Nghiên cứu hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ năng lượng mặt trời trong công nghệ chế biến thủy sản

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN VÀ HỆ THỐNG SẤY 1.1. Tổng quan về công nghệ chế biến thủy hải sản 1.1.1. Khái niệm Ngành công nghệ chế biến thủy hải sản là ngành khoa học tham gia vào quá trình thu hoạch, bảo quản và chế biến thủy hải sản. Qua các công đoạn xử lý để thủy hải sản đến với người tiêu dùng mà vẫn giữ được dinh dưỡng, chất lượng, mùi vị của thủy sản. Nghiên cứu và chế biến thủy hải sản thành các thành phẩm khác nhau phục vụ thị trường người tiêu dùng. 1.1.2. Phân loại a) Làm lạnh bằng nước đá Hình 1.1 Bảo quản tôm bằng nước đá Các loài hải sản là loại thực phẩm rất dễ bị hư hỏng, ngay cả khi được bảo quản dưới điều kiện lạnh, chất lượng cũng nhanh chóng bị biến đổi. Nhìn chung, để có được chất lượng tốt theo mong muốn, cá và các loài hải sản khác phải được đem đi tiêu thụ càng sớm càng tốt sau khi đánh bắt để tránh những biến đổi tạo thành mùi vị không mong muốn và giảm chất lượng do hoạt động của vi sinh vật. Vì vậy, thông thường chỉ nên bảo quản một thời gian ngắn để tránh giảm sự biến đổi chất lượng không mong muốn. Nên sử dụng nước đá để làm lạnh vì các nguyên nhân sau: + Giúp giảm nhiệt độ: Bằng cách giảm nhiệt độ xuống gần 0oC, sự sinh trưởng của các vi sinh vật gây ươn hỏng và gây bệnh giảm, do vậy sẽ giảm được tốc độ ươn hỏng và làm giảm hoặc loại bỏ được một số nguy cơ về an toàn thực phẩm. + Nước đá đang tan có tác dụng giữ ẩm cho cá. + Nước đá có khả năng làm lạnh lớn: lượng nhiệt yêu cầu để chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng gọi là ẩn nhiệt: 1 kg nước đá cần 80 kcal nhiệt để làm tan chảy (cách biểu diễn 80 kcalkg được gọi là ẩn nhiệt nóng chảy). Dựa vào tính chất này cho thấy cần một lượng nhiệt lớn để tan chảy nước đá. Vì vậy có thể ứng dụng nước đá để làm lạnh nhanh sản phẩm thực phẩm (1 kcal là lượng nhiệt yêu cầu để tăng nhiệt độ của 1 kg nước lên 10 C). Nhiệt yêu cầu để làm ấm nước nhiều hơn so với hầu hết các chất lỏng khác. Khả năng giữ nhiệt của chất lỏng so với nước được gọi là nhiệt dung riêng. Nhiệt dung riêng của nước là 1, các chất lỏng khác < 1. b) Lạnh đông Lạnh đông là phương pháp hạ nhiệt độ xuống rất thấp (10C). Đây là quá trình làm giảm nhiệt độ của thực phẩm dưới nhiệt độ của điểm đóng băng để nước bên trong thực phẩm chuyển pha từ thể lỏng sang thể rắn, làm mất môi trường sống của vi sinh vật, làm mất môi trường nước ở thể lỏng, ngưng các quá trình sinh hóa, ngừng quá trình trao đổi chất , kéo dài thời gian sử dụng, phục vụ cho thương mại, xuất khẩu và tiêu dùng. Vì vậy, làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan giá, sau thời gian bảo quản lạnh đông nguyên liệu hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi. Hình 1.2 Bảo quản lạnh và lạnh đông hải sản Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng với các nước đang phát triển do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập có giá trị cao so với các loại sản phẩm thực phẩm khác tiêu thụ nội địa. c) Sấy Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để mang hơi ẩm ra khỏi vật liệu rắn hoặc lỏng. Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ,...) và để bảo quản trong một thời gian dài, nhất là đối với lương thực, thực phẩm. Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuyếch tán do chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy. Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô để bảo quản dài ngày. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp sấy khô hải sản khác nhau. Xét về nhiệt độ sử dụng để làm khô hải sản, người ta chủ yếu chia chúng ra làm 2 loại: sấy nóng và sấy lạnh. Sấy nóng hải sản là phương pháp sấy sử dụng không khí nóng (90 ÷ 3000C) để rút nước khỏi bề mặt hải sản cần sấy. Khi hải sản được thổi vào luồng không khí nóng, lượng hơi ẩm có trong hải sản sẽ bắt đầu bốc hơi và thoát ra ngoài qua bề mặt sản phẩm và làm sản phẩm khô nhanh. Hình 1.3 Tủ sấy nóng hải sản TKD SD120 F Đây là phương pháp sấy được sử dụng rất phổ biến hiện nay vì chúng dễ dàng tìm được nguồn gia nhiệt để tạo ra khí nóng (như củi, than đá…), chi phí lắp đặt của một lò sấy công nghiệp dùng để sấy hải sản bằng khí nóng cũng thấp, phù hợp với yêu cầu kinh doanh của nhiều đối tượng. Sấy lạnh là phương pháp sấy bằng tác nhân là không khí rất khô ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường. Dải nhiệt độ sấy từ 35 ÷ 650 C, độ ẩm không khí sấy vào khoảng 10 ÷ 30%. Việc phát triển công nghệ sấy lạnh đã có nhiều thành tựu. Tuy nhiên, để có một quy trình công nghệ hoàn chỉnh, tối ưu với các thông số phù hợp nhất đòi hỏi chúng ta phải tiến hành nghiên cứu sâu rộng hơn. Hình 1.4 Hệ thống sấy lạnh Công nghệ sấy lạnh hứa hẹn sẽ là một công nghệ tiên tiến, cho lĩnh vực sấy thực phẩm giàu protein, có thể áp dụng rộng rãi với quy mô lớn đáp ứng cả về vấn đề lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường. d) Xông khói Hình 1.5 Sản phẩm cá xông khói Hun khói hay xông khói là phương pháp chế biến món ăn kết hợp giữa sấy khô và làm thẩm thấu các hợp chất tự nhiên trong khói gỗ vào thịt, cá. Mục đích của cách làm này là vừa để bảo quản vừa tăng thêm hương vị cho món ăn. Với phương pháp hun khói, thịt, cá sẽ được diệt sạch vi sinh vật và chống oxy hóa. Trong khói có khoảng 300 hợp chất khác nhau như: phenol, acid hữu cơ, rượu, cacbonyl, hydradcacbon và một số thành phần khí đốt CO. Tác dụng bảo quản thịt, cá là nhờ vào hợp chất phenol. Phenol được hấp thu chọn lọc và thấm vào sâu trong thịt. Phenol sẽ ức chế và tiêu diệt vi khuẩn làm hỏng thịt; chống oxy hóa thành phần chất béo không no trong thịt, cải thiện mùi vị, màu sắc. Đặc tính chống oxy hóa của khói còn giúp cho việc giữ được các vitamin tan trong mỡ. 1.1.3. Tính cấp thiết Công nghệ chế biến hải sản được tiến hành từ khá lâu nhưng cho đến nay vẫn bộc lộ nhiều hạn chế về công nghệ chưa khắc phục được chất lượng đầu ra của sản phẩm, chưa đáp ứng được các yêu cầu về đặc tính hóa lý, mùi, màu, thành phần dinh dưỡng nên khó đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu trong và ngoài nước. Động vật thủy sản được sử dụng để ăn tươi hoặc chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhằm cung cấp tức thời hoặc để dự trữ trong thời gian nhất định. Tuy nhiên, nguyên liệu thủy hải sản rất dễ ươn hỏng, vì vậy công việc bảo quản phải được đặt lên hàng đầu của khâu chất lượng. Một khi nguyên liệu đã giảm chất lượng thì không có kỹ thuật nào có thể nâng cao chất lượng được. Nhu cầu tiêu thụ của nhân dân ngày càng cao, vì vậy việc nghiên cứu chế biến ra các sản phẩm mới, hoàn thiện các sản phẩm đang sản xuất để nâng cao chất lượng của sản phẩm là nhiệm vụ quan trọng của các nhà sản xuất và các kĩ sư trong ngành. 1.1.4. Thành phần hóa học của thủy sản Thành phần hóa học của một số loài thủy sản tra bảng 1.1 và bảng 1.2 phần phụ lục. Thành phần hóa học gồm: nước, protein, muối vô cơ, vitamin,... Các thành phần này khác nhau rất nhiều, thay đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới tính, điều kiện sinh sống,... Ngoài ra, các yếu tố như thành phần thức ăn, môi trường sống, kích cỡ và các đặc tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặc điểm vật lí. 1.1.5. Ảnh hưởng của thành phần hóa học đến chất lượng a) Protein Được cấu tạo từ các acid amin, các acid amin không thay thế quyết định giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Protein của ngũ cốc thường thiếu lysine và các acid amin có chứa lưu huỳnh (methionine, cysteine), trong khi protein của cá là nguồn giàu các acid amin này. Do đó, protein cá có giá trị dinh dưỡng cao hơn các loại ngũ cốc khác. b) Enzym Enzym là protein, chúng hoạt động xúc tác cho các phản ứng hoá học ở trong nội tạng và trong cơ thịt. Enzym tham gia vào quá trình trao đổi chất ở tế bào, quá trình tiêu hoá thức ăn và tham gia vào quá trình tê cứng. Sau khi cá chết enzym vẫn còn hoạt động, vì thế gây nên quá trình tự phân giải của cá, làm ảnh hưởng đến mùi vị, trạng thái cấu trúc, và hình dạng bề ngoài của chúng. Sản phẩm của quá trình phân giải do enzym là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật, làm tăng nhanh tốc độ ươn hỏng. c) Lipid Hàm lượng lipid trong cá dao động nhiều (0,1 ÷ 30%). Cá được phân loại theo hàm lượng chất béo như sau: Cá gầy (< 1% chất béo) như cá tuyết, cá tuyết sọc đen,... Cá béo vừa (10% chất béo) như cá hồi, cá trích, cá thu, ... Hàm lượng chất béo trong thịt của các loài cá khác nhau tra bảng 1.3 phần phụ lục. d) Gluxit Hàm lượng gluxit trong cơ thịt cá rất thấp, thường dưới 0,5%, tồn tại dưới dạng năng lượng dự trữ glycogen. Tuy nhiên, hàm lượng glycogen ở các loài nhuyễn thể chiếm khoảng 3%.Cá vừa đẻ trứng lượng gluxit dự trữ rất thấp. Sau khi chết, glycogen trong cơ thịt chuyển thành axit lactic, làm giảm pH của cơ thịt, mất khả năng giữ nước của cơ thịt. Sự biến đổi của pH ở cơ thịt sau khi cá chết có ý nghĩa công nghệ rất lớn. e) Các loại vitamin và chất khoáng Hải sản là nguồn cung cấp chính vitamin nhóm B (thiamin, riboflavin và B12), vitanin A và D có chủ yếu trong các loài cá béo. Vitamin A và D tích lũy chủ yếu trong gan, vitamin nhóm B có chủ yếu trong cơ thịt cá. Vitamin rất nhạy cảm với oxy, ánh sáng, nhiệt độ. Ngoài ra, quá trình chế biến (sản xuất đồ hộp, tan giá, ướp muối,...) cũng ảnh hưởng lớn đến thành phần vitamin. Vì vậy, cần phải chú ý tránh để tổn thất vitamin trong quá trình chế biến. Đối với cá, chất khoáng phân bố chủ yếu trong mô xương, đặc biệt trong xương sống. Canxi và photspho là 2 nguyên tố chiếm nhiều nhất trong xương cá. Thịt cá là nguồn giàu sắt, đồng, lưu huỳnh và iôt. Ngoài ra còn có niken, coban, chì, asen, kẽm. 1.1.6. Một số chỉ tiêu chất lượng của thủy sản khô Theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10734:2015 và viện nghiên cứu thủy sản thì chỉ tiêu chất lượng của thủy sản khô dựa trên: a) Yêu cầu cảm quan Tra bảng 1.4 phần phụ lục. b) Yêu cầu về các chỉ tiêu lý – hóa Tra bảng 1.5 phần phụ lục. c) Yêu cầu về chỉ tiêu vi sinh Tra bảng 1.6 phần phụ lục. d) Tỷ lệ hút nước phục hồi Khả năng hút nước phục hồi của mẫu cá tra bảng 1.7 phần phụ lục. Hải sản sau khi sấy có hàm lượng nước đạt từ 12 ÷ 30% là đạt tiêu chuẩn. Tuy nhiên, hải sản sấy khô cũng cần đạt tiêu chuẩn về tỉ lệ hút nước phục hồi. Kết quả thực nghiệm khả năng phục hồi nước đối với sản phẩm cá sấy ở nhiệt độ khuyến cáo (400C) và mẫu phơi nắng của trường đại học Nha Trang. Nhận xét: Qua bảng 1.7 cho thấy với mẫu sấy bằng bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh (400C) thì từ giờ đầu tiên lượng nước thấm vào rất lớn, và tăng chậm dần ở các giờ tiếp theo. Điều này càng khẳng định ở chế độ nhiệt độ sấy 400C thì sản phẩm đạt chất lượng tốt nhất, sản phẩm có độ rỗng xốp rất lớn tạo điều kiện nước dễ dàng thẩm thấu vào. Mẫu phơi nắng khả năng hút nước phục hồi kém hơn, trọng lượng cá chỉ tăng rất ít sau mỗi giờ, chứng tỏ sản phẩm phơi nắng chất lượng kém hơn sản phẩm sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh với những đặc tính ưu việt vượt trội so với phương pháp thủ công đem lại hiệu quả và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Tỷ lệ hút nước phục hồi của mẫu cá tra bảng 1.8 phần phụ lục. Nhận xét: Tỷ lệ hút nước phục hồi của mẫu sấy 400C là lớn hơn nhiều so với mẫu phơi. Vậy, sản phẩm sấy bằng hồng ngoại kết hợp sấy lạnh thì khả năng hút nước phục hồi lớn hơn nhiều so với sản phẩm phơi nắng do đó sản phẩm khi sử dụng sẽ có cảm giác mềm mại và dễ tiêu hóa hơn. e) Protein Kết quả phân tích hàm lượng protein tra bảng 1.9 phần phụ lục. Từ kết quả trên cho ta thấy mẫu sấy có hàm lượng protein cao hơn rất nhiều so với mẫu phơi khô, điều này chứng tỏ sản phẩm sấy bằng phương pháp hồng ngoại kết hợp sấy lạnh có giá trị dinh dưỡng cao hơn nhiều so với phương pháp phơi nắng. 1.1.7. Các biến đổi của động vật thủy sản sau khi chết a) Các biến đổi cảm quan Biến đổi về cảm quan là những biến đổi được nhận biết nhờ các giác quan như biểu hiện bên ngoài, mùi, kết cấu và vị. Trong quá trình bảo quản, những biến đổi đầu tiên của cá về cảm quan liên quan đến biểu hiện bên ngoài và kết cấu. Vị đặc trưng của các loài cá thường thể hiện rõ ở vài ngày đầu của quá trình bảo quản bằng nước đá. Biến đổi nghiêm trọng nhất là sự bắt đầu mạnh mẽ của quá trình tê cứng. Ngay sau khi chết, cơ thịt cá duỗi hoàn toàn và kết cấu mềm mại, đàn hồi thường chỉ kéo dài trong vài giờ, sau đó cơ sẽ co lại. Khi cơ trở nên cứng, toàn bộ cơ thể cá khó uốn cong vì lúc này cá đang ở trạng thái tê cứng. Trạng thái này thường kéo dài trong một ngày hoặc kéo dài hơn, sau đó hiện tượng tê cứng kết thúc. Khi kết thúc hiện tượng tê cứng, cơ duỗi ra và trở nên mềm mại nhưng không còn đàn hồi như tình trạng trước khi tê cứng. Thời gian của quá trình tê cứng và quá trình mềm hoá sau tê cứng thường khác nhau tuỳ theo loài cá và chịu ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, phương pháp xử lý cá, kích cỡ và điều kiện vật lý của cá. b) Biến đổi do vi sinh vật Hệ vi khuẩn ở cá vừa mới đánh bắt Ở cơ thịt và các cơ quan bên trong của cá tươi, vi khuẩn hiện diện rất ít. Ở cá tươi vi khuẩn chỉ có thể tìm thấy trên da (102 ÷ 107 cfucm2), mang (103 ÷ 109 cfug) và nội tạng (103 ÷ 109 cfug). Hệ vi sinh vật của cá vừa đánh bắt lại phụ thuộc vào môi trường nơi đánh bắt hơn là vào loài cá. Số lượng vi khuẩn tồn tại trong cá cao hay thấp tùy thuộc vào cá sống trong môi trường nước ấm hay nước lạnh. Vi khuẩn trên da và mang cá sống trong vùng nước ôn đới, môi trường nước sạch ít hơn so với cá sống trong vùng nước nhiệt đới, môi trường ô nhiểm. Số lượng vi khuẩn trong nội tạng cá có liên quan trực tiếp đến nguồn thức ăn của cá: cao ở cá ăn tạp và thấp ở cá không ăn tạp. Ngoài ra số lượng vi khuẩn thay đổi còn tùy thuộc vào mùa sinh sống. Cá sống trong mùa hè có số lượng vi khuẩn cao hơn. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG SẤY LẠNH VÀ NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI 2.1. Hệ thống sấy lạnh 2.1.1. Những kiến thức cơ bản về không khí ẩm a) Không khí ẩm Khí quyển bao quanh Trái Đất là môi trường sống của con người. Trong quá trình tiến hóa, loài người đã thích nghi với bầu không khí đó. Thành phần chủ yếu của không khí là nito, oxi, cacbonic, hydro, hơi nước và khí hiếm. Bụi, vi khuẩn và các loại vi sinh vật khác được coi là thành phần lạ của không khí. Bụi là những hạt rắn có kích thước từ 1 đến 150 µm. Khói có kích thước từ 0,2 đến 1 µm, khói thuốc lá có kích thước từ 0,3 µm trở xuống. Không khí khô là không khí không chứa hơi nước. Trong thực tế không có không khí khô hoàn toàn mà không khí luôn luôn có chứa một lượng hơi nước nhất định. Đối với không khí khô, để đơn giản trong tính toán thì người ta thường coi không khí khô là khí lý tưởng với sai số trong tính toán nhiệt động học là không đáng kể và có thể chấp nhận được. Không khí ẩm là không khí có chứa hơi nước. Trong tự nhiên chỉ có không khí ẩm và trạng thái của nó được chia ra các dạng sau: b) Không khí ẩm chưa bão hòa Không khí ẩm chưa bão hòa là trạng thái của không khí ẩm mà lượng hơi nước trong đó chưa đạt tới trị số lớn nhất. Người ta vẫn có thể cho hơi nước bay thêm vào trong không khí chưa bão hòa. c) Không khí ẩm bão hòa Không khí ẩm bão hòa là trạng thái của không khí ẩm mà hơi nước trong không khí đã đạt tới trị số cao nhất và không thể cho bay thêm hơi nước vào đó được. Nếu tiếp tục cho bay thêm bao nhiêu hơi nước vào trong không khí ẩm thì cũng sẽ có bấy nhiêu hơi ẩm ngưng tụ lại. d) Không khí ẩm quá bão hòa Không khí ẩm quá bão hòa là trạng thái của không khí ẩm mà trong đó, ngoài lượng hơi nước tối đa (bão hòa) còn chứa thêm một lượng hơi nước nhất định. Tuy nhiên, trạng thái quá bão hoà là trạng thái không ổn định và có xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hoà do lượng hơi nước dư bị tách dần ra khỏi không khí và ngưng tụ lại dưới dạng những bụi nước hoặc giọt nước đã ngưng tụ lơ lửng trong không khí. Tùy theo nhiệt độ mà chúng có thể ở dạng lỏng hay dạng rắn. Ví dụ như trạng thái sương mù là không khí quá bão hòa. Tính chất vật lý và mức độ ảnh hưởng của không khí đến cảm giác của con người phụ thuộc nhiều vào lượng hơi nước tồn tại trong không khí. 2.1.2. Các thông số của không khí ẩm a) Áp suất không khí Áp suất không khí thường được gọi là khí áp, ký hiệu là B. Nói chung giá trị B thay đổi theo không gian và thời gian. Đặc biệt khí áp phụ thuộc rất nhiều vào độ cao: Ở mức mặt nước biển, áp suất khí quyển khoảng 1 atm. Trong tính toán người ta lấy ở trạng thái tiêu chuẩn Bo = 760 mmHg. Đồ thị I d của không khí ẩm thường được xây dựng ở áp suất B = 745 mmHg (theo kỹ thuật) và Bo = 760mmHg (theo tiêu chuẩn). b) Nhiệt độ Nhiệt độ là đại lượng biểu thị mức độ nóng lạnh. Nhiệt độ điểm sương Nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ mà khi làm lạnh không khí nhưng giữ nguyên dung ẩm d tới nhiệt độ ts nào đó thì hơi nước trong không khí bắt đầu ngưng tụ thành nước bão hòa. Nhiệt độ ts đó gọi là nhiệt độ điểm sương.

MỤC LỤ

Danh mục hình ảnh iv

LỜI NÓI ĐẦU v

LỜI CẢM ƠN vii

LỜI CAM ĐOAN viii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN VÀ HỆ THỐNG SẤY 1

1.1 Tổng quan về công nghệ chế biến thủy hải sản 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Phân loại 1

1.1.3 Tính cấp thiết 6

1.1.4 Thành phần hóa học của thủy sản 6

1.1.5 Ảnh hưởng của thành phần hóa học đến chất lượng 7

1.1.6 Một số chỉ tiêu chất lượng của thủy sản khô 8

1.1.7 Các biến đổi của động vật thủy sản sau khi chết 10

1.1.8 Tính chất vật lý của thủy sản 13

1.2 Tổng quan về hệ thống sấy lạnh 15

1.2.1 Khái niệm về sấy lạnh 15

1.2.2 Hệ thống máy sấy lạnh 15

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG SẤY LẠNH VÀ NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI 18

2.1 Hệ thống sấy lạnh 18

2.1.1 Những kiến thức cơ bản về không khí ẩm 18

2.1.2 Các thông số của không khí ẩm 19

2.1.3 Phương trình cân bằng nhiệt 22

2.1.4 Phương trình cân bằng ẩm 23

2.1.5 Đặc điểm quá trình sấy 23

2.1.6 Sự khuếch tán của nước trong nguyên liệu 25

2.1.7 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy lạnh 30

2.1.8 Độ sạch của không khí 33

2.1.9 Chu trình cơ bản của hệ thống sấy lạnh 34

2.1.10 Quá trình làm khô không khí bằng máy hút ẩm 37

2.2 Công nghệ sấy bằng bức xạ hồng ngoại 38

2.2.1 Khái niệm bức xạ hồng ngoại 38

2.2.2 Khái niệm sấy bức xạ hồng ngoại 39

2.2.3 Cơ chế truyền nhiệt trong bức xạ hồng ngoại 39

2.2.4 Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại 40

2.2.5 Cơ chế sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh 41

2.2.6 Cơ chế chuyển khối trong sấy bức xạ 43

2.2.7 Ưu điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại 43

2.2.8 Nhược điểm công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại 44

2.2.9 Một số kĩ thuật sấy 44

CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN 47

3.1 Cấu tạo cơ bản 47

3.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống sấy lạnh 50

3.3 Nguyên lí sấy lạnh thủy hải sản 51

3.4 Buồng sấy sử dụng đèn hồng ngoại 52

3.4.1 Cấu tạo bộ phận phát bức xạ sử dụng đèn hồng ngoại 52

3.4.2 Hệ thống sấy lạnh kết hợp sử dụng đèn hồng ngoại 53

3.5 Buồng sấy sử dụng bức xạ năng lượng mặt trời 55

3.5.1 Cấu tạo buồng sấy sử dụng bức xạ năng lượng mặt trời 55

3.5.2 Hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ năng lượng mặt trời 56

3.5.3 Nguyên lý hoạt động 57

3.6 Ưu, nhược điểm của từng hệ thống sấy 58

3.6.1 Hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ đèn hồng ngoại 58

3.6.2 Hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ năng lượng mặt trời 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC BẢNG

Danh mục hình ảnh

Hình 1.1 Bảo quản tôm bằng nước đá 1

Hình 1.2 Bảo quản lạnh và lạnh đông hải sản 3

Hình 1.3 Tủ sấy nóng hải sản TKD - SD120 - F 4

Hình 1.4 Hệ thống sấy lạnh 5

Hình 1.5 Sản phẩm cá xông khói 5

Hình 1.6 Hệ vi khuẩn ở cá 11

Hình 1.7 Máy sấy lạnh 17

Hình 2.1 Nhiệt độ đọng sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí 20

Hình 2.2 Chu trình cơ bản của hệ thống sấy lạnh 34

Hình 2.3 Đồ thị lgP - i 35

Hình 2.4 Thiết bị tách ẩm 37

Hình 2.5 Quá trình thay đổi trạng thái không khí ở máy hút ẩm 38

Hình 2.6 Cơ chế sấy bức xạ hồng ngoại 41

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thiết bị cơ bản của hệ thống 47

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lí của hệ thống sấy lạnh 50

Hình 3.3 Hệ thống sấy lạnh thủy hải sản SECOVINA 51

Hình 3.4 Hệ thống sấy lạnh kết hợp sử dụng đèn hồng ngoại 53

Hình 3.5 Buồng sấy bức xạ năng lượng mặt trời 55

Hình 3.6 Hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ năng lượng mặt trời 56

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước Việt Nam có lợi thế là có bờ biển dài, nhiều sông ngòi, ao hồ nênviệc khai thác và nuôi trồng thủy sản đã mở ra triển vọng lớn về việc cung cấp thủysản phục vụ nhu cầu đời sống nhân dân, phục vụ nhu cầu xuất khẩu và phát triển đấtnước

Vì vậy việc nghiên cứu chế biến ra các sản phẩm mới, hoàn thiện các sảnphẩm đang sản xuất để nâng cao chất lượng của sản phẩm là nhiệm vụ quan trọngcủa các nhà sản xuất, các kỹ sư ngành công nghệ thực phẩm nói chung và của các kĩ

sư ngành công nghệ cơ điện lạnh và điều hòa không khí nói riêng

Trong học kỳ vừa qua em đã được tiếp xúc khá kĩ với kỹ thuật lạnh Từ đó, emthấy việc nghiên cứu sâu hơn kỹ thuật lạnh trong lĩnh vực chế biến và bảo quản thủyhải sản sẽ thật sự có ích cho sự phát triển kinh tế biển của nước nhà

Được sự phân công của cô Đặng Thị Bình với đề tài “Nghiên cứu hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ năng lượng mặt trời trong công nghệ chế biến thủy sản” em

sẽ thực hiện dựa trên cơ sở tìm hiểu những nguyên lý chung nhất của công nghệ chếbiến thủy hải sản và công nghệ sấy lạnh Đề tài gồm những nội dung chính sau:Chương 1: Tổng quan về công nghệ chế biến thủy hải sản và hệ thống sấylạnh

Chương 2: Cơ sở lí thuyết về hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ năng lượngmặt trời

Chương 3: Hệ thống sấy lạnh kết hợp bức xạ năng lượng mặt trời trong côngnghệ chế biến thủy hải sản

Kiến nghị và kết luận

Vì kiến thức còn khá hạn chế nên mặc dù đã cố gắng song với một khối lượnglớn kiến thức cần tổng hợp và có nhiều phần em chưa nắm vững nên bản đồ ánkhông thể tránh khỏi những thiếu sót Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của cácquý thầy, cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Đặng Thị Bình đã hướng dẫn tận tình vàcho em những đề xuất đúng đắn để hôm nay chúng em có điều kiện được tiếp xúc

với kĩ thuật sấy lạnh thủy hải sản, tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Do giới hạn kiến thức và khả năng lý luận của bản thân còn nhiều thiếu sót,kính mong sự chỉ dẫn và đóng góp của các thầy cô giáo để khóa luận của em đượchoàn thiện hơn.

Hưng Yên, ngày 20/05/2019

Sinh viên

Nguyên Như Dương

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan b n đ án này do em t nghiên c u dản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ứu dưới sự hướng dẫn ưới sự hướng dẫn ự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ưới sự hướng dẫni s h ng d nẫn

c a cô giáo Tủa cô giáo T h.S Đ ng Th Bình.ặng Thị Bình ị Bình

Đ hoàn thành b n đ án này, ể hoàn thành bản đồ án này, ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn em ch s d ng nh ng tài li u đã ghi trongỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong ử dụng những tài liệu đã ghi trong ụng những tài liệu đã ghi trong ững tài liệu đã ghi trong ệu đã ghi trong

m c tài li u tham kh o, ngoài ra không s d ng b t c tài li u nào khác màụng những tài liệu đã ghi trong ệu đã ghi trong ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ử dụng những tài liệu đã ghi trong ụng những tài liệu đã ghi trong ất cứ tài liệu nào khác mà ứu dưới sự hướng dẫn ệu đã ghi trongkhông được ghic ghi và không sao chép c a tác gi khác trong và ngoài nủa cô giáo T ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ưới sự hướng dẫn c

N u sai ếu sai em xin ch u m i hình th c k lu t theo quy đ nh.ị Bình ọi hình thức kỷ luật theo quy định ứu dưới sự hướng dẫn ỷ luật theo quy định ật theo quy định ị Bình

Hưng Yên, ngày 20/05/2019

Sinh viên

Nguyên Như Dương

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN

THỦY HẢI SẢN VÀ HỆ THỐNG SẤY1.1 Tổng quan về công nghệ chế biến thủy hải sản

1.1.1 Khái niệm

Ngành công ngh ch bi n th y ệu đã ghi trong ếu sai ếu sai ủa cô giáo T h i ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn s nản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn là ngành khoa h c tham gia vàoọi hình thức kỷ luật theo quy định.quá trình thu ho ch, b o qu n và ch bi n th y ạch, bảo quản và chế biến thủy ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ếu sai ếu sai ủa cô giáo T h i ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn s n Qua các công đo n xản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ạch, bảo quản và chế biến thủy ử dụng những tài liệu đã ghi trong

lý đ th y h i s n đ n v i ngể hoàn thành bản đồ án này, ủa cô giáo T ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ếu sai ới sự hướng dẫn ười tiêu dùng mà vẫn giữ được dinh dưỡng, chấti tiêu dùng mà v n gi đẫn ững tài liệu đã ghi trong ược ghic dinh dưỡng, chấtng, ch tất cứ tài liệu nào khác mà

lược ghing, mùi v c a th y s n Nghiên c u và ch bi n th y ị Bình ủa cô giáo T ủa cô giáo T ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ứu dưới sự hướng dẫn ếu sai ếu sai ủa cô giáo T h i ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn s n thành cácản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫnthành ph m khác nhau ph c v th trẩm khác nhau phục vụ thị trường người tiêu dùng ụng những tài liệu đã ghi trong ụng những tài liệu đã ghi trong ị Bình ười tiêu dùng mà vẫn giữ được dinh dưỡng, chấtng người tiêu dùng mà vẫn giữ được dinh dưỡng, chấti tiêu dùng

1.1.2 Phân loại

a) Làm lạnh bằng nước đá

Hình 1.1 B o qu n tôm b ng n ảo quản tôm bằng nước đá ảo quản tôm bằng nước đá ằng nước đá ước đá c đá

Các loài hải sản là loại thực phẩm rất dễ bị hư hỏng, ngay cảkhi được bảo quản dưới điều kiện lạnh, chất lượng cũng nhanhchóng bị biến đổi Nhìn chung, để có được chất lượng tốt theomong muốn, cá và các loài hải sản khác phải được đem đi tiêu thụcàng sớm càng tốt sau khi đánh bắt để tránh những biến đổi tạo

thành mùi vị không mong muốn và giảm chất lượng do hoạt độngcủa vi sinh vật

Vì vậy, thông thường chỉ nên bảo quản một thời gian ngắn đểtránh giảm sự biến đổi chất lượng không mong muốn

- Nên sử dụng nước đá để làm lạnh vì các nguyên nhân sau:

+ Giúp giảm nhiệt độ: Bằng cách giảm nhiệt độ xuống gần

của các vi sinh vật gây ươn hỏng và gây bệnh giảm, do vậy sẽgiảm được tốc độ ươn hỏng và làm giảm hoặc loại bỏ được một sốnguy cơ về an toàn thực phẩm

+ Nước đá đang tan có tác dụng giữ ẩm cho cá

+ Nước đá có khả năng làm lạnh lớn: lượng nhiệt yêu cầu để chuyển từ trạngthái rắn sang trạng thái lỏng gọi là ẩn nhiệt: 1 kg nước đá cần 80 kcal nhiệt để làmtan chảy (cách biểu diễn 80 kcal/kg được gọi là ẩn nhiệt nóng chảy) Dựa vào tínhchất này cho thấy cần một lượng nhiệt lớn để tan chảy nước đá Vì vậy có thể ứngdụng nước đá để làm lạnh nhanh sản phẩm thực phẩm (1 kcal là lượng nhiệt yêu cầu

để tăng nhiệt độ của 1 kg nước lên 10C) Nhiệt yêu cầu để làm ấm nước nhiều hơn

so với hầu hết các chất lỏng khác Khả năng giữ nhiệt của chất lỏng so với nướcđược gọi là nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng của nước là 1, các chất lỏng khác < 1

b) Lạnh đông

Lạnh đông là phương pháp hạ nhiệt độ xuống rất thấp (-10C) Đây là quá trìnhlàm giảm nhiệt độ của thực phẩm dưới nhiệt độ của điểm đóng băng để nước bêntrong thực phẩm chuyển pha từ thể lỏng sang thể rắn, làm mất môi trường sống của

vi sinh vật, làm mất môi trường nước ở thể lỏng, ngưng các quá trình sinh hóa,ngừng quá trình trao đổi chất , kéo dài thời gian sử dụng, phục vụ cho thương mại,xuất khẩu và tiêu dùng Vì vậy, làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan

giá, sau thời gian bảo quản lạnh đông nguyên liệu hầu như không bị thay đổi tínhchất ban đầu của nguyên liệu tươi.

Hình 1.2 B o qu n l nh và l nh đông h i s n ảo quản tôm bằng nước đá ảo quản tôm bằng nước đá ạnh và lạnh đông hải sản ạnh và lạnh đông hải sản ảo quản tôm bằng nước đá ảo quản tôm bằng nước đá

Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng với các nước đang pháttriển do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập có giá trị cao

so với các loại sản phẩm thực phẩm khác tiêu thụ nội địa

c) Sấy

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để mang hơi ẩm ra khỏi vật liệu rắn hoặclỏng Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở), tăng độbền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ, ) và để bảo quản trong một thời gian dài, nhất là đốivới lương thực, thực phẩm Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuyếch tán dochênh lệch độ ẩm ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suấthơi riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh Sấy là quá trìnhkhông ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy

Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấykhô để bảo quản dài ngày Hiện nay, có rất nhiều phương pháp sấy khô hải sản khácnhau Xét về nhiệt độ sử dụng để làm khô hải sản, người ta chủ yếu chia chúng ralàm 2 loại: sấy nóng và sấy lạnh

- Sấy nóng hải sản là phương pháp sấy sử dụng không khí nóng (90 ÷ 3000C)

để rút nước khỏi bề mặt hải sản cần sấy Khi hải sản được thổi vào luồng không khínóng, lượng hơi ẩm có trong hải sản sẽ bắt đầu bốc hơi và thoát ra ngoài qua bề mặtsản phẩm và làm sản phẩm khô nhanh.

Hình 1.3 T s ủ s ấy nóng h i y ảo quản tôm bằng nước đá s n TKD ảo quản tôm bằng nước đá - SD120 - F

Đây là phương pháp sấy được sử dụng rất phổ biến hiện nay vì chúng dễ dàngtìm được nguồn gia nhiệt để tạo ra khí nóng (như củi, than đá…), chi phí lắp đặt củamột lò sấy công nghiệp dùng để sấy hải sản bằng khí nóng cũng thấp, phù hợp vớiyêu cầu kinh doanh của nhiều đối tượng

- Sấy lạnh là phương pháp sấy bằng tác nhân là không khí rất khô ở nhiệt độthấp hơn nhiệt độ sấy thông thường Dải nhiệt độ sấy từ 35 ÷ 650 C, độ ẩm khôngkhí sấy vào khoảng 10 ÷ 30% Việc phát triển công nghệ sấy lạnh đã cónhiều thành tựu Tuy nhiên, để có một quy trình công nghệ hoàn chỉnh,

tối ưu với các thông số phù hợp nhất đòi hỏi chúng ta phải tiến hànhnghiên cứu sâu rộng hơn

Hình 1.4 Hệ th ng ống s y l nh ấy ạnh và lạnh đông hải sản

Công nghệ sấy lạnh hứa hẹn sẽ là một công nghệ tiên tiến, cho lĩnh vực sấythực phẩm giàu protein, có thể áp dụng rộng rãi với quy mô lớn đáp ứng cả về vấn

đề lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường

d) Xông khói

Hình 1.5 S n ph m cá ảo quản tôm bằng nước đá ẩm cá xông khói

Hun khói hay xông khói là phương pháp chế biến món ăn kết hợp giữa sấykhô và làm thẩm thấu các hợp chất tự nhiên trong khói gỗ vào thịt, cá Mục đích củacách làm này là vừa để bảo quản vừa tăng thêm hương vị cho món ăn Với phươngpháp hun khói, thịt, cá sẽ được diệt sạch vi sinh vật và chống oxy hóa

Trong khói có khoảng 300 hợp chất khác nhau như: phenol, acid hữu cơ, rượu,cacbonyl, hydradcacbon và một số thành phần khí đốt CO Tác dụng bảo quản thịt,

cá là nhờ vào hợp chất phenol Phenol được hấp thu chọn lọc và thấm vào sâu trongthịt Phenol sẽ ức chế và tiêu diệt vi khuẩn làm hỏng thịt; chống oxy hóa thành phầnchất béo không no trong thịt, cải thiện mùi vị, màu sắc Đặc tính chống oxy hóa củakhói còn giúp cho việc giữ được các vitamin tan trong mỡ

1.1.3 Tính cấp thiết

Công nghệ chế biến hải sản được tiến hành từ khá lâu nhưng chođến nay vẫn bộc lộ nhiều hạn chế về công nghệ chưa khắc phục đượcchất lượng đầu ra của sản phẩm, chưa đáp ứng được các yêu cầu về đặctính hóa lý, mùi, màu, thành phần dinh dưỡng nên khó đáp ứng cho nhucầu tiêu thụ và xuất khẩu trong và ngoài nước Động vật thủy sảnđược sử dụng để ăn tươi hoặc chế biến thành nhiều sản phẩm

khác nhằm cung cấp tức thời hoặc để dự trữ trong thời gian nhấtđịnh.

Tuy nhiên, nguyên liệu thủy hải sản rất dễ ươn hỏng, vì vậycông việc bảo quản phải được đặt lên hàng đầu của khâu chấtlượng Một khi nguyên liệu đã giảm chất lượng thì không có kỹthuật nào có thể nâng cao chất lượng được Nhu cầu tiêu thụ củanhân dân ngày càng cao, vì vậy việc nghiên cứu chế biến ra cácsản phẩm mới, hoàn thiện các sản phẩm đang sản xuất để nângcao chất lượng của sản phẩm là nhiệm vụ quan trọng của các nhàsản xuất và các kĩ sư trong ngành

1.1.4 Thành phần hóa học của thủy sản

Thành phần hóa học của một số loài thủy sản tra bảng 1.1 và bảng 1.2 phầnphụ lục

Thành phần hóa học gồm: nước, protein, muối vô cơ,vitamin, Các thành phần này khác nhau rất nhiều, thay đổi phụthuộc vào giống, loài, giới tính, điều kiện sinh sống, Ngoài ra, cácyếu tố như thành phần thức ăn, môi trường sống, kích cỡ và cácđặc tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặcđiểm vật lí

1.1.5 Ảnh hưởng của thành phần hóa học đến chất lượng

c) Lipid

Hàm lượng lipid trong cá dao động nhiều (0,1 ÷ 30%) Cá được phân loại theohàm lượng chất béo như sau:

- Cá gầy (< 1% chất béo) như cá tuyết, cá tuyết sọc đen,

- Cá béo vừa (<10% chất béo) như cá bơn lưỡi ngựa, cá nhồng, cá mập

- Cá béo (>10% chất béo) như cá hồi, cá trích, cá thu,

Hàm lượng chất béo trong thịt của các loài cá khác nhau tra bảng 1.3 phần phụlục

d) Gluxit

Hàm lượng gluxit trong cơ thịt cá rất thấp, thường dưới 0,5%, tồn tại dướidạng năng lượng dự trữ glycogen Tuy nhiên, hàm lượng glycogen ở các loàinhuyễn thể chiếm khoảng 3%.Cá vừa đẻ trứng lượng gluxit dự trữ rất thấp Sau khichết, glycogen trong cơ thịt chuyển thành axit lactic, làm giảm pH của cơ thịt, mấtkhả năng giữ nước của cơ thịt Sự biến đổi của pH ở cơ thịt sau khi cá chết có ý

e) Các loại vitamin và chất khoáng

- Hải sản là nguồn cung cấp chính vitamin nhóm B (thiamin,riboflavin và B12), vitanin A và D có chủ yếu trong các loài cá béo.Vitamin A và D tích lũy chủ yếu trong gan, vitamin nhóm B có chủyếu trong cơ thịt cá Vitamin rất nhạy cảm với oxy, ánh sáng, nhiệtđộ

Ngoài ra, quá trình chế biến (sản xuất đồ hộp, tan giá, ướpmuối, ) cũng ảnh hưởng lớn đến thành phần vitamin Vì vậy, cầnphải chú ý tránh để tổn thất vitamin trong quá trình chế biến

- Đối với cá, chất khoáng phân bố chủ yếu trong mô xương,đặc biệt trong xương sống Canxi và photspho là 2 nguyên tốchiếm nhiều nhất trong xương cá Thịt cá là nguồn giàu sắt, đồng,lưu huỳnh và iôt Ngoài ra còn có niken, coban, chì, asen, kẽm

1.1.6 Một số chỉ tiêu chất lượng của thủy sản khô

Theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10734:2015 và viện nghiên cứu thủy sản thìchỉ tiêu chất lượng của thủy sản khôdựa trên:

a) Yêu cầu cảm quan

Hải sản sau khi sấy có hàm lượng nước đạt từ 12 ÷ 30% là đạt tiêu chuẩn Tuynhiên, hải sản sấy khô cũng cần đạt tiêu chuẩn về tỉ lệ hút nước phục hồi.

Kết quả thực nghiệm khả năng phục hồi nước đối với sản phẩm cá sấy ở nhiệt

độ khuyến cáo (400C) và mẫu phơi nắng của trường đại học Nha Trang

Nhận xét:

Qua bảng 1.7 cho thấy với mẫu sấy bằng bức xạ hồng ngoại kết hợp vớisấy lạnh (400C) thì từ giờ đầu tiên lượng nước thấm vào rất lớn, và tăng chậmdần ở các giờ tiếp theo Điều này càng khẳng định ở chế độ nhiệt độ sấy 400C thìsản phẩm đạt chất lượng tốt nhất, sản phẩm có độ rỗng xốp rất lớn tạo điều kiệnnước dễ dàng thẩm thấu vào

Mẫu phơi nắng khả năng hút nước phục hồi kém hơn, trọng lượng cá chỉ tăngrất ít sau mỗi giờ, chứng tỏ sản phẩm phơi nắng chất lượng kém hơn sản phẩm sấyhồng ngoại kết hợp sấy lạnh với những đặc tính ưu việt vượt trội so với phươngpháp thủ công đem lại hiệu quả và đảm bảo chất lượng sản phẩm

Tỷ lệ hút nước phục hồi của mẫu cá tra bảng 1.8 phần phụ lục.

Nhận xét:

Tỷ lệ hút nước phục hồi của mẫu sấy 400C là lớn hơn nhiều so với mẫu phơi.Vậy, sản phẩm sấy bằng hồng ngoại kết hợp sấy lạnh thì khả năng hút nước phụchồi lớn hơn nhiều so với sản phẩm phơi nắng do đó sản phẩm khi sử dụng sẽ có cảmgiác mềm mại và dễ tiêu hóa hơn

e) Protein

Kết quả phân tích hàm lượng protein tra bảng 1.9 phần phụ lục

Từ kết quả trên cho ta thấy mẫu sấy có hàm lượng protein cao

với phươngpháp phơi nắng.

1.1.7 Các biến đổi của động vật thủy sản sau khi chết

a) Các biến đổi cảm quan

Biến đổi về cảm quan là những biến đổi được nhận biết nhờ

biểu hiện bên ngoài, mùi, kết cấu và vị

Trong quá trình bảo quản, những biến đổi đầu tiên của cá vềcảm quan liên quan đến biểu hiện bên ngoài và kết cấu Vị đặctrưng của các loài cá thường thể hiện rõ ở vài ngày đầu của quátrình bảo quản bằng nước đá Biến đổi nghiêm trọng nhất là sự bắtđầu mạnh mẽ của quá trình tê cứng Ngay sau khi chết, cơ thịt cáduỗi hoàn toàn và kết cấu mềm mại, đàn hồi thường chỉ kéo dàitrong vài giờ, sau đó cơ sẽ co lại Khi cơ trở nên cứng, toàn bộ cơthể cá khó uốn cong vì lúc này cá đang ở trạng thái tê cứng Trạngthái này thường kéo dài trong một ngày hoặc kéo dài hơn, sau đóhiện tượng tê cứng kết thúc Khi kết thúc hiện tượng tê cứng, cơduỗi ra và trở nên mềm mại nhưng không còn đàn hồi như tìnhtrạng trước khi tê cứng Thời gian của quá trình tê cứng và quátrình mềm hoá sau tê cứng thường khác nhau tuỳ theo loài cá vàchịu ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, phương pháp xử lý

cá, kích cỡ và điều kiện vật lý của cá

b) Biến đổi do vi sinh vật

- Hệ vi khuẩn ở cá vừa mới đánh bắt

Ở cơ thịt và các cơ quan bên trong của cá tươi, vi khuẩn hiện diện rất ít Ở cá

tươi vi khuẩn chỉ có thể tìm thấy trên da (102 ÷ 107cfu/cm2), mang (103 ÷ 109 cfu/g)

và nội tạng (103÷ 109cfu/g) Hệ vi sinh vật của cá vừa đánh bắt lại phụ thuộc vàomôi trường nơi đánh bắt hơn là vào loài cá

Số lượng vi khuẩn tồn tại trong cá cao hay thấp tùy thuộc vào cá sống trongmôi trường nước ấm hay nước lạnh Vi khuẩn trên da và mang cá sống trong vùngnước ôn đới, môi trường nước sạch ít hơn so với cá sống trong vùng nước nhiệt đới,môi trường ô nhiểm Số lượng vi khuẩn trong nội tạng cá có liên quan trực tiếp đếnnguồn thức ăn của cá: cao ở cá ăn tạp và thấp ở cá không ăn tạp Ngoài ra số lượng

vi khuẩn thay đổi còn tùy thuộc vào mùa sinh sống Cá sống trong mùa hè có sốlượng vi khuẩn cao hơn

- Sự xâm nhập của vi sinh vật

Thịt của cá sống khỏe mạnh hoặc cá vừa đánh bắt thì không

thống miễn dịch của cá ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn trongthịt cá Khi cá chết, hệ thống miễn dịch bị suy yếu và vi khuẩnđược tự do sinh sôi phát triển Trên bề mặt da, vi khuẩn phần lớn

định cư ở các túi vảy Trong quá trình bảo quản, chúng sẽ xâmnhập vào cơ thịt bằng cách đi qua giữa các sợi cơ

Sự hư hỏng của cá xảy ra với những tốc độ khác nhau và điều

đó có thể giải thích bằng sự khác nhau về tính chất của bề mặt cá

Do vậy, những loài cá như cá tuyết méc - lang (Merlangiusmerlangus) có lớp da rất mỏng manh thì sự hư hỏng xảy ra nhanhhơn so với một số loài cá thân dẹt như cá bơn là loại cá có lớp biểu

bì và hạ bì rất chắc chắn

- Biến đổi của vi sinh vật trong suốt quá trình bảo quản và gây ươn hỏng Đối với cá ôn đới, gần như ngay lập tức sau khi cá chết thì các vi khuẩn bắtđầu giai đoạn sinh trưởng theo cấp số nhân Điều này cũng đúng với cá ướp đá, do

hệ vi sinh vật của chúng đã thích nghi với nhiệt độ lạnh Trong quá trình bảo quảnbằng đá, lượng vi sinh vật sẽ tăng gấp đôi sau khoảng một ngày và sau 2 ÷ 3 tuần sẽđạt 105 ÷ 109cfu trong một gam thịt hoặc trên một cm2da Khi bảo quản ở nhiệt độthường, sau 24 giờ thì lượng vi sinh vật đạt gần với mức 107 ÷ 108cfu/g

Đối với cá nhiệt đới: Vi khuẩn trong cá nhiệt đới thường trải qua giai đoạntiềm ẩn từ 1 đến 2 tuần nếu cá được bảo quản bằng đá, sau đó mới bắt đầu giai đoạnsinh trưởng theo cấp số nhân Tại thời điểm bị hư hỏng, lượng vi khuẩn trong cánhiệt đới và cá ôn đới đều như nhau

Nếu cá ướp đá được bảo quản trong điều kiện yếm khí hoặc trong môi trườngkhông khí có chứa CO2, lượng vi khuẩn chịu lạnh thông thường như S

putrefaciens và Pseudomonas thường thấp hơn nhiều (nghĩa là trong khoảng

106 ÷ 107cfu/g) so với khi bảo quản cá trong điều kiện hiếu khí Tuy nhiên, lượng vikhuẩn ưa lạnh đặc trưng như P phosphoreum đạt đến mức 107 ÷ 108cfu/g khi

cá hư hỏng

- Vi sinh vật gây ươn hỏng cá : cần phân biệt rõ thuật ngữ hệ vi sinh

vật khi hư hỏng (spoilage flora) với vi khuẩn gây hư hỏng (spoilage

bacteria), vì thuật ngữ đầu tiên chỉ đơn thuần là nói đến các vikhuẩn hiện diện trong cá khi chúng bị hư hỏng, còn thuật ngữ saulại nói đến một nhóm vi khuẩn đặc trưng gây nên sự biến mùi và vị

có liên quan với sự hư hỏng Mỗi sản phẩm cá có những vi khuẩngây hỏng đặc trưng riêng của nó và lượng vi khuẩn này (so vớilượng vi khuẩn tổng số) có liên quan đến thời hạn bảo quản

Chỉ tiêu vi sinh là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá chất

sinh an toàn thực phẩm Vì vậy, để kiểm tra vi sinh của sản phẩm

cá khô sấy bằng phương pháp hồng ngoại kết hợp sấy lạnh ta chọnmẫu sấy ở nhiệt độ 350C Đây là mẫu sấy với thời gian dài nhất(8h) Nếu kết quả kiểm tra vi sinh của mẫu này đạt yêu cầu, điều

đó có nghĩa là các mẫu sấy khác cũng đạt yêu cầu về chất lượng

vệ sinh an toàn thực phẩm

c) Những biến đổi chất lượng

Có thể phát hiện và chia các kiểu ươn hỏng đặc trưng của cá bảo quản theo 4giai đoạn như sau:

- Giai đoạn 1: Cá rất tươi và có vị ngon, ngọt, mùi như rong biển Vị tanh rấtnhẹ của kim loại

- Giai đoạn 2: Mất mùi và vị đặc trưng, pH của thịt cá trở nên trung tính nhưngkhông có mùi lạ Cấu trúc cơ thịt vẫn còn tốt

- Giai đoạn 3: Có dấu hiệu ươn hỏng và tùy theo loài cá cũng như là kiểu ươnhỏng (hiếu khí, yếm khí) mà sẽ tạo ra một loạt các chất dễ bay hơi, mùi khó chịu.Một trong những hợp chất bay hơi có thể là trimethylamin (TMA) do vi khuẩnsinh ra từ quá trình khử trimethylamin oxyt (TMAO) TMA có mùi “cá tanh” rấtđặc trưng

Ngay khi bắt đầu giai đoạn này, mùi lạ có thể là mùi hơi chua, mùi như tráicây và mùi hơi đắng, đặc biệt là ở các loại cá béo Trong những thời kỳ tiếp theocủa giai đoạn này, các mùi tanh ngọt, mùi khai, mùi lưu huỳnh và mùi ôi khét tănglên Cấu trúc hoặc là trở nên mềm và sũng nước hoặc là trở nên dai và khô

- Giai đoạn 4: Đặc trưng của cá có thể là sự ươn hỏng và phân hủy

Phân hủy là quá trình mà trong đó vật chất hữu cơ bị tan rã thành các dạng vậtchất đơn giản hơn.Thực phẩm bị vi khuẩn và nấm làm cho ôi thiu, phân hủy khiếnmùi vị biến đổi và nhiễm độc

- Hình dẹp: cá chim, cá đuối, cá bơn

Có thể chia thành 2 dạng cơ bản: cá thân tròn và cá thân dẹt

- Cá thân tròn như: cá ngừ, cá thu, cá nhám Chúng thường hoạt động bơi lội

- Cá thân dẹt như cá đuối, cá bơn thích ứng với đời sống ở đáy biển, ít bơi lội

Vi sinh vật được tìm thấy trên bề mặt ngoài của cá sống và cá vừa mới đánhbắt Nếu cá có tỉ lệ diện tích bề mặt so với khối lượng của nó (còn gọi là diện tích

bề mặt riêng) càng lớn thì càng dễ bị hư hỏng do hoạt động của vi sinh vật ở bề mặt

cá Vì vậy, trước khi xử lý và bảo quản, cần phải rửa sạch cá để loại bỏ lớp nhớt ở

bề mặt cá chứa vi sinh vật

b) Tỉ trọng của cá

Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất so với khối lượng riêngcủa chất đối chứng, thường là nước Tỉ trọng của cá gần bằng tỉ trọng của nước,thay đổi tùy theo bộ phận trên cơ thể của cá, phụ thuộc vào thân nhiệt của cá, cá cónhiệt độ càng nhỏ thì tỉ trọng càng nhỏ

c) Điểm băng

Là điểm ở đó nhiệt độ làm cho cá bắt đầu đóng băng, nước trong cơ thể cá tồntại ở dạng dung dịch do đó điểm băng tuân theo định luật Raun (áp suất hơi bão hòacủa dung môi tính chất sẽ lớn hơn áp suất hơi bão hòa của các dung dịch và độ tăngnhiệt độ và độ hạ của nhiệt độ đông đặc của dung dịch tỉ lệ thuận với nồng độ chấttan trong dung dịch)

Do đó, theo định luật thì áp suất của dung môi trong dung dịch tỷ lệ thuận vớiphần mol của dung môi trong dung dịch Dung dịch càng loãng đóng băng càngnhanh, điểm đóng băng của cá gần điểm đóng băng của nước (0oC)

Thông thường điểm băng của các loài cá từ -0,6oC ÷ -2,6oC Điểm băng của

cá tỉ lệ nghịch với pH của dung dịch trong cơ thể cá Áp suất thẩm thấu của độngvật thủy sản nước ngọt thấp hơn nước mặn do đó điểm băng của thủy sản nước ngọtcao hơn nước mặn

d) Hệ số dẫn nhiệt

H s d n nhi t ệu đã ghi trong ố dẫn nhiệt ẫn ệu đã ghi trong là đ i lạch, bảo quản và chế biến thủy ược ghing đ c tr ng cho kh năng d n nhi t c a ặng Thị Bình ư ản đồ án này do em tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn ẫn ệu đã ghi trong ủa cô giáo T v tật theo quy định

ch t.ất cứ tài liệu nào khác mà

Với thực phẩm, nó phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mỡ, cá có hàm lượng

mỡ càng lớn thì hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ Tuy nhiên hệ số dẫn nhiệt còn phụ thuộcvào nhiệt độ Thịt cá đông kết có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn cá chưa đông kết, nhiệt độđông kết càng thấp hệ số dẫn nhiệt càng cao

1.2 Tổng quan về hệ thống sấy lạnh

1.2.1 Khái niệm về sấy lạnh

Sấy lạnh là phương pháp sấy bằng tác nhân là không khí rất khô ở nhiệt độthấp hơn nhiệt độ sấy thông thường Dải nhiệt độ sấy từ 35 ÷ 650 C, độ ẩm khôngkhí sấy vào khoảng 10 ÷ 30%

Quá trình sấy lạnh được tiến hành ở áp suất khí quyển, tác nhân sấy là khôngkhí được đưa vào thiết bị bay hơi của hệ thống lạnh để hạ nhiệt độ xuống dưới điểmđọng sương Hơi nước trong không khí bị ngưng tụ tách ra làm cho không khí có độchứa hơi giảm, áp suất riêng phần hơi nước trong không khí có xu hướng giảm về 0

và được dẫn qua thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh để đốt nóng, nhiệt độ khôngkhí tăng lên đến nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh ở thiết bị ngưng tụ Sau đó, chúngđược dẫn vào buồng sấy chứa sản phẩm Dưới sự chênh lệch áp suất riêng của hơinước trên bề mặt sản phẩm với áp suất riêng của hơi nước trong không khí, hơinước ở sản phẩm tự bốc hơi và làm khô sản phẩm

Do nhiệt độ môi trường sấy thấp (khoảng 35 ÷ 60o C) nên chất lượng sảnphẩm ít bị ảnh hưởng so với ban đầu, đảm bảo giá trị kinh tế cao

1.2.2 Hệ thống máy sấy lạnh

a) Khái niệm

Máy sấy lạnh là thiết bị sấy khô ở nhiệt độ thấp 30 ÷ 60o C, đồng thời áp dụngnguyên lý tách ẩm trong không khí ở nhiệt độ ngưng tụ hơi nước Đây là dòng máysấy khô hiện đại, tiên tiến nhất hiện nay, được sử dụng để sấy khô các loại sản phẩmthông dụng như hoa quả, thực phẩm, nông sản, dược liệu,…với ưu điểm vượt trộinhư giữ nguyên màu sắc tự nhiên, hương vị, giữ nguyên cấu trúc, hàm lượng chấtdinh dưỡng của sản phẩm

b) Đặc tính của máy sấy lạnh

Điều kiện môi trường làm việc: 5 ÷ 45oC

Kiểu máy nén: máy nén dạng lốc xoắn

Môi chất lạnh R410A, NH3 hoặc R22

Nguồn điện: 380V/3PH/50HZ – 220V/50Hz

Nhiệt sấy: được thiết kế tùy theo từng loại sản phẩm, nhiệt độ sấy Max 600CLắp đặt dễ dàng, máy chạy ổn định, tiếng ồn nhỏ

Kiểu sấy khô: sấy nóng, sấy nhiệt thấp và tách ẩm bằng phương pháp ngưng tụhơi nước.

Tác nhân sấy: không khí

Chất liệu khay Inox 304

Kiểu máy sấy: hàng công nghiệp

c) u đi m c a máy s y l nh Ưu điểm của máy sấy lạnh ểm của máy sấy lạnh ủa máy sấy lạnh ấy lạnh ạnh

- Chỉ cần một nhân công vận hành

- Sản phẩm đảm bảo các yếu tố dinh dưỡng

- Sản phẩm đảm bảo các yếu tố vệ sinh an toàn thực phẩm nhờ quy trình phơisấy hạn chế tối đa sự xâm nhập của vi sinh

- Tiết kiệm năng lượng với hai lần thu hồi nhiệt, chu trình làm lạnh và sấynóng được thiết kế khép kín, không có nhiệt thừa thải ra ngoài, không gây ô nhiễmmôi trường, không gây ô nhiễm tiếng ồn

- Phương pháp sấy khô nhiệt thấp tương tự như sấy khô tự nhiên

- Tiết kiệm chi phí: chi phí hoạt động của máy sấy lạnh chỉ bằng 40% của máysấy chạy dầu, bằng 50% của máy sấy lò hơi, bằng 30% của máy sấy chạy điện

- Giữ nguyên được các đặc tính tự nhiên của sản phẩm: giữ nguyên màu sắc,hương vị, cấu trúc, ít hao hụt hàm lượng chất dinh dưỡng của sản phẩm

- Điều khiển tự động, chính xác, màn hình LCD dễ dàng điều chỉnh các thông

số trong quá trình sấy

- Đa dạng chức năng: sấy nóng, sấy lạnh và làm khô không khí (hút ẩm)

- Nhiều chế độ bảo vệ: quá nhiệt, quá áp, thấp áp, quá tải, đoản mạch…

- Hoạt động ổn định, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết

Hình 1.7 Máy s y l nh ấy ạnh và lạnh đông hải sản

d) Cấu tạo máy sấy lạnh

Máy sấy lạnh có cấu tạo cơ bản gồm: máy nén, dàn nóng, dàn lạnh, van tiếtlưu tự động, mắt ga, phin lọc ẩm, bình chứa cao áp, bình tách lỏng, giá đỡ nguyênliệu, buồng sấy, dàn ngưng phụ, máng hứng nước và quạt gió

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG SẤY LẠNH VÀ

NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI 2.1 Hệ thống sấy lạnh

2.1.1 Những kiến thức cơ bản về không khí ẩm

từ 0,2 đến 1 µm, khói thuốc lá có kích thước từ 0,3 µm trở xuống

- Không khí khô là không khí không chứa hơi nước Trong thực tế không cókhông khí khô hoàn toàn mà không khí luôn luôn có chứa một lượng hơi nước nhấtđịnh Đối với không khí khô, để đơn giản trong tính toán thì người ta thường coikhông khí khô là khí lý tưởng với sai số trong tính toán nhiệt động học là khôngđáng kể và có thể chấp nhận được

- Không khí ẩm là không khí có chứa hơi nước Trong tự nhiên chỉ có khôngkhí ẩm và trạng thái của nó được chia ra các dạng sau:

b) Không khí ẩm chưa bão hòa

Không khí ẩm chưa bão hòa là trạng thái của không khí ẩm mà lượng hơi nướctrong đó chưa đạt tới trị số lớn nhất Người ta vẫn có thể cho hơi nước bay thêm vàotrong không khí chưa bão hòa

c) Không khí ẩm bão hòa

Không khí ẩm bão hòa là trạng thái của không khí ẩm mà hơi nước trongkhông khí đã đạt tới trị số cao nhất và không thể cho bay thêm hơi nước vào đó được.Nếu tiếp tục cho bay thêm bao nhiêu hơi nước vào trong không khí ẩm thì cũng sẽ

có bấy nhiêu hơi ẩm ngưng tụ lại.

d) Không khí ẩm quá bão hòa

Không khí ẩm quá bão hòa là trạng thái của không khí ẩm mà trong đó, ngoàilượng hơi nước tối đa (bão hòa) còn chứa thêm một lượng hơi nước nhất định Tuynhiên, trạng thái quá bão hoà là trạng thái không ổn định và có xu hướng biến đổiđến trạng thái bão hoà do lượng hơi nước dư bị tách dần ra khỏi không khí vàngưng tụ lại dưới dạng những bụi nước hoặc giọt nước đã ngưng tụ lơ lửng trongkhông khí Tùy theo nhiệt độ mà chúng có thể ở dạng lỏng hay dạng rắn Ví dụ nhưtrạng thái sương mù là không khí quá bão hòa

Tính chất vật lý và mức độ ảnh hưởng của không khí đến cảm giác của conngười phụ thuộc nhiều vào lượng hơi nước tồn tại trong không khí

2.1.2 Các thông số của không khí ẩm

a) Áp suất không khí

Áp suất không khí thường được gọi là khí áp, ký hiệu là B Nói chung giá trị Bthay đổi theo không gian và thời gian Đặc biệt khí áp phụ thuộc rất nhiều vào độcao: Ở mức mặt nước biển, áp suất khí quyển khoảng 1 atm Trong tính toán người

ta lấy ở trạng thái tiêu chuẩn Bo = 760 mmHg

Đồ thị I - d của không khí ẩm thường được xây dựng ở áp suất B = 745 mmHg(theo kỹ thuật) và Bo = 760mmHg (theo tiêu chuẩn)

b) Nhiệt độ

Nhiệt độ là đại lượng biểu thị mức độ nóng lạnh

- Nhiệt độ điểm sương

Nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ mà khi làm lạnh không khí nhưng giữ nguyêndung ẩm d tới nhiệt độ ts nào đó thì hơi nước trong không khí bắt đầu ngưng tụthành nước bão hòa Nhiệt độ ts đó gọi là nhiệt độ điểm sương

Hình 2.1 Nhi t đ đ ng s ệ ộ đọng sương và nhiệt độ nhiệt kế ọng sương và nhiệt độ nhiệt kế ương và nhiệt độ nhiệt kế ng và nhi t đ nhi t k ệ ộ đọng sương và nhiệt độ nhiệt kế ệ ế ước đá c a không khí t ủ s

Như vậy nhiệt độ điểm sương của một trạng thái không khí bất kỳ nào đó lànhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa và có dung ẩm bằng dung ẩm của trạng thái đãcho Hay nói cách khác nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ bão hòa của hơi nước ứngvới phân áp suất ph đã cho

Từ đây, ta thấy giữa ts và d có mối quan hệ phụ thuộc Những trạng thái khôngkhí có cùng dung ẩm thì nhiệt độ đọng sương của chúng như nhau Nhiệt độ đọngsương có ý nghĩa rất quan trọng khi xem xét khả năng đọng sương trên các bề mặtcũng như xác định trạng thái không khí sau xử lý Khi không khí tiếp xúc với một

bề mặt, nếu nhiệt độ bề mặt đó nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ đọng sương ts thì hơi ẩmtrong không khí sẽ ngưng kết lại trên bề mặt đó, trường hợp ngược lại thì không xảy

ra đọng sương

- Nhiệt độ nhiệt kế ướt

Nhiệt độ nhiệt kế ướt là nhiệt độ mà khi cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt vàokhông khí chưa bão hòa (I=const) Nhiệt độ của không khí sẽ giảm dần trong khi độ

ẩm tương đối tăng lên Tới trạng thái bão hoà φ = 100% quá trình bay hơi chấm dứt.Nhiệt độ ứng với trạng thái bão hoà cuối cùng này gọi là nhiệt độ nhiệt độnhiệt kế ướt và ký hiệu là tư Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt là vì nó được xác

Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là nhiệt độ ứng với trạng tháibão hòa và có entanpi I bằng entanpi của trạng thái không khí đã cho Giữa entanpi

I và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư có mối quan hệ phụ thuộc

c) Độ ẩm

+ Độ ẩm tuyệt đối

Độ ẩm tuyệt đối là khối lượng hơi ẩm chứa trong 1m3 không khí ẩm

+ Độ ẩm tương đối biểu thị mức độ chứa hơi nước trong không khí ẩm so vớikhông khí ẩm bão hòa ở cùng nhiệt độ

φ = 0 đó là trạng thái không khí khô

0 < φ < 100 đó là trạng thái không khí ẩm chưa bão hoà

φ = 100 đó là trạng thái không khí ẩm bão hòa

- Độ ẩm tương đối φ là đại lượng rất quan trọng của không khí ẩm có ảnhhưởng nhiều đến cảm giác của con người và khả năng sử dụng không khí để sấy cácvật phẩm

- Độ ẩm tương đối φ có thể xác định bằng công thức hoặc đo bằng ẩm kế Ẩm

kế là thiết bị đo gồm 2 nhiệt kế: một nhiệt kế khô và một nhiệt kế ướt Nhiệt kế ướt

có bầu bọc vải thấm nước ở đó hơi nước thấm ở vải bọc xung quanh bầu nhiệt kếkhi bốc hơi vào không khí sẽ lấy nhiệt của bầu nhiệt kế nên nhiệt độ bầu giảmxuống bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt tương ứng với trạng thái không khí bên ngoài Khi

độ ẩm tương đối bé, cường độ bốc hơi càng mạnh, độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kếcàng cao Do đó độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kế phụ thuộc vào độ ẩm tương đối

và nó được sử dụng để làm cơ sở xác định độ ẩm tương đối φ Khi φ = 100%, quátrình bốc hơi ngừng và nhiệt độ của 2 nhiệt kế bằng nhau

d) Khối lượng riêng và thể tích riêng

Khối lượng riêng của không khí là khối lượng của một đơn vị thể tích khôngkhí Ký hiệu là ρ, đơn vị kg/m3 Đại lượng nghịch đảo của khối lượng riêng là thểtích riêng v, đơn vị là m3/kg

Khối lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ và khí áp Tuy nhiên trong phạm viđiều hoà không khí, nhiệt độ không khí thay đổi trong một phạm vi khá hẹp nêncũng như áp suất sự thay đổi của khối lượng riêng của không khí trong thực tế kỹthuật không lớn nên người ta lấy không đổi ở điều kiện tiêu chuẩn:

t0 = 200C và B = B0 = 760 mmHg ta có khối lượng riêng ρ = 1,2 kg/m3

e) Dung ẩm

Dung ẩm hay còn gọi là độ chứa hơi, được ký hiệu là d Dung ẩm là lượng hơi

ẩm chứa trong 1 kg không khí khô Đơn vị của dung ẩm là kg hơi nước/kg khôngkhí khô

f) Entanpi

Entanpi là nhiệt lượng mà hệ trao đổi trong quá trình đẳng áp

Entanpi là một hàm trạng thái nhiệt động của hệ nhiệt động, có thứ nguyên củanăng lượng (J, kJ, cal, kcal) Entanpi của không khí ẩm bằng entanpi của không khíkhô và của hơi nước chứa trong nó Entanpi của không khí ẩm được tính cho 1 kgkhông khí khô

2.1.3 Phương trình cân bằng nhiệt

Xét một hệ nhiệt động bất kỳ, hệ luôn luôn chịu tác động của môi trường bênngoài và các đối tượng bên trong về nhiều mặt Kết quả là các thông số vi khí hậucủa hệ nhiệt động thường bị thay đổi Ta gọi các tác động đó là các nhiễu loạn Đốivới không gian điều hoà, các nhiễu loạn đó bao gồm: nhiễu loạn về nhiệt, nhiễu loạn

về ẩm, nhiễu loạn về phát tán các chất độc hại,

- Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong hệ nhiệt động được gọi là cácnguồn nhiệt toả: ΣQtỏa

- Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu: ΣQtt

Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa

Ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau:

Ẩm tỏa ra từ các nguồn bên trong hệ: ΣWtỏa

Ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che: ΣWtt

Tổng hai thành phần trên gọi là ẩm thừa

Để hệ cân bằng ẩm và có trạng thái không khí trong phòng không đổi T(tT, ϕT)nguời ta phải cung cấp cho hệ một lượng không khí có lưu lượng GW (kg/s) ở trạngthái V(tV, ϕV) Như vậy lượng không khí này đã lấy đi từ hệ một lượng ẩm bằng WT

Ta có phương trình cân bằng ẩm như sau:

- GW là lưu lượng thải ẩm thừa, kg/s

- dT là dung ẩm của trạng thái T, kg hơi ẩm/kg không khí khô

- dV là dung ẩm của trạng thái V, kg hơi ẩm/kg không khí khô

2.1.5 Đặc điểm quá trình sấy

Đặc điểm của quá trình sấy đối với vật thể có độ ẩm tương đối

- Giai đoạn sấy tốc độ không đổi

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kếước Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độcủa vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước

Ẩm sẽ bay hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trongvật sẽ hóa hơi truyền ra ngoài bề mặt vật

Do ∆ t= tmt - tv, trong đó:

- tmt là nhiệt độ môi trường; tmt =const.

Nhiệt độ không khí môi trường nóng không đổi, nhiệt độ vậtcũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trườngcũng không đổi Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vậttheo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi.Trong giai đoạn này biến thiên của độ chứa ẩm theo thời gian làtuyến tính Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do Khi

độ ẩm của vật đạt đến trị số tới hạn Uk = Ucbmax thì giai đoạn sấytốc độ không đổi chấm dứt Đồng thời cũng là chấm dứt giai đoạnthoát ẩm tự do chuyển sang giai đoạn sấy tốc độ giảm

- Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần

Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi

buồng sấy thì quá trình thoát ẩm của vật ngưng lại

2.1.6 Sự khuếch tán của nước trong nguyên liệu

Dưới sự ảnh hưởng của các nhân tố lý học như: hấp thụ nhiệt,

khuếch tán,bay hơi làm nước trong vật liệu tách ra ngoài, đây là một quá trìnhrất phức tạp gọi là làm khô Nếu quá trình cung cấp nhiệt ngừng lại

mà vẫn muốn duy trì quá trình sấy thì quá trình làm khô vật liệuphải được cung cấp một lượng nhiệt nhất định để vật liệu có nhiệt

Q – là nhiệt lượng cung cấp cho nguyên liệu

Q1 – là nhiệt lượng làm cho các phần tử hơi nước tách ra khỏinguyên liệu

Q2 – là nhiệt lượng cung cấp để cắt đứt mối liên kế giữa nước

và protein trong nguyên liệu

Q3 – là nhiệt lượng để làm khô các tổ chức tế bào

Q4 – là nhiệt lượng làm nóng dụng cụ thiết bị

Q5 – là nhiệt lượng hao phí ra môi trường xung quanh

Trong quá trình làm khô nước ở trong vật liệu khuếch tán

thoát ra khỏi nguyên bằng hai quá trình: khuếch tán ngoại vàkhuếch tán nội.

Khuếch tán ngoại là sự chuyển động của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu

vào không khí Lượng nước bay hơi do khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điềukiện: độ ẩm môi trường thấp hơn độ ẩm nguyên liệu và áp suất hơi nước bão hòatrên bề mặt nguyên liệu E lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí

e, sự chênh lệch áp suất đó là:

P = E – e (2-6)Lượng nước bay hơi đi W tỉ lệ thuận với P, với bề mặt bay hơi F và thờigian làm khô là: dW = B.(E – e).F.dt (2-7)

Và tốc độ bay hơi nước được biểu thị như sau:

W

d

dt = B.F.(E - e) (2-8)Trong đó:

W – lượng nước bay hơi (kg)

B – hệ số bay hơi nước, nó phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió

và trạng thái bề mặt nguyên liệu (điều kiện càng thuận lợi thì hệ

số càng cao, > 0,7)

E – áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu (mmHg)

e – áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (mmHg)

F – diện tích bay hơi nước (m2)

t – thời gian bay hơi (giờ)

Khuếch tán nội của nước bên trong nguyên liệu là quá trình hóa hơi của nướcdiễn ra ngay bên trong nguyên liệu Do nguyên liệu được làm nóng cả bên trong lẫnbên ngoài nên làm thể tích của nước bên trong sản phẩm tăng lên trong khi khối

lượng lại không đổi nên kéo theo đó là khối lượng riêng của nước trong nguyên liệugiảm:

Nếu sự chênh lệch độ ẩm càng lớn tức là gradien độ ẩm(Gradien độ ẩm là đại lượng vật lý mô tả hướng có tốc độ thay đổi độ ẩm nhanhnhất, ở xung quanh một vị trí) càng lớn thì tốc độ khuếch tán nội xảy racàng nhanh Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phươngtrình:

dw

dt =K F (2-10)Trong đó:

w – lượng nước khuếch tán ra (kg)

t – thời gian khuếch tán (giờ)

de

dx – Gradien độ ẩm

K – hệ số khuếch tán

F – diện tích bề mặt khuếch tán (m2)

Khuếch tán ngoại và khuếch tán nội có mối liên quan mật

tức là khuếch tán ngoại có được tiến hành thì khuếch tán nội mới

như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Trong quátrình sấy nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quátrình bay hơi sẽ nhanh, nhưng điều này rất ít gặp trong quá trìnhsấy

Thông thường, khuếch tán nội của hơi nước trong nguyên liệuthường nhỏ hơn tốc độ bay hơi trên bề mặt Khi khuếch tán nội nhỏhơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ gián đoạn vì thế điềuchỉnh khuếch tán nội sao cho phù hợp vớikhuếch tán ngoại là vấn đề rất quan trọng trong quá trình sấy.Trong quá trình làm khô, ở giai đoạn đầu lượng nước trong nguyênliệu nhiều, sự chênh lệch độ ẩm lớn, do đó khuếch tán nội thườngphù hợp với khuếch tán ngoại nên tốc độ làm khô tương đối nhanh.Nhưng, ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít,tốc độ bay hơi bề mặt nhanh mà tốc độ khuếch tán nội lại chậmtạo thành một màng cứng làm ảnh hưởng rất lớn cho quá trìnhkhuếch tán nội Vì vậy làm ảnh hưởng đến quá trình làm khônguyên liệu

Sự dịch chuyển của nước trong quá trình làm khô trước hết lànước tự do, sau đó mới đến nước kết hợp Trong suốt quá trình làmkhô, lượng nước tự do luôn giảm xuống Lượng nước trong nguyênliệu dịch chuyển dưới hai hình thức là thể lỏng và thể hơi dophương thức kết hợp của nước trong nguyên liệu quyết định

Trong quá trình làm khô sự di chuyển ẩm phụ thuộc vào độ

Trong đó:

W’– lượng nước của nguyên liệu đi qua một đơn vị diện tích

đơn vị thời gian

yo – khối lượng riêng của chất khô tuyệt đối

K – hệ số truyền dẫn ẩm phần

Dấu (-) biểu thị độ ẩm di chuyển theo hướng giảm dần

Khi nguyên liệu được cung cấp nhiệt thì một phần nước sẽ diđộng từ chỗ có nhiệt độ cao đến chỗ nhiệt độ thấp, tức là theohướng di động của dòng nhiệt và rõ hơn khi sấy ở nhiệt độ cao Hiện tượng này xảy ra là do ba nguyên nhân sau:

- Cường độ vận động của phần tử thể khí hoặc thể lỏng tronggiới hạn có nhiệt độ cao hơn so với ở nơi có nhiệt độ thấp

- Khi nhiệt độ tăng thì sức căng bề mặt ngoài của thể lỏnggiảm do đó lực chuyển động của nước cũng giảm tạo nên sự

nhiệt độ giảm xuống, tức là theo phương của dòng nhiệt Trongống tiêm mao chứa thể lỏng thường tồn tại nhiều bọt khí, khi nhiệt

độ tăng bọt khí giãn nở đẩy thể lỏng theo hướng dòng nhiệt

+ Sự phụ thuộc chênh lệch nhiệt độ t đến tốc độ thoát ẩmW”

Sự dịch chuyển ẩm do sự chênh lệch nhiệt độ gây nên gọi là

“sự truyền dẫn ẩm phần” Lượng nước di chuyển đó tỷ lệ với sựchênh lệch của nhiệt độ t tức là:

W” = -  yo.t (2-12)Trong đó: