Máy sấy kiểu phun áp lực YPG có một thiết bị có chức năng sấy khơ và tạo hạt với nhau. Tốc độ sấy rất nhanh, phù hợp cho các loại nguyên liệu nhạy nhiệt. Dung dịch nguyên liệu hay loại kem được phun qua vòi phun đa điểm nhờ áp lực cao của bơm tiếp liệu. Nguyên liệu được tạo thành dạng hạt và được sấy khơ trong vịng từ 10-90 giây. Sản phẩm sau khi sấy có dạng hạt khơ, trịn, kích thước đồng đều, độ trơn chảy tốt [41]. Sản phẩm có độ tinh khiết và chất lượng cao. Phạm vi ứng dụng của thiết bị rộng rãi. Tùy theo tính chất của nguyên liệu mà có thể ứng dụng nhiệt nóng để sấy hay dùng khí mát để tạo hạt, thiết bị thực sự hoàn hảo cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau. Vận hành máy đơn giản, máy chạy luôn ổn định. Máy vận hành tự động hóa cao.
Nguyên lý hoạt động:
Dung dịch, nhũ tương, chất lỏng huyền phù hoặc bùn được phun thành hạt mịn trong khơng khí nóng, đi xuống từ trên cùng của buồng sấy xuống phía dưới, nước sẽ được bốc hơi và sản phẩm trở thành sản phẩm dạng hạt nhỏ. Tạo khơng khí nóng từ đỉnh tháp sấy, đồng thời bơm chất lỏng nguyên liệu lên đỉnh tháp bằng bơm cao áp, dung dịch cấp liệu trở thành hạt mịn hoặc giọt nhỏ qua các vòi phun áp lực. Khi các giọt nhỏ gặp khơng khí nóng có nhiệt độ cao, nước sẽ bay hơi ngay lập tức, và chất lỏng nguyên liệu được sấy khô thành sản phẩm khô trong thời gian rất ngắn, sản phẩm được thải ra khỏi đáy tháp sấy, hoặc từ cyclone (phụ thuộc trên cấu hình). Khi khơng khí nóng tiếp xúc với các giọt nước, nhiệt độ giảm đáng kể, và độ ẩm tăng lên rất nhiều, sau đó sẽ được quạt hút thải ra ngồi. Bột mịn trong khơng khí sẽ được thu thập thơng qua các thiết bị tách khác nhau. Có các thiết bị tách và thu hồi bột mịn khác nhau, chẳng hạn như cyclone (loại phổ biến và loại kết hợp khác nhau). Chúng ta nên sử dụng các thiết bị tách và thu hồi bột mịn khác nhau tùy theo đặc tính của sản phẩm và yêu cầu của khách hàng.
Hầu hết các hạt bột được thu thập từ các cửa xả tại dưới cùng của máy sấy. Khơng khí lãng phí và bột mịn được tách ra bởi cơn bão, khơng khí lãng phí là khí thải từ quạt hút, và bột mịn được thu thập ở dưới cùng của cơn bão. Có một chiếc khăn lau lớp thứ hai được trang bị tại cửa hàng; do đó, tỷ lệ thu hồi của hạt bột thành phẩm có thể là 96-98% [40].
Bảng vẽ sơ đồ cơng nghệ cho hai kiểu máy trên:
Thông số kỹ thuật:
Bang 9: Thông số kỹ thuật cua thiết bị (kiểu YPG-I) [22]
Tên thiết bị ký hiệu máy Năng suất bay hơi(kg/h) Kiểu gia nhiệt
Đường kính
sấy( mm )
Kích thước ngồi(m)
Bang 10: Thơng số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II [22]
Tên thiết bị ký hiệu máy Năng suất bay hơi(kg/h)
YPGII- 40 500 YPGII- 45 600 YPGII- 50 750 YPGII- 56 1000 YPGII- 80 2000
Kiểu gia nhiệt
Đường kính tháp sấy( mm )
Kích thước ngồi(m)
Ứng dụng của máy sấy phun áp lực cao YPG:
Cơng nghiệp thực phẩm: Bột sữa béo, protein, bột sữa ca cao, bột sữa bột, trứng trắng (lòng đỏ), thực phẩm và thực vật, yến mạch, nước ép gà, cà phê, trà hòa tan ngay lập tức, thịt gia vị, protein, đậu tương, protein đậu phộng, thủy phân, đường, ngô Xi-rô, Tinh bột ngô, Glucose, Pectin, Đường Malt, Axit Sorbic Kali, …
Chất tẩy rửa: Bột giặt thông thường, Bột giặt tiên tiến, Bột xà phịng, Soda Ash, Chất nhũ hóa, Chất làm sáng, Acid orthophosphoric.
4.5.5. Ưu, nhược điểm của các thiết bị sấy phun 4.5.5.1. Ưu điểm
Tính chất và chất lượng của sản phẩm đạt điểm tốt hơn. Sản phẩm sau khi sấy có dạng bột mịn đồng nhất, xốp, dễ hịa tan, khơng cần phải qua giai đoạn nghiền, chất lượng ít bị biến đổi so với nguyên liệu ban đầu, tiện lợi cho sử dụng và chế biến. Có thể sấy được những nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhiệt độ do nhiệt độ sấy thấp, thời gian sấy nhanh và khí nén thường dùng là khơng khí hoặc khí trơ.
Thiết bị đơn giản, cho phép hoạt động ở năng suất cao và liên tục. Sản phẩm tiếp xúc với bề mặt thiết bị trong điều kiện khơ vì thế việc chọn vật liệu chống ăn mịn cho thiết bị đơn giản hơn. Khoảng nhiệt độ tác nhân sấy khá rộng từ 150 – 6000C nhưng hiệu quả tương tự các loại thiết bị khác.
Khả năng được vận hành như một hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động, cho phép giám sát liên tục và ghi lại đồng thời tất cả các biến quá trình liên quan.
Một loạt các thiết kế máy sấy phun để đáp ứng các thông số kỹ thuật sản phẩm khác nhau.
Ít bộ phận chuyển động và không bộ phận chuyển động nào tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm, giảm thiểu các vấn đề ăn mòn.
Khả năng xử lý các bản chất khác nhau của ngun liệu thơ, với nhiệm vụ duy nhất là nó phải có thể bơm được (dung dịch, bùn, bột nhão, gel, hỗn dịch hoặc dạng tan chảy).
Khả năng đạt được kích thước hạt và mật độ khối được thiết kế riêng, tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của sản phẩm cuối cùng, bằng cách tối ưu hóa thiết kế vịi phun và các thơng số vận hành.
Hình thái độc đáo của các hạt chủ yếu là hình cầu, với kích thước đồng nhất và cấu trúc rỗng, do đó làm giảm mật độ khối của sản phẩm.
Quá trình này diễn ra trong thời gian ngắn - q trình sấy phun thường hồn thành trong vòng chưa đầy ba phút. [2]
4.5.5.2. Nhược điểm
Sấy phun khơng thuận lợi cho những sản phẩm có tỉ trọng lớn. Khơng linh động, một thiết bị được thiết kế cho sản xuất sản phẩm có kích thước nhỏ thì khơng thể được dùng sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn. Vốn đầu tư cao hơn các loại thiết bị khác, tiêu tốn năng lượng nhiều. Lưu lượng tác nhân lớn, tốn kém trong khâu chuẩn bị dung dịch sấy. Kích thước thiết bị lớn, nhất
là khi sử dụng tác nhân sấy có nhiệt độ thấp. Việc thu hồi sản phẩm và bụi làm tăng chi phí cho q trình sấy. [2]
4.6. Tạo Hạt
Hình 30: Sơ đồ cấu tạo thiết bị tạo hạt
Hình 31: Thiết bị sấy tạo hạt tầng sôi
Máy sấy tạo hạt tầng sôi là loại máy hoạt động trên nguyên tắc nguyên liệu được thổi tung bằng khí nóng trong bồn có sự chênh áp. Máy sẽ giúp đảm bảo sự đồng điệu về độ ẩm của nguyên liệu. Loại máy này hoạt động trên nguyên tắc dựa vào sự chênh áp từ trong tạo ra một nguồn khí nóng thổi tung khí nóng trong bồn, máy có hoạt động hồn tồn tự động được cài đặt các thơng số kỹ thuật. Trên thực tế máy sấy tạo hạt tầng sôi được sản xuất và áp dụng rộng rãi đối với các công ty doanh nghiệp. Máy thường được dùng để tạo hạt phục vụ cho những sản phẩm dạng bột, hạt, cốm trong các ngành về thực phẩm, dược phẩm, ... kết hợp với q trình tạo hạt thơng qua bơm lưu động và súng phun. Súng phun có thể lắp đặt ở các vị trí khác nhau: phía trên bồn sấy, ngang thân bồn sấy hoặc dưới đáy bồn sấy.
Nguyên lý hoạt động:
Khơng khí sau khi đã được gia nhiệt, làm sạch thì sẽ được dẫn vào từ phía dưới qua máy dẫn gió. Đi qua tấm lưới sang phía dưới của bình chứa nguyên liệu rồi đi vào buồng làm việc tháp chính. Sau khi phần nước đó được bay hơi một cách nhanh chóng thì sẽ đi theo đường thải khí, dạng sấy dịch lỏng tạo hạt bằng cách phun sấy, dịch cao lỏng sẽ được bơm nhu động phun sấy sản phẩm sau khi hồn tất cơng đoạn sẽ có dạng bột khơ. Trong suốt q trình sấy tạo hạt tầng sơi, hạt ln ở trạng thái khô.
Dễ dàng lấy mẫu kiểm tra theo dõi chất lượng sản phẩm trong khi máy vẫn hoạt động. Thiết bị giúp điều chỉnh chính xác nhiệt độ buồng sấy, lưu lượng dung dịch bơm từ súng phun, từ đó giúp điều chỉnh kịp thời trong q trình sấy tạo hạt.
Thơng số kỹ thuật:
Bang 11: Thông số kỹ thuật của các máy sấy tạo hạt tầng sơi
STT Kích thước máy 1 (D x R x C) 2 3 Motor quạt hút
4 Nhiệt độ sấy tối
5 Công suất điện
6 Nguồn khí nén
7
5. Đánh giá chất lượng sản phẩm
5.1. Phương pháp cảm quan
Mục đích
Xác định các trạng thái toàn diện của sản phẩm cà phê sấy phun, bao gồm màu sắc, mùi vị, kích thước hạt, cấu trúc, … đồng thời xác định xem cà phê có phối trộn với phẩm màu hay những chất nào khác, gây ra mùi lạ hoặc có bị mốc hay khơng [43]. Đối với phương pháp cảm quan bao gồm phép thử mô tả (mùi vị, cấu trúc, định lượng) và phương pháp mô tả nhanh.
Phép thử mô tả: Dùng để mô tả khách quan các đặc tính, nhận biết thành phần cơ bản của
được và sử dụng những đặc tính này để định lượng mức độ khác biệt giữa các sản phẩm. Xác định những tính chất cảm quan liên quan đến thị hiếu người tiêu dùng. Trong phép thử mơ tả có:
Phép thử mô tả mùi vị: là một phép thử kiểm tra mơ tả định tính. Quan tâm tới mùi vị tổng thể và các cấu tử mùi riêng biệt có thể phát hiện được của hệ thống thực phẩm. Kỹ thuật này cung cấp một bảng thống kê các hương vị nhận biết được, cường độ của chúng, thứ tự cảm nhận, dư vị của chúng và ấn tượng tổng thể (biên độ) của chúng. Những ghi nhận về mùi được đánh dấu trên thanh đo (sử dụng các con số và các biểu tượng).
Phép thử mô tả cấu trúc: là một kỹ thuật cảm quan dùng để mơ tả tồn bộ đặc điểm cấu trúc của sản phẩm bao gồm đặc tính hố học, hình học, độ mịn, độ hồ tan, độ cứng, độ bám dính, độ đàn hồi, … mức độ của mỗi đặc tính và thứ tự mà chúng xuất hiện từ lần cắn đầu tiên cho đến khi được nhai hồn tồn.
Phép thử mơ tả định lượng: dùng để mô tả tất cả các tính chất cảm quan liên quan đến một sản phẩm từ đánh giá hình trạng bên ngồi cho đến hậu vị hoặc người đánh giá có thể được hướng dẫn để tập trung đánh giá một khoảng hẹp các chỉ tiêu cảm quan như cấu trúc sản phẩm.
Phương pháp mô tả nhanh: Phương pháp này cung cấp khả năng truy cập nhanh vào vị trí
tương đối của một bộ sản phẩm, có thể dùng để điều tra các đặc tính của các sản phẩm sẵn có trên thị trường hoặc đánh giá tác động của một công thức mới, công nghệ mới hay bao bì mới đến chất lượng sản phẩm. Bên cạnh đó nó có thể dự đốn sở thích của người tiêu dùng khi tung ra một sản phẩm mới nào đó. Thực chất của phương pháp Flash profile là mô tả và định lượng cảm quan khác biệt giữa các sản phẩm. Phương pháp dựa trên sự kết hợp của lựa chọn tự do và đánh giá thiết lập cho toàn bộ sản phẩm. Mỗi người lựa chọn và sử dụng từ ngữ riêng của họ để đánh giá tất cả sản phẩm một cách tương đối.
Dụng cụ Bao gồm: Cân phân tích Cốc thuỷ tinh Khay đựng cà phê. Phịng thử: sạch sẽ, khơng có mùi lạ. [38, 43] Quy trình đánh giá
Cân chính xác 50g mẫu bột cà phê sấy phun bằng cân phân tích, cho phép sai số 0,1g. Cho ra khay đựng sau đó dùng đũa thuỷ tinh tán mỏng đều rồi dùng thị giác quan sát khi đánh giá về màu sắc, trạng thái bề ngoài và dùng khứu giác để ngửi mùi thơm của bột cà phê sấy phun.
Để đánh giá sản phẩm có chất lượng để đưa ra thị trường hay khơng thì nước pha cà phê là yếu tố chủ chốt. Pha 50g cà phê sấy phun trong cốc thuỷ tinh với 500ml nước tinh khiết không mùi ở nhiệt độ sôi 95-100oC. Đối với các bài kiểm tra chấp nhận, pha cà phê được thêm 6% đường sucrose. Các bình pha cà phê được bảo quản trong thùng chứa nhiệt trong 2h trước khi đưa ra phòng đánh giá. Phiên đánh giá gồm 30 người tham gia chưa qua đào tạo đã được tuyển chọn từ những người tiêu dùng cà phê thông thường bao gồm sinh viên đại học, giảng viên và nhân viên. Trước khi đánh giá, các thành viên tham gia hội thảo đã được thơng báo về quy trình kiểm tra và thang điểm Hedonic 9 điểm (0 = cực kỳ khơng thích, 5 = bình thường, 9 = cực kỳ thích). 20mL cà phê đã pha đựng trong cốc thuỷ tinh trong suốt 50mL mã hóa bằng ba chữ số ngẫu nhiên nếm thử ở 70°C. Những người tham gia đánh giá được yêu cầu rửa sạch vòm miệng của họ bằng nước trước và giữa các mẫu [29].
Kết quả đánh giá
Tất cả các loại cà phê pha chế dạng cà phê sấy phun có điểm cảm quan trung bình từ 4,5 đến 6,9 trên thang điểm 9 của Hedonic. Điểm trung bình cao hơn 6 được quan sát về hương thơm, màu sắc và sự ưa thích tổng thể trong khi điểm thấp hơn vì thấy có vị đắng và chua [29].
Bang 12: Chỉ tiêu đánh giá cà phê sấy phun TCVN 5250:1990 [7, 42]
Tên các chỉ tiêu cảm quan
5.2. Phương pháp hoá lý
5.2.1. Xác định màu sắc
Giá trị màu được xác định bằng máy đo màu (Hunter Lab / Color QuestXE, TES-135A). Các giá trị sẽ ghi lại kết quả:
L* - L* = 100 có nghĩa là màu trắng và L* = 0 có nghĩa là màu đen. a *- độ đỏ (+) và độ xanh lá cây (-)
b * - độ vàng (+) và độ xanh lam (-)
Các giá trị độ sáng, góc màu và sắc độ cho mỗi mẫu bột cà phê sấy phun đã được báo cáo. Góc Hue (Hue angle) (°) và sắc độ (-) được tính bằng cơng thức [15, 29]:
b¿ h ab= a¿ 5.2.2. Xác định độ ẩm Mục đích
Độ ẩm là yếu tố quan trọng tỏng việc phân tích giá trị dinh dưỡng, chất lượng sản phẩm và khả năng bảo quản của nó. Độ ẩm được xác định bằng phương pháp AOAC (2005). Nếu độ ẩm càng cao thì hàm lượng dinh dưỡng sẽ thấp và sản phẩm sẽ không bảo quản được lâu. Đối với sản
phẩm là cà phê sấy phun dạng bột thì độ ẩm thấp là một vấn đề cần phải được kiểm soát chặt chẽ [15, 43].
Nguyên tắc và phương pháp
Sấy mẫu thử cà phê sấy phun trong 103oC ± 1oC trong 2h ở áp suất khí quyển. Trong q trình sấy sẽ xảy ra hao hụt khối lượng do sức nóng làm bay hơi nước và các chất bay hơi bị bốc hơi. Dựa vào lượng mẫu thử trước và sau khi sấy sẽ tính được phần trăm nước có trong mẫu thử [38,43]. Dụng cụ Tủ sấy Cân phân tích có độ chính xác 0.0001g Đĩa petri và nắp Bình hút ẩm Quy trình phân tích
Sấy khơ đĩa petri và nắp trong tủ sấy ở 103oC trong vịng 1h. Sau đó đặt đĩa và nắp từ tủ sấy vào bình hút ẩm và để nguội đến nhiệt độ phòng rồi đem cân.
Cho 5g bột cà phê sấy phun vào đĩa đã chuẩn bị, đậy nắp và cân trên cân phân tích có độ chính xác 0.0001g. Sau đó đặt tồn bộ vào tủ sấy ở nhiệt độ 103oC trong 2h ở trạng thái mở nắp đặt bên cạnh để nước bốc hơi. Lấy đĩa ra để ngi trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phịng rồi đem cân. Nên sấy và cân lại lần 2 với thời gian là 30 phút. Chệnh lệch giữa 2 lần không quá 0.5mg. Từ lượng cân trước và sau khi sấy sẽ tính được hàm lượng ẩm theo cơng thức [38,43].
Trong đó: mo: Khối lượng của đĩa và nắp (g)
m1: Khối lượng của đĩa, nắp và mẫu thử cà phê sấy phun trước khi sấy (g) m2: Khối lượng của đĩa, nắp và mẫu thử cà phê sấy phun sau khi sấy (g)
5.2.3. Xác định chỉ số hoà tan
Cân 2g mẫu cà phê sấy phun vào bình tam giác pha với 20 mL nước khử ion nóng (90– 95°C), tiếp tục đun 5 phút trong máy khuấy từ. Các hạt mịn được loại bỏ bằng cách ly tâm ở tốc độ 14006 vòng/phút sử dụng máy ly tâm siêu âm trong 10 phút. Phần chất không tan (nổi trên bề mặt) được thu hồi, làm bay hơi trên bình cách thuỷ cho khơ và tiếp tục đem sấy trong tủ sấy ở