HOẠT ĐỘNG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NÔNG SẢN
4.2.1.Công nghệ sấy nông sản
4.2.1.1. Ý nghĩa của quá trình sấy trong quá trình bảo quản nông sản thực phẩm:
Sản phẩm nông nghiệp ở nước ta ngày càng nhiều, nhất là các sản phẩm của vùng nhiệt đới có giá trị xuất khẩu ngà y càng cao và ngày càng chiếm tỷ trọng lớn trong toàn bộ thu nhập của ngành nông nghiệp. Các sản phẩm này muốn bảo quản tốt thì phải có độ ẩm nhỏ, nhưng độẩ m nà y ít khi có được ngay sau khi thu hoạch. Vì vậy, chúng cần được phơi sấy để là m khô đến độẩm yê u cầu bảo quản. Sấy là phương pháp tương đối có hiệu quả, tạo nên tiền đề để bảo quản tốt sản phẩm. Mặt khác có những sản phẩm chỉ thông qua khâu phơi sấy mới đảm bảo phẩm chất tốt, nâng cao được giá trị thương phẩ m như chè, cà phê, thuốc lá...
Hạt và các sản phẩm nông nghiệp trước khi nhập vào kho bảo quản đều phải có độ ẩm ở mức độ an toàn. Điều kiện thíc h hợp của độ ẩm để bảo quản hạt phụ thuộc vào từng loại hat (Ví dụ: lúa giống <12%, lúa làm lương thực nà m trong giưói hạn 12- 14%, lạc và một số hạt giàu chất béo 7-9%...). Phần lớn, hạt thu hoạch về có độẩm cao hơn, nhiề u trường hợp như ngô, lúa... nhập kho có độẩm lên tới 20-30%. Với độẩm của hạt lớn hơn 14% thì hoạt động sống tăng, hô hấp mạnh, lô hạt bị nóng và ẩm thê m. Đó là
điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và côn trùng. Kết quả làm cho nhiệt độ của lô hạt tăng lê n rõ rệt dẫn đến sự bốc nóng là m lô hạt bị hỏng.
Để tránh các hiện tượng trên, ta phải đảm bảo độ ẩm của lô hạt < 14%. Do đó, đối với một số nước nông nghiệp nhiệt đới như nước ta, khí hậu nóng ẩ m, mưa nhiều thì sấy là một việc là m rất quan trọng. Quá trình sấy thực chất là dùng nhiệt năng để làm bốc hơi nước của sản phẩm. Quá trình này phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước vật đem sấy, tính chất lý học và trạng thái bề mặt của sản phẩm.
4.2.1.2. Nguyên tắc cơ bản của quá trình sấy
Nguyên tắc của quá trình sấy là dùng các tác nhân sấy để loại bỏ bớt nước tự do có trong nguyên liệu từ đó để hạn chế các hoạt động sống diễn ra trong bản thân nguyên liệu cũng như của các loại vi sinh vật, côn trùng gây hại có trong nguyên liệu.
Đối với các phương pháp sấy khác nha u thì có nguyên tắc sấy khác nhau. Đối với phương pháp sấy dùng khí nóng thì nó dựa vào sự trao đổi nhiệt và ẩm giữa không khí và sản phẩm. Nhiệt trong không khí được dùng để:
- Đưa các nguyê n liệu sấy từ nhiệt độ khởi điể m đến nhiệt độ bốc hơi nước. - Cung cấp nhiệt độ cần thiết cho sự bốc hơi nước của sản phẩm.
Hiệu quả của việc này thể hiện bởi sự tăng nhiệt độ và giảm độẩm của nguyê n liệu cũng như sự giảm nhiệt độ và tăng độẩm của không khí nóng.
Trong quá trình sấy, trong sản phẩm xảy ra 3 quá trình: - Sự thoát hơi nước của bề mặt sản phẩm.
- Sự khuếch tán của ẩm trong nguyên liệu ra bề mặt.
- Sự trao đổi nhiệt giữa sản phẩm và môi trường xung quanh.
Khi sấ y, nước tự do ở bề mặt nguyên liệu sẽ bốc hơi trước tiê n. Sau đó, nước từ bên trong của nguyên liệu mới khuếch tán ra bề mặt nguyê n liệu rồi mới bốc hơi. Trong quá trình sấy, nếu sấy quá nhanh thì nước từ bên trong sẽ không khuếch tán ra kịp thì q uá trình sấy sẽ không đều. Lúc đó, bề mặt nguyên liệu sấy sẽ khô còn p hía bên trong sẽ còn ẩm. Vì vậ y, trong các phương pháp sấy, người ta thường có giai đoạn ủ là nhằm mục đíc h để cho ẩm bên trong nguyê n liệu khuếch tán ra bề mặt sản phẩ m để chất lượng sấy được tốt.
