THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÀ RỐT BẰNG BĂNG TẢI

Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên thế giới

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÀ RỐT BẰNG BĂNG TẢI

Họ và tên sinh viên: Đinh Khắc Hoàng (05139087)

Lưu Hồng Thắm (05139038)

Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌCNiên khóa: 2005 – 2009

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÀ RỐT BẰNG BĂNG TẢI

Sinh viên thực hiện:

ĐINH KHẮC HOÀNGLƯU HỒNG THẮM

Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:

KS LÊ THỊ LOAN CHI

Tháng 12 năm 2008

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

Danh sách các hình và bảng vi

MỞ ĐẦUChương I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT 1.1 Phân loại khoa học 1

1.2 Thành phần dinh dưỡng và công dụng 3

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng của cà rốt 3

1.2.2 Công dụng của cà rốt 3

1.3 Phân bố, thời vụ 6

Chương II: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 2.1 Bản chất của quá trình sấy 8

2.2 Phân loại quá trình sấy 8

2.3 Thiết bị sấy băng tải 10

Chương III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 12

3.2 Thuyết minh quy trình 13

3.2.6 Đóng gói và bảo quản thành phẩm 18

Chương IV: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Tính thông số tác nhân sấy 19

4.1.1 Độ ẩm của vật liệu 19

4.1.2 Các thông số tính toán cho tác nhân sấy 20

4.2 Cân bằng vật chất cho quá trình sấy 23

4.3 Tính chọn thời gian sấy 24

Chương V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

5.1 Thể tích riêng của không khí sấy 25

5.2 Chọn kích thước băng tải 26

5.3 Chọn vật liệu và tính kích thước hầm 27

5.4 Tính cân bằng nhiệt lượng 28

5.4.1.Vận tốc và chế độ chuyển động của không khí trong phòng sấy 28

5.4.2 Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy và môi trường xung quanh 28

5.4.4 Cân bằng nhiệt lượng 40

Chương VI: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ

6.2.1.4 Trở lực do đột thu từ caloriphe ra ống dẩn không khí nóng 51

6.2.1.5 Trở lực đường ống dẩn không khí từ caloriphe đến phòng sấy 52

6.2.1.6 Trở lực đột mở vào phóng sấy 52

6.2.1.7 Trở lực do đột thu ra khỏi phòng sấy 52

6.2.1.8 Trở lực của phòng sấy 53

Hình 2.1: Thiết bị sấy băng tải 10

Hình 2.2: Cấu tạo máy sấy băng tải nhiều cấp 11

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ 12

Hình 3.2: Nguyên lý sấy đối lưu 16

Hình 3.3: Cà rốt sấy thành phẩm 18

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Các chỉ tiêu nước sạch dùng trong sản xuất thực phẩm 14

Bảng 4.1: Các thông số tác nhân sấy 22

Bảng 7.1: Bảng tính giá thành thiết bị 54

Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên thế giới Hiện nay, nông nghiệp vẫn còn chiếm tỉ trọng khá cao trong cơ cấu kinh tế nước ta Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp vẫn chưa lại hiệu quả chưa tương xứng với vị trí của nó trong nền kinh tế Nguyên nhân chủ yếu là do các khâu thu hoạch, bảo quản và chế biến nông sản tại Việt Nam hiện nay được thực hiện chưa khoa học Điều đó làm giảm giá trị các sản phẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ.

Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra; trong đó sấy là một trong những phương pháp thông dụng nhất hiện nay Sản phẩm sau khi sấy có thể bảo quản lâu, vận chuyển dễ dàng, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế

Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng băng tải là một trong các phương pháp khá phổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy băng tải trong việc sấy các sản phẩm rau quả, ngũ cốc, …

Trong phạm vi đồ án này, chúng em xin trình bày về quy trình sấy cà rốt bằng băng tải với năng suất nhập liệu 1.500 kg/ngày

Chương I:

TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT

1.1 Phân loại khoa học:

 Tên khoa học: Daucus carota L ssp sativus

Các loài cà rốt là các cây thân thảo sống hai năm, ít khi một năm hay lâu năm Thân đơn độc mọc thẳng đứng, rỗng ruột, khía dọc, phân cành, có lông mọc ngược Các lá có cuống; mọc cách, phiến lá xẻ lông chim 2-3 lần, các chét lá nhỏ và hẹp Các tán hoa mọc ở đầu cành hay nách lá, dạng kép lỏng lẻo; nhiều lá bắc, hình lông chim; nhiều tia, trải rộng hay cong vào sau khi nở; nhiều lá bắc con, khía răng cưa hay nguyên mép; các tán nhiều hoa Các hoa trung tâm thường vô sinh với các cánh hoa màu tía và lớn Các răng nhỏ của đài hoa bị teo đi Hoa tạp tính, màu trắng hay vàng, hình tim ngược, với đỉnh cụp vào trong, các cánh bên ngoài của các hoa phía ngoài trong tán hoa lớn và tỏa ra Gốc trụ hình nón, vòi nhụy ngắn Hoa thụ phấn nhờ các loại côn trùng.

Quả hình trứng, bị nén ở phần sống lưng, chứa 2 hạt dài 3-4 mm; các gân chính hình chỉ, cứng; các gân phụ có cánh, các cánh với gai móc; các ống tinh dầu nhỏ với số lượng là 1 tại các rãnh cắt phía dưới các gân thứ cấp và 2 trên chỗ nối Mặt hạt hơi lõm tới gần phẳng Cuống lá noãn nguyên hay chẻ đôi ở đỉnh Rễ củ to, dài, hình

cọc, có nhiều màu tùy theo từng chủng loại; các loại cà rốt thường gặp có màu trắng,

Cà rốt có nguồn gốc từ khu vực Bắc Phi, Tây Nam Á và châu Âu, nhưng hiện nay được gieo trồng rộng khắp thế giới, chủ yếu là khu vực ôn đới; thích hợp với các vùng thấp có khí hậu mát, có mưa mùa hè và đầu mùa thu Hai chủng Nantes và Chantenay của Pháp được trồng phổ biến trên thế giới và tương đối thích hợp với vùng nhiệt đới.

Ở Việt Nam cà rốt được nhập vào và trồng thí điểm trong những năm cuối thế kỉ XIX do người Pháp đem từ châu Âu sang Và hiện nay được trồng ở nhiều nơi như: Lâm Đồng, các tỉnh miền Bắc, miền Trung, một số tỉnh thuộc miền Đông Nam Bộ.

1.2 Thành phần dinh dưỡng và công dụng:

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng của cà rốt:

Cà rốt là một trong những loại rau trồng rộng rãi và lâu đời nhất trên thế giới Trong củ cà rốt có protein, lipid, carbonhydrat, một số vitamin B, C, E, đặc biệt là tiền vitamin A; có 15 acid amin trong đó có 9 loại thiết yếu mà cơ thể người không tự sản xuất được; giàu muối khoáng Na, K, Ca, P, Mg, Fe, Zn, Cu, Trong 100g cà rốt tươi thường chứa 88,5% nước và cung cấp giá trị năng lượng là 48 calorie Các

Cà rốt là một trong những loại rau quý nhất được các thầy thuốc trên thế giới đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh đối với con người Người La Mã gọi cà rốt là nữ hoàng của các loại rau Cà rốt giàu đường và các loại vitamin cũng như năng lượng Các dạng đường tập trung ở lớp vỏ và thịt nạc của củ, phần lõi rất ít

Hình 1.2: Phần thịt của củ cà rốt

pageid=146&mid=326&action=docdetailview&intDocId=2414&intSetItemId=297&breadcrumb=297; ngày 23/10/2008)

Đường trong cà rốt chủ yếu là đường đơn (như fructose, glucose) chiếm tới 50% tổng lượng đường có trong củ, là loại đường dễ oxy hóa dưới tác dụng của enzyme trong cơ thể; các loại đường như levulose và dextrose được hấp thụ trực tiếp.

Trong cà rốt có rất nhiều vitamin C, D, E và các vitamin nhóm B Ngoài ra, nó còn chứa β-carotene, sau khi vào cơ thể, chất này sẽ chuyển hóa dần thành vitamin A Beta carotene có cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học tương tự vitamin A nhưng ở người nó được dự trữ ở khắp các mô còn vitamin A được dự trữ ở gan So với vitamin A thì carotene ít độc hại hơn, vì nó được chuyển dạng theo nhu cầu của cơ thể và ít bị phá hủy hơn Một số nhà khoa học đã khuyến cáo nên dùng carotene hơn là vitamin A.

Người ta thường sử dụng cà rốt dưới dạng tươi để ăn sống (làm gỏi, trộn dầu giấm) hay xào, nấu canh, hầm thịt Hoặc dùng cà rốt ép lấy dịch, phối hợp với các loại hoa quả khác để làm nước giải khát hoặc nước dinh dưỡng.

Thịt củ, dịch (nước ép cà rốt) và hạt non còn được dùng để làm thuốc Cà rốt có các tính chất: bổ, giàu chất khoáng, làm tăng lượng hồng cầu, tăng sự miễn dịch tự nhiên, là yếu tố sinh trưởng, kích thích sự tiết sữa, làm cho các mô và da trẻ lại Nó còn giúp lọc máu, làm loãng mật, trị ho, lợi tiểu, trị giun và liền sẹo.

Cà rốt chứa nhiều pectin nên có tác dụng điều hòa nhu động ruột, hút các chất độc trong ruột, tạo lớp băng bảo vệ niêm mạc ruột.

Các carotenoid rất tốt cho sự tăng trưởng của trẻ từ nhỏ cho đến khi dậy thì nếu trong chế độ ăn có bổ sung cà rốt.

Ngoài ra, cà rốt còn có tác dụng phòng chống bệnh quáng gà, nhất là chứng khô mắt dẫn đến mù lòa Có lời khuyên người làm việc nhiều bằng mắt, nhất là vào ban đêm nên ăn nhiều cà rốt.

Việc dùng cà rốt sống hay chín cũng có ý kiến trái ngược Theo các chuyên gia Đại học tổng hợp Arkansas (Mỹ) ăn cà rốt chín hàm lượng dinh dưỡng cao hơn so với cà rốt sống (tăng 34%) Trong chế biến thực phẩm nên phối hợp với gan một số động vật (gà, lợn) để có sự phối hợp 2 loại vitamin A: động vật và thực vật, tác dụng dược lý tốt hơn (khi nấu nên dùng dầu thực vật vì vitamin A tan trong dầu ).

Cà rốt quý nhưng cũng không nên lạm dụng, dùng bừa bãi, tùy thích mà nên căn cứ vào nhu cầu tối thiểu hằng ngày của beta carotene.

1.3 Phân bố, thời vụ:

Cà rốt cũng được trồng nhiều ở nước ta Hiện nay, các vùng trồng rau đang trồng phổ biến 2 loại cà rốt: một loại củ có màu đỏ tươi, một loại có màu đỏ ngả sang màu da cam.

 Loại vỏ đỏ (cà rốt đỏ) được nhập trồng từ lâu, chủ yếu là các giống Văn Đức (miền Bắc) và Đà Lạt (miền Nam) Nó có củ to nhỏ không đều, lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh, kém ngọt, khả năng thích ứng đất đai và thời tiết tốt hơn giống ngoại nhập.

 Loại vỏ màu đỏ ngả màu da cam là cà rốt nhập của Pháp (cà rốt Tim-Tom) sinh trưởng nhanh hơn loại trên; tỷ lệ củ trên 80%, da nhẵn, lõi nhỏ, ít bị phân nhánh nhưng củ hơi ngắn, mập hơn, ăn ngon Các giống ngoại nhập khác gồm có: NS, Nans, Nataise Amelirec,… của Pháp; PS của Mỹ, giống 555 của Thái Lan… Đây là các giống lai F1, ưu thế lớn nhất là năng suất cao, củ to, đều, ít xơ, ăn ngọt, được thị trường ưa chuộng

Thời vụ:

 Vụ sớm: trên các chân đất cao, gieo hạt từ tháng 7, tháng 8; thu hoạch tháng 10, tháng 12.

 Vụ chính: gieo hạt tháng 9, tháng 10 để thu hoạch vào tháng 12, tháng 1 Đây là thời vụ cho năng suất cao vì điều kiện nhiệt độ thích hợp cho toàn bộ thời gian sinh trưởng và phát triển của cà rốt

 Ngoài ra cũng có thể trồng thêm vụ muộn: gieo hạt vào tháng 12, tháng 1 để thu hoạch vào tháng 3, tháng 4.

