Báo cáo Thực tập quá trình thiết bị trong công nghệ thực phẩm HCMUTE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
_____________________

BÁO CÁO THỰC HÀNH
THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT BI

GVHD: TS. Hồ Thị Thu Trang
Nhóm thực hiện: 16116CL2B – Nhóm 3
1.Mai Hoàng Minh
2.Trần Tuấn Cường
3.Ngô Trịnh Ngọc Ngân
4.Vũ Thị Minh Anh
5.Nguyễn Thế Bảo

15116032
16116254
16116053
16116004
16116218


03/2019

1


Phụ lục
Bài 1: Thí nghiệm sấy vật liệu ẩm...................................................................................3
A.
Tổng quan...............................................................................................................3

1.
Nguồn gốc và thành phần của khoai tây...........................................................3
2.
Lợi ích và tác hại của khoai tây đối với con người...........................................5
B.
Các phương pháp sấy.............................................................................................6
1.
Sấy đối lưu...........................................................................................................6
1.1.
Đặc điểm:.................................................................................................6
1.2.
Thiết bị.....................................................................................................7
1.3.
Tiến hành thí nghiệm..............................................................................9
1.4.
Kết quả và nhận xét, bàn luận...............................................................9
2.
Sấy hồng ngoại..................................................................................................15
2.1.
Đặc điểm sấy hồng ngoại:.....................................................................15
2.2.
Thiết bị sấy hồng ngoại:........................................................................15
2.3.
Thực tập sấy khoai tây bằng thiết bị sấy hồng ngoại:........................17
2.4.
Kết quả và nhận xét:.............................................................................19
3.
Sấy lạnh.............................................................................................................22
3.1.
Đặc điểm................................................................................................22

3.2.
Ưu nhược điểm......................................................................................24
3.3.
Thiết bị...................................................................................................24
3.4.
Tiến hành thí nghiệm............................................................................25
3.5.
Kết quả và nhận xét, bàn luận..............................................................27
C.
Kết Luận...............................................................................................................29
Bài 2: Thí nghiệm lạnh đông thực phẩm......................................................................31
1.
Khái niệm..........................................................................................................31
2.
Cơ sở quá trình lạnh đông................................................................................32
3.
Các phương pháp lạnh đông............................................................................32
3.1.
Lạnh đông chậm....................................................................................32
3.2.
Lạnh đông nhanh..................................................................................32
3.3.
Lạnh đông gián tiếp..............................................................................33
3.4.
Lạnh đông trực tiếp..............................................................................33
4.
Biến đổi thực phẩm trong quá trình lạnh đông..............................................33
4.1.
Biến đổi vật lí.........................................................................................33
4.2.

Biến đổi hóa học....................................................................................34
4.3.
Biến đổi hóa sinh...................................................................................34
5.
Nguyên liệu, trang thiết bị tiến hành thì nghiệm...........................................34
2


5.1.
Nguyên liệu............................................................................................34
5.2.
Trang thiết bị.........................................................................................36
6.
Tiến hành thí nghiệm........................................................................................37
6.1.
Sơ đồ thí nghiệm....................................................................................37
6.2.
Giải thích quy trình...............................................................................38
7.
Kết quả..............................................................................................................38
8.
Nhận xét, bàn luận............................................................................................43
8.1.
Lạnh đông nhanh..................................................................................43
8.2.
Lạnh đông chậm....................................................................................44
8.3.
Cảm quan...............................................................................................45
8.4.
Sự kết tinh nước khi lạnh đông............................................................45

8.5.
Mạ băng sản phẩm sau đông lạnh.......................................................46
8.6.
Hiện tượng cháy lạnh thực phẩm trong quá trình lạnh đông............46
Bài 3. Thí nghiệm truyền nhiệt ống lồng ống...............................................................47
A.
Tổng quan lý thuyết.............................................................................................47
1.
Truyền nhiệt......................................................................................................47
2.
Các quá trình truyền nhiệt...............................................................................47
2.1.
Dẫn nhiệt................................................................................................47
2.2.
Đối lưu nhiệt..........................................................................................47
2.3.
Bức xạ nhiệt...........................................................................................47
3.
Giới thiệu về thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống.............................................47
4.
Phân loại............................................................................................................49
B.
Phương pháp nghiên cứu, phân tích, tính toán..................................................50
1.
Phương pháp nghiên cứu, phân tích................................................................50
1.1.
Mục đích................................................................................................50
1.2.
Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị...............................................................50
1.3.

Phương pháp tiến hành thí nghiệm.....................................................51
1.4.
Phương pháp phân tích kết quả...........................................................53
2.
Kết quả và tính toán.........................................................................................53
2.1.
Kết quả thực nghiệm.............................................................................53
3.
Nhận xét kết quả...............................................................................................63
Tài liệu tham khảo.........................................................................................................64

