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
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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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.
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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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:
Bảng 3.1. Độ ẩm của nguyên liệu
Mẫu Độ ẩm (%)
Cá cơm tƣơi 76,00
Cá cơm sau khi luộc 72,33
Cứ sau 1 giờ sấy đem mẫu sấy đi cân một lần để xác định khối lƣợng, sau đó dùng công thức (2.8) để tính toán hàm ẩm trong sản phẩm. Sấy đến khi độ ẩm trong sản phẩm đạt 22 ± 0,2 % thì dừng.
Trƣớc khi tiến hành tối ƣu hóa tìm ra chế độ sấy thích hợp, tôi tiến hành thí nghiệm thăm do để tìm ra miền thí nghiệm của các thông số, rồi tiến hành tối ƣu hóa trong miền thí nghiệm đó. Tham khảo các công trình nghiên cứu khoa học, các luận văn, luận án…tôi chọn các chế độ sấy v = 3m/s; t = 37,50
C; k = 35cm làm thí nghiệm tâm, sau đó tiến hành thí nghiệm bằng cách dịch chuyển từng thông số về 2 phía của tâm để giới hạn miền thí nghiệm.
3.2.1. Xác định miền thí nghiệm của nhiệt độ không khí trong tủ sấy.
Các thí nghiệm tiến hành ở vận tốc 3m/s; khoảng cách 35cm và thay đổi nhiệt độ sấy. Sau khi tiến hành thí nghiệm, tôi thu đƣợc kết quả về sự biến đổi thời gian sấy, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và điểm chất lƣợng cảm quan (ĐCLCQ) lần lƣợt ở: Hình 3.1và bảng 2.21 phụ lục 2; Hình 3.2 và bảng 2.24 phụ lục 2; Hình 3.3 và bảng 2.27 phụ lục 2. 0 2 4 6 8 10 30 35 37,5 40 45 50 Nhiệt độ sấy (0C) Thờ i gi an s ấy ( h)
Từ hình 3.1 và bảng 2.22 phụ lục 2 ta thấy, từ nhiệt độ 37,50C, khi nhiệt độ tăng thì thời gian sấy giảm, khi nhiệt độ bằng 400C thời gian sấy là 5,5h, khi nhiệt độ là 450C thì thời gian sấy là 5h, khi nhiệt độ bằng 500C thời gian sấy giảm xuống còn 4,5h. Nguyên nhân là do khi nhiệt độ tăng làm cho độ ẩm không khí giảm, áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong không khí giảm, do đó làm tăng sự chênh lệch giữa áp suất của hơi nƣớc trên bề mặt cá và áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong không khí, thúc đẩy quá trình khuếch tán ngoại. Đồng thời tăng quá trình khuếch tán nội do sự chênh lệch áp suất hơi nƣớc ở bề mặt cá và các lớp bên trong. Khi nhệt độ giảm thì sự chênh lệch giữa áp suất hơi nƣớc trên bề mặt cá và áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong không khí thấp, quá trình khuếch tán ngoại diễn ra chậm. Vì vậy mà thời gian sấy dài. Thời gian sấy tăng mạnh khi nhiệt độ giảm từ 400
C xuống 350C, thời gian sấy tăng từ 5,5h lên 7h và khi nhiệt độ tăng từ 350C xuống 300C thì thời gian sấy tăng mạnh từ 7h lên 8,5h. Vậy khi nhiệt độ tăng thì thời gian sấy giảm ít, nhiệt độ tăng 50C thời gian sấy chỉ giảm 0,5h, nhƣng khi nhiệt độ giảm thì thời gian sấy tăng mạnh.
0 20 40 60 80 100 30 35 37,5 40 45 50 Nhiệt độ sấy (0C) T ỷ lệ hút nƣ ớc ( % )
Hình 3.2. Biến đổi tỷ lệ hút nƣớc phục hồi theo nhiệt độ sấy.
Từ bảng 2.25 phụ lục 2 và hình 3.2 ta thấy sấy ở chế độ 37,50C cho tỷ lệ hút nƣớc phục hồi cao nhất 86,7%. Khi nhiệt độ sấy tăng, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm, ở 500C chỉ đạt 71,17%. Khi nhiệt độ giảm từ 37,50C, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm khi nhiệt độ giảm từ 37,50C xuống 350C thì tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm ít, nhƣng
khi nhiệt độ giảm từ 350C xuống 300C thì tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm mạnh. Ở 300C tỷ lệ hút nƣớc chỉ đạt 68,17%. 0 5 10 15 20 30 35 37,5 40 45 50 Nhiệt độ sấy (0C) Đ iể m chấ t lƣợ ng cả m qua n
Hình 3.3. Biến đổi ĐCLCQ theo nhiệt độ sấy.
Từ bảng 2.28 phụ lục 2 và hình 3.3 ta thấy, khi nhiệt độ tăng thì điểm cảm quan giảm, nhiệt độ sấy tăng từ 37,50C lên 400C thì ĐCLCQ giảm rất ít, sản phẩm đạt loại tốt. Nhƣng khi nhiệt độ tiếp tục tăng thì ĐCLCQ giảm mạnh. Ở nhiệt độ 500C, điểm cảm chất lƣợng cảm quan giảm còn 15,46, sản phẩm đạt loại khá. Đồng thời khi nhiệt độ giảm dƣới 37,50
C thì ĐCLCQ cũng giảm nhƣng giảm ít hơn so với khi nhiệt độ tăng. Tại nhiệt độ 350C, ĐCLCQ là 17,58, tại nhiệt độ 300C là 16,82. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vậy khi nhiệt độ tăng lên tuy thời gian sấy giảm nhƣng tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và ĐCLCQ cũng giảm. Tại 500C, thời gian sấy ngắn 4,5h nhƣng nhiệt độ cao làm cho bề mặt thân cá bị quá nhiệt, thân cá bị cong vênh, có màu vàng ngà (do phản ứng tạo màu Maillard), thịt cá khô xác, kém ngọt nên điểm cảm quan thấp. Đồng thời nhiệt độ cao làm một phần protein dễ bị biến tính, đông tụ đặc biệt là protein ở bề mặt thân cá làm cho tỷ lệ hút nƣớc phục hồi kém. Vậy sấy ở nhiệt độ trên 500C là không thích hợp, đồng thời tăng chi phí về năng lƣợng, gây tốn kém. Khi sấy ở nhiệt độ quá thấp, thời gian sấy dài, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và ĐCLCQ cũng giảm. khi thời gian sấy dài sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật, enzyme nội tại cá hoạt động do đó mà tuy trạng thái cá tốt, thân cá tƣơng đối thẳng, không bị cong vênh, khô xác nhƣng màu sắc cá xấu, cá có màu xám, tối màu, thoảng có mùi NH3, khi ăn thấy thịt cá kém ngọt, vì vậy mà tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và ĐCLCQ thấp.
Đồng thời khi sấy ở nhiệt độ dƣới 350C đèn hồng ngoại không hoạt động do nhiệt độ không khí trong tủ sấy thấp hơn nhiệt độ môi trƣờng. Vậy ta nên sấy ở nhiệt độ