BÁO cáo CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH sấy

1. CƠ SỞ KHOA HỌC: 1.1 Định nghĩa Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu. Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi mẫu nguyên liệu theo nguyên tắc bốc hơi (evaporation) hoặc thăng hoa (sublimation). Cần phân biệt sự khác nhau giữa sấy và cô đặc. Trong quá trình sấy, mẫu nguyên liệu thường ở dạng rắn, tuy nhiên mẫu nguyên liệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù. Sán phẩm thu được sau quá trình sấy luôn ở dạng rắn hoặc bột. Có nhiều phương pháp sấy và chúng được thực hiện thoe những nguyên tắc khác nhau. Có thể chia có phương pháp sấy theo những nhóm sau: 1.2 Các phương pháp sấy Có nhiều phương pháp sấy và chúng được thực hiện thoe những nguyên tắc khác nhau. Có thể chia có phương pháp sấy theo những nhóm sau: 1.2.1 Phương pháp sấy nóng. Trong phương pháp sấy nóng tác nhân sấy (TNS) và vật liệu sấy (VLS) được đốt nóng. Do tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước pam trong tác nhân sấy giảm. Mặt khác, do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên, nên mật độ hơi trong các mao quản tăng lên do vậy làm cho phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu tăng. Như vậy, trong các hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường: thứ nhất là giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng nó và cách thứ hai là tăng phân áp suất hơi trong vật liệu sấy. Trong các hệ thống sấy đối lưu người ta sử dụng cả hai cách này. Ngược lại, trong các hệ thống sấy tiếp xúc, sấy bức xạ và hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần chỉ sử dụng cách đốt nóng vật. Hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt: + Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò. + Hệ thống sấy tiếp xúc: Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Như vậy, trong các hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo độ chênh phân áp suất hơi nước nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy. Trong số này chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô và hệ thống sấy tang… + Hệ thống sấy bức xạ: Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường. Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật. + Các hệ thống sấy khác: Ngoài ba hệ thống sấy trên, trong các hệ thống sấy nóng còn có các hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường để đốt nóng vật. Trong các hệ thống sấy loại này, khi vật liệu sấy đặt trong một trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này đốt nóng vật. Như vậy, cũng như các hệ thống sấy bức xạ và hệ thống sấy tiếp xúc, các hệ thống loại này cũng chỉ tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật. 1.2.2. Phương pháp sấy bức xạ. Phương pháp sấy bức xạ là phương pháp sấy mà trong đó vật liệu sấy nhận nhiệt từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường. Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật. 1.2.3. Phương pháp sấy đối lưu. A. Khái niệm. Phương pháp sấy đối lưu là phương pháp sấy dùng không khí nóng hoặc khói lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ (t, , w…) phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi theo tác nhân sấy vào môi trường. Trong phương pháp sấy đối lưu nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ tác nhân sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. B. Phân loại hệ thống sấy đối lưu. Người ta thường phân loại hệ thống sấy đối lưu chủ yếu theo cấu tạo của các thiết bị sấy. Có thể gặp các hệ thống sấy đối lưu sau đây: Hệ thống sấy buồng Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy. Trong buồng sấy có bố trí các thiết bị đỡ vật liệu sấy mà ta gọi chung là thiết bị chuyển tải (TBCT). Nếu dung lượng của buồng sấy bé và thiết bị chuyển tải là các khay sấy thì người ta thường gọi hệ thống sấy buồng này là tủ sấy. Nếu dung lượng của buồng sấy là lớn và thiết bị chuyển tải là các xe goòng thì người ta gọi là hệ thống sấy buồng kiểu xe goòng. Nói chung, thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng. Hình 1.1: Hệ thống sấy buồng Hệ thống sấy hầm Khác với hệ thống sấy buồng, trong hệ thống sấy hầm thiết bị sấy là một hầm sấy dài, vật liệu sấy vào ở đầu này và ra ở đầu kia của hầm. Thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy hầm thường là xe goòng hoặc là băng tải. Đặc điểm chủ yếu của hệ thống sấy hầm là bán liên tục hoặc liên tục và cũng như hệ thống sấy buồng nó có thể sấy được nhiều dạng vật liệu sấy. Tuy nhiên, do cấu tạo, năng suất của nó lớn hơn năng suất của hệ thống sấy buồng.

BÁO CÁO CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH SẤY

1 CƠ SỞ KHOA HỌC:

1.1 Định nghĩa

Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu Trongquá trình sấy, nước được tách ra khỏi mẫu nguyên liệu theo nguyên tắc bốc hơi(evaporation) hoặc thăng hoa (sublimation) Cần phân biệt sự khác nhau giữa sấy

và cô đặc Trong quá trình sấy, mẫu nguyên liệu thường ở dạng rắn, tuy nhiên mẫunguyên liệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù Sán phẩm thu đượcsau quá trình sấy luôn ở dạng rắn hoặc bột

Có nhiều phương pháp sấy và chúng được thực hiện thoe những nguyên tắckhác nhau Có thể chia có phương pháp sấy theo những nhóm sau:

áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu tăng Như vậy, trong các hệ thống sấy nóng cóhai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường:thứ nhất là giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng nó vàcách thứ hai là tăng phân áp suất hơi trong vật liệu sấy Trong các hệ thống sấy đối

lưu người ta sử dụng cả hai cách này Ngược lại, trong các hệ thống sấy tiếp xúc,sấy bức xạ và hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần chỉ sử dụng cách đốt nóng vật.

Hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấpnhiệt:

+ Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằngđối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò.+ Hệ thống sấy tiếp xúc: Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật liệu sấy nhận nhiệt

từ một bề mặt nóng Như vậy, trong các hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo độchênh phân áp suất hơi nước nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệusấy Trong số này chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô và hệ thống sấy tang…+ Hệ thống sấy bức xạ: Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từmột nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bềmặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo

ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cáchđốt nóng vật

+ Các hệ thống sấy khác: Ngoài ba hệ thống sấy trên, trong các hệ thống sấynóng còn có các hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện

từ trường để đốt nóng vật Trong các hệ thống sấy loại này, khi vật liệu sấy đặttrong một trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điệnnày đốt nóng vật Như vậy, cũng như các hệ thống sấy bức xạ và hệ thống sấy tiếpxúc, các hệ thống loại này cũng chỉ tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy

và môi trường bằng cách đốt nóng vật

1.2.2 Phương pháp sấy bức xạ.

-Phương pháp sấy bức xạ là phương pháp sấy mà trong đó vật liệu sấy nhậnnhiệt từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ

bề mặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người tatạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằngcách đốt nóng vật

1.2.3 Phương pháp sấy đối lưu.

A Khái niệm.

Phương pháp sấy đối lưu là phương pháp sấy dùng không khí nóng hoặc khói

lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ (t, , w…) phù hợp, chuyển độngchảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi theo tác nhân sấy vàomôi trường Trong phương pháp sấy đối lưu nguồn nhiệt cung cấp cho quá trìnhsấy là nhiệt truyền từ tác nhân sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu

B Phân loại hệ thống sấy đối lưu.

Người ta thường phân loại hệ thống sấy đối lưu chủ yếu theo cấu tạo của cácthiết bị sấy Có thể gặp các hệ thống sấy đối lưu sau đây:

Hệ thống sấy buồng

Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy Trong buồng sấy có bốtrí các thiết bị đỡ vật liệu sấy mà ta gọi chung là thiết bị chuyển tải (TBCT) Nếudung lượng của buồng sấy bé và thiết bị chuyển tải là các khay sấy thì người tathường gọi hệ thống sấy buồng này là tủ sấy Nếu dung lượng của buồng sấy là lớn

và thiết bị chuyển tải là các xe goòng thì người ta gọi là hệ thống sấy buồng kiểu

xe goòng Nói chung, thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng

Kieåu tuû Xe goòng

Hình 1.1: Hệ thống sấy buồng

Hệ thống sấy hầm

Khác với hệ thống sấy buồng, trong hệ thống sấy hầm thiết bị sấy là một hầmsấy dài, vật liệu sấy vào ở đầu này và ra ở đầu kia của hầm Thiết bị chuyển tảitrong hệ thống sấy hầm thường là xe goòng hoặc là băng tải Đặc điểm chủ yếu của

hệ thống sấy hầm là bán liên tục hoặc liên tục và cũng như hệ thống sấy buồng nó

có thể sấy được nhiều dạng vật liệu sấy Tuy nhiên, do cấu tạo, năng suất của nólớn hơn năng suất của hệ thống sấy buồng

Kiểu xe goòng Kiểu xích

Hệ thống sấy tháp là hệ thống sấy liên tục

Kiể u kê nh dẫ n và thả i Kiể u cử a chớ p Kiể u cử a chớ p quay được

Hình 1.3: Hệ thống sấy tháp

Hệ thống sấy thùng quay

Thiết bị sấy trong hệ thống sấy thùng quay như tên gọi là một thùng sấy hìnhtrụ trịn đặt nghiêng một gĩc nào đĩ Trong thùng sấy người ta bố trí các cánh xáotrộn Khi thùng quay, vật liệu sấy vừa chuyển động từ đầu này đến đầu kia củathùng sấy vừa bị xáo trộn từ trên xuống dưới Tác nhân sấy cũng vào ở đầu này và

ra ở đầu kia của thùng sấy Như vậy, hệ thống sấy thùng quay cũng là hệ thống sấychuyên dùng để sấy hạt hoặc cục nhỏ và cĩ thể làm việc liên tục

Kiể u cá nh trộ n Kiể u roto Kiểu có ống dẫn gió

Hình 1.4: Hệ thống sấy thùng quay

Hệ thống sấy khí động

Có rất nhiều hệ thống sấy khí động Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này có thể

là một ống tròn hoặc hình phễu, trong đó tác nhân sấy có tốc độ cao vừa làm nhiệm

vụ sấy vừa làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu sấy từ đầu này đến đầu kia của thiết

bị sấy Tốc độ của tác nhân sấy có thể đạt (40 ÷ 50) m/s Vật liệu sấy trong các hệthống sấy này phải là những hạt, mảnh nhỏ và độ ẩm cần lấy đi trong quá trình sấythường là độ ẩm bề mặt

Hình 1.5: Hệ thống sấy khí động

Hệ thống sấy tầng sôi

Trong hệ thống sấy tầng sôi, thiết bị sấy là một buồng sấy, trong đó người ta

bố trí ghi đỡ vật liệu sấy Tác nhân sấy có thông số thích hợp được đưa vào dướighi và làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng trên ghi như hình ảnh bọt nướcsôi Vì vậy, người ta gọi là hệ thống sấy tầng sôi Đây cũng là hệ thống sấy chuyêndùng để sấy hạt Hạt khô nhẹ hơn sẽ ở phần trên của lớp sôi và được lấy ra khỏi

thiết bị sấy một cách liên tục Trong hệ thống sấy tầng sơi, truyền nhiệt và truyền

ẩm giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy rất tốt nên trong các hệ thống sấy hạt hiện cĩthì hệ thống sấy tầng sơi cĩ năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và vật liệu sấy đượcsấy rất đều

Kiểu nhiều buồng Kiểu một buồng

Hình 1.6: Hệ thống sấy tầng sơi

Hệ thống sấy phun

Hệ thống sấy phun là một hệ thống sấy chuyên dùng để sấy các dungdịch huyền phù như trong dây chuyền sản xuất sữa bột, sữa đậu nành v.v…Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này thường là một hình chĩp trụ, phần chĩphướng xuống dưới Dung dịch huyền phù được bơm cao áp đưa vào các vịiphun hoặc trên các đĩa quay ở đỉnh tháp tạo thành những hạt dung dịch bay lơlửng trong thiết bị sấy Tác nhân sấy cĩ thể được đưa vào cùng chiều hayngược chiều thực hiện quá trình truyền nhiệt truyền ẩm với các hạt dung dịch

và thoát ra ngoài qua xyclon Vật liệu khô thu được ở đáy chóp và được lấy rangoài hoặc liên tục hoặc định kỳ

Không khí ra

Nguyên liệu lỏng vào

Nguyên liệu lỏng vào

Không khí nóng vào

Không khí ra

Sản phẩm ra

Kiểu đĩa quay Kiểu vòi phun

Sản phẩm ra Không khí

nóng vào

Hình 1.7: Hệ thống sấy phun

1.2.4 Phương pháp sấy lạnh:

Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0 0 C

Đối với những phương pháp sấy lạnh mà nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt

độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường Tác nhân sấy thường là không khítrước hết khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các phương pháp khử ẩmhấp phụ và sau đó lại được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêucầu rồi cho đi qua vật liệu Khi đó, do phần áp suất hơi nước trong tác nhân sấy béhơn áp suất phần hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay hơi đivào tác nhân sấy

Trong các loại phương pháp sấy này hoàn toàn giống như trong các phươngpháp sấy nóng khác Điều khác ở đây là cách giảm phần áp suất hơi Pam trong tácnhân sấy Chẳng hạn trong các phương pháp sấy nóng đối lưu người ta giảm Pam

bằng cách đốt nóng để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối  Trong khi đó, với các phương pháp sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độmôi trường chẳng hạn, người ta lại tìm cách giảm áp suất hơi nước của tác nhânsấy Pam giảm Lượng nước chứa trong không khí được tách bằng cách qua dànlạnh

Hệ thống sấy thăng hoa

Phương pháp sấy lạnh mà trong đó ẩm ở trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếpbiến thành hơi đi vào tác nhân sấy thường gọi là sấy thăng hoa Phương pháp thăng

hoa, người ta tạo ra môi trường trong đó nước trong vật liệu sấy ở dưới điểm băng,nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T < 273K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p <

610 Pa Khi đó, nếu vật liệu sấy nhận nhiệt lượng thì nước trong vật ở dạng rắn sẽchuyển trực tiếp thành hơi nước và đi vào tác nhân sấy Như vậy, trong hệ thốngsấy thăng hoa một mặt ta phải làm lạnh vật xuống dưới 00C và tạo chân khôngxung quanh vật liệu sấy

Hệ thống sấy chân không

Nếu nhiệt độ của vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273 K nhưng áp suất tác nhân sấybao quanh vật p > 610 Pa thì khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phần tửnước ở thể rắn không chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trướckhi biến thành hơi đi vào môi trường nước ở thể rắn phải chuyển qua thể lỏng

Do tính phức tạp và không kinh tế phương pháp chân không và phương phápthăng hoa cũng như phương pháp sấy lạnh nói chung chỉ chỉ dùng để sấy vật liệuquý hiếm không chịu dược nhiệt độ cao, sấy những mặt hàng chất lượng cao Vìvậy các phương pháp này không phổ biến

1.2.5 Phơi nắng

Ưu điểm

Phơi nắng không tốn kém về nguyên liệu, diệt trừ được một số nấm mốc, côn trùng Đây là phương pháp đơn giản, truyền thống được đại đa số nông dân áp dụng

Nhược điểm

Phương pháp phơi nắng luôn bị phục thuộc vào điều kiện thời tiết, sân bãi, tốn nhiều công lao động và không cơ giới hóa được Nông sản dễ bị nhiễm bẩn và bị

ẩm khi gặp mưa

Các phương pháp phơi nắng cải tiến

Kiểu phơi Allfale của tổ chức TS.P.C (Trung tâm sản xuất sản phẩm nhiệt đới)Kiểu phơi ITiPAT

Kiểu phơi bằng giá “Crib

1.3 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy

Cơ chế thoát ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy gồm hai quá trình là khuyếch tánnộivà khuyếch tán ngoại:

1.3.1 Quá trình khuếch tán nội.

Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ralớp bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩmgiữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Ngoài ra quá trình khuếch tán nội còndiễn ra do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Quanghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độthấp Vì vậy, tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịchchuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng củanhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau

Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau:

dx

dc F k dt

dW

.



Trong đó: W – lượng nước khuếch tán, kg;

dt – thời gian khuếch tán, giờ;

sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy

1.3.2 Quá trình khuếch tán ngoại.

Sự định kỳ chuyển hơi nước trên bề mặt nguyên liêu vào không khí gọi là quátrình khuếch tán ngoại Lượng nước bay hơi trong khuếch tán ngoại thực hiện dướiđiều kiện áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liêu liệu (E) lớn hơn áp suấtriêng phần của hơi nước trong không khí (e)

Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dướiđiều kiện áp suất hơi nước bão hòa (E) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nướctrong không khí (e) Sự chênh lệch đó là PE e Lượng hơi nước bay hơi tỷ lệthuận với P, với bề mặt bay hơi và thời gian làm khô:

dt F e E B

dW  (  ) .

Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn như sau:

F e E B dt

dW

).

.( 



Trong đó: W – lượng nước bay hơi, kg

F – diện tích bề mặt bay hơi, m2

dt – thời gian bay hơi, giờ

B – hệ số bay hơi

1.3.3 Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại.

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quátrình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại Tức làkhi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục vànhư thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Tuy nhiên trong quá trình sấy taphải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tánngoại lớn hơn khuếch tán nội Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ramãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm Khi xảy rahiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm) mục đích là đểthúc đẩy quá trình khuếch tán nội

1.3.4 Các giai đoạn trong quá trình sấy.

Nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ chuyển động củakhông khí không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao, thì quá trình sấy sẽxẩy ra theo ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi vàgiai đoạn sấy tốc độ giảm dần

A.Giai đoạn làm nóng vật.

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khínóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Trong quá trìnhnày toàn bộ vật sấy đuợc gia nhiệt Ẩm lỏng trong vật cũng được gia nhiệt cho đếnkhi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không

khí trong buồng sấy Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bayhơi ẩm còn nhiệt độ của vật tăng dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độnhiệt kế ướt Tuy vậy sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đồng đều ởphần ngoài và phần trong vật Vùng trong vật đạt tới nhiệt độ nhiệt kế ướt chậmhơn.

B.Giai đoạn sấy đẳng tốc.

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ của tác nhân sấy bằng nhiệt độ nhiệt kếướt Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữkhông đổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước Ẩm sẽ hóa hơi ở lớpvật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật đểhóa hơi Do nhiệt độ không khí của tác nhân sấy không đổi, nhiệt độ vật cũngkhông đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi Do vậytốc độ bay hơi ẩm của vật cũng không đổi Điều này sẽ làm cho tốc độ giảm của độ

chứa ẩm của vật theo thời gian (

C.Giai đoạn sấy giảm tốc.

Ở giai đoạn sấy này thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu lànước liên kết do đó năng lượng liên kết lớn Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khănhơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấythường có dạng cong Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạngliên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy.

Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trường khôngkhí xung quanh

2 MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN:

2.1 Khai thác:

Quá trình sấy sẽ tách bớt nước ra khỏi nguyên liệu Do đó hàm lượng các chấtdinh dưỡng có trong một đơn vị khối lượng sản phẩm sấy sẽ tăng lên Theo quanđiểm này, quá trình sấy có mục đích công nghệ là khai thác vì nó làm tăng hàmlượng các chất dinh dưỡng trong một đơn vị khối lượng sản phẩm

2.2 Chế biến:

Quá trình sấy làm biến đổi nguyên liệu và tạo ra nhiều tính chất đặc trưng chosảm phẩm Ví dụ như trong công nghệ sản xuất các loại trái cây sấy (mít, chuối,thơm…), quá trình sấy sẽ tạo ra những tính chất vật lý và hóa lý mới cho sảmphẩm, là cho sản phẩm trờ nên khác biệt hẳn so với nguyên liệu ban đầu Còn trongcông nghê sản xuất sữa bột, cà phê hoà tan, trà hoà tan, bột rau quả… thì quá trìnhsấy không chỉ chuyển hóa mẫu nguyên liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạng bột màcòn làm thay đổi sâu sắc các tính chất vật lý và hóa lý của sản phẩm Trong tất cảcác trường hợp nói trên, mục đích công nghệ của quá trình sấy là chế biến

2.3 Bảo quản:

Quá trình sấy là giảm giá trị hoạt độ của nước trong nguyên liệu nên ức chế

hệ vi sinh vật và một số enzyme, giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Ngoài

ra, trong một số trường hợp sử dụng nhiệt độ tác nhân sấy khá cao thì một số visinh vật và enzyme sẽ bị vô hoạt bởi nhiệt

Ví dụ như khi thu họach ngũ cốc, nếu độ ẩm của hạt dao động trong khảong

17 – 18 % thì hạt rất nhanh bị hư hỏng trong quá trình bảo quản Nguyên nhân chủyếu của sự hư hỏng là do hoạt động của hệ enzyme và vi sinh vật trong hạt Nếuchúng ta sấy hạt đền độ ẩm 13% thì thời gian bảo quản của hạt trong cyclo có thểkéo dài cả năm hoặc dài hơn

2.4 Hoàn thiện:

Quá trình sấy có thể làm cải thiện một vài chỉ tiêu chất lượng sảm phẩm Xét

ví dụ quá trình sấy malt đại mạch Mục đích công nghệ chính của quá trình này làbảo quản (độ ẩm của malt vàng giảm từ 44-48% xuống 3-4%) Ngoài ra, quá trìnhsấy sẽ hình thành nên các hợp chất melanoidine trong malt vàng, góp phần cảithiện màu sắc và mùi của malt Trên cơ sở đó, quá trình sấy malt còn có một mụcđích công nghê khác là hoàn thiện sản phẩm

3 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU:

Các tính chất vật lý của nguyên liệu sẽ thay đổi theo hình dạng, kích thước,khối lượng, tỷ trọng, độ giòn… Tuỳ thuộc vào bản chất nguyên liệu và các thông

số công nghệ trong quá trình sấy mà những biến đổi nói trên sẽ diễn ra theo nhữngquy luật và mức độ khác nhau Ví dụ như trong quá trình sấy thơm cắt miếng, thểtíhc sản phẩm sẽ co lại, các chỉ tiêu vật lý khác như khồi lượng, tỷ trọng sẽ giảm

đi, tuy nhiên độ giòn sẽ tăng lên

Những biến đổi vật lý sẽ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩmsấy

3.2 Hoá học:

Khi tăng nhiệt độ thì tốc độ của các phản ứng hoá học sẽ tăng lên Do đótrong quá trình sấy sẽ xảy ra nhiều phản ứng hoá học khác nhau trong nguyên liệu,những biến đổi hoá học sẽ ảnh hưởng có lợi hoặc có hại đến chất lượng của sảnphẩm sấy Dưới đây là một số phản ứng thường gặp

Phản ứng oxy hóa:

 Một số vitamin trong thực phẩm, ví dụ vitamin C rất dễ bị oxy hóatrong quá trình sấy Kết quả là hàm lượng vitamin C sẽ giảm đi đáng kể

so với trong nguyên liệu ban đầu

 Các hợp chất màu như Carotenoids, cholorophyll cũng bị oxy hóa làmcho sản phẩm nhạt màu hoặc mất màu

 Các hợp chất polyphenol trong rau quả rất dễ bị oxy hóa trong quá trìnhsấy và làm cho sản phẩm sấy hóa nâu

 Các hợp chất lipid, đặc biệt lá các acid béo tự do khi tham gia phản ứngoxy hóa sẽ hình thành nên các peroxide và nhiều loại sản phẩm phụkhác tạo nên mùi ôi cho sản phẩm

Nhìn chung, các phản ứng oxy hóa nói trên đều gây ảnh hưởng xấu đến chấtlượng sản phẩm sau khi sấy

Phản ứng thủy phân: trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, nếu nguyên liệu

có độ ẩm cao thì có thể xảy ra phản ứng thủy phân các hợp chất có trong nguyênliệu, ví dụ như triglyceride bị thủy phân thành glycerol và các acid béo

Phản ứng Maillard: đây là phản ứng thường gặp khi sấy nguyên liệu có chứa

đường khử và các hợp chất có nhóm –NH2 tự do Phản ứng sẽ tạo ra các hợp chấtmelnoidine và làm cho sản phẩm sấy bị sậm màu Trong công nghệ sản xuất tráicây sấy, phản ứng Maillard sẽ ảnh hưởng không tốt đến màu sác của sản phẩm Tuynhiên, trong công nghệ sản xuất malt đại mạch, việc hình thành nên các hợp chấtmelanoidine là có lợi vì chúng sẽ góp phần tạo nên màu vàng đặc trưng cho biathành phẩm

Ngoài các phản ứng nói trên, trong quá trình sấy thực phẩm còn có thể xảy racác phản ứng hóa học khác như dehydrate hóa, phân hủy, trùng hợp…

3.4 Sinh học:

Trong quá trình sấy, sự trao đổi chất của các tế bào và mô nguyên liệu độngthực vật sẽ ngừng lại nếu nhiệt độ sấy tăng cao Nguyên nhân chính là do hệenzyme trong mô tế bào bị vô hoạt bất thuận nghịch Ngoài ra, các thành phần kháctrong tế bào như DNA cũng có thể bị biến tính nhiệt.

Các vi sinh vật trong nguyên liệu cũng bị ức chế hoặc tiêu diệt trong qua1trình sấy do tác dụng nhiệt và do hoạt độ nước giảm đi

3.5 Hóa sinh:

Trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, do nhiệt độ của nguyên liệu chưa tăngcao, các phản ứng enzyme trong nguyên liệu tiếp tục diễn ra mạnh mẽ Ví dụ nhưtrong giai đoạn đầu của quá trình sấy malt đại mạch, các phản ứng thủy phân tinhbột và protein vẫn tiếp tục xảy ra nhờ xúc tác của hệ amylase và protease có trongmalt xanh

Khi nhiệt độ tăng cao, các enzyme bị vô hoạt và các phản ứng hóa sinh sẽdừng lại

4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG:

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy và chúng có thể được chiathành hai nhóm: các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy và các yếu tố liên quan đếnbản chất nguyên liệu cần sấy

4.1 Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy

Nhiệt độ tác nhân sấy: trong phương pháp sấy đối lưu, khi tăng nhiệt độ tác

nhân sấy thì tốc độ sấy sẽ tăng theo Đó là do tốc độ truyền nhiệt gia tăng Việc

tăng nhiệt độ tác nhân sấy sẽ làm giảm độ ẩm tương đối của nó Điều sẽ làm chocác phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu cần sấy sẽ bốc hơi dễ dàng hơn Ngoài ra,

ở nhiệt độ cao thì sự khuếch tán của các phân tử nước cũng sẽ diễn ra nhanh hơn.Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tác nhân sấy quá cao thì các biến đổi vật lý và hóahọc trong nguyên liệu sẽ diễn ra mạnh mẽ Một số biến đổi này có thể ảnh hưởngđến chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm

Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy: khi tăng độ ẩm tương đối của tác nhân

sấy thì thời gian sấy sẽ kéo dài Trong phương pháp sấy đối lưu, theo lý thuyết thìcác phân tử nước trên bề mặt nguyên liệu bốc hơi thì cần có sự chênh lệch áp suấthơi nước trên bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy Sự chênh lệch áp suất trên

bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy Sự chênh lệch này càng lớn thì nước trên

bề mặt nguyên liệu càng dễ bốc hơi Đây cũng là động lực trong quá trình sấy.Nếu độ ẩm tương đối của tác nhân sấy càng thấp thì tốc độ sấy trong giai đoạnsấy đẳng tốc sẽ càng tăng Tuy nhiên, độ ẩm tương đối của không khí nóng ít ảnhhưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc Cần lưu ý là độ ẩm tương đối của tác nhân sấy

sẽ ảnh hưởng đến quyết định đến giá trị độ ẩm cân bằng của sản phẩm sau quátrình sấy Khi sản phẩm sấy đạt độ ẩm cân bằng thì quá trình bốc hơi nước sẽngừng lại

Tốc độ tác nhân sấy: trong phương pháp sấy đối lưu, tốc độ tác nhân sấy sẽ

ảnh hưởng đến thời gian sấy Sự bốc hơi nước từ bề mặt nguyên liệu sẽ diễn ranhanh hơn khi tốc độ truyền khối được tăng cường nhờ sự đối lưu, tức khi tốc độtác nhân sấy được gia tăng Kết quả thực nghiệm cho thấy khi tăng tốc độ tác nhânsấy sẽ rút ngắn thời gian sấy đẳng tốc, tuy nhiên tốc độ tác nhân sấy ít ảnh hưởngđến giai đoạn sấy giảm tốc

Áp lực: áp lực trong buồng sấy sẽ ảnh hưởng đến trạng thái của nước trong

nguyên liệu cần sấy Khi sấy trong điều kiện chân không, do áp suất hơi của khôngkhí giảm nên quá trình sấy sẽ diễn ra nhanh hơn, đặc biệt là trong gia đoạn sấyđẳng tốc Tuy nhiên, áp suất chân không ít ảnh hưởng đến sự khuếch tán ẩm ởtrong nguyên liệu

4.2 Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu

Diện tích bề mặt của nguyên liệu: với hai mẫu nguyên liệu có cùng khới

lượng và độ ẩm, mẫu nào có diện tích bề mặt lớn hơn thì thời gian sấy sẽ ngắn hơn

Đó là do khoảng cách mà các phân tử nước ở bên trong nguyên liệu cần khuếch tánđến bề mặt biên sẽ ngắn hơn Ngoài ra, do diện tích bề mặt lớn nên số phân tửnước tại bề mặt có thể bốc hơi trong một khoảng thời gian xác định sẽ gia tăng

Cấu trúc của nguyên liệu: các nguyên liệu trong ngành công nghiệp thực

phẩm có cấu tạo từ những đơn vị là tế bào thực vật hoặc động vật Khi đó, phần

ẩm nằm bên ngoài tế bào sẽ rất dễ tách trong quá trình sấy Ngược lại, phần ẩmnằm bên trong tế bào rất khó tách Khi cấu trúc tế bào bị phá hủy, việc tách nướcnội bào sẽ trở nên dễ dàng hơn Tuy nhiên, sự phá hủy cấu trúc thành tế bào thựcvật hoặc động vật trong các nguyên liệu thực phẩm có thể gây ảnh hưởng xấu đếnchất lượng sản phẩm sau khi sấy

Thành phần hóa học của nguyên liệu: thành phần định tính và định lượng

của các hợp chất hóa học có trong mẫu nguyên liệu ban đầu sẽ ảnh hưởng đến tốc

độ và thời gian sấy, đặc biệt là trong trường hợp sấy nguyên liệu có độ ẩm thấp.Một số cấu tử như đường, tinh bột, protein,muối… có khả năng tương tác với cácphân tử nước ở bên trong nguyên liệu Chúng sẽ làm giảm tốc độ khuếch tán của