- Nguyên tắc vệ sinh: Hoạt tính của men và vi sinh vật ở điều kiện 00C tở tương đối mạnh Trong quá trình chế biến nếu khơng bảo đảm vệ sinh, vi sinh vật
i) Kiểm tra chất lượng
5.1.2.1. Cơ cấu sấy và gia cơng nhiệt bằng tia hồng ngoại, những nguyên tắc chung để hình thành chế độ tối ưu của quá trình
chung để hình thành chế độ tối ưu của quá trình
Sấy là một quá trình cơng nghệ - hố lý phức tạp cần phải bảo đảm khơng chỉ giữ được các tính chất tự nhiên của vật liệu mà cịn làm tăng chất lượng của sản phẩm. Cho nên theo đúng nguyên tắc khoa học của cơng nghệ sấy, phương pháp tiến hành quá trình và chế độ tối ưu của nĩ cần được chọn dựa trên các tính chất của sản phẩm. Trên cơ sở đĩ tạo ra những cấu trúc máy sấy hợp lý. Khi hình thành các chế độ sấy bức xạ nhiệt cần phải tính đến các tính chất quang học của vật liệu và những đặc điểm đặc hiệu của cơ cấu quá trình. Các nhà nghiên cứu đã khảo sát những đặc trưng quang học của vật liệu và đã nêu ra những qui luật trao đổi khối, trao đổi nhiệt bên trong vật liệu khi chiếu tia hồng ngoại. Dựa trên những điều đĩ cĩ thể hình thành những đặc điểm mới về cơ cấu sấy và gia nhiệt vật liệu bằng tia hồng ngoại để tạo ra chế độ cơng nghệ của quá trình.
Khi chiếu tia hồng ngoại, mật độ dịng nhiệt trên bề mặt vật liệu rất lớn (khoảng 20 - 100 lần) so với sấy đối lưu. Do sự tác động lẫn nhau của các sĩng điện từ với vật thể bị chiếu sáng, một phần năng lượng bị vật thể hấp thụ, cịn phần khác bị bức xạ ở dạng sĩng điện từ lần hai. Năng lượng dược truyền cho vật
thể bởi các sĩng điện từ làm biến đổi trạng thái năng lượng của các phân tử và chuyển thành nhiệt.
Phụ thuộc vào tính chất của vật thể bị chiếu, vào nhiệt độ của nguồn bức xạ, các tia hồng ngoại cĩ khả năng xâm nhập sâu vào nguyên liệu. Khi tăng nhiệt độ nguồn, chiều dài sĩng giảm xuống cịn chiều sâu xâm nhập tăng lên (đối với một số nguyên liệu). Độ xuyên của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: như cấu trúc (độ rỗng), đặc tính quang học, hàm ẩm, dạng liên kết ẩm, chiều dài bước sĩng v.v.
Đối với một số thực phẩm, chiều sâu xuất hiện của các tia hồng ngoại sĩng ngắn khoảng 7 - 30 mm. Điều quan trọng khơng chỉ tính chiều sâu tối đa xuất hiện của các tia mà cịn tính đến một phần năng lượng bức xạ xâm nhập vào khoảng sâu đĩ. Theo một số tác giả thì năng lượng xâm nhập ở chiều sâu 6 - 7mm là khơng lớn lắm, tuy nhiên liên quan đến mật độ lớn của dịng năng lượng, nhiệt độ của lớp ở khoảng cách đĩ tăng lên một cách đáng kể so với đun nĩng bằng đối lưu.
Cho nên đun nĩng bằng tia hồng ngoại cĩ những điểm đặc trưng. Những đặc điểm này liên quan khơng chỉ chiều sâu tác động của tia mà cịn tác động sâu sắc hơn đến cấu trúc phân tử của vật liệu. Nếu tần số bức xạ tác động gần với tấn số dao động của các nguyên tử vật thể (cộng hưởng) thì biên độ dao động cưỡng bức của các nguyên tử sẽ tăng lên làm cho hệ số hấp thụ năng lượng tăng lên. Theo thuyết R. Lecon sự tác động của các tia hồng ngoại trong các vật liệu cĩ nguồn gốc thực vật (hoa, quả), trong nước, trong chất béo cĩ khả năng làm biến đổi cấu trúc của vật thể, chủ yếu ở các mạch phân tử.
Điều thú vị là sự tác động đặc hiệu của các tia hồng ngoại tới cơn trùng trên lớp bề mặt của hạt. Khi tác động tới hạt bị nhiễm bẩn, hạt cĩ màu nâu đen sẽ bị tác động mạnh hơn so với các hạt cĩ màu sáng. Cho nên chỉ cần 50 s để tiến hành khử trùng lớp hạt, khơng được đun nĩng vượt giới hạn cho phép.
