TÍNH TOÁN hệ THỐNG sấy hầm để sấy cá TRA NĂNG SUẤT 1000 KG mẻ

Đồ án Quá trình và Thiết bị trong CNTP 2017

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng
Giảng viên ký tên

năm 2017

TS. LÊ ĐỨC TRUNG

Trang 1


Đồ án Quá trình và Thiết bị trong CNTP 2017

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017
Giảng viên ký tên

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên nhóm chúng em xin chân thành cám ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật vói chung và các thầy cô giáo trong khoa
Công nghệ Hóa Học – Thực Phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho
chúng em những kiến thức, kinh nghiệm học tập về cả lý thuyết và cả thực hành cho
chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua.
Đặc biệt, chúng em xin gởi lời cảm ơn đến thầy Lê Đức Trung, thầy là người đã
trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ dạy tận tình cho chúng em trong suốt thời gian làm
đồ án môn học quá trình và thiết bị trong Công nghiệp Thực phẩm để chúng em có thể
hoàn thành bài một cách tốt nhất và tiếp thu được nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý
báu cho quá trình học tập hiện tại và công tác sau này.
Trang 2


Đồ án Quá trình và Thiết bị trong CNTP 2017
Sau cùng, chúng em xin được kính chúc quý thầy cô trong khoa Công Nghệ Hóa
Học – Thực Phẩm thật dồi dào sức khỏe, có tinh thần và niềm tin để tiếp tục thực hiện
sứ mệnh cao đẹp là giảng dạy, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho
các thế hệ mai sau.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

Trang 3

MỤC LỤC


DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH


GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp thực phẩm, nhiều
sản phẩm thực phẩm dần ra đời với nhiều kiểu dáng đặc sắc. Đặc biệt, các mặt hàng
khô đã và đang từng bước chiếm lĩnh thị trường thực phẩm vì những lợi ích và chức
năng vượt bậc của chúng. Trong đó, các sản phẩm sấy cũng không là một ngoại lệ.
Công đoạn sấy khô thực phẩm sẽ giúp nâng cao chất lượng cũng như thời gian bảo
quản sản phẩm và tạo nên mùi vị đặc trưng. Trong bài báo cáo môn Đồ án Quá trình và
Thiết bị trong công nghệ Thực phẩm này chúng em xin trình bày đề tài Thiết kế hệ
thống thiết bị sấy hầm (tunnel) dùng không khí nóng để sấy cá tra (phi lê) từ độ ẩm
đầu 70% tới độ ẩm cuối 30%. Năng suất thiết bị là 1000kg/h theo nguyên liệu đầu
trong thời gian sấy là 8h.
Trong bài báo cáo này chúng em lựa chọn hệ thống sấy hầm kiểu đối lưu cưỡng
bức dùng tác nhân sấy là không khí đã được gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào. Vật liệu
sấy sẽ được bố trí lên các khay xếp trên xe goòng và đẩy vào hầm sấy thông qua hệ
thống đường ray bố trí trong hầm. Hệ thống này có khả năng làm việc liên tục, năng
suất cao, dễ vận hành, điều khiển, vật liệu sấy lúc ra khỏi thiết bị sấy sẽ khô hơn.
Cá Tra là nguyên liệu cá nước ngọt, được nuôi phổ biến ở vùng đồng bằng sông
Cửu Long, là một trong những loài cá có tốc độ phát triển nhanh và giá trị xuất khẩu
cao. Chế biến cá Tra là một trong những lĩnh vực chủ yếu tạo ra các sản phẩm thực
phẩm dùng để tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Khai thác và thu họach tốt nguồn cá Tra là
vấn đề quan trọng, nhưng kỹ thuật chế biến còn nhiều hạn chế, nguyên liệu thủy sản
rất dễ ươn hỏng vì vậy chưa sử dụng được triệt để nguồn lợi quý giá này. Một khi

nguyên liệu đã giảm chất lượng thì không có kỹ thuật nào có thể cải thiện được. Chính
vì vậy, sản phẩm cá tra sấy ra đời nhằm mục đích kéo dài thời hạn sử dụng và duy trì
chất lượng sản phẩm. Cá tra sấy khô có nhiều ưu điểm như vật liệu sau sấy khối lượng
giảm, độ bền tăng, chất lượng sản phẩm tăng, thời gian bảo quản kéo dài cũng như
giảm chi phí vận chuyển. Vì vậy đây vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi và
phổ biến vì giá thành tương đối thấp và khả năng sử dụng sản phẩm tốt.


MỞ ĐẦU
Cá Tra là loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, có giá trị cao về kinh tế và có khả
năng xuất khẩu lớn. Cá Tra hiện nay có tiềm năng đánh bắt lớn và đang được nuôi
trồng ở nhiều nơi. Vì vậy nguồn nguyên liệu này được sử dụng để sản xuất thực phẩm
rất dồi dào. Tuy nhiên để nguyên liệu có thể bảo quản được thời gian dài, hạn chế được
những hư hỏng cũng như các biến đổi về dinh dưỡng là vô cùng quan trọng. Có nhiều
phương pháp bảo quản được sử dụng như lạnh đông, sấy…. Tuy nhiên việc sử dụng
phương pháp sấy có nhiều ưu điểm như vật liệu sau sấy khối lượng giảm nên giảm chi
phí vận chuyển; độ bền tăng vì khi tách nước làm thay đổi tính lưu biến của độ cứng,
dẻo, dai, đàn hồi; chất lượng sản phẩm tăng, giảm hoạt độ nước làm mất môi trường
sống của vi sinh vật và kéo dài thời hạn sử dụng.
Sấy là quá trình tách hơi nước ra khỏi vật liệu ẩm bằng phương pháp nhiệt tại
một nhiệt độ và áp suất xác định. Người ta phân biệt sấy ra làm sấy tự nhiên (sử dụng
năng lượng mặt trời) và sấy nhân tạo (chủ động cấp nhiệt cho vật liệu ẩm). Trong đó
sấy nhân tạo có nhiều ưu điểm như không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, có thể điều
chỉnh lượng nhiệt cung cấp dễ dàng cũng như có thể lựa chọn phương pháp cung cấp
nhiệt. Một số hệ thống thiết bị sấy đang được sử dụng phổ biến hiện nay như: sấy hầm,
sấy buồng, sấy băng tải, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun… tùy theo nguyên liệu
sấy mà chúng ta sẽ lựa chọn hệ thống thiết bị phù hợp.
Với yêu cầu bài toán đặt ra đó là dùng hệ thống sấy hầm để sấy nguyên liệu fillet
cá Tra từ độ ẩm ban đầu là 70% xuống độ ẩm 30%, chúng em lựa chọn thiết bị sấy
hầm kiểu đối lưu cưỡng bức, có sử dụng xe goòng và khay sấy, tác nhân sấy là không

khí nóng và có hồi lưu một phần khí thải. Hệ thống này ngoài khả năng làm việc liên
tục, năng suất cao, dễ vận hành, điều khiển, vật liệu sấy lúc ra khỏi thiết bị sấy sẽ khô
hơn thì thao tác hồi lưu còn giúp tận dụng một phần khí thải giúp giảm chi phí năng
lượng, chi phí vận hành và tránh làm mất mát mùi vị cá Tra sấy.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá Tra
1.1.1. Hệ thống phân loại

Hình 1. Cá tra nuôi (Pangasius hypophthalmus )
Cá Tra là một loài cá có giá trị dinh dưỡng và xuất khẩu rất lớn. Vật liệu sấy là cá Tra
có hệ thống phân loại cụ thể như sau:
- Danh pháp khoa học: Pangasius hypophthalmus (Sauvage, 1878). Tên thương
-

mại là Pangasius và tên tiếng Anh là: Shutchi catfish
Ngành động vật có xương sống
Lớp cá lưỡng tiêm (Pisces)
Bộ cá da trơn (Siluriformes)
Họ Pangasiidae
Giống Pangasius
Loài Pangasius hypophthalmus.

1.1.2. Đăc điểm hình thái và sinh trưởng
Loài cá này thường phân bố ở lưu vực sông Mê kông, có mặt ở cả bốn nước Lào, Việt
Nam, Campuchia và Thái Lan [1]. Ở nước ta có khoảng 16 loài cá tra, trong đó có 5
loài khá giống nhau về ngoại hình và tập tính sinh học. Những loài này được nuôi khá
nhiều ở đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là tại tỉnh An Giang. Chúng có tên khoa
học như sau:

- Pangasius Hypothalmus sauvage
- Pangasius Pangasius hamiiton
- Pangasius micronemus blecke (cá tra nuôi)
- Pangasanodon gigas Chevey (cá tra dầu)
- Pangasius sutchi (cá tra yêu) [16].
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái


Theo từ điển Việt Nam thuộc Nhà Xuất Bản Khoa học Xã hội (năm 1977) đã
định nghĩa cá Tra là loài cá nước ngọt không có vây, giống với cá Trê nhưng ngoại
hình không có ngạnh.
Loài cá này là cá da trơn, thân cá thon dài và lưng có màu xám đen, màu nhạt
dần về hai phía hông cá, bụng có màu trắng bạc. Màu sắc cá sẽ thay đổi khi cá lớn dần:
phần lưng của đầu và thân cá có màu xanh lục khi cá còn nhỏ và chuyển sang màu
xanh xám hay nâu đen và nhạt dần xuống bụng khi cá trưởng thành.
Vây bụng có 8 tia phân nhánh, ở vây lưng và vây ngực đều có một tia vây cứng.
Vây lưng và vây đuôi sẽ có màu xám đen. Phần cuối vây đuôi có màu hơi đỏ. Đường
bên phân nhánh bắt đầu từ mép trên của lỗ mang đến điểm giữa gốc vây đuôi [15,
11,16].
Cá tra dễ nuôi, chủ yếu sống ở nước ngọt, có thể sống ở nước lợ 7 ÷ 10 % muối,
chịu được nước phèn với pH > 5, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 15 0C nhưng chịu nóng
tới 390C. Loại cá này có thể nuôi với mật độ rất cao. Một ao nuôi có thể chưa 50
con/m2 [16]. Cá tra có cơ quan hô hấp phụ, có thể hô hấp bằng bóng khí và da nên chịu
đựng được môi trường nước thiếu oxy hòa tan. Tiêu hao oxy và ngưỡng oxy của cá tra
thấp hơn 3 lần so với cá mè trắng.
1.1.2.2.

Đặc điểm sinh trưởng

Tốc độ sinh trưởng của cá tra tương đối nhanh, giai đoạn cá bột thì cá Tra chỉ

phát triển về chiều dài. Trong 15 ngày đầu từ khi mới nở, cá Tra tăng nhanh cả về
chiều dài và trọng lượng. Sau hai tháng nuôi thì chiều dài cá đạt được 1,0 – 2,0 cm.
Trong ao nuôi thì loài cá này có thể phát triển và đạt được khối lượng từ 1,0 – 1,5
kg/con ở năm nuôi đầu tiên. Cá từ 3,0 – 4,0 tuổi có mức tăng trọng nhanh so với chiều
dài. Từ khoảng 2,5 kg trở đi, trọng lượng có sự gia tăng nhanh hơn so với chiều dài cơ
thể. Trong tự nhiên, kích thước cá trên 10 tuổi tăng rất ít. Đối với cá Tra trên 20 năm
tuổi khối lượng đạt được lên đến 18 kg và chiều dài 1,8m. Sự tăng trưởng này phụ
thuộc nhiều vào môi trường nuôi, loại thức ăn hay điều kiện khí hậu…


1.1.3. Thành phần và tính chất vật lý
1.1.3.1. Thành phần khối lượng
Thành phần khối lượng (thành phần trọng lượng) của nguyên liệu là tỷ lệ phần
trăm về khối lượng của các phần trong cơ thể so với toàn cơ thể của nguyên liệu. Sự
phân chia đó dựa vào hình thái học của nguyên liệu cũng như tỷ lệ sử dụng chúng
trong công nghệ chế biến thủy sản.
Thành phần khối lượng của cá tra thường được phân ra: cơ thịt, đầu, vây, da,
xương, gan, bong bóng, tuyến sinh dục và các nội tạng khác. Thành phần khối lượng
của cá Tra biến đổi theo giống, loài, tuổi, khu vực sinh sống, mức độ trưởng thành và
thành phần dinh dưỡng [14, 18].
Bảng 1. Thành phần khối lượng của cá tra [13]
Thành phần
%
1.1.3.2.

Thịt
28.9 – 38.5

Xương
28.7 – 32.6

Thịt vụn
13.9 – 14.2

Nội tạng
6.6 – 6.9

Mỡ
9.1 – 11.4

Da
3.2 – 6.0

Tính chất vật lý của thủy sản

 Tỉ trọng của cá

Gần bằng tỉ trọng của nước, thay đổi tùy theo bộ phận trên cơ thể của cá, phụ
thuộc vào thân nhiệt của cá, cá có nhiệt đô càng nhỏ thì tỉ trọng càng nhỏ.
 Điểm băng

Là điểm ở đó nhiệt độ làm cho cá bắt đầu đóng băng, nước trong cơ thể cá tồn tại
ở dạng dung dịch do đó điểm băng tuân theo định luật Raun. Dung dịch càng loãng
đóng băng càng nhanh, điểm đóng băng của cá gần điểm đóng băng của nước (0 oC).
Thông thường điểm băng của các loài cá từ -0,6 oC ÷ -2,6oC. Điểm băng của cá tỉ lệ
nghịch với pH của dung dịch trong cơ thể cá. Áp suất thẩm thấu của động vật thủy sản
nước ngọt thấp hơn nước mặn do đó điểm băng của thủy sản nước ngọt cao hơn nước
mặn.
 Hệ số dẫn nhiệt

Phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mỡ, cá có hàm lượng mỡ càng lớn thì hệ số
dẫn nhiệt càng nhỏ. Tuy nhiên hệ số dẫn nhiệt còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Thịt cá


đông kết có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn cá chưa đông kết, nhiệt độ đông kết càng thấp hệ
số dẫn nhiệt càng cao.

1.1.4. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cá Tra
1.1.4.1. Thành phần hóa học của fillet cá Tra
Dưới đây là bảng thành phần hóa học của vật liệu sấy: fillet cá Tra.
Bảng 2. Thành phần hóa học của fillet cá tra ở các khu vực nuôi khác nhau [17]

Cá tra có nhiều acid béo không no thiết yếu cho cơ thể như MUFA, PUFA và
quan trọng hơn là Omega 3 EPA và DHA, ít cholesterol. Hơn thế nữa cá tra có gần đủ
các loại vitamin, đặc biệt nhiều vitamin A, E và D trong gan cá và một số vitamin
nhóm B, thành phần khoáng Natri cũng rất lớn cho người sử dụng. Trong đó, các loại
acid amin thiết yếu cũng được chú trọng như: Arginine, histidine, isleucine, lysine,
methionine, phenylalanine, threonine, valine, tirozine. Đặc biệt là Histidine chiếm tới
24.222 mg/g…
Bảng 3. Hàm lượng acid amin của fillet cá tra ở các khu vực nuôi khác nhau [17]


1.1.4.2.

Giá trị dinh dưỡng của cá Tra
Trong thịt cá có chứa PUFA, đặc biệt là của chuỗi n-3 là một chất dinh dưỡng

cơ bản trong chế độ ăn uống của con người giúp giảm tiểu cầu và giảm huyết áp và
giảm nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch [2].
Tỷ lệ acid béo bão hòa oleic và linoleic cao cùng với tỉ lệ PUFA n -3 / n - 6 thấp

đã làm nên sự khác biệt của loài Pangasius với các giống loài cá tra khác [2]. Theo
nghiên cứu từ Hội dinh dưỡng Thành phố Hồ Chí Minh thì thành phần acid béo không
no DHA (Decosa Hexaenoic Acid) có trong sản phẩm cá Tra giúp chuyển hóa
cholesterol không gây tắc mạch máu, giảm chứng tim đập loạn nhịp, đau bụng kinh và
tiền sản giật. Ngoài ra trong mỡ cá Tra còn chứa acid béo Omega -3 (linoleic acid) bảo
vệ hệ thần kinh tim mạch, giảm các triệu chứng xơ cứng động mạch và cao huyết áp
[2, 3].
1.1.5. Tình hình nuôi và xuất khẩu cá Tra
Sản lượng cá tra tại Việt Nam tăng trưởng rất nhanh trong khoảng 10 năm nay,
sản lượng nuôi đạt từ 1.2 đến 1.4 triệu tấn/năm [7, 14].
Năm 2003, diện tích nuôi cá tra của đồng bằng sông Cửu Long là 2.792 ha đến
2007 lên tới 5429 ha, tốc độ tăng trưởng bình quân là 18.1%/năm. Tổng diện tích thả
nuôi cá tra trong năm 2009 đạt 6.051 ha, tăng so với năm 2008. Tuy nhiên sản lượng
cá tra năm 2009 đạt 1.09 triệu tấn, giảm mạnh so với năm 2008. Đến cuối năm 2010,
diện tích nuôi cá tra toàn vùng ĐBSCL khoảng 5400 ha giảm so với năm 2009, tuy
nhiên sản lượng đạt 1.1 triệu tấn, tăng nhẹ so với năm 2009. Theo Tổng cục Thủy sản
(năm 2011), tổng diện tích nuôi cá tra toàn vùng ĐBSCL đạt khoảng 5430 ha, sản
lượng cả năm đạt trên 1,195 triệu tấn, kim ngạch xuất khẩu từ 1,45 - 1,55 tỷ USD
trong năm 2011, tăng hơn so với năm 2010. Năm 2012 diện tích nuôi đạt 5910 ha, sản
lượng cá thu hoạch đạt 1255 nghìn tấn, tăng hơn so với năm 2011.


Hình 2. Biểu đồ sản lượng cá tra từ năm 1997-2012
1.2.

Tổng quan về sản phẩm cá tra sấy khô
Khô cá tra phồng là một món ăn phổ biến ở Việt Nam. Mùi vị thơm ngon, thời

gian bảo quản lâu, trở thành nguồn cung ứng nguyên liệu quanh năm nên khô cá tra
phồng dần dần được đưa vào thực đơn của rất nhiều gia đình. Hơn thế nữa, khô cá tra

còn có thể xuất khẩu sang thị trường Mỹ, Âu, Nhật, Trung Quốc giá trị kinh tế cao.
1.2.1. Các phương pháp sấy thủy sản hiện nay
1.2.1.1. Sấy tự nhiên
 Ưu điểm: : ít tốn nhiệt năng
 Nhược điểm: không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu
cầu kỹ thuật, năng suất thấp...[12,22]
 Nguyên tắc:
Hiện nay, để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và phù hợp với quy mô sản
xuất lớn, người ta đã thay thế phương pháp này bằng cách sấy phức tạp hơn – sấy bằng
năng lượng mặt trời. Năng lượng mặt trời được thu nhận để làm nóng không khí, sau
đó không khí nóng được dùng làm tác nhân để sấy.
 Thiết bị:
- Thiết bị sấy trực tiếp có bộ phận thu năng lượng riêng biệt.
- Thiết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức (thiết bị thu năng lượng và buồng sấy
riêng)
1.2.1.2. Sấy nhân tạo
Phân chia làm hai phương pháp chính: sấy khô ở áp lực thường và sấy khô bằng
chân không.
- Sấy khô ở áp lực thường: gồm sấy đối lưu, sấy bức xạ…


- Sấy khô bằng chân không: Sấy khô chân không ở nhiệt độ thường, sấy thăng hoa…
 Sấy đối lưu:
Là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cho tác nhân sấy tiếp xúc trực
tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy. Thiết bị sử dụng: Buồng sấy, hầm sấy …
Ưu điểm:
- Buồng sấy: có chi phí đầu tư thấp.
- Hầm sấy: năng suất yêu cầu khá lớn, vật liệu không cần đảo trộn nhiều trong quá trình
sấy
Nhược điểm:

- Buồng sấy: Thời gian sấy dài vì vật liệu không được đảo trộn, sấy không đều, khi nạp
và tháo liệu bị mất nhiệt qua cửa, khó kiểm tra quá trình sấy [12, 22].
- Hầm sấy: Sấy không đều do sự phân lớp không khí nóng và lạnh theo chiều cao của
hầm; khi tốc độ dòng khí nhỏ, vật liệu không được xáo trộn đều [22].
 Sấy bằng tia bức xạ
Sấy bằng tia hồng ngoại là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần
số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu [22].
Ưu điểm: Sấy các vật liệu mỏng (như bề mặt sơn) rất nhanh, thiết bị gọn, dễ điều
chỉnh nhiệt độ, tổn thất nhiệt ít
Nhược điểm: Tiêu tốn nhiều năng lượng (1.5÷5 kWh cho 1 kg ẩm bốc hơi), vật
liệu được đốt nóng không đều do sấy nhanh trên bề mặt, nhiệt truyền sâu vào trong vật
liệu chậm hơn, không tiện để sấy các loại vật liệu dày [12].
 Sấy khô chân không ở nhiệt độ thường
Cơ sở khoa học: khi giảm áp suất xuống thì điểm sôi của chất lỏng trong nguyên
liệu sẽ hạ xuống. Phương pháp sấy khô chân không ở điều kiện nhiệt độ thường là
giảm áp suất xuống dưới 149mmHg, lúc đó nhiệt độ sấy dưới 60 oC sẽ làm sản phẩm
khô đảm bảo được chất lượng tốt.
Thiết bị: Sấy thùng quay kiểu bàn, tủ sấy chân không tiếp xúc
 Sấy thăng hoa
Cơ sở khoa học: Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao,
nhiệt độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu thủy sản đóng băng và bay hơi từ trạng
thái rắn sang trạng thái hơi, không qua trạng thái lỏng. Đặc điểm của phương pháp này
là trước khi sấy khô thủy sản cần làm cho áp suất toàn phần trong tủ sấy thấp hơn áp
suất hơi nước của nước đá ở 0 oC là 4mmHg. Áp suất như vậy làm khô nguyên liệu
trong trạng thái đông kết.
Ưu điểm:


-

Sản phẩm có chất lượng cao
Vật liệu không bị biến chất
Màu sắc và mùi vị không thay đổi
Không xảy ra các quá trình vi sinh vật
Giữ nguyên thể tích ban đầu của vật liệu nhưng xốp hơn nên dễ hấp phụ nước
để trở lại dạng ban đầu [10].

Nhược điểm:
- Phức tạp
- Chi phí đầu tư lớn => thích hợp cho các loại thực phẩm có chất lượng cao [12].
1.2.2. Quy trình công nghệ sấy fillet cá Tra
1.2.2.1. Sơ đồ quy trình:


Nước rửa

Cá tươi

oC

8oC
Acid acetic 0,2%
8oC
Muối 9 – 11%
9 – 11%

Đầu, vây, vẩy, nội tạng

Xử lý
Định hình

0,5 – 0,7 cm

1 – 2 phút
Ướp muối
3–4h
Xả muối
Gia vị

Ướp gia vị

Sấy
Ép định hình

60oC
8h
2 – 3 mm
8

Làm nguội
Bao bì

Bao gói

Bảo quản

Sản phẩm

Hình 3. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cá tra sấy khô
1.2.2.2.



Thuyết minh quy trình

Xử lý nguyên liệu:
 Cắt tiết: cá được giết chết bằng cách cắt hầu. Cá sau khi chết được cho vào bồn
nước rửa sạch [14].


 Phi lê: Nguyên liệu được fillet lấy thịt bằng dao chuyên dụng. Tách thịt hai bên thân
cá, bỏ đầu, bỏ nội tạng, dưới vòi nước chảy liên tục.
Miếng phi lê được rửa qua hai bồn nước sạch, nhiệt độ nước rửa 8 oC. Sau khi cá
được phi lê lấy thịt, lạng da, rửa sạch rồi tiến hành ngâm trong dung dịch acid acetic
0,2% trong 1 - 2 phút để khử mùi tanh, sau đó rửa lại bằng nước sạch và để lên khay
cho ráo.

Định hình:
Miếng fillet cá được ép bằng máy ép để có độ dày phù hợp. Mục đích làm mỏng
lớp thịt cá và loại bớt một ít nước tự do giúp cho cá mau khô trong quá trình sấy.
Yêu cầu miếng phi lê: miếng phi lê cá phải có độ dày phù hợp 0.5 – 0.7 cm.

Ướp muối:
Ướp muối bằng phương pháp ướp muối ướt. Mục đích là để dung dịch muối
thẩm thấu và thịt cá tạo vị mặn đồng thời một phần nước tự do sẽ khuếch tán ra bên
ngoài và ức chế một số vi sinh vật có hại.
Để bảo quản nguyên liệu trong thời gian dài, sử dụng dung dịch muối 9 – 11%,
thời gian ướp 3 – 4h.
Kết thúc quá trinh ướp muối, ta thu được cá mặn (hàm lượng muối từ 6 – 11%).

Xả mặn: xả mặn nhằm loại bớt


Ướp gia vị:
Sau khi ướp muối ta tiến hành ướp gia vị gồm hỗn hợp đường, bột ngọt, tỏi, tiêu,


ớt nhằm tạo vị hài hòa và tăng khả năng bảo quản cho sản phẩm.
Sấy:
Mục đích: loại bỏ nước trong thịt cá để sản phẩm cuối cùng đạt đến độ ẩm cần
thiết, tiêu diệt phần lớn vi sinh vật tạo điều kiện cho quá trình bảo quản, đồng thời làm
cho thịt cá chín, tạo hương vị và màu sắc đặc trưng cho sản phẩm.
Phương pháp: tiến hành sấy đối lưu bằng không khí nóng ở nhiệt độ 60 oC, trong
khoảng thời gian là 8 giờ.






Ép:
Ép nhằm làm tơi thịt khô, tạo giá trị cảm quan tốt.
Phương pháp: ép về độ dày từ 2 – 3mm
Làm nguội:
Để khô nguội tự nhiên trước khi bao gói sản phẩm.
Bao gói:
Khô được đặt trong vỉ xốp (PSE), sau đó được cho vào bao bì PE và hút chân
không. Mục đích của việc hút chân không là làm chậm các biến đổi hóa học của khô
trong quá trình bảo quản, đặc biệt là phản ứng peroxide hóa.
1.2.2.3.

Các biến đổi diễn ra trong quá trình sấy fillet cá Tra

Biến đổi vật lý:
Có sự biến đổi nhiệt độ do tạo gradient nhiệt độ ở mặt ngoài và mặt trong nguyên
liệu [8,9].
Có sự biến đổi cơ lý như: có hiện tượng biến dạng, hiện tượng co, tăng độ giòn hoặc
nguyên liệu bị nứt nẻ. Có hiện tượng co thể tích, khối lượng nguyên liệu giảm xuống
do mất nước [9, 14].
Có thể có hiện tượng nóng chảy và tụ tập của các chất hòa tan trên bề mặt làm ảnh
hưởng đến bề mặt sản phẩm, làm tắc nghẽn các mao quản thoát nước, kèm theo đó là
sự đóng rắn trên bề mặt [8,9].
Biến đổi hoá lý:
Có hiện tượng khuếch tán ẩm: trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô, ẩm
khuếch tán từ lớp ngoài vào trong vật liệu sấy. Quá trình này được thực hiện bởi nhiệt
khuếch tán và do kết quả co dãn của không khí bên trong các mao quản, nhiệt chuyển
dời theo hướng có nhiệt độ thấp hơn tức từ bề mặt nóng bên ngoài vào sâu trong vật
liệu kèm theo ẩm. Đây là hiện tượng dẫn nhiệt ẩm làm cản trở quá trình làm khô. Đến
khi có hiện tượng bốc hơi nước từ bề mặt vật liệu đến tác nhân sấy, lượng ẩm bên
trong vật liệu sẽ di chuyển ra bề mặt để bù vào lượng ẩm đã bay hơi. Nếu không có
quá trình này, bề mặt vật liệu nóng quá và bị phủ kín bằng lớp vỏ cứng ngăn cản sự
thoát nước dẫn đến hiện tượng sản phẩm khô không đều, bị nứt [8,9,14].
Ngoài sự khuếch tán ẩm, quá trình làm khô còn xảy ra hiện tượng chuyển pha từ
lỏng sang hơi của ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu sấy.
Biến đổi hoá học:
Tốc độ phản ứng hoá học có thể tăng lên do nhiệt độ vật liệu tăng như phản ứng
oxi hoá, phản ứng maillard, phản ứng phân hủy protein. Ngoài ra do hàm lượng nước
giảm dần nên cũng có thể làm chậm đi tốc độ của một số phản ứng thủy phân [8,9,14].


Sự thủy phân lipid:

Phản ứng thủy phân lipid xảy ra khi có enzym cũng như khi không có enzym xúc

tác. Lipid bị phân giải thành glycerin, acid béo và các sản phẩm khác, trong đó, nếu có
acid butyric làm cho lipid có mùi thối khó chịu. Hiện tượng thủy phân có thể xảy ra
trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô. Ở nhiệt độ bình thường tốc độ thủy phân rất
bé, khi có enzym thì phản ứng xảy ra ở mặt tiếp xúc giữa nước và lipid tăng lên.
Enzym lipase là một globulin, xúc tác cả phản ứng thủy phân và tổng hợp lipid, khi
hàm ẩm cao thì xảy ra phản ứng thủy phân, chúng có sẵn trong nguyên liệu hoặc do vi
sinh vật mang vào.




Sự oxi hóa lipid
Trong khi bảo quản và chế biến lipid rất dễ xảy ra hiện tượng oxi hóa, đặc biệt là

trong quá trình làm khô. Quá trình oxi hóa lipid xảy ra nhanh chóng khi lipid tiếp xúc
với không khí và nhiệt độ cao. Những lipid có nhiều acid béo không no sẽ bị oxi hóa
nhanh chóng. Lipid bị oxi hóa sẽ tạo ra hydroperoxide, từ đó tạo nên các aldehyd no
và không no, các ceton, acid mono và dicacbocylic, aldoacid, cetoacid, epocid,… làm
cho sản phẩm có mùi ôi thối, đắng khét,…làm giảm giá trị thực phẩm.
Biến đổi sinh hoá:
Trong giai đoạn đầu của quá trính làm khô, nhiệt độ vật liệu tăng dần và chậm, hàm
ẩm chưa giảm nhiều, tạo điều kiện hoạt động tốt cho các hệ enzyme gây ảnh hưởng
xấu đến vật liệu. Đến giai đoạn sau, do nhiệt độ tăng cao và ẩm giảm dần nên hoạt
động của các enzyme giảm. Tuy nhiên có một số enzyme vẫn còn hoạt động cho đến
giai đoạn sau khi làm khô làm biến màu sản phẩm hay thủy phân lipid [9, 14].


Sự biến đổi các thành phần chất ngấm ra:

Trong quá trình làm khô thành phần chất ngấm ra biến đổi nhiều, đặc biệt là cá

tươi đem làm khô. Với nguyên liệu bán thành phẩm thì sự biến đổi đó ít hơn. Mùi vị
của sản phẩm khô do nhiều nguyên nhân quyết định nhưng trong đó thành phần chất
ngấm ra đóng một vai trò quan trọng.
Trong quá trình sấy khô do enzyme và vi sinh vật hoạt động phân hủy một số
chất ngấm ra làm cho hàm lượng của chúng giảm xuống. Đối với các sản phẩm khô
mặn, khô chín vì qua khâu ướp muối hoặc xử lý nhiệt làm tổn thất chất ngấm ra.
Trong quá trình làm khô, lượng acid amin tự do lúc đầu giảm, về sau tăng lên.
Quá trình sấy khô càng dài thì sự tổn thất chất ngấm ra càng nhiều và làm cho mùi vị
càng giảm. Do đó cần tiến hành trong thời gian ngắn.


Quá trình tự chín của cá khi làm khô
Làm khô cá trong các lò sấy có quạt thông gió không khí nóng, nhiệt độ thích

hợp, protein ít bị thay đổi, enzym ở trong tổ chức thịt cá không bị khử hoạt tính và có
tác dụng đến protein và chất béo của cá. Vì vậy sự tự chín của cá đã xảy ra, làm thay
đổi lớn về chất lượng của thịt cá.
Đi cùng với sự thủy phân protein do hệ enzym protease, còn có sự phân hủy các
acid amin làm tăng các nhóm amin không mong muốn, làm cho nitơ phi protein và các
acid amin tăng lên. Nếu nitơ toàn phần trong thịt cá khô tự chín là 100% thì lượng nitơ
phi protein tăng 14 – 20%, nitơ acid amin tăng 0,5 – 0,7%. Trong quá trình làm khô,
mỡ ở trong thịt cá chảy ra ngoài thành một lớp trong suốt. Lớp mỡ này bị oxi hóa và


polyme hóa tạo thành một màn đàn hồi, cứng. Sự xuất hiện dung dịch keo làm cho bề
mặt thịt cá gần như trong suốt, có màu hổ phách. Dầu cá có chứa acid béo không bão
hòa nhiều nối đôi dễ bị oxi hóa.
Enzym lipase ở trong các mô cá, thủy phân chất béo nhanh nhất khi là chất béo ở

trạng thái phân tán. Ở nhiệt độ thích hợp thì biến đổI hóa học do xúc tác của enzym
thuận lợi nhất. Trong khi làm khô, xảy ra sự tự khử nước và quá trình tự chín của thịt
cá, đồng thời có sự thủy phân, oxi hóa và làm khô của mỡ.
Biến đổi sinh học:
Đối với cấu tạo tế bào: Thường xảy ra hiện tượng tế bào sống biến thành tế bào
chết do nhiệt độ làm biến tính không thuận nghịch chất nguyên sinh và sự mất nước
[9].
Đối với vi sinh vật: Quá trình làm khô có thể tiêu diệt một số vi sinh vật trên bề
mặt vật liệu nhưng làm khô có tác dụng làm yếu hoạt động của chúng nhiều hơn. Do
hiện tượng bị ẩm cục bộ (hàm lượng ẩm phân bố không đều trong vật liệu) nên vi sinh
vật vẫn có thể phát triển trong vật liệu sấy nhưng rất ít [9].
Về dinh dưỡng: Sản phẩm khô thường giảm độ tiêu hoá, lượng calo tăng do giảm
lượng ẩm. Vì thế, có thể chỉ sử dụng số lượng ít sản phẩm khô mà vẫn đủ calo. Đây là
đặc tính ưu việt của các sản phẩm khô.
Biến đổi cảm quan:
Màu sắc: Sản phẩm được làm khô thường có màu thẫm, nâu do phản ứng
caramel, phản ứng Maillard [9].
Mùi: Sau khi làm khô, một số chất mùi tự nhiên của nguyên liệu bị mất đi do
phân hủy ở nhiệt độ cao. Bên cạnh đó cũng có một số chất thơm mới hình thành,
nhưng cần chú ý đến mùi ôi khét của sự oxi hoá chất béo tạo ra vì chúng làm giảm giá
trị cảm quan của sản phẩm đáng kể [9].
Vị: Do độ ẩm giảm đi nên nồng độ các chất vị tăng lên, cường độ vị tăng lên nhất
là vị ngọt và vị mặn [9].
Trạng thái: Sản phẩm thường tăng tính đàn hồi, tính dai, tính giòn, hoặc có biến
đổi về hình dạng. Một số sản phẩm bị co trong quá trình làm khô. Hiện tượng co
không đều là nguyên nhên làm cho sản phẩm bị cong méo và nứt nẻ, dẫn đến thay đổi
hình dạng của sản phẩm [9].
 Biến đổi của thịt cá khi sấy ở nhiệt độ cao
- Làm khô cá ở nhiệt độ cao là phương pháp loại nước ở nhiệt độ 80-200 0C, làm khô

bằng phương pháp này hàm lượng ẩm còn lại trong cá không quá 15%. Làm khô ở


nhiệt độ cao các quá trình lý hóa xảy ra như sau: khử nước, phân giải protid, chất béo,
làm đông đặc và biến tính protid, khử hoạt tính của enzyme, phá hoại các hợp chất hữu
–

cơ kém bền vững, tiêu hao một phần mỡ và oxy hóa các acid béo không bão hòa.
Khi biến tính, các protid mất khả năng hòa tan trong nước, trong dung dịch muối, cũng
như khả năng trương nở. Màu sắc của sợi cơ sẫm lại và sự tách ra của dịch thể cũng

–

kém đi. Sự đông đặc, biến tính của protid sợi cơ bắt đầu ở 300C và mạnh nhất ở 600C.
Khi protid biến tính bởi nhiệt, số lượng nhóm tự do như -NH 2 và -COOH tăng lên theo
sự tăng nhiệt độ. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, mỡ cá bị nóng chảy, oxy hóa làm cho
chất lượng của sản phẩm giảm đi. Làm khô cá ở nhiệt độ cao thường là các loại cá có

–

hàm lượng mỡ dưới 3%.
Làm khô ở nhiệt độ cao cần phải kết hợp chế độ nhiệt độ: bắt đầu quá trình làm khô thì
sấy ở nhiệt độ cao và cuối quá trình thì sấy ở nhiệt độ thấp hơn, như vậy sản phẩm
không bị cháy, thịt cứng, dòn, mùi vị thơm ngon.


CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1.

Lựa chọn phương án sấy

Phương pháp sấy dùng không khí làm tác nhân sấy sẽ được lựa chọn trong đồ án

này để đảm bảo vấn đề vệ sinh thực phẩm lên hàng đầu. Với yêu cầu về đặc tính của
vật liệu sấy và năng suất sấy tương đối lớn, ta sẽ sử dụng công nghệ sấy hầm kiểu đối
lưu cưỡng bức dùng quạt thổi.
Không khí ngoài trời được lọc sơ bộ rồi qua Calorife khí –hơi. Không khí được
gia nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và độ ẩm tương đối thấp. Sau đó, không khí nóng
sẽ được quạt thổi vào buồng sấy. Lúc này, không khí khô sẽ thực hiện trao đổi nhiệt ẩm với vật liệu sấy làm cho độ ẩm tương đối của không khí tăng, đồng thời rút hơi
nước trong vật liệu sấy ra ngoài. Không khí này sau đó sẽ được thải ra môi trường.
Do yêu cầu về chất lượng sản phẩm khá cao, không khí sử dụng phải sạch đồng
thời làm giảm thất thoát mùi vị fillet cá Tra, ta sử dụng sơ đồ sấy hồi lưu một phần.
Việc hồi lưu một phần khí thải vừa giúp hạn chế dùng nhiều không khí tươi ngoài trời
gây tăng chi phí vận hành và lọc bụi của hệ thống các phin lọc vừa giảm bớt chi phí về
năng lượng.
Do yêu cầu nhiệt độ sấy không quá thấp, ta sử dụng sơ đồ sấy không có đốt nóng
trung gian.
2.2.

Chọn chế độ sấy và tác nhân sấy
Ta chọn hệ thống sấy hầm không hồi lưu và tác nhân là không khí nóng đi ngược

chiều với vật liệu sấy. Thông số không khí ngoài trời có độ ẩm không khí là , nhiệt độ
không khí ngoài trời t0 = 250C.
Chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sấy là t 1 = 60oC trong khoảng 8h, nhiệt độ
tác nhân sấy sau khi ra khỏi hầm sấy t 2 = 40oC với độ ẩm tương đối là φ2 = (85 ± 5)%
(lựa chọn không được quá thấp tránh hiện tượng đọng sương bên trong buồng sấy khi
không khí bị quá bão hòa). Chúng ta sẽ kiểm tra lại thông số đã chọn này.


2.3.

Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy

Hình 4. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy


CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT
A. QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
3.1.











3.2.

Các thông số thiết kế
Lượng nguyên liệu đầu vào G1 = 1000kg/h
Lượng nguyên liệu đầu ra G2 (kg/h)
Độ ẩm nguyên liệu đầu vào W1= 70%
Độ ẩm nguyên liệu đầu ra W2= 30%
Lượng ẩm được tách ra khỏi nguyên liệu W(kg/h)
Lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua thiết bị sấy L(kg/h)
Hàm ẩm không khí ngoài trời d0 (kgẩm/kgkkk)

Hàm ẩm không khí trước khi vào buồng sấy d1 (kgẩm/kgkk)
Hàm ẩm không khí sau khi sấy d2 (kgẩm/kgkk)
Thời gian sấy = 8h

Tính toán thông số tác nhân sấy
Độ ẩm trung bình của không khí ngoài trời của nước ta dao động từ 80% đến

90%, để phù hợp cho tính toán ta có thể chọn độ ẩm không khí ngoài trời là . Chọn
nhiệt độ không khí ngoài trời t0 = 250C
3.2.1. Thông số của không khí ngoài trời (trước khi vào calorife):
 Áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ to = 25oC:
pbh0 = exp = exp = 0,0315 bar
(công thức 2.11, trang 14, [19])
 Theo công thức độ chứa hơi của không khí:
do = 0,621 = 0,621 = 0,0174 kgẩm/kgkkk
(công thức 1.10, trang 16, [5])


 Enthanpy của không khí được tính theo công thức:
h0 = 1,004t0 +d0.(2500+1,842t0)
(công thức 2.18, trang 15, [19])
 h0 = 1,004. 25 + 0,0174.(2500 + 1,842. 25) = 69,4 (kJ/kgkkk)
Như vậy, không khí ngoài trời (0) có:
to= 25oC, , do = 0,0174 kgẩm/kgkkk , h=ho= 69,4 kJ/kgkkk
3.2.2. Thông số của không khí sau thiết bị sấy (thông số không khí thải ra ngoài, cũng
như không khí hồi lưu lại buồng hòa trộn)
Với nhiệt độ của không khí khi được thổi vào buồng sấy là t 1 = 60oC, nhiệt độ
của không khí khi đi ra khỏi buồng sấy là t2 = 40oC.
 Lượng không khí lưu chuyển trong thiết bị sấy (TBS) là: L = LH + L0
 Cân bằng ẩm cho toàn bộ hệ thống sấy:

L0.d0 + G1. W1 = L0.d2 + G2. W2
 L0. (d2 – d0) = G1.W1 – G2.W2 = W
 L0 =
(công thức 5.7, trang 57, [19])
 Cân bằng ẩm cho riêng thiết bị sấy có:
L.dM + G1.W1 = L.d2 + G2. W2 (công thức 5.28, trang 57, [19])
 L.(d2 – dM) = G1 .W1 – G2 .W2 = W
 L=
 Ta có hệ số hoàn lưu là
n = = = – 1 (công thức 5.25, trang 64, [19])
 n= –1 = 1 =
 dM =
 Cân bằng năng lượng cho buồng hòa trộn có:
h0.L0 = h2. LH = (L0 + LH). hM
 hM = = = (công thức 5.32, trang 65, [19])
Như vậy tại điểm hòa trộn M có:
dM = ; hM =
Quá trình sấy lý thuyết xảy ra trong thiết bị sấy là quá trình đẳng enthapy nên có:
h1 = h2
Cpk.t1 + d1. (r + Cpa.t1) = Cpk.t2 + d2. (r + Cpa.t2)
Do d1 = dM (Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm xảy ra trong calorife). Thay vào có:
Cpk.t1 + . (r + Cpa.t1) = Cpk.t2 + d2. (r + Cpa.t2)
Ta rút ra được:
d2 =
Thay vào với:
t1 = 60oC; t2 = 40oC, = 0.0174 kgẩm/kgkkk
r= 2500 kJ/kg; Cpk = 1,004 kJ/kg.K; Cpa= 1,842 kJ/kg.K; n=1
Ta có:
 Độ chứa hơi của không khí ra khỏi thiết bị sấy:
d2 =

= 0,0337 kg

ẩm

/kgkkk