2. Sấy
2.2. Các phương pháp sấy để sản xuất chip khoai tây
- Sấy đơi lưu - Sấy thăng hoa
2.2.1. Sấy đối lưu
2.2.1.1. Nguyên lý sấy :
- Người ta sử dụng khơng khí nĩng để làm tác nhân sấy. Lát khoai tây được tiếp xúc trực tiếp với khơng khí nĩng trong buồng sấy, một phần ẩm trong nguyên liệu sẽ được bốc hơi. Nguyên liệu sẽ được cấp nhiệt theo nguyên tắc đối lưu.
- Động lực của quá trình sấy:
Sự chênh lệch áp suất hơi tại bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy, nhờ đĩ mà các phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu sẽ bốc hơi.
Sự chênh lệch ẩm tại bề mặt và tâm của nguyên liệu, nhờ đĩ mà ẩm tại tâm nguyên liệu sẽ được khuếch tán ra vùng bề mặt.
2.2.1.2. Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sấy đối lưu. Nhược điểm
- Khoai tây là sản phẩm chịu nhiệt kém, hàm lượng tinh bột nhiều . Nên khi nhiệt độ tác nhân sấy 700C- 900C thì đường fructose, glucose bắt đầu bị caramel hố, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hố các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh.
- Do tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy nên sản phẩm sau khi sấy cĩ thể bị cháy, các vitamin trong khoai tây hầu như tổn thất hồn tồn.
- Quá trình sấy cịn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt khoai tây bị rắn lại và ngăn quá trình thốt ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thốt ẩm yếu. Hệ thống điều nhiệt của hệ thống sấy đối lưu lại khĩ.
Ưu điểm:
- Hệ thống thiết bị dễ vận hành, chi phí năng lượng thấp. Địi hỏi cơng nhân cĩ trình độ cao.
- Năng suất sấy cao.
2.2.2. Sấy thăng hoa.
Hình 13 : Giản đồ pha của nước
- Theo giản đồ pha của nước, tại điểm ba (Triple Point) nước tồn tại đồng thời ở ba thể: thể rắn, thể lỏng và thể khí. Nhiệt độ và áp suất của điểm ba tương ứng bằng: t = 0,0098oC; p = 4,6 mmHg.
- Trên giản đồ hình 13 đường BO biểu diễn ranh giới giữa pha rắn và pha hơi. Tương tự như vậy đường OA là ranh giới giữa pha rắn và pha lỏng và cuối cùng đường OK là ranh giới giữa pha lỏng và pha khí. Điểm K gọi là điểm tới hạn, ở đĩ ẩn nhiệt hố hơi cĩ thể xem bằng 0.
- Nếu ẩm trong vật liệu sấy cĩ trạng thái đĩng băng ở điểm F như trên giản đồ, được đốt nĩng đẳng áp đến nhiệt độ tD tương ứng với điểm D thì nước ở thể rắn sẽ thực hiện quá trình thăng hoa DE. Cũng trên giản đồ cĩ thể thấy rằng áp suất càng thấp thì nhiệt độ thăng hoa của nước càng bé. Do đĩ, khi cấp nhiệt cho vật liệu sấy ở áp suất càng thấp thì độ chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và vật liệu sấy càng tăng. Đứng về mặt truyền nhiệt thì đây là ưu điểm của sấy thăng hoa so với sấy chân khơng bình thường.
- Quá trình sấy thăng hoa chia làm ba giai đoạn:
Giai đoạn làm lạnh:
Trong giai đoạn này vật liệu sấy được làm lạnh từ nhiệt độ mơi trường khoảng 20oC xuống đến nhiệt độ -10÷-40oC. Trên hình 14 nhiệt độ vật liệu sấy biểu diễn bởi đường A .
Đồng thời trong giai đoạn này khơng gian của bình thăng hoa được hút chân khơng và áp suất trong bình giảm xuống. Do áp suất giảm nên phần áp suất hơi nước trong khơng gian bình thăng hoa cũng giảm so với phần áp suất hơi nước trong lịng vật liệu sấy. Điều đĩ dẫn đến hiện tượng thốt ẩm từ vật liệu sấy vào khơng gian bình thăng hoa. Như vậy kết thúc giai đoạn làm lạnh nhiệt độ của vật liệu sấy nhỏ hơn nhiệt độ điểm ba. Áp suất trong bình thăng hoa cũng nhỏ hơn áp suất điểm ba. Theo số liệu thực nghiệm cĩ khoảng 10÷15% tồn bộ ẩm thốt ra khỏi vật trong giai đoạn này.
Hìmh 14: Đồ thị nhiệt độ làm việc của bình thăng hoa.
A- Nhiệt độ vật liệu sấy; B- Nhiệt độ khay sấy; C- Áp suất trong bình thăng hoa.
Giai đoạn thăng hoa:
Trong giai đoạn này, nhờ dịng nhiệt chủ yếu là bức xạ từ các tấm bức xạ, nước trong vật liệu sấy bắt đầu thăng hoa mãnh liệt. Độ ẩm của vật liệu sấy giảm rất nhanh và gần như tuyến tính. Như vậy giai đoạn thăng hoa cĩ thể xem là giai đoạn cĩ tốc độ sấy khơng đổi. Đương nhiên, phần lớn nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được trong gia đoạn này dùng để biến thành nhiệt ẩn thăng hoa. Do đĩ, nhiệt độ vật liệu sấy trong giai đoạn này hầu như khơng đổi. Cuối giai đoạn này, nhiệt độ vật liệu sấy mới dần dần tăng từ -10÷-40oC lên 0oC. Đến đây quá trình thăng hoa kết thúc.
Giai đoạn bốc hơi ẩm cịn lại:
Sau giai đoạn thăng hoa, do trạng thái của nước trong vật liệu sấy nằm trên điểm ba nên ẩm trong vật liệu sấy trở về dạng lỏng. Vì khi đĩ áp suất trong bình thăng hoa vẫn được duy trì bé hơn áp suất khí trời nhờ bơm chân khơng và vật liệu sấy vẫn tiếp tục được gia nhiệt nên ẩm vẫn khơng ngừng biến từ dạng lỏng lên dạng hơi và đi vào khơng gian bình thăng hoa. Như vậy giai đoạn bốc hơi ẩm cịn lại chính là quá trình sấy chân khơng bình thường.
Như vậy, trong sấy thăng hoa mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất là rất quan trọng. Khi áp suất càng thấp thì nhiệt độ sấy thăng hoa càng giảm, nhưng trong thực tế rất khĩ đạt độ chân khơng thấp, để lựa chọn một chế độ sấy thích hợp, bảng 10 sẽ cho chúng ta mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ thăng hoa của nước đá.
Bảng 10 : Quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ thăng hoa của nước đá
Áp suất Nhiệt độ mmHg N/m2 oC 4,6 613,333 0,0098 1 133,333 -17,5 0,1 13,333 -39,3 0,001 0,133 -57,6
2.2.2.2. Ưu điểm – nhược điểm của quá trình sấy thăng hoa: Ưu điểm:
Quá trình dịch chuyển ẩm trong sấy thăng hoa khác với quá trình dịch chuyển ẩm trong các hệ thống sấy khác làm việc ở áp suất khí quyển. Khi thăng hoa các phân tử nước khơng va chạm nhau, nhờ đĩ mà sấy thăng hoa cĩ một ưu điểm rất lớn là bảo tồn được chất lượng sinh học của sản phẩm sấy:
- Giữ được mùi thơm, hương vị, các vitamin và protein.
- Giữ nguyên được hình dạng và màu sắc ban đầu của sản phẩm.
- Một yếu tố nổi bật khác trong sấy thăng hoa là cấu trúc cứng rắn tạo ra trong quá trình lạnh đơng, ngăn cản sự biến dạng cấu trúc sau khi sấy. Đây cũng là lý do giải thích sản phẩm sấy thăng hoa cĩ đặc tính hút nước trở lại nhanh hơn so với sản phẩm sấy thơng thường.
- Sản phẩm cĩ thể hút nước trở lại hầu như hồn tồn trong khoảng 1 ÷ 3 phút và vẫn giữ lại hình dạng cấu trúc ban đầu.
- Quá trình sấy thăng hoa tạo ra các sản phẩm ổn định với thời gian bảo quản rất lâu. - Các sản phẩm sấy thăng hoa bền trong các khoảng nhiệt độ rộng, mà khơng cần các hệ thống phân phối lạnh phức tạp.
- Các sản phẩm này cịn cĩ trọng lượng nhỏ, dễ dàng vận chuyển nên giảm được cơng chuyên chở.
Nhược điểm:
Nhược điểm lớn nhất của hệ thống sấy thăng hoa là chi phí sấy của một kg sản phẩm rất cao, hệ thống phức tạp, cồng kềnh, phải dùng đồng thời bơm chân khơng và máy lạnh. Do đĩ vận hành phức tạp và địi hỏi cơng nhân cĩ trình độ cao.
Phần 4: CÁC SẢN PHẨM CHIP KHOAI TÂY LÁT
Hình 15 : Các sản phẩm chip khoai tây lát
Sản phẩm khoai tây sau khi chiên xong phải đạt được các chỉ tiêu :
1. Chỉ tiêu cảm quan :
- Sản phẩm chip khơng nên cĩ quá 15% sản phẩm bị khuyết tật , bao gồm các sản phẩm bị cháy, gẫy vỡvà kích thước khơng phù hợp.
- Sản phẩm cuối cùng dạng lát mỏng, giịn, vàng tươi,cĩ mùi khoai tây đặc trưng,hấp phụ ít dầu .
Bảng 11 : Chỉ tiêu cảm quan
STT CHỈ TIÊU ĐẶC TÍNH CẢM QUAN
1 Hình dạng bên ngồi Chip khoai tây phải cĩ hình dạng theo khuơn mẫu, vân hoa rõ nét, khơng biế dạng, gẫy vỡ,…
2 Trạng thái cấu trúc Giịn, xốp, khơng sống, khơng bị ỉu hoặc chai cứng,..
3 Mùi vị Thơm mùi khoai tây, bơ đặc trưng của sản phẩm, khơng cĩ mùi lạ, hư hỏng
4 Màu sắc Màu vàng đặc trưng của bánh đồng đều, khơng cĩ vết cháy đen,..
5 Tạp chất lạ Khơng cĩ