Có nhiều phương pháp sấy khác nhau và được chia ra là m 2 nhó m chính đó là sấy tự nhiên và sấy nhâ n tạo. Sấy tự nhiên như là phương pháp phơi nắng còn sấy nhâ n tạo có rất nhiều phương pháp như là dùng không khí nóng, dùng năng lượng ánh sáng mặt trời, chất điện mô i, hoá chất, sấy chân không, sấy thăng hoa…
* Sấy bằng không khí nóng
Trong sấy bằng không khí nóng không khí sấy được đốt nóng đến một mức cần thiết rồi được cung cấp cho nguyên liệu ẩm.
Sấy bằng không khí nó ng có thể sử dụng phương pháp sấy trực tiếp hoặc là phương pháp sấy gián tiếp. Sấy trực tiếp là phương pháp cho không khí nóng tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu ẩ m để cung cấp nhiệt và mang nước bốc hơi ra ngoài. Còn sấy tiếp xúc là phương pháp không cho không khí nó ng tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu mà không khí nóng truyền nhiệt cho nguyên liệu gián tiếp qua một vách ngăn, thường là vách ngă n bằng kim loại.
Sấy bằng không khí nóng được sử dụng phổ biến nhất. Có nhiều loại máy sấy khác nha u nhưng nhìn chung chúng đều có nguyên tắc cấu tạo cơ bản giống nhau. Tất cả các loại máy sấy đều phải có bộ phận đốt nóng không khí (calorife), quạt hút thổi không khí và bộ phận chứa nguyê n liệu sấy (buồng sấy).
Các loại má y sấy: máy sấy trục lăn, máy sấy dạng trống, mấy sấy thùng quay, máy sấy phun, má y sấy sàng rung…
* Ưu điểm
- Không phụ thuộc vào thời tiết. - Sấy nhanh.
- Khối lượng sấy lớn.
- Sử dụng cho cả hạt bảo quản ngắn ngày lẫn dài ngày. * Nhược điểm
- Đầu tư ban đầu và chi phí hoạt động tương đối lớn. - Sử dụng một lượng nhiên liệ u đáng kể.
- Nguy hiể m do nguy cơ cháy.
- Do phải đốt nóng không khí bằng các loại nhiên liệu nên các sản phẩm sấy có thể bị nhiễm bẩn bởi khói thải.
* Sấy bằng bức xạ
Sấy bằng bức xạ được dựa trên sự hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng nhiệt của nguyên liệu sấy. Phơi nắng là một ví dụ về sấy bằng bức xạ. Sấy bằng bức xạ cũng có thể được thực hiện với các máy bức xạ hồng ngoại đặc biệt, như là các đèn hồng ngoại. Sự di chuyển và bốc hơi của ẩm xảy ra do sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất hơi nước giữa hạt và không khí xung quanh.
- Phơi nắng
Đây là phương pháp lợi dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để là m khô nguyên liệu. Phơi nắng là phương pháp sấy truyền thống phổ biến nhất. Hiện nay, một lượng lớn hạt và các một số loại nông sản khác vẫn được sấy bởi ánh nắng mặt trời ở các nước đang phát triển. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để là m khô, nguyên liệu được trải ra trên mặt đất hay trên các mặt phẳng, tấm phẳng rồi để dưới ánh nắng mặt trời. Cứ như thể, nhiệt từ ánh sáng mặt trời sẽ đốt nóng nguyên liệu và là m cho nước trong nguyên liệu bốc hơi và đạt đến độ ẩm cần thiết.
Hiệu quả của quá trình phơi nắng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩ m tương đối của không khí, tốc độ gió, loại và điều kiện của nguyên liệu…
* Ưu điểm
- Không cần dùng đến nhiên liệu hoặc năng lượng cho các máy sấy. - Thực hiệ n đơn giản, rẻ tiền.
- Khả năng sống của hạt được đảm bảo do quá trình p hơi thúc đẩy quá trình chín sinh lý của hạt.
- Hoạt động của vi sinh vật và sự phá hoại của côn trùng, sâu mọt… được là m giảm do tác dụng của bức xạ mặt trời.
- Giải quyết được vấn đề lao động. - Không gâ y ô nhiễm.
* Nhược điểm
- Không thực hiện được liên tục hoặc trong suốt cả năm.
- Tổn thất lớn do sự gãy vỡ, chim, chuột hay lẫ n đất cát và dễ bịẩm khi trời mưa… - Cần phải có những dụng cụ hay xây dựng những sân phơi đặc biệt.
- Không phù hợp cho việc sử dụng với một lượng lớn nguyê n liệ u được thu hoạch trong một thời gian ngắn.
- Tốn nhiều công lao động và không cơ giới hóa được
- Sấy bằng ánh sáng mặt trời
Do phương pháp phơi nắng có nhiều hạn chế nên người ta đã cải tiến và đưa ra phương pháp sấy bằng ánh sáng mặt trời.
Hệ thống sấy bằng năng lượng mặt trời có thể sử dụng hiệu quả ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới nơi mà nguồn năng lượng mặt trời dồi dào và việc phơi nắng cũng được đánh giá cao. Có nhiều máy sấy dùng năng lượng mặt trời với thiết kế cũng như sức chứa khác nha u.
Một trong những thành phần chính của các máy sấy này là một bộ phận hấp thụ để nhận và hấp thụ các tia bức xạ mặt trời. Bộ phận hấp thụ này biến đổi năng lượng bức xạ thành năng lượng nhiệt để đốt nóng không khí thổi ra bên trên nó và không khí nóng đó có thể được dùng như là một mô i trường sấy. Máy sấy dùng năng lượng mặt trời có thể được chia thành hai nhó m đó là máy sấy tự nhiên và máy sấy cưỡng bức.
Máy sấy tự nhiê n không cần quạt gió để đối lưu không khí trong máy sấy. Do vậy, các máy này rẻ và dễ sử dụng. Nhưng quá trình sấy lại chậm và mất nhiều thời gian. Các máy sấy hộp đơn giản sử dụng năng lượng mặt trời được xếp vào loại này.
Trong dạng má y sấy cưỡng bức, các quạt gió sẽ làm đố i lưu một lượng k hông khí đ ủ cho lượng nguyên liệu sấy. Những má y sấy này có thể sấy một lượng nguyên liệu tương đối lớn với thời gia n ngắ n hơn. Các máy sấy năng lượng mặt trời dạng thùng thuộc về loại nà y.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng không thể sử dụng qua nh nă m mà chỉ sử dụng vào những lúc có nắng, vì vậy có thể kết hợp thê m một hệ thống hỗ trợ để đốt nóng không khí. Nó bao gồm một mái nghiêng bằng kim loại phẳng hấp thụ năng lượng mặt trời để đốt nóng không khí, một lò nhiên liệu và một máy sấy. Nó phù hợp cho việc sấy hạt giống và hạt dùng là m thức ăn.
Do năng lượng của tia hồng ngoại lớn hơn năng lượng của tia sáng rất nhiều nên người ta thường dùng các tia hồng ngoại có bước sóng λ= 8 ÷ 10µm để sấy. Tia hồng ngoại có thể thâm nhập vào trong cơ thể được chiếu tới một độ sâu nhất định và chuyển hoá thành năng lượng nhiệt.
Những đèn hồng ngoạ i đặc biệt có chứa hỗn hợp khí N2 và Ar có nhiệt độ cháy sáng của dây tóc khoảng 2500oK, mặt đèn có phủ một lớp bạc mỏng để là m bề mặt phản xạ thì 70 ÷ 80% năng lượng điện được biến thành tia hồng ngoại. Ngoài ra những bề mặt kim loại và gố m được đốt nóng đến một nhiệt độ quy định bằng một nguồn nhiệt cũng có thể được sử dụng như là một máy phát bức xạ hồng ngoại.
* Thuận lợi
- Thời gia n nâng nhiệt nhanh, tốc độ sấy nhanh. - Chất lượng sản phẩm sấy tốt, đồng đều.
- Tiêu diệt được các loại vi sinh vật và côn trùng gây hại có trong nguyê n liệu sấy. - Không phụ thuộc vào thời tiết.
- Các máy sấy bằng đèn hồng ngoại hoạt động đơn giản và an toàn. * Khó khăn
- Sử dụng năng lượng điện nhiều. - Hệ số sử dụng thấp.
- Giá thành sấy cao.
Các má y sấy bức xạ được sử dụng ở nhiề u nước để sấy các máy chi tiết má y có bề mặt được sơn phủ, trong chế biến gỗ, trong công nghiệp dệt, sấy hạt ngũ cốc và các ngà nh công nghiệp thực phẩm khác.
* Sấy thăng hoa
Đây cũng là một phương pháp táchnước ra khỏi nguyên liệu ẩ m. Tuy nhiên, nước ở đây không phải ở trạng thái lỏng mà phải ở trạng thá i rắn vì vậy quá trình sấy phải thực hiện ở điều kiện chân không cao có áp suất thấp (0,1 ÷ 1 mmHg) và nhiệt độ thấp (- 15oC). Ở điều k iện sấy đó, nước trong nguyên liệu ở trạng thái lạnh đông sẽ biến thành trạng thái hơi mà không qua trạng thái lỏng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với điều kiện sấy như vậy nên trong máy sấy phải có bơm chân không và thiết bị ngưng tụ hơi nước, một thiết bị sấy và buồng sấy phải thật kín.
* Ưu điểm
- Chất lượng sản phẩm sấy rất cao, hầu như không làm biến đổi bất cứ thành phần binh dưỡng nào của nguyên liệu.
- Thời gia n sấy nhanh. * Nhược điểm
- Quá trình vận hành phức tạp. - Đầu tư ban đầu cao.
* Chế độ sấy đối với một số sản phẩm hạt
Muốn bảo quản hạt được lâ u mà không là m cho chất lượng của hạt giảm thì cần phải làm giả m độẩm của hạt xuố ng dưới độẩm giới hạn (Bảng 4.1). Ở trạng thái khô, những biế n đổi lý hóa, hóa sinh, vi sinh vật và côn trùng đều bị hạn chế. Hạt thường được làm khô bằng cách sấy, phơi nắng hoặc thổi không khí khô vào khối hạt.
Bảng 4.1. Độ ẩm giới hạn của một số loại hạt
Loại hạt Độẩm (%) Loại hạt Độẩm (%) Thóc 11÷13 Đậu tương 11 ÷ 12 Ngô bắp 20 Lạc 8 ÷ 9 Ngô hạt 12 ÷ 13 Vừng 7 ÷ 8 Lúa mì 11÷13 Thầu dầu 6 ÷ 7 Đại mạch 11÷13
Trong chế độ sấy đối với các loại hạt cần chú ý đến nhiệt độ của tác nhân sấy và nhiệt độ đốt nóng hạt. Nhiệt độ đốt nóng hạt cần phải được xác định rõ giới hạn, nó phụ thuộc vào các yếu tố như loại hạt, mục đích sử dụng, độẩm của hạt trước khi đưa đi sấy và cấu tạo của máy sấy. Có loại hạt khi sấy ở nhiệt độ cao vẫn giữ được tính chất vật lý, sinh lý và công nghệ. Nhưng cũng có loại hạt không cho phép sấy ở nhiệt độ cao.
Cơ sở để chọn nhiệt độ tác nhân và nhiệt độ đốt nóng hạt là căn cứ vào độ ẩm ban đầu của hạt (Bảng 4.2). Hạt có độ ẩm cao, hà m lượng nước trong hạt nhiều và có độ bền thấp nên phải được sấy ở chế độ mềm, có nghĩa là nhiệt độ tác nhân và nhiệt độ đốt nóng hạt thấp. Nhiệt độ sấy của một số loại hạt được cho ở bảng sau:
Bảng 4.2. Nhiệ t độ giới hạn khi sấy của một số loại hạt
to tác nhân (oC) W<18% W=18 ÷ 21% W>21 Loại hạt to đốt nóng hạt (oC) Bậc 1 Bậc 2 Bậc1 Bậc 2 Bậc 1 Bậc 2 Đại mạch 60 100 100 130 160 120 150 Ngô, cao lương 50 120 120 100 120 100 110
Thóc 35 85 85 70 85 70 80
Đậu tương 25 70 70 69 70 60 70
Đậu khác 30 85 85 70 80 70 80
Như vậy, đối với hạt có độ ẩm lớn hơn 20% thì quá trình sấy phải diễn ra 2 ÷ 3 lần, mỗi lần tách một lượng ẩm nhất định và nhiệt độ lần sấy sau có thể cao hơn lần sấy trước. Sự vận chuyển hạt vào trong máy sấy cũng có ý nghĩa trong việc đảm bảo chế độ sấy.
Các loại hạt khác nhau có chế độ sấy khác nhau. Sự thay đổi của chế độ sấy ngoài việc phụ thuộc vào độ ẩm của hạt còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của hạt. Các loại hạt mà trong thành phần của nó có các chất nhạy cảm với nhiệt độ cao thì phái có nhiệt độ sấy thấp hơn.
Các loại hạt thuộc họ đậu không được sấy ở nhiệt độ quá 30oC. Ở nhiệt độ quá 30oC, protein trong hạt đậu sẽ bị biến tính là m cho vỏ hạt bị nhăn cứng lại, nước bên trong hạt không thể thoát ra ngoài được và sẽ làm cho hạt bị tách là m đôi. Đối với loại hạt, ta có thể tiến hành sấy 2 ÷ 3 lần, lần đầu nhiệt độ của khối hạt là 20 ÷ 25oC trong 3