Hệ thống sấy tầng sôi

2.6.2.1 Nguyên lý chung.

Bộ phận chính của hệ thống sấy tầng sôi là buồng sấy, phía dƣới buồn sáy là bộ phận gia nhiệt. Không khí có áp suất lớn và nhiệt độ thích hơp đƣợc thổi từ bộ phận gia nhiệt làm cho hạt giao động nhƣ là “sôi”. Do đó gọi là hệ thống sấy tầng sôi. Vật liệu sấy ở trạng thái sôi nhận nhiệt và nhả ẩm cho tác nhân trở lên nhẹ hơn theo tác nhân đi lên lớp trên và đƣợc lấy ra ngoài ở một độ cao thích hợp đảm bảo đúng độ khô yêu cầu.

2.6.2.2 Vận tốc tác nhân sấy.

Trong chế độ sấy đối lƣu bình thƣờng với 1 chiều cao lớp hạt không đổi nếu tốc độ tác nhân tăng thì trở lực qua lớp hạt củng tăng và gần nhƣ tuyến tính. Hình vẽ dƣới đây mô tả đơn giản mối liên hệ đó.

Hình 2.6.2.2 Vận tốc tác nhân sấy.

Khi tốc độ tác nhân sấy đạt đến tốc độ nào đó thì hạt trở lên linh động và chiều cao lớp hạt tăng dần và chế độ sôi bắt đầu. Với chế độ sôi ổn định, tốc độ của dòng tác nhân sấy chƣa đủ cuốn hạt theo nhƣng đủ duy trì một chế độ sôi ở một bộ phận phía trên lớp hạt. Lớp phái dƣới vẫn ở chế độ tĩnh. Vì vậy tính chiều cao lóp sôi và chiều cao lớp tĩnh là một trong những đặt trƣng khi tính toán hệ thống sấy tầng sôi.

Đối với từng loại hạt, trong một khoảng tốc độ nhất định chiều cao lớp tĩnh cũng nhƣ chiều cao lớp sôi là không đổi nên trở lực của dòng tác nhân sấy trong khoảng tốc độ đó cũng không đổi. Trên hình quan hệ Δp=f(w) của chế độ sôi biểu diễn bằng hình BC

Nếu tốc độ tác nhân sấy tiếp tục tăng và vƣợt quá một giá trị giới hạn W2 nào đó tƣơng ứng với điểm C trên hình thì chế độ sôi chấm dứt và trong túi hạt hình thành các túi khí. Đó là chế độ chuyển tiếp giữa chế độ sấy tầng sôi và chế độ sấy khí động. Trong giai đoạn này trở lực của hạt bắt đầu giảm. Thực nghiệm chứng tỏ quan hệ này cũng là tuyến tính. Trên hình quan hệ Δp=f(w) đƣợc biểu diễn bởi đƣờng CD. Tốc độ đạt đến giá trị Wc thì toàn bộ khối hạt hòa lẫn với dòng tác nhân sấy và bị cuốn theo. Từ đây chuyển sang chế độ sấy khí động.

Có thể thấy tốc độ W2 là tốc độ mà tại đó trọng lƣợng của hạt vừa đủ cân bằng với sức cản của dòng tác nhân sấy. Do đó chỉ cần tốc độ vƣợt quá w2 đƣợc gợi là tốc độ lơ lửng. Do đó tính tốc độ làm việc tối ƣu w1 để tạo ra chế độ sôi ổn định và trở lực Δp mà quạt phải khắc phục ở chế độ đó là đặt trƣng thứ hai khi tính toán nhiệt của hệ thống sấy tầng sôi. Rõ ràng tốc độ làm việc tối ƣu trong hệ thống sấy tầng sôi thỏa mãn điều kiện: W1<Wt<W2.

2.6.2.3 Hệ thống sấy tầng sôi sử dụng trong nghiên cứu.

Sau đây là mô hình máy sấy tầng sôi sử dụng trong nghiên cứu, cấu tạo các bộ phận về cơ bản thỏa mãn các yêu cầu đặt trƣng của phƣơng pháp sấy tầng sôi. Tuy nhiên lƣợng mẫu sử lý ít hơn thực tế rất nhiều.

