KỸ THUẬT THỰC PHẨM Chương 5: Kỹ thuật sấy ThS Trần Văn Hùng Email: Hungtp1k50@gmail.com I MỤC ĐÍCH - CÁC BIẾN ĐỔI VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG I.1 Mục đích, u cầu • Bốc nước nhiệt độ dựa vào chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt vật liệu môi trường xung quanh • Mục đích – Chuẩn bị: chuyên chở, tẩm – Khai thác: tăng hàm lượng chất khô – Chế biến: tăng độ giịn – Bảo quản: giảm họat tính nước I.2 Vật liệu trình biến đổi  Động vật, thực vật, ẩm ( có lọai ẩm: Ẩm tự do, Liên kết vật lý, liên kết hóa học)  Biến đổi – Vật lý( Co thể tích thay đổi khối lượng riêng…) – Hóa lý( Khuyếch tán ẩm ) – Hóa học( Tốc độ phản ứng tăng giảm ) – Sinh hóa( Họat động Enzym tăng hgoặc giảm ) – Sinh học( Cấu tạo tế bào, VSV…) – Cảm quan( Màu sắc, mùi, vị, trạng thái ) I.3 Năng lượng sử dụng - Hơi nước bão hịa - Khói lị - Điện - ‘Chất tải nhiệt’ I.4 Phạm vi áp dụng - Sản xuất đường - Sản xuất chè - Sản sữa bột - Sản xuất cà phê hòa tan - Chế biến bảo quản Rau, Quả… - ……… Sư õa náïóehn liệï Chïakn hóa Thanh tìïø ná Cô đặc Qui trình sản xuất sữa bột Đồná hóa Sấó Xư û lóù Bao bì Bao áói Sư õa bột náïóehn kem Sản xuất bột cam Trà Trà hịa tan Nghiền Nước Trích ly Bã Lọc Bã Đóng gói Phối trộn Sấy tầng sơi Cơ đặc Phối chế Mía Xư û lóùíơ Bã Nư ớc thakm thấï Ép,tách bã Sư õa vohi Gia vohi íơ Gia nhiệt lần I Khí CO2 Sư õa vohi Xohná CO2 lần Lọc lần Gia nhiệt lần II Khí CO2 than hoạt tính Xohná CO2 lần Nấï đư ờná R2 Tìợtinh chahn khohná Làm ẩm Ló tahm R2 Ló tahm R1 Sấó Tìợtinh chahn khohná Chư ùa vào cóclon Nấï đư ờná R1 Đóná bao Bốc Sản phakm Nấï đư ờná R3 Tìợtinh chahn khohná Ló tahm R3 Tìao đoki ion Đư ờná B Lọc Cacbonat hóa Sấó Gia vohi Ló tahm Cohđặc Hồi dïná Bồi tinh Bồi tinh Cohđặc Ló tahm Nấï đư ờná B Ló tahm Xohná SO2 lần Bồi tinh Lọc kiekm tìa Nấï đư ờná A Lọc lần Xohná SO2 lần Khí SO2 Sấy phun Mật B Mật A Sản xuất đường mía Nư ớc Đư ờná C chư a íấó Mật ìó Cohđặc SẤY RAU QUẢ SẤY HẢI SẢN II VẬT ẨM II.1 Phân loại vật liệu ẩm - Vật liệu keo - Vật liệu xốp mao dẫn - Vật liệu keo xốp mao dẫn II.2 Liên kết ẩm vật liệu ẩm - Liên kết hóa học - Liên kết hóa lý + Liên kết hấp thụ + Liên kết thẩm thấu - Liên kết lý + Liên kết cấu trúc + Liên kết mao dẫn + Liên kết dính ướt  Liên kết hóa học - Liên kết hóa học ẩm vật khơ bền vững phần tử nước trở thành phận thành phần hóa học phân tử vật ẩm - Ẩm liên kết hóa học tách nhiệt độ cao - Sau tách ẩm liên kết hóa học tính chất hóa lý vật thay đổi  Liên kết hóa lý - Liên kết hấp thụ: vật ẩm có hạt keo Hạt keo có lượng bề mặt tự lớn Khi tiếp xúc với khơng khí ẩm hay trực tiếp với nước, ẩm xâm nhập vào vật theo bề mặt tự tạo thành liên kết hấp thụ nước bề mặt - Liên kết thẩm thấu: liên kết hóa lý nước với vật rắn có chênh lệch nồng độ chất hịa tan ngồi tế bào, tức có chênh lệch áp suất nước 10 Cơ sở để lựa chọn - Tính chất vật liệu - Năng suất sản phẩm - Tính chất sản phẩm sau sấy - Khắc phục bụi nước - Làm vệ sinh máy sấy - Diện tích hoạt động máy sấy - Nhu cầu lượng - Giá thành sản phẩm  Tính chất vật liệu a Hình dạng kích thước - Nguyên liệu giàu tinh bột, lớp sấy dày thời gian sấy chậm: phịng sấy, hầm sấy, tháp sấy… - Nguyên liệu rời, nhỏ, lớp sấy mỏng: máy sấy phun, máy sấy khí động… b Tính chất ẩm - Để bốc ẩm tự do: máy sấy tuần hoàn - Để tách ẩm: dùng máy sấy có nhiệt độ cao - Cần quan tâm đến độ ẩm cuối sản phẩm c Tính nhạy cảm với nhiệt 52 Phương pháp lựa chọn - Thử nghiệm chế tạo thiết bị để có chế độ sấy tối ưu nhất: kích thước, nhiệt độ sấy, cấu tạo chi tiết đặc biệt máy - Tiến hành đánh giá suất, nhu cầu nhiệt giá - Thiết kế hoàn chỉnh sản xuất VIII THIẾT KẾ MÁY SẤY 53 VIII.1 U CẦU TÍNH TỐN Khi tính toán cần biết chọn số liệu sau:  Về thiết bị - suất TNS - phương thức truyền nhiệt - phương thức tuần hoàn TNS (đối lưu, hay cưỡng bức)  Về sản phẩm sấy - độ ẩm đầu cuối - nhiệt độ cao cho phép - kích thước hạt - thành phần nhạy với nhiệt  Về chế độ sấy - thông số kk trời - thông số cuả TNS - vận tốc tác nhân sấy - thời gian sấy - nhiệt độ vào TNS - nhiệt độ gia nhiệt cực đại cho phép 54 VIII.2 NỘI DUNG TÍNH TỐN 55 56 57 VIII.3 MỘT SỐ CÔNG THỨC CƠ BẢN TRONG TÍNH TỐN 58 59 Tính tốn calorifer - Nhiệt lượng calorifer cần cung cấp cho TNS Q = L(I1-I0) - Bề mặt truyền nhiệt calorifer F L.( I  I o ) Q  k t tb  c k t tb  c Trong đó: - k: hệ số truyền nhiệt calorifer - I1,I0: entanpy TNS - ∆ttb: độ chênh lệch nhiệt khí - c: hiệu suất calorifer 60 Thể tích máy sấy thùng quay V G1  (m )  v  Trong đó: G1- khối lượng VLS vào thùng sấy v- mật độ khối hạt -thời gian sấy Hoặc V  1,2 Q (m )  v t Trong Q- lượng nhiệt TNS truyền cho VLS(kJ/m3.K) v- hệ số trao đổi nhiệt thể tích (kJ/m3.K) ∆t- chệnh lệch nhiệt độ trung bình TNS VLS 61 Ví dụ-thiết kế máy sấy phun sữa bột IX ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH SẤY ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 62 Các biến đổi chủ yếu trình sấy: - Biến đổi lý học: sứt mẽ, vỡ… - Biến đổi hóa lý: trạng thái tính chất keo VLS thay đổi - Thay đổi hóa sinh: oxi hóa chất béo, caramen… - Những thay đổi VSV Tất biến đổi ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Chất lượng sản phẩm: - Cấu trúc - Mùi vị - Màu sắc - Giá trị dinh dưỡng - Sự hồi nguyên sản phẩm 63 Cấu trúc Nguyên nhân - Sự hồ hóa tinh bột - Sự kết tinh xenluloza - Sự hình thành sức căng bề mặt khác biệt độ ẩm vị trí khác sản phẩm Kết Sự hình thành vết nứt, gãy, tế bào bị nén ép thay đổi hình dạng vĩnh viễn, làm cho bề mặt sản bị co ngót nhăn nheo Mùi vị - Nhiệt làm bay thành phần bay hơi giảm mùi vị - Mức độ bay phụ thuộc vào t0C,  sản phẩm, áp suất độ hòa tan chất bay nước - Những sản có giá trị kinh tế cao nhờ mùi vị cần sấy nhiệt độ thấp - Những sản phẩm có cấu trúc xốp, tạo điều kiện cho oxy dễ dàng tiếp xúc với sản phẩm, gây phản ứng oxy hóa chất tan chất béo làm thay đổi chất lượng sản phẩm 64 Màu sắc Nguyên nhân - Sự thay đổi đặc trưng bề mặt sản phẩm gây thay đổi phản xạ ánh sáng màu sắc - Nhiệt oxi hóa q trình sấy làm thay đổi hóa học carotenoit clorophyl, hoạt động enzim polyphenoloxidaza gây sẩm màu trình bảo quản rau - Các phản ứng Maillard Giá trị dinh dưỡng - Tổn thất loại Vitamin - Biến tính protein 65 Sự hồn ngun sản phẩm - Sản phẩm sau sấy không trở lại trạng thái ban đầu, tế bào áp suất thẩm thấu, tính thẩm thấu màng tế bào bị thay đổi, chất tan di chuyển, polysacarit kết tinh, protein bị đơng tụ, tất góp phần vào thay đổi cấu trúc, làm thất thoát chất dễ bay q trình khơng thuận nghịch - Trong q trình sấy làm giảm khả hydrat hóa tinh bột tính đàn hồi tế bào, làm biến tính protein, giảm khả giữ nước chúng 66 ... tâm (v = 90 – 20 0 m/s) + Phun khí động + Phun cao áp (700 – 20 0 kpa) 42 43 44 45 2. 4 Máy sấy thùng quay 46 47 2. 5 Tủ sấy - Tủ sấy thường - Tủ sấy chân không 48 2. 6 Máy sấy khí động - Sấy bột ẩm... wcbmax wA 26 V CƠ SỞ KỸ THUẬT SẤY V.1 Phương pháp sấy • Sấy tự nhiên • Sấy nhân tạo – Sấy tiếp xúc – Sấy trực tiếp – Sấy xạ – Sấy dòng điện cao tần – Sấy thăng hoa – Sấy ngược chiều – Sấy xuôi... ẩm t1 t2 I1=I2=const Q trình sấy lý thuyết d1 d2 19 t1 t2 2? ??’ ∆ I2 I1 Quá trình sấy thực d1 d2 Q trình hỗn hợp hai dịng khơng khí ẩm B C I2 A Ihh I1 20 B KHĨI LỊ Nguyên lý hệ thống sấy lò 21 Ưu