a) Thuyết minh quy trình cơng nghệ:
Cá sau khi thu nhận cần được phân loại theo khối lượng và chất lượng. Sau đó được sơ chế, chế biến và làm sạch trước khi ướp muối với tỷ lệ muối từ 20 - 22% trọng lượng cá tươi ban đầu. Thời gian ướp khoảng từ 1 - 2 giờ. Tiếp đến là tiến hành khử muối để giảm độ mặn cho cá trong vòng 10 - 15 phút. Sau khi để ráo cá được xếp lên sàng, rồi sấy khô với thời gian 2 - 3 ngày ở nhiệt độ 450C - 500C. Trong quá trình sấy phải ln ln đảo trộn. Cuối cùng là bao gói để bảo quản sản phẩm.
b) Phương pháp sấy:
Đối lưu, nhiệt gió. Nhiệt được lấy từ năng lượng mặt trời và bù nhiệt bằng điện trở.
Tốc độ gió: 0,4 m/s. Nhiệt độ sấy: 450C.
Thời gian sấy: 12h. Độ ẩm ban đầu: 78%.
Độ ẩm sau khi sấy sơ bộ: 7,58%.
Việc lựa chọn thông số sấy là một yếu tố kỹ thuật quan trọng và là những thông tin mật của bất cứ thương hiệu sản phẩm nào. Tuy nhiên, có một số nguyên lý chung mà người sử dụng máy sấy có thể tham khảo.
Nhiệt độ sấy càng cao, sản phẩm bị biến dạng, biến chất nhiều. Thời điểm đầu quá trình sấy diễn ra nhanh, nhưng do biến đổi của lớp bề mặt lớn, q trình thốt ẩm từ lớp trong ra chậm, và đơi khi cá có thể khơng đạt độ ẩm mong muốn. Thông thường, nhiệt độ của loại hình sấy làm chín đối với cá lóc cao nhất nên chỉ là 80%.
Tốc độ gió: Tốc độ gió ban đầu nên chậm, sau đó nhanh dần. Ban đầu, nếu tốc
độ gió quá nhanh, nhiệt lượng để bức ẩm sẽ khơng đủ để giúp thốt ẩm. Sau giai đoạn sấy sơ bộ, tốc độ gió nên tăng lên.
Độ dày nguyên liệu: Độ dày nguyên liệu càng lớn thì tốc độ sấy càng chậm,
chất lượng càng giảm. Nhưng độ dày nhỏ khiến tiêu tốn nhiều diện tích sấy, có thể khiến thành phẩm bị vụn.
c) Kết quả sản phẩm sau khi sấy:
Chi phí điện năng riêng cho q trình sấy là 0,58 kWh/kg cá, thời gian sấy 12 giờ, tốc độ sấy trung bình 3,45%/h, hàm lượng đạm của cá lóc cá sặc sau khi sấy đạt 7,58%, thịt cá mềm đều, cá có mùi thơm đặc trưng. Thời gian sấy rút ngắn đáng kể và chất lượng cá lóc sau khi sấy cao hơn các phương pháp làm khơ cá lóc hiện đang được sử dụng.
3.5 Phân tích, đánh giá và lựa chọn phương pháp sấy phù hợp
3.5.1 Giới thiệu về công nghệ sấy
Trong các ngành cơng nghiệp, q trình tách nước khỏi vật liệu (làm khơ vật liệu) là rất cần thiết. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu, tùy theo yêu cầu về mức độ làm khơ vật liệu có thể sử dụng nhiều phương pháp tách nước khác nhau: phương pháp cơ học, phương pháp hóa lý, phương pháp nhiệt…
Trong đó phương pháp nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất. Quá trình làm bốc hơi nước khỏi vật liệu bằng nhiệt gọi là sấy. Quá trình sấy được phân biệt là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.
Sấy tự nhiên là lợi dụng năng lượng mặt trời để làm bay hơi ẩm trong vật liệu. Biện pháp này khá đơn giản nhưng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu do tiến hành ở ngồi trời. Vì vậy trong q trình sản xuất phải tiến hành sấy nhân tạo.
Mục đích của q trình sấy là giảm hàm lượng ẩm trong vật liệu, hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng, nhằm làm tăng tính bền vững trong bảo quản nơng sản và thực phẩm hoặc các vật liệu khác. Đồng thời giảm chi phí vận chuyển.
Đối tượng của quá trình sấy, phương pháp cung cấp nhiệt cho vật liệu trong quá trình sấy rất đa dạng. Do đó có thể lựa chọn phương án, thiết bị tối ưu để đạt hiệu quả sấy cao nhất.
