- Thành phố Hồ Chí Minh có lượng bức xạ dồi dào, trung bình khoảng 1.581 kWh/m2/năm, cao nhất là 6,3 kWh/m2/ngày vào tháng 2 và thấp nhất là 3,3 kWh/m2/ngày vào tháng 7. Số giờ nắng trung bình trong tháng dao động từ 100 - 300 giờ. Vào mùa khô, số giờ nắng lên tới 300 giờ (tháng 3) và đối với mùa mưa, số giờ nắng chỉ khoảng 150 giờ (tháng 10).
Như vậy, với điều kiện dồi dào về nhiệt và nắng, cường độ bức xạ mặt trời trung bình của Thành phố Hồ Chí Minh là khá cao, Thành phố Hồ Chí Minh có nhiều tiềm
vá, hiệu suất sấy thấp, chất lượng sản phẩm đầu ra chưa đồng đều và chưa đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Nhận thấy các vấn đề nêu trên cùng với tiềm năng ứng dụng NLMT nhóm nghiên cứu cho rằng đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời để sấy các
sản phẩm nông nghiệp tại Tp. HCM” là cần thiết, giúp cải thiện chất lượng sấy
nông sản, đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm và góp phần tiết kiệm chi phí năng lượng bảo vệ mơi trường.
Với các ưu điểm của công nghệ sấy bằng NLMT cũng như trên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước cho thấy trải qua các giai đoạn phát triển mơ hình sấy bằng NLMT đã đạt bước tiến nhất định trong công nghệ thiết kế, mang lại giá trị ứng dụng cao.
Những điều trên đảm bảo cơ sở triển khai áp dụng cho các loại nơng sản có nhu cầu sấy phù hợp với đặc điểm của sấy NLMT tại Thành phố Hồ Chí Minh.
Chương 3
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
3.1 Phân tích, đề xuất nhóm sản phẩm nơng nghiệp tiềm năng phù hợp với giải pháp sấy bằng NLMT
Các sản phẩm như Nấm Linh Chi, Lúa, Bắp, Cá Lóc, Cá Sặc được nuôi trồng, sản xuất và chế biến nhiều nhất trong các loại nơng sản có ở TP.HCM. Cho nên các sản phẩm này được lựa chọn là nhóm nơng sản tiềm năng phù hợp để sấy bảo quản.
3.1.1 Công nghệ đang sử dụng sấy nấm linh chi
❖ Phương pháp phơi nắng:
Là phương pháp làm khô nấm để bảo quản sử dụng nguồn năng lượng từ thiên nhiên là ánh nắng mặt trời.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm chi phí và cơng sức. - Giảm tải cho máy sấy.
- Bảo quản được nấm lâu hơn, từ đó có thể kéo dài thời gian sử dụng nấm. - Là giai đoạn làm khô nấm hiệu quả trước khi đưa vào máy sấy khơ hồn tồn.
Nhược điểm:
- Nấm linh chi phơi nắng không tốt bằng sấy, cả về màu sắc và mùi vị. - Nấm phơi nắng còn dễ bị nhiễm mốc.
Phụ thuộc vào thời tiết, nắng phơi nấm phải là nắng gắt, nếu phơi không đủ nắng hay đơi lúc có những cơn mưa bất chợt dễ làm cho nấm bị ẩm mốc, sẽ làm cho nấm trở nên độc hại hoặc làm giảm tính năng và tuổi thọ sử dụng của nấm.
nhỏ, số lượng nấm ít cần tiết kiệm chi phí, hoặc những trường hợp muốn giảm tải cho máy sấy…
❖ Phương pháp sấy khô bằng máy
Là phương pháp làm khô nấm để bảo quản sử dụng hơi nóng từ máy sấy nấm. Ðể cho khỏi mục nát, cần phải sấy khô nhưng phương pháp sấy, tàng trữ và bảo quản phải được thi hành đúng cách. Phương pháp mới nhất là sấy Linh Chi bằng lò sấy. Để sấy nấm, người ta thường dùng tủ có nhiều ngăn và cung cấp khơng khí nóng để làm khơ. Nấm được làm mất nước từ từ, kéo dài 4 giờ. Nấm sấy giữ được mùi vị và màu sắc tốt hơn phơi nắng. Thường cứ khoảng 3 kg nấm tươi được 1kg nấm khô. Sấy ở nhiệt độ 40 - 500C.
