CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về vật liệu sấy Cà rốt [1] có tên khoa học là Daucus carota. Chi cà rốt (danh pháp khoa học là Daucus), là một chi chứa khoảng 20-25 loài cây thân thảo trong họ Hoa tán (Apiaceae), với loài được biết đến nhiều nhất là cà rốt đã thuần dưỡng (Daucus carota phân loài sativus). Chúng có nguồn gốc từ Bắc Phi, Tây Nam Á và Châu Âu với nhiều màu sắc khác nhau như trắng, vàng, đỏ và tím đỏ.1 Nguyên liệu cà rốt Theo nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước: cà rốt có hàm lượng Beta-carotene nhiều nhất trong các loại thực phẩm. Beta-carotene là thẻ hoạt động tích cực nhất của carotene, sắc tố giúp hình thành vitamin A giữ vai trò rất quan trọng đối với cơ thể cũng như kích thích sự tăng trưởng, làm tăng khả năng nhận biết ánh sáng và màu sắc, ngăn ngừa khô da và mắt, bảo vệ bộ máy tiêu hóa tiết niệu và tăng cường hệ thống, ngăn ngừa nhiễm khuẩn.
Thiếu vitamin A có thể gây ra các triệu chứng quáng gà, chậm phát triển, khô da, khô mắt. Trong cà rốt cũng có chứa nhiều vitamin B, C, D, E và K; canxi, phot-pho, kali, natri, một lượng nhỏ kháng chất và protein. Một củ cà rốt cỡ trung bình có 19 mg canxi, 32 mg photpho, 233 mg kali, 7 mg sinh tố C, 7 gr carbohydrat, 5 gr đường, 2 gr chất xơ, 1 gr chất đạm, 6.000 mcg sinh tố A, 40 calor, không có chất béo hoặc cholesterol. Trong 100 gram cà rốt có 12.000 microgam (mcg) 6 carotene, có khả năng được chuyển hóa thành 6.000 mcg vitamin A trong cơ thể.
Trong khi đó thì lượng carotene do 100 gr khoai lang cung cấp là 6.000 mcg, xoài là 1.200 – 1500 mcg, cà chua có 600 mcg, bắp cải, su hào có 300 mcg, cam có 50 mcg carotene. [2] Ở Việt Nam, cây cà rốt trồng nhiều ở vùng đất khác nhau nhưng thích hợp nhất là trồng trên đất bazan, đất cát pha, đất thịt nhẹ. Hiện nay, sản lượng xuất khẩu nhiều nhất là ở Hải Dương có khoảng 1.500 ha trồng cà rốt, sản lượng khoảng 80. Sản lượng cà rốt xuất khẩu ở Hải Dương chiếm 70%, 30% còn lại là tiêu thụ trong nước.
[3] Cà rốt là một trong những loại rau củ phổ biến nhất trên thế giới đứng sau khoai tây. Trung Quốc là quốc gia đứng đầu về sản lượng cà rốt trên thế giới. Theo số liệu thống kê của FAO, sản lượng cà rốt chiếm 34%, đứng sau là Nga, Mỹ chiếm 7%, Ba Lan 4%, Anh 3%, các nước còn lại 45%. Năm 1990, sản lượng cà rốt trên thế giới là 13,37 triệu tấn.
[4] Quá trình sấy cà rốt thành phẩm phải qua các công đoạn như sau: Xử lý nguyên liệu: Với mục đích loại bỏ những tạp chất. Cà rốt khi mua về được rửa sạch các cặn bã bên ngoài bằng nước, sau đó tiến hành cắt bỏ phần lá, gọt vỏ. Phần củ đã gọt vỏ được rửa lại bằng nước sạch. Quá trình này được thực hiện nhanh để tránh làm mất đi thành phần dinh dưỡng hoàn tan trong nước của nguyên liệu.
Sấy: Làm khô nguyên liệu, đạt độ ẩm mong muốn, kéo dài thời gian bảo quản; tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Mẫu được định lượng vào khay sẽ đem đi sấy. Vận hành máy sấy, cài đặt các thông số nhiệt độ, thời gian, cường độ bức xạ. Tiến hành sấy mẫu theo từng chế độ khảo sát.
Cần lưu ý tới những yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm sấy như là thời gian sấy, chi phí năng lượng phải nằm ở điểm nào hoặc khoảng nào để tối ưu nhất. Các thông số này cần được nghiên cứu trong khi thiết kế mô hình sấy kết hợp này, quyết định chất lượng và giá thành sản phẩm. Bao gói: Kéo dài thời gian bảo quản cà rốt sấy, dễ vận chuyển. Bao bì PP, PE được sử dụng.
Sản phẩm sau khi sấy được đem đi đóng gói chân không. Tùy theo yêu cầu bảo quản lâu hay ngắn mà chọn bao bì hai lớp PE hay PP. Bao bì sản phẩm sấy phải kín hoàn toàn, có màu sẫm tối nhằm tránh ánh sáng tiếp xúc với sản phẩm ảnh hưởng tới sự thay đổi màu 7 của sản phẩm. Sản phẩm phải được bảo quản nơi khô ráo, tránh tiếp xúc với các chất oxy hóa để hạn chế sự biến tính của sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản.
Chọn nguyên liệu Xử lý nguyên liệu Sấy Đóng gói Hình 1. Công đoạn sấy cà rốt 1.2 Tổng quan về công nghệ sấy Phương pháp sấy chia ra thành 2 loại lớn là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo. Sấy tự nhiên [5] là phương pháp được tiến hành bằng cách sử dụng nhiệt bức xạ từ mặt trời để nung nóng không khí và ẩm trong vật liệu sẽ bay hơi thoát ra môi trường bên ngoài. Phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo kỹ thuật yêu cầu, năng suất thấp.
Phương pháp sấy tự nhiên có ưu điểm: Đơn giản, không tốn tiền đầu tư vào công nghệ tiên tiến, chi phí năng lượng thấp, không đòi hỏi trình độ công nhân, có thể sấy lượng lớn vào một mùa, bề mặt trao đổi nhiệt lớn. Tuy vậy sấy tự nhiên có những nhược điểm: Khó kiểm soát điều kiện sấy vì phụ thuộc chủ yếu vào thời tiết, tốc độ sấy thấp, chất lượng sản phẩm không đồng đều vì phụ thuộc vào mật độ bức xạ từng giờ của mặt trời, sản phẩm không đáp ứng đủ nhu cầu trên thị trường, dễ bám bẩn do bụi, bị các con vật làm bẩn hoặc bị vi sinh vật phá hoại và có thể còn vi khuẩn. Sấy nhân tạo [6] là phương pháp sấy khô được tiến hành bằng máy sấy để cung cấp nhiệt cho nông sản. 8 Sấy đối lưu là dùng không khí nóng tuần hoàn hoặc khói lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm (nước) trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy.
Thiết bị sấy đối lưu đơn giản dễ vận hành, có thể điều chỉnh điều kiện sấy, thời gian sấy rút ngắn so với sấy tự nhiên, tránh được các tác nhân gây hại từ môi trường, sản phẩm ổn định và chất lượng cao hơn sấy phương pháp tự nhiên. Nhưng cấu trúc sản phẩm sau khi sấy dễ bị phá vỡ như là màu sắc ban đầu của sản phẩm bị mất đi, hình dáng bị biến dạng, hoặc không còn giữ được mùi vị ban đầu vốn có của sản phẩm. Các vitamin, khoáng chất trong sản phẩm bị mất đi. Chi phí tiêu tốn năng lượng cao hơn.
Sấy tiếp xúc là vật liệu sấy nhận nhiệt bằng cách tiếp xúc trực tiếp với bề mặt gia nhiệt. Bề mặt gia nhiệt là chất rắn (vách phẳng, vách trụ…). Chất tải nhiệt (hơi nóng hoặc khói lò) chuyển động ở phía bên kia của vách. Phía còn lại của vách tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy.
Sấy tiếp xúc có cường độ bay hơi ẩm cao chính vì vậy mà thời gian sấy khô được rút ngắn, các bề mặt sản phẩm sấy được gia nhiệt đều đặn hơn. Tuy nhiên hơi ẩm cùng các chất khí có hại làm ô nhiễm môi trường làm việc trong phân xưởng. Sấy bằng dòng điện cao tần 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. Sấy dùng điện trường dòng cao tần có thể cho phép điều chỉnh nhiệt độ bên trong vật và duy trì ở mức độ thích hợp không phụ thuộc nhiệt độ bề mặt vật.
Có thể sấy tất cả mọi vật kể cả gỗ hoặc sứ, đất nung. Vật liệu sấy bằng điện trường dòng cao tần sẽ được rút ngắn thời gian nhiều hơn, giữ được mùi vị ban đầu, màu sắc, và vitamin của sản phẩm. Sấy dùng điện trường dòng cao tần tiêu hao năng lượng lớn (2.5 đến 5 kWh/kg ẩm). Việc sử dụng dòng điện lớn có thể gây ra hỏa hoạn vì sự quá tải.
Chi phí để xây dựng thiết bị sấy này rất cao. Vận hành máy cần có người thợ có trình độ lành nghề, hiểu rõ về thiết bị để tránh sai xót khi vận hành máy. Sấy lạnh bơm nhiệt là quá trình sấy tiến hành ở áp suất khí quyển, tác nhân sấy là không khí được đưa vào thiết bị bay hơi của hệ thống lạnh bơm nhiệt để hạ nhiệt độ xuống điểm đọng sương. Sản phẩm sấy thân thiện với môi trường, giữ được màu sắc ban đầu, không làm mất đi vitamin, khoáng chất trong sản phẩm.
Thời gian sấy được coi là tương đối nhanh. Năng lượng điện tiêu tốn ít hơn so với dùng điện trở sấy. Thiết bị có giá thành cao, phải bảo dưỡng định kì để tránh các tác nhân gây hại cho sản phẩm. Lệ thuộc đội ngũ 9 kỹ thuật chuyên môn khi có sự cố hư hỏng.
Sản phẩm chỉ sấy ở nhiệt độ trung bình hoặc thấp. Sấy thăng hoa là quá trình tách nước ra khỏi sản phẩm từ thể rắn sang thể hơi trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp, dưới điểm kết tinh của độ ẩm trong sản phẩm (Tk <0oC, áp suất dưới 4,58 mmHg) hay còn gọi là điểm ba thể O (0,0098oC; 4,58 mmHg). Sấy thăng hoa giữ được chất lượng của sản phẩm như màu sắc, cấu trúc, hương vị sau khi sấy của sản phẩm. Thời gian sử dụng lâu.
Giá thành thiết bị cao. Vận hành thiết bị cần có thợ chuyên môn cao, hiểu sâu về thiết bị để tránh sai xót. Thiết bị tiêu thụ điện năng lớn làm tốn tiền điện nhiều hơn. Thiết bị sẽ khó làm buồng kín chân không.
Sấy hồng ngoại là phương pháp dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy. Trong phương pháp này việc gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng trao đổi nhiệt bức xạ. Người ta dùng đèn hồng ngoại để bức xạ nhiệt tới vật ẩm. Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật ẩm.
Sấy hồng ngoại thích hợp với các sản phẩm cắt lát, mỏng như là bánh tráng, rau củ cắt lát rất nhanh. Nên là thời gian sấy sẽ được rút ngắn, tiết kiệm nhiều chi phí cho mỗi thành phẩm. Thiết bị đơn giản nên dễ điều chỉnh, dễ sử dụng, ít tổn thất nhiệt. Chất lượng sản phẩm sau khi sấy sẽ không thay đổi đối với các sản phẩm sấy là thực phẩm, trái cây, hải sản và đồ ăn được.
Tia hồng ngoại có thể tiêu diệt và tiệt trùng các vi khuẩn có trong sản phẩm chính vì vậy mà sản phẩm rất an toàn khi sấy bằng phương pháp này. Sấy bằng tia hồng ngoại có thiết bị giá thành cao và tốn nhiều năng lượng. Chính vì vậy chi phí về hai khoảng này sẽ cao.