Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các chế độ sấy gốm hồng ngoại chọn lọc đến chất lượng cá cơm săng khô

Đặc biệt trong công nghệ chế biến thuỷ sản khô hiện nay của nước ta đang còn rất thủ công, thô sơ, chưa được chú trọng đầu tư đúng mức, các dạng sản phẩm khô chủ yếu là sấy bằng không kh

LỜI CẢM ƠN

Sau bốn năm học tập dưới mái trường Đại Học Nha Trang và sau 3 tháng thực tập nay em đã hoàn thành chương trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình , em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, gia đình và bạn bè

Trước hết cho phép em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa và các thầy cô giáo trong khoa Chế biến - Trường Đại Học Nha Trang lòng biết ơn, niềm tự hào khi được học tập và rèn luyện tại trường trong những năm qua

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Trần Đại Tiến đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô công tác tại các phòng thí nghiệm, đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đề tài

Và cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình và bạn bè, những người luôn ở bên em và động viên em trong suốt quá trình học tập tại trường Đại Học

Em xin kính chúc các Thày Cô, bạn bè sức khỏe và đạt được nhiều thành tích trong công tác nghiên cứu, giảng dạy và học tập

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ CƠM 3

1.1.1 Giới thiệu về cá cơm 3

1.1.2 Một số mặt hàng sản xuất từ cá cơm 6

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY 10

1.2.1 Tổng quan về kỹ thuật sấy 10

1.2.1.1 Quá trình khuếch tán ngoại 10

1.2.1.2 Quá trình khuếch tán nội 11

1.2.1.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại 11

1.2.2 Các phương pháp và thiết bị sấy 12

1.2.2.1 Sấy khô tự nhiên 12

1.2.2.2 Sấy khô cưỡng bức 12

1.2.2.3 Sấy tiếp xúc 13

1.2.2.4 Sấy đối lưu 13

1.2.2.5 Sấy theo phương pháp mới 16

1.2.3 Tổng quan về bức xạ hồng ngoại 17

1.2.3.1 Khái niệm về bức xạ hồng ngoại 17

1.2.3.2 Nhiệt bức xạ hồng ngoại 18

1.2.3.3 Các nguồn bức xạ hồng ngoại 19

1.2.3.4 Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại 20

1.2.3.5 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại 21

1.2.3.6 Tính ưu việt của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại 22

1.2.4 Một số biến đổi của cá trong quá trình sấy 23

1.2.4.1 Biến đổi về khối lượng 23

1.2.4.2 Biến đổi về thể tích 23

1.2.4.3 Biến đổi về cảm quan 23

1.2.4.5 Biến đổi về hóa học 23

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy 25

1.2.5.1 Nhiệt độ sấy 25

1.2.5.2 Vận tốc chuyển động của không khí: 25

1.2.5.3 Độ ẩm tương đối của không khí 25

1.2.5.4 Kích thước nguyên liệu 26

1.2.5.5 Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 26

CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 27

2.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU [6],[10] 28

2.2.1 Nội dung nghiên cứu 28

2.2.2 Nguyên liệu 28

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu 28

2.2.4 Thiết bị nghiên cứu 31

2.2.5 Phương pháp đánh giá 32

2.2.5.1 Phần mềm sử dụng để xử lý số liệu 32

2.2.5.2 Phương pháp đánh giá chỉ tiêu chất lượng 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Kết quả các thí nghiệm thăm dò truyền thống: 36

3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ sấy đến chất lượng cá cơm săng khô 42

3.2.1 Sự biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy theo thời gian sấy 43

3.2.2 Các kết quả sấy trong quá trình tối ưu hóa điều kiện công nghệ bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 47

3.2.2.1 Tối ưu hóa với hàm mục tiêu là thời gian sấy 47

3.2.2.2 Tối ưu hóa với hàm mục tiêu là tỷ lệ hút nước phục hồi 52

3.2.3 Sự biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy của cá ở các thí nghiệm tối ưu 57

3.3 Phân tích một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm 58

3.3.1 Kết quả điểm đánh giá chất lượng cảm quan của cá cơm săng khô ở các chế độ sấy khác nhau 58

3.3.2 Kết quả sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của cá cơm săng khô ở các chế độ sấy khác nhau 61

3.3.3 Kết quả sự biến đổi hàm lượng NH3 của sản phẩm cá cơm săng khô theo các chế độ sấy khác nhau 63

3.3.4 Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh của thực phẩm 66

3.3.5 Kết quả kiểm tra hàm lượng acid béo của sản phẩm 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hoá học của cá cơm Săng 5

Bảng 1.2 Một số thành phần hoá học của cá cơm Săng 5

Bảng 1.3 Thành phần các acid amin của cá cơm tươi 6

Bảng 1.4 Một số thành phần hoá học của sản phẩm 7

Bảng 1.5 Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu cảm quan 8

Bảng 1.6 Trạng thái cảm quan của sản phẩm snack cá cơm 8

Bảng 1.7 Thành phần hoá học của sản phẩm (%) 8

Bảng 2.1: Bảng bố trí thí nghiệm 30

Bảng 3.1: Kết quả thời gian sấy ở thí nghiệm thăm dò truyền thống 36

Bảng 3.2: Kết quả tỷ lệ hút nước phục hồi ở các thí nghiệm thăm dò truyền thống 37

Bảng 3.3: Kết quả thời gian sấy ở thí nghiệm thăm dò truyền thống 39

Bảng 3.4: Kết quả tỷ lệ hút nước phục hồi ở các thí nghiệm thăm dò truyền thống 40

Bảng 3.5: Bảng bố trí thí nghiệm 42

Bảng 3.6: Biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy ở thí nghiệm 1 và 2 43

Bảng 3.7: Biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy ở thí nghiệm 3 và 4 44

Bảng 3.9 Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả sấy cá cơm Săng bằng máy sấy gốm bức xạ hồng ngoại 47

Bảng 3.10: Biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy của các thí nghiệm ở tâm phương án 48

Bảng 3.11: Các thí nghiệm ở tâm phương án 50

Bảng 3.12: Kết quả tính các hệ số của các thí nghiệm ở tâm phương án 50

Bảng 3.13: Số liệu tính phương sai tương thích 51

Bảng 3.14: Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả sấy cá cơm săng bằng máy sấy gốm bức xạ hồng ngoại 52

Bảng 3.16: Các thí nghiệm ở tâm phương án 53

Bảng 3.17: kết quả tính các hệ số của các thí nghiệm ở tâm phương án 53

Bảng 3.18: Số liệu tính phương sai tương thích 54

Bảng 3.19: Bảng kết quả thí nghiệm tối ưu hóa 56

Bảng 3.20: Biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy của các thí nghiệm tối ưu 57

Hình 3.10: Sự biến đổi ẩm của cá ở các thí nghiệm tối ưu 57

Bảng 3.21: Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của cá cơm Săng khô 58

Bảng 3.22: Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của cá cơm Săng khô ở thí nghiệm tối ưu và đối chứng 59

Bảng 3.24: Sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của cá cơm săng khô 61

Bảng 3.25: Sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của cá cơm săng khô ở các phương pháp sấy 62

Bảng 3.26: Sự biến đổi hàm lượng NH3 của cá cơm Săng khô 63

Bảng 3.27: Sự biến đổi hàm lượng NH3 của cá cơm Săng khô ở các phương pháp sấy 64

Bảng 3.28:Yêu cầu vi sinh đối với thuỷ sản khô không ăn liền 66

Bảng 3.29: Kết quả kiểm tra vi sinh của sản phẩm sau khi sấy 67

Bảng 3.30: Bảng ký hiệu axit béo(số) 68

Bảng 3.31: Kết quả kiểm tra hàm lượng acid béo của sản phẩm 69

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ

Hình 2.1 Cá cơm săng (stolephorus tri) 27

Hình 2.2: Thiết bị sấy bức xạ gốm hồng ngoại chọn lọc 31

Hình 2.3: Cấu tạo ống gồm hồng ngoại 31

Hình 3.1: Sự biến đổi thời gian sấy của cá cơm săng khô theo vận tốc gió 36

Hình 3.2: Sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của cá cơm săng khô theo vận tốc gió 37

Hình 3.3: sự biến đổi thời gian sấy của cá cơm săng khô theo khoảng cách chiếu xạ 39

Hình 3.4: Sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của cá cơm săng khô theo khoảng cách chiếu xạ 40

Hình 3.5: Sự biến đổi ẩm của cá ở thí nghiệm 1 và 2 43

Hình 3.6: Sự biến đổi ẩm của cá ở thí nghiệm 3 và 4 44

Hình 3.7: Sự biến đổi ẩm của cá ở thí nghiệm 1 và 3 46

Hình 3.8: Sự biến đổi ẩm của cá ở thí nghiệm 2 và 4 46

Hình 3.9: Sự biến đổi ẩm của cá ở thí nghiệm tại tâm phương án 49

Hình 3.11: Sự biến đổi điểm CLCQ của cá cơm Săng khô theo các chế độ sấy 58

Hình 3.12: Sự biến đổi điểm CLCQ của cá cơm Săng khô ở các phương pháp sấy 59

Hình 3.13: Sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của cá cơm Săng khô ở các chế độ sấy 61

Hình 3.14: Sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của cá cơm Săng khô theo các phương pháp sấy 62

Hình 3.15: Sự biến đổi hàm lượng đạm NH3 của cá cơm Săng khô ở các chế độ sấy 64

Hình 3.16: Sự biến đổi hàm lượng đạm NH3 của cá cơm Săng khô ở các phương pháp sấy 65

Hình 3.17: Hàm lượng axit béo của cá cơm săng khô sau sấy bằng gốm bức xạ hồng ngoại và phơi nắng 68

Hình 3.18: hàm lượng axit béo của cá cơm săng khô sau sấy bằng gốm bức xạ hồng ngoại và phơi nắng 69

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta có điều kiện tự nhiên, địa lý rất thuận lợi, với bờ biển dài hơn

3200 km trải dài từ Bắc vào Nam, khí hậu nhiệt đới gió mùa là các điều kiện thích hợp cho việc nuôi trồng và khai thác thuỷ sản Thuỷ sản được coi là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam Vì vậy việc nuôi trồng và khai thác thuỷ sản được nhà nước ta rất chú trọng phát triển và có nhiều dự án đầu tư Do đó sản lượng thuỷ sản những năm gần đây liên tục gia tăng Sản lượng thuỷ sản dồi dào không những đáp ứng được nhu cầu trong nước mà còn phục vụ cho xuất khẩu Tuy nhiên việc chế biến thuỷ sản ở nước ta còn chưa được phát triển mạnh, các cơ sở chế biến còn thô sơ và thiếu đồng bộ, công nghệ và trang thiết bị phục vụ cho chế biến còn thủ công, lạc hậu Các mặt hàng thuỷ sản nước ta xuất khẩu ra thị trường thế giới chủ yếu ở dạng nguyên liệu và bán thành phẩm, còn sản phẩm được chế biến tinh thì chưa nhiều Đặc biệt trong công nghệ chế biến thuỷ sản khô hiện nay của nước ta đang còn rất thủ công, thô sơ, chưa được chú trọng đầu tư đúng mức, các dạng sản phẩm khô chủ yếu là sấy bằng không khí nóng từ lò than và phơi nắng, các phương pháp này phụ thuộc nhiều vào thời tiết, thời gian sấy kéo dài ở nhiệt độ cao làm cho chất lượng sản phẩm không cao, tỷ lệ hao hụt cũng như phế phẩm lớn, đặc biệt là vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm không được đảm bảo làm giảm giá trị

sử dụng, giảm giá trị kinh tế, không phù hợp cho việc xuất khẩu vào các thị trường lớn và khó tính như: Mỹ, Nhật, EU…

Do vậy việc tìm tòi ứng dụng các công nghệ, thiết bị, phương pháp sấy hiện đại vào trong lĩnh vực chế biến các sản phẩm thuỷ sản khô nói chung và mặt hàng cá cơm khô nói riêng là điều hết sức cần thiết và phù hợp với điều kiện hiện nay, khi mà vấn đề đảm bảo chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng được quan tâm chú ý nhiều hơn

Xuất phát từ yêu cầu thực tế em đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên

cứu sự ảnh hưởng của các chế độ sấy Gốm Hồng Ngoại chọn lọc đến chất lượng Cá Cơm Săng khô” Đề tài của em đã áp dụng phương pháp sấy bằng bức

xạ gốm hồng ngoại chọn lọc sấy sản phẩm Cá Cơm Săng sau khi luộc, với hi vọng

sẽ nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

Đề tài được thực hiệnvới các nội dung sau nghiên cứu:

1 Tổng quan về nguyên liệu cá cơm săng và các phương pháp sấy

2 Xác định sự ảnh hưởng của thông số vận tốc gió và khoảng cách gốm đến chất lượng cá cơm săng khô

3 Xác định thông số tối ưu để sấy cá cơm săng bằng thiết bị gốm hồng ngoại chọn lọc

4 Ý kiến kết luận và đề xuất quy trình công nghệ chế biến cá cơm săng khô Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài nay tôi đã cơ bản hoàn thành nội dung đồ án được giao Mặc dù đã cố gắng tìm hiểu và làm thí nghiệm nhưng trong thời gian ngắn làm đề tài và vốn kiến thức còn hạn hẹp nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý thầy cô xem xét và chỉ bảo để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Nha trang tháng 06 năm 2010

Sinh viên thực hiện

PHAN ĐÌNH TÙNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ CƠM

1.1.1 Giới thiệu về cá cơm [4], [11]

Cá cơm là đối tượng đánh bắt quan trọng trong nghề cá nổi ven biển nuớc ta Theo ước tính của Viện Nghiên cứu biển Nha Trang trữ lượng cá cơm của nước ta vào khoảng 50-60 vạn tấn và khai thác thấp nhất là 15-20 vạn tấn

Cá cơm phân bố từ Bắc vào Nam, nhưng chủ yếu tập trung ở các vùng ven biển có sự xáo trộn mạnh theo phương thẳng đứng hay vùng nước nổi ven biển Các nơi có sản lượng cá cơm cao là: Quảng Ninh, Cửa Lò, Bình Định, Quảng Nam – Đà Nẵng, Nha Trang, Phan Rang, Phan Thiết và Phú Quốc Nhưng ở các vùng biển khác nhau thường xuất hiện các loại cá cơm đặc trưng như: cá cơm Đỏ và cá cơm Than ở Phú Quốc, cá cơm Trỏng ở Bình Định, cá cơm Sọc Tiêu và cá cơm Săng ở Nha Trang

Ở nước ta cá cơm chủ yếu được chế biến tươi, phơi khô hay sấy khô và làm nước mắm khắp từ Nam tới Bắc, nổi tiếng là nước mắm Phú Quốc, Nha Trang, Phan Thiết… Ngoài ra cá cơm còn được sấy khô tẩm gia vị Các sản phẩm từ cá cơm chủ yếu tiêu thụ trong nước ngoài ra còn được xuất khẩu sang thị trường Trung Quốc, Đài Loan…

Cá cơm thuộc họ cá Trỏng (Engraulitae), bộ cá Trỏng (Clupeiomes), giống

cá cơm (Stolephous) ở Việt Nam có khoảng 140 loài Nhưng các loài thường gặp và

có sản lượng lớn là: cá cơm Săng, cá cơm Thường, cá cơm Ấn Độ, cá cơm Trung Hoa

Cá cơm Săng là loại cho sản lượng lớn, phân bố rộng, giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao, nhu cầu xuất khẩu lớn

 Loài

+ Tên Việt Nam: cá cơm Săng

+ Tên khoa học: Stolephorus tri (Bleeker, 1852)

+ Tên tiếng Anh: Spined Anchovy

 Bộ

+ Tên Việt Nam: cá Trích

+ Tên khoa học: Clupeiformes

 Họ

+ Tên Việt Nam: cá Trỏng

+ Tên khoa học: Engraulidae

 Giống

+ Tên Việt Nam: cá Cơm

+ Tên khoa học: Stolephorus

 Môi trường sống: biển

 Sinh học và sinh thái học: là loài cá nổi nhỏ, sống ven biển, kết thành

đàn lớn, thích ánh sáng Thức ăn là sinh vật phù du [9]

 Đặc điểm hình thái: thân dài (chiều dài max: 9,5cm), dẹp bên, đầu tương

đối to, mõm ngắn Chiều dài thân lớn gấp 4-8 lần chiều cao thân và gấp 4-6 lần chiều dài đầu Mắt tương đối to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách 2 mắt rộng Trên hàm, xương lá mía, xương khẩu cái đều có răng nhỏ Khe mang rộng, lược mang dài và nhỏ Vẩy tròn, nhỏ, dễ rụng Có một vây lưng, thân màu trắng, bên thân có một sọc màu trắng bạc, các vây màu trắng, riêng vây đuôi màu xanh lục

 Phân bố

Triều Tiên, Thái Lan, Philippin

Nghệ An, Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu, Tiền Giang, Bến

Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang (theo Động Vật Chí Việt Nam, trang 153)

 Mùa vụ khai thác: quanh năm

 Ngư cụ khai thác: lưới vây, mành, lưới kéo đáy

 Kích thước của cá cơm Săng khi khai thác: 40-50mm

 Kích thước lớn nhất của cá cơm Săng là: 95mm

 Dạng sản phẩm: ăn tươi, cá khô, cá kho, làm nước mắm…

 Thành phần hoá học của cá cơm nguyên liệu

Bảng 1.1 Thành phần hoá học của cá cơm Săng [4]

Bảng 1.3 Thành phần các acid amin của cá cơm tươi [4]

Mặt hàng từ cá cơm rất đa dạng, ở nước ta chủ yếu sản xuất các sản phẩm

cá khô, nước mắm, cá kho, cá cơm chua, nem chua…

Dưới đây là một số quy trình sản xuất một số sản phẩm từ cá cơm của các tác giả thuộc trường Đại Học Thuỷ Sản:

 Theo tác giả Đào Trọng Hiếu, nghiên cứu sản xuất mặt hàng cá cơm Săng sấy khô, bằng ứng dụng công nghệ gốm bức xạ hồng ngoại giải tần hẹp chọn lọc kết hợp với không khí có nhiệt độ thấp, quy trình công nghệ như sau:[4]

Chế độ sấy tối ƣu cho việc sấy cá cơm Săng bằng máy bức xạ hồng ngoại: Khoảng cách từ nguồn chiếu bức xạ hồng ngoại đến vật liệu sấy là: 7 (cm) Nhiệt độ không khí trong buồng sấy: 45 (0

Bảng 1.5 Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu cảm quan [4]

Trạng thái Thân cá thường bị cong, co ngót nhiều Thân cá thẳng, ít bị co rút, khô đều

 Theo Chu Thị Hà - Đại Học Nha Trang, nghiên cứu sản xuất snack cá cơm bằng phương pháp chiên chân không trong dầu Một số kết quả nghiên cứu như sau: [9]

Bảng 1.6 Trạng thái cảm quan của sản phẩm snack cá cơm [9]

CHIÊN CHÂN KHÔNG

BAO GÓI SẤY KHÔ

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY

1.2.1 Tổng quan về kỹ thuật sấy [1], [2], [5]

Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng,

nó làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết, do đó vi khuẩn, nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được Sấy cũng làm giảm hoạt độ của các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm

Sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nước Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy vào môi trường Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau

Sự khuếch tán của nước từ nguyên liệu ra môi trường có 2 quá trình:

1.2.1.1 Quá trình khuếch tán ngoại

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và áp suất riêng phần hơi nước trong môi trường không khí Lượng nước bay hơi:

dw = - k.F.(Ps – Ph).dτ (1.1)

dx

dP F k

dw ( ) (1.2) Trong đó: + Ps: Áp suất hơi nước riêng phần bề mặt

+ Ph: Áp suất riêng phần không khí + k: Hệ số bay hơi

+ F: Diện tích bề mặt bay hơi

+

dx

dP

: Gradien độ ẩm Lượng nước bay hơi trên một dơn vị diện tích tỷ lệ thuận với Gradien chênh lệch ẩm giữa nguyên liệu và môi trường xung quanh

Sự chênh lệch xảy ra: nước từ bề mặt dịch chuyển vào môi trường xung quanh làm độ ẩm lớp không khí tăng lên, đồng thời làm lượng ẩm trên bề mặt thịt cá giảm,

Gradien độ ẩm giảm, quá trình bay hơi chậm lại Nếu độ ẩm bề mặt cân bằng với môi trường không khí thì quá trình ngừng bay hơi, nhưng độ ẩm của hai lớp không khí kế tiếp chênh lệch nên hầm ẩm của lớp không khí thứ nhất khuếch tán sang lớp thứ hai và ẩm từ cá khuếch tán sang lớp không khí thứ nhất

Gradien độ ẩm phụ thuộc vào tính chất của môi trường làm khô: nhiệt độ, áp suất, sự luân chuyển của không khí,… và phụ thuộc vào bề mặt nguyên liệu: độ nhẵn, hình dạng, kích thước bề mặt

1.2.1.2 Quá trình khuếch tán nội

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong

và các lớp bề mặt, ngoài ra quá trình khuếch tán nội còn diễn ra do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt



d dx

dc F D

dw ( ) (1.3) Trong đó: + D: Hệ số khuếch tán nội

Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy Nếu 2 dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy

1.2.1.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khuếch tán ngoại là quá trình khởi đầu và quyết định đến giai đoạn đầu

của quá trình sấy và quá trình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại Tức là khi khuếch tán ngoại đựợc tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này cân bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ra mãnh liệt làm cho bề mặt sản phẩm bị khô cứng, hạn chế

sự thoát ẩm Nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bốc hơi sẽ nhanh hơn, nhưng điều này hiếm có Khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu thường nhỏ hơn khuếch tán ngoại Khi khuếch tán nội nhỏ hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ bị gián đoạn Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm) mục đích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội

1.2.2 Các phương pháp và thiết bị sấy [1], [2]

1.2.2.1 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 của phương pháp

 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 Thuỷ Sản

 Nhược điểm của phương pháp

 Thời gian phơi kéo dài, 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 định nên sản phẩm sấy khô không được đồng đều [1]

1.2.2.2 Sấy khô cưỡng bức

Là phương pháp sử dụng nguồn năng lượng nhân tạo, làm khô nguyên liệu nhờ vào tác nhân sấy và thiết bị sấy [1] [2]

1.2.2.3 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 vật liệu

a) Sấy bằng áp suất thường

Phương pháp này sử dụng áp suất thường để sấy khô nguyên liệu

b) Sấy bằng chân không

Sấy khô cá bằng chân không là một trong những phương pháp tiên tiến nhất trong công nghiệp sấy khô hiện nay, sấy khô cá bằng chân không có thể đảm bảo được phẩm chất của sản phẩm tốt

Sấy khô bằng chân không là: dưới độ chân không thấp 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 bằng chân không có 2 cách sau:

 Sấy khô bằng chân không ở nhiệt độ thường (0 – 60 0

1.2.2.4 Sấy đối lưu

Cho không khí nóng tiếp xúc với vật 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

a Thiết bị sấy kiểu phòng

 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

a.1 Phòng sấy kiểu hòm

 Phòng sấy kiểu hòm thông gió tự nhiên

Nguyên tắc thông gió của nó là: dựa vào sự chênh lệch của nhiệt độ trong và ngoài phòng sấy, dẫn tới sự chênh lệch về áp suất tạo nên luồng không khí lưu thông tự nhiên

Quá trình làm việc của nó là: không khí ở ngoài trời đi vào lò đốt được gia nhiệt, biến thành không khí nóng đi vào lò đem đến cho cơ thể cá một nhiệt lượng cần thiết, để nước ở trong cá bay hơi rồi đi qua ống thoát ẩm ra ngoài

Có 2 kiểu phòng sấy kiểu hòm thông gió tự nhiên:

 Phòng sấy khô cung cấp hơi nóng từ trên xuống

 Phòng sấy khô cung cấp hơi nóng từ dưới lên

 Phòng sấy kiểu hòm thông gió nhân tạo

Phòng sấy kiểu này tiến bộ hơn phòng sấy trên, vì nó đã có quạt gió có thể thông gió một cách dễ dàng và điều chỉnh được tốc độ gió theo ý muốn, đồng thời luồng gió đi trong phòng sấy ổn định

a.2 Phòng sấy kiểu đường hầm

Loại phòng này có ưu điểm rất lớn là sản xuất được liên tục, thao tác dễ dàng Nhược điểm: cá khó thoát ẩm, lâu khô, cá nguyên liệu không được sấy ở nhiệt độ cao cho nên phòng sấy khá dài, xây dựng tốn kém

Loại phòng sấy này có 2 kiểu:

 Tiết kiệm được vật liệu sấy và đất đai xây dựng

 Nguyên liệu được cung cấp nhiệt hợp lý làm cho quá trình sấy được hoàn toàn và triệt để

a.3 Phòng sấy kiểu băng chuyền

Ít dùng cho sấy cá lớn, thường dùng để sấy cá nhỏ mình bẹp hoặc sấy cá lát thái mỏng

b Thiết bị 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 của phương pháp này là vật liệu sấy luôn bị xáo trộn do đó chất lượng sấy được đồng đều, thời gian sấy nhanh

Phương pháp này thường ứng dụng để sấy nguyên liệu ở dạng hạt

c Thiết bị sấy động

Ưu điểm của thiết bị này là thời gian sấy nhanh

Nhược điểm: tiêu tốn năng lượng cho dòng khí lớn nên phương pháp này ít được sử dụng trong thực tế

d Thiết bị sấy phun

Thường áp dụng để sấy phun các dung dịch thành sản phẩm ở dạng bột

e Thiết bị sấy bằng băng tải

 Ưu điểm

 Thiết bị làm việc liên tục nên năng suất lớn

 Vật liệu sấy được xáo trộn nên chất lượng sấy được đồng đều

 Nhược điểm

 Thiết bị kồng kềnh, phức tạp

1.2.2.5 Sấy theo phương pháp mới

a Sấy bằng dòng điện cao tần

Cho nguyên liệu đi trong trường điện có điện thế cao, tần số cao, nó sẽ làm cho nguyên liệu được làm nóng và sấy khô

 Chi phí giá thành cao

 Phương pháp này ít được áp dụng , thường chỉ áp dụng khi kết hợp với phương pháp đối lưu

b Sấy chân không thăng hoa

Đây là một phương pháp sấy hiện đại, được ứng dụng trong công nghiệp để sấy các vật liệu quý, các loại nguyên liệu ở thể keo và keo xốp khó sấy Vì thiết bị sấy khô bằng chân không thăng hoa rất phức tạp yêu cầu kỹ thuật cao, tính kinh tế còn thấp cho nên chưa được áp dụng rộng rãi

 Ưu điểm

 Quá trình sấy xảy ra ở nhiệt độ thấp, do đó chất lượng sấy là tốt nhất trong tất cả các phương pháp sấy

 Màu sắc 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 kồng kềnh, phức tạp

 Chi phí giá thành cao

 Yêu cầu về kỹ thuật cao

c Sấy bằng bức xạ hồng ngoại

b Đặc điểm của tia hồng ngoại

 Tia hồng ngoại là một phần của phổ điện từ

 Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ, nó truyền đi với vận tốc ánh sáng, nó không đốt nóng không khí mà nó đi qua, một phần không đáng kể được hấp thụ bởi CO2, hơi nước và một số hạt khác trong không khí Mà nó chỉ bị hấp thụ, phản xạ, hoặc truyền qua bởi vật thể mà nó tác động vào

 Bất kể một đối tượng nào có nhiệt độ lớn hơn 00

K (-2730C) đều phát ra tia hồng ngoại

 Khi năng lượng hồng ngoại tác động đến một đối tượng nào đó, thì nó sẽ làm cho các điện tử bị kích thích và dao động, sự dao động này toả nhiệt

 Tia hồng ngoại truyền đi theo đường thẳng từ nguồn phát ra nó, nó có thể được định hướng vào những đối tượng cụ thể thông qua việc sử dụng các gương phản chiếu

 Cường độ bức xạ hồng ngoại giảm dần theo khoảng cách từ nguồn phát (khoảng cách càng xa nguồn thì cường độ càng giảm)

 Nhiệt độ cũng như các thuộc tính vật lý của nó sẽ quyết định hiệu quả cũng như bước sóng phát ra

 Tia hồng ngoại có thể được so sánh với sóng radio, tia sáng nhìn thấy, tia

tử ngoại, tia X Chúng đều có bản chất là sóng điện từ và truyền đi trong không gian với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng (3.108) và chỉ khác nhau ở bước sóng phát ra

 Bước sóng của tia hồng ngoại được đo bằng micromet, bắt đầu từ 0,7m cho tới 1000 m [1] [5] [6]

1.2.3.2 Nhiệt bức xạ hồng ngoại [1], [5]

Đốt nóng bằng bức xạ hồng ngoại là sự truyền nhiệt năng theo dạng 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 với một bước sóng khác, khi đối tượng hấp thụ bức xạ thì nó sẽ bị nóng lên

Nhiệt bức xạ hồng ngoại 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 năng lượng hấp thụ, ngoài ra 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 1,0 Nếu vật phát

Bước sóng tỷ lệ nghịch với nhiệt độ, tức là bước sóng càng dài nhiệt độ càng thấp

1.2.3.3 Các nguồn bức xạ hồng ngoại

a Nguồn tự nhiên

Mặt trời là nguồn sáng lớn nhất, trong ánh sáng mặt trời có 40% tia sáng nhìn thấy, 59% tia hồng ngoại và 1% tia tử ngoại, ngoài ra bức xạ hồng ngoại còn phát ra từ các vì sao [1], [5]

b Nguồn nhân tạo

Có nhiều phương pháp có thể sản sinh ra tia hồng ngoại, trong đó phương pháp được ứng dụng nhiều nhất là bóng đèn sản sinh ra tia hồng ngoại

Các nguồn sử dụng năng lượng điện để chuyển thành bức xạ hồng ngoại bao gồm:

 Đèn hơi thuỷ ngân

 Các tấm kim loại và thuỷ tinh

Bóng đèn phát sinh ra tia hồng ngoại thường là loại 220V-250W và 220V-500W

Ở phía trong đèn có tráng một lớp thuỷ ngân, để tập trung tia hồng ngoại và tia sáng, nâng cao được hiệu suất của bóng đèn Hiệu suất sản sinh ra tia hồng ngoại của loại bóng đèn này là 70%, còn 30% thì chuyển thành ánh sáng thấy hoặc bị mất đi

Diện tích chiếu của bóng đèn bé nhưng cường độ của tia hồng ngoại trong đơn vị diện tích thì rất lớn

Đặc điểm nữa của loại bóng đèn sản sinh tia hồng ngoại là dưới điện thế quy định, tóc bóng đèn dài, điện trở tương đối lớn, dòng điện đi qua yếu, vì vậy nhiệt độ phát quang của tóc bóng đèn tương đối thấp, thường thì vào khoảng 2000 – 25000

Do đó hiệu suất phát ra tia hồng ngoại của bóng đèn tương đối cao, bước sóng của tia hồng ngoại đó khoảng 10 000 – 20 000Ao Vì nhiệt độ phát quang của tóc bóng đèn tương đối thấp, cho nên tổn thất do hiện tượng bốc hơi của tóc bóng đèn tương

đối nhỏ, đồng thời trong bóng đèn có khí trơ, vì vậy thời gian sử dụng tương đối bền, thường vào khoảng trên 5000 giờ

Thời gian cần thiết để làm khô nguyên liệu bằng nhiệt bức xạ của tia hồng ngoại là do tốc độ không khí, công suất phát sinh nhiệt bức xạ, cự ly giữa bộ phận phát sinh tia hồng ngoại với nguyên liệu và tính chất của bản thân nguyên liệu quyết định

Ứng dụng nhiệt bức xạ của tia hồng ngoại để nướng chín, và sấy khô sơ bộ

có thể nhanh hơn sấy trong tủ sấy phổ thông 2- 3 lần [1], [5], [6]

1.2.3.4 Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại

Bức xạ hồng ngoại được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành khoa học và trong đời sống xã hội Ngày nay khoa học càng phát triển thì người ta càng tìm ra được nhiều ứng dụng của bức xạ hồng ngoại Mỗi lĩnh vực ứng dụng sẽ sử dụng các bước sóng và nguồn phát bức xạ thích hợp Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại trong các lĩnh vực sau:

Trong các ngành nông nghiệp, công nghệ sinh học, khoa học về trái đất và khoáng vật học, môi trường, hoá chất, thực phẩm và đồ uống, pháp luật, phân tích khí, dụng cụ vật lý, y học, an ninh quân sự và quốc phòng, phân tích độ ẩm, các nghiên cứu về dầu mỏ, khí đốt, nhiên liệu, công nghiệp dược, thực vật học, công nghiệp giấy, chất dẻo, polymer, chất bán dẫn và điện tử, phân tích bề mặt, dệt may,

in ấn, bao bì, xây dựng, điện, tự động hoá, công nghiệp ôtô…

Riêng trong lĩnh vực thực phẩm và đồ uống bức xạ hồng ngoại được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

 Điều khiển các quá trình trong công nghiệp sản xuất mía đường

 Phân tích thời gian phân huỷ của các chất vô cơ, hữu cơ trong thức ăn, phân bón và các sản phẩm dược học

 Xác định hàm lượng ethanol trong rượu

 Đánh giá chất lượng của các sản phẩm thịt

 Xác định sự oxy hoá trong dầu ăn

 Phân tích hàm lượng nước, đường, protein, chất béo của sản phẩm phomat

và theo dõi sự biến đổi hoá học trong quá trình sản xuất phomat cứng

 Xác định trực tiếp hàm lượng casein trong sữa

 Xác định các thông số chất lượng chất lượng trong táo: kết cấu, RI, pH, các axit, chất rắn không tan, chất khô rượu…

 Xác định sự tương quan giữa hàm lượng mỡ và nước của cá hồi khi đang sống

 Định lượng triglycerides trong sữa

 Theo dõi sự hình thành của đường glucose, maltose, maltotrose và maltodextrin trong quá trình thuỷ phân hồ tinh bột

 Phân tích và phân loại các sản phẩm lúa mì, lúa mạch và mạch nha

 Xác định nhanh hàm lượng axit béo tự do trong cá và đánh giá chất lượng cá

 Phân tích nhanh các thành phần và chất lượng nước ép trái cây, siro, bia, rượu

 Tiệt trùng bề mặt của bánh mì, bánh xốp, bánh nướng

 Nướng các loại bánh biscuits, pizza, cookies, pie…

 Sấy các sản phẩm rau quả thực vật: hành, khoai tây…

 Chiên cá, thịt, dăm bông…

 Sấy khô, gia nhiệt, làm ấm, cô đặc, tiệt trùng…các sản phẩm thực phẩm và

đồ uống…

1.2.3.5 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại

Vật liệu sấy 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 tia hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng 2,5 – 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 động của năng lượng bức xạ, phân tử nước dễ dàng bị phân ly thành các ion H+ và OH-, do đó làm cho vật liệu sấy thoát ẩm 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 ngoài bề mặt) 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 bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu còn ẩm thì di chuyển từ trong 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 hoá học, các nhóm chức có khả năng phản ứng cao như nhóm: -OH, -COOH… Sẽ tác dụng trực tiếp đến liên kết hoá học tạo ra tình huống cộng hưởng làm đứt các liên kết hoá học Kết quả là luôn tăng nhanh vận tốc phản ứng và quá trình sấy lớp sơn phủ bóng tăng [1], [4], [5], [6]

1.2.3.6 Tính ưu việt của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại

Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại là công nghệ mới, về nguyên lý công nghệ này có những ưu điểm sau:

+ Sản phẩm thu được trong quá trình sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại không

bị tổn thất về chất lượng, mùi vị, hàm lượng các vitamin được bảo toàn đồng thời sản phẩm lại đảm bảo về mặt vệ sinh thực phẩm tốt

+ Duy trì được màu sắc, mùi vị và các vitamin

+ Công nghệ sấy bằng bức xạ gốm 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 hoá chất, chất độc, quán tính nhiệt thấp

+ 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: trong nông nghiệp ứng dụng sấy các loại hạt, rau quả, hạt giống để bảo quản và gieo trồng Trong lĩnh vực chế biến thuỷ sản ứng dụng để sấy cá, sấy mực và các mặt hàng khô khác Trong y học sử dụng công nghệ này cho phép sấy các đối tượng sinh học quan trọng như enzyme, mô động thực vật, máu, protein, trong đó tính chất của chúng được bảo toàn đầy đủ, sản phẩm đạt chất lượng vệ sinh cao

+ Gradien nhiệt độ và độ ẩm ở lớp sát bề mặt vật liệu sấy là cùng chiều, do

đó tăng cường tốc độ khuếch tán nội dẫn tới tốc độ sấy tăng Tránh được quá nhiệt cục bộ và làm chai bề mặt sản phẩm trong quá trình sấy

+ Bức xạ hồng ngoại là một phương pháp gia nhiệt sạch sẽ, an toàn, vô hại đối với người và môi trường

+ Dễ dàng điều khiển theo khu vực, hiệu suất sử dụng nhiệt cao

+ Chi phí vận hành, lắp đặt thấp, không tốn diện tích mặt bằng

+ Đặc biệt bức xạ hồng ngoại có khả năng tiêu diệt côn trùng, vi sinh vật có hại ngay ở nhiệt độ thấp…

Tuy nhiên nhiệt bức xạ hồng ngoại cũng có nhược điểm là khả năng xuyên thấu kém 7- 30mm, nên thích hợp cho việc sấy các sản phẩm có kích thước nhỏ, mỏng và ở dạng dời Không thích hợp cho việc sấy các sản phẩm có chiều dầy lớn hơn 50mm [1], [5]

1.2.4 Một số biến đổi của cá trong quá trình sấy [1]

1.2.4.1 Biến đổi về khối lượng

Do nước mất đi trong quá trình sấy, làm cho khối lượng của cá giảm xuống

Sự giảm khối lượng đúng bằng lượng nước mất đi

1.2.4.2 Biến đổi về thể tích

Do mất nước trong quá trình sấy nên thể tích của nguyên liệu cá co rút lại, mức độ co rút phụ thuộc vào phương pháp làm khô

1.2.4.3 Biến đổi về cảm quan

Trong quá trình sấy thì màu sắc và mùi vị của sản phẩm cũng thay đổi, nguyên nhân là do nguyên liệu bị mất nước làm cho thể tích nguyên liệu bị co rút, dưới tác động của vi sinh vật một số thành phần trong nguyên liệu có thể bị khử hoặc bị oxy hóa Ngoài ra do nước trong nguyên liệu mất đi làm cho nồng độ các thành phần trong cá tăng lên

Sản phẩm sẽ có màu đậm hơn và có mùi vị cháy khét Phương pháp làm khô càng thô sơ thì màu sắc , mùi vị của sản phẩm biến đổi càng nhiều

1.2.4.5 Biến đổi về hóa học

* Sự thối rữa và ôxy hóa của Lipid: Sự thối rữa và ôxy hóa phụ thuộc vào

phương pháp và thời gian làm khô Thời gian càng dài thì biến hóa của thịt cá càng lớn vì men và vi sinh vật có thời gian hoạt động, đồng thời sự ôxy hóa cũng tăng lên

làm cho sản phẩm có màu sắc và mùi vị không tốt Làm khô ở áp lực thường sản phẩm dễ bị ôxy hóa và thối rữa hơn so với điều kiện làm khô bằng chân không hoặc chân không thăng hoa

* Sự đông đặc và biến tính của protit:

- Làm khô bằng áp lực thường: làm khô ở áp lực thường sự đông đặc và biến tính của protit phụ thuộc vào nguyên liệu Nếu nguyên liệu đã qua gia nhiệt thì protit ít bị biến đổi vì đã bị biến đổi từ trước

Nguyên liệu đã ướp muối nếu điều kiện làm khô tốt thì protit ít bị biến đổi, chất lượng cao vì tác dụng của muối ăn làm cho cơ thịt cố định, nếu điều kiện làm khô không tốt thì ngược lại

Đối với cá tươi thì sự biến tính của protit càng rõ rệt nhiệt độ là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình làm khô Ở điều kiện bình thường nhiệt độ đông đặc của protit thịt cá 550

– 600 C, làm khô chúng đông đặc dần và biến từ protit sợi cơ có tính hòa tan biến thành trạng thái keo kết tủa mất tính đàn hồi của cơ thịt

- Làm khô bằng chân không thăng hoa: protit biến đổi nhẹ và củ yếu bến đổi

ở giai đoạn đông kết còn giai đoạn thăng hoa hầu như không bị biến đổi Nói chung làm khô bằng chân không thăng hoa protit biến đổi rất ít so với phương pháp làm khô ở áp lực thường

* Sự biến đổi về tỷ lệ tiêu hóa của protit:

Quá trình làm khô làm giảm tỷ lệ tiêu hóa của sản phẩm: nếu nhiệt độ làm khô càng cao thì tỷ lệ tiêu hóa của protit càng thấp nhưng nếu làm khô ở áp lực thấp, nhiệt độ cao vừa phải thời gian ngắn thì tỷ lệ tiêu hóa ít hơn so với thời gian dài, nhiệt độ thấp Nếu sấy khô bằng chân không thăng hoa thì tỷ lệ tiêu hóa của protit thịt cá không kém gì cá tươi mấy

* Sự biến đổi thành phần các chất ngấm ra:

Trong quá trình làm khô thành phần các chất ngấm ra biến đổi nhiều, đặc biệt là cá tươi đem làm khô, với nguyên liệu bàn thành phẩm thì sự biến đổi đó ít

hơn Mùi vị sản phẩm khô do nhiều nguyên nhân quyết định nhưng trong đó thành

phần của chất ngấm ra đóng một vai trò quan trọng

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy [1], [2], [5]

Khi sấy một sản phẩm thì chất lượng của nó tốt hay xấu, nhanh hay chậm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: nhiệt độ sấy, vận tốc chuyển động của không khí, độ ẩm của không khí, kích thước nguyên liệu

Nhưng nếu nhiệt độ sấy quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm, vi sinh vật dễ xâm nhập, có thể gây hư hỏng sản phẩm

Vì vậy quá trình làm khô phải tiến triển cân bằng với tốc độ khuếch tán nội

và khuếch tán ngoại của nguyên liệu

1.2.5.2 Vận tốc chuyển động của không khí:

Trong quá trình sấy nếu tốc độ chuyển động của không khí quá lớn thì sẽ khó giữ được nhiệt độ trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy Vì vậy phải có tốc độ thích hợp nhất

1.2.5.3 Độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí càng lớn thì quá trình làm khô sẽ chậm lại

Độ ẩm tương đối của không khí tốt nhất để làm khô trong giới hạn 40 đến 50% Độ

ẩm quá nhỏ cũng không tăng được tốc độ sấy vì tốc độ làm khô phụ thuộc nhiều vào

sự khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu Vì vậy ta thấy độ ẩm tương đối của không khí có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô

Một trong những biện pháp để nâng cao độ khô của không khí là có thể tiến hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ Hạ thấp nhiệt độ không khí xuống tới

nhiệt độ điểm sương, lúc này nước sẽ ngưng tụ đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta dùng phương pháp làm lạnh

1.2.5.4 Kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy Tốc độ sấy nhanh hay chậm phụ thuộc vào độ dày của sản phẩm.Nhìn chung khi kích thước nguyên liệu càng nhỏ, càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh Tuy nhiên đối với sản phẩm là chuối sấy thì việc xác định độ dày chính xác và đều nhau trong quá trình sấy là khá khó khăn, do đặc điểm hình dạng của quả chuối thường cong

1.2.5.5 Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

Mục đích của ủ ẩm là làm cho khuếch tán nội và khuếch tán ngoại phù hợp với nhau Sẽ làm tăng nhanh quá trình làm khô, thời gian ủ ẩm dài hay ngắn phụ thuộc vào hàm lượng nước trong cá Sự phân bố của nước trong cơ thịt cá lớn hay nhỏ…

CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu : Nguyên liệu cá cơm khá dồi dào, ở vùng biển Nha

Trang nguyên liệu cũng tương đối nhiều, ở đây tôi chọn cá cơm Săng làm nguyên liệu cho quá trình nghiên cứu, cá cơm Săng được chia làm 2 loại: Loại nhỏ có kích

cỡ khoảng 2-3 cm/thân, loại lớn có kích cỡ khoảng 5- 7cm/thân

Ở đây tôi chọn cá cơm Săng có kích cỡ 5-7cm/thân làm đối tượng nghiên cứu + Loài:

 Tên Việt Nam: Cá cơm Săng

Tên khoa học: stolephorus tri (bleeker, 1852)

Tên tiếng Anh: Spined Anchovy

+ Bộ:

 Tên Việt Nam : Cá Trích

Tên khoa học : Clupeiformes

+ Họ :

Tên Việt Nam : Cá Trỏng

Tên khoa học : Engraulidae

+ Giống :

Tên việt Nam : Cá cơm

Tên khoa học : Stolephorus

Hình 2.1 Cá cơm săng (stolephorus tri)

2.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU [6],[10]

2.2.1 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu sự biến đổi ẩm, tốc độ sấy của cá Cơm Săng 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 Cơm Săng theo các phương pháp sấy khác nhau

Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng NH3 theo các phương pháp sấy khác nhau

2.2.2 Nguyên liệu

Địa điểm thu mua: Cá được thu mua từ các bến cá phường Vĩnh Thọ, cảng

cá Vĩnh Trường thành phố Nha Trang Do Cá được mua ngay tại cảng với ngư dân nên cá khi mua chất lượng đảm bảo tươi tốt, không hư hỏng theo đúng yêu cầu của nguyên liệu dùng để sản xuất cá cơm khô Cá mua xong được bảo quản bằng đá vảy trong thùng xốp cách nhiệt và chuyển về phòng thí nghiệm của trường, vì thời gian vận chuyển ngắn nên chất lượng hầu như không bị ảnh hưởng gì, sau đó được rửa sạch và xử lý chế biến

Địa điểm tiến hành nghiên cứu: Phòng thí nghiệm các bộ môn: công nghệ

chế biến, công nghệ thực phẩm, công nghệ hóa sinh – vi sinh, kỹ thuật nhiệt lạnh của trường Đại học Nha Trang

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu

Cá đem về phòng thí nghiệm được xử lý ngay bằng nước sạch sau đó tiến hành sấy bằng thiết bị sấy gốm hồng ngoại theo các chế độ sấy khác nhau về tốc độ gió từ 1,0 đến 4,0 m/s , khoảng cách từ gốm tới nguyên liệu từ 10 đến 50 cm Nhiệt độ sấy được duy trì không đổi ở 35ºC Cá được sấy đến khi đạt độ ẩm vào khoảng 22 % thì kết thúc quá trình sấy

Hàm lượng NH3

Đánh giá các chỉ

tiêu

Tỷ lệ hút nước phục hồi

Hàm lượng axit béo

- tº = 100 ± 2ºC

- Thời gian: 2,5 phút

- CNacl = 3%

* Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số tối ưu:

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy ở đây tôi chọn hai yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy đó là: khoảng cách từ nguồn chiếu bức xạ hồng ngoại đến vật liệu sấy và tốc độ gió trong tủ sấy Hàm mục tiêu tôi chọn là thời gian sấy đến

độ ẩm vào khoảng 22% là ngắn nhất, tỷ lệ hút nước phục hồi của sản phẩm là cao nhất

* Bố trí thí nghiệm:

Mỗi thí nghiệm được thực hiện một cách độc lập Mỗi yếu tố vận tốc gió, khoảng cách chiếu bức xạ tôi bố trí thí nghiệm theo 2 mức Số thí nghiệm tối thiểu phải thực hiện là 4 thí nghiệm ứng với các mức khác nhau.Tuy nhiên có thể lặp lại các thí nghiệm để có kết quả chính xác nhất Cách bố trí thí nghiệm được thể hiện ở bảng 2.1

Từ các kết quả thực nghiệm ta xác định được các hệ số của phương trình hồi quy dạng:

Y = b0 + b1X1 + b2X2

Trong đó: X1 là yếu tố khoảng cách chiếu xạ

X2 là yếu tố vận tốc gió

Sau khi lập được mô hình toán học tiến hành tối ưu hóa thực nghiệm theo phương pháp đường dốc nhất để tìm được thông số tối ưu

2.2.4 Thiết bị nghiên cứu

Sử dụng thiết bị sấy bức xạ gốm hồng ngoại chọn lọc

Hình 2.2: Thiết bị sấy bức xạ gốm hồng ngoại chọn lọc

Hình 2.3: Cấu tạo ống gồm hồng ngoại Cấu tạo: Thiết bị sấy được cấu tạo gồm 2 phần chính: Buồng sấy và quạt

gió Buồng sấy: Được cấu tạo là một buồng kín thành buồng sấy được hàn bởi các tấm tôn kim loại được cách nhiệt bởi vật liệu bông thủy tinh nhằm ngăn sự xâm nhập nhiệt cũng như tổn thất nhiệt giữa tủ sấy với ngoài môi trường.đảm bảo nhiệt

Giá đỡ giàn gốm BXHN ( khoảng cách giữa các giá 10cm)

Giá lưới chứa vật liệu sấy

độ trong tủ sấy luôn không đổi trong suốt quá trình sấy, theo chế độ nhiệt độ đã được cài đặt ban đầu 2 dàn gốm được cấu tạo bởi các thanh gốm gắn song song và mắc nối tiếp với nhau trên một bản Hai dàn gốm này được lắp trên các ngăn được

bố trí ở phía trên và phía dưới của dàn lưới xếp nguyên liệu bởi các gờ kim loại Các gờ kim loại này được được bố trí khoảng cách giữa các gờ là 10cm Với 5 mức

vì vậy có thể thay đổi khoảng cách chiếu xạ từ dàn gốm tới nguyên liệu trong khoảng 10 ÷ 50 cm Dàn xếp nguyên liệu được bố trí cố định ở giữa buồng sấy Đảm bảo cho nguyên liệu được tiếp xúc với tia bức xạ cả phía trên và bên dưới

Quạt gió: Được lắp đặt ở một bên hông của buồng sấy đầu còn lại để trống để không khí thoát ẩm Quạt gió có thể điều chỉnh được tốc độ gió cho phù hợp với mỗi sản phẩm sấy

Nguyên lý hoạt động: Thiết bị hoạt động dựa vào năng lượng bức xạ từ các

thanh gốm phát ra làm tăng nhiệt độ nguyên liệu từ đó làm tăng nhiệt độ nước trong nguyên liệu tăng áp suất hơi nước riêng phần làm khuếch tán các phân tử nước ra khỏi nguyên liệu Không khí có ẩm cao trong tủ sấy được quạt gió thổi đưa ra ngoài

và thay thế bằng không khí có ẩm thấp hơn Quá trình sấy diễn ra liên tục cho tới khi nguyên liệu đạt độ ẩm theo yêu cầu

2.2.5 Phương pháp đánh giá

2.2.5.1 Phần mềm sử dụng để xử lý số liệu

Dùng phần mềm Excel để nhập, xử lý số liệu thu được tính toán và vẽ đồ thị

2.2.5.2 Phương pháp đánh giá chỉ tiêu chất lượng

* Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu [7]:

Dùng phương pháp sấy khô ở hai giai đoạn, giai đoạn 1 nhiệt độ từ (60 - 80)0C trong 30 phút, giai đoạn 2 nhiệt độ (100 ÷ 105)0C đến khối lượng không đổi

- Tiến hành:

Sấy cốc đến khối lượng không đổi: rửa sạch cốc, làm khô, 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 → cân → đến khi nào khối lượng cốc giữa hai lần cân không lệch nhau quá 0,5 mg là được:

Cân chính xác a (gram) mẫu cá đã cắt nhỏ vào cốc sấy đã xác định khối lượng không đổi Chuyển cốc vào tủ sấy, sấy ở giai đoạn 1 nhiệt độ 60 – 800

C trong 30 phút Sau đó nâng nhiệt lên sấy ở giai đoạn 2 từ 100 – 1050C trong 1 giờ Sau đó lấy

ra để nguội trong bình hút ẩm, cân khối lượng rồi tiếp tục cho vào tủ sấy trong thời gian 30 phút, lấy ra để nguội ở bình hút ẩm và cân như trên cho đến khi khối lượng không đổi Kết quả giữa hai lần cân lệch nhau không quá 0,5 mg là được

- Tính kết quả: ( ).100(%)

1

2 1

G G

G G X

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 không 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 toán 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 công thức thực nghiệm:

(%) ) W 100 ( 100

Gi: khối lượng mẫu cân sau khi sấy ở thời điểm thứ i (g)

W1: độ ẩm ban đầu của nguyên liệu sấy (%)

Wi: độ ẩm của nguyên liệu sau khi sấy ở thời điểm thứ i (%)

* Xác định tốc độ sấy theo công thức: