- Nhiệt độ dòng khí: 30 0C
Quá trình sấy bằng không khí cưỡng bức kết hợp với siêu âm( air-borne ultrasound)
2.15. Ứng dụng siêu âm trong kỹ thuật cắt thực phẩm [11] Trong thương mại, thực phẩm hầu như có rất nhiều loại được nấu hoặc nướng trong
Trong thương mại, thực phẩm hầu như có rất nhiều loại được nấu hoặc nướng trong một khối lớn. Để ăn hoặc bán thực phẩm, nó phải được cắt nhỏ ra phù hợp với việc ăn hoặc cầm tay. Có rất nhiếu loại thiết bị được thiết kế để làm việc này dễ dàng và hiệu quả. Nhưng yêu cầu chung của chúng là sản phẩm phải được cắt nhanh, sạch, không biến dạng, chất lượng cao, hình dạng đẹp, và ít hao hụt nhất.
Quá trình cắt tồi là quá trình làm bẹp, đập vụn, hay xé rách sản phẩm, và tỉ lệ hao hụt cao. Còn đối với sản phẩm nhiều lớp thì nó làm sản phâm sau cắt bị vấy bẩn hay tách lớp. Mặt khác sản phẩm có thể bị méo mó, dư hoặc thiếu trọng lượng.
Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình cắt truyền thống đó là hình dạng, độ bén và tốc độ cắt của dao, trong đó thì lực cắt là rất quan trọng. Tất cả các nhấn tố này thì dễ dàng được điều khiển bởi người vận hành, được giám sát và điều khiển trong thiết bị
cắt tự động. Giới hạn của quy trình cắt thường là giá thành cao hoặc giới hạn về hình dạng và cấu trúc của sản phẩm (bảng 16.1)
Bảng 2.4: Nhân tố ảnh hưởng khả năng cắt
Nhiệt độ Hàm ẩm
Tính chất: giòn, dai, có xơ, nhớt
Kỹ thuật cắt siêu âm có rất nhiều thuận lợi trong sản xuất thực phẩm, ngay cả khi nó kết hợp với dây chuyền sản xuất thực phẩm tự động. Chúng dễ dàng tự động hoá, chất lượng cắt cao trên đa dạng các loại sản phẩm.
Bảng 2.5: Ưu điểm của kỹ thuất cắt siêu âm
Chất lượng bề ngoài mặt cắt thì rất tuyệt Bề ngoài sản phẩm không bị biến dạng Lực cắt yêu cầu thì giảm xuống đáng kể
Các phần tử cứng vẫn có thể được cắt trong mạng mềm Sự chảy nhớt của sản phẩm giảm
Các sản phẩm nhiều lớp thì được cắt dễ dàng. Dao bản mỏng (blade) có khả năng tự làm sạch
Sự tạo bọt của siêu âm có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật. Sự đập vụn, làm bẹp giảm đáng kể.
Các sản phẩm giòn ít có xua hướng bị vỡ Hiệu quả cao
Độ bén đòi hỏi của các dao bản mỏng thì thấp hơn so với phương pháp truyền thống
Dễ dàng tự động hoá
Các loại sản phẩm phù hợp với kỹ thuật cắt siêu âm.
Hầu hết các loại thực phẩm đều có thể được cắt thành công bởi hệ thống cắt siêu âm bản mỏng. Sự giới hạn là do hình dạng của sản phẩm và hành dạng của bản mỏng
Nhiều loại thực phẩm khó cắt như: bánh mì nóng, bánh kẹo nhớt, bánh kem mềm, tất cả đều có thể được cắt thành công bởi phương pháp cắt siêu âm bản mỏng hơn là các phương pháp thông thường khác. Bảng 14.3 liệt kê nhiều loại thực phẩm đã được cắt thành công trong thương mại. Đá tinh khiết và sản phẩm có hàm ẩm rất cao thì hiện giờ vẫn chưa áp dụng cắt siêu âm bản mỏng được. Các sản phẩm giòn thì cắt siêu âm sẽ tốt hơn phương pháp truyền thống, nhưng vẫn phải đòi hỏi sự chuẩn bị chu đáo.
Bảng 2.6: Các loại thực phẩm thích hợp cắt siêu âm Sản phẩm nướng Bánh mì Bánh ngọt (Pastry) Bánh nướng ( pie) Bánh ( cake) Bánh xốp mỏng Bánh giàu trái cây
Bánh quả chà là và quả hạch Bánh kem Bánh nhân quả Bánh trứng đường Bánh trứng chanh Bánh biscuit yến mạch Sản phẩm đông lạnh Bánh kem Kem đá Bánh kem đá Composite
Kem trái cây( không có nước đá) Sản phẩm tươi Cá Thịt Rau Bánh kẹo Biscuit Bánh ( Cake) Bánh mì Bánh nướng ( bakery)
Giá thành
Khó mà đưa ra giá trị chính xác của các thiết bị này bởi vì giá cả của nó thay đổi đáng kể, vì những kỹ thuật và thiết bị mới có thể thay đổi hằng ngày. Tuy nhiên giá trị của nó thay đổi có quan hệ với các phương pháp cắt kỹ thuật cao khác.
Giá của một hệ thống cắt siêu âm tự động hoàn toàn thì bằng một nửa của thiết bị cắt bằng tia nước hay tia laser và các phương pháp cắt khác có đặc điểm kỹ thuật tương tự. Tuy nhiên chi phí vận hành thì có thể tương đương hoặc đắt hơn các phương pháp khác. Nó không cần hệ thống duy trì áp lực cao, hay hệ thống laser chân không, nó chỉ sử dụng thiết bị cắt dạng bản mỏng nhưng nó rất đắt tiền. Nhưng nhìn chung thì tuổi thọ của nó cũng cao hơn các phương pháp khác. Một kế hoạch sản xuất tốt thì có thể giảm chi phí đáng kể.
Các chi phí mà nó tiết kiệm từ việc hao hụt và sử dụng lao động thì có thể hoàn lại vốn đầu tư chỉ sau 12 – 18 tháng
Thiết bị cắt siêu âm
Hình 2.31: Các thiết bị cắt siêu âm thực phẩm
Máy phát điện (power generator): nhằm chuyển dòng điện đầu vào là 50 Hz, 240 V thành đầu ra là 20 kHz,1000V rồi đi vào máy biến năng siêu âm
Máy biến năng (transducer): biến năng lượng điện đầu vào 20 kHz,1000V thành các dao động rung cơ học, rồi truyền qua máy tăng áp (booster) trung gian sau đó đến dao cắt
Dao cắt (cutting blade horne): dao cắt (bản mỏng blade) gồm có lưỡi dao và cán dao. Dao động rung siêu âm ở 20 kHz sẽ làm mũi dao chuyển động lên xuống một cách nhanh chóng có thể đạt tốc độ 5m/phút. Sự dao động này được sử dụng như một lực cắt không liên tục, và điều khiển quá trình cắt, đồng thời tạo ra một ứng lực thấp nhất lên khối sản phẩm cần cắt. Quá trình cắt siêu âm sẽ làm giảm áp lực cục bộ lên sản phẩm do nó làm giảm đáng kể lực yêu cầu để phá vỡ các liên kết của khối thực phẩm. Ngoài ra quá trình cắt siêu âm còn làm giảm ma sát của cán dao khi nó di chuyển cùng lưỡi dao trong quá trình cắt. Trong kỹ thuật cắt truyền thống, dao sẽ tạo ra một lực nén lớn lên khối thực phẩm để tạo ra một khe hở rộng cho dao đi qua, lực nén này có thể gây gãy vỡ sản phẩm tại mũi dao cắt. Với cắt siêu âm thì toàn bộ dao (blade)di chuển hoặc rung liên tục khi nó nén giãn liên tục. Hiệu quả chuyển động với tần số cao này sẽ làm giảm hệ số ma sát đến mức thấp, cho phép lưỡi dao di chuyển qua khối thực phẩm với lực nén thấp, và giảm sự biến dạng sản phẩm.