BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY MÍT 200 KG/MẺ

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU GIÀU
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT
Niên khóa: 2009 – 2013

Tháng 5 năm 2013


TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY MÍT 200 KG/MẺ

Tác giả

NGUYỄN HỮU GIÀU

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt

Giáo viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN HUY BÍCH
ThS. LÊ QUANG GIẢNG

Tháng 5 năm 2013
i

LỜI CẢM TẠ

Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành luận
văn này, tôi luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô.
Qua luận văn này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:
-

Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.

-

Ban Chủ Nhiệm khoa Cơ khí – Công nghệ.

-

Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy tôi trong thời gian học tập tại trường.

-

Thầy Nguyễn Huy Bích và thầy Lê Quang Giảng, người trực tiếp theo dõi, tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này.

Cũng xin được cảm ơn quý thầy, các anh, các bạn ở Trung tâm Công nghệ và Thiết bị
Nhiệt lạnh đã giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này.
Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến cha mẹ và mọi người trong gia đình đã quan
tâm, lo lắng, động viên chúng tôi trong những ngày học tập xa nhà.
Tôi xin được gửi đến quý thầy cô, cha mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khỏe và
lời cảm ơn chân thành nhất.

Tháng 5 năm 2013

Nguyễn Hữu Giàu

ii


TÓM TẮT
1. Tên đề tài:
“TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY MÍT 200 KG/MẺ”
2. Thời gian và địa điểm thực hiện:
-

Thời gian: từ tháng 02 đến tháng 06 năm 2013.

-

Địa điểm: tại Trung tâm Công nghệ và Thiết bị Nhiệt lạnh, trường Đại học
Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh.

3. Mục đích:
-

Tiến hành các thí nghiệm sấy trên mô hình máy sấy nóng và mô hình máy sấy lạnh
ở các chế độ sấy khác nhau để phân tích, lựa chọn phương pháp sấy và xác định
chế độ sấy thích hợp.

-

Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy sấy mít 200 kg/mẻ dựa trên phương pháp và
chế độ sấy đã chọn.


4. Nội dung nghiên cứu:
-

Tìm hiểu về vật liệu sấy, tình hình sản xuất và tiêu thụ.

-

Tìm hiểu các phương pháp sấy thích hợp.

-

Tiến hành các thí nghiệm sấy bằng 2 phương pháp khác nhau: phương pháp sấy
nóng và phương pháp sấy bơm nhiệt với các nhiệt độ sấy khác nhau để so sánh
chất lượng sản phẩm.

-

Tính toán, thiết kế máy sấy mít 200 kg/mẻ dựa trên phương pháp và các thông số
đã chọn.

5. Kết quả thu được:
-

Đã khảo nghiệm sấy mít trên 2 mô hình máy sấy tại Trung tâm Công nghệ và
Thiết bị Nhiệt lạnh, trường ĐHNL TP HCM: mô hình máy sấy nóng và mô hình
máy sấy bơm nhiệt với 3 mức nhiệt độ sấy 40oC, 45oC, 50oC.

iii



-

Các kết quả thí nghiệm cho thấy sấy mít bằng phương pháp bơm nhiệt cho kết quả
sấy tốt hơn so với sấy bằng phương pháp sấy nóng ở cùng một nhiệt độ sấy: sản
phẩm giữ được màu sắc, mùi vị tốt hơn.

-

Kết quả sấy thí nghiệm ở 3 mức nhiệt độ 40oC, 45oC, và 50oC trên mô hình máy
sấy bơm nhiệt cho thấy màu sắc, mùi vị và trạng thái sản phẩm không có sự khác
biệt nhiều. Thời gian sấy phụ thuộc vào các mức nhiệt độ và chiều dày vật liệu, ở
nhiệt độ 50oC thì thời gian sấy nhanh nhất, dao động từ 4,5 – 7 giờ.

-

Đã tính toán, thiết kế hoàn chỉnh máy sấy mít năng suất 200 kg/mẻ theo phương
pháp sấy bơm nhiệt:
 Thông số ban đầu: ẩm độ đầu VLS 79,4%, ẩm độ cuối 20%, nhiệt độ sấy 50oC,
vận tốc gió 1,0 m/s.
 Buồng sấy: kích thước dài x rộng x cao = 2,6 m x 1,8 m x 2,0 m.
 Máy nén: kí hiệu п14, năng suất lạnh tiêu chuẩn Qotc = 20,5 kW
 Dàn ngưng tụ trong: công suất nhiệt Qk = 35,9 kW, diện tích trao đổi nhiệt F =
5,35 m2.
 Dàn ngưng tụ ngoài: công suất nhiệt Qk = 11,68 kW, diện tích trao đổi nhiệt F
= 2,66 m2.
 Dàn bay hơi: công suất lạnh Qo = 35,9 kW, diện tích trao đổi nhiệt F = 3,49 m2.
 Quạt ly tâm: kí hiệu: 165 CPS, công suất BHP: 3,62 HP, lưu lượng: 1,57 m3/s,
cột áp: 5 in H20.

iv



MỤC LỤC
 
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................... ii 
TÓM TẮT .................................................................................................................... iii 
MỤC LỤC ..................................................................................................................... v 
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... vii 
DANH SÁCH CÁC BẢNG ...................................................................................... viii 
DANH SÁCH CÁC HÌNH ......................................................................................... ix 
Chương 1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1 
1.1.  Đặt vấn đề........................................................................................................ 1 
1.2.  Mục đích .......................................................................................................... 2 
1.3.  Yêu cầu ............................................................................................................ 2 
Chương 2 TỔNG QUAN .............................................................................................. 4 
2. 1.  Sơ lược về mít Thái ......................................................................................... 4 
2. 2.  Yêu cầu đối với sản phẩm ............................................................................... 5 
2. 3.  Lý thuyết sấy ................................................................................................... 5 
2.3.1.  Tĩnh học và động học quá trình sấy [1] .................................................... 5 
2.3.2.  Quá trình làm lạnh, giảm ẩm và gia nhiệt TNS ........................................ 7 
2.3.3.  Một số công thức tính toán quá trình sấy [2] ........................................... 8 
2. 4.  Kỹ thuật sấy các loại rau quả [3] ..................................................................... 9 
2. 4.1.  Ý nghĩa ..................................................................................................... 9 
2. 4.2.  Sơ đồ công nghệ sấy rau quả .................................................................... 9 
2. 4.3.  Các nhân tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả sấy ..................................... 10 
2. 4.4.  Ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng sản phẩm ........................ 12 
2. 5.  Xác định phương pháp sấy phù hợp .............................................................. 16 
2. 5.1.  Phân loại các hệ thống sấy (HTS) [1] .................................................... 16 
2. 5.2.  So sánh các phương pháp sấy rau quả với phương pháp sấy bơm nhiệt 19 
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 21 

3.1.  Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 21 
3.2.  Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 21 
3.2.1.  Phương pháp nghiên cứu, tính toán lý thuyết......................................... 21 
3.2.2.  Phương pháp xác định ẩm độ đầu của VLS và ẩm độ cuối của sản
phẩm……………………………………………………………………………………...22 
3.2.3.  Phương pháp thí nghiệm ........................................................................ 22 
3.2.4.  Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................ 23 
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 24 
4.1.  Thực nghiệm xác định các thông số ban đầu ................................................ 24 
4.1.1.  Xác định ẩm độ ban đầu của VLS .......................................................... 24 
4.1.2.  Quy trình công nghệ sấy mít thí nghiệm ................................................ 24 
4.1.3.  Máy sấy dùng trong thí nghiệm .............................................................. 25 
4.1.4.  Kết quả thí nghiệm ................................................................................. 28 
4.2.  Tính toán, thiết kế máy sấy mít ..................................................................... 36 
v


4.2.1.  Các thông số tính toán ban đầu .............................................................. 36 
4.2.2.  Lựa chọn sơ đồ nguyên lý ...................................................................... 36 
4.2.3.  Tính toán kích thước buồng sấy ............................................................. 37 
4.2.4.  Quá trình sấy lý thuyết trên giản đồ trắc ẩm .......................................... 39 
4.2.5.  Tính toán nhiệt cho quá trình sấy lý thuyết ............................................ 40 
4.2.6.  Chọn chu trình lạnh và xác định thông số các điểm nút của chu trình .. 41 
4.2.7.  Tính chọn máy nén [5] ........................................................................... 42 
4.2.8.  Tính toán dàn ngưng ............................................................................... 44 
4.2.9.  Tính toán dàn bay hơi ............................................................................. 47 
4.2.10.  Tính trở lực hệ thống và chọn quạt........................................................ 48 
4.2.11.  Sơ đồ thiết bị của hệ thống .................................................................... 50 
4.2.12.  Ước tính chi phí và thời gian hoàn vốn [8] ........................................... 51 
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 56 

5.1.  Kết luận ......................................................................................................... 56 
5.2.  Đề nghị .......................................................................................................... 57 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 58 
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 1 

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
 HTL:

Hệ thống lạnh

 HTS:

Hệ thống sấy

 VLS:

Vật liệu sấy

 TNS:

Tác nhân sấy

 MN:

Máy nén

 TBNT:


Thiết bị ngưng tụ

 TBBH:

Thiết bị bay hơi

 MC:

Moisture Content (Ẩm độ của vật liệu)

 RH:

Relative Humidity (Ẩm độ tương đối)

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2. 1: So sánh các phương pháp sấy rau quả với phương pháp sấy bơm nhiệt .... 19 
Bảng 4. 1: So sánh giữa phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy bơm nhiệt……35 
Bảng 4. 2: Các thông số tại các điểm nút ..................................................................... 39 
Bảng 4. 3: Thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình .................................... 42 
Bảng 4. 4: Thông số trạng thái của các điểm nút theo chế độ tiêu chuẩn.................... 43 
Bảng 4. 5: Ước tính chi phí đầu tư ............................................................................... 53 
Bảng 4. 6: Tổng hợp các thành phần chi phí sấy ......................................................... 54 

viii



DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2. 1: Đường cong đặc trưng của quá trình sấy ...................................................... 6 
Hình 2. 2: Các quá trình trên giản đồ t – d ..................................................................... 7 
Hình 2. 3: Sơ đồ thiết bị và nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy chân không ........... 17 
Hình 2. 4: Sơ đồ thiết bị và nguyên lý hoạt đông của thiết bị sấy bơm nhiệt .............. 18 
Hình 4. 1: Quy trình sấy mít thí nghiệm……………………………………………...25 
Hình 4. 2: Cấu tạo mô hình máy sấy nóng thực nghiệm.............................................. 26 
Hình 4. 3: Cấu tạo mô hình máy sấy bơm nhiệt thực nghiệm ..................................... 28 
Hình 4. 4: Quá trình giảm ẩm của mít theo thời gian ở nhiệt độ sấy 40oC .................. 30 
Hình 4. 5: Quá trình giảm ẩm của mít theo thời gian ở nhiệt độ sấy 45oC .................. 31 
Hình 4. 6: Quá trình giảm ẩm của mít theo thời gian ở nhiệt độ sấy 50oC .................. 32 
Hình 4. 7: Quá trình giảm ẩm của mít theo thời gian khi sấy trên............................... 34 
Hình 4. 8: Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy bơm nhiệt ...................................................... 37 
Hình 4. 9: Các điểm nút của quá trình sấy lý thuyết .................................................... 39 
Hình 4. 10: Sơ đồ thiết bị và đồ thị lgp-h của chu trình hồi nhiệt ............................... 42 
Hình 4. 11: Sơ đồ thiết bị của hệ thống ....................................................................... 51 

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, về miệt vườn Cai Lậy (Tiền Giang) mọi người đều nghe
nhà nông xôn xao bàn chuyện đua nhau trồng mít Thái làm giàu. Loại mít này chỉ sau 2
năm đã cho thu hoạch với năng suất 30 – 40 tấn/hecta, và giá bán rất hấp dẫn, lúc cao
điểm 25000 – 27000 đồng/kg, tính trung bình cả vụ khoảng 20000 đồng/kg, mỗi hecta đạt

giá trị 700 – 800 triệu đồng/năm, lợi nhuận không dưới 500 triệu đồng. Bên cạnh đó, cây
mít Thái dễ trồng, dễ chăm sóc, không đòi hỏi kỹ thuật cao, lại cho trái hầu như quanh
năm nên ở Cai Lậy hiện nay có hiện tượng nhà nhà trồng mít, người người trồng mít. Đến
nay, diện tích mít trên địa bàn huyện Cai Lậy chưa có con số thống kê chính thức nhưng
ước tính khoảng 1000 hecta, tập trung chủ yếu tại các xã Thanh Hòa, Cẩm Sơn, Long
Khánh,... và diện tích này ngày càng tăng.
Khảo sát tình hình tiêu thụ mít tại chợ thị trấn Cai Lậy trong mấy ngày vào vụ thu
hoạch chính cho thấy, hầu như vựa trái cây nào cũng tỏ ra "quá tải" mít. Hằng ngày, các
xe tải nhỏ chở mít tới các vựa trái cây này liên tục, nhưng nhà vựa chỉ thu mua trong
vòng vài giờ buổi chiều cho đến khi đủ hàng, rồi thôi không thu mua nữa. Hiện nay,
ngoài thị trường loại mít này chỉ mới được sử dụng bằng cách ăn tươi nên thị trường tiêu
thụ còn khá hạn hẹp.
Hiện trạng trên có thể thấy trước viễn cảnh của cây mít ở địa phương này, khi mà hiện
nay chỉ có vài trăm hecta mít đang cho trái nhưng thị trường mít đã có vẻ “bão hòa”. Nếu
trong 1-2 năm tới, khi có tới 1000 hecta mít đồng loạt cho trái với sản lượng 30 – 40 ngàn

1 


tấn, trong khi đó đầu ra chưa ổn định thì chắc chắn sẽ diễn ra tình trạng “ cung sẽ vượt
cầu”, dẫn đến nhiều hệ lụy khác mà nông dân chính là người thiệt thòi.
Thiết nghĩ, một biện pháp có thể tháo gỡ hoặc ít nhất hỗ trợ giải quyết vấn đề trên là
không nên chỉ dựa vào nhu cầu tiêu thụ trái cây tươi trên thị trường mà cần phải đa dạng
hóa các sản phẩm từ mít, tạo đầu ra rộng lớn hơn, ổn định hơn cho mít. Trong đó, chế
biến mít sấy là một lựa chọn tốt. Chế biến mít sấy vừa giảm gánh nặng lượng mít tươi
tràn ngập trên trường, vừa tận dụng được lượng mít dạt (sâu, khoét), giá rẻ và không đạt
chất lượng để có thể ăn tươi. Hiện nay, trên thị trường có 2 loại sản phẩm mít sấy là mít
sấy khô và mít sấy dẻo. Xu hướng của người tiêu dùng hiện nay đang hướng tới là thích
sử dụng các sản phẩm chứa ít dầu mở để bảo vệ sức khỏe, do đó sản phẩm mít sấy dẻo sẽ
ngày càng được ưa chuộng do không có dầu mở. Mít sấy dẻo có thể được sử dụng như

món mứt trong dịp tết, đây là món ăn chơi khá ngon miệng, lại giàu dinh dưỡng.
Việc nghiên cứu, lựa chọn phương pháp sấy và phân tích các chế độ trong quá trình
sấy là cần thiết cho sự tối ưu hóa và thiết kế quy mô lớn. Trước thực trạng nêu trên, được
sự chấp nhận của BCN khoa Cơ khí – Công nghệ, dưới sự hướng dẫn của thầy TS.
Nguyễn Huy Bích và thấy ThS. Lê Quang Giảng, tôi thực hiện đề tài “ Tính toán, thiết kế
máy sấy mít 200 kg/mẻ”.
1.2.

Mục đích

Mục đích chính của đề tài là:
-

Tiến hành các thí nghiệm sấy trên mô hình máy sấy nóng và mô hình máy sấy lạnh
với các chế độ sấy khác nhau để phân tích, lựa chọn phương pháp sấy và xác định
chế độ sấy thích hợp.

-

Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy sấy mít 200 kg/mẻ dựa trên phương pháp và
chế độ sấy đã chọn.

1.3.
-

Yêu cầu
Phân tích, lựa chọn được phương pháp sấy thích hợp.
2



-

Xác định các thông số nhiệt độ, ẩm độ và vận tốc gió trong buồng sấy.

-

Xác định quá trình sấy lý thuyết trên giản đồ trắc ẩm.

-

Tính năng suất lạnh của hệ thống lạnh (HTL).

-

Tính toán chọn thiết bị cho hệ thống sấy (HTS).

3


Chương 2
TỔNG QUAN
2. 1. Sơ lược về mít Thái
Mít - Artocarpus heterophyllus – thuộc họ dâu tằm – Moraceae. Mít Thái có nguồn
gốc từ Thái Lan, du nhập vào nước ta khoảng gần chục năm, hiện được trồng nhiều ở các
tỉnh miền Tây Nam Bộ như Tiền Giang, Vĩnh Long, Cần Thơ, Đồng Tháp,... và một số
tỉnh miền Đông Nam Bộ. Mít Thái là loại cây gỗ cao từ 8 – 10 m, lá hình trái xoan dài từ
10 – 15 cm. Cụm hoa đực (dái Mít) và hoa cái đính trên thân cây hoặc trên các cành già.
Quả to, hình trái xoan, quả mít chín vẫn còn màu xanh hay ngã hơi vàng cân nặng trung
bình từ 12 – 18 kg, có trái nặng trên 25 kg. Múi mít chín có màu vàng xậm, mùi thơm
đậm, ráo và giòn, tỷ lệ múi (đã loại bỏ hạt) có thể chiếm tới 40 – 50% trọng lượng quả.

Đây là loại cây dễ trồng, dễ chăm sóc, thích hợp với nhiều loại đất. Thời gian từ khi trồng
cây con đến khi cho trái khoảng 2 năm và cho thu hoạch 2 vụ trái/năm.
Các bộ phận của cây mít có rất nhiều công dụng khác nhau, ví dụ như quả mít non để
ăn luộc, xào, kho hoặc muối dưa chua; xơ mít có thể làm nhút hoặc làm thức ăn cho cá;
hạt mít cũng ăn được, có thể luộc, nướng hay nghiền ra làm bột; lá mít dùng làm thức ăn
cho gia súc có tác dụng kích thích sự tiết sữa; quả mít chín có các múi to, thơm ngọt dùng
để ăn tươi, làm sinh tố, làm mứt hay ngâm với đường làm xirô.
Mít là một loại trái cây không chỉ giàu dinh dưỡng mà nhiều bộ phận của nó còn là vị
thuốc tốt. Thành phần dinh dưỡng trong 100 gam mít: năng lượng: 48 kCal, protein: 0,6
g, gluxit: 11,4 g, canxi: 21 mg, photpho: 28 mg, kali: 300 mg, sắt: 0,4 mg, betacaroten:
180 mg, vitamin C: 5 mg,... Ngoài ra, mít rất giàu các vitamin B1, B2, PP,… Nhiều
nghiên cứu cho thấy thức ăn giàu kali sẽ giúp làm giảm huyết áp, mà trong mít lại chứa
4


khá nhiều kali, 100 gam có tới 300 mg. Trong mít còn có chứa nhiều chất phytonutrient
(lignans, isoflavones và saponins) rất có lợi cho sức khỏe. Những chất này có đặc tính là
chống lại ung thư, tăng huyết áp, viêm loét dạ dày và làm chậm lại tiến trình thoái hóa tế
bào để đem lại sự tươi trẻ và sức sống cho làn da.
2. 2. Yêu cầu đối với sản phẩm
Để thỏa mãn yêu cầu của khách hàng đối với các sản phẩm trái cây sấy thì ngoài yêu
cầu về độ khô, chất lượng sản phẩm tốt thì sản phẩm cần giữ được các tính chất ban đầu
như màu sắc, mùi vị tự nhiên, thành phần dinh dưỡng,... Các phương pháp sấy ở nhiệt độ
cao có thể phá huỷ các chất hoạt tính sinh học như hóc môn, màu, mùi vị, men, vitamin,
protêin… và làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Vì vậy để đáp ứng được yêu cầu về màu
sắc, mùi vị tự nhiên sau khi sấy, người ta đã áp dụng phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp.
2. 3. Lý thuyết sấy
2.3.1.

Tĩnh học và động học quá trình sấy [10]


Bản chất đặc trưng của quá trình sấy là sự tách ẩm ra khỏi VLS hay sự chuyển nước
trong VLS sang thể hơi.
 Tĩnh học quá trình sấy:
Quá trình bốc hơi từ vật liệu có thể xảy ra khi áp suất cục bộ của hơi nước trên bề mặt
vật liệu lớn hơn áp suất hơi nước của tác nhân sấy ở môi trường xung quanh. Trong
trường hợp ngược lại vật liệu sẽ hấp thụ hơi nước từ TNS. Nếu áp suất bề mặt vật liệu và
trong TNS như nhau, sự trao đổi ẩm của TNS và vật liệu sẽ dừng lại, khi đó được gọi là
trạng thái cân bằng ẩm.
 Động học quá trình sấy:
Nghiên cứu về động học quá trình sấy cho thấy việc di chuyển ẩm bên trong vật khá
phức tạp. Boorker đã thống kê 5 nguyên tắc vận chuyển ẩm:

5


-

Vận chuyển ẩm do sức căng bề mặt.

-

Vận chuyển ẩm do sự chênh lệch nồng độ ẩm.

-

Vận chuyển hơi do sự chênh lệch nồng độ hơi ẩm.

-


Vận chuyển ẩm do sự chênh lệch nhiệt độ.

-

Vận chuyển lỏng và hơi do sự chênh lệch áp suất.

Quá trình vận chuyển ẩm khi có xét đến yếu tố thời gian được xây dựng thành các
đường cong gọi là đường đặc trưng của quá trình sấy.

Hình 2. 1: Đường cong đặc trưng của quá trình sấy
1- Sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu theo thời gian; 2- Sự thay đổi của độ ẩm vật liệu
theo thời gian; 3- Vận tốc sấy
 Ba giai đoạn của quá trình sấy
 Giai đoạn 1: Giai đoạn đốt nóng sản phẩm.
Đưa nhiệt độ của VLS lên cao để nước trong vật liệu có thể bay hơi, làm cho nhiệt độ
sản phẩm cũng tăng lên.
 Giai đoạn 2: Giai đoạn tốc độ sấy không đổi.

6


Lúc này VLS ướt tốc độ khếch tán ẩm đến bề mặt bằng tốc độ ẩm bốc hơi. Giai đoạn
này phụ thuộc tốc độ bốc hơi trên bề mặt tức là phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài như nhiệt
độ, ẩm độ, vận tốc gió môi trường thoát ẩm.
 Giai đoạn 3: Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần.
Lúc này vật liệu khô, lượng ẩm ít, tốc độ sấy giảm dần. Việc giảm cường độ bốc ẩm
sẽ làm tăng nhiệt độ vật liệu. Ở cuối thời kỳ sấy bắt đầu có ẩm cân bằng của vật liệu, việc
sấy dừng lại, vận tốc sấy trở nên bằng không.
Xác định các giai đoạn trên cò ý nghĩa quan trọng trong việc chọn chế độ sấy nhằm
tiết kiệm năng lượng và giảm thời gian sấy.

2.3.2.

Quá trình làm lạnh, giảm ẩm và gia nhiệt TNS

Hình 2. 2: Các quá trình trên giản đồ t – d
Trong đó:
 3-4: Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sương. Điểm (0) là trạng
thái không khí ở điều kiện môi trường, điểm (4) là trạng thái không khí trong thiết
bị bay hơi, lúc bắt đầu giảm ẩm.
 4-1: Quá trình tách ẩm. Điểm (1) là trạng thái không khí ở cuối giai đoạn giảm ẩm.

7


 1-2: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ sấy. Điểm (2) là trạng thái
không khí nóng trước khi vào buồng sấy.
 2-3: Quá trình sấy. Tác nhân sấy có độ ẩm thấp được thổi qua vật liệu sấy, lấy ẩm
từ vật liệu và mang ra khỏi buồng sấy. Điểm (3) là trạng thái không khí sau buồng
sấy.
2.3.3.

Một số công thức tính toán quá trình sấy [9]

 Lượng nước bay hơi trong quá trình sấy:
M H 20  G *

W1  W 2
, kg
100  W 2


Trong đó:
W1, W2: ẩm độ đầu và cuối của VLS, %
G: khối lượng ban đầu của vật liệu, kg
 Lượng nước cần lấy đi trong một giờ:
m

M H 20

t

, kg/h

Trong đó:
t- thời gian sấy, giờ
 Lượng không khí khô cần thiết để mang đi 1 kg nước:
L

1
, kg
d 2  d1

Trong đó:
d1 – độ chứa ẩm của không khí đi vào buồng sấy, kgH20/kgKKK

8


d2 – độ chứa ẩm của không khí ra khỏi buồng sấy, kgH20/kgKKK
 Lượng nước do quạt mang đi:
DH20 = Qm * ∆d, kg/s

Trong đó:
Qm- lưu lượng quạt, kg/s
∆d- hiệu độ chứa hơi không khí sấy, kgH20/kgKKK
2. 4. Kỹ thuật sấy các loại rau quả [7]
2. 4.1.

Ý nghĩa

-

Bảo quản hiệu quả.

-

Hạn chế tổn thất sau thu hoạch.

-

Sử dụng thuận tiện.

2. 4.2.

Sơ đồ công nghệ sấy rau quả
Rau quả
Làm sạch (khô, ướt)
Lựa chọn phân loại (theo kích thước)
Gọt sửa
Cắt, thái (tùy theo yêu cầu)
Chần, hấp (tùy theo yêu cầu)
Xử lý hóa học (nếu cần)


Chà

Chà ép
9


Sấy

Sấy

Cô đặc

Làm nguội

Làm nguội

Cô đặc
Sấy

Phân loại

Phân loại

Ép bánh

Phân loại
Nghiền nhỏ

Đóng gói


Đóng gói

Sản phẩm

Sản phẩm dạng

Sản phẩm

dạng nguyên

bản mỏng

dạng bột

2. 4.3.

Các nhân tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả sấy

2.4.3.1.

Chần, hấp

-

Đóng gói

Biến đổi hoá lý có lợi cho sự thoát nước khi sấy:
 Môi trường tế bào = hệ keo phức tạp. Dưới tác dụng nhiệt, trạng thái keo biến
đổi, mô thực vật mềm ra, tế bào trương nở, không khí thoát ra, chất nguyên

sinh đông tụ tách ra khỏi tế bào, làm độ thấm hút của tế bào tăng lên. Do vậy,
khi sấy nước thoát ra dễ hơn. Chần hấp còn làm giảm độ hút ẩm của rau quả
khô.
 Rau quả giàu gluxit: làm tăng độ xốp.
 Rau quả có lớp sáp mỏng: làm mất lớp sáp, tạo ra vết nứt nhỏ trên bề mặt.

-

Tiêu diệt vi sinh vật.

-

Vô hiệu hóa hệ thống enzym:
 Các enzym quan trọng: peroxidaza, poliphenoloxidaza, tirozinaza, ascobinaza,
amilaza, photphorilaza, photphoglucomataza. Trong đó peroxidaza bền nhiệt
nhất, cần gia nhiệt trên 75oC để vô hoạt hóa.

10


2.4.3.2.

Xử lý hóa chất

-

Axit xitric: kìm hãm sự biến màu không do enzym.

-


Axit sunfurơ, muối sunphít: có tính khử mạnh, tác dụng với nhóm hoạt động của
enzym oxy hoá (ascobinaza, peroxidaza), làm chậm các phát ứng sẩm màu. Ngăn
ngừa sự tạo thành melanoidin. Ổn định vitamin C.Hàm lượng tối thiểu để có tác
dụng: 0.02 %.

-

Chất tạo nhũ tương (monostearat glyxerin, albumin): ứng dụng trong kỹ thuật sấy
màng bọt, tăng chất lượng sản phẩm sấy.

-

CaCl2: làm chậm lại quá trình sẩm màu, ngăn ngừa hiện tượng nhũn trong quá
trình nấu chín, cải thiện tốc độ hồi nguyên và tăng độ cứng của sản phẩm hồi
nguyên (tạo phức pectat canxi).

2.4.3.3.

Các thông số của quá trình sấy

 Nhiệt độ sấy:
-

Nhiệt độ cao: tốc độ sấy nhanh < > chất lượng sản phẩm. Rau quả chịu nhiệt kém:

trong môi trường ẩm, khi t > 60 oC, protein biến tính; trên 90 oC fructoza bị caramen hoá.
Nhiệt độ cao hơn nửa: cháy. Vì vậy nhiệt độ sấy phải thích hợp. Nếu loại rau quả ít thành
phần protein thì nhiệt độ đốt nóng sản phẩm có thể lên đến 80 – 90 oC. Nếu thời gian sấy
ngắn (sấy trục lăn, sấy phun) nhiệt độ sấy có thể 150 oC.
-


Chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc tốc độ tăng nhiệt. Tốc độ cao làm bề mặt rắn

lại, ngăn cản sự thoát ẩm. Tốc độ chậm, cường độ thoát ẩm yếu.

-

Độ ẩm tương đối của không khí:

Ẩm không khí thấp, khả năng hút ẩm càng cao. Đối với sấy buồng hay hầm, độ ẩm

không khí vào là 10 - 30 %, độ ẩm ra 40 - 60 %. Đối với sấy phun, độ ẩm tương ứng là 5
- 10 % và 20 - 40 %. Nếu ẩm vào quá thấp làm rau quả bị nứt hoặc tạo ra vỏ khô trên bề
mặt, nếu cao quá làm giảm tốc độ sấy. Nếu không khí ra khỏi thiết bị có ẩm thấp, tốn
năng lượng. Điều chỉnh độ ẩm không khí bằng cách điều chỉnh nhiệt độ không khí vào,
tốc độ lưu thông và lượng vật liệu ẩm.
11




Sự lưu thông của không khí: ở giai đoạn đầu cần tốc độ gió lớn hơn. Tốc

độ gió thường dùng: 0,4-4 m/s. Nếu tốc độ quá thấp làm kéo dài thời gian sấy, làm chất
lượng sản phẩm sấy không cao. Ngược lại, nếu tốc độ gió quá lớn ( trên 4 m/s) sẽ làm
tăng tổn thất năng lượng.

-

Độ dày của lớp VLS:


Độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên liệu

càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm giảm
năng suất của máy sấy. Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của không
khí, dẫn đến sản phẩm bị “đổ mồ hôi” do hơi ẩm đọng lại.
2. 4.4.

Ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng sản phẩm

2. 4.4.1. Ảnh hưởng đến cấu trúc
Thay đổi về cấu trúc của các vật liệu rắn là một trong những nguyên nhân quan trọng
làm giảm chất lượng sản phẩm.
Bản chất và mức độ của các biện pháp xử lí rau quả trước khi sấy đều có ảnh hưởng
đến cấu trúc của các sản phẩm sau khi hồi nguyên. Nguyên nhân là do sự hồ hóa của tinh
bột, sự kết tinh của xenluloza và sự hình thành các sức căng bên trong do khác biệt về độ
ẩm ở các vị trí khác nhau. Kết quả la sự tạo thành các vết nứt gãy, các tế bào bị nén ép
vặn vẹo vĩnh viễn, làm cho sản phẩm có bề ngoài bị co ngót, nhăn nheo. Trong quá trình
làm ướt trở lại sản phẩm hút nước chậm, không thể lấy lại hình dạng như ban đầu.
Các sản phẩm khác nhau có sự dao động về mức độ co ngót và khả năng hấp thụ nước
trở lại. Sấy nhanh ở nhiệt độ cao làm cho cấu trúc bị thay đổi nhiều hơn so với sấy với tốc
độ vừa phải ở nhiệt độ thấp.
Trong quá trình sấy, các chất hòa tan di chuyển theo nước từ bên trong ra bề mặt
ngoài của sản phẩm. Quá trình bay hơi làm cô đặc các chất tan ở bề mặt, kết hợp với
nhiệt độ không khí (đặc biệt khi sấy trái cây, cá, thịt,…) gây ra các phản ứng lý hóa phức
tạp của các chất tan ở bề mặt ngoài nên lớp vỏ cứng không thấm được. Hiện tượng này
12


gọi là hiện tượng cứng vỏ (case hardening), làm giảm tốc độ sấy và làm cho sản phẩm có

bề mặt khô, nhưng bên trong thì ẩm. Vì vậy cần kiểm soát nhiệt độ sấy để tránh chênh
lệch ẩm quá cao giữa bên trong và bề mặt sản phẩm. Đối với kỵ thuật sấy lạnh, do nhiệt
độ sấy tương đối thấp nên hoàn toàn có thể giải quyết được vấn đề này. Hệ thống sấy
lạnh có nhiệt độ tương đối thấp cho nên quá trình khô của bề mặt vât liệu sẽ chậm hơn
trong khi ẩm được lấy ra nhiều bằng sự chệnh lệch phân áp suất hơi ngoài bề mặt và bên
trong vật liệu sấy.
2. 4.4.2. Ảnh hưởng đến mùi vị
Nhiệt độ làm thất thoát các thành phần dễ bay hơi ra khỏi sản phẩm vì vậy phần lớn
các sản phẩm sấy bị giảm mùi vị. Mức độ thất thoát phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của
vật liệu sấy, áp suất hơi nước và độ hòa tan của các chất bay hơi trong nước.
Nhưng sản phẩm có giá trị kinh tế cao nhờ vào đặc tính mùi vị (như gia vị) cần được
sấy ở nhiệt độ thấp. Một số sản phẩm có kết cấu xốp tạo điều kiện cho oxy không khí dễ
dàng tiếp xúc với sản phẩm, gây ra các phản ứng oxi hóa chất tan và chất béo trong quá
trình bảo quản làm thay đổi mùi vị của sản phẩm.
Tốc độ của quá trình gây hư hỏng phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản và hoạt độ của
nước. Phần lớn rau quả chỉ chứa một lượng nhỏ lipit. Tuy nhiên, sự oxi hóa các chất béo
không no tạo ra các hydroperoxit tham gia vào các phản ứng polime hóa, phản ứng tách
nước hoặc oxi hóa để tạo thành aldehit, Kenton và các axit gây mùi ôi thui khó chịu.
Một yếu tốt khác ảnh hưởng đến mùi của sản phẩm là sự lưu thông của không khí.
Không khí sẽ mang mùi của sản phẩm ra ngoài, vì vậy đối với các VLS yêu cầu giữ
nguyên mùi không nên dùng không khí để sấy. Nếu dùng không khí để sấy thì hồi lưu
hoàn toàn không khí sấy sau giai đoạn VLS giảm ẩm mạnh là rất cần thiết. Ở giai đoạn
đầu, VLS còn chứa nhiều ẩm nên xả bỏ không khí sấy để tiết kiệm năng lượng cho việc
tách lượng lớn ẩm này ra khỏi không khí sấy.

13


2. 4.4.3. Ảnh hưởng đến màu sắc
Có nhiều nguyên nhân gây ra sự mất màu hay thay đổi màu trong sản phẩm sấy, như

là:
-

Sự thay đổi các đặc trưng bề mặt của sản phẩm gây ra sự thay đổi độ phản xạ ánh
sáng và màu sắc.

-

Nhiệt và sự oxi hóa trong quá trình sấy gây ra những biến đổi hóa học đối với
carotenoit và clorophyl, cũng như hoạt động của enzim polyphenoloxidaza gây nên sự
sẩm màu trong quá trình bảo quản các sản phẩm rau quả.
Có thể ngăn ngừa được những thay đổi này bằng các phương pháp chần hấp hoặc xử

lý trái cây bằng axit ascorbic hoặc SO2.
2. 4.4.4. Ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng
Các số liệu về sự thất thoát các chất dinh dưỡng của các tác giả thường không thống
nhất, có thể do sự khác biệt đáng kể trong các quá trình chuẩn bị sấy, nhiệt độ và thời
gian sấy, cũng như điều kiện bảo quản.
Ở rau quả, thất thoát dinh dưỡng trong quá trình chuẩn bị thường vượt xa quá trình
sấy. Ví dụ, thất thoát vitamin C trong quá trình chuẩn bị táo sấy (dạng khối) là 8% do quá
trình cắt gọt, 62% do chần hấp, 10% do quá trình nghiền pu rê và 5% do quá trình sấy.
Vitamin có độ hòa tan trong nước khác nhau và khi quá trình sấy diễn ra, một vài loại
(ví dụ: vitamin B2 riboflavin) đạt trạng thái bão hòa và kết tủa khỏi dung dịch, nhờ vậy
chúng ít bị tổn thương. Một số khác, ví dụ: axit ascorbic, hòa tan ngay cả khi độ ẩm của
sản phẩm hạ xuống đến mức rất thấp, chúng phản ứng với các chất tan với tốc độ càng
lúc càng cao hơn trong quá trình sấy. Vitamin C cũng rất nhạy cảm với nhiệt và oxy hóa.
Vì thế để tránh những thất thoát lớn cần sấy trong thời gian ngắn, nhiệt độ thấp, bảo quản
ở độ ẩm thấp và nồng độ khí oxi thấp. Thiamin (Vit B1) cũng nhạy cảm với nhiệt, tuy
nhiên các vitamin khác hòa tan trong nước bền với nhiệt và oxy hóa hơn và tổn thất quá
trình sấy hiếm khi vượt quá 5-10%, ngoại trừ thất thoát do quá trình chần hấp.

14


Sự tổn thất các vitamin có thể hạn chế đáng kể hoặc ngăn ngừa hoàn toàn khi sử dụng
các phương pháp sấy nhanh và ôn hòa (như sấy phun), đặc biệt bằng phương pháp sấy
thăng hoa đối với các nguyên liệu nghiền nát, nguyên chất dạng cắt nhỏ.
Các chất dinh dưỡng như chất béo (ví dụ: các axit béo không thay thế được và các
vitamin A,D,E,K) phần lớn chứa trong phần chất rắn của sản phẩm và chúng không bị cô
đặc trong khi sấy. Tuy nhiên nước là dung môi của các kim loại nặng, là những chất xúc
tác của quá trình oxy hóa các chất dinh dưỡng không no. Khi nước bị mất, chất xúc tác
trở nên hoạt động hơn và làm tăng tốc độ oxy hóa. Các vitamin tan trong chất béo bị biến
đổi mất đi khi tiếp xúc với peroxit được sinh ra do sự oxy hóa chất béo. Để giảm thất
thoát trong quá trình bảo quản người ta hạ thấp nồng độ oxy, nhiệt độ bảo quản và loại
trừ ánh sáng tiếp xúc với sản phẩm.
2. 4.4.5. Ảnh hưởng đến sự hồi nguyên sản phẩm
Sản phẩm sau khi sấy không thể trở lại tình trạng ban đầu khi làm ướt trở lại. Sau khi
sấy, tế bào bị mất áp suất thẩm thấu, tính thẩm thấu của tế bào bị thay đổi, các chất tan di
chuyển, polysacarit kết tinh và protein tế bào bị đông tụ, tất cả góp phần vào sự thay đổi
cấu trúc, làm thất thoát các chất dễ bay hơi và đây đều là những quá trình không thuận
nghịch.
Nhiệt trong quá trình sấy làm giảm khả năng hydrat hóa tinh bột và tính đàn hồi của
thành tế bào, làm biến tính protein, giảm khả năng giữ nước của chúng. Tốc độ và mức
độ thấm nước trở lại có thể được dùng như chỉ số đánh giá chất lượng sản phẩm sấy.
Những sản phẩm sấy trong những điều kiện tối ưu, ít hư hại hơn sẽ thấm ướt trở lại nhanh
hơn, hoàn toàn hơn.

15