Bức xạ hồng ngoại ảnh hưởng tới đặc tính nhiệt và trao đổi khối của vật liệu bị chiếu. Khi chiếu tia hồng ngoại đối với các vật liệu dày sẽ tạo nên trong nĩ gradient nhiệt lớn đáng kể (50 - 250 0C/cm) so với sấy đối lưu thơng thường và hiện tượng dẫn ẩm nhiệt đĩng vai trị quan trọng. Dịng ẩm sẽ chuyển vào sâu bên trong một lượng nhiệt nhất định để làm tăng trao đổi nhiệt bên trong. Vùng bay hơi thường xảy ra bên trong và xảy ra mãnh liệt ở vùng nhiệt độ cực đại của vật liệu.
Khi chiếu tia hồng ngoại lên các vật liệu rỗng bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu bên ngồi, hiện tượng liên quan với sự tuần hồn của khơng khí, bởi trong các ống dẫn cĩ ảnh hưởng tới trường nhiệt độ và trường ẩm. Do khuếch tán nhiệt tương đối, khơng khí, như chất khí cĩ khối lượng phân tử lớn (µ≈29) sẽ chuyển dịch theo hướng của dịng nhiệt (bên trong vật thể), cịn hơi nước (µ=18) từ những lớp bên trong của vùng bay hơi sẽ chuyển dịch tới bề mặt vật thể và vào mơi trường.
Khi chiếu tia hồng ngoại, trường nhiệt độ của nguyên liệu phụ thuộc vào độ xâm nhập của vật liệu, vào chiều dày, nhiệt độ và tốc độ của mơi trường trong phịng sấy.
Sấy các vật liệu ẩm bằng tia hồng ngoại, cũng như các phương pháp thơng thường xảy ra hai giai đoạn, trong đĩ động lực của độ dẫn ẩm và độ dẫn ẩm nhiệt đĩng vai trị quan trọng.
Trong trường hợp nhiệt độ của mơi trường thấp hơn nhiệt độ của bề mặt vật liệu (khi hệ số dẫn ẩm của vật liệu tương đối lớn), tăng tốc độ của khơng khí làm giảm tốc độ sấy ở chu kỳ đầu do thải nhiệt lớn từ bề mặt vật liệu. Đặc trưng của các đường tốc độ sấy ở chu kỳ hai phụ thuộc vào tính chất và kích thước của vật liệu và vào chế độ chiếu tia hồng ngoại.
Hiệu quả sấy được tăng lên khi ứng dụng chiếu gián đoạn và ứng dụng phương pháp đối lưu - bức xạ tổng hợp. Chiếu gián đoạn trong một số trường hợp cho hiệu quả tốt do giảm thời gian của quá trình và giảm tiêu hao năng lượng do đĩ làm tăng chất lượng của sản phẩm, đặc biệt khi sấy các vật liệu dày chịu nhiệt. Nhiệt độ tối ưu của khơng khí phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, vào trị số hệ số khuếch tán ẩm (độ dẫn ẩm), vào hệ số gradient nhiệt, vào độ xâm nhập của vật liệu và kích thước của nĩ. Nếu giảm tốc độ sấy do tổn thất nhiệt từ bề mặt vật liệu vào mơi trường xung quanh lớn hơn hiệu ứng dẫn nhiệt ẩm khi thổi khơng khí lạnh vào vật liệu thì sẽ tăng nhiệt độ của khơng khí trong phịng sấy.
Ứng dụng tia hồng ngoại khi sấy các vật liệu cĩ sức ì ẩm (các vật liệu này cĩ hệ số khuếch tán ẩm nhỏ, cĩ nghĩa là quá trình sấy bị giới hạn bởi trao đổi khối bên trong) sẽ cho hiệu ứng cao nhất.
Trong trường hợp này tăng cường đun nĩng vật liệu sẽ cĩ khả năng làm tăng hệ số khuếch tán ẩm ở bên trong vật liệu. Điều đáng chú ý là ứng dụng chiếu tia hồng ngoại ở chu kỳ sấy đầu tiên khi nhiệt độ của vật liệu khơng cao thì cường độ trao đổi nhiệt của tia đạt cực đại.
Khi chọn chế độ chiếu cần đề cập đến những đặc điểm cơng nghệ của vật liệu. Những vật liệu cần giữ giá trị sinh học (vitamin, ferment...) cần giảm cường độ chiếu, điều đĩ dẫn đến làm tăng thời gian của quá trình.
Đối với những sản phẩm như thế tốt nhất là ứng dụng các phương pháp gia cơng tổng hợp (như sấy đối lưu - bức xạ, chiếu gián đoạn). Đối với các quá trình sử dụng nhiệt cao như nướng bánh, rang hạt cà phê, ca cao, hun khĩi cá v.v., ứng dụng chiếu tia hồng ngoại cho ta hiệu ứng cao.
Trong mỗi trường hợp cụ thể, khi chọn chế độ sấy bức xạ cần phải đề cập đến các đặc điểm cơ bản của sản phẩm - cơng nghệ, quang học và trao đổi khối.
Chúng ta hãy khảo sát cơng nghệ sấy và gia cơng nhiệt bằng tia hồng ngoại cho một số thực phẩm.