Mặt trời chính là nguồn phát sáng lớn nhất, trong ánh sáng mặt trời có 40% ánh sáng nhìn thấy, 59% tia hồng ngoại và 1% tia tử ngoại. Ngoài ra các vì sao cũng có thể phát ra tia hồng ngoại.
Nguồn nhân tạo
+ Đèn dây tóc nóng sáng. + Các thanh điện trở. + Các thanh gốm. + Các tấm kim loại. + Đèn thủy ngân. 1.3.2. Sấy khô bằng BXHN.
1.3.2.1. Khái niệm về sấy BXHN [3].
Sấy BXHN là phƣơng pháp sấy vật liệu ẩm bằng nguồn nhiệt hồng ngoại. Tia hồng ngoại là sóng nhiệt bức xạ, khi vật liệu bị chiếu xạ thì quang tốc năng lƣợng
Đèn dây tóc nóng sáng
bức xạ của tia hồng ngoại sẽ chuyển thành nhiệt năng rất nhanh chóng và làm nƣớc trong nguyên liệu bốc hơi, từ đó làm khô nguyên liệu cần sấy.
Hiện nay có nhiều phƣơng pháp có thể sản sinh ra tia hồng ngoại, phƣơng pháp đƣợc ứng dụng nhiều nhất là sử dụng bóng đèn sản sinh tia hồng ngoại, dùng không khí nóng để đốt nóng kim loại hoặc đồ sứ để tạo ra nguồn bức xạ của tia hồng ngoại.
1.3.2.2. Cơ chế sấy khô bằng tia bức xạ hồng ngoại [3], [4], [5].
Dƣới tác động của năng lƣợng bức xạ phân tử nƣớc dễ dàng bị phân ly thành các ion H+ và OH- nên làm cho ẩm trong vật liệu sấy thoát ra rất nhanh. Lúc này, chiều chuyển động của dòng ẩm trùng với chiều chuyển động của dòng nhiệt (từ trong vật liệu sấy đi ra ngoài bề mặt) làm tăng quá trình khuếch tán nội, điều này trái ngƣợc hẳn với các phƣơng pháp gia nhiệt thông thƣờng là dòng nhiệt di chuyển từ bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu, còn ẩm thì di chuyển từ trong vật liệu ra ngoài bề mặt.
Ngƣời ta chứng minh đƣợc rằng, dƣới tác dụng của BXHN có tần số tƣơng ứng với tần số dao động riêng của liên kết hóa học, các nhóm chức có khả năng phản ứng cao nhƣ: -OH, -COOH,... sẽ tác dụng trực tiếp đến liên kết hóa học tạo ra tình huống cộng hƣởng làm đứt các liên kết hóa học. Kết quả là luôn tăng nhanh vận tốc phản ứng và quá trình sấy lớp sơn phủ bóng tăng.
1.3.2.3. Ƣu nhƣợc điểm của sấy BXHN [3], [4], [6].
Ưu điểm:
+ Rút ngắn đƣợc thời gian sấy, so với sấy bằng hơi nóng. Do đó phần nào đảm bảo đƣợc chất lƣợng sản phẩm, thao tác thuận tiện, dừng quá trình sấy một cách dễ dàng.
+ Sấy khô bằng tia hồng ngoại phần lớn năng lƣợng bức xạ chuyển thành nhiệt năng cần thiết làm cho bốc hơi nƣớc, cƣờng độ nhiệt lƣu của nhiệt năng đó lớn hơn đối lƣu tới 30 lần.
+ Gradien nhiệt độ và độ ẩm ở lớp sát bề mặt vật là cùng chiều, do đó tăng tốc độ khuếch tán nội dẫn tới tốc độ sấy tăng.
+ BXHN là phƣơng pháp gia nhiệt sạch, an toàn, vô hại đối với ngƣời và môi trƣờng.
+ Dễ dàng điều khiển theo khu vực, hiệu suất sử dụng cao, chi phí vận hành lắp đặt thấp, không tốn diện tích mặt bằng.
+ Đối với BXHN là có khả năng tiệu diệt vi sinh vật có hại ngay ở nhiệt độ thấp…
Nhược điểm
+Sản phẩm dễ nứt và cong vênh. Vì vậy các vật liệu nhƣ men, sứ không thích hợp sấy kiểu này.
+Phƣơng pháp sấy BXHN chỉ thích hợp với các vật liệu mỏng. Vì vậy khi dùng phƣơng pháp này sấy khô nguyên liệu loại tƣơng đối dày và ẩm ƣớt thì tốc độ khử nƣớc sẽ chậm và có khi bề ngoài bị làm khô dẫn đến nứt nẻ.
1.3.2.4. Một số phƣơng pháp sấy bằng tia BXHN [3], [4], [1].
Tùy theo cách tạo ra nguồn bức xạ, có một số phƣơng pháp sấy:
Sấy bằng tia bức xạ từ đèn
Bóng đèn phát ra tia hồng ngoại thƣờng là loại 220V – 250W và 220V – 500W. Ở phía trong tráng một lớp thủy ngân để tập trung tia hồng ngoại và tia sáng, nâng cao đƣợc hiệu suất của bóng đèn. Bên trong chứa đầy hỗn hợp khí nitơ và argon. Độ chiếu sáng của bóng đèn này chỉ bằng 1/3 đèn thƣờng, do đó 70 ÷ 80% năng lƣợng điện tiêu thụ đƣợc biến thành tia hồng ngoại.
Đặc điểm nữa của bóng đèn này là dƣới điện thế quy định, tóc bóng đèn dài, điện trở tƣơng đối lớn, dòng điện đi qua yếu, vì vậy nhiệt độ phát quang của tóc bóng đèn tƣơng đối thấp, thƣờng vào khoảng 2000 ÷ 25000C do đó hiệu suất phát ra tia hồng ngoại của bóng đèn tƣơng đối cao, bƣớc sóng của tia hồng ngoại vào khoảng 10000 ÷ 20000 A0. Vì nhiệt độ phát quang của của tóc bóng đèn tƣơng đối thấp nên tổn thất do hiện tƣợng bốc hơi của bóng đèn tƣơng đối nhỏ, đồng thời trong bóng đèn có khí trơ và vậy bóng đèn tƣơng đối bền.
Thời gian cần thiết để làm khô nguyên liệu do tốc độ không khí, công suất phát sinh nhiệt bức xạ, khoảng cách giữa nguồn phát bức xạ tới bề mặt nguyên liệu và tính chất của bản thân nguyên liệu quyết định.
Sấy bằng tia bức xạ từ kim loại hay gốm
Phƣơng pháp này sử dụng thƣờng sử dụng không khí nóng, dòng điện để đốt nóng một bộ phận kim loại hay sành sứ chịu nhiệt, và các bộ phận này phát ra tia BXHN. Tấm kim loại hay gốm sẽ đƣợc gia nhiệt đến một nhiệt độ nhất định dể đạt đƣợc bƣớc sóng bức xạ cần thiết. Công thức tính bƣớc sóng:
=2886 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
T
Ngoài ra có thể kết hợp sấy bức xạ với một số phƣơng pháp khác.
Sấy BXHN kết hợp với hút chân không.
Sấy BXHN kết hợp với không khí nguội (sấy BXHN kết hợp với sấy
lạnh).
1.4. SẤY ĐỐI LƢU LẠNH [4], [11], [12]. 1.4.1 khái niệm về sấy lạnh. 1.4.1 khái niệm về sấy lạnh.
Là tách ẩm bằng không khí lạnh, ẩm tách ra từ bề mặt sấy cần đƣợc mang đi để duy trì khuếch tán ẩm từ trong ra bề mặt sản phẩm. Điều kiện để tách ẩm: không khí có độ ẩm nhỏ, tốc độ gió thích hợp cung cấp năng lƣợng cho quá trình.
1.4.2. Nguyên lý sấy đối lƣu lạnh.
Không khí đƣợc làm lạnh xuống dƣới nhiệt độ điểm sƣơng để ngƣng tụ một phần ẩm đƣợc tách ra ngoài. Sau đó không khí đi qua dàn nóng để tăng nhiệt độ, tiếp tục đƣợc quạt gió hút vào tủ sấy. Ở trong tủ sấy sau khi thu ẩm từ sản phẩm không khí đƣợc quạt hút ra ngoài.
1.4.3. Ƣu nhƣợc điểm của sấy đối lƣu lạnh.
Ưu điểm
Tốc độ sấy tăng do áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong không khí bé. Độ ẩm tƣơng đối giảm đáng kể mà nhiệt độ sấy không cần tăng cao. Do nhiệt độ thấp nên tránh đƣợc quá nhiệt cục bộ, bảo vệ đƣợc màu sắc và chất lƣợng sản phẩm.
Do không phụ thuộc vào độ ẩm của môi trƣờng xung quanh, nên quá trình sản xuất liên tục, chất lƣợng sản phẩm đều.
Nếu nhƣ độ ẩm không khí ngoài trời thấp đạt yêu cầu thì không cho hệ thống lạnh hoạt động giảm chi phí sản xuất.
Nhược điểm
Thiết bị sấy phức tạp, chi phí sản xuất cao hơn do có sử dụng hệ thống lạnh để tách ẩm.
1.4.4. Mục đích của sấy kết hợp.
Mỗi phƣơng pháp sấy có những ƣu điểm và nhƣợc điểm riêng, khi kết hợp hai phƣơng pháp sấy BXHN với sấy lạnh, sẽ khắc phục đƣợc khuyết điểm đồng thời tăng cƣờng những ƣu điểm của từng phƣơng pháp. Chính vì thế tận dụng kết hợp cả hai phƣơng pháp để làm tăng nhanh tốc độ khuếch tán nội, khuếch tán ngoại do đó tăng tốc độ sấy giảm đƣợc thời gian sấy. Đặc biệt là điều này rất có ý nghĩa khi sấy các sản phẩm có nguồn gốc từ thuỷ sản, giảm đƣợc nhiệt độ sản phẩm do đó tránh biến tính sản phẩm và giữ đƣợc màu sắc, mùi vị, khả năng phục hồi lại khá tốt.
CHƢƠNG 2
ĐỐI TƢỢNG THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Cá cơm thuộc họ cá trỏng, có khoảng 140 loài, nhƣng ở Việt Nam có một số loài thƣờng gặp và có sản lƣợng lớn là: cá cơm săng, cá cơm thƣờng, cá cơm Ấn Độ (cá cơm trỏng), cá cơm Trung Hoa. Tôi chọn cá cơm săng là đối tƣợng nghiên cứu và chúng có sản lƣợng lớn, phân bố rộng, giá trị dinh dƣỡng và giá trị kinh tế cao, nhu cầu xuất khẩu tƣơng đối lớn.
Cá cơm săng đƣợc mua tại cảng Vĩnh Trƣờng – Nha Trang và đƣợc vận chuyển trong thùng nƣớc đá về phòng thí nghiệm tại trƣờng đại học Nha Trang. Cá cơm nguyên liệu còn tƣơi, không bị vỡ bụng, không gẫy thân hay dập nát; cá sáng màu, mùi tanh tự nhiên…Trong quá trình xử lý nguyên liệu (phân loại, rửa) luôn đảm bảo vệ sinh và giữ lạnh bằng nƣớc đá sạch.
Để đảm bảo độ chính xác của thí nghiệm, tôi chọn nguyên liệu có kích thƣớc tƣơng đối đồng đều 50 ÷ 70 mm.
Hình 2.1. Cá cơm săng tƣơi
2.2. THIẾT BỊ SẤY HỒNG NGOẠI KẾT HỢP SẤY LẠNH 2.2.1. Cấu tạo cơ bản. 2.2.1. Cấu tạo cơ bản.
1 2
4 5 6
Hình 2.2. Cấu tạo của tủ sấy BX hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.3. Máy sấy BX hồng ngoại kết hợp sấy lạnh.
Hình 2.4. Buồng sấy.
1. Quạt gió
2. Đèn hồng ngoại
3. Giá đỡ nguyên liệu dạng lƣới 4. Bộ phận đốt nóng 5. Dàn lạnh 6. Chân đế, bánh xe 3 5ss Bảng điều khiển
Tủ sấy kết hợp gồm hai phần chính.
Phần máy lạnh có nhiệm vụ tạo ra không khí lạnh có độ ẩm tƣơng đối thấp. Sau đó không khí đƣợc quạt hút thổi vào tủ tăng cƣờng khuếch tán ngoại từ bề mặt vật sấy vào không khí.
Phần tủ chứa các bóng đèn hồng ngoại dùng để nung nóng ẩm trong sản phẩm tạo điều kiện khuếch tán nội và tăng nhiệt độ không khí. Trong tủ, mỗi ngăn có 2 bóng đèn hồng ngoại, công suất mỗi bóng là 250W. Tủ sấy dùng dòng điện xoay chiều 220V.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của tủ sấy kết hợp
Không khí đƣợc đi qua dàn lạnh đƣợc làm lạnh tách ẩm, nƣớc ngƣng tụ đƣợc thải ra ngoài. Không khí trƣớc khi đƣợc quạt ly tâm thổi vào tủ thì nó đƣợc nung nóng sơ bộ nhờ dàn nóng để không khí giảm đi độ ẩm. Sau đó không khí đƣợc thổi vào tủ sấy tại đây không khí tiếp tục nhận nhiệt từ bức xạ đèn hồng ngoại và nóng lên độ ẩm tƣơng đối giảm đi. Không khí có độ ẩm thấp tiếp xúc với vật liệu sấy để lấy ẩm đi. Còn bức xạ từ đèn hồng ngoại chiếu lên sản phẩm để nung nóng nƣớc trong sản phẩm, nƣớc dịch chuyển ra bề mặt sản phẩm, hoá hơi và đƣợc không khí mang đi. Không khí nóng đƣợc quạt ở trên hút ra ngoài.
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Thí nghiệm thăm dò miền. 2.3.1. Thí nghiệm thăm dò miền.
Từ tài liệu tham khảo, em chọn ra chế độ sấy với v = 3m/s, t = 37,50C, k = 35cm, từ các thông số này em tiến hành bố trí thí nghiệm thăm dò. Cách tiến hành thí nghiệm nhƣ sau: có định 2 trong ba thông số và thay đổi thông số còn lại về hai phía của thông số đó. Từ đó ta giới hạn đƣợc giá trị của thông số đó và thu đƣợc miền thí nghiệm của thông số đó. Miền thí nghiệm này dùng để tiến hành thí nghiệm tối ƣu hóa.
2.3.2. Thiết kế và phân tích thí nghiệm theo phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm các yếu tố toàn phần [7]. nghiệm các yếu tố toàn phần [7].
+ Thiết kế và phân tích thí nghiệm theo phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm các yếu tố toàn phần, có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy, nhƣng tôi chọn
ra 3 yếu tố chính: vận tốc không khí trong tủ sấy, nhiệt độ không khí sấy, khoảng cách từ nguồn chiếu BXHN đến nguyên liệu. Thí nghiệm nhằm tìm ra chế độ sấy tối ƣu đối với nguyên liệu là cá cơm săng với hàm mục tiêu là chất lƣợng cảm quan là tốt nhất, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi là lớn nhất và thời gian sấy là ngắn nhất.
Hàm mục tiêu và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy:
Công đoạn sấy
Thời gian sấy (Y1) Tỷ lệ hút nƣớc phục hồi (Y2) Chất lƣợng cảm quan Vận tốc gió Nhiệt độ không khí Khoảng cách từ nguồn BX đến nguyên liệu
Bố trí thí nghiệm Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Phơi nắng (mẫu đối chứng) Luộc Sấy V= 1 ÷ 5 m/s T= 35 ÷ 450C k= 20 ÷ 50cm Chất lƣợng cảm quan Tỷ lệ hút nƣớc phục hồi Các chỉ tiêu
hóa học Chỉ tiêu vi sinh Sự biến đổi độ ẩm Chất lƣợng cảm quan Tỷ lệ hút nƣớc phục hồi
Mẫu tối ƣu Rửa Nguyên
+Sau khi lập mô hình toán học, kiểm định ý nghĩa các hệ số theo tiêu chuẩn Student.
+ Kiểm định sự tƣơng thích của phƣơng trình theo tiêu chuẩn Fisher.
+ Tối ƣu hóa thực nghiệm theo đƣờng dốc nhất.
+ Phân tích thí nghiệm có sự trợ giúp của phần mềm MS-EXCEL.
2.3.3. Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu bằng phƣơng pháp sấy đến khi khối lƣợng không đổi [6]. đến khi khối lƣợng không đổi [6].
2.3.4. Xác định độ ẩm của nguyên liệu trong quá trình sấy bằng cân điện tử OHAUS MODEL Y31XH20 tử OHAUS MODEL Y31XH20
Hình 2.6. Cân điện tử 2.3.5. Đánh giá chất lƣợng cảm quan [14].
Để đánh giá chất lƣợng cảm quan, dùng phƣơng pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng hệ 20 điểm dựng trên một thang thống nhất có sáu bậc (từ 0 ÷ 5) và điểm 5 là cao nhất cho mỗi chỉ tiêu; sáu bậc đánh giá phải tƣơng ứng với nội dung miêu tả trong bảng 2.2 phụ lục 1.
Để phân cấp chất lƣợng của sản phẩm, ngƣời ta dùng điểm có trọng lƣợng theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 quy định các cấp độ đối với sản phẩm thực phẩm theo bảng 2.3 phụ lục 1. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dựa vào tài liệu tiêu chuẩn Việt Nam về sản phẩm thủy sản khô và những kiến thức đã học, tôi thành lập hội đồng cảm quan và tiến hành đánh giá chất lƣợng của sản phẩm. Phƣơng pháp mô tả đƣợc tiến hành ở nơi thông thoáng, có ánh sáng tự
nhiên. Mẫu đƣợc mã hóa, đặt mẫu lên một tờ giấy trắng, đặt đối diện với nguồn sáng và với mắt ngƣời quan sát, lần lƣợt kiểm tra các chỉ tiêu. Các thành viên trong hội đồng cảm quan, đánh giá một cách độc lập sau đó lấy giá trị trung bình để đƣa ra điểm cảm quan cho sản phẩm. Điểm cảm quan đƣợc đánh giá theo bảng 2.4 phụ lục 1.
2.3.6. Xác định các thông số liên quan đến quá trình sấy.
+ Xác định tốc độ chuyển động của không khí trong tủ sấy bằng thiết bị đo tốc độ gió, hiệu số : Testo 405 – V1 của Đức.
+ Xác định độ ẩm của không khí trong tủ sấy bằng ẩm kế, hiệu số: Testo 605– H1.
+ Kiểm soát nhiệt độ trong tủ sấy bằng rơle nhiệt độ dixell XR 60C. + Xác định khoảng cách chiếu xạ bằng đo trực tiếp.
Hình 2.7. Bảng điều khiển của tủ sấy
2.3.7. Xác định tỷ lệ gẫy đầu, vỡ miếng bằng phƣơng pháp đếm [6]. 2.3.8. Tỷ lệ hút nƣớc trở lại.
2.3.9. Xác định hàm lƣợng NH3 bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc với thiết bị chƣng cất đạm đơn giản [6]. nƣớc với thiết bị chƣng cất đạm đơn giản [6].
Amoniac là thành phần hƣ hỏng của thực phẩm và nó là sản phẩm của quá trình phân hủy Protein, axit amin…trong thực phẩm. Kiểm tra NH3 để đánh giá mức độ kém chất lƣợng của sản phẩm.
Thiết bị chƣng cất đạm đơn giản 2.3.10. Kiểm tra vi sinh vật
Mẫu kiểm vi sinh vật tại Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY CÁ CƠM SĂNG DỰ KIẾN.
Quy trình công nghệ sấy cá cơm săng bằng máy sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh NGUYÊN LIỆU RỬA LUỘC CÂN SẤY BAO GÓI BẢO QUẢN PHÂN LOẠI
3.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THĂM DÕ.
Sau khi xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu bằng phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi, tôi thu đƣợc kết quả nhƣ trong bảng 3.1: