Luận văn Khảo sát sự biến đổi ẩm và chất lượng gạo sấy thăng hoa và chân không

phẩm, năng lượng ngưng tụ hơi nước và duy trì áp suất chân không trong hệ thống. • Giá thành thiết bị cao khoảng 4 lần so với các phương pháp khác. • Quá trình diễn ra trong thời gian dài thường từ 4 – 10h cho mỗi mẽ. • Có thể gây hư hỏng sản phẩm vì làm thay đổi pH và tính trương khi các chất hòa tan bị cô đặc và nước tinh khiết bị đóng băng. • Đối với các sản phẩm có bề mặt mềm, chứa nhiều nước ở bề mặt và được lạnh đông chậm thì có thể làm xốp bề mặt sản phẩm sau khi sấy thăng hoa. Bảng 3: Sự khác nhau giữa sấy bằng không khí nóng và sấy thăng hoa Sấy truyền thống Sấy thăng hoa Hiệu quả cho các loại thực phẩm Thịt sấy không được như ý muốn Nhiệt độ dao động từ 37-930C Áp suất khí quyển Nước bay hơi từ bề mặt thực phẩm Có sự di chuyển các chất tan và đôi khi gây cứng bề mặt Làm phá vỡ cấu trúc và thực phẩm co rút lại Sự hấp thụ ẩm trở lại không hoàn toàn và chậm Những phần khô hay xốp có khối lượng riêng lớn hơn thực phẩm ban đầu Mùi vị không như sản phẩm tự nhiên Mầu thường sậm Giá trị dinh dưỡng giảm Giá thành thấp Hiệu quả cao cho hầu hết các loại thực phẩm khô thực hiện bằng phương pháp sấy khác. Thành công đối với loại thịt tươi và thịt nấu chính Nhiệt độ thấp hơn điểm đóng băng Áp suất thấp (27 ÷ 133 Pa) Sự thăng hoa của nước từ nước đá Sự di chuyển chất tan rất hạn chế. Những thay đổi cấu trúc và sự co rút giảm tối thiểu Sự hấp thụ ẩm trở lại hoàn toàn, nhanh Những phần xốp có khối lượng riêng nhỏ hơn thực phẩm ban đầu Mùi vị luôn tự nhiên Màu luôn ổn định Dinh dưỡng được giữ lại phần lớn Giá thành cao gấp 4 lần so với sấy truyền thống Nguồn: Frllows, 2000 2.5.3 Các giai đoạn trong quá trình sấy thăng hoa Quá trình sấy thăng hoa bao gồm 3 giai đoạn: giai đoạn lạnh đông, giai đoạn sấy chính và giai đoạn sấy phụ. Giai đoạn lạnh đông: giai đoạn này nhằm làm lạnh đông phần nước tự do trong sản phẩm. Yêu cầu đặt ra cho giai đoạn này là phải hạ nhiệt độ xuống dưới điểm eutectic. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 9 Quá trình lạnh đông có thể thực hiện ở các máy lạnh đông nhanh hay lạnh đông chậm. Quá trình lạnh đông có ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm sau sấy. Nếu lạnh đông chậm thì sẽ tạo ra các tinh thể đá to do đó khi sấy thăng hoa sẽ tạo nhiều lỗ trống trong sản phẩm. Cho nên đối với các sản phẩm có kích thước nhỏ cần được lạnh đông thật nhanh để tạo nên những tinh thể đá nhỏ tránh hiện tượng phá vỡ cấu trúc tế bào. Đối với các sản phẩm dạng lỏng, ta nên lạnh đông chậm để tạo nên lưới tinh thể to để tạo các rãnh trong quá trình thoát hơi ẩm. Giai đoạn sấy chính: để loại bỏ tinh thể nước trong thực phẩm. Gia đoạn này ta hạ áp suất xuống 4,58 mmHg và gia nhiệt để tinh thể đá thăng hoa. Yêu cầu quan trọng trong quá trình sấy này là lượng nhiệt cung cấp cho thực phẩm lạnh đông không được vược quá mức nhiệt độ an toàn. Nếu nhiệt độ được kiểm soát tốt thì tốc độ sấy cao sẽ không xảy ra tình trạng chảy vật liệu hoặc “sụp”. Các tinh thể đá trên bề mặt bốc hơi tạo ra những đường dẫn để hơi từ các tinh thể đá bên trong thoát ra. Hơi nước được loại khỏi thực phẩm bằng việc giữ áp suất dưới áp suất hơi bề mặt của nước đá vì nếu áp suất cao hơn thì hơi ẩm không thể thoát ra được. Hơi nước này được làm ngưng lại thành dạng đá và loại ra ngoài. Giai đoạn này có thể loại bỏ được 90% nước tự do và một phần nước liên kết. Tuy nhiên nếu bề mặt của nguyên liệu không trơn láng thì nó làm giảm nhiệt độ bề mặt khoảng 10C và làm tăng thời gian sấy lên khoảng 10%. Nhiệt độ lúc đầu nên ở 100C. Bên cạnh đó nếu lớp ngoài hay bên trong nguyên liệu có nước trong các sớ (chẳng hạn như rau) thì hơi rất khó thoát ra ngoài. Do đó đối với các nguyên liệu có cấu trúc sớ dài thì ta phải chặt cho nó ngắn lại để giảm đoạn đường di chuyển của hơi nước trong ống mao dẫn. Các trái táo và dạng trái tương tự cũng nên xắt miếng hoặc xắt thành dạng hột nhỏ để hơi dễ thoát ra ngoài. Người ta có thể kết hợp lạnh đông với việc giảm áp suất cùng lúc nhưng đối với các sản phẩm có độ nhớt cao thì không nên vì nó sẽ tạo bọt trong quá trình hút chân không. Giai đoạn sấy phụ: Trong giai đoạn này vật được gia nhiệt thêm và vẫn tiếp tục giảm áp suất. Nhờ thế nước liên kết không đóng băng trong vật được bốc hơi theo đường cong trễ hấp thụ từ lớp sấy của sản phẩm. Giai đoạn này có thể loại thêm 1-3% nước. Giai đoạn này tốn ít thời gian hơn giai đoạn sấy chính ( 30-50% thời gian sấy chín) vì áp suất giữ nước liên kết thấp hơn áp suất giữ nước tự do ở cùng một nhiệt độ. 2.5.4 Các thiết bị cơ bản trong hệ thống sấy thăng hoa Các thiết bị cơ bản trong hệ thống bao gồm: một phòng sấy, một thiết bị ngưng tụ, một bơm chân không, thiết bị làm lạnh và một nguồn nhiệt. Trong các hệ thống sấy thăng Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 10 hoa ngày nay người ta thường lắp thiết bị lạnh đông vào trong buồng sấy để làm gọn hệ thống. Phòng sấy: Thường có cấu tạo hình trụ, có đáy và nắp là các chỏm cầu. Nắp đậy phải kín vì thiết bi làm việc ở môi trường chân không. Các mẫu sẫy đươc đặt trên khay và để vào các giá cố định trong phòng sấy. Vật liệu được làm lạnh trực tiếp trên các giá. Nhiệt đô cấp cho quá trình thăng hoa thực hiện bằng bức xạ từ những hộp kim loại dẹt đặt xen kẽ với các khay trong buồng sấy. Chất tải nhiệt được bơm vào các hộp kim loại. Quá trình tuyền nhiệt bao gồm quá trình bức xạ nhiệt và quá trình dẫn nhiệt từ bề mặt các hộp kim loại dẹt ở dưới và trên các giá cố định. Quá trình sấy phải kiểm soát được nhiệt độ. Bình ngưng tụ: Bình ngưng để ngưng tụ hơi ẩm thoát ra và làm đóng băng chúng. Yêu cầu đối với dàn ngưng là phải có đủ bề mặt ngưng tụ. Nhiêt độ ngưng tụ ở phần lớn các thiết bị thường khoảng -650C. Bơm chân không Bơm chân không dùng để hút khí tạo chân không ban đầu trong phòng thăng hoa và để loại bỏ các khí không ngưng trong quá trình sấy, đảm bảo sự làm việc của thiết bị. Hệ thống làm lạnh Nhiêm vụ của hệ thống làm lạnh là làm lạnh sản phẩm đến nhiệt độ yêu cầu (dưới điểm 3) và làm lạnh bình ngưng để ngưng tụ và đóng băng ẩm thoát ra tạo điều kiện duy trùy độ chân không và chế độ làm việc trong hệ thống. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 11 Hình 3: Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của mãy sấy thăng hoa tác động tuần hoàn Nguồn: ebook.edu.net.vn/resources/iportal/ebook/uploads/File/DHDaNang/GTthietbisinhhoc/Chuong%2013.pdf Giới thiệu quy trình hoạt động của máy sấy thăng hoa tác động tuần hoàn . Thiết bị này gồm phòng sấy hình trụ kín (nồi thăng hoa) 1, ở trong có giàn ống rỗng 2, vật liệu sấy cho vào đây. Nồi thăng hoa làm việc một cách tuần hoàn như một phòng lạnh. Ở chế độ làm lạnh, bơm 5 đẩy tác nhân lạnh ở bên trong ống rỗng 2. Sự làm lạnh của chất tải nhiệt được tiến hành trong bộ trao đổi nhiệt 3 có đính ruột xoắn, chất làm nguội đi qua đó và vào thiết bị làm lạnh 4. Khi nồi thăng hoa làm việc ở chế độ của máy sấy, chất tải nhiệt được đun nóng trong bộ trao đổi nhiệt 7 và đẩy vào các ống rỗng nhờ bơm 6. Hơi được tạo ra trong buồng sấy được đưa vào trong nồi ngưng tụ chống thăng hoa 10. Nó là một bộ trao đổi nhiệt, hỗn hợp hơi - không khí từ nồi thăng hoa vào không gian giữa các ống của bộ trao đổi nhiệt. Chất làm nguội (amoniac, freon) qua các ống 11 của nồi chống thăng hoa vào thiết bị làm lạnh 9. Thường để làm lạnh bề mặt thăng hoa và ngưng tụ, người ta sử dụng máy nén 2 hoặc 3 cấp có khả năng đảm bảo lạnh bề mặt đến nhiệt độ - 60 o C, - 40 o C. Các khí chưa ngưng tụ được tách ra khỏi nồi chống thăng hoa bằng bơm chân không 8. Hơi ngưng tụ được làm lạnh ở dạng lớp đá trên bề mặt các ống lạnh của nồi chống thăng hoa. Vì trong quá trình làm việc của nồi chống thăng hoa, các ống 11 bị phủ bởi một lớp đá đáng kể, nên cần làm tan băng một cách chu kỳ. Để thực hiện điều đó, đẩy nước nóng từ bộ đun 7 vào các ống 11. Hiện nay người ta bắt đầu sử dụng phổ biến các thiết bị thăng hoa tác động liên tục. Sấy thăng hoa liên tục gồm hai nồi thăng hoa và hai bộ chống thăng hoa, chúng làm việc luân phiên nhau. Năng suất của thiết bị thăng hoa tác động liên tục tính theo độ ẩm bốc hơi lớn hơn 200 kg/h. Thời gian có mặt của sản phẩm trong máy sấy từ 40 đến 110 phút, nhiệt độ cao nhất của sản phẩm cuối quá trình sấy nhỏ hơn 270C. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 12 2.5.5 Quá trình truyền nhiệt và truyền khối trong sấy thăng hoa Trong quá trình sấy thăng hoa xảy ra quá trình truyền nhiệt và quá trình truyền khối năng lượng truyền đến các tinh thể đá làm cho nước thăng hoa và hơi nước thoát ra. Quá trình truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt có thể thực hiện bằng sự dẫn nhiệt qua lớp sấy hoặc qua lớp lạnh đông hay bằng sự phát nhiệt từ bên trong lớp lạnh đông do microwave. Đối với quá trình truyền nhiệt bằng microwave, nhiệt được truyền đồng đều trong nguyên liệu vì chúng có khả năng thấm sâu vào nguyên liệu. Tuy nhiên nếu quá trình lạnh đông chưa hoàn tất thì nếu ta gia nhiệt bằng microwave sẽ tạo ra tình trạng gia nhiệt cục bộ, gây ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Tốc độ sấy phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ dẫn nhiệt của thực phẩn và ít phụ thuộc vào tính cản trở nhiệt của dòng hơi bốc lên từ quá trình thăng hoa. Đối với mỗi phương pháp truyền nhiệt thì tốc độ dẫn nhiệt bị ảnh hưởng khác nhau. Đối với phương pháp truyền nhiệt qua lớp sấy (hình a) thì tốc độ truyền nhiệt đến bề mặt thăng hoa phụ thuộc vào bề dày và diện tích của nguyên liệu, độ dẫn nhiệt của lớp sấy và chênh lệch nhiệt độ giữa nước đá trên bề mặt và nhiệt độ buồng sấy. Lớp sấy của thực phẩm có độ dẫn nhiệt rất thấp do đó cản trở quá trình truyền nhiệt. Cho nên nếu giảm kích thước, bề dầy của thực phẩm và tăng sự chênh lệch nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ truyền nhiệt. Nhưng nhiệt độ tăng lên phải có giới hạn sao cho nhiệt độ bề mặt vật liệu nằm trong khoảng 400C-650C nhằm tránh sự biến tính protein và các thay đổi hóa học khác sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm. Đối với phương pháp truyền nhiệt qua lớp lạnh đông (hình b) thì tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào chiều dày và độ dẫn nhiệt của lớp nước đá. Lúc quá trình sấy bắt đầu, bề dầy của lớp nước đá giảm xuống và tốc độ truyền nhiệt gia tăng. Gia nhiệt bằng microwave (hình c): nhiệt thoát ra từ mặt nước đá. Độ dẫn nhiệt của nước đá và bề dầy của lớp sấy không ảnh hưởng tới tốc độ truyền nhiệt. Để quá trình thực hiện thành công thì cần phải kiểm soát quá áp suất và nhiệt độ trong quá trình sấy sao cho không có nước đá nào tan chảy thành nước để tránh quá nhiệt cục bộ. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 13 Quá trình truyền khối Khi nhiệt truyền đến nước đá, nó làm cho nước đá bốc hơi đồng thời làm nhiệt độ và áp suất của hơi nước tăng nhanh. Sự chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt nước đá và áp suất hơi nước trong phòng sấy làm cho hơi nước thoát ra di chuyển vào phòng sấy. Trong công nghiệp sấy thăng hoa, lượng hơi thoát ra rất lớn vì thế đòi hỏi phải loại bỏ khoảng vài trăm mét khối hơi mỗi giây. Tốc độ truyền khối phụ thuộc chủ yếu và sự chênh lệch áp suất hơi nước, vì thế ta phải kiểm soát sự chênh lệch này. Các thông số để kiểm soát sự chệnh lệch áp suất là: • Áp suất trong buồng sấy, trong thự tế người ta hạ áp suất xuống khoảng 13 Pa • Nhiệt độ ngưng tụ hơi, nhịệt độ ngưng tụ hơi thấp nhất là -350C. • Nhiệt độ của nước đá ở mặt thăng hoa. Trong quá trình sấy, hàm lượng ẩm ở vùng lạnh đông cao sẽ giảm xuống thấp ở vùng sấy. Mức độ giảm ẩm phụ thuộc vào áp suất hơi nước trong buồng sấy. Mối quan hệ giữa áp suất trong buồng sấy và áp suất trên bề mặt nước đá khi truyền nhiệt qua lớp sấy được thể hiện trong công thức sau: )( iS s d si b kPP θθλ −+= (1) Trong đó Pi: áp suất riêng phần của nước ở bề mặt thăng hoa, Pa. PS: áp suất riêng phần của nước ở bề mặt, Pa. kd: độ dẫn nhiệt của lớp sấy, W/m.K. b: độ thấm hơi của lớp sấy, kg/s.m. λs: ẩn nhiệt thănh hoa, J/kg. Lớp vật liệu khô Lớp thực phẩm lạnh đông Thiết bị gia nhiệt bản mỏng Truyền nhiệt Truyền khối (a) Truyền nhiệt và truyền khối Thiết bị gia nhiệt bản mỏng (b) Truyền khối Microwave nhiệt vào (c) Hình 4: Các dạng truyền nhiệt cơ bản của sấy thăng hoa. Nguồn: Welti chanes et al.,2004 Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 14 θs: nhiệt độ bề mặt, 0C. θi: nhiệt độ ở mặt thăng hoa, 0C. Các nhân tố kiểm soát thời gian sấy: )(8 )( 212 iSd S d k MMx t θθ λρ − − = (2) Trong đó td: thời gian sấy, s. x: bề dày thực phẩm, mm. ρ: khối lượng riêng của thực phẩm sấy, kg/m3. M1: hàm ẩm ban đầu. M2: hàm ẩm cuối trong lớp sấy. 2.5.6 Các thông số ảnh hưởng tới quá trình sấy Hiệu suất của quá trình sấy thăng hoa và đặc điểm của sản phẩm mới bị ảnh hưởng bởi một số thông số sau: Tốc độ lạnh đông Tốc độ lạnh đông có ảnh hưởng nghiêm trọng tới hình dạng nước đá vì thế cũng ảnh hưởng đến cấu trúc sau cùng của lạnh đông. Nếu tốc độ lạnh đông chậm tạo điều kiện hình thành các tinh thể đá lớn, tạo nên các rãnh lớn nên dễ thoát hơi bên trong làm cho thời gian sấy ngắn hơn (King, 1970). Dòng nhiệt Dòng nhiệt đi đến sản phẩm ảnh hưởng tới tốc độ sấy. Nếu nâng nhiệt nhanh trong quá trình sấy có thể làm cho sản phẩm tan chảy, xẹp xuống. Điều này làm giảm giá trị của sản phẩm và sẽ làm thay đổi tính chất vật lý của sản phẩm sấy. Ngoài ra lượng nhiệt thừa có thể làm các sản phẩm có nhiều đường có thể bị cháy khét. Tốc độ gia nhiệt có thể được làm giảm để điều chỉnh nhiệt độ trong vùng sấy và bề mặt thăng hoa (Lombran, 1997). Áp suất buồng sấy Áp suất buồng sấy là một thông số quan trọng vì nó kiểm soát giá trị trung bình của nhiệt độ thăng hoa và ảnh hưởng tới tốc độ truyền khối. Nếu ta giảm áp suất buồng sấy nhưng vẫn giữ nguyên nhiệt độ thì sẽ làm hạ áp suất hơi ở bề mặt ngoài của sản phẩm vì thế sự chênh lệch áp suất tăng lên làm thời gian sấy giảm xuống. Nhưng nếu Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 15 hạ áp suất quá thấp thì sẽ làm giảm sự di chuyển hơi nước qua sản phẩm vì nó rơi vào chế độ dòng phân tử tự do (Arsem,1990). Nếu tăng áp suất buồng sấy sẽ làm cho độ dẫn nhiệt của lớp sấy tăng lên kết quả là làm cho tốc độ truyền nhiệt từ bề mặt sấy đến lớp nước đá tăng. Tuy nhiên hệ số khuyếch tán qua lớp sấy lại thấp khi áp suất tăng, điều đó làm cho tốc độ truyền khối giảm. Vì thế khi sấy thăng hoa ở áp suất thấp ta cần phải kiểm soát nhiệt, nhưng khi sấy thăng hoa ở áp suất cao ta cần phải kiểm soát tốc độ truyền khối. Trong đa số trường hợp tốc độ sấy bị hạn chế bởi tốc độ truyền nhiệt qua lớp sấy (Litchfied,1981). Nhiệt độ Nhiệt độ sấy trong quá trình sấy thăng hoa có ảnh hưởng đến mùi của sản phẩm, nếu nhiệt độ cao sẽ làm giảm tổn thất hương thơm của sản phẩm. Đối với các sản phẩm dạng khối khi nhiệt độ sấy cao làm nhiệt độ sản phẩm lớn hơn nhiệt độ sụp của sản phẩm thì sản phẩm sẽ bị tổn thất cấu trúc mãnh liệt và được gọi là trải qua giai đoạn sụp (collapse). 2.5.7 Ảnh hưởng của quá trình sấy thăng hoa đối với thực phẩm Về mùi vị: các chất mùi dễ bay hơi không bị cuống theo hơi nước do quá trình thăng hoa. Kết quả là có thể giữ được 80-100% mùi. Về cấu trúc: thực phẩm sấy thăng hoa có cấu trúc tốt, chỉ co lại một ít và không bị cứng bề mặt như sấy bằng không khí nóng. Đối với các nguyên liệu có bề mặt mềm, nhiệt nước thì sau khi sấy có thể làm xốp bề mặt. Về thành phần dinh dưỡng: chỉ có vài thay đổi nhỏ đối với protein, tinh bột và carbonhydrate khác. Nếu sản phẩm bị xốp bề mặt thì sẽ tạo điều kiện cho oxy xăm nhập vào bên trong gây nên sự oxi hóa chất béo. Vì thế sản phẩm sau khi sấy phải được bao gói trong khí trơ. Đối với các vitamin không có tổn thất đáng kể. 2.6 Công nghệ sấy chân không Sấy chân không có từ thập niên 1920 ở Thụy Điển, sau đó được sử dụng khoảng vài thập kỷ ở châu Âu. Gần đây nó được thực hiện ở Mỹ. Người Đức và Nhật đã thử nghiệm nó trong suốt những năm 30 và 40. Nhưng nó được áp dụng trong thương mại từ năm 1965 chủ yếu là ở các nước Mỹ, Ý, Nga. 2.6.1 Phân loại Người ta chia các quá trình sấy chân không thành 2 loại là sấy chân không liên tục và sấy chân không gián đoạn. Sấy chân không liên tục là quá trình chân không được duy trì trong suốt quá trình sấy còn sấy chân không không liên tục là chỉ ở giai đoạn sấy mới tạo môi trường chân không. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 16 2.6.2 Nguyên lý của quá trình sấy chân không Dưới điều kiện áp suất thấp làm cho nhiệt độ sôi của nước trong nguyên liệu giảm nên nước dễ bốc hơi ở điều kiện nhiệt độ thường, ngoài ra áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất giữa hơi nước trong môi trường chân không và áp suất riêng phần trên bề mặt nguyên liệu tăng. 2.6.3 Thiết bị sấy chân không Thiết bị sấy chân không thường bao gồm: thiết bị gia nhiệt, tấm truyền nhiệt, buồng sấy, bơm chân không và thiết bị ngưng tụ, thu hồi. Thiết bị truyền nhiệt: được làm bằng thép không gỉ hoặc hợp kim đặc biệt. Chất tạo nhiệt có thể là nước nóng, hơi nóng hoặc các môi chất khác. Bơm chân không: dùng để làm giảm áp suất trong buồng sấy. Buồng sấy được hàn kín và nối với bơm chân không bằng một ống dẫn. Các loại bơm thường hạ áp suất thấp dưới 100 torr. Hệ thống thu hồi, ngưng tụ: dùng để thu hồi hay ngưng tụ hơi nước, các chất hòa tan. 2.6.4 Những thuận lợi của quá trình sấy chân không Quá trình sấy chân không là quá trình tách nước bằng cách bốc hơi. Không giống như sấy trực tiếp nguyên liệu được đặt vào trong môi trường gia nhiệt và sấy bằng phương pháp đối lưu nhiệt, sấy chân không phương pháp gia nhiệt gián tiếp, nhiệt được truyền tới nguyên liệu do được đặt trên bề mặt được gia nhiệt. Để hiểu được thuận lợi của quá trình sấy chân không ta hãy xét phương trình này TAUQ ∆= .. (3) Trong đó: Q: là lượng nhiệt đươc cung cấp(W). U: Hệ số truyền nhiệt (W/(m2K)). A: Diện tích truyền nhiệt (m2). ∆T: Chênh lệch nhiệt độ giữa vật va môi trường gia nhiệt. Mục tiêu của quá trình truyền nhiệt là đạt được Q lớn. Thường chính đặc tính của nguồn nguyên liệu và loại thiết bị ảnh hưởng tới U và A của quá trình, vì thế khi sử dụng thiết bị sấy mục tiêu của bạn là cố gắng đạt ∆T cao để nâng cao giá trị Q. • Quá trình sấy chân không sẽ kiểm soát áp suất chân không, làm tăng hiệu quả ∆T vì áp suất giảm làm nhiệt đội sôi T0S giảm làm ∆T tăng. Cho nên quá trình sấy diễn ra nhanh hơn ở áp suất thường. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 17 • Quá trình sấy diễn ra ở nhiệt độ thấp cho nên tránh những biến đổi không mong muốn xãy ra ở nhiệt độ cao như vitamin C, maillard,. • Thời gian sấy chân không ngắn hơn do ẩm thoát ra nhanh hơn vì hiệu quả truyền nhiệt tốt và chính áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trong buồng sấy và trên bề mặt nguyên liệu tăng nên nước thoát ra nhanh hơn. • Do môi trường chân không nên hàm lượng khí O2 trong quá trình sấy ít xảy ra các biến đổi màu sắc và mùi vị như quá trình oxi hóa sản phẩm. Do đó chất lượng sản phẩm được duy trì. • Do quá trình sấy được thực hiện trong môi trường kín nên nó đảm bảo an toàn cho công nhân khi sấy các sản phẩm độc hai nguy hiểm như chất độc, thuốc nổ.. Khuyết điểm: • Do đặc trưng của phương pháp này là gia nhiệt qua sự tiếp xúc của nguyên liệu với buồng sấy nên tốc độ tăng nhiệt độ của nguyên liệu trong sấy chân không bị hạn chế bởi diện tích tiếp xúc bề mặt của nguyên liệu với miếng truyền nhiệt. Còn sấy bình thường thì bị hạn chế bởi thể tích khí nóng trong buồng sấy. • Tốn nhiều năng lượng. Hình 5 : Thiết bị sấy chân không Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 18 Khối lượng gạo gãy.100 Khối lượng mẫu gạo Tỉ lệ gạo gãy = 2.7 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo 2.7.1 Tỉ lệ gạo gãy (4) Tỉ lệ gạo gãy phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật sau thu hoạch trong đo có công đoạn sấy gạo. Nếu sấy gạo không tốt thì chính nhiệt độ quá cao sẽ làm tăng lượng gạo gãy. 2.7.2 Độ bền gel Độ bền gel ở các giống lúa có hàm lượng amylose cao như nhau (trên 25%) thì khác nhau về độ bền gel. Trong cùng một nhóm có hàm lượng amylose giống nhau, giống lúa nào có độ bền gel mềm (>24%) thì sẽ được ưa chuộng hơn (Khush và ctv, Julianol 1990). Bảng 4: Tiêu chuẩn quốc tế về độ bền thể gel căn cứ trên chiều dài của thể gel Điểm Chiều dài thể gel (mm) Tính chất 1 3 5 7 9 80-100 61-80 41-620 36-40 <35 Mềm Mềm Trung bình Cứng Cứng (Nguồn: Tang và ctv, 1991) 2.7.3 Màu sắc hạt gạo Màu sắc hạt được xác định bằng máy đo màu. Thông số theo dỗi là độ trắng của hạt (độ L). 2.7.4 Độ cứng cơm: Cấu trúc cơm được xác định bằng máy đo độ cứng, nó thể hiện đắc tính mềm xốp của hạt gạo. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 19 Hình 6: máy đo độ ẩm hạt Kett Hình 7: máy đo màu Colormeter CHƯƠNG III - PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Phương tiện thí nghiệm 3.1.1 Địa điểm thí nghiệm Các thí nghiêm được tiến hành tại bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. 3.1.2 Nguyên liệu thí nghiệm Giống gạo Jasmine 3.1.3 Thiết bị - dụng cụ - hóa chất Thiết bị sấy thăng hoa. Máy đo độ ẩm hạt Kett. Máy đo màu Colormeter. Máy sấy chân không. Dụng cụ phân tích. Hóa chất phân tích. 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 2 lần lặp lại. Kết quả được phân tích bằng phần mềm Excell 3.2.2 Nội dung – bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 1: Khảo sát sự biến đổi độ ẩm và một số chỉ tiêu chất lượng gạo khi sấy thăng hoa Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 20 Mục đích: nhằm tìm ra được sự biến đổi độ ẩm trong quá trình sấy thăng hoa và tìm hiểu xem chất lương của gạo biến đổi như thế nào sau khi sấy thăng hoa. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 1: Khảo sát sự biến đổi độ ẩm và một số chỉ tiêu chất lượng gạo khi sấy thăng hoa ở các nguyên liệu có nhiệt độ khác nhau Thí nghiệm được bố trí dựa trên nhân tố A chế độ xử lý nhiệt trước khi lạnh đông. • A1: lạnh đông -300C • A2: lạnh đông -250C • A3: để ở nhiệt độ phòng. Phương pháp tiến hành: Gạo mua về đo độ ẩm ban đầu, đem hai mẫu đi lạnh đông ở các nhiệt độ -250C và mẫu thứ hai ở nhiệt độ -300C, mẫu còn lại để ở nhiệt độ phòng. Sau khi lạnh đông khoảng hai ngày thì mẫu được đem đi sấy thăng hoa tại áp suất 66 mmTorr (tương đương 0,088 MPa) ở nhiệt độ phòng (280C). Sau khi sấy xong mẫu được để ổn định khoảng 24 h sau đó được đem đi đo ẩm và khảo sát một số chỉ tiêu chất lượng gạo. Chỉ tiêu đánh giá: tỉ lệ gạo gãy, độ trắng của khối hạt, độ bền gel, độ cứng cơm. Gạo Lạnh đông A1 A3 Sấy thăng hoa Bao gói A2 Đo độ ẩm Khảo sát một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 21 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự biến đổi độ ẩm và một số chỉ tiêu chất lượng gạo khi sấy chân không ở nhiệt độ cao. Mục đích: nhằm tìm ra được sự biến đổi độ ẩm trong quá trình sấy chân không và tìm hiểu xem chất lượng của gạo biến đổi như thế nào sau khi sấy chân không. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm trên được khảo sát với 2 nhân tố Nhân tố B: sấy chân không: • B1: Sấy chân không ở nhiệt độ 500C. • B2: Sấy chân không ở nhiệt độ 600C. Nhân tố C: sấy truyền thống, nhiệt đô sấy 600C. Phương pháp tiến hành: Gạo được đem đi sấy ở các điều kiện trên rồi sau đó được đem đi khảo sát một số yếu tố về chất lượng gạo. Chỉ tiêu đánh giá: Gạo được đánh giá chất lượng ở một số chỉ tiêu như: tỉ lệ gạo gãy, độ trắng của khối hạt, độ bền gel, độ cứng cơm. Gạo B B1 C Bao gói B2 Đo độ ẩm Khảo sát một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 22 3.3 Phương pháp phân tích Phương pháp xác định độ bền gel: phương pháp này được thực hiện t