Cà rốt được trồng phổ biến với giống địa phương (chủ yếu là giống Đà Lạt) có thời gian sinh trưởng 95-100 ngày, kích thước 18-22cm x 2,5-3cm, màu đỏ nhạt, năng suất trung bình 20-25 tấn/ha và các giống của Pháp như Nantaise, Seamllienee, Tim-Tom có củ to, kích thước 22-25 x 3-3,5cm, có tiềm năng tăng mạnh sản lượng trong tương lai.

Cà rốt sẵn sàng thu hoạch sau khi gieo hạt giống 90 ngày nhưng tiếp tục lớn lên và mở rộng sau đó Thu hoạch khi rễ có kích thước tốt nhưng vẫn còn mềm.Cà rốt có thể được trữ trên đất trong suốt những tháng mùa đông Nếu cà rốt lấy khỏi đất quá lâu hoặc cho phép chín nẫu, rễ trở nên dai, nhiều gỗ và có thể gãy.

Vấn đề bảo quản cà rốt cũng như các loại rau củ khác tương đối khó vì đây là thực phẩm tươi, rất dễ bị thối rữa, hư hỏng, nấm mốc, vi khuẩn dễ phát triển (do nước chiếm gần 90%) Trong công nghệ chế biến thực phẩm hiện nay, người ta đòi hỏi càng cao về việc bảo quản Có rất nhiều cách để bảo quản thực phẩm, ở đây đối với cà rốt ta dùng phương pháp sấy Với phương pháp này sẽ bảo quản cà rốt được lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chế biến các sản phẩm ăn liền.

Chương II:

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY

2.1 Bản chất của quá trình sấy:

Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

2.2 Phân loại quá trình sấy:

Người ta phân biệt ra 2 loại:

 Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió Phương pháp này thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.

 Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên.

Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có: Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:

 Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt

truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.

 Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại.

 Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.

 Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên.

 Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa

 Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và được tháo ra ngoài.

 Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng  Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:

 Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi hoàn tất sẽ được tháo ra.

 Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.

Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:  Loại thổi qua bề mặt.

 Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.

2.3 Thiết bị sấy băng tải:

Hình 2.1: Thiết bị sấy băng tải

(http://ttmindustry.vn; ngày 23/10/2008)

Cấu tạo: là thiết bị làm việc liên tục, có thể dài đến 20m, rộng 3m Nguyên liệu được đặt trên một băng chuyền lưới có đáy sâu 5-15 cm Dòng khí lúc đầu có hướng từ dưới lên qua đáy của nguyên liệu và ở các giai đoạn sau đó được hướng xuống dưới để sản phẩm khỏi bị thổi ra khỏi băng chuyền.

Ở các thiết bị sấy 2 hoặc 3 giai đoạn nguyên liệu sau khi được sấy một phần sẽ được xáo trộn và chất đống lại vào các băng chuyền kế tiếp sâu hơn (đến 15-25 cm hoặc 25-90 cm ở các máy sấy 3 giai đoạn), nhờ đó cải tiến được tính đồng nhất của quá trình sấy và tiết kiệm được không gian Sản phẩm thường được sấy đến độ ẩm 10-15 % và sau đó được sấy kết thúc ở thùng sấy Thiết bị sấy có thể có các khu vực sấy độc lập với nhau được kiểm soát bằng máy tính và hệ thống tự động nạp nguyên liệu và tháo sản phẩm để giảm chi phí nhân công.

Hình 2.2: Cấu tạo máy sấy băng tải nhiều cấp

(http://hau1.info/forum/attachment.php?attachmentid=126&d=1163168052; ngày23/10/2008)

Chương III:

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ:

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ

3.2 Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu cà rốt thường chọn củ to, màu sáng, lõi nhỏ Sau khi thu mua về, người ta phân loại thủ công thành các kích thước khác nhau để đảm bảo độ đồng đều cho sản phẩm sau này Trong quá trình này, người ta cũng loại bỏ những củ bị hư thối, sâu bệnh,…

Sau khi phân loại, phần cuống không sử dụng sẽ được cắt bỏ trước khi đưa vào các thiết bị làm sạch nguyên liệu.

3.2.1 Rửa lần 1:

Mục đích: nhằm loại trừ hết tạp chất cơ học như: đất, cát, bụi và làm giảm phần nào vi sinh vật ngoài vỏ nguyên liệu cũng như lượng thuốc bảo vệ thực vật

Cà rốt sau khi cắt cuống được cho vào các bồn có chứa dung dịch nước Javel (nồng độ 20 – 50 ppm) Sau đó chuyển qua bồn chảy tràn để rửa lại cho sạch hết đất, bụi và nước Javel còn bám lại trên nguyên liệu.

Nước rửa cũng như nước dùng trong khi chế biến (như chần, pha chế) phải là nước sử dụng cho thực phẩm, đảm bảo các chỉ tiêu theo qui định Nước phải trong, không màu, không mùi vị.

3.2.2 Cạo vỏ và rửa lần 2:

Đối với một số rau quả có vỏ mỏng như khoai tây, cà rốt, mận, ổi, ta có thể dùng dung dịch kiềm để bóc vỏ Chất kiềm sử dụng phổ biến là NaOH có độ tinh khiết từ 95% trở lên Cũng có thể dùng Na2CO3, tuy có tác dụng kém hơn, nhưng rửa lại thì chóng sạch hơn NaOH

Thời gian ngâm rửa nguyên liệu phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của dung dịch NaOH Tác dụng bóc vỏ đạt được khi nào rửa xối, lúc đó vỏ nguyên liệu bong tróc ra dễ dàng

Nồng độ NaOH thường sử dụng 1,5 – 2% Quả xanh, kích thước lớn, cần nồng độ cao hơn quả chín, kích thước nhỏ Nhiệt độ dung dịch NaOH càng cao thì tác dụng bóc vỏ càng mạnh, nhưng không nên quá cao, sẽ làm chín mềm nguyên liệu Thời

gian ngâm kéo dài từ vài giây đến vài phút Giữa nguyên liệu và dung dịch ngâm cũng cần có một tỉ lệ xác định

Sau khi ngâm trong dung dịch NaOH, nguyên liệu được rửa lại trong nước luân lưu để loại vỏ và làm sạch NaOH bám vào nguyên liệu Nguyên liệu sau khi rửa phải đảm bảo sạch NaOH, thử lại bằng cách nhỏ vài giọt phenolphtalein không thấy xuất hiện màu hồng

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu nước sạch dùng trong sản xuất thực phẩm

3.2.3 Cắt lát:

Để tạo cảm quan cho sản phẩm cũng như tăng hiệu quả cho quá trình sấy, cà rốt thường được cắt thành lát mỏng hay thành sợi dày 2 mm bằng các máy cắt Yêu cầu

của sản phẩm sau quá trình cắt phải đồng đều về kích thước, không bị dập nát, gãy, nứt,…

3.2.4 Chần (hấp):

Trước khi sấy thường chần rau quả trong nước nóng hoặc hấp bằng hơi nước nhằm bảo vệ phẩm chất sản phẩm và rút ngắn thời gian sấy Khi chần, do tác dụng của nhiệt và ẩm nên tính chất hoá lý của nguyên liệu bị biến đổi có lợi cho sự thoát ẩm khi sấy; các vi sinh vật bị tiêu diệt và hệ thống men (enzyme) trong nguyên liệu bị bất hoạt tránh gây hư hỏng sản phẩm

Đối với rau quả giàu glucide (khoai tây, khoai lang…): chần làm cho rau quả tăng độ xốp, do sự thuỷ phân các chất pectin làm cho liên kết giữa các màng tế bào bị phá vỡ Tinh bột bị hồ hoá khi chần cũng làm tăng nhanh quá trình sấy

Đối với rau quả có chứa sắc tố (cà rốt, đậu hoà lan, mận…): chần có tác dụng giữ màu, hạn chế được hiện tượng biến màu hoặc bạc màu

Đối với rau quả có lớp sáp mỏng trên bề mặt (mận, vải…): chần làm mất lớp sáp này, tạo ra các vết nức nhỏ li ti trên bề mặt, do đó gia tăng quá trình trao đổi ẩm giữa quả với môi trường xung quanh, dẫn đến rút ngắn thời gian sấy.

