CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẤY.
Cơ sở lý thuyết của công nghệ sấy.
1.1. Bản chất, mục đích của công nghệ sấy.
1.1.1. Bản chất của quá trình:
Là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ bất kỳ và quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật ẩm do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
1.1.2. Mục đích của công nghệ sấy.
Trong sản xuất thực phẩm công nghệ sấy được sử dụng rất rộng rãi nhằm các mục đích:
-Chuẩn bị: Sự tách bớt nước mà không ảnh hưởng đến thành phần hoá học và các tính chất của sản phẩm, nhằm giảm chi phí vận chuyển.
-Khai thác: Tăng hàm lượng chất khô (sữa, đường, mỳ sợi, mỳ chính…).
-Chế biến: Sấy để tạo các tính chất mới, đặc trưng cho sản phẩm (chè, jam bông, xúc xích…)
- Bảo quản: Sấy đến lượng nước tối thiểu để bảo quản sản phẩm được lâu (lúa, ngô, …)
- Hoàn thiện: Sấy khô vật liệu, đảm bảo hình thức và độ bền sản phẩm.
1.2. Nguyên vật liệu ẩm.
Theo quan điểm hoá lý, vật ẩm là một hệ liên kết phân tán giữa pha phân tán và môi trường phân tán. Pha phân tán là một chất có cấu trúc mạng hay khung không gian từ chất rắn phân đều trong môi trường phân tán (là một chất khác).
Dựa theo tính chất lý học, người ta có thể chia vật ẩm ra thành ba loại:
- Vật liệu keo: là vật có tính dẻo do có cấu trúc hạt. Nước hoặc ẩm ở dạng liên kết hấp thụ và thẩm thấu. Khi sấy các vật keo bị co ngót khá nhiều,nhưng vẫn giữ được tính dẻo. Ví dụ: gelatin, các sản phẩm từ bột nhào, tinh bột...
- Vật liệu xốp - mao dẫn: nước hoặc ẩm ở dạng liên kết cơ học do áp lực mao quản hay còn gọi là lực mao dẫn. Vật liệu này thường dòn hầu như không co lại và dễ dàng làm nhỏ (vỡ vụn) sau khi làm khô. Ví dụ: đường tinh thể, muối ăn v.v...
- Vật liệu keo - xốp - mao dẫn: bao gồm tính chất của hai nhóm trên. Về cấu trúc các vật này thuộc xốp mao dẫn, nhưng về bản chất là các vật keo, có nghĩa là thành mao dẫn của chúng có tính dẻo, khi hút ẩm các mao dẫn của chúng trương lên, khi sấy khô thì co lại. Loại vật liệu này chiếm phần lớn các vật liệu sấy. Ví dụ: ngũ cốc, các hạt họ đậu, bánh mì, rau, quả v.v...
1.3. Các dạng liên kết trong vật liệu ẩm:
Các liên kết giữa ẩm với vật khô có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy. Nó sẽ chi phối diễn biến của quá trình sấy. Vật ẩm thường là tập hợp của ba pha: rắn, lỏng và khí (hơi). Các vật rắn đem đi sấy thường là các vật xốp mao dẫn hoặc keo xốp mao dẫn.
Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cũng với hỗn hợp hơi khí có thể tích rất lớn (thể tích xốp) nhưng tỷ lệ khối lượng của nó so với phần rắn và phần ẩm lỏng có thể bỏ qua. Do vậy trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồm phần rắn khô và chất lỏng.
Các dạng lên kết ẩm được chia thành ba nhóm chính: liên kết hoá học, liên kết hoá lý và liên kết cơ lý.
Liên kết hoá học giữa ẩm và vật khô rất bền vững trong đó, các phân tử nước đã trở thành một bộ phận trong thành phần hoá học của phân tử vật ẩm. Loại ẩm này chỉ có thể tách ra khi có phản ứng hoá học và thường phải nung nóng đến nhiệt độ cao. Sau khi tách ẩm tính chất hoá lý của vật thay đổi. Ẩm này có thể tồn tại ở dạng liên kết phân tử như trong muối hydrat MgCl2.6H2O.Trong quá trình sấy không đặt vấn đề tách ẩm ở dạng liên kết hoá học.
Liên kết hoá lý không đòi hỏi nghiêm ngặt về tỷ lệ thành phần liên kết. Có hai loại: liên kết hấp phụ và liên kết thẩm thấu.
Liên kết hấp phụ của nước có gắn liền với các hiện tượng xảy ra trên bề mặt giới hạn của các pha (rắn hoặc lỏng). Các vật ẩm thường là những vật keo, có cấu tạo hạt. Do đó vật keo có bề mặt bên trong rất lớn. Vì vậy nó có năng lượng bề mặt tự do đáng kể. Khi tiếp xúc với không khí ẩm hay trực tiếp với ẩm, ẩm sẽ xâm nhập vào các bề mặt tự do này tạo thành liên kết hấp phụ giữa ẩm và bề mặt.
Liên kết thẩm thấu là sự liên kết hoá lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hoà tan ở trong và ngoài tế bào. Khi nước ở bề mặt vật thể bay hơi thì nồng độ của dung dịch ở đó tăng lên và nước ở sâu bên trong sẽ thấm ra ngoài. Ngược lại, khi ta đặt vật thể vào trong nước thì nước sẽ thấm vào trong.
Liên kết cơ lý: Đây là dạng liên kết giữa ẩm và vật liệu được tạo thành do sức căng bề mặt của ẩm trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật. Liên kết cơ lý bao gồm liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính ướt.
- Liên kết cấu trúc: là liên kết giữa ẩm và vật liệu hình thành trong quá trình hình thành vật. Để tách ẩm trong trường hợp liên kết cấu trúc ta có thể làm cho ẩm bay hơi, nén ép vật hoặc phá vỡ cấu trúc vật... Sau khi tách ẩm, vật bị biến dạng nhiều, có thể thay đổi tính chất và thậm chí thay đổi cả trạng thái pha.
- Liên kết mao dẫn: nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản. Các vật thể này khi để trong nước, nước sẽ theo các mao quản xâm nhập vào vật thể. Khi vật thể này để trong môi trường không khí ẩm thì hơi nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao quản và theo các mao quản xâm nhập vào trong vật thể.
- Liên kết dính ướt: là liên kết do nước bám dính vào bề mặt vật. Ẩm liên kết dính ướt dễ tách khỏi vật bằng phương pháp bay hơi đồng thời có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học như: lau, thấm, thổi, vắt ly tâm...
1.4. Các đặc trưng trạng thái ẩm của vật liệu ẩm.
Trong quá trình sấy ẩm, chất lỏng bay hơi, độ ẩm giảm đi. Trạng thái của vật liệu ẩm được xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ của nó.
Độ ẩm tuyệt đối
Có thể coi vật liệu ẩm là hỗn hợp cơ học giữa chất khô tuyệt đối và ẩm.
m = mo + W
m: khối lượng nguyên vật liệu ẩm; mo: khối lượng chất khô tuyệt đối; W :khối lượng ẩm
Độ ẩm tuyệt đối là tỷ số giữa khối lượng ẩm W và khối lượng chất khô tuyệt đối mo của nguyên vật liệu*100(%)
Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa khối lượng ẩm W trên khối lượng chung m của nguyên vật liệu *
100(%)
Trước khi sấy khối lượng của nguyên liệu ẩm là m1 và độ ẩm tương đối là w1, sau khi sấy là m2 và w2. Biết rằng trong khi sấy khối lượng chất khô mo không thay đổi nên ta có:
mo = m1(1-w1) = m2(1-w2)
Độ ẩm tới hạn Wth: Độ ẩm cân bằng của vật ẩm trong môi trường không khí có độ ẩm tương đối ϕ =100% gọi là độ ẩm tới hạn Wth. Độ ẩm này là giới hạn của quá trình hấp thụ ẩm của vật hay là giới hạn của độ ẩm liên kết. Sau đó muốn tăng độ ẩm của vật phải nhúng vật vào
trong nước hoặc có nước ngưng tụ trên bề mặt vật. Ẩm thâm nhập vào vật sau này gọi là
ẩm tự do. Độ ẩm tới hạn của nguyên liệu hoặc sản phẩm càng lớn thì khả năng hút ẩm càng lớn khi bảo quản trong không khí ẩm
1.5. Tác nhân sấy
Là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy cùng với việc cung cấp nhiệt cho vật để hoá hơi ẩm lỏng.
Các tác nhân sấy thường là các chất khí
như không khí, khói, hơi quá nhiệt. Chất lỏng cũng được sử dụng làm tác nhân sấy như
các loại dầu, một số loại muối nóng chảy v.v... hai loại tác nhân sấy thông dụng là không khí ẩm và khói lò.
a/ Không khí ẩm.
b/ Khói lò.
2. Cơ sở kỹ thuật sấy.
2.1. Cân bằng vật chất của máy sấy
2.2. Máy sấy lý thuyết.
2.3. Sử dụng biểu đồ I-x trong tính toán sấy.
2.4. Chuyển động ẩm trong quá trình sấy.
2.5. Vận tốc sấy.
2.6. Phương pháp và thiết bị sấy.
2.7. Chọn lựa máy sấy.
2.8. Tính toán thiết bị sấy.
3. Các phương pháp sấy.
• Sấy tự nhiên
• Sấy nhân tạo
– Sấy tiếp xúc
– Sấy trực tiếp
– Sấy bức xạ
– Sấy bằng dòng điện cao tần
– Sấy thăng hoa
– Sấy ngược chiều
– Sấy xuôi chiều
– Sấy chéo dòng
– Sấy tầng sôi…
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro