Trong giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với mơi trường khơng khí xung quanh, trong giai đoạn này trường nhiệt độ biến đổi khơng đều và nĩ tùy thuộc vào ph ương án sấy. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong, do năng lượng liên kết của nước liên kết cơ lý nhỏ vì vậy đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường là đường cong lồi.
1.2.3.2 Giai đ oạ n sấ y đ ẳ ng tố c:
Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ khơng đổi (nhiệt độ bầu ướt), do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của mơi trường khơng khí xung quanh khơng đổi nên tốc độ sấy là khơng đổi. Do đĩ đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng, ẩm tách ra trong giai đoạn này chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và ẩm liên kết hĩa lý.
1.2.3.3 Giai đ oạ n sấ y giả m tố c:
Ở giai đoạn cuối thì hàm lượng nước cịn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu là nước liên kết do đĩ năng lượng liên kết lớn. Vì vậy việc tách ẩm cũng khĩ kh ăn hơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường cĩ dạng cong. Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy. Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy phụ thuộc vào độ ẩm của mơi trường khơng khí xung quanh.
1.2.4 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy
Đường cong biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật liệu sấy theo thời gian sấy gọi là đường cong sấy.
W = f(τ) Đường cong tốc độ sấy:
) (w f w u (1.4)
Qua thực nghiệm người ta xây dựng nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy của một vật thể keo xốp nh ư sau:
W2= W c WC B WK W ( % ) O C K B A
Hình 1.2: Đường cong sấy
W1= Wđ
τ1 τ2
τ
W c W K W ( % ) O S ( % / h ) B K A C
Hình 1.3: Đường cong tốc độ sấy
Nhìn vào hai hình (hình 1.3 và hình 1.4) ta th ấy đồ thị chia làm 3 giai đoạn: + Giai đoạn AB: Là giai đoạn làm nĩng nguyên liệu từ nhiệt độ đầu cho đến nhiệt độ ướt của khơng khí ẩm, đường cong sấy cĩ bề lõm quay xuống d ưới, giai đoạn này xảy ra rất ngắn.
+ Giai đoạn BK: Là giai đoạn tách ẩm liên kết tự do, đường cong tốc độ sấy khơng đổi nằm song song với trục hồnh, đường cong sấy BK dạng đường thẳng, lượng nước trong nguyên liệu cịn nhiều, áp suất trong nguyên liệu gần nh ư khơng đổi
τ1: Thời gian sấy đẳng tốc (thời gian tách ẩm liên kết tự do)
+ Giai đoạn KC: Là giai đoạn tách ẩm liên kết hĩa lý, đường cong sấy quay bề lõm lên trên, tốc độ sấy giảm, áp suất hơi trên bề mặt nguyên liệu giảm theo thời gian sấy và áp suất hơi phụ thuộc vào nguyên liệu và độ ẩm của nguyên liệu.
τ2: Thời gian sấy giảm tốc Thời gian sấy: τ=τ1+τ2
Tùy theo nguyên liệu ẩm và dạng liên kết ẩm mà đường cong tốc độ sấy cĩ thể là đường thẳng hoặc đường cong.
1.2.5 Các biến đổi của thịt cá khi làm khơ [ 5]
1.2.5.1 Biến đổi về cảm quan
* Về màu sắc và mùi vị: Trong quá trình làm khơ màu s ắc và mùi vị của sản phẩm bị biến đổi.
Nguyên nhân: Do nguyên li ệu bị mất nước, thể tích co rút, bị oxy hĩa hoặc các sắc tố bị khử, điều đĩ là do quá trình phát triển của vi sinh vật gây nên và do n ước mất đi làm cho nồng độ các thành phần trong thịt cá t ăng lên, sản phẩm sẽ cĩ màu đậm hơn và sẽ cĩ mùi vị cháy khét. Ph ương pháp làm khơ càng thơ sơ th ì màu sắc mùi vị của sản phẩm càng biến đổi nhiều.
* Về tổ chức, trạng thái c ơ thịt: Trong quá trình làm khơ do m ất nước nên tổ chức cơ thịt co rút lại chặt chẽ h ơn nhưng sự biến đổi đĩ cĩ khác nhau theo phương pháp làm khơ.
- Khi nguyên liệu được sấy khơ bằng khơng khí nĩng thì cấu trúc c ơ thịt chặt chẽ, khả năng hút nước phục hồi kém, khi ăn cho ta cảm giác khơ cứng và dai.
Nguyên nhân: Do nguyên li ệu được sấy khơ bằng khơng khí nĩng , quá trình làm khơ chậm chạp nên tổ chức c ơ thịt của chúng co rút lại nhiều, những lỗ mao quản, tế bào bị mất nước và thu nhỏ hẹp nên ít cĩ khả n ăng hút nước phục hồi.
- Khi nguyên liệu được sấy khơ bằng chân khơng thì cấu trúc của chúng t ương đối xốp, đặc biệt là sấy chân khơng th ăng hoa, và mắc độ hút nước tốt, phục hồi lại gần giống với trạng thái ban đầu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyên nhân: Sấy bằng phương pháp chân khơng quá tr ình khử nước nhanh chĩng, nước trong tổ chức nguyên liệu tr ước hết đơng kết lại, sau đĩ thăng hoa đi nhanh chĩng để lại các khoảng trống trong tổ chức c ơ thịt nên sản phẩm rất xốp.
Nĩi chung các sản phẩm đã làm khơ bằng phương pháp nào đi n ữa thì cũng khơng trở lại trạng thái ban đầu được, do đĩ chất lượng bị giảm đi phần nào so với nguyên liệu tươi.
1.2.5.2 Biến đổi về vật lý
* Về khối lượng:Do nước mất đi trong quá trình làm khơ, làm cho kh ối lượng cá giảm xuống. Sự giảm khối l ượng sản phẩm đúng ra bằng khối lượng của nước mất đi nhưng thực tế lại nhỏ hơn.
Nguyên nhân: Là do quá trình làm khơ sản phẩm bị ơxy hĩa làm cho khối l ượng cĩ tăng lên chút ít rõ nhất là đối với các sản phẩm làm khơ.
* Về thể tích: Do nước mất đi trong quá trình làm khơ, cho nên th ể tích của nguyên liệu co rút lại, mức độ co rút phụ thuộc vào ph ương pháp làm khơ. Đúng ra thể tích của nguyên liệu giảm đi bằng với thể tích nước mất đi nhưng thực tế cũng nhỏ hơn.
Nguyên nhân: Kết cấu tổ chức cơ thịt của cá ở thể keo xốp nên khi n ước mất đi các khoảng chống của mơ cơ vẫn tồn tại hoặc chỉ co rút phần nào nên thể tích c o rút nhỏ hơn thể tích nước mất đi. Đặc biệt là khi sấy bằng chân khơng hoặc chân khơng thăng hoa thì thể tích co rút càng ít.
* Về điểm băng: Quá trình làm khơ càng ti ến triển, điểm băng của tổ chức cơ thịt cá càng giảm, vì điểm băng tỷ lệ với lượng nước cịn lại trong nguyên liệu. Ng ười ta đã tìm thấy quan hệ của độ hạ điểm băng tỷ lệ thuận với nồng độ của dung dịch trong nguyên liệu mà nồng độ lại tỷ lệ nghịch với l ượng nước.
1.2.5.3 Biến đổi về hĩa học
* Sự thối rữa và ơxy hĩa của Lipid: Sự thối rữa và ơxy hĩa phụ thuộc vào phương pháp và thời gian làm khơ. Thời gian càng dài thì biến hĩa của thịt cá càng lớn
vì men và vi sinh vật cĩ thời gian hoạt động, đồng thời sự ơxy hĩa cũng t ăng lên làm cho sản phẩm cĩ màu sắc và mùi vị khơng tốt. Làm khơ ở áp lực t hường sản phẩm dễ bị ơxy hĩa và thối rữa h ơn so với điều kiện làm khơ bằng chân khơng hoặc chân khơng thăng hoa.
* Sự đơng đặc và biến tính của protit:
- Làm khơ bằng áp lực thường: làm khơ ở áp lực th ường sự đơng đặc và biến tính của protit phụ thuộc vào nguyên liệu. Nếu nguyên liệu đã qua gia nhiệt thì protit ít bị biến đổi vì đã bị biến đổi từ trước.
Nguyên liệu đã ướp muối nếu điều kiện làm khơ tốt thì protit ít bị biến đổi, chất lượng cao vì tác dụng của muối ăn làm cho cơ thịt cố định, nếu điều kiện làm khơ khơng tốt thì ngược lại.
Đối với cá tươi thì sự biến tính của protit càng rõ rệt. nhiệt độ là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình làm khơ. Ở điều kiện bình thường nhiệt độ đơng đặc của protit thịt cá 550 – 600 C, làm khơ chúng đơng đặc dần và biến từ protit sợi cơ cĩ tính hịa tan biến thành trạng thái keo kết tủa mất tính đàn hồi của cơ thịt.
- Làm khơ bằng chân khơng thăng hoa: protit biến đổi nhẹ và củ yếu bến đổi ở giai đoạn đơng kết cịn giai đoạn thăng hoa hầu như khơng bị biến đổi. Nĩi chung làm khơ bằng chân khơng thăng hoa protit biến đổi rất ít so với phương pháp làm khơ ở áp lực thường.
* Sự biến đổi về tỷ lệ tiêu hĩa của protit:
Quá trình làm khơ làm gi ảm tỷ lệ tiêu hĩa của sản phẩm: nếu nhiệt độ làm khơ càng cao thì tỷ lệ tiêu hĩa của protit càng thấp nh ưng nếu làm khơ ở áp lực thấp, nhiệt độ cao vừa phải thời gian ngắn thì tỷ lệ tiêu hĩa ít h ơn so với thời gian dài, nhiệt độ thấp. Nếu sấy khơ bằng chân khơng th ăng hoa thì tỷ lệ tiêu hĩa của protit thịt cá khơng kém gì cá tươi mấy.
* Sự biến đổi thành phần các chất ngấm ra:
Trong quá trình làm khơ thành ph ần các chất ngấm ra biến đổi nhiều, đặc biệt là cá tươi đem làm khơ, v ới nguyên liệu bàn thành phẩm thì sự biến đổi đĩ ít hơn. Mùi vị sản phẩm khơ do nhiều nguyên nhân q uyết định nhưng trong đĩ thành ph ần của chất ngấm ra đĩng một vai trị quan trọng.
1.3 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG TRONGSẤY KHƠ. SẤY KHƠ.
1.3.1 Năng lượng bức xạ mặt trời [10]
NLMT là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nh ưng ứng dụng NLMT vào các cơng nghệ sản xuất và trên quy mơ rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những n ước nhiều NLMT, những vùng sa mạc. Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, NLMT càng đư ợc đặc biệt quan tâm. Các nước cơng nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong vi ệc nghiên cứu ứng dụng NLMT.
Đặc trưng của năng lượng bức xạ mặt trời truyền trong khơng gian bên ngồi mặt trời là một phổ rộng trong đĩ cực đại của cường độ bức xạ nằm trong dải 10-1– 10 μm và hầu như một nửa tổng năng lượng mặt trời tập trung trong khoảng b ước sĩng 0,38 – 0,78 μm đĩ là vùng nhìn thấy của phổ.
Chùm tia truyền thẳng từ mặt trời gọi là bức xạ trực xạ. Tổng hợp các tia trực xạ và tán xạ gọi là tổng xạ. Mật độ dịng bức xạ trực xạ ở ngồi lớp khí quyển, tính với 1 m2 bề mặt đặt vuơng gĩc với tia bức xạ được tính theo cơng thức:
q= φD-T.C0.(T/100)4 (1.5)
Trong đĩ: φD-T:Hệ số gĩc bức xạ giữa Trái đất và Mặt trời.
φD-T=β2/4
β:Gĩc nhìn Mặt trời và β ≈ 32’ như hình 1.5
C0:Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối,C0=5,67 W/m2.K4 T:Nhiệt độ bề mặt Mặt trời, T ≈ 57620K Vậy 2 4 2 / 1353 100 5762 . 67 , 5 . 4 60 . 360 2 , 3 . 14 , 3 . 2 m W q (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Do khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời thay đổi theo mùa trong năm nên β
cũng thay đổi do đĩq cũng thay đổi nhưng độ thay đổi này khơng lớn lắm nên cĩ thể xemqlà khơng đổi và được gọi là hằng số Mặt trời.
Hình 1.4:Gĩc nhìn Mặt trời.
Khi truyền qua lớp khí quyển bao quanh Trái đất các chùm tia bức xạ bị hấp thụ và tán xạ bởi tầng ơzơn, hơi nước và bụi trong khí quyển, chỉ một ph ần năng lượng được truyền trực tiếp tới Trái đất. Hầu như tồn bộ năng lượng của bức xạ tử ngoại được sử dụng và duy trì quá trình phân ly và hợp chất của O, O2, O3 đĩ là một quá trình ổn định. Do quá trình này, khi đi qua khí quyển, bức xạ tử ngoại biến đổi thành bức xạ với năng lượng nhỏ hơn.
Phần năng lượng bức xạ Mặt trời truyền tới bề mặt Trái đất trong những ngày quang đãng (khơng cĩ mây) ở thời điểm cao nhất vào khoảng 1000 W/m2.
Yếu tố cơ bản xác định cường độ bức xạ Mặt trời ở một điểm nào đĩ trên Trái đất là quãng đường nĩ đi qua. Sự mất mát năng lượng trên quãng đường đĩ gắn liền với sự tán xạ, hấp thụ bức xạ và phụ thuộc vào thời gian trong ngày, mùa, vị trí địa lý.
1.3.2 Ứng dụng của NLMT trong sấy khơ[10]1.3.2.1 Trong sấy nơng sản [10] 1.3.2.1 Trong sấy nơng sản [10]
Trong kỹ thuật sấy hiện nay NLMT được ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh nơng nghiệp để sấy các sản phẩm như ngũ cốc, thực phẩm ... nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm. Ngồi mục đích để sấy các loại nơng sản, NLMT cịn được dùng để sấy các loại vật liệu như gỗ.
3 2 ' D = 12 700 Km D = 1 390 000 Km 149 500 000 Km . Mặt trời Trái đất ±1,7%
Hình 1.5: Thiết bị sấy nơng sản sử dụng NLMT.
Trong khuơn khổ chương trình dự án CARD, Viện Nghiên cứu và Phát triển Cơng nghệ Sinh học - Trường Đại học Cần Thơ đã chuyển giao cơng nghệ máy sấy ca cao dùng năng lượng mặt trời cho Sở Khoa học & Cơng nghệ Bến Tre với mục đích hỗ trợ nơng dân sơ chế hạt ca cao xuất khẩu. Sở Khoa học & Cơng nghệ Bến Tre đã tiến hành lắp đặt và đưa vào vận hành thí điểm 2 hệ thống máy sấy ca cao bằng n ăng lượng mặt trời cho 2 hộ trồng và thu mua ca cao: hộ chị Ng uyễn Thị Hồng Lẫm ở Xã An Khánh và hộ anh Trần Hùng Sơn ở xã Phú Đức, huyện Châu Thành.
Máy sấy ca cao bằng năng lượng mặt trời được thiết kế gồm 03 bộ phận chính :
Phần thu nhiệt, Buồng trao đổi nhiệt và Sàn sấy hạt ca cao được lắp đặt phía trên buồng trao đổi nhiệt. Bộ phận thu nhiệt được thiết kế ở hai bên buồng trao đổi nhiệt
và theo độ dốc để quá trình tích hợp và truyền năng lượng đến buồng trao đổi nhiệt
được dễ dàng và hiệu quả , mỗi bên gồm 3m3 đá xanh được sơn đen để hấp thu tối đa nguồn nhiệt từ ánh sáng mặt trời thơng qua 2 tấm lợp trong suốt chuyên dụng nhập từ
Israel cĩ tác dụng bẫy bức xạ nhiệt. Hạt ca cao t ươi sau khi ủ 6 -7 ngày sẽ được đưa
vào sàn sấy, mỗi mẻ sấy khoảng 100 kg hạt sau khi sấy từ 4 -5 ngày thu được 40 kg hạt thành phẩm, rút ngắn từ 2-3 ngày so với phơi nắng hạt ca cao bằng ánh sáng mặt trời
theo phương pháp thủ cơng. Qua quá trình sấy thử nghiệm, hạt ca cao đạt tỉ lệ thu hồi
cao( trên 40%), hạt sáng đẹp, độ ẩm đạt từ 7-7,5% đạt tiêu chuẩn chất lượng hạt ca cao Việt Nam, bình quân 2,5 kg hạt ca cao t ươi sau khi sấy thu được 1kg hạt thành phẩm.
Do thiết kế đặc biệt, nên nhiệt độ bên trong buồng trao đổi nhiệt luơn cao hơn bên
ngồi từ 15-20oC, khi nhiệt độ bên ngồi vào những ngày nắng tốt khoảng 32oC thì nhiệt độ bên trong buồng sấy dao động từ 48-55oC, nhờ tính năng tích trữ nhiệt lượng
cao nên vào mùa thu ho ạch rộ hoặc ban đêm, mùa mưa... cũng cĩ thể vận hành hệ
thống máy sấy bằng cách mắc thêm các bĩng đèn bên trong buồng sấy để tạo nguồn nhiệt kết hợp với nguồn nhiệt luơn được tích trữ trong buồng sấy, mà chất l ượng hạt
thành phẩm sau khi sấy vẫn đảm bảo yêu cầu chất lượng.
1.3.2.2 Trong sấy thủy sản [10]
NLMT ngồi việc ứng dụng rộng rãi trong sấy nơng sản nh ư cà phê, ca cao, tiêu, lúa… nĩ cịn được ứng dụng trong sấy các sản phẩm thủy sản cĩ hàm l ượng nước cao
hơn như cá, mực ….
- Cụ thể cơng ty cổ phần Đại Thuận – Chi nhánh Lương Sơn, thành ph ố Nha
Trang, tỉnh Khánh Hịa đã xây dựng lắp ghép các phịng sấy sử dụng NLMT để sấy
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});