Luận văn Tổng quan về kỹ thuật sấy phun

TOÙM TAÉT LUAÄN VAÊN Teân ñeà taøi: TOÅNG QUAN VEÀ KYÕ THUAÄT SAÁY PHUN Noäi dung chính: Luaän vaên bao goàm caùc noäi dung chính sau: Chöông 1: Toång quan veà quaù trình saáy Trình baøy veà lyù thuyeát saáy vaø moät soá phöông phaùp, thieát bò saáy thöôøng gaëp. Chöông 2: Toång tìm hieåu veà kyõ thuaät saáy phun. Trình baøy veà saáy phu, muïc ñích, phaïm vi öùng duïng, caùc bieán ñoåi cuûa nguyeân lieäu vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình saáy phun. Chöông 3: Thieát bò vaø caùc heä thoáng saáy phun thöôøng gaëp. Trình baày về caáu taïo cuûa thieát bò vaø caùc heä thoáng thöôøng gaëp nhö heä thoáng saáy phun moät giai ñoaïn, heä thoáng saáy phun hai giai ñoaïn. Chöông 4: Moät soá kyõ thuaät vaø öùng duïng trong saáy phun. Caùc kyõ thuaät nhö taêng kích thöôùc haït, lecithin hoùa, vi bao vaø moät soá öùng duïng phoå bieán.

vật thể ra môi trường Muốn sấy khô một vật, phải tiếnhành các biện pháp kỹ thuật sau:

- Gia nhiệt để tăng nhiệt độ của vật thể cần sấylàm cho ẩm từ bên trong chuyển đến bề mặt vật thể

- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm từ bề mặt vật thể ramôi trường

- Vận chuyển hơi ẩm ra khỏi môi trường sấy

Có nhiều cách gia nhiệt vật thể và vận chuyển hơiẩm từ bề mặt vật thể vào môi trường Tương ứng vớichúng có nhiều phương pháp sấy khác nhau như sấy đốilưu, sấy bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tầnsố cao

Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệtvà trao đổi chất khác nhau:

- Quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy

- Quá trình truyền ẩm từ bên trong ra ngoài bề mặtvật sấy

- Quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môitrường và đưa ra khỏi môi trường sấy

Các quá trình truyền nhiệt, truyền khối trên xảy rađồng thời trên vật sấy và ảnh hưởng qua lại với nhau Mục đích của quá trình sấy là làm giảm lượng ẩm cótrong vật liệu, tạo ra sản phẩm sấy có cấu trúc theo mongmuốn và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

1.1.2 Hoạt tính nước (A w )

TRANG 2

dịch nước cũng vậy Tuy nhiên áp suất hơi bão hòa củadung môi nguyên chất (nước) khác với áp suất hơi củadung dịch Do sự tương tác giữa các phân tử dung môivới các phân tử chất hòa tan nên khả năng bay hơinước của dung dịch nước kém hơn dung môi nướcnguyên chất.

Trong thực phẩm, luôn có một lượng nước nhất định dođó sẽ có một áp suất hơi riêng phần của nước

Ta gọi P0 : áp suất hơi bão hòa của dung môi nướcnguyên chất

P : áp suất hơi riêng phần của nước trong dungdịch, vật thể ẩm

n : số phân tử gam chất hòa tan

N : số phân tử gam dung môiBiểu thức Raoult để tính hoạt tính nước sẽ là :

Độ ẩm: (kí hiệu W) là hàm lượng nước tự do có trong

thực phẩm Đơn vị tính : % nước tự do trong toàn bộ khối

TRANG 3

n N

n P

P

n N

n P

P

n N

n P

P P

P P

n N

n P P P

0 0

0 0

0

0 0

lượng sản phẩm thực phẩm (đo bằng phương pháp sấy ở

100oC tới khối lượng không đổi

Riêng độ ẩm không thể xác định được sự ổn định củathực phẩm, một số thực phẩm có độ ẩm thấp nhưngdễ bị hư hỏng ví dụ như hạt đậu phộng, trong khi đó mộtsố loại thực phẩm có độ ẩm cao nhưng bảo quản ổnđịnh ví dụ nho khô, chuối khô

Có hiện tượng trên do hạt đậu phộng có hàm lượngchất béo ( thành phần kỵ nước) trên dưới 50%; trong khichuối khô, nho khô chứa nhiều đường háo nước Hạtđậu phộng sẽ bị nấm mốc làm hư hỏng khi độ ẩm hạt

≥ 8%, chuối kho, nho khô có độ ẩm ∼ 28% ÷30% vẫn antoàn trong bảo quản

Hoạt tính nước chi phối hoạt tính của vi khuẩn, enzyme vàcác phản ứng hóa học, do đó được xem là đại lượngquyết định thời gian bảo quản thực phẩm

Hoạt tính nước càng thấp thì vận tốc các phản ứng gây

hư hỏng thực phẩm càng thấp, do đó thực phẩm càng ít

bị biến đổi Tùy mỗi loại thực phẩm, ta cần xác địnhđược chỉ số Aw tới hạn, là Aw mà thực phẩm có thểbảo quản được Muốn bảo quản tốt loại thực phẩm đó ,

ta phải đưa Aw xuống dưới chỉ số Aw tới hạn

Để giúp quá trình bảo quản tốt, người ta sấy để làmgiảm hoạt tính của nước, kéo dài thời gian bảo quảncủa sản phẩm

TRANG 4

Bảng 1.1: Độ ẩm và hoạt tính của nước trong một

số loại thực phẩm.

Thực phẩm Hàm lượng

∼ 814,5100271053,5

1,000,9850,960,910,860,82

∼ 0,800,720,620,600,450,200,11

TRANG 5

Sữa bột khô

TRANG 6

STT A w Hiện tượng Ví dụ

2 0,95 Pseudomonads, bacillus, Clostridium

perfringens, và một số nấm men bị ức

lactobacillus, và một số nấm men,nấm bị ức chế

Thức ăn chứa 55% đường, hoặc 12% muối, giam bông chín …

4 0,85 Nhiều loại nấm men bị ức chế Thức ăn chứa 65% đường hoặc

15% muối ăn; xúc xích ý, phô mai chín, margarine…

5 0,80 Hạn chế hoạt tính của enzyme và sự

phát triển hầu hết của các loại

nấm, ức chế Staphlococcus aureus

Bột, gạo (15÷17% ẩm), sữa đặc có đường siro trái cây …

6 0,75 Hạn chế một phần các vi khuẩn ưa

ẩm), kẹo mềm, mật mía …

9 0,60 Hạn chế một phần sự phát triển của

nấm men chịu khô hạn, chịu áp suấtthẩm thấu cao, nấm mốc

Trái cây khô (15÷20% ẩm), kẹo cứng, caramel (8% ẩm), nấm mốc

10 0,55 DNA bị rối loạn ( hạn chế một phần)

12 0,40 Tốc độ phản ứng oxy hóa thấp nhất Bột chứng toàn phần ( 5% ẩm)

14 0,25 Độ bền nhiệt của bào tử vi khuẩn

là lớn nhất

khô ( 5% ẩm)

TRANG 8

Ẩm trong vật liệu có thể chia làm hai dạng: ẩm liênkết và ẩm không liên kết Quá trình sấy thường chỉ bốchơi được lượng ẩm không liên kết và một phần lượng ẩmliên kết Lượng ẩm bốc hơi được gọi chung là lượng ẩm tự

do, lượng ẩm còn lại sau khi sấy gọi là lượng ẩm cân bằng.Quá trình ẩm từ vật liệu bay hơi thường có hai giaiđoạn:

 Ẩm trên bề mặt vật liệu bay hơi vào môi trườngxung quanh, giai đoạn này phụ thuộc vào điều kiệnmôi trường xung quanh như nhiệt độ, áp suất, tốcđộ chuyển động của không khí trong môitrường,.vv

 Khi độ ẩm trên bề mặt vật liệu nhỏ hơn độ ẩmbên trong vật liệu, nước sẽ khuếch tán từ bêntrong ra bề mặt vật liệu nhờ chênh lệch độ ẩm,giai đoạn này phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chấtcủa vật liệu, dạng liên kết của nước với vậtliệu,.vv

Điều kiện để nước từ vật liệu bay hơi vào môi trườngxung quanh là áp suất riêng phần của hơi nước trong môitrường (Pmt) phải nhỏ hơn áp suất hơi nước trên bề mặtvật liệu (Pvl), tức là: ∆P = Pvl – Pmt > 0

Khi ∆P càng lớn thì lượng ẩm tách ra càng nhiều Theothời gian sấy, hơi nước của môi trường xung quanh càngnhiều làm Pmt tăng lên, độ ẩm vật liệu giảm dần làm Pvl

giảm theo, do đó ∆P → 0 Tại thời điểm ∆P = 0, quá trình đạtđến trạng thái cân bằng, quá trình bay hơi ngừng lại, độ

TRANG 9

ẩm vật liệu lúc đó gọi là độ ẩm cân bằng, nhiệt độcủa vật liệu khi đó bằng với nhiệt độ của tác nhân sấy.

Hình 1.1– Quan hệ giữa độ ẩm cân bằng của vật

liệu và độ ẩm tương đối của không khí

1.1.4 Các giai đoạn của sấy

Quá trình sấy thường được thể hiện trên các giản đồsau:

đổi của độ ẩm vật liệu theo thời gian sấy (τ ):

U = f (τ ) Dạng của đường cong sấy phụ thuộc vào nhiều yếutố như liên kết giữa ẩm và vật liệu, hình dáng, kíchthước, đặc tính vật liệu, phương pháp và chế độ sấy

mối quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm của vật liệusấy Đường cong tốc độ sấy thu được từ việc đạo hàmđường cong sấy theo thời gian

TRANG 10

 Đường biểu diễn nhiệt độ của vật sấy: thể

hiện sự biến thiên nhiệt độ của vật liệu trong suốt quátrình sấy

Hình 1.2 – Các dạng đường cong trong quá trình sấy

Từ các giản đồ sấy, có thể thấy quá trình sấy mộtvật liệu ướt đến độ ẩm cân bằng gồm ba giai đoạn:

để ẩm có thể bốc hơi được Giai đoạn này xảy ra nhanhvới thời gian không đáng kể

từ trong lòng vật liệu ra bề mặt lớn hơn tốc độ bốc hơiẩm trên bề mặt vật liệu nên bề mặt vật liệu luôn bãohòa ẩm Tốc độ sấy trong giai đọan này phụ thuộc chủyếu vào tốc độ bốc hơi ẩm trên bề mặt và các yếu tốbên ngoài như nhiệt độ, tốc độ, độ ẩm của không khí

TRANG 11

sấy, Kết thúc giai đoạn sấy đẳng tốc, độ ẩm của vậtliệu sấy giảm đến một giá trị gọi là độ ẩm tới hạn.

khô, chỉ còn dạng ẩm liên kết nên bề mặt bốc hơi bị cohẹp lại và tốc độ khuếch tán ẩm sẽ chậm dần Tốc độsấy trong giai đoạn này cũng giảm theo và phụ thuộc chủyếu vào tốc độ khuếch tán ẩm và các yếu tố bên trongvật liệu

1.2 Một số phương pháp và thiết bị sấy

1.2.1 Sấy đối lưu

Nguyên tắc: dùng tác nhân sấy là không khí nóng

hoặc khói lò có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp đểtác nhân sấy bao bọc bề mặt vật liệu sấy làm cho ẩmtrong vật liệu sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy

Chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệusấy ảnh hưởng lớn tới hiệu quả sấy Chuyển động củachúng có thể ngược chiều (không khí nóng tiếp xúc cựcđại với nguyên liệu, tiết kiệâm năng lượng, sản phẩm rakhỏi máy sấy tiếp xúc với không khí có nhiệt độ nóngnhất), chuyển động cùng chiều, chuyển động chéo nhau(áp dụng khi sấy sản phẩm vận chuyển trên băng tải),sấy có tuần hoàn khí thải

Một số thiết bị sấy đối lưu: phòng sấy, hầm sấy, sấybăng tải (thường dùng cho vật liệu sấy dạng bột nhãohoặc dạng kem), thiết bị sấy thùng quay (là loại thiết bịsấy quan trọng được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoáchất, thực phẩm để sấy một số loại vật liệu dạng hạt như

TRANG 12

(thường dùng để sấy vật liệu dạng dung dịch lỏng nhưsữa, trứng, nước trái cây) Ngoài ra còn có các dạngthiết bị sấy đối lưu khác như tháp sấy, sấy tầng sôi, sấyvít tải,.vv

(c) Hình 1.3 – Các dạng sấy đối lưu [15 ]

(a) – Nguyên liệu và tác nhân sấy chuyển động ngượcchiều.(b) – Nguyên liệu và tác nhân sấy chuyển độngcùng chiều (c) – Nguyên liệu và tác nhân sấy chuyểnđộng vuông góc với sản phẩm

TRANG 13

Hình 1.4 – Hệ thống sấy phun có thu hồi năng

lượng [8]

(1) – Quạt hút khí (2) – Bộ phận gia nhiệt dạng ốngchùm (3) – Bộ phận gia nhiệt bổ sung trước khi vào thápsấy (4) – Tháp sấy phun (5) – Nạp dung dịch nguyên liệusấy (6) – Cyclon (7) – Quạt thu hồi không khí nóng

1.2.2 Sấy tiếp xúc

Nguyên tắc: nhiệt lượng được truyền đến vật liệu

bằng cách cho vật liệu tiếp xúc trực tiếp với bề mặtđược đốt nóng, có thể có đảo trộn vật liệu sấy hoặckhông

So với phương pháp sấy đối lưu, phương pháp sấy tiếpxúc có 2 ưu điểm nổi bật:

 Không cần phải gia nhiệt một lượng lớn không khínóng trước khi sấy do đó tiết kiệm hơn về mặt nănglượng, hiệu quả quá trình truyền nhiệt cao hơn Để làmbốc hơi 1 Kg nước bằng phương pháp sấy tiếp xúc cần

2000 – 3000 KJ trong khi phương pháp sấy đối lưu tiêu tốn hết

4000 – 10000 KJ

 Có thể thực hiện trong điều kiện chân không đểbảo vệ các thành phần dễ bị oxy hoá bởi nhiệt độ cao

TRANG 14

(sữa, nước hoa quả, )

(a)

(b)

Hình 1.5 – Thiết bị sấy tiếp xúc

(a) Thiết bị sấy tiếp xúc vật liệu sấy dạng mảnh hạt rời

(b) Thiết bị sấy tiếp xúc bề mặt được gia nhiệt từ bên trong trục, nguyên liệu sấy dạng dung dịch bột nhào

1.2.3 Sấy bức xạ

Nguyên tắc: chiếu tia bức xạ (có bước sóng nằm

trong vùng hồng ngoại 0,4 – 0,8 µm) liên tục lên vật liệusấy, năng lượng do tia bức xạ tạo ra sẽ làm tăng nhiệt độcủa vật liệu sấy làm bay hơi ẩm Khi sử dụng phương pháp

TRANG 15

sấy bức xạ, tốc độ sấy vật liệu tăng lên rất nhiều sovới phương pháp sấy tiếp xúc và sấy đối lưu do nănglượng tia bức xạ hồng ngoại phát ra là rất lớn nên lượngnhiệt truyền cho vật liệu sấy trong cùng một khoảng thờigian lớn Các tia bức xạ nhiệt có khả năng xuyên sâuvào bên trong các vật liệu cấu tạo dạng mao quản xốpvà được hấp thu hoàn toàn do phản xạ nhiều lần trênthành mao quản làm tăng hệ số truyền nhiệt

Sấy bức xạ thường được dùng cho nguyên liệu tráicây dạng nguyên trái, dạng lát đặc biệt các nguyênliệu trái cây có giá trị dinh dưỡng cao do thời gian sấy rấtngắn

Hình 1.6 – Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy bức xạ [15 ]

1.2.4 Sấy thăng hoa

Nguyên tắc: ẩm được tách ra khỏi vật liệu bằng

cách thăng hoa, nghĩa là chuyển thẳng ẩm từ trạng tháirắn sang trạng thái hơi, không qua trạng thái lỏng, vật liệu

TRANG 16

Ưu điểm: sản phẩm nhận được có chất lượng cao, các

thành phần dinh dưỡng mùi, vị, hình dạng gần như khôngthay đổi so với nguyên liệu ban đầu Sấy thăng hoa cầnthiết bị phức tạp, tốn nhiều năng lượng, đắt tiền nênmới chỉ được ứng dụng chủ yếu cho sản xuất dược phẩmvà các loại thực phẩm chất lượng cao

Sấy thăng hoa có thể áp dụng được với rất nhiều loạinguyên liệu khác nhau dạng miếng, dạng nguyên trái, dạngbột, dung dịch…

TRANG 17

Bảng 1.3: So sánh các phương pháp sấy khác nhau

Dạng

thiết

bị

Khả năng nhập liệu

Hàm lượng ẩm ban đầu của nguyên liệu

Dạng nguyên liệu

Tốc độ sấy

Hàm lượng ẩm cuối

Tốc độ bốc hơi tối

đa (Kg ẩm/h)

Sản phẩm

Thùng

sấy Giánđoạn Thấp Nguyên trái, lát,

hạt

cập Rau, tráicây, hạt

khôTủ sấy Gián

đoạn Trung bình Nguyên trái, lát,

hạt

Trung bình Trung bình 55 – 57 Rau, trái

cây ,hạtkhôBăng

tải Liêntục Trung bình Nguyên trái, lát,hạt Trung bình Trung bình 1820 Ngũ cốc,trái, rau,

dạng mảnhkhôTrục

cán Liêntục Trung bình Dạng paste Trung bình Trung bình 410 Sản phẩmdạng

mảnh, bộtkhôHầm

sấy Liêntục Trung bình Nguyên tráilát,hạt Trung bình Trung bình Không đềcập Rau, tráicây, hạt

khôSấy

phun Liêntục Không đềcập Dạng lỏng Nhanh Thấp 15.900 Dạng bộtkhô

TRANG 18

không mảnh,hạt khôThiết

bị sấy

bức xạ

Liêntục Thấp Không đề cập Nhanh Không đềcập Không đềcập

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT SẤY PHUN

 Chất lượng sản phẩm tốt về mặt dinh dưỡng và cảm quan: Thông thường quátrình sấy có nhiệt độ cao, do đó sẽ làm mất đi các cấu tử mẫn cảm với

TRANG 19

nhiệt độ, trong đó có những cấu tử dinh dưỡng và những cấu tử cảm quan.

Do thời gian phun ngắn nên các cấu tử cảm quan (màu sắc, mùi vị và cáccấu tử dinh dưỡng ( vitamin, những chất có hoạt tính sinh học ) sẽ bị mất mátmột phần rất nhỏ

 Tính cơ giới hóa cao: hiện nay quá trình sấy phun đã được cơ giới hóa hoàntoàn

• Sản phẩm dạng bột với tỷ trọng nằm trong một giới hạn nhất định: nếu muốntăng tỷ trọng của bột sản phẩm để sản phẩm tan tốt trong nước thì đây làmột hạn chế Các hạt có kích thước và tỷ trọng nhỏ sẽ không chìm được khipha vào trong nước mà sẽ nổi trên bề mặt, do đó sẽ ảnh hưởng đến độ tancũng như là quá trình hòa tan trở lại dung dịch Đối với các sản phẩm sữabột, trà hòa tan, cà phê hòa tan thì phải tan hòa tan hoàn toàn trong nước khi

TRANG 20

hưởng một phần nào đó đến quá trình sử dụng hoặc trong quá trình chế biến (sử dụng sữa bột hoàn nguyên để chế biến sữa tiệt trùng, sữa thanh trùng ).Tóm lại, tỷ trọng của sản phẩm dao động trong một khoảng khá hẹp mà takhông điều chỉnh được.

 Tính đặc thù của thiết bị: Qúa trình sấy đối lưu có thể áp dụng cho nhiều loạinguyên liệu để tạo ra nhiều dạng sản phẩm khác nhau Đối với sấy phun, mỗiloại thiết bị có một đặc thù riêng Nó chỉ có thể áp dụng cho một vàinhóm nguyên liệu Nghĩa là một thiết bị sấy phun chỉ có thể áp dụng chomột số đối tượng nguyên liệu nhất định

Ví dụ:Với cùng một loại thiết bị sấy phun , thì ta chỉ có thể sấy cho sữa nhưngkhông thể áp dụng cho các loại nguyên liệu khác cũng ở dạng lỏng hoặc huyềnphù Do tính chất riêng biệt cho nguyên liệu, thì với nguyên liệu nhất định chỉ cóthể tạo ra dòng sản phẩm nhất định

Hoặc thiết bị thiết kế sấy sản phẩm có tỷ trọng thấp không thể áp dụng sấysản phẩm có tỷ trọng cao

 Vốn đầu tư cao: Hiện nay trong nghành thực phẩm ở Việt Nam, các nhà máycó thiết bị sấy phun lớn như vialac, nestle, nutifood, vina cà phê Biên Hòa Nhìnchung thiết bị sấy phun được đầu tư với vốn khá lớn

TRANG 21

2.2 Các giai đoạn của kỹ thuật sấy:

Khác với quá trình sấy truyền thống, sấy phun được chia làm 3 giai đoạn

2.2.1 Phun sương (atomization):

Từ hệ lỏng huyền phù ban đầu, ta tiến hành phun sương tạo thành những giọt lỏngcó kích thước rất nhỏ tương tự như sương mù Sương mù là hệ phân tán trong đónhững giọt phân tán là pha lỏng còn môi trường xung quanh liên tục đó là pha khí.Phun sương hiểu cơ bản đó là tạo sương mù, tạo hệ 2 pha lỏng và khí

2.2.2 Trộn mẫu và tác nhân sấy

Trộn những giọt sương mù, giọt nhỏ ly ti với dòng tác nhân sấy Dòng tác nhânsấy ở đây chính là không khí nóng

Cơ chế :

Từ nguyên liệu lỏng, khi tạo sương mù, ta có thể tạo ra rất nhiều các hạt lỏngnhỏ, nghĩa là diện tích bề mặt tiếp xúc của pha lỏng với tác nhân rất lớn Dovậy nước bốc hơi nhanh Kết quả khi trộn mẫu với tác nhân sấy ta thu được sảnphẩm dạng bột mịn Vậy quá trình sấy sẽ xảy ra trong giai đoạn thứ 2, và quá trìnhsấy xảy ra rất nhanh, thông thường là 3 – 5 giây, lớn nhất là 10 giây Trong thời gianđó, diện tích tiếp xúc bề mặt của giọt sương với tác nhân sấy rất lớn, nên nướcbốc hơi nhanh chóng

TRANG 22

2.2.3 Thu hồi sản phẩm

Là quá trình tách bột sản phẩm ra khỏi dòng tác nhân khí thoát

2.3 Mục đích

 Chế biến

Biến đổi về mặt hóa lý: nguyên liệu sấy từ dạng dung dịch hoặc huyền phùchuyển thành sản phẩm ở dạng bột hoặc hạt khô

Tạo hình cho sản phẩm, có sự thay đổi pha, trạng thái của sản phẩm

Tính chất hóa lý và vật lý cũng biến đổi nhiều ví dụ như sức căng bề mặt, diệntích bề mặt, tỷ trọng

Sản phẩm thu được từ sấy phun có sự khác biệt nhiều với các sản phẩm của cácphương pháp sấy khác, đó là sự thay đổi sâu sắc về tính chất vật lý, hóa lý

 Bảo quản

Các quá trình sấy thông thường có chức năng bảo quản sản phẩm bằng cáchgiảm hàm ẩm đồng thời ức chế vi sinh vật thông qua nhiệt độ cao của tác nhânsấy

Ví dụ: lúa bị ướt sẽ phơi để nước bay hơi làm giảm hàm ẩm, sấy có mục đích bảoquản

TRANG 23

Tạp chất

Tiêu chuẩnhoá

Đồnghoá

Thanh trùngCô đặcBao góiSữa SấybộtLọc

Hình 2.1: Quy trình sản xuất sữa bột

Sấy phun là pháp được dùng phổ biến nhất trong công nghệ sản xuất sữa bộthiện nay Sữa tươi sau khi qua một số quá trình như: lọc, chuẩn hóa, đồng hóa, thanhtrùng, cô đặc sau đó đi vào quá trình sấy phun Trong quá trình sấy phun, dịch lỏngsẽ được tạo thành các giọt lỏng nhỏ, quá trình sấy sẽ xảy ra mãnh liệt với cácgiọt lỏng này Kết quả sẽ tạo ra sản phẩm dạng bột mịn

TRANG 25

Một số sản phẩm

2.4.2 Công nghệ trà, cà phê

Ta có hai dòng sản phẩm trà hòa tan và cà phê hòa tan.Quy trình:

TRANG 27

Cà phê nhânRang

Nươ

ùc

Sấy tầng sôiTrích ly

Cà phê hòa tanHình 2.2: Quy trình công nghệ sản xuất cà phê hòa tan

Đầu tiên, trà và cà phê sẽ được trích ly thu nhận dịch trích Từ dịch trích ta thực hiệnquá trình sấy phun tạo ra bột trà hòa tan và bột cà phê hòa tan Sau đó đem bộtphối trộn với đường và các thành phần khác để tạo ra sản phẩm Sản phẩm tiếptục được hoàn thiện với quá trình làm tăng kích thước hạt ( giai đoạn hậu sấy phun )Thiết bị sấy rất đa dạng, việc chọn thiết bị sấy phù hợp không những có ý nghĩavề mặt chất lượng mà còn có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế Với thành phần hoáhọc sản phẩm hoà tan chủ yếu là các chất màu, chất mùi rất nhạy cảm vớinhiệt độ và yêu cầu sản phẩm khối bột mịn, xốp, không tạo thành cục vón cótính chất keo

TRANG 28

Hinh 2.2: Một số sản phẩm cà phê hòa tan

2.4.3 Công nghệ rau quả

Quy trình :

TRANG 29

TRANG 30

Từ rau qua trải qua một số quá trình ta thu nhận được nước rau quả Sau đó nước rauquả sẽ thực hiện quá trình sấy phun, sản phẩm được trộn với các thành phầnnguyên liệu phụ khác tạo thành sản phẩm rau quả hòa tan.

Hiện nay, người ta hướng đến những dòng sản phẩm mắc tiền ví dụ từ nước nấmlinh chi, nước hồng sâm, nước nhân sâm ta sẽ sấy phun tạo thành dạng bột Lấydạng bột đó khuấy trộn với các thành phần khác tạo thành nước uống có chứcnăng, đó là các dạng thức uống có lợi cho sức khỏe chứa các thành phần dượcliệu

TRANG 31

2.4.4 Công nghệ lương thực

 Maltodextrin

TRANG 32

TRANG 33

bắp

amylasePhối trộn

Alpha-Hồ hóa

Dịch hóaNước

Dextrin hóa

Tẩy Chỉnh pH

Hình 2.4: Quy trình công nghệ sản xuất maltodextrin

Sấy phun với dòng sản phẩm là maltodextrin

Khi thủy phân tinh bột, ta sẽ thu được sản phẩm có chỉ số RE từ 5 đến 20 là tối đa,

ta gọi đó là maltodextrin Maltodextrin khác với tinh bột ở chỗ nó tan rất tốt trongnước Nên maltodextrin thường được sử dụng dưới dạng chất đệm hay chất độn trongthực phẩm Ví dụ khi sấy phun để tạo sữa bột ta sử dụng maltodextrin Thứ nhất làlàm giảm giá thành sản phẩm, thứ hai là maltodextrin đóng vai trò là chất độn đểtạo hình cấu trúc cho sản phẩm

Đối với sữa bột, chúng ta không cần tạo hình cấu trúc, nhưng đối với nước tráicây lại rất cần Tại vì nước trái cây thành phần trong đó là những polymer phân tửlượng lớn không tan đã tách ra, còn những polymer hòa tan thì không có, nhữngpolymer phân tử lượng lớn không có thì trong quá trình sấy phun tạo hình sản phẩmrất khó, muốn tạo hình sản phẩm thì phải có các polymer để tạo thành cấu trúchình cầu nhốt những chất tan vào trong đó, thì lúc bấy giờ người ta lại dùng cácchất độn là maltodextrin

Maltodextrin đóng vai trò là chất độn sấy phun cho các loại thực phẩm khác

Maltodextrin còn là phụ gia thực phẩm, dùng trong các lĩnh vực khác nữa

TRANG 34

2.4.5 Các lĩnh vực khác

TRANG 35Bột

trứng Đóng gói

Rửa trứng

Hình 2.5: Quy trình công nghệ sản xuất bột trứng

Ví dụ: sấy phun bột trứng, bột lòng trắng trứng hay cả bột trứng cả lòng trắngvà lòng đỏ

 Bột chất chiết men

Sấy phun được sử dụng trong sản xuất chất chiết nấm men, các chế phẩm dùngtrong phân tích vi sinh

TRANG 36

đó có một số polypeptide.

Ta cũng lấy dịch peptone sấy phun thu được bột gọi là bột peptone, bột này tan rấttốt trong nước, hay chất chiết nấm men cũng vậy, thường người ta đi từ phếphẩm nấm men của nhà máy sản xuất bia và cồn

Trong nhà máy bia, một phần nấm men được tái sử dụng cho mẻ lên men tiếptheo, phần nấm men loại ra làm thức ăn gia súc, hoặc sử dụng nấm men đó thựchiện quá trình tự phân Khi tự phân nấm men giải phóng ra các axit amin, cácmạch peptid, những vitamin, khoáng trong tế bào giải phóng ra ngoài Sau quá trìnhtự phân, lọc lại, thu nhận dịch, ta tiền cô đặc trước sau đó mới đem đi sấy phun.Sau sấy phun được bột gọi là bột chiết nấm men Nếu ngửi các bột nấm men haybột peptone này chúng ta sẽ thấy chúng có mùi thịt giống giống như mùi tràbông Chế phẩm này hiện nay chủ yếu dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinhvật Nhưng có một hướng phát triển khác là người ta dùng chế phẩm này trộnvới các thành phần khác để làm bột nêm trong công nghệ thực phẩm Hiện naycó rất nhiều sản phẩm bột nêm có vị thịt chưa chắc gì nó đã đi từ thịt Nócũng có thể đi từ chất chiết nấm men Trộn bột chiết nấm men với bột ngọt,đường, muối và gia vị khác như ( tiêu, tỏi …), cuối cùng người ta ra được gói bộtnêm

TRANG 37

2.5 Các biến đổi của nguyên liệu

2.5.1 Vật lý

Nhiệt độ của không khí nóng dao động trong khoảng 140 – 240oC nhưng thời gian lưumẫu trong buồng sấy chỉ có vài giây đến 20 giây, do đó nguyên liệu sẽ bị biếntính một phần protein Dưới tác dụng của nhiệt, nước sẽ được khử nhanh chóng rakhỏi nguyên liệu Cùng với sự di chuyển của nước sẽ lôi cuốn các tiểu phần tửmuối, glucid chuyển động tập trung ở bề mặt hạt sấy

Xuất hiện các hiện tượng co thể tích, tăng khối lượng riêng, độ giòn, độ xốpvà giảm khối lượng do nước bay hơi

đầu của quá trình sấy.

Ngoài hiện tượng khuếch tán ẩm, trong quá trình sấy phun còn có hiện tượngchuyển pha ( từ lỏng sang hơi ) và sự hình thành hạt sản phẩm, thay đổi trạng thái từnguyên liệu lỏng sang dạng sản phẩm dạng hạt ( bột)

2.5.4 Cảm quan

 Màu sắc: tạo màu đặc trưng của từng sản phẩm sấy phun

 Mùi: sự giảm mùi thơm vì tổn thất các cấu tử hương do sự bay hơi hay bịphân hủy Tuy nhiên một số hương thơm cũng được phát huy hoặc tạo thành

do phản ứng Mailard …

 Vị: do độ ẩm tăng nên cường độ vị tăng, nhất là vị đắng và vị ngọt

 Sự thay đổi về trạng thái, cấu trúc: tạo sản phẩm có dạng hạt mịn, hòatan dễ dàng trong nước

Trong qúa trình sấy phun, các biến đổi hóa sinh và sinh học không đáng kể docác enzyme đã bị vô hoạt trong các qúa trình trước và ở điều kiện này vi sinhvật hầu như cũng không phát triển được

2.6 Các yếu tố ảnh hưởng

TRANG 39

Chúng ta khảo sát sự ảnh hưởng của 4 yếu tố kỹ thuật đến quá trình sấyphun: nồng độ chất khô trong mẫu trước khi sấy, nhiệt độ tác nhân sấy, lưu lượngdòng nhập liệu và áp suất khí nén làm quay đĩa phun nguyên liệu

2.6.1 Nồng độ chất khô

Nồng độ chất khô trước khi sấy là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tínhchất của sản phẩm sau khi sấy và năng suất quá trình sấy

Nếu tăng nồng độ chất khô quá cao thì hiệu suất sấy phun sẽ giảm Do đó khitrộn với các chất tạo cấu trúc như phụ gia maltodextrin, chúng ta phải chú ý đếnnồng độ chất khô Ngoài ra nồng độ chất khô còn ảnh hưởng đến thời gian sấy,nếu ta tăng nồng độ chất khô thì thời gian sấy sẽ giảm

Do đó, ta phải chọn nồng độ chất khô khi bổ sung các phụ gia hỗ trợ quá trìnhsấy phun cho hợp lý đối với các nguyên liệu cụ thể

2.6.2 Tác nhân sấy

Nhiệt độ quá thấp hay quá cao đều bất lợi cho quá trình sấy phun Nhiệt độkhông khí sấy thấp thì độ ẩm các hạt vật liệu sấy vẫn còn khá cao, nên bámnhiều lên thành buồng sấy làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm sau sấy Nhiệtđộ không khí sấy cao mặc dù đạt độ ẩm khá tốt nhưng sẽ có một ít vật liệu sấy

TRANG 40