CÔNG NGHỆ SẤY RAU QUẢ
3.1. Sơ lược về câc sản phẩm rau quả
Câc sản phẩm rau quả ở Việt Nam rất phong phú vă đa dạng. Tuỳ văo từng mùa, từng vùng, q trình canh tâc... sẽ có nhiều loại khâc nhau.
Một số tính chất của rau quả liín quan đến q trình sấy:
Trong q trình sấy rau quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc cơ học vă câc biến đổi bất lợi khâc lăm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Những biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp... Hăm lượng vitamin trong rau quả sấy thường thấp hơn trong rau quả tươi vì chúng bị phâ hủy một phần trong quâ trình sấy vă xử lý trước khi sấy.
Để trânh hoặc lăm chậm câc biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng như tạo điều kiện để ẩm thoât ra khỏi rau quả một câch dễ dăng, cần có chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm.
3.2. Cơng nghệ sấy rau quả
Sấy rau quả thường được thực hiện dưới ba dạng: nguyín dạng, lât mỏng, tinh bột hoặc nhũ tương. Tuỳ theo hình thức sản phẩm, cơng nghệ sấy rau quả có thể thực hiện theo sơ đồ sau:(Hình 1.1)
Cơng đoạn chần, hấp nhằm tạo những biến đổi hơ lý thuận lợi cho q trình sấy sau năy. Dưới tâc dụng của hơi nước, câc vi sinh vật bị tiíu diệt, câc hệ thống enzim mất hoạt tính, hạn chế tối đa khả năng biến mău trong khi sấy rau quả. Những sản phẩm nhiều tinh bột khi chần sẽ lăm hồ hoâ tinh bột, phâ vỡ cđn bằng bín trong tế băo dẫn đến sự thay đổi cấu trúc hệ thống có lợi cho q trình trao đổi nhiệt lúc sấy.
Xử lý hơ chất nhằm hạn chế q trình oxy hơ lăm biến mău hoa quả khi sấy. Câc chất chống oxy hoâ thường được sử dụng lă: axit sunfurơ, ascobic, xitric vă câc muối Natri của axit phốtphoric sunfurơ.
SVTH: Cao Văn Sơn - Lớp 02N Trang 35
Sấy Chă - Ĩp Sấy Bao gói
H ình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ sấy rau quả
Trong kỹ thuật sấy măng bọt, cho chất nhũ tương hoă văo nước quả hay purí với tỉ lệ 0,5-1%. Chất hồ sẽ lăm tăng khả năng tạo bọt măng mỏng lăm tăng gấp bội bề mặt trao đổi nhiệt ẩm dẫn đến lăm tăng khả năng bốc ẩm mă chất lượng ban đầu không bị biến đổi mấy. Câc chất sinh nhũ tương được dùng phổ biến như: mono- stearat của glyxerin, của sacaraza vă của saboza.
Cô đặc Sấy Nghiền nhỏ Thănh phẩm dạng bột Bao gói Ĩp bânh Thănh phẩm dạng ngun Bao gói Ngun liệu Rửa Chọn - phđn loại Gọt sửa Cắt miếng (Hoặc để ngun) Chần (hấp) Xử lý hô chất Chă Chă - Ĩp Sấy Thănh phẩm dạng bản mỏng Bao gói Sấy
3.3. Câc yếu tố ảnh hưởng đến quâ trình sấy
1. Nhiệt độ sấy
Yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm rau quả khô lă nhiệt độ sấy. Nếu nhiệt độ sản phẩm trong q trình sấy cao hơn 60 oC thì prơtíin bị biến tính. Nếu trín 90 oC thì fruetoza bắt đầu bị caramen hoâ, câc phản ứng tạo ra mebanoizin, polime hoâ hợp chất cao phđn tử ... xảy ra mạnh vă ở nhiệt độ cao hơn nữa rau quả có thể bị chây. Rau quả địi hỏi có chế độ sấy ôn hoă (nhiệt độ thấp). Nếu loại rau quả ít thănh phần protíin thì nhiệt độ đốt nóng sản phẩm có thể lín đến 80-90 oC. Nếu tiếp xúc nhiệt trong thời gian ngắn như sấy phun thì nhiệt độ sấy có thể lín đến 150 oC. Đối với sản phẩm khơng chần như chuối, đu đủ thì có thể sấy nhiệt độ cao, giai đoạn đầu 90-100 oC, sau đó giảm dần xuống.
