Nghiên cứu sản xuất thịt bò khô bằng phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------

NGUYỄN CÔNG HIẾU

NGHI N C U SẢN XUẤT TH T B

KHÔ B NG

PHƯƠNG PHÁP SẤY B C XẠ HỒNG NGOẠI
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. PHẠM CÔNG THÀNH

Hà Nội - Năm 2011
1


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học mà bản thân
tôi đã trực tiếp thực hiện. Tất cả các số liệu kết quả trình bày trong luận văn là
trung thực, khách quan và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2011

Nguyễn Công Hiếu

2


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Phạm Công Thành đã
có nhiều công sức tận tình hƣớng dẫn, theo dõi sát sao và đóng góp những ý
kiến quý báu cho tôi hoàn thành báo cáo luận văn tốt nghiệp.
Ban lãnh đạo Viện CNSH-CNTP, tập thể cán bộ giảng viên Viện đã
nhiệt tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập
và thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa CNTP&HH Trƣờng Đại
học Sao Đỏ, tập thể cán bộ giáo viên Tổ môn Công nghệ thực phẩm đã giúp
đỡ tôi về mọi mặt để thực hiện đề tài nghiên cứu.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2011

Nguyễn Công Hiếu

3

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................................................. 2
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................... 3
MỤC LỤC ......................................................................................................................................... 4
Danh mục các bảng............................................................................................................................ 5
Danh mục các hình vẽ........................................................................................................................ 6
Chƣơng 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 7
Chƣơng 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................................................. 9
2.1. Tổng quan về kỹ thuật sấy .......................................................................................................... 9
2.1.1. Quá trình sấy .............................................. 9
2.1.2. Các phƣơng pháp sấy [1], [2], [3], [4], [5]............................ 10
2.2. Tổng quan về bức xạ hồng ngoại ............................................................................................. 19
2.2.1. Đặc điểm của tia hồng ngoại ................................... 19
2.2.2. Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại ............................ 21
2.2.3. Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại ............................ 22
2.2.4. Tính ƣu việt của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại ...................... 23
2.3. Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ bức xạ hồng ngoại trong công nghệ thực phẩm .... 24
2.4. Ứng dụng công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại trong sản phẩm thực phẩm .............................. 29
2.4.1. Quy trình sấy long nhãn ...................................... 29
2.4.2. Quy trình sấy vải........................................... 30
2.4.3. Quy trình sấy chuối lát ....................................... 30
2.4.4. Quy trình sấy dứa .......................................... 31
CHƢƠNG 3. NGUYÊN VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..... 32
3.1. Nguyên vật liệu ......................................................................................................................... 32
3.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................................................. 34
3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................................... 34
3.3.1. Phƣơng pháp thực nghiệm..................................................................................................... 34
3.3.2. Các phƣơng pháp phân tích sử dụng trong đề tài.................................................................. 35

CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................................... 44
4.1. Thiết kế, chế tạo mô hình sấy hồng ngoại ................................................................................ 44
4.1.1. Thiết kế mô hình .................................................................................................................... 44
4.1.2. Nguyên lý hoạt động .............................................................................................................. 49
4.1.3. Đặc tính kỹ thuật của tủ sấy ................................................................................................... 49
4.1.4. Nguyên tắc vận hành tủ sấy hồng ngoại................................................................................ 49
4.2. Kết quả nghiên cứu công nghệ sấy........................................................................................... 50
4.2.1. Kết quả công nghệ tẩm ƣớp nguyên liệu............................................................................... 50
4.2.2. Kết quả nghiên cứu công nghệ sấy........................................................................................ 53
4.2.3. Xây dựng qui trình sản xuất................................................................................................... 71
4.2.4. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm .............................................................................................. 74
Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................. 77
PHỤ LỤC......................................................................................................................................... 79

4


Danh mục các bảng
Bảng 2.1. Ảnh hưởng của thời gian chiếu đến tỉ lệ nẩy mầm của thóc(Bề dày
lớp hạt 1 cm) [9]
Bảng 2.2. Một số nông sản được sấy bằng máy sấy hồng ngoại
Bảng 2.3. Năng lượng chuyển hóa của hạt khi xử lý bằng bức xạ hồng ngoại
Bảng 2.4. Sấy một số nông sản bằng bức xạ hồng ngoại [8]
Bảng 2.5. Chỉ tiêu chất lượng của long nhãn
Bảng 2.6. Chỉ tiêu chất lượng của vải sấy
Bảng 2.7. Chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy
Bảng 2.8. Chỉ tiêu chất lượng của dứa sấy
Bảng 3.1: Thành phần hóa học của thịt bò
Bảng 3.2: Thành phần acid amin không thay thế trong nguyên liệu thịt bò

Bảng 3.3: Hàm lượng khoáng trong nguyên liệu thịt bò
Bảng 3.4: Hàm lượng vitamin trong thịt bò
Bảng 3.5. Năng lượng tính bằng calo của 1kg nguyên liệu thịt bò
Bảng 4.1. Thành phần gia vị trong sản phẩm thịt bò
Bảng 4.2 Kết quả đánh giá cảm quan nguyên liệu sau quá trình ngâm tẩm
Bảng 4.3. Biến đổi độ ẩm (%) của thịt bò theo thời gian sấy ở các nhiệt độ
khác nhau
Bảng 4.4. Điểm chất lượng của sản phẩm bò khô ở các chế độ
Bảng 4.5. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 500C trong 240 phút
Bảng 4.6. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 550C trong 240 phút
Bảng 4.7. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 600C trong 210 phút
Bảng 4.8. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 600C trong 240 phút
Bảng 4.9. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 650C trong 180 phút
Bảng 4.10. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 650C trong 210 phút
Bảng 4.11. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 650C trong 240 phút
Bảng 4.12. Biến đổi độ ẩm (%) của thịt bò khô theo thời gian sấy ở nhiệt độ
650C với các độ dày nguyên liệu khác nhau
Bảng 4.13. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 650C trong 210 phút
độ dày nguyên liệu 0,3cm
Bảng 4.14. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 650C trong 210 phút
độ dày nguyên liệu 0,4cm
Bảng 4.15. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 650C trong 210 phút
độ dày nguyên liệu 0,5cm
Bảng 4.16. Kết quả cảm quan thịt bò khô sấy ở nhiệt độ 650C trong 210 phút
độ dày nguyên liệu 0,6cm
Bảng 4.17 . Thành phần gia vị trong sản phẩm thịt bò khô
Bảng 4.18 .Chất lượng sản phẩm thịt bò khô với qui trình sản xuất tối ưu
Bảng 4.19. Thành phần dinh dưỡng của sản phẩm thịt bò

5

Trang 25
Trang 27
Trang 28
Trang 28
Trang 29
Trang 30
Trang 31
Trang 31
Trang 33
Trang 33
Trang 33
Trang 33
Trang 34
Trang 50
Trang 52
Trang 54
Trang 55
Trang 56
Trang 57
Trang 58
Trang 59
Trang 60
Trang 61
Trang 62
Trang 66
Trang 67
Trang 68
Trang 69
Trang 70

Trang 73
Trang 74
Trang 75


Danh mục các hình vẽ
Hình 2.1. Phòng sấy kiểu hòm thông gió tự nhiên
Hình 2.2. Phòng sấy kiểu hòm thông gió nhân tạo
Hình 2.3. Phòng sấy một đường hầm
Hình 2.4. Phòng sấy hai đường hầm
Hình 2.5. Phòng sấy khô kiểu băng chuyền
Hình 2.6. Sơ đồ thiết bị sấy chân không
Hình 2.7. Sơ đồ thiết bị sấy khô chân không kiểu tiếp xúc
Hình 2.8. Ảnh hưởng của khoảng cách chiếu (h) và thời gian chiếu
đến độ nứt hạt thóc
Hình 2.9. Ảnh hưởng bề dày lớp hạt đến độ nứt của hạt
Hình 2.10. Ảnh hưởng của thời gian chiếu đến mật độ côn trùng
Hình 3.1. Nguyên liệu thịt bò tươi
Hình 3.2. Sơ đồ bộ cất đạm
Hình 3.3. Bộ chiết Soxhlet
Hình 4.1. Bản thiết kế mô hình tủ sấy hồng ngoại
Hình 4.2. Thiết kế dàn sấy hồng ngoại
Hình 4.3. Tủ sấy bằng bức xạ hồng ngoại
Hình 4.4. Cấu tạo phía trong của tủ
Hình 4.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ ngâm tẩm
Hình 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ tẩm ướp toC và thời gian ngâm
tẩm  đến độ thoát dịch của nguyên liệu
Hình 4.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định công nghệ sấy
Hình 4.8. Sự biến đổi độ ẩm của thịt bò ở 500C (), 550C
(),600C, (), 650C () theo thời gian

Hình 4.9. Điểm chất lượng cảm quan ở các chế độ sấy khác nhau
Hình 4.10. Sự biến đổi độ ẩm của thịt bò ở độ dày 0,3cm; 0,4cm;
0,5cm; 0,6cm theo thời gian
Hình 4.11. Điểm chất lượng cảm quan sản phẩm ở độ dày
nguyên liệu khác nhau
Hình 4.12. Qui trình công nghệ sản xuất thịt bò khô bằng phương
pháp sấy bức xạ hồng ngoại
Hình 4.13. Sản phẩm thịt bò khô
6

Trang 11
Trang 12
Trang 13
Trang 14
Trang 15
Trang 17
Trang 18
Trang 24
Trang 25
Trang 26
Trang 32
Trang 37
Trang 41
Trang 45
Trang 46
Trang 47
Trang 48
Trang 50
Trang 51
Trang 53

Trang 54
Trang 63
Trang 65
Trang 71
Trang 72
Trang 74


Chƣơng 1. MỞ ĐẦU
Sấy khô bằng đối lƣu và sấy tiếp xúc từ lâu đã đƣợc ứng dụng rộng rãi
trong việc bảo quản các sản phẩm thực phẩm. Tuy vậy, các phƣơng pháp này
vẫn tồn tại những nhƣợc điểm lớn nhƣ thời gian sấy kéo dài, sản phẩm sau khi
sấy có nhiều biến đổi về hƣơng vị, màu sắc, chất lƣợng sản phẩm không đồng
đều, tỷ lệ phế phẩm cao...
Công nghệ gốm bức xạ hồng ngoại (Bức xạ hồng ngoại) là một trong
những công nghệ mới trong lĩnh vực sấy khô các sản phẩm lƣơng thực, thực
phẩm. Công nghệ này có những ƣu điểm vƣợt trội là sấy ở nhiệt độ thấp, tốc
độ sấy nhanh, tiết kiệm năng lƣợng, bảo tồn đƣợc đặc tính sinh học của sản
phẩm sấy (màu sắc, hƣơng vị), giảm tỷ lệ phế phẩm, đảm bảo chất lƣợng vệ
sinh an toàn thực phẩm. Hiện nay công nghệ này đã đƣợc ứng dụng rất rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống kinh tế xã hội và đã và đang nhận đƣợc
sự quan tâm của đông đảo các nhà khoa học.
Hiện nay, các hãng của Đức, Ý và một số nƣớc trên thế giới đã sản xuất
ra nhiều mô hình tủ sấy hồng ngoại và rao bán trên thị trƣờng, tuy vậy giá cả
của sản phẩm còn cao và đang là vấn đề khiến các nhà khoa học, các nhà sản
xuất phải đặc biệt quan tâm. Việc thiết kế mô hình tủ sấy hồng ngoại giảm
đáng kể đƣợc kinh phí sẽ là sự lựa chọn đúng đắn trong tình hình chung của
các nhà nghiên cứu trong nƣớc. Một mô hình sấy có thể thay đổi đƣợc các
thông số về kích thƣớc dàn sấy, tốc độ gió và nhiệt độ bề mặt sản phẩm sẽ tạo
nên sự thuận lợi trong nghiên cứu. Phƣơng pháp sấy bằng tia bắc xạ hồng

ngoại có thể tiết kiệm 30% năng lƣợng, thời gian sấy nhanh hơn phƣơng pháp
sấy thông dụng khác gấp 3 lần. Các sản phẩm sau khi sấy có chất lƣợng đồng
đều, ít phế phẩm, màu sắc, hƣơng vị tốt hơn một số phƣơng pháp sấy thông
dụng khác.

7


Hiện nay, sản lƣợng thịt bò nƣớc ta ƣớc tính đạt khoảng 142162
tấn/năm; tuy nhiên, ở Việt Nam chƣa có cơ sở sản xuất nào sử dụng phƣơng
pháp sấy bằng tia bức xạ hồng ngoại trong công nghệ sản xuất thịt bò khô.
Với mong muốn tạo ra một sản phẩm thịt bò khô có chất lƣợng dinh dƣỡng,
giá trị cảm quan cao, thời gian sản xuất ngắn tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên
cứu sản xuất thịt bò khô bằng phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại”.

8


Chƣơng 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về kỹ thuật sấy
2.1.1. Quá trình sấy
- Sấy là một phƣơng pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ
dàng, nó làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn,
nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển đƣợc. Sấy cũng làm
giảm hoạt độ của các enzyme, giảm kích thƣớc và trọng lƣợng của sản phẩm.
- Sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng
phƣơng pháp bay hơi nƣớc. Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi
nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật
sấy. Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy vào môi trƣờng [2] [3] [13]. Các quá
trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có ảnh

hƣởng qua lại lẫn nhau.
- Sự khuếch tán của nƣớc từ nguyên liệu ra môi trƣờng có 2 quá trình:
+ Quá trình khuếch tán ngoại:
Là sự dịch chuyển của hơi nƣớc trên bề mặt vào không khí. Lƣợng
nƣớc bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện đƣợc dƣới điều kiện
áp suất hơi nƣớc bão hoà trên bề mặt nguyên liệu lớn hơn áp suất riêng phần
của hơi nƣớc trong không khí [3]
+ Quá trình khuếch tán nội:
Là quá trình chuyển động của nƣớc trong nguyên liệu từ lớp này sang
lớp khác để tạo độ cân bằng ẩm trong bản thân nguyên liệu. Động lực của quá
trình khuếch tán nội là sự chênh lệch về độ ẩm giữa các lớp bên trong và bên
ngoài. Nếu sự chênh lệch ẩm càng lớn tức là gradien độ ẩm càng lớn thì tốc
độ khuếch tán nội càng nhanh [3].

9


2.1.2. Các phƣơng pháp sấy [1], [2], [3], [4], [5]
2.1.2.1. Sấy khô tự nhiên

Đây là phƣơng pháp đơn giản, rẻ tiền nhất hiện nay mà ngƣời ta thƣờng
dùng. Hiệu quả của phƣơng pháp nà hoàn toàn phụ thuộc vào thời tiết, nếu trời
nắng to, gió nhiều tốc độ lamg khô sản phẩm nhanh và ngƣợc lại. Phƣơng pháp
sấy khô này rất đoen giản, ta chỉ cần đặt cá lên các khay sấy và đặt ngoài trời
nắng.
2.1.2.2. Sấy khô cưỡng bức
a) Phòng sấy kiểu hòm
- Phòng sấy kiểu hòm thông gió tự nhiên
Đây là loại phòng sấy phổ thông có thể áp dụng rộng rãi ở khắp mọi
nơi. Trên thực tế ở các khu dân cƣ không có điện, không có nồi hơi thì việc

sấy khô trên cơ bản là dựa vào kiểu phòng sấy này. Nhiệt lƣợng cung cấp cho
việc sấy là dựa vào nhiệt toả ra của than đốt thƣờng là than đá và than gỗ
Nguyên tắc thông gió: Dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài
phòng sấy, dẫn đến sự chênh lệch về áp suất và tạo nên luồng không khí lƣu
thông tự nhiên.
Dựa vào hƣớng lƣu chuyển của không khí có thể chia thành 2 kiểu
phòng sấy sau:
+ Phòng sấy khô cung cấp hơi nóng từ trên xuống
Cách làm việc của thiết bị: Không khí lạnh vào lƣới lọc và đƣợc gia
nhiệt đi qua lá chắn phân phối để cung cấp nhiệt cho cá từ trên xuống, không
khí khô hút ẩm của nguyên liệu rồi đi ra ngoài qua ống thoát ẩm.

10


1. Lá chắn phân phối nhiệt

2. Bộ phần gia nhiệt

3. Lưới lọc không khí

4. Ống thóat ẩm

5. Buồng sấy

6. Nguyên liệu
Hình 2.1. Phòng sấy kiểu hòm thông gió tự nhiên

Để đảm bảo lƣu thông của phòng sấy này tốt thì nhiệt độ trong phòng
phải trên 800C.

+ Phòng sấy khô cung cấp hơi nóng từ dƣới lên.
Cách làm việc của thiết bị: Gia nhiệt đốt nóng tấm kim loại rồi đốt
nóng không khí, không khí nóng sẽ đi từ dƣới lên và tiến hành sấy khô cá.
Sau khi trao đổi nhiệt không khí ẩm theo ống thoát ẩm đi ra ngoài.
Loại phòng sấy này khá phổ biến và có nhiều ƣu điểm hơn so với phòng sấy
trên. Lƣu thông không khí trong phòng thuận lợi hơn nhiều và tỉ lệ lợi dụng
của phòng sấy cũng cao hơn. Thao tác dễ dàng hơn và kết cấu hoàn thiện hơn.
b) Phòng sấy kiểu hòm thông gió nhân tạo
Phòng sấy khô kiểu này đã tiến bộ hơn phòng sấy trên vì nó đã có quạt
gió để thông gió một cách dễ dàng và điều chỉnh đƣợc tốc độ gió theo ý
muốn, đồng thời luồng gió đi trong phòng sấy đƣợc ổn định.
11


1. Phòng sấy hỗn hợp không khí

2. Lá chắn phân phối khuếch tán gió

3. Qụat điện

4. Bộ phận gia nhiệt

5. Phòng quạt gió

6. Lá chắn đứng phân phối gió

7. Cửa thu hồi không khí nóng

8. Lá chắn đảo gió

9. Bộ phận gia nhiệt giữa chừng

10. Tấm chắn

11. Cửa thông khí ẩm thoát ra

12. Phòng sấy

13. Lọc gió
Hình 2.2. Phòng sấy kiểu hòm thông gió nhân tạo
Cách làm việc: không khí qua lƣới lọc (13) vào phòng hỗn hợp không
khí (1) đi qua bộ phận gia nhiệt (4) đƣợc đốt nóng và đƣợc quạt thổi đi trong
phòng (5) đến các lá chắn đứng (6) gió đƣợc phân phối theo chiều đứng rồi đi
qua lá chắn đảo gió (8) đi xuống dƣới vào vách khuếch tán gió (2) làm cho
gió phân phối đều đặn từ trên xuống đi qua phòng sấy (12) rồi đi ra ngoài,
một bộ phận không khí ẩm xuống dƣới theo cửa thoát ẩm (11) đi ra ngoài còn
bộ phận không khí nóng còn lại đi qua lá chắn (10) rồi về phòng hỗn hợp (1)
lại tiếp tục chu trình sau.

12


Nhiệt độ sấy của loại phòng sấy này đƣợc chia làm 2 giai đoạn: Giai
đoạn đầu nhiệt độ khoảng 40-450C và sau khi sấy đến bán khô thì nâng nhiệt
độ lên 70-800C và sấy đến khô. Để hiệu suất sấy đƣợc cao nên giảm chiều dày
của nguyên liệu và nên áp dụng phƣơng pháp sấy gián đoạn. Thời gian sấy
tùy thuộc vào lọai nguyên liệu. Tốc độ gió ở giai đoạn đầu là 3-4m/s và giai
đoạn 2 là 4-5m/s.
2.1.2.3. Phòng sấy kiểu đường hầm
Loại phòng sấy này có ƣu điểm rất lớn là sản xuất liên tục, thao tác dễ

dàng nhƣng đồng thời áp dụng để sấy cá thì vẫn còn khuyết điểm là cá khó
thoát ẩm, lâu khô, cá nguyên liệu không đƣợc sấy ở nhiệt cao nên phòng sấy
khá dài, dây dựng tốn kém.
Loại phòng sấy này có hai kiểu
a) Loại phòng 1 đường hầm

1. Đƣờng hầm sấy
2. Ống thoát ẩm
3. Đƣờng ray
4. Xe nguyên liệu và hƣớng đi
5. Hƣớng đi của không khí nóng
6. Cửa xe ra
7. Mô tơ
8. Qụat gió
9. Bộ phận gia nhiệt
10. Đƣờng hồi lƣu của không khí nóng
Hình 2.3. Phòng sấy một đường hầm
13


Khi sấy, xe nguyên liệu đi ngƣợc chiều với không khí nóng. Nguyên
liệu đƣợc nâng nhiệt dần dần và hàm lƣợng ẩm trong nguyên liệu cũng giảm
dần xuống.
b) Phòng sấy hai đường hầm

1. Vỏ ngoài

2. Xe sấy nguyên liệu

3. Bộ phận gia nhiệt

4. Hƣớng đi của không khí nóng

5. Qụat gió

6. Bộ phận lọc hơi ẩm

7. Ống thoát ẩm

8. Không khí vào

9. Lối vào của xe sấy

10. Lối ra của xe sấy

Hình 2.4. Phòng sấy hai đường hầm
Kiểu phòng sấy này cũng gần giống kiểu 1 đƣờng hầm nhƣng khi sấy
cá thấy rằng kiểu 2 đƣờng hầm có nhiều ƣu điểm hơn.
Kiểu phòng sấy này có cấu tạo gồm 2 buồng song song, đồng thời dùng
2 quạt máy để đƣa gió cùng chiều nhƣng nguyên liệu đi trong 2 phòng sấy là
ngƣợc chiều nhau. Nguyên liệu đƣợc cung cấp nhiệt hợp lý tức là giai đoạn 1
nguyên liệu đi cùng chiều với luồng không khí nóng, giai đoạn sau nguyên
liệu đi ngƣợc chiều với không khí nóng. Trong quá trình sấy ở cuối giai đoạn

14


1, đầu giai đoạn 2 vấn đề gia nhiệt chậm lại nhƣ vậy việc khuếch tán nội đƣợc
tiến hành kịp thời.
Trong giai đoạn 2 nguyên liệu đi ngƣợc chiều với không khí nóng, ở

giai đoạn này lƣợng nƣớc trong nguyên liệu ít nên nhiệt độ gia nhiệt tăng dần
đến khô hoàn toàn.
2.1.2.4. Phòng sấy khô kiểu băng chuyền

1. Vỏ ngoài

2. Bộ phận gia nhiệt không khí

3. Bánh xe chuyền và làm căng

4. Thiết bị đƣa nguyên liệu vào

5. Giá đƣa nguyên liệu ra

6. Băng tải

7. Bộ phận lắc động

8. Chổi quét sạch băng tải

9. Rãnh dầu

10. Cửa gió thổi

11. Lá điều chỉnh tốc độ gió

12. Bộ phận điều chỉnh tốc độ gió

Hình 2.5. Phòng sấy khô kiểu băng chuyền
Hiện nay, ngƣời ta dùng nhiều để sấy loại cá nhỏ mình bẹp hoặc sấy cá

lát thái mỏng.
Khi sấy loại cá nhỏ, nhiệt độ sấy 70-800C và thời gian sấy 3-4 giờ.

15


2.1.2.5. Sấy khô bằng chân không
a) Phương pháp sấy khô bằng chân không
Sấy khô cá trong môi trƣờng chân không là phƣơng pháp sấy tiên tiến
nhất trong công nghệ sấy khô hiện nay, sấy khô cá bằng chân không có thể
đảm bảo đƣợc phẩm chất của sản phẩm tốt
Tiêu chuẩn để đánh giá sản phẩm khô tốt hoặc xấu khì khi chúng ta cho
chúng vào nƣớc có thể phục hồi lại trạng thái tƣơi ban đầu hay không, khả
năng phục hồi của sản phẩm là tiêu chuẩn đánh giá đầu tiên.
Sấy khô bằng chân không là dƣới độ chân không thấp nhiệt độ bốc hơi
của nƣớc trong nguyên liệu sẽ thấp, hoặc nếu độ chân không rất thấp thì nƣớc
sẽ đông kết và thăng hoa ở nhiệt độ rất thấp, do đó quá trình sấy khô đƣợc
nhanh và chất lƣợng sản phẩm cũng sẽ tốt.
Phƣơng pháp sấy khô bằng chân không có hai cách sau:
- Sấy khô bằng chân không ở nhiệt độ thƣờng
Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp này là khi giảm áp lực xuống thì điểm
sôi của chất lỏng hạ xuống.
- Sấy khô bằng chân không ở nhiệt độ dƣới 00C
Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở dƣới điều kiện nhiệt độ thấp, nƣớc ở
trong nguyên liệu đông kết lại và trực tiếp thăng hoa từ thể rắn sang thể hơi
mà không qua thể lỏng. Đặc điểm của phƣơng pháp này là trƣớc khi sấy làm
cho áp lực toàn phần trong tủ sấy thấp hơn áp lực hơi nƣớc của nƣớc đá ở 00C
là 4mmHg, tức là thấp hơn 1,0mmHg (áp lực của hơi nƣớc bão hòa ở 0 0C là
0,0062kg/cm2). Dƣới áp suất nhƣ vậy làm cho nguyên liệu khô trong trạng
thái đông kết vì vậy phƣơng pháp này còn gọi là phƣơng pháp đông khô.

16


b) Thiết bị sấy khô chân không
Hiện nay ngƣời ta đã sản xuất rất nhiều thiết bị sấy khô chân không.
Nhìn chung thiết bị sấy chân không gồm 4 bộ phận chính nhƣ sau: tủ sấy,
bình ngƣng, máy lạnh và bơm chân không.

1. Tủ sấy

2. ống dẫn

3. Bình ngƣng

4. Van

5. Bơm chân không

6. Thiết bị lạnh

Hình 2.6. Sơ đồ thiết bị sấy chân không
Bên trong tủ chân không có các tấm kim loại mỏng để đặt các khay cá
và các ống sinh hàn có nƣớc tuần hoàn ở một nhiệt độ xác định. Dàn ngƣng
có hơi tác nhân lạnh từ máy lạnh đến tuàn hoàn trong đó. Bên trong xi lanh
của bình ngƣng có trục quay gắn liền với một thanh để cạo sạch lớp tuyết bám
trên bề mặt làm lạnh của bình ngƣng.
- Thiết bị sấy chân không làm việc nhƣ sau:
Xếp đầy cá vào tủ chân không đóng kín cửa lại, sau đó mở máy lạnh,
bơm chân không chạy trục quay bình ngƣng và mở hệ thống đốt nóng để nâng

17


nhiệt của tủ sấy. Hơi nƣớc đƣợc tách ra từ cá cùng với không khí ở tủ sấy
chân không nhờ bơm hút liên tục đƣa đến bình ngƣng, ở đây làm lạnh và biến
thành tuyết bám trên thành bình ngƣng có nhiệt độ dƣới -300C.
c) Phương pháp sấy khô chân không kiểu tiếp xúc
Tủ sấy loại này tƣơng đối hiện đại, thời gian sấy rất nhanh. Ví dụ một
tủ sấy do Anh sản xuất với các thông số nhƣ sau: Tủ làm bằng thép, thể tích
2,28x1,58x2,54m mỗi lần xử lý khoảng 1000kg nguyên liệu, độ dày nguyên
liệu để sấy là 3,8cm. Áp lực tuyệt đối trong tủ khi bắt đầu sấy là 13mmHg và
sau giảm dần đến 2mmHg, nhiệt độ của hơi nƣớc gia nhiệt là 140 0C, nhiệt độ
của nguyên liệu trong quá trình làm khô phần lớn thời gian giữ ở 30-400C.
Giai đoạn cuối có thể lên tới 600C. Nhiệt độ cách biệt từ cửa nƣớc nóng vào
và ra là 200C.
Dùng tủ kiểu này cho sản phẩm thủy sản đạt chất lƣợng tốt.

1. Tủ sấy

2. Dàn gia nhiệt

3. Khay nguyên liệu

4. Bình ngƣng phân ly nƣớc

5. Đƣờng thoát ẩm

6. Đƣờng hút chân không

Hình 2.7. Sơ đồ thiết bị sấy khô chân không kiểu tiếp xúc

18


2.1.2.6. Phương pháp sấy khô bằng chân không thăng hoa
Phƣơng pháp sấy khô bằng chân không thăng hoa là một phƣơng pháp
sấy hiện đại, nó đƣợc ứng dụng trong công nghiệp để sấy các loại nguyên vật
liệu quý, các dạng nguyên liệu ở thể keo, xốp khó sấy. Vì thế thiết bị loại này
rất phức tạp, yêu cầu kỹ thuật cao, tính kinh tế còn thấp nên chƣa đƣợc áp dụng
rộng rãi.
2.1.2.7. Sấy bằng bức xạ hồng ngoại
Vật liệu sấy trong công nghiệp thực phẩm thƣờng đƣợc cấu tạo chủ yếu
bởi các chất hữu cơ và nƣớc, phổ hấp thụ năng lƣợng bức xạ của nƣớc và các
chất hữu cơ là khác nhau.
Ở mỗi bƣớc sóng nhất định, chất hữu cơ sẽ trở thành “vật trong suốt” không hấp thụ năng lƣợng bức xạ hồng ngoại mà nƣớc sẽ trở thành “vật đen”
- hấp thụ năng lƣợng bức xạ hồng ngoại tối đa. Do đó khi chiếu tia hồng
ngoại có bƣớc sóng nằm trong khoảng 2,5  3,5 m tƣơng ứng với bƣớc sóng
mà nƣớc có thể hấp thụ tối đa năng lƣợng bức xạ. Kết quả là các phân tử nƣớc
sẽ dao động mạnh, tạo ma sát và sinh nhiệt rất lớn.
Mặt khác dƣới tác động của năng lƣợng bức xạ, phân tử nƣớc dễ dàng
bị phân ly thành các ion H+ và OH-, do đó làm cho ẩm trong vật liệu sấy thoát
ra rất nhanh. Lúc này chiều chuyển động của dòng ẩm trùng với chiều chuyển
động của dòng nhiệt (từ trong vật liệu sấy đi ra ngoài bề mặt) làm tăng quá
trình khuếch tán nội - điều này trái ngƣợc hẳn với các phƣơng pháp gia nhiệt
thông thƣờng là dòng nhiệt di chuyển từ bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu
còn ẩm thì di chuyển từ trong ra ngoài bề mặt.
2.2. Tổng quan về bức xạ hồng ngoại
2.2.1. Đặc điểm của tia hồng ngoại
- Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ, nó truyền đi với vận tốc
ánh sáng, nó không đốt nóng không khí mà nó đi qua, một phần không đáng

19


kể đƣợc hấp thụ bởi CO2, hơi nƣớc và một số hạt khác trong không khí. Mà
nó chỉ bị hấp thụ, phản xạ, hoặc truyền qua vật thể mà nó tác động vào.
- Bất kể một đối tƣợng nào có nhiệt độ lớn hơn 0 oK (-273oC) đều phát
ra tia hồng ngoại.
- Khi năng lƣợng hồng ngoại tác động đến một đối tƣợng nào đó thì nó
sẽ làm cho các điện tử bị kích thích và dao động, sự dao động này tạo ra nhiệt.
- Tia hồng ngoại truyền đi theo đƣờng thẳng từ nguồn phát ra nó, nó có
thể đƣợc định hƣớng vào những đối tƣợng cụ thể thông qua việc sử dụng các
gƣơng phản chiếu.
- Cƣờng độ bức xạ hồng ngoại giảm dần theo khoảng cách từ nguồn
phát (khoảng cách càng xa nguồn thì cƣờng độ càng giảm)
- Nhiệt độ cũng nhƣ các thuộc tính vật lý của nó sẽ quyết định hiệu quả
cũng nhƣ bƣớc sóng phát ra.
- Tia hồng ngoại có thể đƣợc so sánh với sóng radio, tia sáng nhìn thấy,
tia tử ngoại, tia cực tím và tia X. Chúng đều có bản chất là sóng điện từ và
truyền đi trong không gian với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng (3.10 8 m/s) và
chỉ khác nhau ở bƣớc sóng phát ra.
- Bƣớc sóng của bức xạ hồng ngoại đƣợc đo bằng micromet, bắt đầu từ
0,7 m cho tới 1000 m.
* Các nguồn bức xạ hồng ngoại
- Nguồn tự nhiên
- Nguồn nhân tạo
+ Dùng bóng đèn có dây tóc nóng sáng
+ Đèn hơi thủy ngân
+ Các tấm kim loại và thuỷ tinh
+ Đèn ống thạch anh.
+ Đèn Halogen

20


+ Que đốt bằng điện
+ Các thanh đện trở
+ Vật liệu gốm
+ Các thanh gốm bức xạ hồng ngoại
2.2.2. Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại
- Trong các ngành nông nghiệp, động vật, công nghệ sinh học, khoa
học về trái đất và khoáng vật học, môi trƣờng, hoá chất, thực phẩm và đồ
uống, pháp luật, phân tích khí, dụng cụ vật lý, y học, an ninh quân sự và quốc
phòng, phân tích độ ẩm, các nghiên cứu về dầu mỏ, khí đốt, nhiên liệu, công
nghiệp dƣợc, thực vật học, công nghiệp giấy, chất dẻo, polymer, chất bán dẫn
và điện tử, phân tích bề mặt, dệt may, in ấn, bao bì, xây dựng, điện, tự động
hoá, công nghiêp ôtô...[6], [11], [12]
Cụ thể trong công nghiệp thực phẩm và đồ uống đã ứng dụng bức xạ
hồng ngoại trong các lĩnh vực nhƣ sau:
- Điều khiển các quá trình trong công nghiệp sản xuất mía đƣờng;
- Phân tích thời gian phân huỷ của các chất vô cơ, hữu cơ trong thức ăn,
phân bón và các sản phẩm dƣợc học;
- Xác định hàm lƣợng ethnol trong rƣợu;
- Đánh giá chất lƣợng của các sản phẩm thịt;
- Xác định sự oxi hóa dầu ăn;
- Phân tích hàm lƣợng nƣớc, đƣờng, protein, chất béo của sản phẩm
phomat và theo dõi sự biến đổi hoá học trong quá trình sản xuất phomat cứng;
- Xác định trực tiếp hàm lƣợng casein trong sữa;
- Xác định các thông số chất lƣợng trong táo: kết cấu, RI, pH, các axit,
chất rắn không tan, chất khô, rƣợu;
- Xác định sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng mỡ và nƣớc của cá hồi khi
đang sống;

21


- Định lƣợng triglycerides trong sữa;
- Theo dõi sự hình thành của đƣờng glucose, maltose, maltotriose và
maltodextrin trong quá trình thuỷ phân hồ tinh bột;
- Phân tích và phân loại các sản phẩm lúa mì, lúa mạch và mạch nha;
- Xác định nhanh hàm lƣợng axit béo tự do trong cá và đánh giá chất
lƣợng cá;
- Phân tích nhanh các thành phần và chất lƣợng nƣớc ép trái cây, siro,
bia, rƣợu;
- Tiệt trùng bề mặt của bánh mỳ, bánh xốp, bánh nƣớng;
- Nƣớng các loại bánh biscuits, pizza, cookies, pie...
- Sấy các sản phẩm rau quả, thực vật: hành, khoai tây...
- Chiên cá, thịt, dăm bông...
- Sấy khô, gia nhiệt, làm ấm, cô đặc, tiệt trùng....các sản phẩm thực
phẩm và đồ uống...
2.2.3. Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại
Vật liệu sấy trong công nghiệp thực phẩm thƣờng đƣợc cấu tạo chủ yếu
bởi các chất hữu cơ và nƣớc, phổ hấp thụ năng lƣợng bức xạ của nƣớc và các
chất hữu cơ là khác nhau.
Ở mỗi bƣớc sóng nhất định, chất hữu cơ sẽ trở thành “vật trong suốt” không hấp thụ năng lƣợng bức xạ hồng ngoại mà nƣớc sẽ trở thành “vật đen”
- hấp thụ năng lƣợng bức xạ hồng ngoại tối đa. Do đó khi chiếu tia hồng
ngoại có bƣớc sóng nằm trong khoảng 2,5  3,5 m tƣơng ứng với bƣớc sóng
mà nƣớc có thể hấp thụ tối đa năng lƣợng bức xạ. Kết quả là các phân tử nƣớc
sẽ dao động mạnh, tạo ma sát và sinh nhiệt rất lớn.
Mặt khác dƣới tác động của năng lƣợng bức xạ, phân tử nƣớc dễ dàng
bị phân ly thành các ion H+ và OH-, do đó làm cho ẩm trong vật liệu sấy thoát
ra rất nhanh. Lúc này chiều chuyển động của dòng ẩm trùng với chiều chuyển
22

động của dòng nhiệt (từ trong vật liệu sấy đi ra ngoài bề mặt) làm tăng quá
trình khuếch tán nội - điều này trái ngƣợc hẳn với các phƣơng pháp gia nhiệt
thông thƣờng là dòng nhiệt di chuyển từ bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu
còn ẩm thì di chuyển từ trong ra ngoài bề mặt.
Ngƣời ta chứng minh đƣợc rằng dƣới tác dụng của bức xạ hồng ngoại
có tần số tƣơng ứng với tần số dao động riêng của liên kết hoá học các nhóm
chức có khả năng phản ứng cao nhƣ nhóm: - OH, - COOH... sẽ tác dụng trực
tiếp đến liên kết hoá học tạo ra tình huống cộng hƣởng làm đứt các liên kết
hoá học. Kết quả là luôn tăng nhanh vận tốc phản ứng và quá trình sấy lớp
sơn phủ bóng tăng.
2.2.4. Tính ƣu việt của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại
- Sản phẩm thu đƣợc trong quá trình sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại
không bị tổn thất về chất lƣợng, mùi vị, hàm lƣợng các vitamin đƣợc bảo toàn
đồng thời sản phẩm lại đảm bảo về mặt vệ sinh thực phẩm tốt.
- Duy trì đƣợc màu sắc, mùi vị và các vitamin.
- Công nghệ sấy bằng bức xạ gốm hồng ngoại cho phép tiết kiệm cả
thời gian lẫn năng lƣợng. Phƣơng pháp này hoàn toàn không gây nguy hiểm
và không sử dụng hoá chất, chất độc, quán tính nhiệt thấp.
- bức xạ hồng ngoại là một phƣơng pháp gia nhiệt sạch sẽ, an toàn, vô
hại đối với ngƣời và môi trƣờng.
- Dễ dàng điều khiển theo khu vực, hiệu suất sử dụng nhiệt cao.
- Chi phí vận hành, lắp đặt thấp, không tốn diện tích mặt bằng.
- Đặc biệt bức xạ hồng ngoại có khả năng tiêu diệt côn trùng, vi sinh
vật có hại ngay ở nhiệt độ thấp...
Tuy nhiên nhiệt bức xạ hồng ngoại cũng có nhƣợc điểm là khả năng
xuyên thấu kém 7  30mm nên thích hợp cho việc sấy các sản phẩm có kích

23

thƣớc nhỏ, mỏng và ở dạng dời. Không thích hợp cho việc sấy các sản phẩm
có chiều dầy lớn hơn 50mm.
2.3. Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ bức xạ hồng ngoại trong công
nghệ thực phẩm
Bứ xạ hồng ngoại là một công nghệ tiên tiến với rất nhiều ứng dụng
quan trọng trong nông nghiệp. Trong sản xuất lúa gạo, bức xạ hồng ngoại có
khả năng tiêu diệt côn trùng, ấu trùng và trứng trong vòng 60 giây hoặc ít
hơn. Nó cũng rất hữu dụng trong việc gia nhiệt gạo nếp cẩm làm tăng năng
suất xay sát, tăng thời hạn bảo quản,...
Duy trì đều trƣờng nhiệt độ trong quá trình chiếu đóng vai trò quan
trọng trong công nghệ này. Lê Hoàng [9] [10] đã thực hiện phƣơng pháp
chiếu có đối lƣu không khí (tốc độ 1,14-1,24 m/s) để sấy thóc trƣớc khi bảo
quản. Kết quả đƣợc thể hiện tại các hình 2.8, hình 2.9.
Độ nứt, %

10
8

1

2

6

3

4

4
2
0

5

10

15

1- h=250
mm
2- h=290
mm
3- h=330
mm
4- h=
350mm

20
25
30
Thời gian chiếu, ph

Hình 2.8. Ảnh hưởng của khoảng cách chiếu (h) và thời gian
chiếu đến độ nứt hạt thóc (bề dày lớp thóc 1 cm)

Nghiên cứu cho thấy, thời gian chiếu càng lâu, khoảng cách chiếu càng
ngắn, thì độ nứt càng tăng. Ở khoảng cách 330 mm nhiệt độ tác động đến bề
mặt của hạt là < 500C và chỉ cần chiếu 10-15 phút độ ẩm của hạt đã đạt đến

độ ẩm cân bằng (tƣơng ứng với =70%), độ nứt chỉ tăng từ 0,7% đến 0,9%.
24


Ở điều kiện nghiên cứu là khoảng cách 330 mm, trường nhiệt độ chiếu
49-500C thu được mối liên hệ giữa bề dày lớp hạt với độ nứt của hạt như hình

Độ nứt %

2.9.
1
0
8

h= 330 mm
t0 = 49-500C
tchiếu= 15 phút

6
4
2
1

2

3

4

Độ dày, cm

Hình 2.9. Ảnh hưởng bề dày lớp hạt đến độ nứt của hạt

Bảng 2.1. Ảnh hưởng của thời gian chiếu đến tỉ lệ nẩy mầm của thóc
(Bề dày lớp hạt 1 cm) [9]
Thời gian chiếu, phút

Tỉ lệ nẩy mầm
%

0

87

5

87

10

86

15

85

20

79

25

76

30

71

Trƣờng nhiệt độ, 0C

Suốt quá trình chiếu không
thay đổi, 49-500C.

Trong 15 phút chiếu đầu tiên tỉ lệ nẩy mầm có giảm nhƣng không đáng kể
(khoảng 2%), nhƣng kéo dài thời gian chiếu thì tỉ lệ nẩy mầm giảm nhiều (sau

25