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.
Phương pháp này cần phải trải mỏng nông sản cần sấy trên một mặt bằng khá rộng nhận bức xạ mặt trời. Quá trình sấy kéo dài khá lâu tới khi đạt được độ ẩm yêu cầu. Bề mặt đặt sản phẩm phơi sấy làm bằng xi măng hoặc các vật liệu bắt nhiệt tốt. Phương pháp này thường được dùng để sấy các loại ngũ cốc. Vì đối với các loại nơng sản này, q trình sấy có thể chấp nhận kéo dài từ 10 tới 30 ngày (tùy loại) mà ít (hoặc khơng) làm ảnh hưởng nhiều tới chất lượng sản phẩm. Đây là phương pháp đơn giản nhất để sấy nông sản.
❖ Đối với phương pháp phơi sấy trực tiếp thì có các ưu điểm:
- Đơn giản. - Chi phí thấp.
❖ Tuy nhiên do đây là phơi sấy trực tiếp, khơng có che chắn nên tồn tại rất nhiều khuyết điểm như sau:
- Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, yêu cầu không gian phơi rộng và thời gian phơi sấy dài.
- Chất lượng sản phẩm cuối cùng dựa vào quan sát chủ quan của con người. - Chất lượng sản phẩm cuối cùng không thể điều khiển một cách khoa học được. - Số lượng sản phẩm có thể bị suy hao do tấn công của chim, động vật và gặm nhấm.
- Không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm do các tác động của mưa, bụi… - Hiệu quả sấy thấp.
- Tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời có thế làm bề mặt sản phẩm bị nung nóng mạnh làm biến màu sản phẩm, biến đổi các tính chất hố lý của sản phẩm, thất thốt dinh dưỡng (ví dụ: vitamin…) và bản thân sản phẩm sẽ không được sấy đều.
b) Phương pháp phơi sấy cưỡng bức với nguồn nhiệt được cấp từ việc đốt nhiên liệu:
❖ Phương pháp sấy cưỡng bức luồng khí nóng với nguồn nhiệt được cấp từ việc đốt nhiên liệu, hiện tại có một số ưu điểm như sau:
- Tận dụng nhiên liệu sinh học, chất phụ phẩm của sản xuất nông nghiệp. - Nguồn năng lượng xanh (Trấu – Biomass).
- Tiết kiệm chi phí – do đây là mơ hình cải tạo.
Hình 2.8: Mơ hình sấy nhãn cưỡng bức luồng khí nóng từ đốt trấu
Buồng đốt Trấu Luồng khí
Hình 2.9: Máy sấy lúa cưỡng bức
Hình 2.11: Máy sấy Lúa cưỡng bức – Buồng đốt trấu
Hình 2.13: Máy sấy Nhãn cưỡng bức
❖ Tuy nhiên vì hệ thống sấy được tự chế tạo, cải tạo chấp vá và khơng chun biệt do đó cịn tồn động một số khuyết điểm như sau:
- Hiệu suất năng lượng thấp (thất thốt nhiệt qua lớp vỏ khn sấy, nhiệt lượng thốt ra khơng được tái sử dụng…).
- Khó kiểm sốt về tính đồng đều chất lượng sau sấy của nông sản (nông sản được đặt một cách ngẫu nhiên, không sắp xếp, chồng lấp lên nhau).
- Tốn chi phí nhân cơng (đảo nơng sản, bổ sung nhiên liệu đốt…).
- Vệ sinh an tồn thực phẩm kém (hơi nóng đưa vào sấy chưa được cách ly với tro bay tạo ra từ việc đốt nhiên liệu).
c) Phương pháp phơi sấy cưỡng bức bằng các máy sấy chuyên nghiệp có trên thị trường:
Hình 2.14: Mơ hình máy sấy nơng sản ngồi thị trường
❖ Nguyên lý hoạt động:
Máy sấy làm việc dựa trên ngun lý đối lưu cưỡng bức. Dịng khí nóng được hút từ lị đốt nhờ quạt sấy thổi vào buồng phân phối nhiệt, qua sàn sấy, đi xuyên qua lớp nông sản chứa trong buồng sấy. Tác nhân sấy truyền nhiệt cho nông sản, làm bốc hơi ẩm từ nơng sản. Khơng khí nóng nhận ẩm và thốt lên trên ra ngồi. Q trình sấy này tiếp diễn đến khi đạt độ ẩm yêu cầu.
❖ Ưu điểm:
- Chi phí sấy thấp: Khoảng 50 - 80 đồng/kg sản phẩm ngũ cốc. - Dễ thao tác phù hợp với trình độ lao động của các địa phương. - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp.
❖ Nhược điểm:
- Độ đồng đều về độ ẩm của sản phẩm khơng cao nếu trong q trình sấy khơng đảo.
- Khó cơ giới hóa.
➢ Với các đánh giá về ưu khuyết điểm của các phương pháp sấy hiện tại
cho thấy nhu cầu cần có một mơ hình sấy mới là cần thiết. 2.2 Tiềm năng ứng dụng NLMT trên địa bàn TP.HCM
Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, quanh năm nóng, ẩm, có chế độ nhiệt tương đối cao và bức xạ dồi dào.
- Nhiệt độ trung bình của Thành phố Hồ Chí Minh qua các năm biến động từ 27,3 – 28,40
C, nhiệt độ cao nhất là 36,90C, thấp nhất là 17,70C và biên độ nhiệt giữa ngày và đêm bình quân là 7,300C.
- Bức xạ mặt trời trên địa bàn tỉnh tương đối cao, bình quân số giờ nắng trong một ngày là 7,5 giờ. Thời gian chiếu sáng bình quân năm đạt 2.550 - 2.700 giờ/năm. Bức xạ quang hợp bình quân hàng năm đạt 79.600 cal/m2. Năng lượng Bức xạ mặt trời bình quân đạt ≈ 4,8 kWh/m2/ngày. Nhiệt độ và bức xạ dồi dào là điều kiện cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt.
Hình 2.16: Bản đồ bức xạ nhiệt các khu vực ở Việt Nam
- 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 khơ 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 hố 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 khơng cao, cần phải đảo nhiều lần trong q 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