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng (nhiệt năng) để biến đổi trạng thái của pha lỏng (nước) trong vật liệu thành hơi. Đây là q trình khơng ổn định, độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian.
3.5.2 Các phương pháp sấy
a) Phương pháp sấy nóng:
Khi vật liệu sấy được đốt nóng thì phân áp suất của hơi nước trong vật liệu sấy (pv) tăng lên. Nếu phân áp suất của hơi nước trong môi trường xung quanh (ph) khơng đổi thì độ chênh lệch (pv - ph) tăng lên, do đó q trình sấy được tăng cường. Đây là cơ sở của các thiết bị sấy bức xạ. Trong thiết bị sấy loại này, khơng khí xung quanh chỉ làm nhiệm vụ mang ẩm thải vào môi trường. Trong các thiết bị sấy đối lưu như thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm... do môi trường xung quanh.
b) Phương pháp sấy lạnh:
Khi vật liệu sấy khơng được đốt nóng, do đó pv khơng đổi nhưng chúng ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước ph của môi trường xung quanh thì quá trình sấy vẫn xảy ra với động lực (pv - ph). Đây là cơ sở của các phương pháp sấy đẳng nhiệt, sấy chân không, sấy thăng hoa.
c) Tác nhân sấy:
Để duy trì động lực của q trình sấy cần một mơi chất mang ẩm thoát từ bề mặt vật liệu sấy thải vào môi trường. Môi chất làm nhiệm vụ nhận ẩm từ bề mặt vật liệu sấy thải vào môi trường gọi chung là tác nhân sấy. Tác nhân sấy có thể là khơng khí, khói lị... Trong các thiết bị sấy đối lưu tác nhân sấy còn làm thêm nhiệm vụ đốt nóng vật liệu sấy. Trạng thái của tác nhân sấy cũng như nhiệt độ và tốc độ của nó đóng vai trị quan trọng trong q trình sấy.
3.5.3 Phân loại các hệ thống sấy
Một hệ thống sấy có thể có các thiết bị sau: Với hệ thống sấy hoạt động theo phương pháp sấy nóng thì hệ thống sấy gồm: Thiết bị sấy, bộ đốt nóng tác nhân sấy, quạt, thiết bị phụ khác... Với hệ thống sấy lạnh gồm: Thiết bị sấy, máy lạnh, máy hút chân khơng...
a) Các hệ thống sấy nóng:
Các hệ thống sấy nóng phổ biến có thể phân theo phương pháp đốt nóng vật liệu sấy: Hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc.
❖ Hệ thống sấy tiếp xúc:Hệ thống sấy tiếp xúc là hệ thống sấy trong đó vật liệu
sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng bằng dẫn nhiệt. Hệ thống sấy tiếp xúc được chia thành 2 loại:
- Hệ thống sấy lô: Là hệ thống sấy chuyên dụng dùng để sấy các vật liệu sấy dạng tấm phẳng có thể uốn cong được như giấy, vải... Trong hệ thống sấy này thiết bị sấy là những hình trụ trịn (gọi là các lơ sấy) được đốt nóng thơng thường bằng hơi nước bảo hòa. Giấy hoặc vải ướt được cuộn trịn từ lơ này qua lơ khác và nhận nhiệt bằng dẫn nhiệt từ mặt các lô. Ẩm nhận được năng lượng tách khỏi vật liệu sấy và bay vào mơi trường khơng khí xung quanh. Để tăng cường trao đổi nhiệt - ẩm có thể đặt các quạt hút hoặc quạt thổi trên bề mặt vật liệu sấy.
dẫn nhiệt để tách ẩm khỏi vật liệu sấy đi vào khơng khí xung quanh. Bột đã sấy khơ được một thiết bị tách khỏi tang.
❖ Hệ thống sấy đối lưu: Đây là hệ thống sấy phổ biến nhất, được phân loại theo
cấu tạo.
- Hệ thống sấy buồng: Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy. Trong buồng sấy bố trí các thiết bị đỡ vật liệu gọi chung là thiết bị truyền tải. Nếu dung lượng của buồng sấy bé và thiết bị truyền tải là các khay sấy thì được gọi là tủ sấy. Nếu dung lượng buồng sấy lớn và thiết bị truyền tải là xe goòng với các thiết bị chứa vật liệu thì gọi là hệ thống sấy buồng kiểu xe gng... Nói chung, thiết bị truyền tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng. Ví dụ hệ thống sấy buồng để sấy sơ chế thuốc lá mà chúng ta gặp phổ biến ở các điạ phương trồng thuốc lá thì thiết bị truyền tải chỉ là các rào tre để treo thuốc. Do đặc điểm nói trên, hệ thống sấy buồng là một hệ thống sấy chu kỳ từng mẻ, do đó năng suất sấy khơng lớn. Tuy nhiên, hệ thống sấy buồng có thể sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác nhau từ dạng cục, hạt như các loại nông sản đến các vật liệu dạng thanh, tấm như gỗ, thuốc lá...
- Hệ thống sấy hầm: Khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, thiết bị sấy là một hầm sấy dài, vật liệu sấy vào đầu này và ra đầu kia của hầm. Thiết bị truyền tải trong hệ thống sấy hầm thường là các xe goòng với các khay chứa vật liệu sấy hoặc băng tải. Đặc điểm chủ yếu của hệ thống sấy hầm là bán liên tục hoặc liên tục. Cũng như hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm có thể sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác nhau. Tuy nhiên do hoạt động liên tục hoặc bán liên tục nên năng suất của nó lớn hơn so với sấy buồng.
- Hệ thống sấy tháp: Đây là hệ thống sấy chuyên dụng dùng để sấy vật liệu sấy dạng như thóc, ngơ, lúa... Hệ thống sấy này có thể hoạt động liên tục hoặc bán liên tục. Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này là một tháp sấy, trong đó người ta đặt một loạt các kênh dẫn xen kẽ một loạt các kênh thải. Vật liệu sấy đi từ trên xuống và tác nhân sấy từ kênh dẫn xuyên qua vật liệu sấy thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm với vật liệu sấy rồi đi vào kênh thải và thải vào môi trường.
- Hệ thống sấy thùng quay: Là một hệ thống sấy chuyên dụng để sấy các vật liệu sấy dạng cục, hạt. Thiết bị sấy ở đây là một hình trụ trịn đặt nghiêng một góc nào đó. Trong thùng sấy có thể bố trí các cánh xáo trộn hoặc khơng. Khi thùng sấy quay, vật liệu sấy vừa dịch chuyển từ đầu này đến đầu kia vừa bị đảo trộn và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm với dịng tác nhân sấy.
- Hệ thống sấy tầng sôi: Là hệ thống sấy chuyên dụng để sấy hạt. Thiết bị sấy ở đây là một buồng sấy, trong đó vật liệu sấy nằm trên ghi có đục lỗ. Tác nhân sấy có nhiệt độ và tốc độ thích hợp đi xun qua ghi và làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng trên mặt ghi như hình ảnh các bọt nước sơi để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm. Vì vậy, người ta gọi hệ thống sấy này là hệ thống sấy tầng sôi. Hạt khô nhẹ hơn sẽ nằm phía trên và được lấy ra một cách liên tục.
b) Các hệ thống sấy lạnh:
Trong hệ thống sấy lạnh, nhiệt độ vật liệu sấy có thể trên dưới nhiệt độ môi trường (t > 0) và cũng có thể nhỏ hơn 00C. Sấy lạnh có ưu điểm là chất lượng sản phẩm sấy tốt nhất nhưng hệ thống sấy phức tạp, vốn đầu tư lớn và chi phí năng lượng cho 1 đơn vị sản phẩm cao. Vì vậy, hệ thống sấy lạnh chỉ được sử dụng khi vật liệu sấy không chịu được nhiệt độ cao và đòi hỏi ngặt nghèo về chất lượng sản phẩm như màu sắc, hương vị... Có thể phân loại hệ thống lạnh theo ba dạng sau đây:
❖ Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0: Với hệ thống sấy lạnh này, tác nhân sấy
thơng thường là khơng khí trước hết được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc khử ẩm hấp thụ, sau đó được đốt nóng (nếu khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh) hoặc được làm lạnh (nếu khử ẩm bằng phương pháp hấp thụ) đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy. Khi đó, phần áp suất ph trong tác nhân sấy bé hơn phân áp suất hơi nước pbm trên bề mặt vật liệu sấy nên ẩm từ dạng lỏng trên bề mặt vật liệu sấy bay hơi vào tác nhân sấy, kéo theo sự chuyển dịch ẩm bên trong vật liệu sấy ra ngoài. Như vậy, quy luật chuyển dịch ẩm trong hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t
❖ Hệ thống sấy thăng hoa: Trong hệ thống sấy này, nước ở dưới điểm ba thể,
nghĩa là T < 273K, p < 610pa nhận được nhiệt lượng (thường là do dẫn nhiệt và bức xạ) thực hiện quá trình thăng hoa để nước chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi và đi vào tác nhân sấy. Như vậy, trong hệ thống sấy thăng hoa, một mặt ta phải làm lạnh vật liệu sấy xuống dưới 00
C trong các kho lạnh và sau đó đưa vật liệu sấy với ẩm dưới dạng rắn vào bình thăng hoa. Ở đây vật liệu sấy được đốt nóng và đồng thời tạo chân không trong không gian xung quanh bằng bơm hút chân không.
❖ Hệ thống sấy chân không: Nếu nhiệt độ vật liệu sấy nhỏ hơn 273 K nhưng
áp suất xung quanh p > 610 pa thì khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phân tử nước ở thể rắn chuyển thành thể lỏng và sau đó mới chuyển thành thể hơi đi vào tác nhân sấy.
Nhận xét:
Như vậy tùy vào vật liệu sấy khác nhau mà ta chọn phương pháp sấy phù hợp để bảo quản sản phẩm lâu dài.
Các tác nhân sấy được dùng chủ yếu hiện nay từ nguồn năng lượng hóa thạch có hiệu suất thấp làm cho chi phí sấy tăng cao.
3.5.4 Giới thiệu về phương pháp sấy ứng dụng công nghệ năng lượng mặt trời trời
Sấy là một công đoạn cực kỳ quan trọng được áp dụng trong sản xuất, bảo quản nông sản. Hầu hết các sản phẩm nơng sản có độ ẩm khi mới thu hoạch từ 70 – 80%, độ ẩm như vậy là quá cao cho quá trình bảo quản lâu dài. Ở điều kiện này vi sinh và các loại enzym phát triển rất nhanh làm hư hại cũng như tiêu hao các chất dinh dưỡng có trong nơng sản. Q trình tách ẩm từ sản phẩm sẽ làm chậm tốc độ phát triển của vi sinh, enzim và làm chậm tốc độ nảy mầm. Đây là bước cần thiết phải thực hiện khi muốn bảo quản nông sản trong thời gian dài.
Trước đây, nông dân phần lớn tự thu hoạch, phơi sấy, bảo quản theo các phương pháp truyền thống cụ thể là hong phơi nắng ngồi sân, lịng lề đường phương pháp này tuy đơn giản, ít tốn kém nhưng bị động vào thời tiết, ảnh hưởng mưa gió làm thời
gian phơi sấy dài nên làm nông sản biến màu, giảm mùi hương tự nhiên và thay đổi các tính chất hóa lý tự nhiên của nơng sản dẫn đến giảm chất lượng của sản phẩm, giảm hàm lượng chất dinh dưỡng có trong sản phẩm.
Để khắc phục các nhược điểm của phương pháp truyền thống. Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy mới như dùng lò sấy cấp nhiệt từ nguyên liệu hóa thạch (than, củi…), điện năng. Tuy nhiên các phương pháp này gây ảnh hưởng tới mơi trường và chi phí nhiên liệu cao.
Sử dụng cơng nghệ NLMT vào q trình sấy sẽ đem lại rất nhiều ưu điểm hơn là sử dụng nguyên liệu hóa thạch. Ưu điểm nổi trội nhất là thân thiện với mơi trường, giảm phát thải khí CO2 vào khơng khí, tiết kiệm chi phí nhiên liệu. Hiện tại cơng nghệ sấy bằng NLMT có 3 phương pháp sấy đó là sấy bằng NLMT trực tiếp, gián tiếp và kết hợp. Máy sấy bằng NLMT là thiết bị dùng để sấy nông sản bằng NLMT. Dựa vào sự di chuyển của luồng khơng khí trong máy sấy mà chúng được chia làm 2 loại là máy sấy bằng NLMT đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức.
a) Sấy trực tiếp:
Sấy trực tiếp là phương pháp đơn giản trong việc sấy nông sản. Với phương pháp này, sản phẩm sấy sẽ nhận trực tiếp bức xạ mặt trời và thoát hơi ẩm ra mơi trường xung quanh. Có 2 dạng sấy bằng NLMT:
- Hong phơi nắng.
- Thông qua một lớp bao phủ trong suốt, lớp này sẽ bảo vệ nông sản sấy khỏi bụi, mưa và các hiện tượng tự nhiên khác – có thể gọi đây là phương pháp sấy thụ động.