1.2.1. Khái niệm quá trình sấy.
Sấy là một quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cung cấp cho nó một lượng nhiệt, nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện các nhiệm vụ sau:
+ Nung nóng vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh.
+ Vận chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra các lớp bên ngoài.
+ Vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí.
Sấy có thể được chia làm hai phương pháp:
+ Sấy tự nhiên (phơi nắng): Sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy.
+ Sấy nhân tạo: Sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy, tác nhân sấy thường được sử dụng là không khí ẩm, khói lò, hơi nước quá nhiệt … Trên thực tế, không khí ẩm có nhiều ưu điểm nên vẫn là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến hơn cả.
Tác nhân sấy được sử dụng nhằm thực hiện các nhiệm vụ sau:
+ Vận chuyển lượng nhiệt để cung cấp cho vật liệu sấy.
+ Vận chuyển lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy ra ngoài.
Sấy nhằm các mục đích sau:
Chế biến: Chúng ta có thể dùng phương pháp sấy để chế biến các mặt hàng ăn liền.
Vận chuyển dễ dàng: Do khi tiến hành quá trình sấy một lượng ẩm đã được tách ra khỏi vật liệu sấy, làm cho quá trình vận chuyển được đơn giản và giảm chi phí rất nhiều.
Kéo dài thời gian bảo quản: Nguyên nhân do làm giảm lượng nước tự do trong thực phẩm, đây là môi trường cần thiết cho vi sinh vật và enzyme hoạt động.
Trong quá trình sấy xảy ra hai quá trình cơ bản:
Quá trình trao đổi nhiệt: vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt từ tác nhân sấy để tăng nhiệt độ và để ẩm bay hơi vào môi trường.
Quá trình trao đổi ẩm: quá trình này diễn ra do sự chênh lệch giữa độ ẩm tương đối của vật ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh . Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật liệu sấy và áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí. Quá trình thải ẩm diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật ẩm bằng với độ ẩm của môi trường không khí xung quanh. Do đó, trong quá trình sấy ta không thể sấy đến độ ẩm của vật ẩm nhỏ hơn độ ẩm của môi trường không khí. Độ ẩm của môi trường không khí xung quanh càng nhỏ thì quá trình sấy càng nhanh và độ ẩm cuối của vật liệu sấy càng thấp. Vì vậy độ ẩm của môi trường không khí xung quanh chính là động lực của quá trình sấy.
1.2.2. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy.
Quá trình thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được chia ra làm hai quá trình:
1. Quá trình khuếch tán nội.
Là quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm.
Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt, ngoài ra quá trình khuếch tán nội còn diễn ra do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt. Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. Vì vậy, tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng
độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau.
Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy. Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo thời gian sấy.
2. Quá trình khuếch tán ngoại.
Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và áp suất riêng phần hơi nước trong môi trương không khí.
3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và quá trình khuếch tán ngoại.
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại.
Tức là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mời có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần. Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội. Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ra mãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm. Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm) mục đích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội.
1.2.3. Các giai đoạn trong quá trình sấy.
Trong quá trình làm khô vật liệu ẩm được chia làm ba giai đoạn:
1. Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy.
Trong giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trương không khí xung quanh, trong giai đoạn này trường nhiệt độ biến đổi không đều và nó tùy thuộc vào phương án sấy.
Ẩm bay hơi chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý do đó tốc độ sấy tăng dần. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong, do năng lượng liên kết của nước liên kết cơ lý nhỏ vì vậy đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường là đường cong lồi.
2. Giai đoạn sấy đẳng tốc.
Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi (nhiệt độ bầu ướt), do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh không đổi nên tốc độ sấy là không đổi. Do đó đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng. Ẩm tách ra trong giai đoạn này chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và ẩm liên kết hóa lý.
3. Giai đoạn sấy giảm tốc.
Ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu là nước liên kết do đó năng lượng liên kết lớn. Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khăn hơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong. Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy. Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh.
1.2.4. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy mực.
1.2.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí.
Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió….việc nâng cao nhiệt độ của không khí sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô.
Lượng nước trong nguyên liệu giảm xuống ở nhiệt độ sấy càng cao càng nhiều như vậy ở nhiệt độ sấy cao tốc độ khô sẽ nhanh hơn.
Việc tăng nhiệt độ cũng chỉ trong giới hạn cho phép. Vì khi nhiệt độ làm khô cao quá giới hạn sẽ làm ảnh lớn đến chất lượng sản phẩm dễ làm cho mực bị sẩm màu, bị sấy chín và gây nên sự tạo màng cừng ở lớp ngoài cản trở sự di chuyển của nước từ trong ra ngoài, làm kìm hãm quá trình khuếch tán nội.
Nhưng nếu nhiệt độ làm khô quá thấp , dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sản phẩm bị thối rữa, hủy hoại thịt mực. Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào nguyên liệu béo hay gầy, kết cấu tổ chức cơ thịt, phương pháp xử lý và các nhân tố khác. Đối với nguyên liệu gầy người ta làm khô ở nhiệt độ cao hơn nguyên liệu béo.
1.2.4.2. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí.
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình làm khô chậm lại, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm, mặt ngoài sản phẩm sẽ gây nên thối rữa tào thành lớp dịch nhầy có màu sắc và mùi khó chịu.
Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô nhanh nhất. Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 450 thì làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng góc với bề mặt nguyên liệu thì dụng rất kém.
1.2.4.3. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí.
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình sấy, độ ẩm của không khí càng lớn, quá trình làm khô sẽ chậm lại. Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã cho biết rằng: độ ẩm tương đối của không khớ lớn hơn 65% thỡ quỏ trỡnh làm khụ cỏ bị chậm lại rừ rệt, cũn độ ẩm tương đối 80% quá trình làm khô bị dừng lại và băt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm.
Làm khô trong điều kiện tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50% đến 60% vì khí hậu nhiệt đới như ở nước ta thường có độ ẩm cao. Do đó một trong những phương pháp nâng cao độ khô của không khí là có thể làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại.
Khi hạ nhiệt độ của không khí xuống dưới điểm sương, hơi nước sẽ ngưng tụ, hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạ thấp.
1.2.4.4. Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm.
Mục đích của quá trình ủ ẩm là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tán ngoại phù hợp với nhau, sẽ làm tăng nhanh quá trình làm khô. Trong khi làm khô có tiến hành ủ ẩm gọi là phương pháp làm khô gián đoạn.
Vậy sấy gián đoạn rút ngắn được thời gian ( không tính thời gian ủ ẩm ) nâng cao được hiệu suất thiết bị.
Thời gian sấy khô của mỗi giai đoạn trước khi ủ không nên kéo dài quá hay ngắn quá, vì dài quá sẽ tạo lớp màng cừng nhưng quá ngắn không đủ để làm bay hơi nước, sản phẩm bị ẩm và dễ thối rữa trong khi ủ ẩm.
1.2.5. Những biến đổi của mực trong quá trình làm khô.
1. Biến đổi về trạng thái cơ thịt mực.
Sự biến đổi về khối lượng:
Trong quá trình sấy, nước trong nguyên liệu mực thoát ra môi trường nên khối lượng mực giảm xuống.
Sự biến đổi về thể tích:
Do bị mất nước trong quá trình sấy nên thể tích của nguyên liệu co rút lại, mức độ co rút phụ thuộc vào quá trình làm khô, phương pháp làm khô. Do kết cấu của cơ thịt mực ở thể keo xốp nên khi nước mất đi các khoảng trống của mô cơ co rút lại nhỏ hơn thể tích của nước đã mất đi.
Sự biến đổi về màu sắc, mùi vị:
Trong quá trình làm khô màu sắc và mùi vị của sản phẩm cũng bị biến đổi.
Nguyên nhân là do nguyên liệu bị mất nước, thể tích co rút, bị oxy hóa hay các sắc tố bị khử, đồng thời hàm lượng một số thành phần trong nguyên liệu tăng lên.
Màu sắc: Màu sắc của mực sẽ sẫm dần trong quá trình làm khô hay nói cách khác màu sắc của mực cũng biến đổi dần. Nguyên nhân làm cho màu sắc thay đổi đó là: Hàm lượng chất tan tăng lên, lượng sắc tố trên một đơn vị thể tích tăng lên, phản ứng melanoidin và các phản ứng oxy hóa lipid, các sắc tố,…
Sự biến đổi màu sắc phụ thuộc vào phương pháp làm khô. Nếu làm khô bằng phương pháp phơi thì màu của mực chuyển từ màu trắng sữa sang trắng ngà, còn nếu sử dụng phương pháp sấy để làm khô mực thì màu sắc của mực ít bị thay đổi.
Biến đổi về mùi vị:
Khi làm khô thì mùi tự nhiên của nguyên liệu tươi mất dần, không còn mùi tanh. Nguyên liệu trở nên có mùi thơm đặc trưng của sản phẩm khô. Mặt khác, do độ ẩm giảm nên nồng độ chất vị tăng lên, cường độ vị tăng, nhất là vị ngọt và vị mặn nên sản phẩm mực khô có vị ngọt đậm đà.
Biến đổi kết cấu tổ chức cơ thịt:
Trong quá trình làm khô do mất nước nên tổ chức nguyên liệu co rút lại chặt chẽ hơn. Cơ thịt mực trở nên săn chắc, khi ăn có cảm giác khô cứng, dai hơn so với nguyên liệu tươi.
2. Sự biến đổi về hóa học.
Sự thủy phân lipid:
Phản ứng thủy phân lipid xảy ra khi có enzyme cũng như không có enzyme xúc tác. Phản ứng xảy ra trong môi trường đồng thể khi nước hòa trong môi trường chất béo mới tham gia phản ứng, trường hợp ở nhiệt độ bình thường thì tốc độ thủy phân rất bé, khi có enzyme thì phản ứng xảy ra ở bề mặt tiếp xúc giữa nước và lipid tăng lên. Enzyme lipase này có sẵn trong mực hoặc do vi sinh vật ở bên ngoài mang vào. Vì vậy khi hàm lượng ẩm cao thì phản ứng thủy phân xảy ra mạnh làm cho lipid bị phân giải thành glyxeril và acid béo và các sản phẩm khác, đặc biệt trong đó có acid butyric được thủy phân ra làm cho nguyên liệu có mùi hôi khó chịu. Hiện tượng này thường xảy ra trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô.
Sự biến tính protein:
Khi làm khô lượng nước mất nhiều nên mức độ dẻo dai của sản phẩm tăng lờn, do đú số lượng liờn kết trong phõn tử protein tăng lờn rừ rệt. Sự biến tớnh của protein phụ thuộc vào nhiệt độ và sản phẩm làm khô, đồng thời dưới tác dụng của nhiệt độ thì protein sẽ bị biến tính thân nước, thường là biến tính kết tủa.
Sự biến đổi của chất ngấm ra:
Trong quá trình làm khô, thành phần chất ngấm ra bị biến đổi nhiều. Nhất là nguyên liệu tươi đem làm khô. Mùi vị của sản phẩm do nhiều thành phần tạo ra trong đó thành phần chất ngấm ra đóng vai trò quan trọng. Trong quá trình làm khô, do enzyme và vi sinh vật hoạt động phân hủy một số chất ngấm ra làm cho hàm
lượng của chúng giảm xuống. Quá trình làm khô càng dài thì sự tổn thất chất ngấm ra càng nhiều, làm cho mùi vị của sản phẩm giảm. Vì thế làm khô nhanh chất ngấm ra tổn thất ít, đảm bảo được mùi thơm tốt.
1.3. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước đến chất lượng mực trong quá trình làm khô, bảo quản và một số phương pháp chế biến mực khô xuất khẩu tại các cơ sở sản xuất đang áp dụng.
Do giá trị thực phẩm, khả năng thương mại của nhuyễn thể chân đầu lớn nên chúng được rất nhiều các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm, nghiên cứu, thảo luận về đầy đủ các mặt từ giải phẫu sinh lý, cấu trúc của cơ thịt mực, thành phần hóa học, sinh hóa, khoáng, vitamin…, đến các phương pháp bảo quản, chế biến,….
1.3.1. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước đến chất lượng mực trong quá trình làm khô và bảo quản.
1. Những nghiên cứu trong nước:
Những nghiên cứu của các nhà công nghệ trong nước đã đi vào giải quyết những vấn đề thiết thực nâng cao chất lượng, hiệu quả.
Trần Thị Luyến (1996) nghiên cứu về sự biến đổi trọng lượng và độ bền của da mực trong quá trình xử lý cho thấy: Sự biến đổi độ bền của da mực phụ thuộc thời gian, nhiệt độ, nồng độ, bản chất của môi trường xử lý; xử lý trong môi trường ascorbic nồng độ 4%/1 giờ hay trong acid axetic 0.6%/1 giờ thì tốc độ tăng khối lượng và giảm độ bền của da mực là lớn nhất.
Lê Văn Khẩn (1996) nghiên cứu hạn chế sự hao hụt khối lượng của mực (loligo chinensis) trong quá trình bảo quản đông bằng cách xử lý trong dung dịch natri tripolyphotphat nồng độ không quá 3%, thời gian xử lý không quá 45 phút hay sử dụng alginatnatri 0.3% kết hợp với các chất chống đông làm dung dịch mạ băng đạt kết quả rất tốt.
Lê Vịnh (1996) nghiên cứu về sự ảnh hưởng của điều kiện bảo quản sơ bộ đến khối lượng và chất lượng cảm quan của mực nguyên liệu, đã đưa ra quy trình bảo quản nguyên liệu mực tươi khi mùa rộ: Ngâm trong dung dịch muối hỗn hợp