Quá trình sấy nấm được chia ra làm 3 giai đoạn: - Giai đoạn 1: sấy ở nhiệt độ 45 – 500C trong vòng 6 h. - Giai đoạn 2: nâng nhiệt độ lên 520C trong 3 – 4 h.
- Giai đoạn 3: giai đoạn sấy triệt để, nhiệt độ 52 – 550C trong 2 – 3 h.
Kiểm tra độ khô của quả thế nấm Linh chi bằng cách dùng tay đế bẻ thấy nấm khơ và giịn. Lúc này nấm Linh chi đã đạt độ ẩm khoảng 12%.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm thời gian.
- Sử dụng được cho quy mô sản xuất lớn, nhỏ. - Chất lượng, độ ấm của nấm sau khi sấy ổn định. - Thời gian bảo quản nấm lâu.
Nhược điểm:
- Tốn chi phí đầu tư cho các hệ thống sấy. - Tốn chi phí cho việc chạy hệ thống sấy.
3.1.2 Cơng nghệ đang sử dụng sấy Cá lóc, cá sặc rằn
❖ Làm khơ bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời
Đã từ lâu con người đã biết sử dụng năng lượng mặt trời để phơi khô cá. Nguồn năng lượng mặt trời là vô tận, không tốn tiền, dồi dào và không thể bị độc quyền sở hữu. Nếu chúng ta biết sử dụng tốt nguồn năng lượng mặt trời, nó sẽ đem lại hiệu quả to lớn trong sản xuất. Phương pháp phơi khơ cá được tiến hành ngồi trời, khơng địi hỏi thiết bị phức tạp và đắt tiền, thao tác lại đơn giản, tiết kiệm được chi phí sản xuất. Tuy nhiên, phương pháp này lại có hạn chế là chiếm nhiều diện tích mặt bằng, lao động cực nhọc, khó kiểm sốt q trình làm khơ, chất lượng có thể bị giảm do các phản ứng sinh hoá và vi sinh, dễ nhiễm bẩn và bị côn trùng tấn công. Để khắc phục các hạn chế của phương pháp này, cần tiến hành phơi ở dàn cao ráo, dùng lưới che chắn để tránh côn trùng, dùng thiết bị lều sấy sử dụng năng lượng mặt trời. Lều sấy được làm từ tre, trúc hoặc các khung gỗ nhỏ, dùng nhựa trong suốt bao phủ toàn bộ khung lều. Vật liệu sấy đặt trên một cái dàn đặt bên trong lều, dàn được đan bằng lưới che mịn. Phía dưới dàn thiết kế một tấm nhựa màu đen để cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy (tấm nhựa này cách giàn phơi một khoảng). Lều sấy có ưu điểm là gọn, nhẹ, dễ di chuyển, phịng chống ruồi, cơn trùng, ngăn cản cát, bụi và vật lạ bám vào vật liệu sấy. Lều sấy đã được sử dụng ở một số nước như: Bangladesh, Malaysia, Thái Lan, Ấn Độ…
❖ Phương pháp sấy bằng máy
Sấy khơ cá bao gồm các loại hình sấy như: Sấy ở áp lực thường bằng khơng khí nóng, sấy bằng bức xạ hồng ngoại, sấy chân không, sấy thăng hoa… Ưu điểm của việc sấy khô cá là thời gian làm khô ngắn, hạn chế được các biến đổi xảy ra trong nguyên liệu, bảo vệ nguyên liệu tránh được cát, bụi, ngăn cản công trùng xâm nhập, chủ động được thời gian và không phụ thuộc vào thời tiết.
