1.3. Thiết bị Sơ chế bảo quản
1.3.3 Thiết bị xử lý rau quả tươi
Tình hình ứng dụng máy phủ sáp trong và ngoài nước
Máy phủ màng sáp cho quả được áp dụng nhiều ở các nước phát triển, đặc biệt là các nước sản xuất rau quả lớn, tập trung như Mỹ, Úc, Niu Dilân, Trung Quốc, … Máy phủ bằng phương pháp phun và có quạt gió (thêm nhiệt nếu cần) để làm khô màng sáp.
Hình 1.9. Máy phủ sáp Trung quốc dùng phương pháp phun, với quạt gió và gia nhiệt làm khô sáp
Hình 1.10. Máy rửa - phủ sáp FK-22 của Công ty Tang Nong – Đài Loan
Máy rửa - phủ sáp của công ty Tang Nong – Đài Loan có năng suất 2,5 – 3,0 Tấn/h với công suất lắp đặt 2,2 kW, kích thước D x R x C = 7,0 x 1,0 x 1,2 m.
Một nghiên cứu của Bundit Jarimopas and Jingtair Siriphanich, 1994 đã tạo ra một mẫu máy phủ sáp cho quả. Máy gồm một buồng phun có kích thước D x R = 1,5 x 1,2 m với 14 vòi phun và 10 bàn chải quay để phết mỏng lớp sáp đã phun trên bề mặt quả và đẩy quả về phía trước. Tiếp đó là một buồng gia nhiệt làm khô D x R = 2 x 1,2 m. Nhiệt tạo ra nhờ 2 bóng đèn cực tím 1000 W. Thử nghiệm cho thấy máy phủ sáp làm việc tốt khi phủ màng cho bưởi với năng suất 4 tấn/h. Buồng nhiệt với quạt gió giúp làm khô nhanh lớp sáp trên bề mặt quả, do đó giúp làm ngắn dây chuyền đóng hộp của nhà sơ chế. Nhiệt sinh ra trong buồng nhiệt không làm tổn thương hoặc giảm chất lượng của bưởi so với đối chứng. Ở 40oC trong buồng nhiệt và tốc độ băng chuyển quả 68 cm/phút, mất 55 giây để làm khô.
(a) (b)
Hình 1.11. Cơ cấu phủ sáp có mang chất diệt nấm cho cam chanh bằng phương pháp phun (a) Dàn phun phun theo định kỳ điều khiển được, và (b) vòi phun di động ngang băng tải
Hình 1.12. Máy phủ sáp cho cam ở Ấn Độ (Triển lãm Expo-2004)
Hình 1.13 Máy phủ sáp Shellac Hình 1.14. Máy phủ sáp cho dứa (Kader et al.) hoặc Carnauba dùng vòi phun
a) b)
Hình 1.15. Thiết bị xử lý thanh long: a) dạng tưới ; b) dạng phun vòi cố định
Thiết bị xử lý phổ biến hiện nay tại các nước đang phát triển như Đài Loan là sử dụng bể nhúng. Trên bể có hệ thống băng tải đưa nguyên liệu đi qua bể nhúng. Ưu điểm: thiết bị đơn giản, dễ thao tác vận hành, năng suất thiết bị cao và thích hợp với hệ thống thiết bị làm việc liên tục trong một dây chuyền khép kín. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là hệ thống băng tải làm việc trong môi trường nước và chất bảo quản nên dễ bị hư hỏng, thiết bị cồng kềnh. Do vậy, việc nghiên cứu thiết bị xử lý cho phù hợp với môi trường và điều kiện làm việc của máy trong đề tài này là cần thiết.
Hình 1.16. Tách ẩm bề mặt cam chanh bằng không khí nóng
a) b)
Hình 1.17. Làm khô màng sáp: a) không gia nhiệt; b) gia nhiệt 32 – 60oC trong 3 – 5 phút
Các phương pháp tạo màng
Theo yêu cầu công nghệ nói chung, lớp dịch màng chỉ được dùng với một lượng rất ít. Thực tế, lượng màng áp dụng khoảng 0,08 – 0,17% trọng lượng quả/củ được phủ (NOSB, 1999). Màng có thể được trộn với nước hoặc các tác nhân ẩm khác với những tỷ lệ khác nhau để đảm bảo chúng được phủ một lớp mỏng và đều. Độ dày màng phụ thuộc rất nhiều vào độ nhớt, khả năng bám dính của dung dịch phủ màng. Theo công nghệ đặt ra với loại dịch đã được chọn, lượng dịch được dựng 1 – 1,5 lớt cho 1 tấn sản phẩm. Độ dày màng yờu cầu khoảng 15 àm.
Các yêu cầu của thiết bị phủ màng là
- Đảm bảo đủ lượng dịch cần thiết bám trên quả - Có độ dày cần thiết và đồng đều
- Có độ bóng, mẫu mã đẹp
- Hệ thống cơ khí không làm hư hỏng quả
Lựa chọn phương pháp tạo màng
Có 4 phương pháp cơ bản (Thirupathi và CS., 2006) để tạo màng được sử dụng hiện nay gồm có:
a) Nhúng vào dịch màng:
Theo phương pháp này, quả (rau dạng củ quả) được nhúng vào trong dung dịch màng rồi nhấc lên để làm ráo.
Hình 1.18. Sơ đồ máy nhúng tạo màng theo patent No US3488200 a. Ưu điểm: Tạo được độ bóng cao, dễ thực hiện
b. Nhược điểm:
- Thường tạo độ dày lớp sáp phủ lớn. Độ dày khó điều khiển mặc dù có thể thay đổi nồng độ dung dịch. Các phương pháp như quét, chà bớt dịch khó đảm bảo được sự đồng đều cần thiết.
- Thường tạo giọt trên quả, gây sự mất đồng đều giữa các phần trên bề mặt quả.
- Thường chỉ sử dụng ở quy mô nhỏ.
b) Tưới dịch lên quả:
Theo phương pháp này, dịch màng được bơm và tưới vào dòng rau quả đang chuyển trên băng tải (dạng băng hoặc dạng con lăn).
a. Ưu điểm:
- Tạo được độ bóng cao, đơn giản, dễ thực hiện - Không dùng vòi phun nên không bị kẹt, tắc vòi
b. Nhược điểm :
- Thường tạo độ dày lớp sáp phủ lớn. Độ dày khó điều khiển mặc dù có thể thay đổi nồng độ dung dịch. Các phương pháp như quét, chà bớt dịch khó đảm bảo được sự đồng đều cần thiết.
- Thường tạo giọt trên quả, gây sự mất đồng đều giữa các phần trên bề mặt quả.
c) Quết dịch lên quả:
Theo phương pháp này, rau quả được quết bằng tay với giẻ có tẩm dịch màng hoặc được quết bằng lô nỉ có mang dịch phủ quay liên tục.
a. Nhược điểm:
- Khó tạo được chuyển động quay đa hướng của rau quả để đảm bảo quết hết bề mặt quả
- Độ bóng không cao, tạo vết
- Khó tạo được sự đồng đều do hình dạng phức tạp của quả.
- Với những loại dịch tạo bọt, việc sử dụng các lô nỉ có tẩm dịch sẽ hình thành một lớp bọt trên bề mặt quả, khi khô sẽ tạo ra một bề mặt quả sần sùi.
d) Phun dịch màng bằng vòi phun
Theo phương pháp này, dịch màng được bơm và đẩy qua vòi phun vào dòng rau quả đang chuyển trên băng tải (dạng băng hoặc dạng con lăn).
Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý máy phun màng cho táo theo patent № US3192052 a. Ưu điểm:
- Có thể điều chỉnh lượng phun, áp lực phun cần thiết lên quả để khống chế bề dày của lớp màng;
- Sử dụng được nhiều loại dịch khác nhau, với tỷ lệ phối trộn khác nhau;
- Ít bụi khi phun.
b. Nhược điểm:
- Khi màng khô, gây tắc vòi phun và hệ thống rất nhanh nếu sau khi phun xong không rửa vệ sinh ngay bằng nước sạch.
- Do động lượng của các hạt dịch bé, nên khi phun vào mặt quả sẽ tạo thành những giọt sương nhỏ li ti mà không tạo thành một lớp màng liên tục. Do đó để sử dụng phương pháp này cần có thêm bộ phận xoa màng bằng các con lăn bọc nỉ hoặc phun thành lớp dày cho dịch tràn đều lên quả (bề dày của màng cao khi độ nhớt dịch lớn)
e) Phun dịch màng bằng vòi phun rich-lơ
Trong phương pháp phun, có thể phun dịch màng theo kiểu rich-lơ. Phương pháp này bao gồm bộ phận nén khí, đầu phun rich lơ (phun sơn). Qua thử nghiệm sơ bộ chúng tôi nhân thấy với loại dịch đậm đặc và tạo bọt phương pháp này vẫn sử dụng được. Không có hiện tượng tạo bọt cũng như bám giọt trên bề mặt quả. Nguyên nhân là do động năng của các phần tử dịch được
dòng khí mang theo đập xuống bề mặt quả làm phá vỡ hạt chất lỏng và bọt nếu tạo ra và dàn trên bề mặt quả một lớp mỏng đều.
Qua phân tích ở trên chúng tôi chọn phương pháp phun rich-lơ này tạo màng
Các phương pháp di chuyển củ/quả a) Dãy con lăn quay
Phương pháp này thường được sử dụng cho những loại quả tròn, và kích thước thường không quá chênh lệch như cam, chanh, táo, đào, cà chua, dứa,…. Với loại quả có kích thước quá chênh lệch giữa đường kính và chiều dài như dưa chuột, cà rốt thì dạng vận chuyển này rất dễ gây kẹt, làm hư hỏng và ùn tắc quả/củ.
Mặt khác, với các con lăn quay tại chỗ thì quả/củ di chuyển được phải có sự chèn đẩy của lớp quả/củ phía đầu vào. Ở cuối mẻ hoặc ca sơ chế thì toàn bộ lớp quả/củ cuối sẽ nằm quay tại chỗ trong máy mà không di chuyển ra khỏi máy.
b) Băng tải xích con lăn quay.
Phương pháp này có kết cấu phức tạp hơn. Tuy nhiên, phương pháp này giải quyết được các nhược điểm của phương pháp dùng dãy con lăn quay. Quả/củ được xoay liên tục để nhận dịch màng từ vòi phun, đồng thời được xích kéo vận chuyển ra khỏi máy với tốc độ được tính toán phù hợp.
Phương pháp làm khô màng Yêu cầu:
- Không làm xây xước quả;
- Tạo được chuyển động lăn của quả nhằm đảm bảo sự đồng đều lớp màng đã tạo ra và khô đều.
- Quả được giữ và quay giữa hai con lăn (hình).
Có 2 phương pháp làm khô màng được áp dụng hiện nay là:
- Dùng khí nóng/ấm. Nhiệt độ của tác nhân làm khô không quá 40oC (Theo Thirupathi và CS., 2006 thì hầu hết các dịch phủ có nhiệt độ chảy ở > 40oC).
- Dùng khí lạnh
Drake đã tìm ra một dải nhiệt độ làm khô bằng khí nóng dùng trong các nhà sơ chế rau quả ở Washington từ 46 - 65,5°C; và nhiệt độ làm khô bằng khí lạnh là 0oC. Drake thử nghiệm và cho thấy làm khô sáp phủ trên táo bằng phương pháp lạnh thì táo có xu hướng cứng hơn, trong khi đó làm khô sáp trên táo bằng nhiệt nóng lại tăng sự hao hụt trọng lượng. Tuy nhiên, sự khác nhau này rất nhỏ và không đáng kể khi tính hiệu quả kinh tế, và đó là chưa đủ để bù lại chi phí về thiết bị bổ sung và chi phí vận hành (do yêu cầu lượng điện lớn) của phương pháp làm khô bằng khí lạnh.