh đơng IQF
Hình 12: Thiết bị lạnh đơng IQF 3.2. Thiết bị sấy thăng hoa
Thiết bị sấy thăng hoa bao gồm một buồng chân khơng chứa các khay để đựng thực phẩm trong suốt quá trình sấy và bộ phận cung cấp nhiệt để gia nhiệt ngầm cho sự thăng hoa. Sự làm lạnh các ống ruột gà được dùng để ngưng tụ hơi trực tiếp thành nước đá (gọi là quá trình phản thăng hoa). Chúng ăn khớp với các thiết bị làm tan băng tự động để giữ diện tích bề mặt lớn nhất của các ống ruột gà chứa băng cho sự phản thăng hoa (hơi thành rắn) . Việc này là cần thiết vì phần năng lượng chủ yếu nhập vào được sử dụng trong thiết bị ngưng tụ của quá trình làm lạnh, và tính kinh tế của sấy thăng hoa vì thế được xác định bằng năng suất của thiết bị ngưng tụ.
Năng suất = nhiệt độ của sự thăng hoa / nhiệt độ làm lạnh trong thiết bị ngưng tụ Bơm chân khơng sẽ hút các phần khí khơng ngưng ra ngồi. Các loại khác nhau của máy sấy được đặc trưng bởi phương pháp được dùng để cấp nhiệt cho bề mặt của thực phẩm. phương thức sấy dẫn nhiệt và sấy bức xạ hiện đang được dùng trong thương mại và sấy thăng hoa sử dụng vi sĩng (microwave freeze drying) cũng đang đươc sử dụng. Trong mỗi loại thiết bị sấy đều cĩ sấy gián đoạn (sấy theo mẻ) và sấy liên tục. Trong quá trình sấy gián đoạn, thực phẩm được đĩng kín trong buồng sấy, nhiệt độ gia nhiệt lên đến 100 ÷ 120oC trong gia đoạn bắt đầu của quá trình sấy và sau đĩ giảm giần trong thời gian sấy từ 6 ÷ 8 giờ. Những điều kiện sấy nghiêm ngặt được xác định cho từng loại thực phẩm riêng biệt, nhưng nhiệt độ bề mặt của thực phẩm khơng được vượt quá 40oC. Trong quá trình sấy liên tục, các khay đựng thực phẩm đi vào và ra khỏi thiết bị sấy qua các khĩa chân khơng.
Các thiết bị sấy thăng hoa thường sử dụng: - Thiết bị sấy thăng hoa dẫn nhiệt
- Thiết bị sấy thăng hoa bức xạ
Cấu tạo thiết bị sấy thăng hoa:
Các bộ phận cần thiết của máy sấy thăng hoa gồm tủ chân khơng, bình ngưng, và bơm chân khơng. Cũng như các phương pháp sấy khác, sấy thăng hoa là kết quả của quá trình truyền nhịêt và truyền khối
Trong quá trình sấy thăng hoa cĩ thể xáy ra hiện tượng trái cây bị héo, teo tĩp lại. Lạnh đơng thực phẩm làm cho dung dịch tách thành 2 pha , các tinh thể băng và dung dịch.
Ban đầu, máy sấy thăng hoa cơng nghiệp là các máy hoạt động gián đọan, nhưng với sự phát triển cơng nghệ người ta đã chế tạo ra các máy sấy liên tục kinh tế và tiết kiệm nhân cơng hơn. Cĩ 2 lọai máy sấy liên tục:
+ Các máy sấy khây (tray dryer): sản phẩm sẽ nằm yên trên khây và khây chuyển động liên tục qua buồng sấy .
+ Các máy sấy động lực (dynamic dryer): sản phẩm sẽ di chuyển qua máy sấy (VD: máy sấy băng tải, máy sấy rung, máy sấy tầng sơi và máy sấy phun).
Các máy sấy thăng hoa cĩ sự tác động tuần hồn hay liên tục. Hình 13 chỉ sơ đồ nguyên tắc sấy thăng hoa tác động tuần hồn.Thiết bị này gồm phịng sấy hình trụ kín (nồi thăng hoa) 1, ở trong cĩ giàn ống rỗng 2, vật liệu sấy cho vào đây. Nồi thăng hoa làm việc một cách tuần hồn như một phịng lạnh. Ở chế độ làm lạnh, bơm 5 đẩy tác nhân lạnh ở bên trong ống rỗng 2.
Sự làm lạnh của chất tải nhiệt được tiến hành trong bộ trao đổi nhiệt 3 cĩ đính ruột xoắn, chất làm nguội đi qua đĩ và vào thiết bị làm lạnh 4. Khi nồi thăng hoa làm việc ở chế độ của máy sấy, chất tải nhiệt được đun nĩng trong bộ trao đổi nhiệt 7 và đẩy vào các ống rỗng nhờ bơm 6.
Sự ngưng tụ hơi được tạo ra khi sấy trong nồi thăng hoa được tiến hành trong nồi ngưng tụ chống thăng hoa 10. Nĩ là một bộ trao đổi nhiệt, hỗn hợp hơi - khơng khí từ nồi thăng hoa vào khơng gian giữa các ống của bộ trao đổi nhiệt. Chất làm nguội (amoniac, freon) qua các ống 11 của nồi chống thăng hoa vào thiết bị làm lạnh 9. Thường để làm lạnh bề mặt thăng hoa và ngưng tụ, người ta sử dụng máy nén 2 hoặc 3 cấp cĩ khả năng đảm bảo lạnh bề mặt đến nhiệt độ - 600C, - 400C.
Các khí chưa ngưng tụ được tách ra khỏi nồi chống thăng hoa bằng bơm chân khơng 8. Hơi ngưng tụ được làm lạnh ở dạng lớp đá trên bề mặt các ống lạnh của nồi chống thăng hoa. Vì trong quá trình làm việc của nồi chống thăng hoa, các ống 11 bị phủ bởi một lớp đá đáng kể, nên cần làm tan băng một cách chu kỳ. Để thực hiện điều đĩ, đẩy nước nĩng từ bộ đun 7 vào các ống 11.
Hiện nay người ta bắt đầu sử dụng phổ biến các thiết bị thăng hoa tác động liên tục. Sấy thăng hoa liên tục gồm hai nồi thăng hoa và hai bộ chống thăng hoa, chúng làm việc luân phiên nhau.
Năng suất của thiết bị thăng hoa tác động liên tục tính theo độ ẩm bốc hơi lớn hơn 200 kg/h. Thời gian cĩ mặt của sản phẩm trong máy sấy từ 40 đến 110 phút, nhiệt độ cao nhất của sản phẩm cuối quá trình sấy nhỏ hơn 270C.
* Thiết bị sấy thăng hoa FD 1000 CUDDON ( New Zealand )
Năng suất chứa của phần ngưng tụ hơi: 1000kg Diện tích (shelf area): 103m2
.
-Các thành phần cấu tạo:
+ Buồng sấy, các cửa, các khớp nối, các vật ngăn cách, các khay đựng thực phẩm và bộ phận ngưng tụ hơi cấu tạo từ vật liệu thép khơng gỉ AISI 304.
- Buồng sấy:
+ Các vậy ngăn cách (4 cái) và bộ phận ngưng tụ hơi chứa trong buồng sấy. FD1000 cĩ một cửa ở mỗi đầu, allowing wet and dry room application.
+ 2 lỗ quan sát, đường kính mỗi lỗ 180mm, được gắn trên cửa, cho phép quan sát cả bộ phận ngưng tụ và các khay đựng sản phẩm trong suốt chu trình sấy.
+ Buồng được gắn khớp với các valves thơng khí làm bằng thép khơng gỉ.
- Các bản mỏng đơn vị ( modular shelf heating plates):
+ Các bản mỏng được sản xuất từ thép khơng gỉ T304. FD1000 chứa 4 ngăn , mỗi ngăn chứa được 16 bản mỏng.
+ Mỗi bản mỏng cĩ thể tháo ra khỏi buồng để bảo trì và vệ sinh. -Các khay chứa sản phẩm:
+ 2 dạng khay làm từ thép khơng gỉ T304 là tiêu chuẩn. Khay cĩ 2 bánh đẩy được sử dụng nhiều.
- Hệ thống gia nhiệt:
+ Chất lỏng gia nhiệt là glycol và được tuần hồn bởi một bơm ly tâm, cho phép dịng nĩng và dịng lạnh được hồn lưu qua các bản mỏng.Một thiết bị trao đổi nhiệt làm lạnh được cung cấp trong quá trình hồn lưu để giảm nhiệt độ cho các bản mỏng.
+ Được nối với các bản mỏng.
- Hệ thống chân khơng:
+ Máy quạt giĩ và bơm đảo chiều (backing pump) được nối với buồng bởi các dây PVC cơng suất cao và các valve tách khí (pneumatic valves). Bơm xả khí được thơng ra ngồi mơi trường.
- Sự làm lạnh:
+ Bộ phận làm lạnh ngưng tụ được chế tạo với mục đích điều khiển năng suất cho phép sử dụng một cách kinh tế chất làm lạnh nhiệt độ thấp R507. Bao gồm bộ phận ngưng tụ nước làm lạnh ( includes water cooled condenser).
- Bộ phận ngưng tụ hơi:
+ Ống làm bằng thép khơng gỉ T304.
+ Làm tan giá sau mỗi mẻ sản xuất bằng nước.
Chất lượng điều khiển: tất cả các quá trình sản xuất diễn ra theo tiêu chuẩn ISO9001:2000.
Buồng sấy: kích thước dài x rộng x cao = 5.01m x 2.63m x 2.52m. Chất liệu thép khơng gỉ.
Vỉ trao đổi nhiệt: 4 ngăn, 16 vỉ/ngăn. Diện tích ngăn: 103 m2
Năng suất ngưng tụ hơi: 1000kg băng,
Bộ phận lạnh đơng (condenser refrigeration): Bitzer variable speed screw Bơm chân khơng: PVR rotary vane, PVR roots blower
Nhiệt độ: hơi làm đơng (vapour condenser) -40oC, các ngăn ( shelves) -25oC đến +70oC
Tác nhân gia nhiệt/làm lạnh: Glycol
Năng lượng yêu cầu: 165kW, 238 Amps, 50 or 60Hz, 3-phase, 400 V Khối lượng thiết bị: 9500kg
Hình 15: Buồng sấy thăng hoa Hình 16: Thiết bị sấy thăng hoa 4. Ảnh hưởng của sấy thăng hoa lên thực phẩm
Thực phẩm được sấy thăng hoa cĩ sự giữ lại phần lớn các tính chất cảm quan và các chất lượng dinh dưỡng và cĩ thời gian bảo quản kéo dài trên 12 tháng khi được đĩng gĩi đúng cách. Các hợp chất hương dễ bay hơi khơng bị lẫn vào hơi nước thốt ra từ quá trình thăng hoa và chúng được giữ lại trong thực phẩm. Kết quả là, cĩ thể giữ lại 80 ÷ 100% hương. Các lý thuyết về sự giữ lại các hương dễ bay hơi được bàn luận chi tiết bởi Karel (1975) và Mellor ( 1978 ).
Cấu tạo của các sản phẩm thực phẩm sấy thăng hoa vẫn được duy trì tốt: mức giảm khối lượng xảy ra ít và khơng cĩ trường hợp bị cứng. Cấu trúc xốp tạo ra cho phép sự bay hơi nước diễn ra nhanh và hồn tồn nhưng sản phẩm lại rất dễ vỡ, do đĩ yêu cầu cĩ sự bảo vệ khỏi các phá hoại cơ học (mechanical damage). Chỉ cĩ sự thay đổi tối thiểu các protein, tinh bột và các carbonhydrate. Tuy nhiên, cấu trúc xốp tạo ra lại tạo điều kiện cho khí oxygen dễ chui vào thực phẩm và gây ra các phản ứng oxi hĩa làm hỏng lipid. Vì thế sản phẩm cần được đĩng gĩi trong khí trơ. Những biến đổi về hàm lượng thiamine và acid ascorbic trong suốt quá trình sấy thăng hoa là khơng đáng kể và sự mất mát các vitamine khác cũng khơng đáng kể.