CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
B. Nguyên lý cơ bản
Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thuỷ sản sử dụng tác nhân sấy là khí nóng lò đốt (sử dụng nhiên liệu đốt là dạng rắn, lỏng, khí) cung cấp năng l−ợng thông qua khói lò. Khói lò đi vào thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp (calorife) truyền nhiệt cho không khí lạnh cùng đi vào calorife để tạo ra không khí nóng và tác nhân sấy. Tác nhân sấy đ−ợc quạt sấy thổi vào thiết bị sấy.
Ngoài ra ta còn lắp thêm hệ thống điều khiển nhiệt độ, điện bán tự động hoặc tự động để diều khiển quá trình sấy.
- Ưu điểm: Sản phẩm sau khi sấy không bị nhiễm bụi bẩn, không bị nhiều mùi lạ, màu lạ do nhiên liệu đốt gây ra. Phạm vi ứng dụng rộng rãi cho tất cả các sản phẩm nông sản, thuỷ sản nói chung và rau quả nói riêng.
- Nh−ợc điểm: Hiệu xuất sử dụng nhiệt thất, vốn đầu t− ban đầu cao.
- Lý thuyết sấy thuỷ sản: Sấy lớp cá trên vỉ tre có thể xem nh− là quá
trình sấy của một tấm mỏng t−ơng đ−ơng với bề dày của cá phân bố trên vỉ tre.
Để khảo sát quá trình sấy sâu hơn, ta xét tr−ờng hợp một lớp các trên vỉ tre
được đặt trong buồng sấy có nhiệt độ, độ ẩm tương đối và lưu lượng không khí trên lớp cá không đổi. Quá trình sấy với điều kiện nh− thế theo các giai đoạn rõ rệt khác nhau, phân biệt từ tốc độ sấy.
* Tốc độ sấy: tốc độ sấy có thể chia ra hai loại:
- Giai đoạn sấy không đổi - Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần
* Giai đoạn sấy không đổi:
Giai đoạn sấy không đổi xảy ra khi một chất rắn có ẩm độ cao nhất ở phần bao phủ bề mặt của chất rắn, tốc độ thoát ẩm trong giai đoạn này theo ph−ơng trình sau:
dm/dt = 0,4536 K A (T - T )/ H
Lò đốt Calodife Quạt sấy
Khí lạnh Thiết bị sấy
Hệ thống điều khiển nhiệt
độ tự động
Khói lò Khí nóng
(Tác nhân sấy)
Trong đó: m = khối lượng nước trong chất rắn
Kf = Hệ số dẫn nhiệt của lớp màng khí (w/mm20C) t = thêi gian (giê)
As = diện tích bề mặt của n−ớc trên bề mặt vật rắn (m2) Ts = nhiệt độ của bề mặt nước (0C)
Ta = nhiệt độ không khí xung quanh (0C) Hfg = ẩm nhiệt hoá hơi của n−ớc (kj/ kg n−ớc)
* Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần
Trong giai đoạn tốc độ giảm, sự thoát ẩm bị khống chế bởi quá trình khuyếch tán ẩm độ từ lõi của chất rắn đến bề mặt và sau đó đến không khí.
Nếu có thể xem một lớp cá trên vỉ sấy nh− một tấm bán vô hạn (nh− hình vẽ) thì tốc độ sấy của mô hình mỏng có dạng nh− sau:
Bảng 98: Thí nghiệm sấy cá dùng vận tốc khí ở 0.8m/s Loại cá Nhiệt độ trung
b×nh (OC)
RH trung
b×nh (%) k (1/h) Thêi gian sÊy (h) 1. Cá trổng,
cá cơm (anchovy)
50,0 58,4 69,8
31,5 27,1 23,97
0,175 0,208 0,247
19,72 16,27 13,2 2. Cá thu
(mackerel)
49,8 64,1 69,9
30,7 23,3 26,9
0,165 0,214 0,225
20,11 13,39 13,08 3. Cá trích
(herring)
50,3 60,2 70,1
31,5 27,9 38,6
0,113 0,144 0,19
33,2 22,49 24,87 ẩm độ cân bằng của vài loại cá ở 43,5OC
RH (%) Cá trích Cá thu Cá trổng
20 12,14 11,43 10,00
40 27,14 23,57 15,71
60 40,71 32,14 20,00
80 55,71 46,43 33,57
- Âm độ ban đầu của cá trước khi sấy biến thiên từ 50% đến 80% wb (cơ
sở −ớt) nh−ng đôi lúc có thể đến 92% Wb (cá có vây) nên giảm ẩm độ cá
xuống 25%. Để giảm hoạt tính của vi khuẩn làm hư hỏng và giảm ẩm độ dưới 15% để mốc ngừng phát triển. Để sấy nhanh hơn cá đ−ợc cắt ra thành lát mỏng hay thành nhiều mảnh, sau khi làm sạch, cá đ−ợc ngâm vào dung dịch muối để làm cá muối khô (cá mắn) hay có thể sấy thẳng trực tiếp bằng cách trải thành lớp mỏng trên các tấm tre. Máy sấy đ−ợc thiết kế theo h−ớng giảm không gian sấy , kiểm soát ẩm độ tốt hơn và phân bố ẩm đồng đều, thiết kế phải tạo nên môi tr−ờng sấy sạch sẽ hơn, giảm tổn thất về số l−ợng và chất l−ợng do sự phá
hoại của côn trùng nh− ruồi hay do động vật.
Để đạt đ−ợc chất l−ợng sấy tốt cần kiểm soát ba thông số sau:
- Lưu lượng khí sấy - Nhiệt độ không khí sấy
- ẩm độ tương đối của không khí sấy(RH).
* Lưu lượng khí: Lưu lượng không khí cao luôn sấy nhanh hơn theo kinh nghiệm thì phần lớn sấy cá yêu cầu vận tốc khí khoảng 1,5 - 2 m/s. Tuy nhiên có nhiều trường hợp đạt được kết quả sấy tốt ở vận tốc thấp hơn, các khảo nghiệm sấy cá cơm, cá thu, cá trích, với không khí sấy từ 0,8 đến 2,9 m/s
23 h. Thời gian sấy dài nhất đối với cá trích ở vận tốc khí 0,8 m/s nhiệt độ sấy 50,3.0c và RH (ẩm độ tương đối) là 31,5% ngoài vận tốc, hướng của dòng khí cũng đóng vai trò quan trọng, dòng khí sấy song song với các lớp cá có hiệu quả thoát ẩm cao hơn so với dòng khí thổi vuông góc với lớp cá.
* Nhiệt độ không khí sấy: Thông thường nhiệt độ sấy càng cao thì quá
trình sấy càng nhanh, tuy nhiên nên tránh nhiệt độ sấy cao hơn 500c vì nh− vậy cá bị chín và trơ nên dòn. Vì vậy nhiệt độ sấy cá đ−ợc khuyến cáo nằm trong khoảng 40 0c - 50 0c. khảo nghiệm sấy cá cơm đã cho thấy nhiệt độ 70,4 0c rút thời gian sấy còn 9,06 h so với 13,25 h khi sấy ở 51,9 0c, tuy nhiên cũng phảI tính đến kích cỡ của từng loại cá khi xếp vào sấy và mục đích sản phẩm dùng vào việc gì…
* Âm độ t−ơng đối: (RH) Nói chung khi sấy ở(RH) thấp động lực khuyếch tán khối l−ợng giữa ẩm độ bên trong cá và không khí sấy sẽ lớn hơn,
đ−ơng nhiên có đ−ợc điều kiện nh− thế trong máy sấy do sấy luôn luôn dùng không khí nóng. Do không khí sấy có khối l−ợng riêng thấp hơn sẽ tạo ra áp suất riêng phần của n−ớc thấp và kết quả là (RH) thấp. Điều kiện (RH) thấp có thể chiếm −u thế bên trong buồng sấy, nếu không khí sấy đ−ợc vận chuyển liên tục từ đầu vào đến đầu ra để hơi ẩm thu đ−ợc sau khi tiếp xúc cá đang sấy, cuối cùng sẽ ra ngoài không khí trời.
(giá trị RH từ 50% - 60% là điều kiện chung cho sấy cá)
PhÇn III