Hình 2.6.2.3 Hệ thống sấy tầng sôi sử dụng trong nghiên cứu. Giải thích sơ đồ :

Số 1: bộ phận đẩy khí vào máy sấy. Ở đây, không khí đƣợc nén để tạo 1 tốc độ nào đó. Số 2, số 3: Đó là 2 điện trở sẽ làm nóng dòng khí qua ống khi có dòng điện đi qua.

Số 4: Ghi buồng sấy. Hình dáng là 1 cái đĩa kim loại đƣợc đục các lỗ trên bề mặt để dòng khí có thể đi qua.

Số 5: Buồng sấy: là ống hình trụ rỗng. Bên trong ống là vật liệu đƣợc sấy. Đƣờng kính ống càng bé thì tốc độ khí thoát ra càng lớn. 5 4 2 3 1

Chƣơng 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP

3.1 Vật liệu thí nghiệm

Men bánh mì tƣơi dạng ép mua của công ty Saf-Việt. Mật ong có ẩm độ 18%.

Hóa chất phân tích trong quá trình thí nghiệm gồm nƣớc muối sinh lý, xanh mylen, muối tinh khiết.

Bột mì

Đƣờng tinh khiết.

3.2 Thiết bị thí nghiệm

Máy sấy tầng sôi Tủ sấy

Tủ sấy Memmert Bình cách ẩm. Cân điện tử 2 số.

Máy đóng gói chân không. Tủ lạnh.

Nhiệt kế. Tủ điều nhiệt.

Các thiết bị phòng vi sinh. Các dụng cụ nhà bếp.

3.3 Phƣơng pháp thí nghiệm. 3.3.1 Thí nghiệm 1

Mục đích:

Khảo nghiệm sự tác động của tác nhân nhiệt độ cao lên men bánh mì. Khảo nghiệm sự tác động của mật ong lên số lƣợng tế bào nấm men sống. Mô tả qui trình.

Viên men đƣợc tạo ra có đƣờng kính từ 5 đến 10 mm áp dụng cho cả 3 nồng độ. Cân 10 gam mỗi tỷ lệ theo công thức.

Chỉnh nhiệt độ máy sấy đến nhiệt độ mong muốn.

Cho 10 gam men với các tỷ lệ mật ong khác nhau nhƣ trên vào máy sấy. Sấy đến khi viên men khô có thể bóp vụn, lấy ra đo độ ẩm.

Ghi nhận thời gian xấy trung bình ở cả 3 nhiệt độ để đƣợc ẩm độ trung bình từ 5% đến 10%.

Bố trí thí nghiệm nhƣ bảng dƣới đây để xác định ảnh hƣởng của nhiệt độ và tỷ lệ mật ong lên số tế bào sống nấm men.

Buồng sấy đƣợc chia làm 4 khoang nhỏ bằng bìa cacton. Mỗi khoang chứa 10g men có tỷ lệ mật ong khác nhau.

Nhiệt độ Tỷ lệ mật ong Số tế bào sống

40 0% .3% 5% 7% 45 0% .3% 5% 7% 50 0% 3% 5% 7% Bảng 3.3.1 Thí nghiệm 1

Chỉ tiêu kiểm tra:

-số tế bào nấm men sống. Kết quả:

3.3.2 Thí nghiệm 2

Mục đích:

Khảo sát thời gian và nhiệt độ cho phép lƣợng nấm men thay đổi không đáng kể khi tăng dần nhiệt độ.

Mô tả qui trình:

1.Chuẩn bị mẫu:

+Mẫu mua về có dạng ép khối, đƣợc bảo quản 2 ngày ở nhiệt độ 4o

C. +Xác định ẩm độ mật ong.

+Phối trộn men với mật ong, tạo viên men lần lƣợt có nồng độ mật ong là :3% , 5% , 7%. +Viên men đƣợc tạo ra có đƣờng kính từ 5 đến 10 mm áp dụng cho cả 3 nồng độ.

+Kiểm tra ẩm độ men nguyên liệu, điều chỉnh ẩm độ men đúng ẩm độ men yêu cầu. +Kiểm tra số tế bào nấm men bằng buồng đếm hồng cầu.

+Cân 10 gam viên men miếng đặt vào đĩa petri khác nhau cho cả 3 nồng độ.

2.Xử lý nhiệt:

+Dùng tủ Memmert đặt ở nhiệt độ yêu cầu. +Cho tủ ổn định 20 phút.

+Cho mẫu vào xử lý đúng thời gian đã bố trí.

+Mẫu sau xử lý lấy ra đếm số tế bào sống và chết bằng buồng đếm hồng cầu và hóa chất chuyên dùng.

Bố trí thí nghiệm: Nồng độ Nhiệt độ Thời gian (phút) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 3% 40 45 50 5% 40 45 50 7% 40 45 50

Bảng 3.3.2aThí nghiệm 2

Chỉ tiêu kiểm tra:

-Kiểm tra số nấm men sau khoảng thời gian yêu cầu.

-Đo thời gian nhƣ bố trí thí nghiệm, tính thời gian số lƣợng men ít thay đổi. Kết quả:

Thời gian Nhiệt độ Số men Kí hiệu

t1(trb) 40 OC A S1 kết quả tốt nhất t2(trb) 45 OC B S2 kết quả tốt nhất t3(trb) 50 OC C S3 kết quả tốt nhất

3.3.3 Thí nghiệm 3

Mục đích:

-Nghiên cứu ảnh hƣởng của việc huấn luyện men lên khả năng chống nhiệt khi sấy. Mô tả qui trình:

Mẫu ban đầu Ép viên

Xử lý nhiệt ( S1,S2,S3,không)

Sấy tầng sôi

Để 24 giờ nhiệt độ 4oC Đếm hồng cầu

Thuyết minh qui trình:

1.Chuẩn bị mẫu:

+Mẫu mua về khối lƣợng 1kg, chỉnh ẩm độ 70%, đếm số lƣợng men. +Mẫu đƣợc trích ngẫu nhiên (đại diện) tại các vị trí khác nhau (3 vị trí). + Đếm số men trên phần trích bằng buồng đếm hồng cầu.

+Ép men, có trộn 3% mật ong, lấy 50 gram cho một nghiệm thức. +Kích thƣớc viên là : dày 2-3 mm x đƣờng kính 5-10 mm

2. Sấy tầng sôi:

+Thí nghiệm một yếu tố kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ.

+Tất cả nghiệm thức đƣợc sấy đến ẩm độ bảo quản ( 5%-9%).

+Nghiệm thức 1: xử lý nhiệt theo S1 thí nghiệm 1, sau đó sấy tầng sôi nhiệt độ 45oC. +Nghiệm thức 2: xử lý nhiệt theo S2 thí nghiệm 1, sau đó sấy tầng sôi nhiệt độ 50oC. + Đếm số men sau khi sấy của mỗi nghiệm thức bằng buồng đếm hồng cầu.

Bố trí thí nghiệm: Thời gian xử lý Nhiệt độ xử lý Nhiệt độ xấy Số tế bào S1 40 OC 45 OC S2 45 OC 50oC 3.3.3 Thí nghiệm 3. Chỉ tiêu đo đạc: -Số tế bào nấm men sống. -Hoạt tính nấm men. Kết quả:

-Số nấm men có huấn luyện chịu nhiệt tốt hơn ? -Xác định kết quả thí nghiệm tốt nhất.

3.4 Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu 3.4.1. Xác định ẩm độ men

Nguyên tắc: Cân chính xác m (gam) mẫu, sấy ở nhiệt độ 105oC trong 4 giờ, đƣợc giá trị m’ (gam). Ẩm độ đƣợc tính theo công thức

100 ' (%) x m m m W

Cách tiến hành: Sử dụng tủ sấy, chỉnh ở nhiệt độ 105oC. Khối lƣợng mẫu sử dụng tốt nhất trong khoảng 2 – 5 gam, mẫu phải đƣợc nghiền nhỏ và đƣợc trải đều trên cốc.

2. Phƣơng pháp xác định trực tiếp số lƣợng tế bào bằng buồng đếm hồng cầu

 Cấu tạo buồng đếm hồng cầu:

Buồng đếm hồng cầu là một phiến kính dày hình chữ nhật, giữa là phần lõm phẳng, tại đây có kẻ một lƣới gồm 400 hình vuông nhỏ có diện tích tổng cộng là 1 mm2. Ô trung tâm có 25 ô vuông lớn, mỗi ô vuông lớn này có 16 ô vuông nhỏ. Vì thế diện tích một hình vuông nhỏ là 1/400 mm2 và một hình vuông lớn hơn là 1/25 mm2.

 Vật liệu - Lọ đựng dịch huyền phù nấm men. - Ống nghiệm. - Phiến kính và lá kính. - Pipet Pasteur. - Kính hiển vi. - Buồng đếm hồng cầu. - Cân điện tử. - Đèn cồn , que cấy vòng. - Máy Vortex. - Xanh methylen.  Cách tiến hành

- Tiến hành pha loãng mẫu ở các nồng độ khác nhau. - Đặt lá kính lên khu vực buồng đếm.

- Lắc đều dịch tế bào nấm men và dùng pipet Pasteur để lấy một ít dịch cho vào khe ở mép giữa buồng đếm. Tránh tạo bọt khí.

- Đặt buồng đếm vào bàn kính hiển vi và để yên vài phút.

- Chỉnh kính hiển vi, với vật kính x40, tìm mạng ô đếm ở khu vực buồng đếm. Chỉnh thị trƣờng sao cho một thị trƣờng chứa trọn một ô lớn (4x4 = 16 ô nhỏ).

- Đối với nấm men, quan sát dịch men đã đƣợc nhuộm xanh methylen 0,1%. Tế bào chết sẽ bắt màu xanh.

 Cách tính:

Thể tích dịch chứa trên ô trung tâm (gồm 25 ô vuông lớn hay 400 ô vuông nhỏ) là 1 x 0,1 = 0,1 mm3 (vì diện tích tổng cộng của ô trung tâm là 1 mm2).

Tuy nhiên, chỉ cần đếm số tế bào trên 5 ô vuông lớn đại diện cho 25 ô vuông lớn trên ô trung tâm. Khi đó, số lƣợng tế bào trong 1 ml (1 gam) mẫu nghiên cứu đƣợc tính bằng công thức sau:

N = [(a/b) x 400/0,1] x 103 x 10n Trong đó:

N: số lƣợng tế bào trong 1 ml mẫu nghiên cứu. a: số tế bào trong 5 ô vuông lớn ( 80 ô vuông nhỏ).

b: số ô vuông nhỏ trong 5 ô vuông lớn (16 x 5 = 80 ô vuông nhỏ). 400: tổng số ô vuông nhỏ trong ô trung tâm.

0,1: thể tích dịch tế bào (tính bằng mm3) chứa trên ô trung tâm. 103: số chuyển mm3 thành ml (1000 mm3 = 1 ml).

10n: độ pha loãng mẫu.

3.4.2. Xác định lực nở

Hoạt tính men đƣợc xác định bằng cách tính độ nở tƣơng đối của khối bột nhào trộn bột men. Độ nở tƣơng đối của khối bột đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đo thể tích.

Cách tiến hành:

- Hòa men với nƣớc muối NaCl 2,5% nếu ẩm độ của men < 5% (hoặc ngâm với nƣớc đƣờng 10% để phục hồi hoạt tính nếu ẩm độ của men >= 5%) và khuấy đều.

- Ngâm dịch này trong nƣớc ấm (khoảng 50o

C) trong 10 phút. - Trộn với bột mì, nhào trộn trong 10 phút.

- Bao khối bột bằng màng film bao gói thực phẩm, đo thể tích ban đầu của khối bột.

- Ủ khối bột ở nhiệt độ phòng (phủ lên khối bột khăn ẩm mỏng, tránh khô bề mặt khối bột, gây ảnh hƣởng đến lực nở) trong vòng 2 giờ.

Chỉ số lực nở của men đƣợc tính bằng % thể tích nở tƣơng đối của khối bột, đƣợc tính theo công thức: % 100 % 1 1 2 x V V V Vn

Trong đó: V1: thể tích ban đầu của khối bột. V2: thể tích sau 2 giờ ủ của khối bột.

