của tơm khơ.
* Qua Bảng 3.11, Hình 3.34, ta có nhận xét nhƣ sau:
Sấy KKN + HN ln cho giá trị ΔE* thấp hơn khi sấy bằng KKN, cụ thể tại nhiệt độ 65oC giá trị ΔE* = 16,0 là thấp nhất .Nhƣ vậy sấy bằng KKN + HN sẽ ít thay đổi về màu sắc hơn sấy bằng KKN.
3.7. Thực nghiệm xác định chế độ sấy
Trên cơ sở xác định đƣợc nhiệt độ sấy là 65o
C theo ngun lý sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại, tiến hành thay đổi cƣờng độ bức xạ hồng ngoại tại các mức 200, 400, 600, 800 W/m2 nhằm xác định cƣờng độ bức xạ hồng ngoại phù hợp cho sấy tôm
82
nguyên vỏ. Các chỉ tiêu so sánh là tốc độ sấy và màu sắc của sản phẩm sau khi sấy.
Bảng 3.12. Kết quả sấy KKN+HN tại 65oC khi thay đổi cƣờng độ bức xạ hồng ngoại
Cƣờng độ hồng ngoại, W/m2
200 400 600 800
Tốc độ sấy (%/giờ) 15,81 16,24 17,55 18,05
Độ lệch màu 77,42 54,65 25,89 42,78
Hình 3.38. Ảnh hƣởng của bức xạ hồng ngoại lên tốc độ sấy tôm nguyên vỏ
Bảng 3.12 và Hình 3.35 cho thấy khi tăng cƣờng độ bức xạ hồng ngoại thì tốc độ sấy tăng. Tại mức cƣờng độ bức xạ 800 W/m2 thì tốc độ sấy đạt cao nhất, tuy nhiên so với mức cƣờng độ bức xạ 600 W/m2 thì chênh lệch khơng nhiều.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 200 400 600 800 Tốc độ sấy (%/h ) Cƣờng độ bức xạ (W/m2)
83
* So sánh màu sắc của tơm ngun vỏ sau khi sấy:
Hình 3.39. Ảnh hƣởng của bức xạ hồng ngoại lên màu sắc của tôm nguyên vỏ
Từ Bảng 3.12 và kết quả trên Hình 3.36 cho thấy tại mức cƣờng độ bức xạ 200 W/m2 độ lệch màu đạt giá trị cao nhất và tại giá trị 600 W/m2 độ lệch màu là nhỏ nhất.
Bằng phƣơng pháp sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại các chỉ tiêu so sánh là thời gian sấy, màu sắc và tốc độ sấy của sản phẩm, giá trị cƣờng độ bức xạ hồng ngoại tại 600 W/m2
cho kết quả tốc độ sấy cao nhất, màu sắc tôm nguyên vỏ sau khi sấy tốt nhất trong 4 mức giá trị trên.
Từ những kết quả thực nghiệm, phân tích và đánh giá trên thì phƣơng pháp sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại là phù hợp với sấy tôm nguyên vỏ. Chế độ sấy xác định đƣợc là nhiệt độ sấy 65oC, vận tốc tác nhân sấy là 1 m/s, cƣờng độ bức xạ hồng ngoại 600 W/m2.
Để dự đoán sự thay đổi ẩm độ của tôm theo thời gian sấy tại chế độ sấy phù hợp đã xác định, tiến hành xây dựng phƣơng trình hồi quy mơ tả bằng phần mềm SigmaPlot 10.0. Kết quả xử lý số liệu trình bày trong phụ lục 1. Phƣơng trình hồi quy mô tả sự thay đổi ẩm độ của tôm (%) theo thời gian sấy t (h):
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 200 400 600 800 Độ lệch m àu Cƣờng độ bức xạ (W/m2)
84 = 74,5451 – 16,7143.t + 0,7086.t2 (R2 = 0,9981)
3.8. So sánh hàm lƣợng đạm tổng (N2) còn trong sản phẩm sấy
Để đánh giá ảnh hƣởng của phƣơng pháp sấy và nhiệt độ sấy đến chất lƣợng sản phẩm sau khi sấy, tiến hành đánh giá hàm lƣợng đạm tổng còn trong sản phẩm sấy. Đạm tổng (N2) là một phần quan trọng trong tất cả các axit amin và protein.