Các yều tố ảnh hưởng đến thời gian chần, hấp, đun nóng: trong quá trình chần, hấp, đun nóng ngoài mục đích vô hoạt enzyme, còn phải đảm bảo chất lượng sản phẩm, nên thực phẩm phải được gia nhiệt nhanh Do đó, việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian phù hợp cho mỗi loại nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng và thời gian gia nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố:

1 • Loại nguyên liệu

2 • Kích thước nguyên liệu 3 • Nhiệt độ gia nhiệt 4 • Phương thức gia nhiệt

Thông thường, cà rốt thường được chần ở nhiệt độ 900C trong thời gian 2 phút Sau khi chần, hấp xong cần làm nguội nhanh

3.2.5 Sấy khô:

Đối với các nguyên liệu rau quả, người ta thường áp dụng phương pháp sấy đối lưu Không khí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy ra ngoài Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục.

Hình 3.2: Nguyên lý sấy đối lưu

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy:

Nhiệt độ sấy:

Rau quả là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đường fructose bắt đầu bị caramel hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, rau quả có thể bị cháy Do vậy, để sấy rau quả thường dùng chế độ sấy ôn hoà Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80 - 900C

Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu

Độ ẩm không khí:

Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của nó xuống Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách tăng nhiệt độ

Thông thường khi vào buồng sấy, không khí có độ ẩm 10 - 13% Nếu độ ẩm của không khí quá thấp sẽ làm rau quả nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấy giảm

Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nên độ ẩm tăng lên (thông thường khoản 40 - 60%) Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lượng; ngược lại, nếu quá cao sẽ dể bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy Người ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượng rau quả tươi chứa trong lò sấy

Lưu thông của không khí:

Trong quá trình sấy, không khí có thể lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức Trong các lò sấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy thời gian sấy thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao Để khắc phục nhược điểm này, người ta phải dùng quạt để thông gió cưỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4 - 4,0m/s trong các thiết bị sấy Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lượng

Độ dày của lớp sấy:

Độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm giảm năng suất của lò sấy Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của không khí, dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại

Thông thường nên xếp lớp rau quả trên các thiết bị sấy với khối lượng 5 – 8 kg/ m2 là phù hợp Đối với nguyên liệu cà rốt, ta chọn chế độ sấy ở 70 – 750C trong thời gian 2 giờ cho thiết bị sấy băng tải

3.2.6 Đóng gói và bảo quản thành phẩm:

Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá thể không đạt chất lượng (do cháy hoặc chưa đạt độ ẩm yêu cầu) Loại khô tốt được đổ chung vào khay hoắc chậu lớn để điều hoà độ ẩm Sau đó quạt cho nguội hẳn rồi mới đóng gói để tránh hiện tượng đổ mồ hôi

Tùy từng mặt hàng, thời gian bảo quản và đối tượng sử dụng mà có quy cách đóng gói khác nhau Ngoài ra, điều kiện vận chuyển và bảo quản sản phẩm cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn bao bì

Dạng vật liệu thường dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất dẻo (PE, PVC, xenlophan…) Bao giấy và hộp cáctông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể tái sinh, nhưng thấm hơi thấm khí, không đều dưới tác dụng của nước và cơ học Bao túi chất dẻo có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp nhưng có một số bị thấm nước, thấm khí (PE), chịu nhệt kém (PVC,PET)

Bao túi chất dẻo dùng để bảo quản hoa quả khô có thể chỉ gồm một màng chất dẻo hoặc kết hợp nhiều màng.

Hình 3.3: Cà rốt sấy thành phẩm

(http://hengyii.win.mofcom.gov.cn/www/25%5Chengyii%5Cimg%5C2007118151956.jpg;ngày 23/10/2008)

Chương IV:

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Tính thông số tác nhân sấy:

Các ký hiệu:

 G1, G2: lượng vật liệu trước và sau khi sấy (kg/h)  Gk: lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h).

 W1, W2: độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính trên căn bản ướt (%)  W: độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu (kg/h).

 L: lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h)  x0: hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk).

 x1: hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk)  x2: hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk).

4.1.1 Độ ẩm của vật liệu:

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy tính trên căn bản ướt: W1 = 0,85 = 85% (theo [1] bảng 2.2, trang 34) Theo công thức VII.3, trang 93, [3], ta tính ẩm độ trên căn bản

Độ ẩm cuối của vật liệu sấy: W2 = 0,05 = 5%  tính trên căn bản khô: 5,26%

 Trước khi vào caloriphe:

Chọn vị trí đặt khu sản xuất tại Lâm Đồng, để thiết bị đạt hiệu quả trong sản xuất quanh năm, ta chọn các điều kiện về ẩm độ tương đối và nhiệt độ sao cho tối ưu hóa quá trình vận hành thiết bị.

 Ẩm độ tương đối: φ 0 = 92%  Nhiệt độ không khí: t0 = 180C

Theo [2] (trang 317), ta có áp suất của hơi nước bão hòa ở 180C là: P0 = 0,0211 at Theo [4] (công thức 1-6, trang 11), độ ẩm tuyệt đối (hàm ẩm) của không khí được tính theo công thức sau:

Ck: nhiệt dung riêng của không khí khô (J/kg.độ) (lấy Ck1000 J/kg.độ) t0: nhiệt độ của không khí (180C)

ih: enthalpy của hơi nước ở nhiệt độ t0 (J/kg) ih = r0 + Ch.t0 = (2493 + 1,97.t0).103 (J/kg)

r0 = 2493.103 (J/kg): ẩn nhiệt của hơi nước ở 00C Ck = 1,97.103 (J/kg.độ): nhiệt dung riêng của hơi nước

 I0 = 1000 18 + 0,0119 (2493 + 1,97 18) 103

=48090 (J/kg kkk)

 Sau khi ra khỏi caloriphe:

Do cà rốt là một nguyên liệu giàu vitamin nên để tránh tổn thất hàm lượng vitamin này, ta chọn nhiệt độ sấy ở 700C.

 Nhiệt độ không khí: t1 = 700C P1 = 0,3177 at

 Hàm ẩm của không khí không đổi: x1 = x0 = 0,0119 (kg ẩm/kg kkk) Từ công thức tính hàm ẩm (4.2), ta có thể suy ra công thức tính 1:

 Trạng thái không khí sau khi sấy:

Dùng giản đồ trạng thái hỗn hợp không khí ẩm ([5], trang 271), ta xác định nhiệt độ điểm sương của quá trình sấy là 300C Để tránh trường hợp đọng sương lại trên bề mặt vật liệu, ta chọn nhiệt độ của không khí sau khi sấy là 400C.

 Nhiệt độ không khí: t2 = 400C  P2 = 0,0752 at Nếu sấy lý thuyết thì: I1 = I2 = 101307 (J/kg kkk)

Từ công thức tính enthalpy của không khí ẩm (4.3), ta có thể suy ra hàm ẩm của không khí sau khi sấy:

Bảng 4.1: Các thông số tác nhân sấy

Các thông số Trạng thái 0 Trạng thái 1 Trạng thái 2 Ẩm độ tương đối

Nhiệt độ (0C)

Độ ẩm tuyệt đối (kg ẩm/kg kkk) Enthalpy của không khí (J/kg kkk) Áp suất hơi nước bão hòa (at)

Trong quá trình sấy, ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, lượng không khí khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi trong suốt quá trình sấy Năng suất của thiết bị là 1.500 kg/ngày (nhập liệu), ta cho thiết bị làm việc 15 giờ/ngày Thời gian còn lại dùng để vệ sinh và kiểm tra hệ thống

 Năng suất nhập liệu: G1 = 100 kg/h

Theo [3] (công thức VII.18, trang 102), ta tính lượng ẩm bay hơi:

Khối lượng vật liệu sau khi sấy: G2 = G1 – W = 100 – 84,21 = 15,79 (kg/h)  Năng suất theo sản phẩm của hệ thống: 236,85 (kg/ngày).

Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối tính theo [3] (công thức VII.19, trang 102):

Lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm (lượng không khí tiêu hao riêng) theo [3] (công thức VII.20, trang 102) :

Do quá trình tính toán thời gian sấy phụ thuộc rất nhiều vào việc thiết lập đường cong sấy vật liệu trong thực tế Do điều kiện không cho phép nên trong phần tính toán này, ta chọn thời gian sấy dựa theo kết quả một số thí nghiệm trong [7] (từ trang 30 đến 49) Mặc dù có sự khác nhau về thiết bị và sai số, tuy nhiên ta có thể dùng số liệu này để thuận tiện tính toán cho các phần sau

Ta chọn thời gian sấy để đạt ẩm độ yêu cầu là 60 phút.