Q trình sấy cịn phụ thuộc văo tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhiệt quâ nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại vă ngăn q trình thơt ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thơt ẩm yếu.
2. Độ ẩm khơng khí.
Muốn nđng cao khả năng hút ẩm của khơng khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của nó xuống. Có 2 câch lăm giảm độ ẩm tương đối của khơng khí:
- Tăng nhiệt độ khơng khí bằng câch dùng calorife.
- Giảm nhiệt độ khơng khí bằng câch dùng mây hút ẩm.
Thơng thường khi văo lị sấy, khơng khí có độ ẩm 10 - 13%. Nếu độ ẩm của khơng khí q thấp sẽ lăm rau quả nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khơ trín bề mặt, lăm ảnh hưởng xấu đến q trình thơt hơi ẩm tiếp theo. Nhưng nếu độ ẩm quâ cao sẽ lăm tốc độ sấy giảm.
Khi ra khỏi lị sấy, khơng khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nín độ ẩm tăng lín (thơng thường khoảng 40 - 60%). Nếu khơng khí đi ra có độ ẩm q thấp thì sẽ tốn năng lượng; ngược lại, nếu quâ cao sẽ dễ bị đọng sương, lăm hư hỏng sản phẩm sấy. Người ta điều chỉnh độ ẩm của khơng khí ra bằng câch điều chỉnh tốc độ lưu thơng của nó vă lượng rau quả tươi chứa trong lị sấy.
3. Lưu thơng của khơng khí.
Trong q trình sấy, khơng khí có thể lưu thơng tự nhiín hoặc cưỡng bức. Trong câc lị sấy, khơng khí lưu thơng tự nhiín với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy thời gian sấy thường kĩo dăi, lăm chất lượng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục nhược điểm năy, người ta phải dùng quạt để thơng gió cưỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4 - 4,0 m/s trong câc thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió q lớn (trín 4,0 m/s) sẽ gđy tổn thất nhiệt lượng.
4. Độ của lớp sấy.
Độ dăy của lớp rau quả sấy cũng ảnh hưởng đến q trình sấy. Lớp ngun liệu căng mỏng thì quâ trình sấy căng nhanh vă đồng đều, nhưng nếu quâ mỏng sẽ lăm giảm năng suất của lị sấy. Ngược lại, nếu q dăy thì sẽ lăm giảm sự lưu thơng của khơng khí, dẫn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại.
Thơng thường nín xếp lớp hoa quả trín câc khay sấy với khối lượng 5 – 8 kg/m2 lă phù hợp.
3.4. Sơ lược về quả Mít
Mít lă loại cđy gỗ to, cao 15÷ 20m (có thể hơn). Cănh non có lơng mềm gồm nhiều hoa, bao hoa hình ống có hai phiến dính nhau ở hai đầu, nhị có bao phấn rộng, cụm hoa câi mọc trín thđn hoặc cănh giă, hình bầu dục, có nhiều hoa, bao hoa hình trụ. Quả mít lă quả phức to hình bầu dục, vỏ ngoăi có nhiều gai nhọn gồm nhiều quả thịt mềm, hạt to. Quả mít lúc
thu hoạch có khối lượng từ (4 - 25) kg. Quả mít có thể dăi từ (20 - 90) cm; đường kính từ (15 - 50) cm. Mổi quả Mít có thể có 100 - 500 hạt tương ứng với 100 - 500 múi ( Mỗi múi lă một quả đơn).
Mít lă cđy mọc hoang dại trong câc vùng rừng mưa ở Ấn Độ. Mít ưa khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, Mít chịu hạn tốt nhờ bộ rể ăn sđu vă kĩm chịu úng. Hiện nay, Mít được trồng nhiều ở câc nước: Ấn Độ, Xrilanca, Lăo, Việt Nam, Thâi Lan…vă
đê trở thănh loại cđy ăn quả quan trọng của nhiều nước. Thâi Lan có diện tích trồng Mít lă 40700 ha; Philippin 13000 ha; Malaysia 1500 ha…[19].
Thănh phần hóa học của Mít:
Phần thịt ăn được của quả Mít chiếm 25 – 40 % trọng lượng của quả. Trong 100g phần năy chứa 72 – 77,2g nước; 1,3 – 2g protein; 0,1 – 0,4g chất bĩo; 18,9 – 25,4g carbohydrat; 0,8 – 1,1g chất xơ; 0,8 – 1,4g tro; Vitamin A chiếm 175 – 540 đơn vị quốc tế; Niacin 0,9 – 4 mg; Vitamin C từ 8 – 10g.[19]
Phần không ăn được của quả Mít giău Pectin dùng để chế biến Mứt. Hạt chứa 70% tinh bột; 5,2% Prơtít; 0,62% chất bĩo; 1,4% muối khơng. Hạt Mít có thể được sấy để lăm thực phẩm thay thế gạo.
Mít lă loại cđy ăn quả có giâ trị vă cũng lă một cđy thuốc quý. Ngăy nay, đê có rất nhiều sản phẩm chế biến từ quả mít được nhiều người ưa chuộng như: Mít sấy, thức ăn từ hạt Mít, câc loại nước ĩp từ Mít vă Mít đóng hộp.... Ở Việt Nam, đê có rất nhiều cơng ty thănh cơng trong việc xuất khẩu ra thị trường thế giới câc sản phẩm từ hoa quả đặc biệt lă Mít. Điển hình lă cơng ty Vinamit. Tuy nhiín, cơng nghệ sấy hoa quả của câc công ty năy vẫn lă nhập câc dđy chuyền công nghệ sấy thăng hoa vă dùng hơi nước từ nước ngoăi nín giâ thănh sản phẩm vẫn cịn khâ cao.
Chương 4
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÂN VĂ TÍNH TƠN NHIỆT Q TRÌNH SẤY
4.1. Lựa chọn phương ân sấy
Như đê trình băy ở chương 3, câc loại rau quả rất nhạy cảm với nhiệt độ sấy cao. Vì vậy cần có phương ân sấy thích hợp để rau quả sấy đạt chất lượng cao, giữ nguyín được mău sắc vă mùi vị. Mít cũng lă loại quả có mău sắc vă mùi vị rất đặc trưng. Vì vậy, khi sấy Mít ta cũng cần tìm những biện phâp để giữ lại những nĩt đặc trưng của loại quả năy. Từ những phđn tích về hiệu quả của bơm nhiệt trong công nghệ sấy lạnh ở chương 1, ta chọn hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt để sấy Mít.
4.2. Chọn loại thiết bị sấy
Để phù hợp với yíu cầu của đề tăi, ta chọn loại thiết bị sấy buồng dùng bơm nhiệt. Sơ đồ ngun lý của thiết bị như hình vẽ.
Ngun lý:
Ban đầu, khơng khí ngoăi trời có trạng thâi O(t0,ϕ0) được đưa qua dăn lạnh. Tại
đđy, môi chất lạnh được đưa từ dăn nóng qua van tiết lưu 6 văo dăn lạnh rồi trao đổi nhiệt Q2 với khơng khí. Bản thđn mơi chất hô hơi rồi được hút về mây nĩn. Khơng khí trong buồng lạnh nhả nhiệt cho dăn lạnh lăm cho nhiệt độ của nó giảm từ t0
4 7 5 6 1 Nước vào tn' 8 2 1:Máy nén. 2:Giàn nóng. 3:Buồng sấy. 4:Quạt gió. 5:dàn lạnh.
6:Van tiết lưu.
7:bộ gia nhiệt bằng điện. 8:Làm mát bằng nước. Wh;tn Nước ra tn" 3 Nb Nq
ẩm trở nín quâ bảo hoă, nước ngưng tụ sẽ được thơt ra ngoăi. Mây nĩn tiíu thụ năng lượng Nb đưa mơi chất lạnh đến dăn nóng. Khơng khí có nhiệt độ t1 được đưa qua dăn nóng. Ở đđy, mơi chất toả nhiệt Q1 ra khơng khí lăm cho nhiệt độ của khơng khí tăng lín từ t1 đến t2. Sau đó, khơng khí đi qua buồng sấy, trao đổi nhiệt ẩm với vật liệu sấy vă thực hiện quâ trình sấy lăm bay hơi ẩm Wh từ vật liệu. Khơng khí ra khỏi buồng sấy có thơng số (t3,ϕ3) được quạt 4 thổi văo buồng lạnh vă tiếp
tục thực hiện q trình sấy kín. Do đó trong q trình sấy lý thuyết không chịu sự ảnh hưởng cuả nhiệt độ môi trường. Nếu năng suất lạnh của dăn lạnh không đủ để lăm lạnh khơng khí thì người ta dùng nước bổ sung đưa văo lăm mât khơng khí. Để giảm khoảng điều chỉnh công suất nhiệt của bơm nhiệt người ta bố trí thím bộ phận gia nhiệt bằng điện 7 để gia nhiệt bổ sung ở đầu quâ trình sấy mă bơm nhiệt khơng đâp ứng được. Sơ đồ nguyín lý năy được thể hiện rõ hơn trín hình vẽ bín.(hình 4.1)
4.3. Câc thơng số tính tơn.4.3.1 Vật liệu sấy 4.3.1 Vật liệu sấy
Ở đđy ta chọn vật liệu sấy lă Mít. Câc thơng số của Mít: + Độ ẩm ban đầu :
Độ ẩm ban đầu của hoa quả phụ thuộc theo mùa, theo vùng miền…. vă phụ thuộc văo từng loại. Với Mít, độ ẩm ban đầu nằm trong khoảng 72 – 77 % [19]. Ta chọn độ ẩm trung bình ban đầu của Mít lă ω1 = 74%.
+ Độ ẩm cuối:
Theo [17], người ta thường sấy câc loại quả đến độ ẩm từ 15 ÷ 25 %. Với Mít ta chọn ω2 = 16%.
+ Khối lượng một mẻ sấy: Ta có: G2 = 50 kg/mẻ. G1 = 100.(100 ) 50100.(1007416) 1 2 2 − − = − − w w G = 161,54 kg/mẻ + Khối lượng riíng: ρm = 916 kg/m3.
4.3.2. Tâc nhđn sấy
Ta chọn tâc nhđn sấy lă khơng khí với câc thông số sau: * Thông số ngoăi trời
Theo tăi liệu [12], thơng số trung bình trong năm của khơng khí tại Quảng Nam – Đă Nẵng:
- Nhiệt độ trung bình: t0 = 25,9 0C.
- Độ ẩm trung bình : ϕ0= 81 %.
* Thơng số khơng khí trước khi văo thiết bị sấy
- Nhiệt độ tâc nhđn sấy văo vă ra thiết bị sấy: t2 = 40 0C.
- Tốc độ gió lă 3,5 ÷ 4 m/s. Ta chọn ω= 3,5 m/s. * Thơng số khơng khí sau thiết bi sấy
Thơng số khơng khí sau thiết bị sấy phải cao hơn nhiệt độ đọng sương của khơng khí để trânh hiện tượng đọng sương trong buồng sấy. Từ điểm O(25,9 0C;81%) trín đồ thị I-d ta dóng theo đường d = const ta có ts = 230C.
- Nhiệt độ tâc nhđn sấy sau thiết bị sấy được chọn sao cho nó phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương. Ta chọn t3 = 25 0C.
