Bài 1 Công nghệ sấy

BÀI 1. CÔNG NGHỆ SẤY Thời gian và địa điểm thực hành Thời gian: Thứ 2 ngày 20 tháng 02 năm 2012 Địa điểm: Phòng thực hành THCD12 Họ tên các thành viên nhóm STT Họ và tên Mã SV 1 Lê Thị Thuý Hà 550530 2 Trương Doãn Gia 550638 3 Dương Thị Hằng 550645 4 Trịnh Đăng Hiếu 550650 5 Đoàn Công Kiên 550668 Mục đích và yêu cầu Mục đích: Nghiên cứu quá trình sấy rau, quả từ đó xác định đường cong sấy, đường cong tốc độ sấy đồng thời khảo sát ảnh hưởng của các quá trình xử lý rau quả đến quá trình sấy và cảm quan của sản phẩm sấy. Yêu cầu: Biết cách sử dụng máy thái đa năng và máy sấy đối lưu. Thiết lập được đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy. Biết được ảnh hưởng của các quá trình xử lý đến rau quả. Phương pháp và quy trình được sử dụng Cơ sở lý thuyết Nghiên cứu quá trình sấy rau, quả bằng máy sấy đối lưu Sấy Là quá trình bốc hơi nước từ vật liệu vào môi trường ( thường là không khí ) bằng cách cấp nhiệt cho nước trong vật liệu ẩm bay hơi. Cân bằng vật chất của máy sấy m : năng suất các dạng vật chất qua máy sấy [kg/h] X : độ ẩm của không khí [kg hơi nước/kg KKK] L : khối lượng không khí khô [kg/h] G : khối lượng sản phẩm sấy [kg/h] W : khối lượng ẩm của sản phẩm sấy [kg/h] (1) mG + mW + mL(1 + X1) = mG + mL(1 + X3) mG.iGv + mW.iWv + mL.i1 + Q + Qbs = mG.iGr + mL.i3 + Qtt (2) Qtt : nhiệt tổn thất iGv : hàm nhiệt của sản phẩm sấy iGr : hàm nhiệt của thiết vị vận chuyển iWv : Nhiệt liên kết của nước (ẩm trong vật liệu) Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy Đường cong sấy: Là đường biểu diễn sự giảm ẩm của vật liệu sấy theo thời gian. Hay là đường biểu diễn mối quan hệ giữa ẩm độ ( căn bản khô – X ) và thời gian t. Đường cong tốc độ sấy: Là đường biểu diễn tốc độ sấy hay lượng hơi nước thoát khỏi vật liệu ứng với một đơn vị diện tích bề mặt vật liệu sấy trong một đơn vị thời gian( R ). Xác định thời gian sấy ở các giai đoạn và sấy đến độ ẩm cần thiết Quá trình sấy đến độ ẩm không đổi thường trải qua 3 giai đoạn sau: Giai đoạn hâm nóng: Trong giai đoạn này, bay hơi không nhiều do đó hàm ẩm của vật liệu thay đổi rất chậm và chỉ xảy ra trong thời gian ngắn. Giai đoạn sấy đẳng tốc: Trong giai đoạn này, ẩm trong vật liệu còn rất nhiều nên có thể xem ẩm bốc hơi từ mặt thoáng và hàm ẩm của vật liệu thay đổi tuyến tính theo thời gian hay tốc đọ sấy không đổi nên được gọi là giai đoạn sấy đẳng tốc. Giai đoạn sấy giảm tốc: Trong giai đoạn này tốc độ sấy ngày càng giảm đến khi vật liệu đạt cân bằng thì tốc độ sấy bằng 0, quá rình sấy kết thúc. Tốc độ sấy trong giai đoạn này thay đổi theo các quy luật khác nhau tùy thuộc tính chất và cấu trúc vật liệu sấy. Phương pháp thực hiện Dùng máy thái đa năng để thái vật liệu và dùng máy sấy đối lưu để sấy vật liệu. Máy thái đa năng Năng suất: 300kg/h. Điện áp: 380 hoặc 220V. Trọng lượng: 135kg Cấu tạo: Gồm: Thân máy, lưỡi dao ( mỏng hoặc dày,…), khuôn Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào nguyên lý bào Các kiểu thái: Thái con chì, thái sợi, thái định hình, thái lát mỏng Thao tác sử dụng: Lưới dao và khuôn phải được lau chùi sạch sẽ trước và sử dụng. Lắp khuôn, lắp lưỡi dao, đóng cửa. Trước khi sử dụng phải kiểm tra máy xem có hư hỏng hay sự cố gì hay không. Mở máy sau đó cho vật liệu vào đầu vào và nhận sản phẩm sấy ở đầu ra. Thái xong tắt máy, dập cầu dao. Trong quá trình sấy phải lưu ý nếu có sự cố phải ngay lập tức ngắt nguồn điện cung cấp cho máy. Máy sấy đối lưu Công suất: 2.7 kW Khoảng nhiệt độ : 0-300oC Cấu tạo: Gồm: Lò sấy, phần kết nối với máy tính, phần đối lưu gió. Lò sấy: bên trong có 3 hoặc 4 tầng để đựng các khay sấy. Phần kết nối với máy tình: để vẽ đồ thị đường cong vận tốc sấy và đường cong sấy. Phần đối lưu gió: điều khiển bằng cần kéo bên ngoài. Nguyên tắc hoạt động: Không khí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật liệu sấy làm ẩm trong vật liệu sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy. Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều, cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm. Hình 1. Nguyên lý sấy đối lưu Thao tác sử dụng: Trước khi sử dụng phải kiểm tra máy xem có hư hỏng hay sự cố gì hay không. Bật công tắc cho máy sấy hoạt động một thời gian cho nhiệt độ khí sấy ổn định. Cho vật liệu sấy vào và thiết lập chế độ sấy ) nhiệt độ, thời gian). Trong quá trình sấy phải lưu ý nếu có sự cố phải ngay lập tức ngắt nguồn điện cung cấp cho máy. Quy trình thực hiện Sơ đồ quy trình Hình 2. Sơ đồ quy trình công nghệ Thuyết minh quy trình Nguyên liệu: Cà rốt tươi ( 700-900g ) Chọn cà rốt màu đỏ, củ to, lõi nhỏ. Dụng cụ và hóa chất: Nhiệt kế Rổ đựng vật liệu Máy thái đa năng Rổ làm ráo Máy sấy đối lưu Chậu ngâm Máy đo màu Cây nhúng Cân Lưới đựng vật liệu sấy Dao, thớt, thước đo Ấm đun nước… Cách tiến hành Phân loại: 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, loại bỏ những củ bị hư thối, sâu bệnh,… 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. Rửa lần 2: Đem cà rốt cạo vỏ, cắt 2 đầu, rửa sạch, để ráo nước. Giai đoạn thái ( cắt lát ): Để tạo cảm quan cho sản phẩm cũng như tăng hiệu quả cho quá trình sấy, cà rốt thường được thái thành lát hình vuông cạnh 2cm, dày 2mm bằng máy thái đa năng. Lắp khuôn Lắp lưới dao Đóng cửa Thử máy: Mở cầu dao, bật nút khởi động để kiểm tra rồi tắt đi sau đó bật lên. Cho cà rốt vào đầu chứa nguyên liệu, để rổ đựng vật liệu ở đầu ra của sản phẩm để đựng cà rốt đã được thái. Thái xong, tắt máy. Yêu cầu của sản phẩm sau quá trình cắt phải đồng đều về kích thước, không bị dập nát, gãy, nứt,… Chần: Cà rốt thái bằng máy thái đa năng là cà rốt lát vuông cạnh 2cm. Đun nước sôi, dùng nhiệt kế đo nhiệt độ nước khoảng 90oC dùng để chần cà rốt. Nhúng ngập cà rốt thái lát vào nước nóng vừa chuẩn bị trong khoảng thời gian 30s. Xong vớt ra rổ, làm lạnh nhanh và để ráo 5-10 phút. Tác dụng của việc chần nhằm bảo vệ phẩm chất sản phẩm ( giữ màu, hạn chế được hiện tượng biến màu hoặc bạc màu ) . 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. Cà rốt sau khi để ráo được xếp lên khay sấy đưa vào lò sấy để xác định độ ẩm của lát cắt và tốc độ sấy theo thời gian. Sấy: Các bước chuẩn bị sấy: Chọn những lát cà rốt có kích thước gần bằng nhau. Lấy mẫu xác định độ ẩm ban đầu bằng tủ sấy (75oC/24h). Cân mẫu trước khi cho vào tủ sấy. Đo kích thước các lát cắt của mẫu cho vào máy sấy để xác định bề mặt bốc hơi. Lập mẫu theo dõi sự giảm khối lượng mẫu trong máy sấy theo thời gian. Giai đoạn sấy: Bật công tắc kiểm tra và mở máy. Bật công tắc cho máy sấy hoạt động một thời gian cho nhiệt độ khí sấy ổn định 65oC. Cài đặt chế độ và thời gian làm việc cho máy. Đo nhiệt độ bầu khô và bầu ướt của không khí môi trường. Đo nhiệt độ khí sấy vừa ra khỏi máy sấy. Cho mẫu vào và theo dõi sự giảm khối lượng mẫu trong máy sấy theo thời gian cho đến khi khối lượng mẫu thay đổi không đáng kể. Khi quá trình sấy kết thúc, ngắt điện cho máy ngừng hoạt động, mở cửa buồng sấy để làm nguội khay sấy. Chú ý: Sau khi làm ráo hay trước khi đưa vào máy sấy phải lấy 1 phần mẫu để sấy đến khối lượng không đổi để xác định độ ẩm ban đầu trước khi tiến hành quá trình sấy, phần còn lại dùng làm thí nghiệm sấy. Thành phẩm: Cà rốt sau khi sấy được cho vào bao nylon chống hút ẩm và dán lại. Tiến hành đo màu (nếu có máy đo màu). Thu thập số liệu Thông số môi trường Nhiệt độ môi trường: 17oC Độ ẩm không khí: 78% Thông số vật liệu Kích thước lát cắt: lát cắt vuông cạnh 2cm, dày 2mm. Khối lượng vật liệu (ướt): 700g Bảng 1. Số liệu theo dõi trong quá trình sấy cà rốt. Thời gian sấy (t) Khối lượng vật liệu (g) Nhiệt độ sấy (oC) Độ ẩm vật liệu sấy W(%) Vận tốc sấy [kg/cm2.h] 0 700 92.85 0 1 640 65 91.42 196.10 2 600 65 85.71 306.19 3 580 65 82.85 355.21 4 550 85 78.57 420.93 6 480 85 68.57 538.78 8 440 85 62.85 583.71 10 380 85 54.28 620.42 12 300 85 42.85 612.21 14 260 85 37.14 583.65 16 130 85 18.57 378.03 18 70 85 10.00 225.00 20 50 100 7.14 165.75 >20 50 100 7.14 0 Màu của vật liệu Trước khi sấy a. Chưa thái thành lát b. Đã thái thành lát Hình 3. Cà rốt trước khi sấy Trong quá trình sấy: Hình 4. Cà rốt sấy sau 1h Hình 5. Cà rốt sau khi sấy 2h Hình 6. Cà rốt sau khi sấy 3h Hình 7. Cà rốt sau khi sấy 4h Hình 8. Cà rốt sau khi sấy 5h Hình 9. Cà rốt sau khi sấy 6h Hình 10. Cà rốt sau khi sấy 8h Hình 11. Cà rốt sau khi sấy 10h Hình 12. Cà rốt sau khi sấy 12h Hình 13. Cà rốt sau khi sấy 14h Hình 14. Cà rốt sau khi sấy 16h Hình 15. Cà rốt sau khi sấy 18h Hình 16. Cà rốt sau khi sấy khô Phân tích số liệu Độ ẩm của vật liệu dựa trên cơ sở ướt: Là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật liệu với khối lượng của vật liệu ẩm. Công thức: W Từ đó ta có số liệu bảng 1 Vận tốc sấy Là độ giảm lượng ẩm của vật liệu sấy sau một khoảng thời gian vô cùng bé. Công thức: V = dW/dt [h-1] Hay: V [kg/m2.h] Từ đó ta có số liệu bảng 1 W: độ ẩm căn bản ướt. mo: khối lượng vật liệu ban đầu. m: khối lượng vật liệu sau khi sấy đến độ ẩm xác định. A: diện tích bề mặt vật liệu tiếp xúc khi sấy (cm2) A= 22 = 4 (cm2). W: độ giảm ẩm W= 100-W Từ số liệu tính được, ta có đồ thị sau: Tổng hợp kết quả Đồ thị Từ 2 đồ thị trên, ta thấy: quá trình sấy bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố ( độ ẩm không khí vào và ra khỏi lò sấy, thời gian sấy, nhiệt độ môi trường, chế độ sấy…) vì thế muốn thiết lập được 2 đồ thị này ta phải kết hợp cả thực nghiệm và giải tích vào quá trình sấy. Việc thiết lập đồ thị đường cong sấy và đường cong vận tốc sấy bằng thực nghiệm ta có thể biết được thời điểm nào thuận lợi nhất để dừng quá trình sấy, biết được thời điểm nào độ ẩm của sản phẩm sấy đạt yêu cầu hay có thể tính được khối lượng sản phẩm sấy khi đã biết độ ẩm của nó... Màu sắc sản phẩm, độ co của sản phẩm, mùi của sản phẩm Từ sự quan sát quá trình tiến hành và hình ảnh thu được, ta thấy sau khi kết thúc quá trình sấy thì vật liệu không còn giữ lại cấu trúc, hình dạng…như ban đầu: Trạng thái: Từ lát cà rốt vuông cạnh 2cm và dày 2mm, bề mặt phẳng trong quá trình sấy bị biến dạng dần dần và đến sau khi sấy ta thu được sản phẩm cà rốt bị biến dạng hoàn toàn (co lại, không có kích thước xác định) do tác dụng của tác nhân sấy ( không khí ) có nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ xác định làm ẩm trong cà rốt bay hơi dần dần theo từng giai đoạn. Màu sắc: Cà rốt từ màu đỏ tươi chuyển sang màu nâu đỏ do tác dụng của nhiệt độ trong buồng sấy. Mùi vị: Cà rốt trong quá trình sấy và sau quá trình sấy có mùi thơm của đường do trong cà rốt có chứa 1 số loại đường (fructose, glucose…).