Sản phẩm sau khi xác định chế độ sấy phù hợp ở nhiệt độ 65oC ở phƣơng pháp sấy bằng KKN và KKN + HN, tiến hành lấy mẫu của hai phƣơng pháp đi kiểm tra hàm lƣợng đạm tổng cịn trong sản phẩm sấy. Kết quả đƣợc trình bày bảng 3.13 và hình 1, hình 2 trong phụ lục 2
Bảng 3.13. Hàm lƣợng đạm tổng còn trong sản phẩm theo hai phƣơng pháp sấy
bằng KKN và KKN + HN ở nhiệt độ 65oC
Phƣơng pháp sấy Hàm lƣợng đạm tổng trong sản phẩm sấy
KKN 9,40%
KKN + HN 11,03%
Từ Bảng 3.13. Hàm lƣợng đạm tổng còn trong sản phẩm theo hai phƣơng pháp sấy bằng KKN và KKN + HN ở nhiệt độ 65oC cho thấy hàm lƣợng đạm tổng còn trong sản phẩm ở phƣơng pháp sấy bằng KKN + HN cao hơn so với phƣơng pháp sấy bằng KKN. Điều này là do khi sấy tôm bằng KKN thời gian sấy kéo dài tạo điều kiện cho các phản ứng phân hủy protein, oxy hóa lipid làm cho protein bị biến tính, dẫn đến hàm lƣợng đạm tổng còn trong sản phẩm sấy bằng KKN thấp hơn so với sấy bằng KKN + HN
3.9. So sánh tổng lƣợng điện năng tiêu thụ ở hai phƣơng pháp sấy bằng KKN và KKN + HN ở nhiệt độ 65oC
85
Bảng 3.14. Tổng lƣợng điện năng tiêu thụ trên một mẻ ở hai phƣơng pháp sấy
bằng KKN và KKN + HN ở nhiệt độ 65o C
Phƣơng pháp sấy Lƣợng điện năng tiêu thụ
KKN 10,85 kW
KKN + HN 8,40 kW
Từ Bảng 3.14 cho thấy ở phƣơng pháp sấy KKN + HN ở nhiệt độ 65oC mặc dù có thêm lƣợng điện năng tiêu thụ do có lắp thêm đèn hồng ngoại nhƣng do thời gian sấy ngắn hơn 3 giờ so với phƣơng pháp sấy KKN nên tổng lƣợng điện năng tiêu thụ ở phƣơng pháp sấy KKN + HN vẫn thấp hơn so với phƣơng pháp sấy KKN
* Kết luận:
So sánh kết quả khảo nghiệm với Bảng 1.3 chỉ tiêu chất lƣợng sản phẩm tôm khô (TCVN 5650:1992) ta thấy nhƣ sau:
Đối với tôm không hấp sau khi sấy đƣợc kết quả màu sắc đen nâu không đạt yêu cầu, chất lƣợng tôm không đạt yêu cầu về cảm quan theo tiêu chuẩn trên, đầu tôm sau khi sấy cho màu đen nên loại bỏ mức khảo sát với tôm không hấp.
Tơm sấy có hấp khi sấy cho ra sản phẩm có màu sắc, chất lƣợng cao hơn so với tơm sấy khơng có hấp.
Nếu sấy ở mức nhiệt độ 70oC, thì thời gian sấy sẽ rút ngắn nhƣng tơm sau sấy có màu bạc trắng, trạng thái thịt khô, cứng không đảm bảo về màu sắc cũng nhƣ chất lƣợng của tôm sau sấy.