Việc xác định thể tích khối bột đƣợc tiến hành bằng cách đo khối lƣợng nƣớc tràn ra khi nhúng ngập khối bột vào bình chứa đầy nƣớc.

3.5 .Xử lý số liệu:

Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1a Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ cao lên nấm men Saccharomyces cerevisiae trong điều kiện xấy tầng sôi.

Dựa vào kết quả thí nghiệm, số trung bình tế bào nấm men sống so với men tƣơi ở 3 điều kiện nhiệt độ khác nhau nhƣ sau (chƣa xét đến tỷ lệ mật ong).

Số tế bào Thời gian Ẩm độ Nhiệt độ Tỷ lệ sống so với men tƣơi

Độ nở tƣơng đối

2,11121E+12 180 0,072343 40oC 0,73 1,160925

1,451E+12 145 0,062933 45oC 0,50 0,547867

1,32525E+12 120 0,057406 50oC 0,46 0,489392

Bảng 4.1 kết quả thí nghiệm 1

Biểu diễn bằng biểu đồ nhƣ sau:

Hình 4.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ cao

Nhận xét:

Nhiệt độ cao gây chết một lƣợng lớn tế bào nấm men khi sấy trong khoảng thời gian dài. Ở khoảng nhiệt độ từ 45oC đến 50oC số lƣợng nấm men mất đi xấp xĩ 50% so với ban đầu. Ngƣợc lại ở 40oC tỷ lệ sống tƣơng đối khá, có thể coi là cao so với kết quả của 2 nhiệt độ còn lại. Kết quả này cho thấy mặc dầu phƣơng pháp sấy tầng sôi có thể làm giảm độ ẩm men tƣơi xuống thấp (5%-8%) để bảo quản nhƣng lại làm giảm chất lƣợng men tƣơi dạng paste. Sự chênh lệch nhiệt độ lớn từ 15oC đến 20oC trƣớc lúc đƣa men vào máy

Sấy nhiệt độ cao

0 1E+12 2E+12 3E+12 0 20 40 60 Nhiệt độ Số tế bà o bào Series1

và lúc máy đã ổn định nhiệt độ yêu cầu đã gây sốc nhiệt cho con men. Nhƣ vậy nhiệt độ 40oC có thể đƣợc chấp nhận để sấy men số lƣợng lớn phục vụ cho bảo quản.

4.1b Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của mật ong lên nấm men Saccharomyces cerevisiae trong điều kiện sấy tầng sôi.

Dựa vào kết quả thí nghiệm, số trung bình tế bào nấm men sống so với men tƣơi ở điều kiện cùng nhiệt độ nhƣng khác tỷ lệ phối trộn mật ong nhƣ sau:

nhiệt độ Thời gian nồng độ tỷ lệ so với men

tƣơi số tế bào sống sót 40 180 0 0,44 3,19E+11 0,03 0,81 5,9E+11 0,05 0,81 5,88E+11 0,07 0,85 6,14E+11 45 145 0 0,20 1,43E+11 0,03 0,53 3,97E+11 0,05 0,55 3,87E+11 0,07 0,72 5,25E+11 50 120 0 0,09 6,29E+10 0,03 0,50 3,6E+11 0,05 0,63 4,55E+11 0,07 0,62 4,47E+11

Bảng 4.2 kết quả thí nghiệm 1

Nhận xét:

Men tƣơi (không phối trộn mật ong) nhanh chóng giảm số lƣợng sau 150 phút sấy trong máy sấy. Nhiệt độ 50oC C đã làm chết hầu nhƣ các tế bào nấm men. Bánh men paste sử dụng nên tránh tiếp xúc với nhiệt độ này. Các nghiệm thức có phối trộn mật ong đều làm tăng khả năng chịu nhiệt của men tƣơi khi phối trộn với chúng. Dựa vào phân tích ANOVA cho thấy độ tin cậy cao ở kết quả khảo sát. Tuy nhiên nhiệt độ cao vẫn tác động lên sinh lý con men nên vẫn xảy ra mất mát 1 lƣợng không nhỏ nấm men.( tỷ lệ sống dƣới 85%). Mật ong chỉ có tác dụng hạn chế tác động của nhiệt độ lên con men chứ không ngăn đƣợc các tế bào bị hủy diệt .