• Sấy khô tự nhiên
Là phương pháp sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên để phơi khô sản phẩm, đây là phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhất hiện nay.
Ưu điểm:
- Không tốn nhiên liệu, năng lượng
- Thiết bị phơi đơn giản, chi phí đầu tư thấp
- Đơn giản về mặt công nghệ, có thể áp dụng ở quy mô hộ gia đình cũng như trong các xí nghiệp chế biến thủy sản.
Nhược điểm:
- Thời gian phơi kéo dài, thường làm giảm chất lượng sản phẩm.
- Phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết nên không chủ động được trong quá trình sản xuất.
- Không đảm bảo về mặt vệ sinh, dễ nhiễm vi sinh, tạp chất. - Nhiệt độ không ổn nên sản phẩm sấy khô không được đồng đều.
• Sấy tiếp xúc
Theo phương pháp này cho vật liệu sấy tiếp xúc với bề mặt được đun nóng, nó sẽ làm nóng và sấy khô nguyên liệu.
- Sấy ở áp suất thường
Phương pháp này sử dụng áp suất thường để sấy khô nguyên liệu. - Sấy ở áp suất chân không
Sấy khô ở điều kiện chân không là một trong những phương pháp tiên tiến nhất trong công nghệ sấy hiện nay, phương pháp sấy này có thể đảm bảo được phẩm chất của sản phẩm tốt.
nhiệt độ bốc hơi của nước trong nguyên liệu sẽ thấp hoặc nếu độ chân không rất thấp thì nước sẽ đông kết và thăng hoa ở nhiệt độ rất thấp, do đó quá trình sấy khô được nhanh và chất lượng sản phẩm sẽ tốt.
Phương pháp sấy khô ở điều kiện chân không có hai cách sau:
Sấy khô bằng chân không ở nhiệt độ thường (0-600C)
Cơ sở lý luận của phương pháp này là khi giảm áp lực xuống thì điểm sôi của chất lỏng hạ xuống.
Tủ ấy khô chân không có nhiều loại như: kiểu thùng quay, kiểu bàn (thích hợp cho nguyên liệu thể xốp hoặc bán keo xốp), tủ sấy kiểu tiếp xúc.
Sấy khô bằng chân không ở nhiệt độ thấp dưới 00C
Phương pháp này dựa trên cơ sở dưới điều kiện nhiệt độ thấp, nước ở trong nguyên liệu bị đông kết lại và trực tiếp thăng hoa từ thể đặc sang thể hơi mà không qua thể lỏng.
• Sấy đối lưu
Cho không khí nóng tiếp xúc với nguyên liệu sấy nó sẽ làm nóng và sấy khô vật liệu. Đây là phương pháp sấy phổ biến và được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất.
Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản
- Nhiệt độ sấy tương đối đồng đều - Năng suất lớn
Nhược điểm:
- Vật liệu sấy đứng yên nên chất lượng sấy không được đồng đều.
• Sấy tầng sôi
Cho nguyên liệu tiếp xúc với dòng khí có tốc độ chuyển động vừa phải, nguyên liệu sẽ chuyển động lên xuống lơ lửng, lúc này diện tích bề mặt của nguyên liệu tiếp xúc với dòng khí là lớn nhất, xảy ra sự trao đổi nhiệt và trao đổi chất là lớn nhất.
Ưu điểm:
- Thời gian sấy nhanh
Nhược điểm:
- Chỉ ứng dụng để sấy nguyên liệu ở dạng hạt
• Sấy chân không thăng hoa
Đây là phương pháp sấy hiện đại, được ứng dụng trong công nghệ sấy các vật liệu có giá trị cao, các loại vật liệu ở thể keo và keo xốp khó sấy. Vì thiết bị sấy không bằng chân không thăng hoa rất phứa tạp nên đòi hỏi người sử dụng cần có kỹ thuật cao, tính kinh tế còn thấp nên chưa được áp dụng rộng rãi.
Ưu điểm:
- Quá trình sấy xảy ra ở nhiệt độ thấp, do đó chất lượng sản phẩm là tốt nhất trong tất cả các phương pháp sấy.
- Màu sắc và kích thước của sản phẩm sau khi sấy gần như được giữ nguyên so với lúc ban đầu.
- Tính chất vật liệu sấy ít bị thay đổi.
Nhược điểm:
- Thiết bị cồng kềnh, phức tạp - Chi phí giá thành cao
- Yêu cầu về kỹ thuật cao
• Phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại
Sấy bức xạ hồng ngoại là phương pháp sấy vật liệu ẩm bằng nguồn nhiệt hồng ngoại. Năng lượng các tia hồng ngoại xuyên vào và hấp thụ trong thể tích vật liệu thay đổi trường nhiệt độ.
Tia hồng ngoại có bước sóng 0,76 – 340µm phát ra tia bức xạ mà vật liệu ẩm có khả năng hấp thụ nhiều, nhưng việc chọn nguồn gốc bức xạ để sấy cần liên hệ đến đặc tính quang phổ của vật liệu sấy và các yêu cầu xử lý vật liệu.
Khi vật liệu quá ẩm thì khả năng phản xạ của các tia có thể mạnh hơn khả năng hấp thụ thì phải thay đổi khoảng cách bước sóng cho thích hợp.
Nhiệt độ của vật phát có thể được tính theo công thức: T = 2886/ λ max
Vật phát xạ là thạch anh : λ1= 0,5 λmax, λ2 = 4,3 λmax
Vật phát xạ là dây wonfram: λ1= 0,52 λmax, λ2= 4,27 – 6,2.10-4T
Qua thực nghiệm cho thấy các tia hồng ngoại có bước sóng λ= 3 – 12µm thì cho khả năng hấp thụ vật liệu ẩm là lớn nhất.
- Cơ chế truyền nhiệt trong bức xạ hồng ngoại
Đốt nóng bằng bức xạ hồng ngoại là sự truyền nhiệt năng lượng theo dạng của sóng điện từ. Khi chiếu bức xạ hồng ngoại vào một đối tượng nào đó thì nó có thể hấp thụ hay phản xạ lại một bước sóng khác, khi đối tượng hấp thụ bức xạ thì nó sẽ nóng lên.
Nhiệt độ bức xạ hồng ngoại theo dõi thay đổi theo hiệu quả phát bức xạ của nguồn, bước sóng và tính phản xạ của đối tượng, nhờ vào đặc tính này mà người ta có thể sử dụng nhiệt bức xạ có hiệu quả hơn trong những ứng dụng nhất định. Hiệu quả phát bức xạ phụ thuộc vào vật liệu của nguồn nhiệt, về cơ bản thì hiệu quả này là tỷ lệ giữa năng lượng phát xạ và năng lượng hấp thụ còn có một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến hiệu suất phát xạ. Một yếu tố nữa là giá trị phát xạ của nguồn dựa vào mức độ đen của vật “vật đen tuyệt đối” có mức phát xạ là 1, nếu vật phát xạ là gốm thì có thể đạt 0,9.
Trong phổ điện từ vùng hồng ngoại được chia thành 3 khoảng bước sóng khác nhau là : sóng ngắn, sóng trung và sóng dài.
+ Sóng ngắn (gần) từ 0,72 – 2µm tương ứng với nhiệt độ 7000 – 21500F + Sóng trung (trung bình) từ 2 – 4µm tương ứng với nhiệt độ 2150 – 8450F + Sóng dài (xa) từ 4÷1000µm tương ứng với nhiệt độ 845 – 320F.
Khoảng bước sóng hữu ích cho những ứng dụng của nhiệt bức xạ là từ 1,17 – 5,4µm tương ứng với nhiệt độ 4000 – 5000F. Ứng với khoảng bước sóng này thì đa số các vật liệu sẽ bị đốt nóng và khô đi vì sự hấp thụ đạt đến cực đại.
Bước sóng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tức là bước sóng càng dài thì nhiệt độ càng thấp.
- Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại
Vật liệu sấy khô trong công nghiệp thực phẩm thường được cấu tạo chủ yếu bởi các chất hữu cơ và nước, phổ hấp thụ năng lượng bức xạ của nước và các chất
hữu cơ là khác nhau.
Ở mỗi bước sóng nhất định, chất hữu cơ sẽ trở thành “vật trong suốt” không hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại mà nước sẽ trở thành “vật đen” hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại tối đa. Do đó, khi chiếu hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng 2,3 – 3,5µm tương ứng với bước sóng mà nước có thể hấp thụ tối đa năng lượng bức xạ. Kết quả là các phân tử nước sẽ dao động mạnh tạo ma sát và sinh nhiệt rất lớn.
Mặt khác, dưới tác dụng của năng lượng bức xạ, phân tử nước dễ dàng bị phân li thành ion H+ và OH- nên làm cho ẩm trong vật liệu sấy thoát ra rất nhanh. Lúc này, chiều chuyển động của dòng ẩm trùng với chiều chuyển động của dòng nhiệt (từ trong vật liệu sấy đi ra bề mặt ngoài) làm tăng quá trình khuếch tán nội, điều này trái ngược hẳn với các phương pháp gia nhiệt thông thường là dòng nhiệt di chuyển từ trong vật liệu ra ngoài bề mặt.
Người ta chứng minh được rằng, dưới tác dụng của bức xạ hồng ngoại có tần số tương ứng với tần số dao động riêng của liên kết hóa học, các nhóm chức có khả năng phản ứng cao như: - OH, -COOH, … sẽ tác dụng trực tiếp đến liên kết hóa học tạo ra sự cộng hưởng làm đứt các liên kết hóa học. Kết quả là luôn tăng nhanh vận tốc phản ứng và quá trình sấy.
Ưu điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại
Sản phẩm thu được trong quá trình sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại ít bị tổn thất về chất lượng, mùi vị, hàm lượng các vitamin được bảo toàn đồng thời sản phẩm lại được bảo toàn về mặt vệ sinh thực phẩm tốt. Màu sắc, mùi vị, các vitamin được đảm bảo không bị thất thoát trong quá trình bảo quản sản phẩm.
Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại cho phép tiết kiệm cả thời gian lẫn năng lượng. Phương pháp này hoàn toàn không gây nguy hiểm và không sử dụng hóa chất, chất độc.
Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại có ý nghĩa kinh tế xã hội to lớn và tính thiết thực cao, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, sấy các lại hạt, rau quả, hạt giống để bảo quản và gieo trồng. Nhất là trong lĩnh vực chế biến thủy sản
công nghệ này được ứng dụng để sấy cá, mực, tôm và các sản phẩm thủy sản có giá trị cao khác. Trong y học sử dụng công nghệ này sấy các đối tượng sinh học quan trọng như enzyme, mô động thực vật, máu, protein đảm bảo được tính chất sản phẩm đạt chất lượng vệ sinh cao.
Gradient nhiệt độ và độ ẩm ở lớp sát bề mặt là cùng chiều, do đó tăng cường độ tốc độ khuếch tán nội dẫn tới tốc độ sấy tăng, tránh được quá trình nhiệt cục bộ và làm khô bề mặt sản phẩm trong quá trình sấy.
Bức xạ hồng ngoại là một phương pháp gia nhiệt sạch, an toàn, vô hại đối với người và môi trường, dễ dàng điều khiển theo khu vực hiệu suất sử dụng nhiệt cao.
Nhược điểm:
Khả năng xuyên thấu kém 7 – 30mm nên chỉ thích hợp sấy các sản phẩm có kích thước nhỏ, mỏng và ở dạng rời không thích hợp sấy các sản phẩm có chiều dày lớn hơn 50mm. Sản phẩm sấy dễ bị nứt và cong lên vì vậy các vật liệu sấy như men, sứ không thích hợp với kiểu sấy này.
• Sấy đối lưu lạnh
Sấy lạnh là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng cách dùng không khí lạnh đã qua dàn lạnh có độ ẩm thấp hơn nhưng không gia tăng nhiệt độ của tác nhân sấy.
- Nguyên lý sấy đối lưu lạnh
Không khí được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ đọng sương để ngưng tụ ẩm. Sau đó được đun nóng để giảm độ ẩm tương đối và nhiệt độ không cao để tránh biến tính sản phẩm thông qua các thanh điện trở. Sau khi thu ẩm từ sản phẩm, không khí lại được tuần hoàn về dàn lạnh để tách ẩm và tiếp tục các bước trên.
Ưu điểm của sấy lạnh
Hiệu suất năng lượng cao hơn cùng với sự thu hồi nhiệt được cải thiện dẫn đến việc tiêu thụ năng lượng ít hơn cho mỗi đơn vị nước bay hơi. Nhiệt độ sấy thấp nên chất lượng sản phẩm được đảm bảo tương đối tốt, bảo toàn được màu sắc, mùi vị và các vitamin. Kiểm soát môi trường tốt đối với các sản phẩm có giá trị cao và giảm tiêu thụ điện đối với sản phẩm có giá trị thấp. Đồng thời, có khả năng tự động hóa cao.
Nhược điểm:
Giá thành đầu tư ban đầu lớn do giá thành thiết bị cao, Đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên (máy nén, lọc môi chất cho hệ thống máy lạnh).
• Sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh
Mỗi phương pháp sấy có một ưu điểm vượt trội. Chính vì thế tận dụng kết hợp cả hai phương pháp để làm tăng nhanh tốc độ khuếch tán nội, khuếch tán ngoại do đó tăng tốc độ sấy, giảm được thời gian sấy. Đặc biệt là điều này rất có ý nghĩa khi sấy các sản phẩm có nguồn gốc từ thủy sản, giảm được nhiệt độ sản phẩm do đó tránh biến tính sản phẩm và giữ được màu sắc, mùi vị, khả năng phục hồi lại khá tốt.
- Nguyên lí hoạt động của sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh
Không khí đi qua dàn lạnh tách ẩm, nước ngưng tụ được thải ra ngoài. Không khí trước khi được quạt ly tâm thổi vào tủ được nung nóng sơ bộ nhờ dàn nóng để không khí giảm đi độ ẩm. Sau đó, không khí được thổi vào tủ sấy, tại đây không khí tiếp tục nhận nhiệt từ bức xạ đèn hồng ngoại và nóng lên làm độ ẩm tương đối giảm đi. Không khí có độ ẩm thấp tiếp xúc với vật liệu sấy để lấy ẩm đi. Còn bức xạ từ hồng ngoại chiếu lên sản phẩm để nung nóng nước trong sản phẩm, nước dịch chuyển ra bề mặt sản phẩm, hóa hơi và được không khí mang đi. Không khí sau khi nhận ẩm từ nguyên liệu được quạt ở trên hút ra ngoài.