3


Bài 1: Thí nghiệm sấy vật liệu ẩm
A. Tổng quan
1. Nguồn gốc và thành phần của khoai tây
Khoai tây là cây lương thực quan trọng thứ tư trên thế giới sau lúa mì, gạo và
ngô, với sản lượng hàng năm trên toàn cầu xấp xỉ 300 triệu tấn (CIP, 2008). Trong
thập kỷ qua, Sản xuất khoai tây đã giảm ở các nước phát triển, nhưng nó đã tăng ở
các nước đang phát triển và mới công nghiệp hóa (Fao, 2006). Khoai tây được
trồng làm rau để tiêu thụ trực tiếp và cũng như một nguyên liệu để chế biến thành
các sản phẩm như: được hình thành trước bữa ăn, đồ ăn nhẹ, dẫn xuất khoai tây,
tinh bột và dẫn xuất tinh bột. Về đặc tính vật lý, tinh bột khoai tây là duy nhất
trong số các loại tinh bột có bán trên thị trường khác (ví dụ: các loại ngũ cốc) và có
đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống thực phẩm (Yusuph, Tester, Ansell,
& Snape, 2003).
Sự độc đáo này là do lớn kích thước hạt, độ tinh khiết, chuỗi amyloza và
amylopectin tương đối dài. Độ dài, sự hiện diện của các nhóm ester phốt phát trên
amylopectin, khả năng trao đổi các cation nhất định với các tác động tương ứng lên

hành vi độ nhớt và khả năng tạo gel gel đàn hồi dày sưởi ấm và làm mát tiếp theo
(Vasanthan, Bergthaller, Dryger, Yeung, & Sporns, 1999). Một đặc điểm rất có giá
trị đối với tinh bột khoai tây là khả năng của chúng để tạo ra gel trong khi gelatin
hóa (Adebowalea, Olu-Owolabi, Olayinkaa, & Lawalb, 2005).[1]
Khoai tây là một loài thực thuộc họ cà (Solanaceae). Khoai tây là loài cây nông
nghiệp ngắn ngày, trồng lấy củ chứa tinh bột. Chúng là loại cây trồng lấy củ rộng
rãi nhất thế giới và là loại cây trồng phổ biến thứ tư về mặt sản lượng tươi - xếp
sau lúa mì và ngô. Lưu trữ khoai tây dài ngày đòi hỏi bảo quản trong điều kiện
lạnh.
Loài khoai tây hoang dã mọc trên khắp châu Mỹ, từ Hoa Kì cho tới miền
nam Chile. Người ta từng cho rằng khoai tây đã được thuần hóa độc lập tại nhiều
địa điểm, nhưng sau đó thử nghiệm di truyền học trên nhiều giống cây trồng và các
loại khoai tây hoang dã đã chứng tỏ có một nguồn gốc duy nhất của khoai tây là ở
khu vực miền nam Peru và cực tây bắc Bovilia ngày nay. Nơi con người đã thuần
hóa được khoai tây từ 7 đến 10 nghìn năm trước.[2]

4


Hình 1.1 Củ khoai tây
Khoai tây có chứa các vitamin, khoáng chất và một loạt các hóa chất thực vật
như các carotenoit và phenol tự nhiên. Axít chlorogenic cấu thành đến 90% của
phenol trong khoai tây. Các hợp chất khác trong khoai tây là axit 4-Ocaffeoylquinic (axit crypto-clorogenic), axit 5-O-caffeoylquinic (axit neoclorogenic), axit 3,4-dicaffeoylquinic và 3,5-dicaffeoylquinic. Trong một củ khoai
tây còn vỏ có kích thước trung bình 150 g, cung cấp 27 mg vitamin C (45% giá trị
hàng ngày), 620 mg kali(18%), o,2 mg vitamin B6 (10%) và một lượng rất nhỏ
thiamin, riboflavin, folate, niacin, magie, photpho, sắt và kẽm.
Khoai tây chứa khoảng 26 g cacbohydrat trong một củ trung bình. Các hình
thức chủ yếu của cacbonhydrat này là tinh bột. Một phần nhỏ trong đó có khả năng
chống tiêu hoá từ enzym trong dạ dày và ruột non. Tinh bột khoáng này được coi là
có hiệu ứng sinh lý và lợi ích cho sức khỏe giống chất xơ: là chống ung thư ruột

kết, tăng khả năng nạp glucose, giảm nồng độ cholesterol và chất béo trung tính
trong huyết tương, tăng cảm giác no, thậm chí nó có thể làm giảm chất béo tích trữ
trong cơ thể.[3] Cách chế biến khoai tây có thể làm thay đổi đáng kể hàm lượng
dinh dưỡng. Ví dụ khoai tây nấu chín chứa 7% tinh bột khoáng, khi làm nguội đi
thì nó tăng lên 13%.[37]
Khoai tây được xếp vào loại thức ăn có chỉ số Glycemic (GI) cao, do đó nó
thường bị loại trừ ra khỏi chế độ ăn của những người cố gắng theo chế độ ăn uống
với GI thấp. Trong thực tế chỉ số GI tùy thuộc mỗi loại khoai tây khác nhau là khác
nhau.[4]
Do chứa nhiều cacbonhydrat, khoai tây được cho là khiến cho người bị béo phì dư
thừa nhiều hơn chất béo. Tuy nhiên, nghiên cứu của Đại học California, Davis và
Trung tâm Quốc gia về An toàn Thực phẩm và Công nghệ, Viện Công nghệ Illinois
5


chứng minh rằng mọi người có thể đưa khoai tây vào chế độ ăn uống của họ và vẫn
giảm cân.
2. Lợi ích và tác hại của khoai tây đối với con người
 Lợi ích của khoai tây với sức khỏe[5]
 Làm giảm huyết áp: Có rất nhiều cách để khoai tây có thể giúp bạn làm giảm
huyết áp. Chất xơ giúp cải thiện chức năng của insulin, từ đó điều hòa mức
glucozơ và làm giảm huyết áp. Kali cũng có thể giúp làm hạ huyết áp do nó
đóng vai trò như một loại thuốc làm giãn mạch máu. Các nhà khoa học tại
Viên Nghiên cứu Thực phẩm (thuộc Vương quốc Anh) đã phát hiện ra rằng
khoai tây có chứa một loại hóa chất có tên gọi kukoamine, giúp làm giảm
huyết áp.
 Cải thiện chức năng của não bộ và sức khỏe hệ thần kinh: Vitamin B6 có
trong khoai tây đặc biệt cần thiết để duy trì sức khỏe hệ thần kinh. Vitamin
B6 giúp tạo ra các amin, một loại hợp chất hữu cơ dẫn truyền thần kinh, bao
gồm có serotonin, melatonin, epinephrine và norepinephrine- điều đó có

nghĩa là ăn khoai tây sẽ giúp làm giảm nguy cơ trầm cảm, căng thẳng và bạn
sẽ có một giấc ngủ ngon hơn. Thêm vào đó, khoai tây còn chứa một lượng
lớn cacbonhydrat, giúp duy trì lượng glucozơ trong máu, khiến cho não bộ
có thể làm việc tốt hơn. Ngoài ra, kali làm giãn mạch máu, đảm bảo rằng
não bạn sẽ nhận được đủ máu.
 Tăng cường khả năng miễn dịch: Vitamin C giúp phòng ngừa rất nhiều loại
bệnh, từ scorbut (biểu hiện với những triệu chứng như: chảy máu nướu răng,
chậm lành vết thương, các vết thâm tím rộng trên da, sự dễ bị nhiễm trùng,
dễ bị kích động và trầm cảm) đến bệnh cảm lạnh thông thường, với một củ
khoai tây cỡ trung bình chứa khoảng 45% lượng vitamin C cơ thể cần trong
một ngày.
 Chống viêm: Những người bị viêm khớp có thể được lơi rất nhiều nhờ ăn
khoai tây hoặc uống nước khoai tây luộc. Hàm lượng vitamin C trong khoai
tây hoạt động như một chất chống oxi hóa làm giảm viêm. Kali và vitamin
B6 giúp chống viêm trong hệ thống tiêu hóa và miệng. Canxi và magie cũng
rất hữu dụng trong việc ngăn ngừa bệnh thấp khớp.
 Đẩy mạnh quá trình tiêu hóa: Lương cacbonhydrat có trong khoai tây khiến
chúng rất dễ tiêu hóa và chất xơ cũng khiến dạ dày tiêu hóa tốt hơn.
 Tốt cho tim mạch: Khoai tây rất tốt cho tim. Chất xơ giúp làm giảm
cholesterol trong các mạch máu, vitamin C và B6 giúp giảm thiểu lượng gốc
6


tự do, carotenoid giúp duy trì sự hoạt động ổn định của tim mạch. Ngoài ra,
vitamin B6 còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình methyl hóa, biến đổi
các phân tử homocysteine có khả năng gây nguy hại thành phân tử lành tính.
Quá nhiều homocysteine sẽ làm hỏng các thành mạch máu, tăng nguy cơ đau
tim và đột quỵ.
 Ngăn ngừa ung thư: Một vài loại khoai tây chứa chất chống oxi hóa
flavonoid zeaxanthin, carotene, vitamin A và hợp chất hóa học quercetin; tất

cả đều có thể giúp ngăn ngừa tế bào ung thư phát triển. Khoai tây đỏ và nâu
đỏ có tác dụng tốt nhất do chúng chứa lượng lớn chất chống oxi hóa
flavonoid.
 Chăm sóc da: Vitamin C, vitamin B6, kali, magie, kẽm và photpho đều có
thể giúp da bạn mềm mịn như khoai tây nghiền vậy.
 Tác hại của khoai tây
 Khoai tây đã mọc mầm chứa nhiều chất độc. Khi thấy củ khoai tây đã mọc
mầm thì nên vứt bỏ, tuyệt đối không nên ăn.
 Khoai tây chứa những hợp chất độc hại được biết đến như là
các glycoalkaloid, phổ biến nhất là solanine và chaconin. Solanin cũng được
tìm thấy trong một số cây như cây bạch anh độc, thiên tiên tử (Hyoscyamus
niger), cây thuốc lá (Nicotiana), cà tím và cà chua. Độc tố này ảnh hưởng
đến hệ thần kinh.
 Khoai tây còn có chỉ số đường huyết cao, có thể gây ra sự gia tăng nhanh
chóng lượng đường trong máu và đẩy mạnh sản xuất insulin, do đó những
người bị bệnh tiểu đường không nên ăn quá nhiều khoai tây.[5]
B. Các phương pháp sấy
1. Sấy đối lưu
1.1. Đặc điểm:
Tốc độ sấy khá cao, năng lượng dùng hợp lý, sản phẩm sấy ít bị co ngót, hư
hỏng hoặc biến dạng. Kiểm soát nhiệt độ của sản phẩm sấy tốt nhất, vì có thể dễ
dàng điều chỉnh trạng thái không khí thích hợp.
Đặc trưng của công nghệ sấy đối lưu chính là sự chuyển động của luồng không
khí. Chúng được dùng làm tác nhân sấy nhưng với điều kiện không khí trong
buồng sấy luôn phải nóng, chuyển động theo vòng tuần hoàn trong buồng sấy.
Chúng sẽ tác động tới vật phẩm cần sấy và làm bốc hơi nước, độ ẩm còn dư trong
vật phẩm sấy đó. Chính luồng không khí nóng sẽ đưa lượng hơi ẩm này thoát ra
7

