Bộ phận phát sóng Magnetron bao gồm một hình trụ rỗng bằng kim loại, bên ngoài là c dƣơ g ( ố ) hí g gƣ i ặt những khoang cộ g hƣởng ( i es e) Để g ần số từ 50 Hz ế 2450 Hz gƣ i ta dùng một bộ d ộng mà bộ phận thiết yếu là mạch cộ g hƣởng song song. Mỗi khoang cộng hƣở g ƣơ g ƣơ g hƣ ột mạch cộ g hƣởng song song.
Bộ vi sóng gồm có:
- Bộ chuyể ổi cao áp 220V – 2800 V
- Bộ phát sóng
36 - Diode - Bộ biến áp - Quạt làm mát - Cuộ sơ ấp 220V - Cuộn Th cấp 2800V Hình 1.4: Sơ đồ mạch vi sóng
Điện áp nguồ 220 ƣợc cấp qua cuộ sơ cấ ến cuộn th cấp gồm (Cuộn dây, tụ iệ di de) ể í h iện áp lên 2800V s ó ấp cho bộ phát vi sóng, bộ biến áp ể ốt nóng.
Ở giữa trụ rỗng là âm c c (catố ) g ó ó ộ dâ ể ốt nóng (filament)
Bên trong magnetron là chân không, giữ iện c â dƣơ g gƣ i ta dùng hiệu iện thế khoảng 2800V ể tạo từ ƣ ng.Từ ƣ ng này làm di chuyển các electron từ c c âm sang c dƣơ g Để tạo ra và giữ h d ộng ở tần số iện từ phải di ộ g he ƣ ng xoắn ố ƣớc các khoang cộng hƣở g Đƣ g i ó ƣợc là nh một từ ƣ ng tạo bởi h h hâ ƣ ng s c c a nó thẳng góc với iệ ƣ ng E.
37
Trong mộ iện từ ƣ ng mạnh, phân tử ƣớ hƣớng theo chiề ƣ ng s c. Dƣới tác dụng c iện từ ƣ ng, các nguyên tử hydro và o h ổi c c 2.45 tỉ lần trong một giây. S cọ sát giữa các phân tử ƣớc với nhau tạo ra nhiệ Nƣớc trong th c phẩm ƣợ ốt nóng nhanh chóng và truyề g ƣợng cho các thành phần khác c a vật liệ d ó ộ vật liệ ƣợ ốt nóng.
Các loại vật liệu th c phẩm có ch a rất nhiề ƣớc, vì thế chúng hấp thụ vi sóng rất mạnh và nóng lên nhanh chóng. Vật liệ ƣợc làm nóng từ bên trong khiế ƣớc từ g hơi g i h h hơ ậ hƣơ g h sấy có sử dụ g g ƣợng vi sóng sẽ làm cho th i gian sấy giả i ất nhiều so với hƣơ g h sấ h h g h ổi hoặ h ổi rất ít chấ ƣợng cuối cùng c a vật liệu sấy.
1.5.4. Nguyên lý sấy bằng vi sóng
Nhƣợ iểm c a hệ thống sấ ối ƣ iếp xúc là nhiệ ộ bề mặt vật liệu sấy bao gi ũ g hơ hiệ ộ trong lòng vật sấ T g hi ó ẩm bao gi ũ g h ƣớc tiên từ bề mặt vật liệu sấ d ó g hệ thống sấ ối ƣ và tiếp xúc Gradient nhiệ ộ và Gradient phân áp suấ gƣợc dấ h Nhƣ ậy, theo A.V Luikov hỉ g ƣ ng hợ ó hiệ ƣợng dẫn nhiệt cản trở quá trình khuếch tán ẩm từ trong lịng vật liệu sấy ra bề mặ T g ƣ ng hợp, khi vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn b c xạ, do các tia b c xạ ƣợc hấp thụ khơng những trên bề mặt mà cả trong lịng vật liệu sấy nên hiệu ng Luikov ƣợc hạn chế phầ Hơ ữa trong phần lớn các hệ thống sấy, nhiệ ộ trong lòng vật liệu sấy ở một giá trị yêu cầu rất khó th c hiện và phụ thuộc và nhiệ ộ trên bề mặ Để khắc phục nhữ g hƣợ iể hú g dù g g ƣợng c iện từ ƣ ng. Hệ thống sấy này gọi là hệ thống sấy sử dụ g g ƣợng vi sóng.
