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
khơ các sản phẩm như: cá ghim khơ, cá bị da khơ, cá h ố khơ …
Kết quả cho thấy sản phẩm làm ra cĩ chất l ượng đảm bảo các chỉ tiêu về cảm
quan, chất lượng và vệ sinh an tồn thực phẩm. Đặc biệt so sánh về chi phí đầu tư và
NLMT thì hệ thống sấy sử dụng NLMT hồn tồn chiếm ưu thế. Giá thành đầu tư và
vận hành đã giảm rất nhiều, mang lại lợi ích kinh tế là vơ cùng lớn.
Hình 1.7: Phịng sấy thủy sản sử dụng NLMT .
- Bộ mơn kỹ thuật lạnh Tr ường Đại Học Nha Trang đã chế tạo thiết bị sấy NLMT kết hợp đối lưu giĩ để sấy các sản phẩm thủy sản cho chất l ượng tương đối tốt.
1.3.2.3 Ưu nhược điểm của sấy năng lượng mặt trời* Ưu điểm : * Ưu điểm :
-NLMT là nguồn năng lượng tự nhiên sạch, khơng mất tiền mua.
- Chi phí vận hành, lắp đặt thiết bị sấy nhỏ, giá thành sản phẩm được hạ thấp tăng tính cạnh tranh của sản phẩm.
- Bề mặt trao đổi nhiệt lớn, dịng nhiệt bức xạ từ mặt trời tới vật cĩ mật độ lớn (tới 1000 W/m2).
* Nhược điểm :
- Nhiệt độ thấp nên cường độ sấy khơng cao thời gian sấy dài dễ làm sản phẩm biến đổi nhiều và dễ hư hỏng.
- Khơng chủ động, phụ thuộc vào thời tiết.
- Sản phẩm dễ bị ơ nhiễm do bụi và sinh vật, vi sinh vật. - Khơng điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm khơng khí.
CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu : Cá Trích xương cĩ tên khoa học là Sardinella gibbosa
và tên tiếng anh là gold stripe sardinella, cĩ kích cỡ chiều dài cơ thể từ 150 – 160 mm, khối lượng trung bình từ 35 – 45 gram/1con.
Địa điểm thu mua: Cá được thu mua từ các bến cá ph ường Vĩnh Thọ thành phố
Nha Trang. Do đã đăng ký trước với ngư dân nên cá khi mua chất lượng đảm bảo tươi tốt, khơng hư hỏng theo đúng yêu cầu của nguyên liệu dùng để sản xuất cá trích khơ. Cá mua xong được bảo quản bằng đá vảy trong thùng xốp cách nhiệt và chuyển về phịng thí nghiệm của trường, vì thời gian vận chuyển ngắn nên chất l ượng hầu như khơng bị ảnh hưởng gì, sau đĩ được rửa sạch và xử lý chế biến.
Địa điểm tiến hành nghiên cứu: Phịng thí nghiệm các bộ mơn: cơng nghệ Chế Biến, cơng nghệ Thực Phẩm, cơng nghệ Hĩa Sinh - Vi Sinh, kỹ thuật Nhiệt Lạnh của trường Đại Học Nha Trang.
Yêu cầu nguyên liệu:
+ Màu sắc: Da tươi sáng, vẩy cịn nguyên, cĩ ánh bạc, chất nhớt bên ngồi trong suốt; nắp mang ĩng ánh, màu mang cịn đỏ tươi. Mắt lồi cho phép hơi phẳng nhưng vẫn cịn trong suốt.
+ Tổ chức cơ thịt: Cá tươi khơng bị dập nát, cơ thịt cứng chắc độ đàn hồi tốt. + Mùi: Tanh tự nhiên của cá tươi khơng cĩ mùi lạ.
2.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU[6],[10]
2.2.1 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu sự biến đổi ẩm, tốc độ sấy của cá Trích trong quá trình sấy theo các chế độ khác nhau.
Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng cảm quan của sản phẩm theo các chế độ sấy khác nhau.
Nghiên cứu sự biến đổi tỷ lệ hút nước trở lại của cá Trích theo các phương pháp sấy khác nhau.
2.2.2 Phương pháp nghiên cứu
Cá đem về phịng thí nghiệm được xử lý ngay bằng n ước sạch sau đĩ tiến hành sấy bằng thiết bị sấy NLMT kết hợp đối lưu theo các chế độ sấy khác nhau về tốc độ giĩ từ 1,0 đến 2,5 m/s đến khi đạt độ ẩm 20 ÷ 21 % thì kết thúc quá trình sấy.
a, Sơ đồ bố trí thí nghiệm Tỷ lệ hút Chất lượng Hàm lượng Độ ẩm; tốc Sấy ở các chế độ : Vgiĩ = 1,0 ÷ 2,5 m/s Độ ẩm của cá đạt: W = 20 ÷ 21 % Đánh giá các chỉ tiêu Rửa 2 Fillet Rửa 3, Cân Xử lý
Ngâm nước muối [NaCl]: CNaCl= 4%
τ=30 (phút) T = 1000C τ=30 giây Rửa 1, Cân Nguyên liệu Cân Hấp Khơng hấp
b, Phương pháp bố trí thí nghiệm
Ở đây ta bố trí thí nghiệm theo ph ương pháp thực nghiệm để tìm ra chế độ sấy thích hợp cho sản phẩm cá Trích khơ bằng ph ương pháp sấy Năng lượng Mặt Trời kết hợp đối lưu. Ta xác định thời gian sấy ngắn nhất và điểm cảm quan, chất lượng cao nhất.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến thơng số tối ưu:
Các yếu tố ảnh hưởng đến thơng số tối ưu gồm cĩ nhiệt độ trong thiết bị sấy, độ ẩm khơng khí và tốc độ giĩ, nhưng vì tính chất đặc trưng của thiết bị sấy nên nhiệt độ trong thiết bị sấy ít cĩ sự dao động thay đổi và cĩ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ mơi trường khoảng 8 – 100C tức là khoảng 35 – 400C, cịn độ ẩm khơng khí cũng khơng thể khảo sát được chính là độ ẩm khơng khí trong thiết bị sấ y.
Chính vì vậy yếu tố ảnh hưởng đến thơng số tối ưu chỉ cịn lại là tốc độ giĩ.
* Bố trí thí nghiệm:
Số thí nghiệm tối thiểu phải thực hiện là 8 thí nghiệm ứng với các tốc độ giĩ khác nhau là: 1,0 m/s, 1,5 m/s, 2,0 m/s và 2,5 m/s, m ỗi tốc độ giĩ lại thực hiện 2 thí nghiệm hấp và khơng hấp.Tuy nhiên cĩ thể lặp lại các thí nghiệm để cĩ kết quả chính xác nhất.
Bảng 2.1: Bảng bố trí thí nghiệm
Mẫu Khơng hấp trước khi sấy Hấp trước khi sấy
1,0 m/s 1,0 m/s 1,5 m/s 1,5 m/s 2,0 m/s 2,0 m/s
Vận tốc giĩ
2,5 m/s 2,5 m/s
2.2.3 Thiết bị nghiên cứu
Hình 2.1: Thiết bị sấy NLMT kết hợp đối lưu.
Cấu tạo:Thiết bị sấy được cấu tạo gồm 2 phần chính: Buồng sấy và quạt giĩ. Buồng sấy: Được cấu tạo gồm hai tấm ki m loại hai bên hơng cĩ khả n ăng hấp thụ nhiệt và dẫn nhiệt tốt, phía trên là một tấm kính trong suốt cĩ tác dụng chắn bụi và cho các tia bức xạ mặt trời cĩ thể xuyên qua và tạo nên hiệu ứng lồng kính nhằm tích lũy năng lượng bức xạ mặt trời nâng cao nhiệt độ trong buồng sấy. Phía d ưới được lắp kín bằng một tấm kim loại bĩng sáng cĩ khả n ăng phản xạ ánh sáng mặt trời để hiệu ứng lồng kính được xảy ra tối đa. Trong buồng sấy cĩ các giá để xếp nguyên liệu phục vụ cho quá trình sấy. Buồng sấy được thiết kế nghiêng một gĩc 300 so với mặt đất.
Quạt giĩ: Được lắp đặt ở một đầu của buồng sấy đầu cịn lại để trống để thơng khí thốt ẩm. Quạt giĩ cĩ thể điều chỉnh được tốc độ giĩ cho phù hợp với mỗi sản phẩm sấy. Núm điều khiển tốc độ gió Động cơ quạt gió Buồng sấy
Hình 2.2: Cấu tạo thiết bị sấy NLMT kết hợp đối lưu giĩ.
Nguyên lý hoạt động:Thiết bị hoạt động dựa vào năng lượng bức xạ mặt trời tạo nên hiệu ứng lồng kính nâng cao nhiệt độ trong buồng sấy và nhiệt độ nguyên liệu. Hướng tia bức xạ mặt trời sẽ cĩ gĩc độ nghiêng thay đổi theo thời gian trong ngày và tia bức xạ sẽ cĩ hướng thẳng đứng khi vào khoảng 12 giờ tr ưa và cĩ cường độ bức xạ lớn nhất.
Tấm kính trong suốt
T
T0
Hình 2.3: Hiệu ứng lồng kính
Bức xạ mặt trời phát ra từ nhiệt độ cao T0 = 5762 K, cĩ năng lư ợng tập trung quanh sĩng λmo = 0,5 μm, sẽ xuyên qua kính hồn tồn vì độ trong D (λmo) ≈ 1. Bức xạ thứ cấp, phát từ vật thu cĩ nhệt độ thấp, khoảng T ≤ 400 K, cĩ n ăng lượng tập trung quanh sĩng λm = 8 μm, hầu như khơng xuyên qua kính v ì D (λm) ≈ 0 và bị phản xạ lại mặt thu. Hiệu số năng lượng (vào – ra) > 0, được tích lũy phía dưới tấm kính, làm nhiệt độ tại đĩ tăng lên. Khi nhiệt độ tăng làm cho ẩm trong nguyên liệu thốt ra kết hợp với đối lưu khơng khí do quạt giĩ tạo nên sẽ đẩy phần khơng khí nĩng ẩm ra ngồi. Quá trình cứ tiếp tục như vậy và sản phẩm được sấy khơ.
Nguyên liệu ẩm ẩm ẩm ẩm Dòng không khí nóng ẩm ra Dòng không khí nguội vào Dòng bư ùc xạ mặt trời
2.2.4 Phương pháp đánh giá
2.2.4.1 Phần mềm sử dụng để xử lý số liệu:
Dùng phần mềm Excel để nhập, xử lý số liệu thu được tính tốn và vẽ đồ thị.
2.2.4.2 Phương pháp đánh giá:
* Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu:
Dùng phương pháp sấy khơ ở hai giai đoạn, giai đoạn 1 nhiệt độ từ (60 - 80)0C trong 30 phút, giai đo ạn 2 nhiệt độ (100 ÷ 105)0C đến khối lượng khơng đổi.
- Tiến hành:
Sấy cốc đến khối lượng khơng đổi: rửa sạch cốc, làm khơ, sấy ở nhiệt độ 1300C trong khoảng 1 giờ, lấy ra làm nguội trong bình hút ẩm → cân → sấy tiếp ở nhiệt độ trên trong khoảng 30 phút → làm nguội trong bình hút ẩm → c ân → đến khi nào khối lượng cốc giữa hai lần cân khơng lệch nhau quá 0,5 mg là được:
Cân chính xác a (gram) m ẫu cá đã cắt nhỏ vào cốc sấy đã xác định khối lượng khơng đổi. Chuyển cốc vào tủ sấy, sấy ở giai đoạn 1 nhiệt độ 60 – 800C trong 30 phút. Sau đĩ nâng nhiệt lên sấy ở giai đoạn 2 từ 100 – 1050C trong 1 giờ. Sau đĩ lấy ra để nguội trong bình hút ẩm, cân khối l ượng rồi tiếp tục cho vào tủ sấy trong thời gian 30 phút, lấy ra để nguội ở bình hút ẩm và cân nh ư trên cho đến khi khối lượng khơng đổi. Kết quả giữa hai lần cân lệch nhau khơng quá 0,5 mg là được.
- Tính kết quả: Độ ẩm tính theo %: (%) 100 ). ( 1 2 1 G G G G X (2.1)
Trong đĩ: G: Trọng lượng cốc cân (g)
G1: Trọng lượng cốc cân + mẫu ban đầu (g) G2: Trọng lượng cốc cân + mẫu sau khi sấy (g)
Sai lệch kết quả giữa 2 lần xác định song song khơng được lớn hơn 0,5 %. Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của hai lần xác định song song.
Tính chính xác đến 0,01%.
*Tính tốn hàm ẩm biến đổi trong quá trình sấy:
Xác định bằng phương pháp cân trọng lượng cứ sau thời gian sấy Δτ=1h và áp dụng cơng thức thực nghiệm:
(%) . ) W 100 ( 100 W 1 2 1 2 G G (2.2)
Trong đĩ: G1: khối lượng mẫu ban đầu (g)
G2: khối lượng mẫu cân sau khi sấy (g) W1: độ ẩm ban đầu của nguyên liệu sấy (%) W2: độ ẩm sau khi sấy (%)
* Xác định tốc độ sấy theo cơng thức:
d W S dt W (%/h) (2.3)
* Phương pháp xác định khả năng hút nước trở lại của cá sau khi sấy:
Tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng của sản phẩm khơ sau khi sấy là khi cho chúng vào nước nĩ cĩ khả năng phục hồi lại được như trạng thái ban đầu hay khơng, khả năng phục hồi của sản phẩm là tiêu chuẩn đánh giá quan trọng.
Phương pháp xác định tỷ lệ hút nước trở lại: Xác định bằng phương pháp cân trọng lượng trước và sau khi ngâm vào n ước cất (đến khi cân khối lượng nguyên liệu khơng thay đổi). Lấy một lượng nhỏ khoảng vài gam mẫu khơ, sau đĩ ngâm chúng vào nước và cứ một giờ ta đem ra cân để xác định lượng tăng khối lượng, ngâm đến khi khối lượng khơng tăng nữa thì dừng.
Lượng nước thẩm thấu trở lại sản phẩm được tính bằng cơng thức:
% 100 . G W 1 1 2 G G (2.4)
Trong đĩ: G1: khối lượng sản phẩm khơ trước khi ngâm vào nước (g) G2: khối lượng sản phẩm sau khi ngâm vào n ước (g)
* Xác định hàm lượng NH3bằng phương pháp chưng cất lơi cuốn hơi nước: Nguyên lý: Dùng một chất kiềm mạnh hơn NH3 (nhưng khơng mạnh quá) để đẩy nĩ ra khỏi các hợp chất. Dùng h ơi nước để lơi kéo NH3ở thể tự do sang một bình hứng và định lượng bằng một acid tiêu chuẩn.
Các phản ứng:
2NH4Cl + Mg (OH)2 MgCl2 + 2NH3 + 2H2O 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4
Tiến hành:
Chuẩn bị cốc hứng: Lấy cốc thuỷ tinh 250ml, cho vào cốc chính xác A (ml) H2SO4 0,1N, thêm vài giọt mêtyl đỏ và đặt cốc dưới đầu ống sinh hàn của thiết bị, sao