ngoài. Từ đó, vật phẩm được sấy khô hoàn toàn. Đây cũng là nguyên lý làm việc
của những sản phẩm máy sấy đối lưu, hệ thống sấy nông sản hiện nay.
Lượng hơi ẩm sẽ được thoát ra ngoài theo luồng khí nóng từng đợt, hoặc mẻ
sấy. Người ta có thể sử dụng rất nhiều nguồn nhiệt để vận hành quy trình sấy theo
công nghệ sấy này mà không tốn quá nhiều chi phí. Công nghệ sấy đối lưu cũng
cho chất lượng nông sản, thành phẩm sấy đạt yêu cầu, không dễ bị biến chất hoặc
hư hại, có thể để dùng dần hoặc cung cấp cho những nhà máy chế biến, hoặc đóng
gói bán ra thị trường.
Những yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ sấy đối lưu có thể kể đến như : hững
yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ đối lưu là: chế độ sấy, kích thước của vật phẩm
sấy, áp suất hoạt động, phương pháp gia nhiệt, sự chuyển động của không khí
nóng, kết cấu lò sấy,…
1.2. Thiết bị
 Phòng sấy
Trong phòng sấy, vật liệu được sấy gián đoạn ở áp suất khí quyển, vật liệu được
xếp trên những khay hoặc xe đẩy. Việc nạp liệu và tháo liệu được thực hiện ở ngoài
phòng sấy. Phòng sấy loại này có một số nhược điểm như 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. (Võ Văn Bang-Vũ Bá Minh, 2004)
 Hầm sấy
Hầm sấy làm việc ở áp suất khí quyển dùng tác nhân sấy là không khí hay khói
lò. Vật liệu được xếp trên các khay đặt trên xe goòng di chuyển dọc theo chiều dài
hầm. Có thể cho tác nhân sấy tuần hoàn để tăng tốc độ và độ ẩm của tác nhân sấy.
Hầm sấy có nhược điểm, 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.
Tuy nhiên hầm sấy là loại thiết bị sấy dễ sử dụng các phương pháp sấy khác
nhau, dòng khí và vật liệu sấy có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều
hoặc đặt các quạt dọc đường hầm sấy để thổi thẳng gốc với dòng vật liệu. (Võ Văn
Bang-Vũ Bá Minh, 2004)
 Thiết bị sấy thùng quay

Đây là loại thiết bị sấy quan trọng được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa
chất, thực phẩm để sấy một số loại hóa chất, phân đạm, ngũ cốc, bột đường,…nói
chung là các loại vật liệu rời có khả năng kết dính. Thiết bị làm việc ở áp suất khí
quyển, tác nhân sấy có thể là không khí hoặc khói lò.

8


Ưu điểm là quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ có sự tiếp xúc tốt giữa vật
liệu và tác nhân sấy, cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được cao, tuy nhiên do
vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ gây ra gãy rụng, tạo ra bụi, do đó một trong số
trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm. (Võ Văn Bang-Vũ Bá Minh, 2004)

Hình 1.2 Thiết bị sấy đối lưu
1.3. Tiến hành thí nghiệm
 Sơ chế nguyên liệu sấy
Khoai tây

Chọn lựa và gọt vỏ

Cắt thành miếng hình vuông mỏng

Xác định độ ẩm ban đầu

Sấy và xác định ẩm theo thời gian

9
Sản phẩm

Thực hiện:
- Mở máy
- Điều chỉnh thông số nhiệt độ khảo sát
- Mẫu được đựng trong các khay, cho vào tủ sấy, bắt đầu đếm giờ - Cứ mỗi 10
phút mở tủ, lấy mẫu cân xác định khối lượng. Sấy đến khi khối lượng không đổi.
Thông số: nhiệt độ sấy là 75oC.
1.4. Kết quả và nhận xét, bàn luận
Bảng 1.1 Kết quả sấy đối lưu khoai tây theo thời gian
Khối
Thời
lượng gian
W
16.25
0
77
73.5865724
14.15
10
4
69.8345439
12.39
20
9
11.14
30 66.4497307
10.19
40 63.3218842
9.8
50 61.8622449
61.1889927

9.63
60
3
60.7817418
9.53
70
7
60.6578947
9.5
80
4
60.6164383
9.49
90
6
60.6164383
9.49
100
6
60.6164383
9.49
110
6
60.5332629
9.47
120
4
60.5332629
9.47
130

4
60.5332629
9.47
140
4
10


9.47

150

9.43

160

9.43

170

9.43
9.4
9.4

180
190
200

9.37

210

9.37

220

60.5332629
4
60.3658536
6
60.3658536
6
60.3658536
6
60.2393617
60.2393617
60.1120597
7
60.1120597
7

 Đường cong tốc độ sấy
Sấy đối lưu
60.4
60.35
60.3
60.25
60.2
60.15
60.1

60.05
60
59.95

0

50

100

150

200

250

Hình 1.3 Đường cong sấy của quá trình sấy đối lưu W=f(t)

11


Giai đoạn 1
78
f(x) = 0x^2 - 0.36x + 77.04
R² = 1

76
74
72
70

68
66
64
62
60

0

5

10

15

20

25

30

35

Hình 1.4 Đồ thị giai đoạn 1
Giai đoạn 1 (AB): Đường biểu diễn cho giai đoạn này là đường màu đỏ.
Đây là giai đoạn đun nóng vật liệu sấy và làm bay hơi nước bề mặt. Ở giai
đoạn này, trên lý thuyết đường cong sấy ở dạng phi tuyến, nhưng trong quá
trình thực nghiệm thu được đường tương đối thẳng. Phương trình thực tế
thu được là:
y = 7E-05x2 - 0.3562x + 77.035
Trong giai đoạn này, giá trị R² = 0,9996 cho thấy phương trình đường cong sấy

có ý nghĩa trong tính toán và có thể chấp nhận được. Đường cong sấy trong giai
đoạn này không đúng như lý thuyết, nó là một đường thẳng vì do có sai số trong
quá trình sơ chế nguyên liệu sấy, những lát khoai tây được cắt tương đối mỏng nên
quá trình mất ẩm ở giai đoạn 1 diễn ra rất nhanh.
Giai đoạn 2
64
63.5
63
62.5
62

f(x) = - 0.02x + 62.6
R² = 0.54

61.5
61
60.5
60
59.5
59
20

40

60

80

100

120

140

160

Hình 1.5 Đồ thị giai đoạn 2
12


Giai đoạn 2 (BC): Đường biểu diễn cho giai đoạn này là đường cong
màu xanh, đây là quá trình bay hơi nước do quá trình khuếch tán nội và
ngoại xảy ra đồng thời, theo lý thuyết giai đoạn này là sấy đẳng tốc,
đường cong sấy ở dạng tuyến tính. Tuy nhiên trên thực tế đường cong sấy
không thẳng. Nguyên nhân dẫn tới vấn đề này là do ảnh hưởng bỡi các
yếu tố như: Thiết bị sấy: thiết bị không thực hiện đúng tiến độ trong quá
trình sấy (việc mở tủ thường xuyên ảnh hưởng đến nhiệt độ của quá trình
sấy và độ ẩm của vật liệu) gây ra sai số.
Phương trình sấy đẳng tốc thực tế thu được như sau:
y = -0.017x + 62.597
Trong giai đoạn này, giá trị R² = 0,54 cho thấy phương trình đường cong sấy (2)
có ý nghĩa trong tính toán và có thể chấp nhận được.
Giai đoạn 3
60.4
f(x) = 0x^3 - 0x^2 + 0.39x + 35.94
R² = 0.95

60.35
60.3
60.25

60.2
60.15
60.1
60.05
60
59.95
150

160

170

180

190

200

210

220

230

Hình 1.6 Đồ thị giai đoạn 3
Giai đoạn 3 (CD): Đường biểu diễn cho giai đoạn này là đường màu vàng. Giai
đoạn này được gọi là sấy giảm tốc. Vì vậy quá trình bốc hơi ẩm còn lại cho đến khi
đạt tới độ ẩm cân bằng, quá trình này có đường cong sấy ở dạng phi tuyến rất phức
tạp. Đường biểu diễn này phức tạp nên không tương đồng với lý thuyết. Và
phương trình sấy của giai đoạn này được biểu diễn như sau:

y = 4E-06x3 - 0.002x2 + 0.3904x + 35.941
Trong quá trình thực nghiệm không sấy độ ẩm xuống hơn nữa vì trong thời gian
khá lâu ta thấy khối kượng nguyên liệu sau khi sấy đã không đổi, nên quá trình sấy
dừng tại đây.
13


 Tốc độ sấy đối lưu
Đường cong tốc độ sấy đối lưu
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

-0.5

Hình 1.7 Đường cong tốc độ sấy của sấy đối lưu u=f(W)

Hình 1.8 Khoai tây sau khi sấy đối lưu
 Nhận xét:
14


Kết quả sấy khoai tây bằng phương pháp sấy đối lưu thu được từ thực tế có sự
khác biệt so với lý thuyết. Do ở giai đoạn 1, theo lý thuyết tốc độ sấy ở giai đoạn
này là một đường thẳng tăng dần đều theo độ giảm ẩm (W). Tuy nhiên khi so với
thực tế, khi nguyên liệu được cắt quá mỏng, tốc độ thoát hơi nước nhanh hơn, nên
đường thẳng sẽ xuất hiện chứ không phải đường cong phi tuyến.
2. Sấy hồng ngoại
2.1. Đặc điểm sấy hồng ngoại:
Sản phẩm thu được sau quá trình sấy khô bằng hồng ngoại có chất lượng không
thay đổi so với trước khi sấy: Hương thơm, vị ngon và hàm lượng vitamin hầu như
được bảo toàn, nhất là đối với các sản phẩm sấy là thực phẩm, trái cây, hải sản và
đồ ăn được. Quá trình sấy không làm thức ăn bị nhiễm khuẩn, đảm bảo vệ sinh an
toàn thực phẩm luôn ở mức rất cao. Công nghệ sấy bằng tia hồng ngoại giúp rút
ngắn thời gian sản xuất, do đó giúp tiết kiệm chi phí cho mỗi thành phẩm. Phương

pháp này hoàn toàn không có sự tác động của các chất xúc tác (hóa chất) đặc
biệt: Không gây ô nhiễm môi trường và không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con
người.Tia hồng ngoại còn có khả năng tiêu diệt côn trùng và tiệt trùng sản phẩm
sấy: Giúp đảm bảo chất lượng cho sản phẩm sấy. [6]
Thiết bị sấy hồng ngoại có tính linh hoạt, đơn giản. Nơi để mẫu tiện lợi, dễ dàng
như thiết bị sấy đối lưu, có tính dẫn điện và vi sóng. Thiết bị sấy hồng ngoại tiết
kiệm được năng lượng cao hơn thiết bị sấy đối lưu bằng cách điều chỉnh lưu lượng
nhiệt theo động lực sấy cụ thể phù hợp với từng sản phẩm thực phẩm. [7]
Tuy nhiên khả năng xuyên thấu của các máy sấy dùng tia hồng ngoại khá
kém: Chúng chỉ có thể sấy khô các sản phẩm mỏng, kích thước nhỏ. Sản phẩm sấy
không giữ nguyên được hiện trạng ban đầu: Thành phẩm thường bị cong, vênh,
hoặc bị nứt sau sấy. Chỉ dùng được cho các loại thực phẩm cắt lát, mỏng: Không
phù hợp với các vật cần sấy khác như gốm, men sứ, gỗ…
Các điều cần lưu ý trong việc tối ưu hóa quá trình sấy thực phẩm là: Kích thước
sản phẩm nhỏ phù hợp với thiết bị, tránh tia hồng ngoại bị che khuất, kết hợp với
phương pháp gia nhiệt. [7]
2.2. Thiết bị sấy hồng ngoại:
 Hệ thống sấy hồng ngoại DSHN-01

15


Hình 1.9 Hệ thống sấy hồng ngoại DSHN-01 do nhóm nghiên cứu của Thầy
Nguyễn Tấn Dũng, thầy Lê Thanh Phong, KS. Nguyễn Phương & KS. Nguyễn
Ngọc Cảnh (K2008) thiết kế, chế tạo vào năm 2012.
Trên thực tế, việc điều chỉnh năng lượng bức xạ của tia hồng ngoại về tới bước
sóng mà nước tự do trong vật liệu ẩm hấp thụ cực đại là hoàn toàn thực hiện được,
vì chúng ta có mối quan hệ giữa bước sóng và nhiệt độ của bóng đèn hồng ngoại
là: λmax = 2886/T. Cụ thể từ công thức này chúng ta có thể chủ động điều khiển
nhiệt độ bóng đèn có thể thu được bước sóng phù hợp, bước sóng phù hợp theo

như nghiên cứu là vào khoảng 2.5 - 3.5 μm, và đây cũng chính là khoảng cách
bước sóng mà nước hấp thụ cực đại.
Ngoài ra, khả năng làm bay hơi nước tự do bằng bước sóng thì nhiệt độ cũng
đóng vai trò quan trọng vào quá trình làm khô vật liệu ẩm, do tính chất nhiệt mà tia
hồng ngoại sinh ra. Vậy chúng ta có thể thấy rõ ràng là có hai tác nhân chính để
làm khô vật liệu ẩm đó là: Bước sóng của tia hồng ngoại và nhiệt độ do tia hồng
16


ngoại phát ra. Và đây cũng chính là đặc điểm quan trọng làm tăng tốc độ quá trình
sấy từ đó làm giảm đáng kể thời gian sấy, góp phần tăng hiệu quả của quá trình sấy
nên rất nhiều.
 Vận hành máy sấy hồng ngoại DSHN-01
Bước 1: luôn kiểm tra máy trước khi vận hành để đảm bảo các dòng đèn được lắp
sát vào đuôi đèn. Các đầu dò được đặt đúng vào vị trí.
Bước 2: Bật CB để cung cấp nguồn điện vào cho máy
Bước 3: Cài đặt nhiệt độ tác nhân sấy và nhiệt độ môi trường sấy
Bước 4: Cài đặt thời gian sấy có 2 chế độ: chế độ tự động (A) sau thời gian cài đặt
máy sẽ tự động tắt hoặc chế độ bằng tay (H) máy chỉ tắt khi người dùng muốn
dừng quá trình sấy bằng cách nhấn vào nút STOP.
Bước 5: Cài đặt độ ẩm
Bước 6: Chọn mức cường độ bức xạ (LOW, MID, hoặc HIGH) tùy theo yêu cầu.
Bước 7: Nhấn START để máy bắt đầu hoạt động.
2.3. Thực tập sấy khoai tây bằng thiết bị sấy hồng ngoại:
 Sơ đồ các bước tiến hành:
Khoai tây

Gọt vỏ và cắt thành khối lập phương có cân
nặng trên 10g và 1 lát khoai tây nặng trên 5g

Triệt enzyme, cân khối lập phương và cắt thành
nhiều lát khoai tây mỏng, băm nhỏ lát khoai tây

Cho khoai tây băm nhỏ vào khay và sấy xác
định ẩm.
Xếp các lát khoai tây vào khay, cho vào thiết bị
sấy và xác định ẩm theo thời gian

Sản phẩm

17


 Giải thích các bước tiến hành:
 Gọt vỏ và cắt khoai tây thành khối lập phương, dùng thước đo kích thước
khối khoai tây để xác định diện tích bề mặt của khối khoai tây.
 Triệt enzyme trong khối khoai tây để khi sấy khoai tây không bị thâm đen.
Cân khối lượng khối khoai tây và cắt thành lát mỏng để tăng diện tích tiếp
xúc miếng khoai tây và tia hồng ngoại, tia hồng ngoại có thể xuyên qua lát
khoai tây để quá trình sấy nhanh hơn. Băm nhỏ lát khoai tây để sấy xác định
ẩm nhanh hơn.
 Xếp lát khoai tây vào khay và đếm số lát khoai tây để xác định chính xác
diện tích tiếp xúc bề mặt của khoai tây và tia hồng ngoại. Đặt khay khoai tây
vào thiết bị, kiểm tra máy, bật CB, cài đặt nhiệt độ sấy 47 oC, thời gian sấy
chọn chế độ (H), chọn mức cường độ bức xạ MID (6 đèn) và nhấn Start.
Tính thời gian, mỗi 10 phút lấy mẫu ra cân, sấy đến khi khối lượng mẫu
không đổi thì ngừng.
2.4. Kết quả và nhận xét:
Bảng 1.2 Kết quả sấy khoai tây bằng phương pháp hồng ngoại
Khối lượng

Thời gian
Độ ẩm
12.34
0
77
11.12
10
74.47662
9.53
20
70.21826
8.06
30
64.7866
6.82
40
58.38416
5.69
50
50.11951
4.68
60
39.3547
3.88
70
26.85052
3.38
80
16.02959
3.08

90
7.850649
2.93
100
3.133106
2.89
110
1.792388
2.85
120
0.414035
 Đường cong tốc độ sấy:

18


f(x)
70 =
R² = 0
60

f(x) = - 1x + 97.36
R² = 0.99

50
40
30
20
10
0

20

40

60

80

f(x) = - 0x^2 - 0.09x + 14.47
100
120
140
R² = 1

Hình1.10 Đường cong của quá trình sấy hồng ngoại W=f(τ)
Giai đoạn 1 (AB): Được biểu diễn bằng đường màu xanh dương, đây là giai
đoạn gia nhiệt và làm bay hơi nước bề mặt khoai tây. Đồ thị giai đoạn này có dạng
phi tuyến. Phương trình thu được là:
y = -0.6658x2 – 0.7143x + 78.428
Giai đoạn này có giá trị R2 = 0.9999 cho thấy phương trình đường cong sấy có ý
nghĩa trong tính toán và có thể chấp nhận được. Đường cong này giống với lý
thuyết.
Giai đoạn 2 (BC): Được biểu diễn bằng đường màu cam, đây là quá trình gia
nhiệt hoàn toàn khoai tây, cả trong lẫn ngoài đồng thời bay hơi nước. Đây là giai
đoạn sấy đẳng tốc, khối lượng giảm nhanh, tốc độ sấy nhanh và đều. Đồ thị giai
đoạn này có dạng tuyến tính. Phương trình thu được là: y = -11.663x + 50.737
Giai đoạn này có giá trị R2 = 0.9983 cho thấy phương trình đường cong sấy có ý
nghĩa trong tính toán và có thể chấp nhận được. Đường cong này giống với lý
thuyết.
Giai đoạn 3 (CD): Được biểu diễn bằng đường màu xám, đây là giai đoạn bốc

hơi nước còn lại trong khoai tây sau quá trình sấy đẳng tốc, quá trình này xảy ra
đến khi đạt được khối lượng không đổi. Đồ thị giai đoạn này có dạng phi tuyến
tính phức tạp. Phương trình thu được là:
y = -0.0074x3 + 0.2389x2 – 2.1814x + 5.125
19


Giai đoạn này có R2 = 0.9965 cho thấy phương trình đường cong sấy có ý nghĩa
trong tính toán và có thể chấp nhận được. Đường cong này giống với lý thuyết.
 Tốc độ sấy:
Đường cong tốc độ sấy
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Hình 1.11 Biểu đồ tốc độ sấy khoai tây bằng phương pháp hồng ngoại
Với khối khoai tây có diện tích bề mặt 3x3x3, cắt thành 12 miếng, diện tích bề
mặt tiếp xúc khi sấy của khoai tây sẽ là: F = 0.3x0.3x(6+11x2) = 0.0252 (m2)

20


Hình1.12 Khoai tây sau khi sấy hồng ngoại
 Nhận xét
Sản phẩm khoai tây sấy bằng phương pháp sấy hồng ngoại có màu vàng đẹp hơn,
giòn hơn, đảm bảo vệ sinh, không bị nhiễm khuẩn mà vẫn giữ được các chất dinh
dưỡng trong khoai tây. Phương pháp này có thời gian sấy nhanh hơn, tiết kiệm thời
gian, năng lượng và chi phí. Tuy nhiên sau khi sấy, hình dạng miếng khoai tây
cong hơn, dễ bị gãy nứt hơn.
3. Sấy lạnh
“Sấy lạnh là phương pháp sấy bằng tác nhân là không khí rất khô ở nhiệt độ
thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường. Dải nhiệt độ sấy từ 10-50 độ C, độ ẩm không
khí sấy vào khoảng 10-30%”
Trong công nghệ sấy lạnh, nhất thiết phải sử dụng bơm nhiệt dưới dạng máy hút
ẩm hoặc máy lạnh kết hợp với chất hút ẩm.[8]
Máy sấy lạnh được cấu thành bởi một máy bơm nhiệt được đặt trong một tủ sấy

hoặc một hầm sấy tùy theo quy mô. Máy bơm nhiệt có một đầu nóng và đầu lạnh,
đầu nóng sẽ cung cấp nhiệt lượng cho tác nhân sấy, còn đầu lạnh dùng để tách ẩm
cho không khí sấy. Do đó, một số nơi, còn gọi máy sấy lạnh là máy sấy bơm nhiệt.
21


3.1. Đặc điểm
Một trong những phương pháp bảo quản, chế biến nông sản sau thu hoạch rất
phổ biến trong nghành công nghệ thực phẩm , được áp dụng trong quy mô công
nghiệp là phương pháp sấy. Với nguyên tắc tách nước ra sản phẩm sấy nhờ đó giúp
giảm hàn nược nước trong thực phẩm tối đa giúp kéo dài thời gian bảo quản của
thực phẩm, vận chuyển dễ dàng, tiện lợi hơn. Nhưng một vắn đề nảy sinh trong
phương pháp sấy khô là do hàm lượng nước thay đổi quá nhiều, nhanh, nhiệt độ tác
động lên thực phẩm khá cao trong thời gian dài lên chất lượng thực phẩm cũng bị
ảnh hưởng như hàm lượng dinh dưỡng bị biến đổi, màu sắc, mùi vị của thực phẩm
bị giảm so với ban đầu. Để giải quyết vấn đề này máy sấy lạnh đã ra đời.

Hình 1.13 Máy sấy lạnh
Với nguyên lý làm việc, sấy thực phẩm ở nhiệt độ thấp, quá trình tách ẩm được
diễn ra tuần hoàn, luồng nhiệt sấy liên tục và trong chu trình khép kín, nhờ đó sản
phẩm sấy vẫn đảm bảo được màu sắc, hương vị và đặc biệt là làm lượng chất dinh
dưỡng. Các sản phẩm sấy lạnh yhuowfng là những sản phẩm đòi hỏi ngặt nghèo về
chất lượng [9]. Đây là một giải pháp sấy giải quyết được khá hiều hược điểm của
các loại máy sấy khác.
Đối với các loại thực phẩm dễ biến đổi tính chất khi sấy ở nhiệt độ cao thì việc
sử dụng nguyên lý sấy lạnh là sẽ phù hợp hơn cả. Máy sấy công nghiệp lạnh
thường sử dụng nhiều trong y học để sấy các dược liệu, sấy các loại tinh bột, sấy
thảo dược, thuốc viên, viên hoàn, các thực phẩm chức năng như đông trùng hạ
thảo, nấm linh chi, tổ yến...
22

Hình 1.14 Các sản phẩm sấy lạnh
Khác với cơ chế sấy gió nóng của máy sấy nhiệt (tách ẩm, sấy ở nhiệt độ cao
hơn để nước thoát hơi nhanh) thì nguyên lý sấy lạnh chỉ cần sấy ở nhiệt độ môi
trường cũng đã làm khô mau chóng, bởi không khí sấy đưa vào buồng sấy đã được
làm khô hoàn toàn. Thời gian sấy lạnh cũng nhanh hơn thường từ 6 - 8 tiếng.
3.2. Ưu nhược điểm
 Ưu điểm
- Giữ được màu sắc, mùi vị, hàm lượng dinh dưỡng so với các laoij máy sấy khác
- Hệ thống sấy độc lập lên quá trình không bị ảnh hưởng, tác động của thời tiết
- Qúa trình sấy tiết kiệm từ 25%-40% điện năng so với máy sấy nhiệt truyền thống
khác.
 Nhược điểm
- Thiết bị đắt tiền, khoản đầu tư ban đầu sẽ nhiều hơn so với những thiết bị khác
- Thời gian sấy lâu hơn, do nhiệt độ thấp và quá trình rút nước ra khỏi sản phẩm
diễn ra từ từ.
- Qúa trình bảo dưỡng vận hành máy cũng phức tạp hơn
3.3. Thiết bị
Nguyên lý hoạt động của tủ sấy lạnh là sử dụng công nghệ làm lạnh để tách hơi
nước khỏi không khí được gọi là tách ẩm tác nhân sấy. Sau khi tách ẩm không khí
khô thu được sẽ ở nhiệt độ khoảng 10 độ C sẽ được chạy qua máy nén khí và chạy
vào buồng sấy với nhiệt độ trong buồng là 40-50 độ C.

23


Sự chênh lệch nhiệt độ và ấp suất giữa buồng sấy và sản phẩm sẽ hút nước từ sản
phẩm sấy ra ngoài. Không khí ẩm lúc này được qua bộ lọc khô và đi qua dành lạnh
tạo thành một chu trình tuần hoàn khép kín.

Hình 1.15 Nguyên lý hoạt động của máy sấy lạnh
3.4. Tiến hành thí nghiệm
 Sơ đồ tiến hành

24