Sấy tơm có hấp: KKN + HN rút ngắn thời gian sấy so với sấy tơm khơng có HN, hiệu quả rút ngắn đáng kể thời gian sấy.
Về hàm lƣợng chất dinh dƣỡng, màu sắc tơm có hấp sau khi sấy cho thấy sấy bằng KKN + HN có màu cam đẹp, mùi vị thơm, ngọt phù hợp theo tiêu chuẩn trên và cao hơn so với sấy tơm khơng có HN.
So sánh về hàm lƣợng chất dinh dƣỡng: Theo Bảng 1.2 lƣợng đạm chiếm khoảng 75% trong tôm khô và theo 1.1.2 trong phần tổng quan lƣợng nitơ chiếm khoảng 15 –
86
18% lƣợng đạm, dựa vào mẫu test ta thấy hàm lƣợng nitơ của phƣơng pháp sấy bằng khơng khí nóng là 11,03% tƣơng đƣơng 15% tổng lƣợng đạm, điều này phù hợp với tiêu chuẩn hàm lƣợng ni tơ có trong đạm [4] trong khi đó ở phƣơng pháp sấy bằng KKN hàm lƣợng nitơ 9,4% tƣơng đƣơng 12,5% tổng lƣợng đạm, nhỏ hơn so với tiêu chuẩn
Về tổng lƣợng điện năng tiêu thụ trên một mẻ cho thấy sấy bằng KKN + HN thấp hơn so với sấy tơm khơng có HN
Sau các lần khảo sát sấy tơm khô nguyên vỏ, so sánh các kết quả về thời gian sấy, màu sắc và hàm lƣợng chất dinh dƣỡng của tơm thành phẩm thì chọn nhiệt độ sấy là 65oC, sấy bằng KKN + HN với cƣờng độ bức xạ hồng ngoại là 600 W/m2 là phù hợp
Bảng 3.15. Bảng tổng hợp chế độ sấy phù hợp cho tôm nguyên vỏ
Stt Chế độ sấy Giá trị
1 Nguyên liệu sấy Tơm thẻ chân trắng ngun vỏ cịn tƣơi 2 Kích cỡ tôm 90 – 100 con / kg
3 Phƣơng pháp sấy KKN + HN
4 Nhiệt độ sấy 65oC
5 Vận tốc tác nhân sấy 1 m/s 6 Cƣờng độ bức xạ hồng ngoại 600 W/m2 7 Độ ẩm ban đầu của tôm 75%
8 Độ ẩm sau sấy 20%
9 Thời gian sấy 4 h
87
CHƢƠNG 4
TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY SẤY
Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm ở chƣơng 3, đề tài đã xác định đƣợc phƣơng pháp sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại là phù hợp cho tôm nguyên vỏ với chế độ sấy là nhiệt độ sấy 65oC, vận tốc tác nhân sấy là 1 m/s, cƣờng độ bức xạ hồng ngoại 600 W/m2. Tại chế độ sấy này, thời gian sấy là 4 giờ, tốc độ giảm ẩm trung bình trong quá trình sấy là 14,07 %/h, ẩm độ tôm sau khi sấy là 20%. Mặc khác, qua nghiên cứu tổng quan nhận thấy chƣa có cơng trình nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại cho tơm nguyên vỏ, điều này làm động lực cho đề tài ứng dụng các nghiên cứu từ thực nghiệm để tính tốn, thiết kế máy sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại, năng suất 50 kg/mẻ.
4.1. Xác định các thơng số thiết kế ban đầu:
Để tính tốn thiết kế máy sấy tôm nguyên vỏ [46] theo nguyên lý sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại, cần xác định các thông số ban đầu nhƣ:
- Phƣơng pháp sấy: sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại
- Vật liệu sử dụng trong tính tốn máy sấy: tơm thẻ chân trắng ngun vỏ.
- Ẩm độ ban đầu của tôm: 1 = 75% .
- Ẩm độ sau khi sấy của tôm: 2 = 20% theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1074-2015).
- Năng suất: 50 kg/mẻ.
- Nhiệt độ tác nhân sấy: 65oC.
- Thơng số trung bình trong năm của khơng khí tại Thành phố Hồ Chí Minh: + Nhiệt độ khơng khí (mơi trƣờng): 30oC.
88
4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy sấy: 4.2.1. Nguyên lý cấu tạo: 4.2.1. Nguyên lý cấu tạo:
- Nguyên lý cấu tạo máy sấy tôm khô nguyên vỏ theo nguyên lý sấy bằng khơng khí kết hợp bức xạ hồng ngoại đƣợc trình bày trong Hình 4.1:
1. Quạt; 2. Điện trở; 3. Cánh đảo chiều tác nhân sấy; 4. Đèn hồng ngoại; 5,7.
Cửa thoát hơi ẩm; 6. Buồng sấy.
Hình 4.1. Ngun lý cấu tạo máy sấy tơm ngun vỏ 4.2.2. Nguyên lý hoạt động:
Tôm đƣợc trải đều ra khay sấy và đƣa vào buồng sấy (6). Đóng kín cửa buồng sấy. Cài đặt nhiệt độ sấy, vận tốc tác nhân sấy, cơng suất hồng ngoại, sau đó lần lƣợt khởi động quạt (1), điện trở (2) rồi đến hồng ngoại (4).
Các đèn hồng ngoại đƣợc bố trí đều và nằm giữa các khay sấy, bức xạ từ đèn hồng ngoại (4) chiếu lên vật liệu sẽ nung nóng vật liệu sấy đến nhiệt độ yêu cầu. Khi nhiệt độ vật liệu sấy đạt nhiệt độ cài đặt, các đèn hồng ngoại sẽ tắt.
89
Tác nhân sấy đƣợc quạt hƣớng trục (1) thổi qua bộ điện trở (2), tác nhân sấy đƣợc gia nhiệt lên và đi vào buồng sấy theo đƣờng ống dẫn. Ban đầu tác nhân sấy đi theo hƣớng từ dƣới lên trên, trong buồng sấy tác nhân sấy tiếp xúc với vật liệu sấy và diễn ra quá trình trao đổi nhiệt, trao đổi ẩm với vật liệu sấy. Ẩm từ trong vật liệu sấy khuyếch tán ra ngoài bề mặt vật liệu và đƣợc tác nhân sấy mang ra khỏi buồng sấy qua cửa thoát ẩm (5). Sau mỗi 2 giờ ta xoay cánh đảo chiều tác nhân sấy để tác nhân sấy đi ngƣợc lại từ trên xuống và mang ẩm ra ngồi qua cửa thốt ẩm (7).
Khi vật liệu trong buồng sấy đạt ẩm độ yêu cầu thì ngừng quá trình sấy.
4.3. Tính tốn thiết kế máy sấy: 4.3.1. Tính tốn kích thƣớc khay 4.3.1. Tính tốn kích thƣớc khay
Từ thực nghiệm với 0,033 m2 có thể chứa đƣợc 170,38g tơm (bề dày 1cm ), vậy để chứa đƣợc 50 kg tơm thì cần 9,67 m2, tƣơng đƣơng 5,163 kg/m3
Chọn khay sấy có kích thƣớc thuận tiện cho ngƣời thao tác dễ dàng trên khay: Chọn: chiều dài khay sấy: ak = 1000 mm; chiều rộng khay sấy: bk = 700 mm. Số khay n để chứa hết 50 kg tôm: n 9, 67 13,81
1.0, 7
khay. Chọn số khay là 14. Với tính chất chịu nhiệt cao và an toàn vệ sinh thực phẩm ta chọn lƣới khay sấy đƣợc làm bằng inox 403.