CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM SẤY CHÂN KHÔNG

CHƯƠNG 4
XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM SẤY CHÂN KHÔNG
4.1. LÝ THUYẾT MỞ ĐẦU
4.1.2. Lý thuyết sấy rau quả
Sấy rau quả thông thường được thực hiện ở 3 dạng chủ yếu: dạng nguyên (hoặc
miếng); dạng bản mỏng và dạng bột hoặc nhũ tương.
Tuỳ theo dạng sản phẩm, công nghệ sấy rau quả có sơ đồ chung như sau:
44
Nguyên liệu
Rửa
Chọn - phân loại
Gọt sửa
Cắt miếng
(Hoặc để nguyên)
Chần (hấp)
Xử lý hoá chất

Chà Chà - Ép

Cô đặc

Sấy Sấy Sấy

Ép bánh Nghiền nhỏ

Bao gói Bao gói Bao gói

Thành phẩm Thành phẩm Thành phẩm
dạng nguyên dạng bản mỏng dạng bột
Rau quả tươi sau khi rửa sạch được loại bỏ phần không đủ tiêu chuẩn, được
phân cỡ theo kích thước, làm sạch, cắt miếng. Sau đó rau quả được chần (hấp), xử lý

hoá chất. Tiếp theo, các hình thức sản phẩm khác nhau được chế biến theo các sơ đồ
khác nhau.
Trong khi chần (hấp), do tác dụng của nhiệt và ẩm nên tính chất hoá lý của
nguyên liệu bị biến đổi có lợi cho sự thoát nước khi sấy. Đồng thời vi sinh vật bị tiêu
diệt và hệ thống enzim trong nguyên liệu bị mất hoạt tính, hạn chế tối đa khả năng
biến màu trong khi sấy rau quả và rút ngắn thời gian sấy. Ngoài ra quá trình chần làm
giảm độ hút ẩm của rau quả khô.
Trong công nghiệp sấy rau quả, để ngăn ngừa quá trình oxy hoá làm biến màu rau
quả khi sấy, người ta sử dụng các chất chống oxy hoá như axit sunfurơ, axit ascobic,
axit xitric và các muối natri của axit Sunfurơ (như sunfit, bisunfit, metabisunfit, ...) để
xử lý hoá chất cho rau quả trước khi sấy.
Yếu tố tác động nhiều đến chất lượng sản phẩm rau quả khô là nhiệt độ sấy, nhiệt
độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có hiệu quả cao, nhưng
không thể sử dụng nhiệt độ cao cho rau quả vì rau quả là sản phẩm chịu nhiệt kém:
trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 60
0
C thì Protein đã bị biến tính; Trên
90
o
C thì fructoza bắt đầu bị caramen hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá
các 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 cần dùng chế độ ôn hoà, nhiệt độ sấy không quá cao.
Ở đây, bằng thiết bị sấy chân không, dưới điều kiện chân không thấp, nhiệt độ
hóa hơi của nước sẽ rất thấp, làm tăng cường quá trình thoát ẩm trong vật, do vậy
phương pháp sấy chân không có thể tiến hành sấy ở nhiệt độ thấp hơn hơn nhiệt độ
môi trường. Vì thế sản phẩm sấy chân không không bị tác động gây biến tính của
nhiệt độ cao và luôn giữ được gần như đầy đủ các tính chất đặc trưng ban đầu.
4.1.1. Lý thuyết về sấy gỗ
Gỗ trước khi đưa vào chế biến, sử dụng phải được qua giai đoạn sấy khô đến độ
ẩm quy định, mỗi sản phẩm hoàn chỉnh gồm nhiều chi tiết nhỏ với các thông số cụ

thể. Sau đây là quy trình sản xuất chung của gỗ:
Gỗ tròn nguyên liệu → xẻ, cắt thành khí → ngâm tẩm áp suất (hoặc luộc) → Sấy
→ Phân loại quy cách chất lượng → bào → phân loại quy cách màu sắc → mộc
(phay, khoan, cắt, tiện) → ghép → chà nhám, đánh bóng bề mặt → sơn → đóng gói
→ thành phẩm → nhập kho.
Quá trình khô của gỗ
45
Quá trình khô của gỗ là một quá trình tổng hợp 3 quá trình vật lý cơ bản: Quá
trình mao dẫn, quá trình bay hơi trên bề mặt gỗ và quá trình khuếch tán ẩm. Khi độ
ẩm của gỗ lớn hơn điểm bão hòa thớ gỗ, quá trình mao dẫn là chủ yếu của việc di
chuyển ẩm bên trong gỗ. Khi gỗ khô dần và độ ẩm của gỗ giảm xuống dưới điểm bão
hòa thớ gỗ, quá trình di chuyển ẩm trong gỗ là quá trình khuếch tán đơn thuần.
Quá trình khô của gỗ có 2 giai đoạn cơ bản : Khi độ ẩm gỗ ở trên điểm bão hòa
thớ gỗ, quá trình giảm ẩm theo qui luật đường thẳng, tức là ở giai đoạn này tốc độ
thoát ẩm ổn định và không đổi gọi là giai đoạn khô đẳng tốc (giai đoạn khô của nước
tự do trong gỗ). Khi độ ẩm gỗ ở điểm bão hòa thớ gỗ do tính chất của vật liệu, đặc
biệt sự co rút của gỗ sẽ hạn chế rất mạnh tốc độ giảm ẩm. Do vậy ở giai đoạn này tốc
độ khô của gỗ giảm đi và độ ẩm của gỗ sẽ giảm theo dạng đường cong. Tuy nhiên
ranh giới giữa hai quá trình giảm ẩm trong thực tế không rõ ràng, có thể biểu diễn
quá trình khô của gỗ dưới dạng một đường cong liên tục nhất định.
Quá trình bay hơi nước bề mặt gỗ ướt được xem như quá trình bay hơi nước
trên bề mặt ẩm tự do, phụ thuộc vào các điều kiện vật lý giữa không khí và nước. Tốc
độ bay hơi của nước vào không khí phụ thuộc vào chênh lệch áp suất của hơi nước
trên bề mặt vật p
h
và phân áp suất hơi nước của môi trường đặt vật p
o.
Quá trình mao dẫn là quá trình di chuyển ẩm từ bên trong ẩm ra bề mặt. Quá
trình mao dẫn nhanh hay chậm phụ thuộc vào áp suất mao dẫn lớn hay bé. Quá trình
này được đặc trưng qua các thông số sau:

- Lực mao dẫn _ lực mao dẫn lớn hay bé phụ thuộc vào kích thước mao quản, sức
căng bề mặt của chất lỏng và góc cong
α
, được tính theo công thức sau:
K = 2.r.
⋅⋅
σπ
cos
α
- Áp suất mao dẫn_ là tỉ số giữa lực mao dẫn và tiết diện ngang của mao quản.
Điều này có nghĩa là kích thước mao quản giữ một vai trò quan trọng trong chuyển
động của nước ở các loại vật liệu xốp (như gỗ).
Theo F.Kollman, trong một mao quản hướng di chuyển của nước trong mao dẫn
sẽ theo hướng bay hơi của nước mao dẫn. Ở một đầu của mao quản, hơi nước sẽ
ngưng tụ và ở đấy chất lỏng do có sự chênh lệch lực liên kết sẽ chuyển động qua mao
quản, nơi tồn tại áp suất hơi thấp hơn, chất lỏng sẽ bay hơi.
Động lực của quá trình dịch chuyển dòng ẩm trong gỗ: khi sấy gỗ, phần ẩm bên
trong dịch chuyển ra ngoài bề mặt, sau đó từ lớp ngoài mặt ngoài của ván, nước sẽ
bay hơi khuyếch tán ra ngoài môi trường sấy. Nhưng mức độ dịch chuyển ẩm từ
trong ra ngoài thường chậm hơn so với tốc độ bay hơi của ẩm trên bề mặt gỗ. Vì vậy
lớp gỗ ngoài mặt luôn luôn khô nhanh hơn lớp gỗ ở bên trong. Nhiệt độ cuả không
khí xung quanh càng cao, độ ẩm tương dối của không khí càng thấp thì tốc độ bay
46
hơi ở lớp bề mặt càng nhanh, lớp gỗ ngoài càng chóng khô. Mặt khác, do cấu tạo của
gỗ cũng hạn chế sự di chuyển của ẩm từ trong ra ngoài. Do vậy, trong giai đoạn đầu
của quá trình sấy luôn luôn hình thành sự chênh lệch về độ ẩm của gỗ ở lớp trong và
lớp ngoài. Mức độ chênh lệch đó càng lớn thì tốc độ dịch chuyển ẩm ra ngoài càng
nhanh và gỗ càng chóng khô.
Như vậy chênh lệch độ ẩm trong ván gỗ sấy là động lực của tốc độ dịch chuyển
ẩm bên trong gỗ ra ngoài mặt ván.

Trong sấy gỗ, chênh lệch nhiệt độ trong gỗ cũng được xem là một động lực của
tốc độ dịch chuyển ẩm. Tuy nhiên, trong các phương pháp sấy thông thường, hướng
dịch chuyển của dòng nhiệt thường ngược với chiều chuyển dịch của dòng ẩm và gây
cản trở quá trình khô của gỗ.
Trong quá trình sấy chân không kiểu không liên tục, vật sấy được gia nhiệt đến
nhiệt độ yêu cầu và được rút chân không. Sau khi rút chân không, nhiệt độ của gỗ
giảm xuống nhanh chóng và thấp hơn nhiệt độ của môi trường xung quanh do sự mất
nhiệt của quá trình bay hơi và thoát ẩm từ vật sấy. Do đó xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa
môi trường xung quanh trong buồng sấy và gỗ trong giai đoạn hút chân không. Nếu
nhiệt độ của môi trường cao, sẽ có một khả năng truyền nhiệt đáng kể làm ảnh hưởng
đến quá trình sấy, đặc biệt là tốc độ sấy và chất lượng sấy. Để hạn chế sự truyền
nhiệt này vật sấy được gia nhiệt sơ bộ rồi sau đó mới được sấy trong buồng sấy chân
không (điều này cho phép sấy gỗ ở nhiệt độ phòng hoặc xung quanh nhiệt độ phòng).
Chênh lệch áp suất hơi nước trong gỗ và môi trường sấy được coi là động lực thứ
3 thúc đẩy tốc độ dịch chuyển của ẩm trong gỗ trong quá trình sấy. Qua việc điều tiết
trạng thái của môi trường sấy sẽ điều tiết được tác động của động lực này đến quá
trình khô của gỗ sấy.
Trong sấy chân không, độ chênh áp suất này lại là động lực chính thúc đẩy quá
trình sấy. Bởi nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không đó là sự phụ thuộc
vào áp suất điểm sôi của nước. Nếu làm giảm (hạ thấp) áp suất trong một thiết bị
chân không xuống đến áp suất mà ở đấy nước trong gỗ bắt đầu sôi và bốc hơi sẽ tạo
nên một dòng chênh lệch áp suất đáng kể dọc theo bề mặt gỗ, làm hình thành nên một
dòng ẩm chuyển động trong gỗ theo hướng từ trong ra bề mặt ngoài. Điều này có
nghĩa là ở một áp suất nhất định nước sẽ có một điểm sôi nhất định, do vậy khi hút
chân không sẽ làm cho áp suất trong gỗ giảm đi và đến mức nhiệt độ gỗ (cũng là
nhiệt độ của nước trong gỗ) đạt đến nhiệt độ sôi của nước ở áp suất đấy, nước trong
vật sẽ hóa hơi và làm tăng áp suất trong gỗ và tạo nên một chênh lệch áp suất hơi ∆p
= (p
bh
- p

h
)

giữa áp suất bão hòa hơi nước trên bề mặt và phân áp suất hơi nước trong
môi trường đặt vật sấy, đây chính là nguồn động lực chính tạo điều kiện thúc đẩy quá
trình di chuyển ẩm từ bên trong gỗ ra ngoài bề mặt bay hơi của quá trình sấy chân
47
không. Và ở đấy, dưới điều kiện chân không, quá trình bay hơi diễn ra nhanh chóng
và qua đó quá trình khô gỗ sẽ rất nhanh, thời gian sấy giảm xuống đáng kể.
Quá trình dịch chuyển ẩm trong gỗ sấy
Đối với quá trình sấy gỗ, đầu tiên nước ở bề mặt gỗ bốc hơi ra ngoài môi trường
không khí, phần nước ở bên trong kế tiếp sẽ dịch chuyển ra lớp ngoài của gỗ để thực
hiện quá trình bay hơi. Tuy nhiên tốc độ dịch chuyển ẩm của nước từ trong ra ngoài
thường chậm hơn so với tốc độ bay hơi nước của nước ở bề mặt gỗ. Vì vậy lớp gỗ bề
mặt luôn luôn khô hơn lớp gỗ bên trong. Nếu nhiệt độ không khí xung quanh càng
cao, độ ẩm tương đối của môi trường càng thấp thì tốc độ bay hơi nước của lớp gỗ
ngoài cùng càng nhanh. Mặc khác, do cấu tạo của gỗ cũng hạn chế sự dịch chuyển
của nước từ bên trong ra ngoài. Do đó trong đoạn đầu của quá trình sấy hình thành sự
chênh lệch về độ ẩm của gỗ ở lớp bên trong và lớp bên ngoài. Mức độ chênh lệch đó
càng cao thì sự dịch chuyển nước từ trong ra ngoài càng nhanh và gỗ sẽ càng chóng
khô.
Sự chênh lệch về nhiệt độ trong quá trình sấy
Sự chênh lệch về nhiệt độ là động lực thứ hai thúc đẩy tốc dộ di chuyển nước
trong gỗ sấy, nước sẽ di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp, tức
là di chuyển cùng hướng với hướng dịch chuyển của nhiệt. Do đó khi sấy gỗ cần phải
làm nóng gỗ lên trước để trong quá trình sấy có thể tránh được sự chênh lệch về nhiệt
độ làm cản trở sự dịch chuyển của nước ra phía ngoài.
Cơ sở thành lập chế độ sấy
- Trước khi sấy cần làm nóng gỗ nhằm rút ngắn thời gian sấy. Thường gỗ trước
khi sấy đều được làm nóng đến nhiệt độ bằng hoặc cao hơn nhiệt độ khi bắt đầu sấy

một ít nhằm định hướng cho gỗ thoát ra ngoài dễ dàng.
- Trong giai đoạn dầu không cho phép làm giảm độ ẩm của lớp bề mặt một cách
quá nhanh và đột ngột vì như thế dễ làm gỗ bị nứt bề mặt, cong vênh.
- Độ ẩm của môi trường sấy càng về cuối càng giảm.
- Nhiệt độ sấy tăng dần từ khi bắt đầu sấy đến lúc kết thúc sấy nhằm hạn chế sự
bay hơi của lớp gỗ bề mặt trong giai đoạn đầu của quá trình sấy.
48