Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong trên thế giới

Phần 2 Tổng quan nghiên cứu

2.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong

2.4.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong trên thế giới

2.4.1.1. Thiết bị cô đặc mật ong chân không kiểu phun

- Thiết bị cô đặc mật ong chân không kiểu phun dung dịch mật do Ấn Độ sản xuất (hình 2.5). Mật ong được bơm vào ống xoắn làm bằng đồng, đi qua bể

chứa nước nóng (52÷60oC), mật sẽ được làm nóng lên 40÷45oC và được phun

vào buồng cơ đặc chân khơng, khi đó nước trong dung dịch mật sẽ bốc hơi nhanh và được bơm chân không hút qua dàn lạnh, ngưng tụ lại thành dạng lỏng và được thải ra ngồi. Cơng nghệ này có thể giảm được 1,1÷1,8% nước trong mật ong sau mỗi lần tuần hồn. Vì vậy, để giảm độ ẩm trong mật ong xuống mức đạt yêu cầu cần phải thực hiện tuần hoàn qua nhiều lần.

1- Động cơ; 2- Thùng thành phẩm; 3- Bảng điều khiển; 4- Thùng gia nhiệt; 5- Động cơ quạt khơng khí nóng; 6- Buồng cơ đặc; 7- Bộ phận khuấy; 8- Bơm chân không; 9- Bơm mật ong.

Hình 2.5. Thiết bị cơ đặc chân khơng trong dây chuyền chế biến mật ong

19

Ưu điểm: thời gian cô đặc ngắn do dung dịch mật được phun thành dạng sương mù làm tăng diện tích tiếp xúc giữa bề mặt vật liệu với tác nhân sấy, nhiệt độ cô đặc thấp nên hàm lượng HMF khơng bị tăng cao, hoạt độ của Diastase ít bị ảnh hưởng, mật ong thương phẩm thường có màu sáng trong và chậm kết tinh hơn trong thời gian tồn trữ so với các loại mật khi cô đặc không áp dụng công nghệ này. Nhược điểm: giá thành thiết bị cao, tiêu thụ năng lượng lớn, vận hành phức tạp.

2.4.1.2. Thiết bị cô đặc mật ong kiểu chân không dạng ống

Thiết bị cô đặc mật ong kiểu chân không dạng ống do Trung Quốc sản xuất (hình 2.6).

1- Buồng cơ đặc; 2- Thùng chứa thành phẩm; 3- Bộ phận ngưng tụ hơi thứ; 4- Ống dẫn hơi thứ; 5- Ống xả; 6- Cửa vào nguyên liệu; 7- Đường dẫn hơi đốt; 8- Cửa ra nước ngưng; 9- Ống tuần hoàn;

10- Van hồi lưu; 11- Đầu dò độ Baume; 12- Van xả mật; 13- Bơm mật; 14- Đồng hồ lưu lượng; 15- Áp kế; 16- Nhiệt kế, 17- Hơi thứ; 18- Cửa ra hơi thứ; 19- Cửa thốt khí khơng ngưng tụ;

20- Cửa cấp nước lạnh; 21- Ống dẫn nước ngưng; 22- Thùng chứa nước ngưng; 23- Kính quan sát; 24- Buồng bay hơi; 25- Buồng gia nhiệt; 26- ống đun sơi.

Hình 2.6. Thiết bị cơ đặc chân không dạng ống

Nguồn: Xingwu & Liyu (2014)

Mật ong được đưa vào buồng cô đặc 1 qua cửa nạp liệu 6 và được đun nóng trong buồng gia nhiệt 25. Trong buồng gia nhiệt 25 có chùm ống nhỏ được đặt thẳng đứng dùng để đun nóng dung dịch mật ong trong ống đến nhiệt độ sơi (cịn gọi ống đun sôi). Các ống này được gia nhiệt bởi hơi đốt bên ngoài qua cửa dẫn hơi đốt 7. Khi dung dịch mật ong đạt nhiệt độ sôi, hơi thứ được tạo thành đi về bộ phận ngưng tụ hơi thứ 3 (baromet). Ở đây hơi thứ sẽ ngưng tụ, trộn lẫn với nước do đường nước ngưng 20 chuyển đến về thùng nước ngưng 22, khơng khí

20

và các khí khơng ngưng thốt ra ngồi qua cửa 19. Khi dung dịch được cô đặc đến nồng độ cần thiết, được bơm 13 bơm về thùng thành phẩm 2 (Xingwu & Liyu, 2014).

Ưu điểm của thiết bị cô đặc này là tốc độ chuyển động tuần hoàn của dung dịch trong ống đun sơi cao do ống có tiết diện nhỏ, nhờ đó khả năng bốc hơi lớn, thời gian cơ đặc nhanh, hệ số truyền nhiệt từ hơi đốt cho dung dịch lớn nên hiệu quả truyền nhiệt cao do tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của các ống lớn.

Nhược điểm: khó làm sạch bề mặt trong của các ống đun sôi.

2.4.1.3. Thiết bị cô đặc mật ong kiểu bơm nhiệt dạng đĩa

Thiết bị cô đặc mật ong kiểu bơm nhiệt dạng đĩa Normit do Slovakia chế tạo (hình 2.7). Cấu tạo thiết bị cơ đặc mật ong với bộ phận làm việc là các đĩa, máy khuấy xoắn ốc hoặc phiến, bộ phận ngưng tụ, nhiệt kế điện tử đo độ ẩm, khi các đĩa quay mật ong bám vào và khơng khí nóng thổi qua các đĩa làm giảm lượng nước trong mật, máy cô đặc này chỉ phù hợp với quy mô sản xuất mật ong nhỏ. Nguyên tắc hoạt động dựa trên nguyên lý ngưng tụ ẩm. Khơng khí khơ, nóng hấp thụ ẩm bay hơi từ mật ong, sau khi ra khỏi buồng cô đặc, qua dàn lạnh của bơm nhiệt được ngưng tụ thành dạng lỏng, khô và lạnh được đi qua dàn nóng nhận nhiệt trở thành khơng khí khơ, nóng thành vịng tuần hồn kín. Các đĩa quay đưa mật lên để tăng diện tiếp xúc giữa mật ong với không khí khơ, nóng

nhằm làm tăng khả năng bốc hơi. Mật ong được cô đặc ở nhiệt độ 40oC, làm

giảm độ ẩm của mật ong khoảng 6% trong một chu kỳ 24 giờ. Máy có năng suất từ 50÷100 kg/mẻ (Normit, 2022).

Ưu điểm: máy vận hành đơn giản, khơng địi hỏi chun môn cao.

Nhược điểm: Thời gian cô đặc dài và năng suất thấp, phù hợp với hộ gia đình.

a) Hình ảnh thiết bị b) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo

1- Khung máy; 2- Động cơ bơm; 3- Ống tuần hồn mật ong; 4- Piston cơngxơn; 5- Đĩa quay mật; 6- Nắp che; 7- Bộ phận điều khiển.

Hình 2.7. Thiết bị cơ đặc mật ong kiểu bơm nhiệt dạng đĩa

21

2.4.1.4. Thiết bị cô đặc mật ong kiểu bơm nhiệt dạng cánh quay

Thiết bị cô đặc mật ong kiểu bơm nhiệt dạng cánh quay trên hình 2.8. Thiết bị có dạng ly tâm, thẳng đứng, sự bay hơi nước trong mật ong do tiếp xúc trực tiếp của luồng khơng khí khơ với mật ong, mật ong được bơm lên từ hệ thống phun với vòi phun 4, bộ phận trộn 3. Thiết bị này gồm hai phần chính: hệ thống làm bay hơi nước trong mật ong và hệ thống làm khơ khơng khí. Dịng khơng khí lưu thơng trong một mạch kín giữa bể mật ong và hệ thống làm khơ khơng khí. Luồng khơng khí được thổi cưỡng bức bằng quạt, làm khơ khơng khí được thực hiện bằng một thiết bị làm khô 2. Một bể cách nhiệt chứa mật ong được trang bị một bộ phận trộn và thiết bị gia nhiệt với công suất điều chỉnh. Bể được trang bị hệ thống bơm mật 6 chạy bằng động cơ 7, dùng để bơm mật cho vòi phun 4 nằm ở phần trên cùng của bể. Bộ phận trộn được quay nhờ động cơ điện 5 để tăng diện tích tiếp xúc giữa khơng khí và mật. Nước ngưng được đưa ra ngoài qua cửa xả 14 (Malec & cs., 2020).

Ưu điểm của phương pháp này là dùng nhiệt độ cô đặc thấp nên hàm lượng HMF không bị tăng cao, các chỉ tiêu về chất lượng mật ong đảm bảo.

Nhược điểm: thời gian cơ đặc dài.

a) Hình ảnh thiết bị b) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo

1- Bể chứa mật; 2- Hệ thống làm khơ khí; 3- Bộ phận trộn mật; 4-Vòi phun mật ong; 5- Động cơ trộn; 6- Bộ phận bơm mật ong; 7- Động cơ bơm; 8- Ống bơm; 9- Ống phân phối; 10- Ống đầu ra; 11- Ống đầu

vào; 12- Hộp điều khiển; 13- Van ngắt; 14- Ống xả nước ngưng; 15- Bộ phận gia nhiệt; 16- Tấm lỗ; 17- Cân điện tử.

Hình 2.8. Thiết bị cơ đặc mật ong kiểu bơm nhiệt dạng cánh quay

Nguồn: Malec & cs. (2020)

2.4.1.5. Thiết bị cơ đặc mật ong kiểu dịng chảy

22

nghiệp Puhana, Ấn Độ. Cấu tạo thiết bị gồm có hệ thống làm nóng mật ong, hệ thống tuần hồn mật ong, buồng cơ đặc. Các chi tiết thể hiện ở sơ đồ (hình 2.9) (Gill & cs., 2015).

Mật ong được đưa vào thùng chứa bên dưới và được gia nhiệt bằng nước nóng xung quanh thùng chứa bởi lớp áo nước đến nhiệt độ theo yêu cầu công nghệ cô đặc. Khi đạt được nhiệt độ yêu cầu, mật ong được bơm lên máng đục lỗ ở phía trên để mật ong chảy thành dòng vào buồng bay hơi ẩm. Đồng thời, khơng

khí được làm nóng đến nhiệt độ u cầu (3040oC) được thổi qua các dòng mật

ong để loại bỏ độ ẩm, với lưu lượng khơng khí nóng 1,98 m3/phút. Trong q

trình cơ đặc, do độ nhớt mật ong tăng lên nên tốc độ dịng chảy giảm, vì vậy trong hệ thống có lắp bộ phận điều chỉnh lưu lượng dịng chảy cho phù hợp. Sau đó, mật ong chảy vào trong thùng chứa và được tái tuần hoàn nhờ bơm mật. Để nhiệt độ trong lớp áo nước được duy trì cố định, bên ngồi có hệ thống bơm và

bể nước nóng có nhiệt độ điều chỉnh theo yêu cầu (4045oC) luôn luân chuyển

trong lớp áo nước.

a) Hình ảnh thiết bị b) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo

1- Bơm nước; 2- Hộp chứa mật ong; 3- Nước nóng; 4- Van; 5- Bơm mật ong; 6- Van xả; 7- Đường ống bơm mật; 8- Đường vào khơng khí bên ngồi; 9- Thiết bị sấy; 10- Quạt gió; 11- Đường vào khơng khí nóng; 12- Lười thép; 13- Máng đục lỗ; 14- Buồng cô đặc; 15- 11- Đường ra khơng khí; 16- Dịng mật; 17- Lớp áo nước; 18- Lớp cách nhiệt; 19- Đường ống xả nước; 20- Thùng nước nóng; 21- Điện trở nhiệt.

Hình 2.9. Thiết bị cơ đặc mật ong kiểu dịng chảy

Nguồn: Gill & cs. (2015)

Kết quả thí nghiệm với 20kg mật ong có độ ẩm đầu 25,2% được cơ đặc đến

độ ẩm 16,4%, ứng với nhiệt độ khơng khí nóng là 40oC và nhiệt độ nước nóng là

45oC đã xác định được lượng nước bốc hơi trong một giờ: 197g/h, thời gian cô

đặc một mẻ 10,71h, tổng điện năng chi phí điện năng cho một mẻ cô đặc 17kWh/mẻ; chi phí điện năng riêng cho 1 kg sản phẩm cơ đặc là 0,94 kWh, chi phí điện năng riêng cho 1 kg nước bốc hơi là 8,05 kWh/kgH2O.

23

Ưu điểm của thiết bị cô đặc này là dùng nhiệt độ cô đặc thấp nên hàm lượng HMF không bị tăng cao, chất lượng mật ong đảm bảo, giữ được hương vị và màu sắc. Nhược điểm: thời gian cô đặc dài.