CHƢƠNG 3 : NGHIÊN CỨU KHẢO NGHIỆM
3.3. Thiết bị thực nghiệm máy sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại
52
- Thiết bị thí nghiệm (Hình 3.9): thiết bị sấy sử dụng trong thí nghiệm là Sấy khơng khí nóng và sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại: máy sấy khơng khí nóng
đƣợc chế tạo tại Trƣờng Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh. Máy sử dụng bộ gia nhiệt bằng điện trở có cơng suất 2 kW. Quạt hƣớng trục công suất 0,5 HP. Nhiệt độ tác nhân sấy có thể điều chỉnh lên đến 80oC, vận tốc tác nhân sấy có thể điều chỉnh lên đến 2,5 m/s. Trên máy sấy khơng khí nóng có gắn đèn hồng ngoại có cơng suất 1.000 W, khoảng cách từ đèn hồng ngoại đến khay sấy là 10 cm. Nhiệt độ sấy, vận tốc tác nhân sấy và công suất phát của đèn hồng ngoại đƣợc điều chỉnh thông qua bộ điều khiển.
Hình 3.10. Mơ hình sấy khơng khí nóng và khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại 1. Quạt dọc trục, 2. Cụm điện trở, 3. Cánh điều chỉnh, 4. Bộ điều khiển khơng khí nóng, 5. Kênh gió trên, 7. Buồng sấy, 8. Kính quan sát, 9. Kênh gió dƣới, 10. Khay
chứa tôm sấy, 11. Đèn hồng ngoại
* Phƣơng pháp đo các thông số:
Khay sấy, đèn hồng ngoại, cảm biến nhiệt độ đƣợc bố trí trên máy sấy thực nghiệm Hình 3.10 và 3.11
Cảm biến đo nhiệt độ tác nhân sấy đƣợc lắp đặt tại vị trí cửa thốt tác nhân sấy. Cảm biến cbt1 dùng để cảm biến nhiệt độ khi tác nhân sấy di chuyển tại kênh gió dƣới, sau đó tác nhân sấy này làm nóng vật liệu sấy và đƣợc thải ra ngồi tại cửa thốt gió trên. Cảm biến cbt2 dùng để cảm biến nhiệt độ khi tác nhân sấy di chuyển tại kênh gió trên, tác nhân sấy này sau khi làm nóng vật liệu sấy đƣợc thải ra ngồi tại cửa thốt gió dƣới. Nhiệt độ này đƣợc hiển thị và cài đặt thông qua bộ điều khiển Ewelly
53
Các cảm biến nhiệt độ cbt1, cbt2 hoạt động theo nguyên lý: Khi ta cài đặt nhiệt độ sấy ở các thang nhiệt độ 55, 60, 65, 700C, thì khi nhiệt độ tác nhân sấy tại cửa thốt đạt nhiệt độ cài đặt thì cảm biến cbt1 hoặc cbt2 sẽ tác động làm điện trở ngƣng cấp nhiệt và ngƣợc lại khi nhiệt độ tác nhân sấy tại cửa thoát thấp hơn nhiệt độ cài đặt thì cảm biến cbt1 hoặc cbt2 sẽ tác động làm điện trở hoạt động và cấp nhiệt.
Nhiệt độ vật liệu sấy đƣợc đo bằng cách sử dụng 1 cảm biến nhiệt độ Pt100 cấm xuyên vào thân bên trong vỏ tơm (hình 3.10, 3.11), lắp đặt tại vị trí cbt3.
Cảm biến cbt3 hoạt động theo nguyên lý: Khi nhiệt độ thân bên trong vỏ tôm đạt nhiệt độ cài đặt thì cảm biến cbt3 sẽ tác động tắt đèn hồng ngoại, và ngƣợc lại khi nhiệt độ thân bên trong vỏ tôm thấp hơn nhiệt độ cài đặt thì cảm biến cbt3 sẽ tác động mở đèn hồng ngoại. Giá trị nhiệt độ vật liệu sấy đƣợc cài đặt tại các thang nhiệt độ 55, 60, 65, 700C thông qua bộ điều khiển nhiệt độ đèn hồng ngoại hình 3.6.
Cơng suất đèn hồng ngoại đƣợc điều chỉnh thông qua bộ điều khiển công suất đèn hồng ngoại hình 3.7
Vận tốc tác nhân sấy đƣợc đo bằng thiết bị Mastech MS6252A, thông số này đƣợc điều chỉnh và cài đặt cố định trong suốt quá trình sấy.
54
Hình 3.11. Bố trí khai sấy, đèn hồng ngoại, cảm biến trong máy sấy thực nghiệm
* Bố trí khảo nghiệm:
- Tơm ngun liệu đƣợc cân khối lƣợng, sau đó trải đều ra khay sấy.
- Các kết quả tổng quan về cơng trình nghiên cứu đã cơng bố cho thấy vận tốc tác nhân sấy điều chỉnh trong khoảng 1 – 2 m/s là phù hợp cho sấy tơm [8], [31]. Do đó trong thí nghiệm này, đề tài điều chỉnh dimmer quạt sao cho vận tốc tác nhân sấy 1 m/s. Bật CP tủ điều khiển, sau đó khởi động quạt thổi tác nhân sấy, dùng thiết bị đo vận tốc tác nhân sấy đo và điều chỉnh dimmer quạt sao cho vận tốc tác nhân sấy đạt 1 m/s, công suất đèn hồng ngoại 950 W và cƣờng độ bức xạ hồng ngoại 600 W/m2.
- Cài đặt nhiệt độ buồng sấy từ tủ điều khiển theo các mức khảo sát.
- Đặt khay sấy vào buồng sấy, cứ sau mỗi 1 giờ lấy mẫu sấy ra cân khối lƣợng tính ẩm độ và vẽ đồ thị giảm ẩm.
55
- Ẩm độ đầu của tôm ở bảng 3.1 là 75% đƣợc xác định theo phƣơng pháp tủ sấy, sau đó tơm sấy đến khơ 20% [43] thì dừng q trình sấy.
* Mục tiêu khảo nghiệm: Nhằm mục đích xác định chế độ sấy phù hợp cho tôm nguyên vỏ nhƣ thời gian sấy, nhiệt độ sấy, màu sắc và chất lƣợng sản phẩm sau sấy, sấy có kết hợp đèn hồng ngoại hay khơng, giá trị cƣờng độ bức xạ hồng ngoại
Hình 3.12. Máy sấy điện trở kết hợp với bức xạ hồng ngoại và sản phẩm sau khi sấy * Phƣơng pháp đo độ ẩm vật liệu sấy:
Phân tích độ ẩm ban đầu của nguyên liệu bằng phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi ở nhiệt độ 105oC theo tiêu chuẩn TCVN 3700: 1900.
Công thức xác định:
Trong đó:
ω1: Độ ẩm của nguyên liệu (%).
G1: Khối lƣợng cốc sấy và mẩu thử trƣớc sấy (g). G2: Khối lƣợng cốc sấy và mẩu thử sau sấy (g). G: Khối lƣợng cốc sấy (g).
- Tính tốn hàm lƣợng ẩm biến đổi trong quá trình sấy bằng phƣơng pháp cân trọng lƣợng và áp dụng công thức thực nghiệm:
56
(%) Trong đó:
G1, G2 : Trọng lƣợng của nguyên liệu trƣớc và sau khi sấy (g). ω1, ω2: Độ ẩm của nguyên liệu trƣớc và sau khi sấy (%).
ω1 đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi.
Bảng 3.1: Tổng hợp các mức khảo nghiệm. STT Vận tốc tác nhân sấy (m/s) Phƣơng pháp sấy Tôm nguyên liệu Các mức nhiệt độ thí nghiệm (oC) Ẩm độ đầu (%) Ẩm độ cuối (%) 1 1 KKN Tôm không hấp 60 75 20 2 1 KKN Tơm có hấp 55, 60, 65, 70 75 20 3 1 KKN và HN Tơm có hấp 55, 60, 65 75 20 3.4. Chỉ tiêu đánh giá:
- Thời gian sấy vật liệu đến khi đạt độ ẩm cần thiết là 20% [44] - Tốc độ giảm ẩm của vật liệu sấy.
- Màu sắc của tôm sau khi sấy.
+ Sử dụng máy đo độ lệch màu Minolta CR – 200, màu sắc ban đầu và sau khi sấy của tôm đƣợc xác định qua các thông số L0, a0 , b0 và L*, a*, b*. Sự thay đổi màu của tôm nguyên vỏ sấy đƣợc đánh giá thông qua chỉ số:
ΔL* = L0 - L* (3-1)
Δa* = a0 - a* (3-2)
Δb* = b0 - b* (3-3)
Trong đó:
57
a: mang giá trị âm chỉ màu xanh lá cây, mang giá trị dƣơng chỉ màu đỏ. b: mang giá trị âm chỉ màu xanh dƣơng, mang giá trị dƣơng chỉ màu vàng.
+ Sự thay đổi màu sắc đƣợc thể hiện qua chỉ số ΔE*. Nếu ΔE* càng nhỏ thì màu sản phẩm sấy càng giống với vật liệu tƣơi và ngƣợc lại. Giá trị ΔE* đƣợc xác định qua công thức: √ (3-4)
- Hàm lƣợng Nitơ (N) trong tôm khô sau khi sấy. - Lƣợng điện năng tiêu thụ trên 1 mẻ sấy
* Mục tiêu của việc đánh giá những chỉ tiêu trên trong khảo nghiệm nhầm xác định chế độ sấy phù hợp cho tôm nguyên vỏ với sự hỗ trợ của bức xạ hồng ngoại
3.5. Kết quả khảo nghiệm:
Các kết quả nghiên cứu tổng quan đã cho thấy khi sấy khơng khí nóng có sự hỗ trợ của hồng ngoại có rất nhiều ƣu điểm, tuy nhiên chƣa có nghiên cứu cho sấy tơm nguyên vỏ. Vì vậy, trong nghiên cứu này, để làm rõ những ƣu điểm khi đƣa hồng ngoại vào sấy tôm nguyên vỏ đề tài tiến hành làm 2 khảo nghiệm đối chứng bao gồm trên máy sấy bằng khơng khí nóng và trên máy sấy bằng khơng khí nóng có hỗ trợ hồng ngoại.
3.5.1. Khảo nghiệm với máy sấy bằng khơng khí nóng
* Bố trí thực nghiệm sấy tơm khơng hấp bằng khơng khí nóng :
Giống nhƣ bố trí thí nghiệm ở mục 3.3, tuy nhiên trong bố trí này tơm nguyên liệu là tôm không hấp và sẽ tắt đèn hồng ngoại
Bảng 3.2. Kết quả sấy tôm không hấp bằng KNN ở mức nhiệt độ 60oC. Thời gian (giờ) Khối lƣợng (g) Ẩm độ (%)
0 145,06 75,00
1 108,74 66,65
2 86,95 58,29
3 76,37 52,51
58 5 66,56 42,57 6 58,9 38,43 7 53,70 32,47 8 49,34 26,50 9 46,28 19,37
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn q trình giảm ẩm của tơm khơng hấp sấy bằng KKN ở
mức nhiệt độ 60oC. 75 66.65 58.29 52.51 46.72 42.57 38.43 32.47 26.5 19.37 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 Tốc độ sấy (% )
Thời gian (giờ)
59
Hình 3.14. Hình ảnh tơm khơng hấp sau khi sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 60oC * Qua Bảng 3.2, Hình 3.10 và 3.11, ta có nhận xét nhƣ sau:
Tốc độ giảm ẩm trung bình của vật liệu là 6,18%/h, thời gian sấy là 9 giờ. Ẩm độ giảm mạnh vào 2 giờ đầu cụ thể là 16,71%.
Tơm sau khi sấy có màu cam hơi ngả màu nâu đen, màu sắc không đồng đều. * Kết luận: Tôm không đƣợc hấp nên trong quá trình sấy nƣớc vẫn tồn tại nguyên vẹn trong tôm, nƣớc liên kết với protein khó thoát ra, làm giảm khả năng khuếch tán nội trong q trình sấy, do đó làm cho thời gian sấy dài, bên cạnh đó tơm chƣa đƣợc hấp nên thịt và vỏ tơm chƣa có màu đỏ nhƣ tôm đã hấp, khi sấy do nhiệt độ sấy 60o
C thấp hơn rất nhiều so với nhiệt độ hấp 100oC, khi đó tơm chƣa đủ nhiệt độ để chuyển sang màu đỏ hồng thì phản ứng phân hủy protein, oxy hóa lipid, oxy hóa các hợp chất màu đã diễn ra, điều này làm tơm sau khi sấy khơng có mùi thơm và có màu tối. Loại bỏ khảo nghiệm sấy tôm không hấp cho các lần khảo sát tiếp theo.