Hệ thống sấy sử dụ g g ƣợng vi sóng làm nóng VLS lên rấ h h ộng vào VLS theo thể tích, do vậy việc khống chế ƣợc nhiệ ộ trong khoảng yêu cầu trong suốt quá trình sấy, vì yếu tố này rất quan trọng, ả h hƣở g ến chấ ƣợng sản
38
phẩ ể khống chế ƣợc chế ộ nhiệt phải nh ế iều khiển t ộ g ể iều khiển, cung cấ g ƣợ g ể ng theo chế ộ yêu cầu.
Phần lớn các vật liệu ẩm là những vật có tính chấ iện phân vừa có tính chất bán dẫ D ó hi ật liệu ẩ ặt trong mộ iện từ ƣ ng thì một phầ g ƣợng iện từ bị vật hấp thụ và biến thành nhiệ g Q h iế g ƣợng c a ƣ g iện từ thành nhiệ g ể ốt nóng vật liệu ẩm, Trong vật liệu sấy tồn tại các ion phân c i dƣơ g i â iện tử và ngẫu c c c ng và ngẫu c c mềm. Nếu trên hai mặt c a vật liệu ẩ ặt hai bản c c A và B. Giả sử A ó iện í h dƣơ g ó iện tích âm hi ó gẫu c c c ng và mềm sẽ ó hƣớng ể chiếm vị trí nằ g g he g ý: iện tích cùng dấ h ẩy nhau iện tích khác dấ h hú h D ó gẫu c c c ng sẽ quay theo chiều i ồng hồ Ngƣợc lại, ngẫu c c mềm sẽ qua gƣợc chiề i ồng hồ Tƣơ g t i dƣơ g dịch chuyển về phía c c âm và các ion âm dịch chuyển về phía c dƣơ g Nế h ổi liên tục dấu c a các bản c c A và B thì các ngẫu c c liên tụ ổi chiề i dƣơ g i â i ổi chiều chuyể ộng. Hiện ƣợ g i ốn mộ g ƣợng nhấ ịnh c iện từ ƣ ng và biế g ƣợng này thành nhiệ g g hiệ ộ c a vật liệu ẩm. Ng i hi ó trong các ngẫu c c mềm xảy ra hiệ ƣợng chuyển vị các phần này c a một phân tử với các phần khác c a phân tử khác. Hiệ ƣợ g ũ g g ƣ ng thêm hiệu ng nhiệt.
1.6. NHỮNG VẤ Ề KHÓ KHĂ ẦN GIẢI QUYẾT VÀ Ý GHĨ
1.6.1. Những vấn đề khó khăn cần giải quyết
Hiện nay vấ ề sấ ể bảo quản các sản phẩm m t quả trong hộp m t c a các h g gặ hó h s :
-Khi sấy xong sản phẩ ó ộ ẩ h g ạt theo yêu cầ ặt ra (3.5±0.2) % -Th i gian sấy (sấy nóng) rất dài khơng phù hợp với sản xuất
39
-Không kiể s ƣợc chặt chẽ ầu ra dẫ ến sản phẩm xuất hiện mố ƣớc hạn sử dụng
-Vấ ề này hiệ g ồn tại hƣ hƣơ g h ể có thể khắc phục ƣợc triệ ể, gây thiệt hại rất lớn về kinh tế ũ g hƣ hƣơ g hiệu c a các doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo. Cho nên nhiệm vụ hƣơ g h ử lý và th c hiện là rấ hó h ó ịi hỏi phải chính xác từng số liệu th c nghiệ ể có thể triển h i ƣợc trên th c tế sản xuất. Hiện nay ta có rất nhiề hƣơ g h g ó các hƣơ g h ảo quản m t quả thì sấy là một phƣơ g h ảo quả ó hi hí ầu ƣ hù hợp với tình hình sản xuất và chế biế g ƣớc hiệ ũ g hƣ g nghệ ơ giản, dễ chuyển giao và ng dụng.
Nhƣ ói ở d ặ iểm khí hậu c ƣớ ũ g hƣ í h h i vụ c a rau quả nên vấ ề bảo quản sản phẩ ƣợ ƣ h g ầu, cụ thể ối ƣợng nghiên c u ở â sản phẩm m t dừa sau khi qua quá trình chế biến thành sản phẩ ƣợc chuyển cho các nhà máy sản xuất bánh kẹ h h h hâ hi ó g gói h h các gói nhỏ cho vào các hộp m t, xong ƣớ g ạn này tất cả h ều phải xử lý sấ ƣớ hi ó g gói h h hẩm nhằm kéo dài th i gian bảo quản c a m t quả, trong khuôn khổ c ề tài này là việc nghiên c hƣơ g h sấy hiệu quả nhất mà hiệ g ấ ề hó h a h hƣ giải quyết ƣợc.
1.6.2. Ý nghĩa
Bởi vậy nhiệm vụ c ề tài là nguyên c hƣơ g h é d i h i gian bảo quản sản phẩm m t quả iều này sẽ mang lại giá trị kinh tế rất lớ ũ g hƣ góp phầ iề hò ƣợng th c phẩm giữa các vùng miền trong cả ƣớc và khắc phục tính th i vụ c a rau quả ũ g hƣ h ộng trong quá trình sản suất và chế biến m t quả ồng th i có một vai trị quan trọng trong việc d trữ ƣơ g h c phục vụ cho cộ g ồ g ặc biệt là cho quốc phịng. Ngồi ra xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu về th c phẩm ngày càng lớn, yêu cầu c gƣ i i dù g ũ g ngày càng khắ he hơ M t quả là sản phẩm chế biến từ rau quả ƣơi h ặc bán chế
40
phẩm, là loại th c phẩm giầ di h dƣỡng và các thành phần sinh hóa giúp cho s phát triển c ơ hể gƣ i.
Tóm lại qua phân tích nhữ g hó h ấ ề cần giải quyết ở ũ g hƣ có rất nhiề hƣơ g h sấ g g hƣơ g h ó hải chọ hƣơ g pháp sấy phù hợp và hiệu quả nhất về kinh tế ũ g hƣ hấ ƣợng sản phẩ ể khắc phục các tình trạng c a các cơng ty sản xuất bánh m t kẹo hiệ g ề tài này nguyên c u sấy sản phẩm bằ g hƣơ g h ới ở Việt Nam, ó sấy sản phẩm sử dụ g g ƣợng vi sóng.
Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu về th c phẩm ngày càng lớn, yêu cầu c a gƣ i tiêu dù g ũ g g g hắ he hơ M t quả là sản phẩm chế biến từ rau quả ƣơi h ặc bán chế phẩm, là loại th c phẩm giàu dinh dƣỡng và các thành phần sinh hóa giúp cho s phát triển c ơ hể con gƣ i. Do ó nghiên c u và phát triển sản phẩm này là rất cấp thiết ối với ngành th c phẩ ói h g ặc biệt ối với các cơng ty sản xuất bánh m t kẹo nói riêng.
Xuất phát từ những vấ ề cấp thiế ó i họ ề tài “Nguyên cứu khả năng
ứng dụng cơng nghệ sấy ở nhiệt độ thấp dùng vi sóng để sấy các sản phẩm mứt quả, nhằm tăng các chỉ tiêu chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm”
Phƣơ g h sấy sử dụ g g ƣợng vi sóng, â ột vấ ề mới ở Việt Nam ể ch g i h ƣợ hƣơ g h hắc phục ƣợ hƣợ iểm c hƣơ g pháp khác ũ g hƣ g s ất hiệu quả chấ ƣợng sản phẩ g ề tài này việc thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệ Pi ể phục vụ cho mụ í h ề tài này là rất cần thiết.
41
HƯƠ G II: VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠ G PHÁP NGUYÊN CỨU
2.1. VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ SỬ DỤNG
2.1.1. Vật liệu
Sử dụng m t dừa Trúc Giang do chi cục an toàn vệ sinh th c phẩm Bến Tre, tỉnh Bến Tre ch ng nhận số TC: 88/2012/YTBT-CNTC
M t dừa Trúc Giang có hình sợi dài, mầu trắng.
Mùi vị có vị ngọ é ùi hơ ặ ƣ g a dừa, không lẫn mùi vị lạ và tạp chất - Chỉ tiêu chấ ƣợng ch yếu
+ H ƣợ g ƣ ng toàn phần: 53.61% + H ƣợng lipit toàn phần : 24.21% + Độ ẩm : 7%
2.1.2. Trang thiết bị sử dụng
-Thiết bị sấy bằ g hƣơ g h ền nhiệt (khí nóng)
Thiết bị ƣợc sử dụng có sẵn tại phịng thí nghiệm - viện công nghệ sinh học và th c phẩm - ại học bách khoa Hà Nội, việc dùng thiết bị này mụ í h ể lấy kết quả so sánh với hƣơ g h sấy vi sóng. Thiết bị sấ ƣợc thiết kế hƣ ột chiếc t ó í h hƣớc (350x550x700) mm, vật liệu bằng thép không gỉ, g ƣợc thiết kế 4 tầng theo chiều thẳ g g ể ch a các VLS, thiết bị sử dụng nguồn iện 220v cấ h h h iện trở làm nóng t ể sấy sản phẩm, trên mặt thiết bị ƣợc thiết kế công tắc tắt mở máy, và công tắ ặt nhiệ ộ sấy khác nhau. Nhiệ ộ có
thể iều chỉnh trong khoảng 20- 2000C, có ch g ảo vệ quá nhiệt, màn hình
hiển thị ối ƣ h g hí nhiên. Hình ảnh thiết bị sấ ƣợc thể hiện ở phụ lục [2.9]
- Thiết bị sấy sử dụ g g ƣợng vi sóng ( t thiết kế và chế tạo)
Nhƣ ƣợc trình bầy ở hƣơ g I hƣơ g h sấy sử dụ g g ƣợng vi sóng là vấ ề rất mới ở Việt Nam, do trang thiết bị này khơng có sẵn trên thị ƣ ng, cho
42
nên việc phải nguyên c u và thiết kế, chế tạo thiết bị sấy trên quy mô pilot là trang thiết bị rất cần thiế ể phục vụ mục tiêu nghiên c u c ề tài này.
Thiết bị ƣợc chế tạo này cho ta có thể sấy sản phẩm bằ g hƣơ g h sử dụng g ƣợng vi sóng, thiết bị sấy bao gồm thùng sấ ể tạo không gian sấy và bên g ó ặt một lồng sấy mụ í h ể ch a VLS, lồng sấ ƣợc thiết kế quay nh ộ g ơ h g ộ truyề ộ g dâ i ến trục c a lồng sấy, lồng sấy quay ƣợc sẽ tạo cho VLS ƣợ ảo trộn ều trong suốt quá trình sấy. Trên thùng sấy ƣợc gắn một bộ phát vi sóng bắn thẳ g VLS ũ g thùng sấ ƣợc thiết kế mộ ƣ ng ống nối với quạt thổi vào thùng sấy nhằ h hơi ẩm c a VLS qua lỗ thoát ẩm trên thùng sấy.Việc iều chỉnh chế ộ công suất phù hợp ta có thể chỉnh vơ cấp, hoặc tiế h h iều chỉnh thông qua bộ iều khiển kết nối với máy tính.
Tồn bộ các bộ phậ ƣợc kết nối ƣợ iều khiển bởi t iều khiển c a thiết bị và có thể kết nối với máy tính tạ iều kiện thu thập, xử lý số liệu thí nghiệm một cách chính xác, thuận lợi, và dễ dàng.
- Cân phân tích hãng sản xuất shimadzu UX 4200H Khả g hịu tải tối (g): 4200
Xuất x : Nhật bản
Hình ảnh cân sử dụng thể hiện ở phụ lục [2.10]
- Súng bắn kiểm tra nhiệt: dù g ể kiểm soát nhiệ ộ c a VLS ở các chế ộ sấy khác nhau c hƣơ g h sấy sử dụ g g ƣợng vi sóng.
Thiết bị có xuất x Đ c.
Để kiểm tra nhiệ ộ c a VLS ta chỉ cần bắn tia hồng ngoại tại chỗ cần kiểm tra, trong khoảng 2 giây trên mặt súng bắn nhiệt có một màn hình nhỏ sẽ hiển thị nhiệt ộ tại vị trí cần kiểm tra, hình ảnh súng bắn kiểm tra nhiệt ở phụ lục [2.11]
2.2. PHƯƠ G PHÁP GHIÊ ỨU
Để phục vụ cho mụ i ề i hƣơ g h ghi u là th c nghiệm bao gồm các nội dung sau:
43
-Tiến hành việc chế tạo thiết bị sấy sử dụ g g ƣợ g i só g ể phục vụ việc thí nghiệm và lấy kết quả số liệu.
-Tiến hành sấy trên thiết bị sấy khí nóng có sẵn phịng thí nghiệm c a viện cơng nghệ sinh học và th c phẩm – ƣ g ại học Bách Khoa Hà Nội ể phục vụ cho việc thí nghiệm và lấy kết quả c hƣơ g h
- Tiến hành tổng hợp, tính tốn số liệu, so sánh kết quả c h i hƣơ g h - Tiến hành nhận xét và kết luận việc hiệu quả c hƣơ g h sấy mới.
2.3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ SẤY VI SÓNG
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy vi sóng
Thiết bị sấy thí nghiệm sử dụ g g ƣợng vi sóng bao gồm thùng sấy, bên trong có ch a lồng sấ ể ch a VLS, lồng sấ ƣợc là nh trục ở tâm lồng kết nối với ộ g ơ h g ộ truyề ộ g dâ i Bộ phậ h i só g ƣợc gắn ở hù g sấy làm nhiệm vụ phát sóng khi thiết bị làm việc. Cũng tại hù g sấy ƣợc gắn hệ thố g ƣ ng ố g ƣợc nối thơng quạt gió với khơng gian thùng sấy nhằm chuyể ƣợ g hơi ẩm vật liệu ra bên ngồi thơng qua lỗ thoát ẩm trên thùng sấy. Các bộ phậ ói ƣợ iều khiển thông qua t iều khiể ƣợc kết nối với máy tính phục vụ cho quá trình theo dõi và giám sát, tổng hợp các dữ liệ ũ g hƣ ử lý kết quả cuối cùng. Toàn bộ các chi tiết c a thiết bị sấ i só g ƣợc thể hiện cụ thể g sơ ồ khối dƣới â
44
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy vi sóng
1.Thùng sấ 3 Độ g ơ ồng 5. Lồng ch a vật liệu 2. Bộ phát vi sóng 4. Quạt thổi 6. T iều khiển 7. Máy tính theo dõi 8 Đƣ ng thoát ẩm
Thiết bị sấy sử dụ g g ƣợ g i só g ƣợc thiết kế với g s ất là 10 kg/mẻ. Thiết bị ƣợc bao gồm chi tiết cụ thể sau:
- Thùng sấy có dạng hình trụ ị ƣợc thiết kế với í h hƣớc với ƣ ng kính trụ Ø450mm, chiều dài là 450mm, phầ hù g ƣợc hàn kín, tại â hù g ó ục lỗ ể cho trục quay c a lồng sấ i ũ g ại ũ g ục lỗ hình chữ nhật kích hƣớc (50x105)mm ơi gắn thiết bị phát vi sóng, tại hù g ƣợ ục lỗ