sản phẩm so với cá tươi. Với phương pháp sấy trong khơng khí nóng, nhiệt độ sấy thấp thì thời gian sấy kéo dài, nhiệt độ sấy cao sẽ làm mất dinh dưỡng trong cá và dễ làm thịt biến cứng. Với phương pháp phơi nắng sẽ tạo ra sản phẩm có chất lượng rất thấp do sau khi phơi hết một ngày nắng nhưng cá vẫn còn tươi và phải chờ qua đêm để hôm sau phơi tiếp. Điều này đã làm protein trong cá bị phân hủy, mặt khác cá bị nhiễm khuẩn rất cao do ruồi, côn trùng, bụi bẩn…
Bên cạnh đó, do đặc thù về hình dạng của cá (chỗ thịt dày, thịt mỏng) nên các phương pháp phơi sấy hiện nay tạo ra sản phẩm cá khô không đồng đều về ẩm độ, nếu độ ẩm không đạt sẽ làm cá mau bị mốc, nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm thịt cá khô trở nên cứng.
3.1.3 Công nghệ đang sử dụng sấy Bắp
❖ Phơi nắng
Phơi cả bắp cho đến khi ráo hạt. Trước khi phơi, phải bóc bỏ hết lá bẹ và râu bắp. Sau đó, phơi bắp trên sân gạch hoặc sân xi-măng. Nếu phơi bắp trên sân đất, lót 1 lớp cót, bạt hoặc tấm nhựa (sẫm màu càng tốt).
Nếu lượng bắp nhiều, sân hẹp có thể làm giàn phơi (bằng tre, gỗ hoặc sắt thép), có lắp bánh xe để tiết kiệm diện tích và thu gom bắp dễ dàng. Mỗi giàn có 5 - 7 tầng. Có thể bố trí các tầng có điều chỉnh độ nghiêng theo ánh nắng mặt trời.
❖ Hong gió
Những nơi trồng nhiều bắp, có khí hậu khơ ráo, khơng đủ sân phơi có thể dùng kho hong gió để bảo quản bắp dài ngày. Kho hong gió thường làm cao 2,5 - 3,5m; rộng 1m, còn chiều dài tùy theo lượng bắp bắp.
Khung kho làm bằng tre, gỗ, bê tơng hoặc kim loại có mái che mưa. Để vách kho thống, gió lùa qua dễ dàng, nên làm bằng phên tre nứa đan mắt cáo hoặc lưới kim loại 25x25 mm, cũng có thể ken vách bằng những mảnh gỗ thưa nhưng phải đảm bảo khơng rơi, lọt bắp bắp ra ngồi.
Kho hong gió nên đặt ở nơi cao ráo, thống gió. Bề mặt kho vng góc với hướng gió chính của địa phương. Sàn kho cách mặt đất khoảng 3 gang tay (60 cm).
❖ Sấy khô
Khi thu hoạch bắp, gặp đúng đợt mưa ẩm dài ngày, nên sử dụng máy sấy nông sản (nhất là đối với bắp giống) để nhanh chóng làm khơ một lượng bắp lớn, bảo đảm chất lượng bắp, phòng tránh hiện tượng lên men mốc, thối hỏng, hạn chế sự xâm nhiễm của sâu mọt. Sau khi bắp đã đạt độ khơ nhất định có thể tẽ bắp, sau đó sàng sẩy để làm sạch hạt, loại bỏ tạp chất.
Hiện tại có rất nhiều chuẩn loại máy sấy bắp từ vĩ ngang cho tới dạng tháp nhưng đa số sử dụng nguồn nguyên liệu là than đá, củi khô gây ô nhiễm môi trường xung quanh, sản phẩm sau sấy độ đồng đều không cao, cần phải đảo nhiều lần trong quá trình sấy.
3.1.4 Công nghệ đang sử dụng sấy Lúa
Lúa được trồng với diện tích lớn và cho sản lượng nhiều. Do đó việc phơi sấy lúa được thực hiện đến nay đa số sử dụng phương pháp phơi trực tiếp dưới nắng hoặc sấy cưỡng bức với nhiên liệu là trấu và than... Và công suất sấy một mẻ sấy của bà con khá lớn trung bình khoảng từ 100 - 150 tấn/mẻ.
3.2 Phân tích đặc tính của sản phẩm nơng nghiệp tiềm năng lựa chọn, đề xuất loại sản phẩm phù hợp ứng dụng công nghệ sấy NLMT loại sản phẩm phù hợp ứng dụng công nghệ sấy NLMT
Nhóm nơng sản tiềm năng gồm có: nấm, lúa, bắp, cá lóc, cá sặc.
3.2.1 Đánh giá và phân tích các tác động của sấy đến đặc tính của nấm Linh Chi Linh Chi
Bảng 3.1: Thành phần hoá học tổng quát của nấm Linh Chi
STT Tên Khối lượng (%)
1 Nước 12 - 13 2 Cellulose 54 - 56 3 Lignine 13 - 14 4 Lipid 1,9 - 2 5 Monosaccharide 4,5 - 5 6 Polysaccharide 1,0 - 1,2 7 Sterol 0,14 - 0,16 8 Protein 0,08 - 1,2
Ngoài ra còn các thành phần khác như: K, Zn, Ca, Mn, Na, Khoáng thiết yếu, nhiều vitamin, amino acid, enzyme và hợp chất alkaloid.
❖ Các tác động khi sấy Nấm Linh Chi
- Nếu nhiệt độ sấy quá cao sẽ làm nấm chưa khô đều dẫn đến hiện tượng ngồi khơ trong ướt sẽ làm cho thời gian bảo quản nấm bị thu ngắn lại.
- Nấm bị sấy quá khô sẽ dẫn đến nứt, gãy quả thể.
- Nấm quá ẩm thì dễ bị nhiễm mốc, độ ẩm yêu cầu sau khi sấy đạt 5%.
- Nếu sấy với nhiệt độ quá cao làm biến đổi các hoạt chất quý cần bảo toàn, nhiệt độ sấy tối ưu là dưới 600C.
❖ Đánh giá
Đối với yêu cầu về nhiệt độ và yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm sau sấy thì cơng nghệ sấy bằng NLMT đảm bảo đáp ứng nhu cầu bên cạnh đó giúp giảm được điện năng sử dụng trong quá trình sấy, đảm bảo chất lượng sản phẩm sau sấy.
❖ Kết luận: Lựa chọn Nấm Linh Chi là đối tượng ứng dụng máy sấy NLMT.
3.2.2 Đánh giá và phân tích các tác động của sấy đến đặc tính của Cá lóc, cá sặc
a) Biến đổi vật lý
Có hiện tượng co thể tích, khối lượng cá giảm xuống do mất nước. Có sự biến đổi nhiệt độ do tạo gradient nhiệt độ ở mặt ngồi và mặt trong ngun liệu. Có sự biến đổi cơ lý như: có hiện tượng biến dạng, hiện tượng co, tăng độ giòn nhưng nếu sấy với nhiệt độ quá cao sẽ làm cá bị nứt nẻ. Nếu sấy ở nhiệt độ quá cao có thể có hiện tượng nóng chảy và tụ tập của các chất hòa tan trên bề mặt làm ảnh hưởng đến bề mặt sản phẩm, làm tắc nghẽn các mao quản thốt nước, kèm theo đó là sự đóng rắn trên bề mặt làm ảnh hưởng tới việc thoát ẩm bên trong thịt của cá.
b) Biến đổi hố lý:
Có hiện tượng khuếch tán ẩm: trong giai đoạn đầu của q trình làm khơ, ẩm khuếch tán từ lớp ngoài vào trong vật liệu sấy. Quá trình này được thực hiện bởi nhiệt khuếch tán và do kết quả co dãn của khơng khí bên trong các mao quản, nhiệt chuyển dời theo hướng có nhiệt độ thấp hơn tức từ bề mặt nóng bên ngồi vào sâu trong thịt cá kèm theo ẩm. Đây là hiện tượng dẫn nhiệt ẩm làm cản trở quá trình làm khơ. Đến khi có hiện tượng bốc hơi nước từ bề mặt cá đến tác nhân sấy, lượng ẩm bên trong cá sẽ di chuyển ra bề mặt để bù vào lượng ẩm đã bay hơi. Nếu khơng có q trình này, bề mặt cá nóng q và bị phủ kín bằng lớp vỏ cứng ngăn cản sự thốt nước dẫn đến hiện tượng sản phẩm khô không đều, bị nứt. Ngồi sự khuếch tán ẩm, q trình làm khơ cịn xảy ra hiện tượng chuyển pha từ lỏng sang hơi của ẩm ở bề mặt và bên trong
c) Biến đổi hoá học:
Tốc độ phản ứng hố học có thể tăng lên do nhiệt độ cá tăng như phản ứng oxi hoá, phản ứng maillard, phản ứng phân hủy protein. Ngoài ra do hàm lượng nước giảm dần nên cũng có thể làm chậm đi tốc độ của một số phản ứng thủy phân.
d) Biến đổi sinh hoá:
Trong giai đoạn đầu của quá trình làm khơ, nhiệt độ cá tăng dần và chậm, hàm ẩm chưa giảm nhiều, tạo điều kiện hoạt động tốt cho các hệ enzyme gây ảnh hưởng xấu đến cá. Đến giai đoạn sau, do nhiệt độ tăng cao và ẩm giảm dần nên hoạt động của các enzyme giảm. Tuy nhiên có một số enzyme vẫn cịn hoạt động cho đến giai đoạn sau khi làm khô làm biến màu sản phẩm hay thủy phân lipid.
e) Biến đổi sinh học:
Đối với cấu tạo tế bào: Thường xảy ra hiện tượng tế bào sống biến thành tế bào chết do nhiệt độ làm biến tính khơng thuận nghịch chất ngun sinh và sự mất nước. Về dinh dưỡng: Cá khơ thường giảm độ tiêu hố, lượng calo tăng do giảm lượng ẩm. Vì thế, có thể chỉ sử dụng số lượng ít cá khơ mà vẫn đủ calo. Đây là đặc tính ưu việt của các sản phẩm khơ nói chung và cá khơ nó riêng.
f) Biến đổi cảm quan:
Màu sắc: Cá được làm khơ thường có màu thẫm, nâu do phản ứng caramel, phản ứng maillard.
Mùi: Sau khi làm khô, một số chất mùi tự nhiên của cá bị mất đi do phân hủy ở nhiệt độ cao. Bên cạnh đó cũng có một số chất thơm mới hình thành, nhưng cần chú ý đến mùi ơi khét của sự oxi hố chất béo tạo ra vì chúng làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm đáng kể.
Vị: Do độ ẩm giảm đi nên nồng độ các chất vị tăng lên, cường độ vị tăng lên nhất là vị ngọt và vị mặn.
Trạng thái: Sản phẩm thường tăng tính đàn hồi, tính dai, tính giịn, hoặc có biến đổi về hình dạng. Một số sản phẩm bị co trong q trình làm khơ. Hiện tượng co
khơng đều là nguyên nhân làm cho sản phẩm bị cong méo và nứt nẻ, dẫn đến thay đổi hình dạng của sản phẩm.
g) Đánh giá:
Một mẻ sấy của bà con chỉ khoảng vài tấn/mẻ; yêu cầu chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm cao, màu sắc sản phẩm đẹp; giá trị sản phẩm mang lại cao. Bên cạnh