* Bố trí thực nghiệm sấy tơm có hấp bằng khơng khí nóng :
Giống nhƣ bố trí thí nghiệm ở mục 3.3, tuy nhiên trong bố trí này tơm ngun liệu là tơm có hấp và sẽ tắt đèn hồng ngoại
Kết quả sấy tơm có hấp bằng KKN ở các thang nhiệt độ 55, 60, 65, 700C: - Nhiệt độ 55oC:
Bảng 3.3. Kết quả q trình sấy tơm có hấp bằng KKN ở mức nhiệt độ 55oC. Thời gian (giờ) Khối lƣợng (g) Ẩm độ (%)
0 163,24 75,00 1 126,90 67,84 2 103,79 60,68 3 88,92 54,11 4 77,78 47,53 5 70,16 41,83
60
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn quá trình giảm ẩm của tơm có hấp sấy bằng KKN ở mức
nhiệt độ 55oC. 75 67.84 60.68 54.105 47.53 41.83 36.13 30.1 24.17 19.05 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 Tốc dộ sấy (% )
Thời gian (giờ)
Ẩm độ
6 63,90 36,13
7 58.39 30,10
8 53,82 24,17
61
Hình 3.16. Hình ảnh tơm có hấp sau khi sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 55oC.
* Qua Bảng 3.3, Hình 3.12 và 3.13, ta có nhận xét nhƣ sau:
Tốc độ giảm ẩm trung bình của vật liệu là 6,22%/h, thời gian sấy là 9 giờ. Ẩm độ giảm mạnh vào 2 giờ đầu cụ thể là 14,32%, những giờ tiếp theo ẩm độ giảm đều khoảng 5,95%/h.
Tơm sau khi sấy có màu cam sẫm, màu khơng đều.
Tơm sau khi hấp vừa chín tới, ta thấy tơm có màu đỏ hồng, mùi thơm đặc trƣng của thịt tôm, nếm thấy vị ngọt của thịt tôm, trạng thái cơ thịt săn chắc do khi hấp đã loại bỏ một lƣợng nƣớc đáng kể trong nguyên liệu, tuy nhiên ở nhiệt độ sấy 55oC này thì thời gian sấy là 9h, thời gian sấy dài lúc này tạo điều kiện cho các phản ứng phân hủy protein, oxy hóa lipid, oxy hóa các hợp chất màu làm cho tôm từ màu đỏ hồng khi hấp sau khi sấy chuyển sang có màu cam sẫm.
62 - Nhiệt độ 600C:
Bảng 3.4. Kết quả quá trình sấy tơm có hấp bằng KKN ở mức nhiệt độ 60oC.
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn q trình giảm ẩm của tơm có hấp sấy bằng KKN ở mức
nhiệt độ 60oC. 75 66.535 58.07 51.37 44.67 38.045 31.42 25.585 19.75 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 Tốc độ sấy (% )
Thời gian (giờ)
Ẩm độ
Thời gian (giờ) Khối lƣợng (g) Ẩm độ (%)
0 172,54 75,00 1 128,89 66,54 2 102,87 58,07 3 88,70 51,37 4 77,96 44,67 5 69,62 38,05 6 62,90 31,42 7 58,33 25,59 8 53,75 19,75
63
Hình 3.18. Hình ảnh tơm có hấp sau khi sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 60oC * Qua Bảng 3.4, Hình 3.14 và 3.15, ta có nhận xét nhƣ sau:
Tốc độ giảm ẩm trung bình của vật liệu là 6,91%/h, thời gian sấy là 8 giờ. Ẩm độ giảm mạnh vào 2 giờ đầu cụ thể là 16,93%, những giờ tiếp theo ẩm độ giảm đều khoảng 6,39%/h. Tơm sau khi sấy có màu cam, đều màu. Tuy nhiên thời gian sấy tuy có giảm nhƣng vẫn cịn khá dài
- Nhiệt độ 65oC:
Bảng 3.5. Kết quả q trình sấy tơm có hấp bằng KKN ở mức nhiệt độ 65oC. Thời gian (giờ) Khối lƣợng (g) Ẩm độ (%)
0 162,83 75,00 1 116,93 65,19 2 91,21 55,37 3 78,02 47,83 4 68,16 40,28 5 60,74 32,98 6 54,77 25,68 7 49,98 18,56
64
Hình 3.19. Đồ thị biểu diễn q trình giảm ẩm của tơm có hấp sấy bằng KKN ở mức
nhiệt độ 65oC.
Hình 3.20. Hình ảnh tơm có hấp sau khi sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 65oC. * Qua Bảng 3.5, Hình 3.16 và 3.17, ta có nhận xét nhƣ sau:Tốc độ giảm ẩm trung bình của vật liệu là 8,06%/h, thời gian sấy là 7 giờ.
Ẩm độ giảm mạnh vào 2 giờ đầu cụ thể là 19,63%, những giờ tiếp theo ẩm độ giảm đều khoảng 7,36%/h.
75 65.185 55.37 47.825 40.28 32.98 25.68 18.56 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 Tốc độ sấy (% )
Thời gian (giờ)
65
Tơm sau khi sấy có màu cam sáng đẹp, đều màu.
Nhiệt độ 70oC:
Bảng 3.6. Kết quả q trình sấy tơm có hấp bằng KKN ở mức nhiệt độ 70oC.
Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn q trình giảm ẩm của tơm có hấp sấy bằng KKN ở mức
nhiệt độ 70oC. 75 56.43 45.48 36.21 28.45 20.61 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 Tốc độ sấy (% )
Thời gian (giờ)
Ẩm độ
Thời gian (giờ) Khối lƣợng (g) Ẩm độ (%)
0 154,49 75,00 1 88,64 56,43 2 70,84 45,48 3 60,55 36,21 4 53,98 28,45 5 48,65 20,61
66
Hình 3.22. Hình ảnh tơm có hấp sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 70oC. * Qua Bảng 3.6, Hình 3.18 và 3.19, ta có nhận xét nhƣ sau:
Tốc độ giảm ẩm trung bình của vật liệu là 10,88%/h, thời gian sấy là 5 giờ. Ẩm độ giảm mạnh vào 1 giờ đầu cụ thể là 18,57%, những giờ tiếp theo ẩm độ giảm đều khoảng 8,96%/h.
Khi sấy tôm ở nhiệt độ 70oC thời gian sấy là (5 giờ), ta thấy khi nhiệt độ tăng càng cao thì thời gian sấy càng giảm tuy nhiên dƣới tác dụng của nhiệt độ tƣơng đối cao làm cho nƣớc trên bề mặt tơm thốt ra nhanh làm cho tôm bị khô cứng, trạng thái vỏ và cơ thịt tôm bị khơ ráp, khơng đàn hồi, bên cạnh đó nhiệt độ cao tạo điều kiện cho protein bị biến tính , oxy hóa lipid, oxy hóa các hợp chất màu làm cho tôm sau khi sấy, màu bị bạc đi khơng cịn màu cam đỏ.
Kết luận: Loại bỏ khảo nghiệm sấy tôm ở mức nhiệt độ 70o C.
67
Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn q trình giảm ẩm của tơm có hấp sấy bằng KKN ở mức
nhiệt độ 55, 60, 65, 70oC. * Qua Hình 3.20, ta có nhận xét nhƣ sau:
Thời gian sấy tơm có hấp bằng khơng khí nóng ở mức nhiệt độ 70oC là nhanh nhất chỉ mất 5 giờ, sau đó lần lƣợt đến 65, 60, 55oC. Tuy nhiên nhƣ phân tích ở trên tơm sau khi sấy ở mức nhiệt độ 70o
C có màu sắc và chất lƣợng khơng đạt yêu cầu. Thời gian sấy tơm có hấp bằng khơng khí nóng ở nhiệt độ 55oC kéo dài 9 giờ, tạo điều kiện cho các phản ứng phân hủy protein, oxy hóa lipid, oxy hóa các hợp chất