* Thơng số khơng khí sau dăn lạnh - Nhiệt độ: chon t1 = 8 0C. - Độ ẩm tương đối:
Quâ trình lăm lạnh trong dăn lạnh thường đạt đến trạng thâi bêo hịa nín nhiệt độ khơng khí sau dăn lạnh có thể lấy ϕ1 = 100%.
* Thời gian sấy: chọn T = 16h.
4.4. Tính tơn kích thước buồng sấy
* Vật liệu sấy lă Mít.
* Năng suất buồng sấy: Gb = G1 = 161,54 kg/mẻ. * Thể tích buồng sấy: - Thể tích hữu dụng Vh = V m b K G . ρ , m3.
Trong đó: + ρm: Khối lượng riíng của vật liệu sấy, ρm = 916 kg/m3. + KV: Hệ số điền đầy. KV = (0,4÷0,5). Ta chọn KV = 0,4. Thay văo ta tính được Vh = 0,44 m3.
- Thể tích toăn bộ buồng sấy:
Trong đó: ∆V - Thể tích của câc khảng trống của kính gió vă câc khơng gian đặt quạt vă câc thiết bị sấy, m3. Theo kinh nghiệm ta chọn ∆V= (30 ÷ 40%)V.
Ta chọn ∆V = 0,4.V = 0,4.0,44 = 0,132 m3. Vậy thể tích buồng sấy lă: V = 0,66 m3.
Với V đê tính tơn được, ta chọn câc kích thước của buồng sấy: Dăi× Rộng × Cao lă:
L×B×H = 1,1×0,8×0,75, m3.
4.5. Xđy dựng q trình sấy lý thuyết trín đồ thị I-d4.5.1 Đồ thị I-d 4.5.1 Đồ thị I-d
Điểm 0: Trạng thâi khơng khí ngoăi trời.
Điểm 1: Trạng thâi khơng khí sau dăn lạnh. Điểm 2: Trạng thâi khơng khí sau dăn nóng. Điểm 3: Trạng thâi khơng khí sau thiết bị sấy. Điểm 4: Trạng thâi khơng khí trong dăn lạnh.
1-2: Quâ trình gia nhiệt đẳng dung ẩm trong dăn nóng. 2-3: Q trình sấy đẳng Entanpi trong thiết bị sấy.
3-4-1: Q trình lăm lạnh khơng khí vă ngưng tụ ẩm trong dăn lạnh.
4.5.2. Tính tơn q trình sấy
SVTH: Cao Văn Sơn - Lớp 02N Trang 43
d1=d2 1 I, k J/ kg k kk 2 d, kg/kg kkk t1 d3=d4 t0 0 4 3 t3 t2 2 3 =100% 0
a) Câc thông số tại câc điểm nút
1) Điểm 0:
- Nhiệt độ: t0 = 25,9 0C.
- Độ ẩm tương đối: ϕ0 = 81%.
- Phđn âp suất bêo hoă của hơi nước:
Theo cơng thức (2.31) dạng Antoine [3] ta có: Pb0 = exp −235,5+ 0 42 , 4026 12 t (4.1) = exp + − 9 , 25 5 , 235 42 , 4026 12 = 0,0333 bar
- Dung ẩm của khơng khí: d0 = 0,621. 0 0 0 0 . . b b P B P ϕ ϕ − . Trong đó: (4.2) B: âp suất khí trời. Lấy B =
750 745
= 0,993 bar. Thay văo cơng thức ta tính được d0 = 0,0173 kg/kgkkk. - Entanpi của khơng khí ngoăi trời:
I0 = 1,004.t0 + d0(2500 + 1,842.t0) (4.3) = 1,004.25,9 + 0,0173.(2500 + 1,842.25,9) = 70,08 kJ/kgkkk. 2) Điểm 1: - Nhiệt độ : t1 = 8 0C. - Độ ẩm tương đối : ϕ1 = 100%. - Phđn âp suất bêo hoă: