Khảo sát sự biến đổi ẩm và chất lượng gạo sấy thăng hoa và chân không

phẩm, năng lượng ngưng tụ
hơi nước và duy trì áp suất chân không trong hệ thống.
• Giá thành thiết bị cao khoảng 4 lần so với các phương pháp khác.
• Quá trình diễn ra trong thời gian dài thường từ 4 – 10h cho mỗi mẽ.
• Có thể gây hư hỏng sản phẩm vì làm thay đổi pH và tính trương khi các chất
hòa tan bị cô đặc và nước tinh khiết bị đóng băng.
• Đối với các sản phẩm có bề mặt mềm, chứa nhiều nước ở bề mặt và được lạnh
đông chậm thì có thể làm xốp bề mặt sản phẩm sau khi sấy thăng hoa.
Bảng 3: Sự khác nhau giữa sấy bằng không khí nóng và sấy thăng hoa
Sấy truyền thống Sấy thăng hoa
Hiệu quả cho các loại thực phẩm
Thịt sấy không được như ý muốn
Nhiệt độ dao động từ 37-930C
Áp suất khí quyển
Nước bay hơi từ bề mặt thực phẩm
Có sự di chuyển các chất tan và đôi khi gây
cứng bề mặt
Làm phá vỡ cấu trúc và thực phẩm co rút
lại
Sự hấp thụ ẩm trở lại không hoàn toàn và
chậm
Những phần khô hay xốp có khối lượng
riêng lớn hơn thực phẩm ban đầu
Mùi vị không như sản phẩm tự nhiên
Mầu thường sậm
Giá trị dinh dưỡng giảm
Giá thành thấp
Hiệu quả cao cho hầu hết các loại thực
phẩm khô thực hiện bằng phương pháp sấy
khác.
Thành công đối với loại thịt tươi và thịt nấu
chính
Nhiệt độ thấp hơn điểm đóng băng
Áp suất thấp (27 ÷ 133 Pa)
Sự thăng hoa của nước từ nước đá
Sự di chuyển chất tan rất hạn chế.
Những thay đổi cấu trúc và sự co rút giảm
tối thiểu
Sự hấp thụ ẩm trở lại hoàn toàn, nhanh
Những phần xốp có khối lượng riêng nhỏ
hơn thực phẩm ban đầu
Mùi vị luôn tự nhiên
Màu luôn ổn định
Dinh dưỡng được giữ lại phần lớn
Giá thành cao gấp 4 lần so với sấy truyền
thống
Nguồn: Frllows, 2000
2.5.3 Các giai đoạn trong quá trình sấy thăng hoa
Quá trình sấy thăng hoa bao gồm 3 giai đoạn: giai đoạn lạnh đông, giai đoạn sấy chính
và giai đoạn sấy phụ.
Giai đoạn lạnh đông: giai đoạn này nhằm làm lạnh đông phần nước tự do trong sản
phẩm. Yêu cầu đặt ra cho giai đoạn này là phải hạ nhiệt độ xuống dưới điểm eutectic.
Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 9
Quá trình lạnh đông có thể thực hiện ở các máy lạnh đông nhanh hay lạnh đông chậm.
Quá trình lạnh đông có ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm sau sấy. Nếu lạnh đông
chậm thì sẽ tạo ra các tinh thể đá to do đó khi sấy thăng hoa sẽ tạo nhiều lỗ trống trong
sản phẩm. Cho nên đối với các sản phẩm có kích thước nhỏ cần được lạnh đông thật
nhanh để tạo nên những tinh thể đá nhỏ tránh hiện tượng phá vỡ cấu trúc tế bào. Đối
với các sản phẩm dạng lỏng, ta nên lạnh đông chậm để tạo nên lưới tinh thể to để tạo
các rãnh trong quá trình thoát hơi ẩm.
Giai đoạn sấy chính: để loại bỏ tinh thể nước trong thực phẩm. Gia đoạn này ta hạ áp
suất xuống 4,58 mmHg và gia nhiệt để tinh thể đá thăng hoa. Yêu cầu quan trọng
trong quá trình sấy này là lượng nhiệt cung cấp cho thực phẩm lạnh đông không được
vược quá mức nhiệt độ an toàn. Nếu nhiệt độ được kiểm soát tốt thì tốc độ sấy cao sẽ
không xảy ra tình trạng chảy vật liệu hay “sụp”. Các tinh thể đá trên bề mặt bốc hơi
tạo ra những đường dẫn để hơi từ các tinh thể đá bên trong thoát ra. Hơi nước được
loại khỏi thực phẩm bằng việc giữ áp suất dưới áp suất hơi bề mặt của nước đá vì nếu
áp suất cao hơn thì hơi ẩm không thể thoát ra được. Hơi nước này được làm ngưng lại
thành dạng đá và loại ra ngoài. Giai đoạn này có thể loại bỏ được 90% nước tự do và
một phần nước liên kết.
Tuy nhiên nếu bề mặt của nguyên liệu không trơn láng thì nó làm giảm nhiệt độ bề
mặt khoảng 10C và làm tăng thời gian sấy lên khoảng 10%. Nhiệt độ lúc đầu nên ở
100C. Bên cạnh đó nếu lớp ngoài hay bên trong nguyên liệu có nước trong các sớ
(chẳng hạn như rau) thì hơi rất khó thoát ra ngoài. Do đó đối với các nguyên liệu có
cấu trúc sớ dài thì ta phải chặt cho nó ngắn lại để giảm đoạn đường di chuyển của hơi
nước trong ống mao dẫn. Các trái táo và dạng trái tương tự cũng nên xắt miếng hay
xắt thành dạng hột nhỏ để hơi dễ thoát ra ngoài.
Người ta có thể kết hợp lạnh đông với việc giảm áp suất cùng lúc nhưng đối với các
sản phẩm có độ nhớt cao thì không nên vì nó sẽ tạo bọt trong quá trình hút chân
không.
Giai đoạn sấy phụ: Trong giai đoạn này vật được gia nhiệt thêm và vẫn tiếp tục giảm
áp suất. Nhờ thế nước liên kết không đóng băng trong vật được bốc hơi theo đường
cong trễ hấp thụ từ lớp sấy của sản phẩm. Giai đoạn này có thể loại thêm 1-3% nước.
Giai đoạn này tốn ít thời gian hơn giai đoạn sấy chính ( 30-50% thời gian sấy chín) vì
áp suất giữ nước liên kết thấp hơn áp suất giữ nước tự do ở cùng một nhiệt độ.
2.5.4 Các thiết bị cơ bản trong hệ thống sấy thăng hoa
Các thiết bị cơ bản trong hệ thống bao gồm: một phòng sấy, một thiết bị ngưng tụ, một
bơm chân không, thiết bị làm lạnh và một nguồn nhiệt. Trong các hệ thống sấy thăng
Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 10
hoa ngày nay người ta thường lắp thiết bị lạnh đông vào trong buồng sấy để làm gọn
hệ thống.
Phòng sấy:
Thường có cấu tạo hình trụ, có đáy và nắp là các chỏm cầu. Nắp đậy phải kín vì thiết
bi làm việc ở môi trường chân không. Các mẫu sẫy đươc đặt trên khay và để vào các
giá cố định trong phòng sấy. Vật liệu được làm lạnh trực tiếp trên các giá. Nhiệt đô
cấp cho quá trình thăng hoa thực hiện bằng bức xạ từ những hộp kim loại dẹt đặt xen
kẽ với các khay trong buồng sấy. Chất tải nhiệt được bơm vào các hộp kim loại. Quá
trình tuyền nhiệt bao gồm quá trình bức xạ nhiệt và quá trình dẫn nhiệt từ bề mặt các
hộp kim loại dẹt ở dưới và trên các giá cố định. Quá trình sấy phải kiểm soát được
nhiệt độ.
Bình ngưng tụ:
Bình ngưng để ngưng tụ hơi ẩm thoát ra và làm đóng băng chúng. Yêu cầu đối với dàn
ngưng là phải có đủ bề mặt ngưng tụ. Nhiêt độ ngưng tụ ở phần lớn các thiết bị thường
khoảng -650C.
Bơm chân không
Bơm chân không dùng để hút khí tạo chân không ban đầu trong phòng thăng hoa và
để loại bỏ các khí không ngưng trong quá trình sấy, đảm bảo sự làm việc của thiết bị.
Hệ thống làm lạnh
Nhiêm vụ của hệ thống làm lạnh là làm lạnh sản phẩm đến nhiệt độ yêu cầu (dưới
điểm 3) và làm lạnh bình ngưng để ngưng tụ và đóng băng ẩm thoát ra tạo điều kiện
duy trùy độ chân không và chế độ làm việc trong hệ thống.
Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 11
Hình 3: Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của mãy sấy thăng hoa tác động tuần hoàn
Nguồn: ebook.edu.net.vn/resources/iportal/ebook/uploads/File/DHDaNang/GTthietbisinhhoc/Chuong%2013.pdf
Giới thiệu quy trình hoạt động của máy sấy thăng hoa tác động tuần hoàn
.
Thiết bị này gồm phòng sấy hình trụ kín (nồi thăng hoa) 1, ở trong có giàn ống rỗng 2,
vật liệu sấy cho vào đây. Nồi thăng hoa làm việc một cách tuần hoàn như một phòng
lạnh. Ở chế độ làm lạnh, bơm 5 đẩy tác nhân lạnh ở bên trong ống rỗng 2. Sự làm lạnh
của chất tải nhiệt được tiến hành trong bộ trao đổi nhiệt 3 có đính ruột xoắn, chất làm
nguội đi qua đó và vào thiết bị làm lạnh 4. Khi nồi thăng hoa làm việc ở chế độ của
máy sấy, chất tải nhiệt được đun nóng trong bộ trao đổi nhiệt 7 và đẩy vào các ống
rỗng nhờ bơm 6. Hơi được tạo ra trong buồng sấy được đưa vào trong nồi ngưng tụ
chống thăng hoa 10. Nó là một bộ trao đổi nhiệt, hỗn hợp hơi - không khí từ nồi thăng
hoa vào không gian giữa các ống của bộ trao đổi nhiệt. Chất làm nguội (amoniac,
freon) qua các ống 11 của nồi chống thăng hoa vào thiết bị làm lạnh 9. Thường để làm
lạnh bề mặt thăng hoa và ngưng tụ, người ta sử dụng máy nén 2 hay 3 cấp có khả
năng đảm bảo lạnh bề mặt đến nhiệt độ - 60
o
C, - 40
o
C. Các khí chưa ngưng tụ được
tách ra khỏi nồi chống thăng hoa bằng bơm chân không 8. Hơi ngưng tụ được làm
lạnh ở dạng lớp đá trên bề mặt các ống lạnh của nồi chống thăng hoa. Vì trong quá
trình làm việc của nồi chống thăng hoa, các ống 11 bị phủ bởi một lớp đá đáng kể, nên
cần làm tan băng một cách chu kỳ. Để thực hiện điều đó, đẩy nước nóng từ bộ đun 7
vào các ống 11.
Hiện nay người ta bắt đầu sử dụng phổ biến các thiết bị thăng hoa tác động liên tục.
Sấy thăng hoa liên tục gồm hai nồi thăng hoa và hai bộ chống thăng hoa, chúng làm
việc luân phiên nhau.
Năng suất của thiết bị thăng hoa tác động liên tục tính theo độ ẩm bốc hơi lớn hơn 200
kg/h. Thời gian có mặt của sản phẩm trong máy sấy từ 40 đến 110 phút, nhiệt độ cao
nhất của sản phẩm cuối quá trình sấy nhỏ hơn 270C.
Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 12
2.5.5 Quá trình truyền nhiệt và truyền khối trong sấy thăng hoa
Trong quá trình sấy thăng hoa xảy ra quá trình truyền nhiệt và quá trình truyền khối
năng lượng truyền đến các tinh thể đá làm cho nước thăng hoa và hơi nước thoát ra.
Quá trình truyền nhiệt
Quá trình truyền nhi...