LỜI NÓI ĐẦU
Trong thực tiễn nhiều sản phẩm các ngành nông lâm ngư
nghiệp để nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm cung như
để bảo quản thì cần có quá trình chế biến, một trong những
phương pháp chế biến và bảo quản đó là phương pháp sấy.
Phương pháp sấy có nhiều ưu điểm và tầm quan trọng trong sản
suất chế biến, không chỉ riêng đối với các ngành công nghiệp
chế biến sản suất nông lâm thủy hải sản mà còn có ứng dụng
trong nhiều ngành công nghiệp khác như ngành sản suất giấy…
Để sây dựng và thiết kế một hệ thống sấy phù hợp đảm bảo
yêu cầu công nghệ, và đặc biệt là phải nâng cao chất lượng
và giá trị sản phẩm đó cũng là giá trị kinh tế. Một khâu
quan trọng không thể thiếu nó mang tính chất và ý nghĩa
quyết định đến chất lượng và mức độ hiệu quả của hệ thống
sấy đó là khâu tìm hiểu vật liệu sấy. Khâu này tuy đơn giản
nhưng quan trọng trong lựa chọn phương pháp sấy và hệ thống
sấy. Tìm hiểu vật liệu sấy ta nắm đước tính chất nhiệt vật
lý hóa học của vật liệu sấy qua đó ta thiết kế hệ thống sấy
hiệu quả.
Một trong những nông sản có giá trị kinh tế và ý nghĩa
là thóc, thóc ở nước ta có sản lượng lớn theo thống kê hàng
năm sản lượng thóc tăng đặc biệt sản lượng thóc xuất khẩu
tăng hàng năm và nước ta đã vươn lên là cường quôc số 1
trong suất khẩu gạo. Sản lượng gạo của chúng ta xuất khẩu
tăng và lớn nhưng giá trị cũng chưa cao có nhiểu nguyên nhân
xong một trong những nguyên nhân quan trọng là trong khâu
chế biến bảo quản thóc gạo chưa đạt yêu cầu cao.
Để góp phẩn nâng cao chất lượng và giá trị sản suất lúa
gạo người ta ứng dụng công nghệ sấy trong chế biến và bảo
quản thóc.
Vậy nhóm em xin tìm hiểu về vật sấy là thóc.
Chúng em chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy!
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU SẤY
1. Phân bố vùng nguyên liệu vật liệu sấy (thóc lúa).
Thóc là một trong những loại lương thực chính trên thế
giới. Là loại cấy nhiệt đới ưa thới tiết nóng ẩm mưa nhiều
nó có vùng phân bố khá rộng lớn, lúa nước đước trồng nhiều ở
các nước vùng Đông Nam Á có khí hậu thuận lợi. Các nước
trồng nhiều lúa nước phải kể đến là Thái Lan, Indo, Trung
Quốc, Việt Nam… ở nước ta lúa được gieo trồng hầu hết các
vùng miền nhưng chủ yếu phải kể đến là hai vựa lúa lớn nhất
nước là vùng đồng bằng sông Hồng và vùng đồng bằng sông Cửu
Long. Sản lượng lúa ở hai vùng này lớn nhất cả nước quyết
định đến sản lượng suất khẩu và an ninh lương thực của cả
nước, ngoài ra lúa còn trồng nhiều vùng đồng bằng ven biển
và trung du miền núi Bắc Bộ như Lai Châu, Điện Biên… lúa
trồng ở miền núi lá các giống lúa lương có khả năng chịu hạn
tốt cần ít nước hơn chúng được trồng trên các thửa ruộng bậc
thang.
Cây lúa thuộc họ thân thảo và có nhiều loại khác nhau,
phổ biến nhất và có ý nghĩa kinh tế hơn cả là loại lúa nước.
Lúa nước lại được chia làm hai loại là lúa ngắn hạt và lúa
hạt bình thường. Ngày nay các nhà lai tạo cho ra nhiều loại
giống lúa lai có khả năng thích nghi tốt với điều kiện khí
hậu các vùng miền nước ta cho năng suất cao chất lượng gạo
tốt có giá trị kinh tế cao như giống lúa tám thơm, tạp giao,
bắc thơm, lúa nếp … tùy theo thành phần loại hóa học của
chuỗi tinh bột mà có giống lúa dẻo và giống lúa răn.
Lúa Ấn Độ cho hạt thóc có dạng thon dài, tỉ lệ chiều dài
so với chiều rộng của hạt vào khoảng từ 3,0/1,0 đến 3,5/1,0.
Lúa Nhật Bản cho hạt thóc có dạng hơi bầu, tỉ lệ chiều
dài so với chiều rộng của hạt vào khoảng từ 1,4/1,0 đến
1,9/1,0.
Lúa nước Ấn Độ được thị trường thế giới ưa chuộng hơn.
Hình 1.1: Sơ đồ phân loại lúa nước.
2. Đặc trưng thành phần cấu tạo của vật liệu sấy ( thóc).
- Thóc là vật liệu sấy dạng hạt có kích thước tương đối nhỏ.
- Thành phần cấu trúc hạt có vỏ cứng bao bọc bảo vệ.
- Hạt thóc thuộc loại hạt dài có vỏ nhăn. Hạt có khả năng tách
rời nhau không báo dính nhau thành từng cụm mà là các hạt
riêng rẽ.
- Hạt thóc có cấu trúc đặc.
Thóc là loại hạt lương thực có cấu tạo gồm các thành
phần chủ yếu là lớp vỏ trấu bao bọc ngoài cùng tiếp theo là
lớp vỏ cám bên trong là phôi hạt gạo. Lớp vỏ trấu màu vàng
là lớp vỏ bảo vệ có thành phần hóa học là xenlulozo tương
đối mỏng trên bề mặt ngoài có các mày râu, lớp vỏ cám là lớp
bao bóc phôi hạt gạo chứ thành phần chủ yếu là tinh dầu và
các vi ta min như vitamin B1, trong cùng là phôi hạt có
thành phần hóa học chủ yếu là tinh bột và có chứa một số
loại vitamin. Sét về mặt cấu trúc nhiệt vật lý thì thóc là
loại vật liệu sấy dạng hạt có cấu trúc đặc hạt nhiều lớp,
khích thức hạt tương đối nhỏ.
Tỉ lệ khối lượng vỏ trấu với khối lượng toàn hạt dao
động trong khoảng từ 10 đến 35%.
Hình 1.2. Cấu tạo hạt lúa.
Hạt thóc có kích thước trong khoảng sau đây.
Chiều dài từ 4,5 đến 10,0 mm (không kể râu).
Chiều rộng từ 1,2 đến 3,5 mm.
Chiều dày từ 1,0 đến 3,0 mm.
Khối lượng của 1000 hạt vào khoảng 16-38 g.
3. Đặc trưng thành phần hóa học của vật liệu sấy ( thóc).
Thành phần hóa học của hạt thóc gồm chủ yếu là tinh bột,
protein, xenluloza. Ngoài ra trong hạt thóc còn chứa một số
chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3 chất kể trên như
đường, vitamin, muối khoáng, chất béo…
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của hạt thóc
"Thành phần hóa "Hàm lượng các chất (%) "
"học " "
" "Nhỏ nhất "Lớn nhất "Trung bình "
"Protein " 6,66 "10,43 "8,74 "
"Tinh bột "47,70 "68,00 "56,20 "
"Xenluloza "8,74 "12,22 "9,41 "
"Tro "4,68 "6,90 "5,80 "
"Đường "0,10 "4,50 "3,20 "
"Chất béo "1,60 "2,50 "1,90 "
"Dextrin "0,80 "3,20 "1,30 "
a. Các gluxit.
Các gluxit của thóc ngoài tinh bột là thành phần chủ yếu
còn có đường, xenluloza, hemixenluloza, dextrin.
Tinh bột 3-8 µm. Thành phần cấu tạo tinh bột lúa tẻ
khoảng 17% amiloza và 83% amilopectin, còn trong tinh bột
lúa nếp hầu như không có amiloza mà gần như 100% là
amilopectin. Amilopectin là thành phần quyết định tính dẻo
của loại thóc.
Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột thóc khoảng 65-70ºC.
b. Protein.
Protein của thóc gồm chủ yếu là globulin và glutelin
(orizein), ngoài ra còn có một ít lơcôzin và prolamin.
Bảng 1.2: Thành phần của cácaxit amin trong protein của
gạo xay (gạo lật) (theo % protein)
"Axit amin "Hàm lượng "Axit amin "Hàm lượng "
"Triptophan "1,08 "Valin "06,99 "
"Treonin "3,92 "Acginin "05,76 "
"Izolơxin "4,69 "Histidin "01,68 "
"Lizin "3,95 "A.acpactic "04,72 "
"Metionin "1,80 "A.glutamic "13,69 "
"Xictin "1,36 "Glyxin "06,84 "
"Penylalanin "5,03 "Prolin "04,84 "
"Tirozin "4,57 "Xerin "05,08 "
"Lơxin "8,61 "Alanin "03,56 "
c. Chất béo.
Chất béo có trong hạt thóc chủ yếu tập trung ở phôi và
lớp alơron. Trong thành phần chất béo của thóc có 3 axit
chính, đó là axit oleic, linolic và palmitic. Các axit béo
khác như axit stearic, miristic, arakhic, linosteric có với
hàm lượng rất nhỏ. Ngoài ra trong chất béo của thóc còn có
một lượng lizolixitin và photpho.
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của chất béo của thóc
"Axit béo "Hàm lượng (%) "
" "Trong khoảng "Trung bình "
"Chưa no: " " "
"Oleic "41,0 - 45,6 "42,3 "
"Linolic "27,6 - 36,7 "30,6 "
"No: " " "
"Miristic "0,1 - 0,3 "0,2 "
"Palmitic "12,3 - 17,3 "15,5 "
"Stearic "1,8 - 2,6 "2,1 "
"Arakhic "0,5 - 0,7 "0,6 "
"Linosteric "0,4 - 0,9 "0,7 "
"Chất khoáng xà phòng "4,0 - 4,6 "4,2 "
"hóa " " "
d. Chất khoáng.
Chất khoáng phân bố không đồng đều trong các phần của
hạt thóc, chủ yếu tập trung ở các lớp vỏ. Chất khoáng nhiều
nhất trong hạt thóc là photpho. Photpho phân bố nhiều ở các
lớp vỏ hạt, do đó sau khi xát kĩ thì lượng photpho của gạo
bị mất đi khá nhiều. Chất khoáng nhiều nhất trong vỏ trấu là
silic. Chất khoáng nhiều nhất trong phôi lúa là photpho,
kali và magie. Có 83% photpho của phôi hạt ở dạng phitin,
13% ở dạng a.nucleic.
4. Giá trị thực phẩm, ý nghĩa kinh tế, xã hội của hạt thóc.
a. Ý nghĩa thực phẩm dinh dưỡng.
Thóc gạo là một trong những loại lương thực chính trên
thế giới bên cạnh nó còn có các loại lương thực như lúa mì,
ngô…Ở nước ta thóc là một trong những lương thực chính bên
cạnh ngô, bột mì, khoai, sắn… Trong thành phần những thức ăn
hàng ngày thì tinh bột được coi là nguồn cung cấp năng lượng
chủ yếu cho cơ thể con người, trong đó gạo chiếm vai trò đặc
biệt quan trọng. Ngoài tinh bột là thành phần chủ yếu, trong
gạo còn có các chất dinh dưỡng khác như protein, chất béo,
chất khoáng, vitamin … nhưng với hàm lượng rất thấp về mặt
năng lượng thì gạo là một trong những loại lương thực có độ
sinh năng lượng khá cao, 1kg gạo có thể cung cấp khoảng 3600
kcal, như vậy nếu mỗi ngày ăn khoảng 450g gạo và một số thức
ăn nữa là có thể đủ số calo cần thiết cho cơ thể một người
lao động bình thường.
Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong gạo lớn hay nhỏ tùy
thuộc vào giống lúa, điều kiện trồng trọt và phương pháp chế
biến. Thông thường, trong quá trình chế biến từ lúa ra gạo,
người ta đã tách ra khoảng 86% chất béo, 75% chất khoáng,
70% vitamin nhóm B, 82% xenluloze, 15% protein và 6% tinh
bột có trong hạt thóc. Những chất này bị tách ra theo trấu
và cám.
Để giảm tổn thất này trong quá trình chế biến, người ta
đã áp dụng những biện pháp pháp gia công nước nhiệt. Ưu điểm
của biện pháp gia công nước nhiệt là giữ lại được phần lớn
các chất dinh dưỡng hòa tan trong nước của gạo xát và làm
tăng cường tính chất công nghệ của lúa, do đó khi xay xát ít
bị gãy nát, tỉ lệ thu thành phẩm cao hơn, tỉ lệ gạo nguyên
hạt cũng cao hơn.
Thóc gạo ngoài chức năng cung cấp lương thực nó còn là
một trong những nguồn nguyên liệu chế biến cho các ngành
công nghiệp chế biến.
Cám dùng để sản xuất dầu và dùng làm thức ăn cho gia
súc. Dầu cám được dùng trong công nghiệp thực phẩm, công
nghiệp xà phòng. Từ cám còn tách ra được chất chống oxy hóa.
Trong cám có chứa nhiều các vitamin, do đó nhiều nước còn
dùng cám để sản xuất vitamin.
Trấu được dùng làm nhiên liệu, sản xuất than hoạt tính
và cung cấp cho các lò đốt, lò hơi sinh khối…
b. Ý nghĩa kinh tế.
Thóc gạo có giá trị kính tế cao. Nước ta thóc là loại
lương thực chủ yếu đảm bảo an ninh lương thực cho quốc gia
và cung cấp để xuất khẩu đem lại lợi nhận kinh tế.
Thóc gạo do người nông dân sản suất với quy mô và sản
lượng nhỏ chủ yếu là theo phương pháp thủ công đặc biệt là
khâu chế biến bảo quản người nông dân sau khi thu hoách lúa
thì thóc trước khi đem bảo quản là quá trình phới sấy tự
nhiệt phương pháp này tuy có chi phí thấp nhưng chất lượng
thóc gạo không cao làm giảm giá trị kinh tế và giá trị dinh
dưỡng của hạt.
Thóc gạo được chế biến bảo quan nhờ phương pháp sấy nhân
tạo có chất lượng cao hơn có giá trị kinh tế cao hơn.
5. Tính chất nhiệt vật lý của vật liệu sấy( thóc).
a. Đặc trưng khối lượng.
Khối lượng riêng của vật liệu sấy là một trong những yếu
tố quan trọng trong khi thiết kế hệ thống sấy về mặt kết cấu
chịu lực.
Khối lượng riêng của vật liệu sấy ở đây là thóc phụ
thuộc vào trạng thái độ ẩm của hạt thóc
Đối với thóc ướt khối lượng riêng lớn hơn nó khoảng ρ =
449 ÷ 550 kg/m
Đối với thóc khô thì khối lượng riêng của thóc bé hơn ρ
= 750 kg/m
b. Nhiệt dung riêng
Nhiệt dung riêng đặc trưng có mưc tiêu hao nhiệt của
vật liệu sấy vật liệu sấy có nhiệt dung riêng càng lớn khả
năng tích chữa nhiệt càng cao.
Nhiệt dung riêng của hạt được xác định theo công thức.
Công thức thực nghiệm.
Trong đó
Ck- Nhiệt dung riêng của hạt khô tuyệt đối, kJ/kg.K
C - Nhiệt dung riêng của nước, kJ/kg.K
ω - Độ ẩm của hạt,%
c. Độ ẩm của hạt
Độ ẩm cân bằng của hạt thóc tính theo tỉ lệ % phụ
thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí.
Bảng1.5. Độ ẩm cân bằng của hạt thóc (%)
"Nhiệt "Độ ẩm tương đối của không khí (%): "
"độ (ºC)" "
"20 "30 "40 "50 "60 "70 "80 "90 "100 " "20 "7,5 "9,1 "10,4 "11,4 "12,5
"13,7 "15,2 "17,6 "_ " "
d. Hệ số dẫn nhiệt
Hệ số đẫn nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào hệ số dẫn
nhiệt của vật liệu khô, của nước và độ xốp của vật liệu. Ta
có thể xác định hệ số dẫn nhiệt bằng công thức
, w/m.K
Trong đó
q - Mật độ dòng nhiệt, W/m
Δθ - Gradien nhiệt độ, K/m
Hoặc ta có thể xác định theo công thức
, w/m.K
Với ω = 14%, hệ số dẫn nhiệt của thóc: λ = 0,09 W/mK
e. Hệ số dẫn nhiệt độ
Hệ số dẫn nhiệt độ đặc trưng cho tốc độ thay đổi nhiệt
độ của vật liệu. Đối với vật liêu sấy dạng hạt hạt, hệ số
dẫn nhiệt đặc trưng cho tốc độ đốt nóng hay làm nguội hạt
được xác định bởi công thức
Trong đó
λ- Hệ số dẫn nhiệt của hạt, W/m.k
C- Nhiệt dung riêng, kJ/kg.K
Ρ- Khối lượng riêng, kg/m3
Độ dẫn nhiệt độ của hạt rất bé khoảng 6,15.10 ÷ 6,85.10
m/s
6. Đặc tính của khối hạt vật liệu sấy ( thóc).
Khối hạt bao gồm nhiều hạt tạo thành, khối thóc còn có
những tính chất đặc thù mà từng hạt riêng lẻ không có. Cụ
thể là tính không đồng đều về độ ẩm nhiệt độ, chất lượng
thóc như thóc chưa chín đều, thóc lép và tạp chất lẫn vào
khi thu hoạch, các tính chất này gây ảnh hưởng trong quá
trình sấy.
a. Tính tan rời của khối thóc
Đây là đặc tính khi đổ thóc từ trên cao xuống, thóc tự
dịch chuyển để tạo thành khối thóc có hình chóp nón, phía
đáy rộng, đỉnh nhọn và không có hạt nào dính liền với hạt
nào. Khi đó sẽ tạo nên góc nghiêng tự nhiên α giữa đáy và
sườn khối thóc, α và độ tan rời có mối quan hệ chặt chẽ, α
càng lớn thì độ tan rời càng nhỏ. Tính tan rời của thóc phụ
thuộc vào kích thước và hình dạng hạt, độ ẩm, tạp chất. Có
thể dựa vào độ tan rời này để xác định sơ bộ chất lượng và
sự thay đổi chất lượng của thóc trong quá trình sấy và bảo
quản.
b. Tính tự chia loại của khối thóc
Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần (thóc sạch, thóc
lép, tạp chất), không đồng nhất (khác nhau về hình dạng,
kích thước, tỉ trọng), do đó trong quá trình di chuyển tạo
nên những vùng khác nhau về chất lượng, gọi là tính tự chia
loại của khối hạt. Hiện tượng này ảnh hưởng đến việc làm
khô, bảo quản. Vì vậy, trong thiết bị sấy phải có biện pháp
hạn chế tối đa tính tự phân loại của khối thóc để chất lượng
thóc sau khi sấy được nâng cao.
c. Độ hổng của khối thóc
Trong khối thóc bao giờ cũng có khe hở giữa các hạt chứa
đầy không khí, đó là độ hổng của thóc. Ngược lại nếu độ hổng
là phần thể tích hạt chiếm chỗ trong không gian thì đó là độ
chặt của khối thóc.
Độ chặt và độ hổng có ý nghĩa quan trọng trong bảo quản,
kể cả về mặt công nghệ và mặt sinh lí của khối hạt. Nếu hạt
có độ hổng cao, không khí dễ dàng chuyển dịch gây nên hiện
tượng truyền nhiệt đối lưu và chuyển dịch ẩm.
Độ hổng được tính bằng % thể tích khoảng không gian giữa
các khe hở các hạt với thể tích toàn bộ khối hạt chiếm chỗ.
Giữa độ hổng và khối lượng riêng có liên quan với nhau, khối
lượng riêng càng lớn thì độ hổng càng nhỏ. Độ hổng của khối
thóc vào khoảng 50÷60%.
d. Tính dẫn nhiệt và truyền nhiệt
Quá trình dẫn nhiệt của khối thóc được thực hiện do hai
phương thức chủ yếu là truyền nhiệt và dẫn nhiệt đối lưu, cả
hai phương thức này đều tiến hành song song và có liên quan
chặt chẽ với nhau. Đặc tính truyền, dẫn nhiệt kém và không
đồng đều của khối thóc cần được khắc phục và tận dụng tối đa
trong công tác bảo quản để hạn chế hiện tượng bốc hơi ẩm cục
bộ.
e. Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm
Là khả năng hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm của thóc
trong quá trình sấy, thường là hiện tượng hấp phụ bề mặt. Vì
vậy trong quá trình sấy xảy ra nhiều giai đoạn: Sấy ủ
sấy ủ … để giúp vẩn chuyển ẩm ra bề mặt thóc làm cho thóc
được sấy khô đều.
f. Trở lực của khối hạt
Trở lực, Pa của khối hạt di động (H) và cố định (H) tăng
tỉ lệ thuận với tốc độ dòng khí thổi qua và tính theo công
thức.
Trong đó
l - Chiều dày dòng hạt, mm.
l - Chiều dày lớp hạt, m.
v & v - Tốc độ dòng khí đi qua dòng hạt và lớp hạt,
m/s.
( thường lấy v = 0,06 m/s )
A, n, a, b - Các hệ số thực nghiệm phụ thuộc tính chất
vật lí của hạt & khối hạt.
Đối với thóc
A = 14,6; n = 14,1; a = 3600 ÷ 4200; b = 23000 ÷
25000
CHƯƠNG 2 SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN THÓC
1. Quy trình chế sơ chế và bảo quản thóc
Quá trình chế biến và bảo quản thóc lúa gồm 4 giai đoạn
- Thu hoạch
- Làm sạch và phân loại.
- Làm khô.
- Bảo quản.
Mỗi giai đoạn có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình
chế biến và bảo quản thóc.
a. Thu hoạch.
Thời điểm thu hoạch thóc lúa.
Lúa chín vàng là thời điểm mà có thể thu hoạch lúc đó tỉ
lệ tinh bột trong hạt cao chất lượng gạo cao. Ở đồng bằng
Bắc Bộ lúa thua hoạch chủ yếu theo hai vụ là vụ đông xuân và
vụ hè thu. Ở vùng đồng bằng Nam Bộ lúa được sản suất thâm
canh tăng vụ.
Có hai phương pháp thu hoạch
- Phương pháp thu hoạch thủ công.
- Phương pháp thu hoạch cơ khí hóa, dùng máy móc.
Đối với phương pháp thu hoạch thủ công thì năng suất
không cao cần có thời gian dài áp dụng với quy mô canh tác
nhỏ lẻ có diện tích gieo trồng không nhỏ. Còn phương pháp
thu hoạch cơ giới hóa có năng suất lớn hơn, phù hợp với quy
môi canh tác với diện tích gieo trồng lớn.
- Lúa mới thu hoạch cần trải qua quá trình tuốt đập tách thóc
ra khỏi thân rơm.
- Đặc điểm của lúa mới thu hoạch
Lúa mới thu hoạch là lúa tươi có hàm lượng nước trong
hạt cao, thông thường độ ẩm của thóc mới thu hoạch khoảng 20
– 27 %. Với độ ẩm như vậy ở một số giống có sức sống tốt có
thể nảy mẩm trong thời gian ngắn khoảng 48h sau khi thu
hoạch. Thóc nảy mầm giảm chất lượng lương thực và chất lượng
hạt giồng. Vậy để tránh hiện tượng này thì chúng ta cần có
biện pháp sử lý làm khô thóc sau khi tách hạt.
Thóc có thể làm khô theo từng giai đoạn hoặc làm khô
thẳng đến độ ẩm yêu cầu bảo quản và chế biến. Như vậy ta có
các phương pháp làm khô khác nhau. Có thể làm khô tự nhiên
hoặc làm khô bằng hệ thống sấy nhân tạo.
b. Làm sạch và phân loại.
Thóc sau khi tuốt đập tách hạt thóc ra khỏi thân rơm có
lẫn các tập chất như mùn rơm, trấu bổi và có lẫn một số tạp
chất vô có trong quá trình thu hoạch và vận chuyển. Có thể
làm sạch phân loại thóc nhờ các phương pháp quạt gió hay
sàng sảy…
Làm sạch có ý nghĩa quan trọng nó là một trong những
khâu sử lý cần thiết trong quá trình bảo quản thóc đặc biệt
có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình sấy để hệ thống sấy
làm việc hiệu quả. Cũng như một phần làm tăng độ sạch của
vật liệu sấy trong qua trình bảo quản tốt hơn.
c. Làm khô.
- Đặc điểm của thóc tươi.
Thóc mới tách hạt là thóc tưới có độ ẩm cao nên một số
loại có thể nảy mầm, men mốc và nấm dễ phát triển làm cho
thóc bị hư hại hoặc kém phẩm chất. Thông thường độ ẩm của
thóc khi mới thu hoạch từ 20-27%. Để thóc không bị hư hại
hoặc giảm chất lượng, màu sắc thì trong vòng 48 giờ sau thu
hoạch phải làm khô lúa để độ ẩm chỉ còn dưới 20%, sau đó cần
tiếp tục xử lí. Tùy theo nhu cầu làm khô lúa để xay xát ngay
hoặc để tồn trữ lâu dài hoặc để làm giống mà yêu cầu làm khô
và công nghệ sấy khác nhau. Quá trình làm khô phải làm sao
để độ ẩm thoát ra từ từ nhằm đạt được độ ẩm mong muốn đồng
thời đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ trong hạt thóc so với
bên ngoài là nhỏ nhất.
Độ ẩm của thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạng
thóc, khí hậu cũng như điều kiện bảo quản. Khi thóc có độ ẩm
13-14% có thể bảo quản được từ 2-3 tháng, nếu muốn bảo quản
lâu hơn 3 tháng thì độ ẩm tốt nhất của thóc từ 12-12,5%. Độ
ẩm thóc và phương pháp làm khô cũng ảnh hưởng tới hiệu suất
thu hồi gạo và tỉ lệ gạo gãy trong quá trình xay xát, độ ẩm
thích hợp cho quá trình xay xát từ 13-14%.
- Làm khô là quá trình làm giẩm độ ẩm của vật liệu sấy tới độ
ẩm yêu cầu công nghệ nào đó, đối với thóc độ ẩm cần đạt tới
độ ẩm bảo quản và chế biến.
Có hai phương pháp làm khô.
- Làm khô tự nhiên (phơi khô tự nhiên dưới ánh nắng mặt trời).
- Làm khô nhân tạo bằng các hệ thống sấy.
Mỗi phương pháp có một ưu nhược điểm riêng. Nhưng tùy
theo phương pháp mà yêu cầu công nghệ về độ ẩm cũng khác
nhau. Đối với phương pháp sấy nhân tạo thì độ ẩm có thể đạt
yêu cầu bảo quản. Phương pháp phới khô tự nhiên độ ẩm có thể
không đạt được như mong muốn nhưng có ưu điểm không tốn chi
phí làm khô.
Ưu điểm của phương pháp làm khô tự nhiên là đơn giản chi
phí thấp dễ thực hiện ấp dụng rộng với quy mô nhỏ. Nhưng có
nhược điểm lớn nhất là độ ẩm thóc bảo quản không đạt giá trị
yêu cầu thường là cao hơn, vật liệu sấy không đều, phương
pháp này phụ thuộc nhiều vào thời tiết.
Phương pháp sấy nhân tạo có nhiều ưu điểm nó dùng tác
nhân sấy làm khô vật liệu sấy và độ ẩm của vật liệu sấy đạt
yêu cầu công nghệ, vật liệu sấy có quá trình sấy hợp lí chất
lượng vật liệu đảm bảo, phương pháp sấy nhân tạo không lệ
thuộc vào điều kiện thời tiết nhưng phương pháp này chi phí
cao hơn.
d. Bảo quản.
- Yêu cầu.
Thóc bảo quản yêu cầu phải đảm bảo chất lượng sau khi
bao quản không bị hao hụt về lượng do các sinh vật gặm nhấm
sâm hại như chuột gián… thóc bảo quản trong thời gian dài
không bị bốc nóng hay thấm ẩm gây hiện tượng nấm mốc làm
giảm chất lượng và giá trí của thóc.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thóc trong quá trình bảo
quản.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản thóc là
nhiệt độ, độ ẩm, trạng thái kho chứa,..
+ Yếu tố độ ẩm.
Độ ẩm bảo quản thóc là một trong những thông số quyết
định đến tính chất của hạt thóc sau bảo quản. Độ ẩm của
không khí trong môi trường cần bảo quản cao là một trong
nhưng nguyên nhân gây hiện tượng nấm mốc hạt khi bảo quản,
và muốn bảo quản thóc được trong một thời gian dài thì chúng
ta cần duy trì một nhiệt độ và độ ẩm làm trong giá trị giới
hạn cho phép.
Độ ẩm của môi trường bảo quản cao hơn giá trị cho phép
thì độ ẩm của hạt có thể tăng sau khi bảo quản. Sau khi đem
sử dụng cần sấy qua để độ ẩm của hạt giảm suống mức quy
định.
+ Yếu tố nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quyết định đến chất
lượng của hạt thóc sau bảo quản. Nhiệt độ bảo quản thóc có
thể lấy bằng nhiệt độ môi trường bên ngoài nhiệt độ thích
hợp cho bảo quản thóc là dưới 250C. Nhiệt độ bảo quản thóc
phụ thuốc vào từng loại thóc bảo quản thóc giồng hay bảo
quản thóc thương phẩm thì nhiệt độ có khác nhau.
Nhiệt độ bảo quản quá cao cũng là một trong những nguyên
nhân dẫn đên độ ẩm hạt sau bảo quản giảm vậy cần có biện
pháp hồi ẩm cho hạt sau bảo quản.
Bảo quản thóc ở nhiệt độ quá cao khiến chất lượng thóc
giảm đặc biệt là tính chất nguyên hạt hạt thóc khi say sát
có tỉ lệ nguyên hạt thấp tỉ lệ tấm nhiều do độ ẩm giảm.
+ Yếu tố kho chứa.
Kho chứ phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật bảo quản kho phải
chống được các sinh vật gặm nhấm sâm hại đế thóc như chuột
gián. Kho phải cách ẩm và phải duy trì được nhiệt độ và độ
ẩm bảo quản.
+ Yếu tố sinh lý hạt thóc.
Mặc dù đã tách ra khỏi cây lúa nhưng hạt thóc vẫn là một
vật thể sống và thường xuyên trao đổi chất với môi trường
xung quanh. Hoạt động sinh lí của các cấu tử trong khối hạt
cũng làm chênh lệch độ ẩm thường thì hạt cỏ dại, hạt xanh,
hạt lép hô hấp mạnh hơn hạt bình thường. Mặt khác, chỗ nào
tích tụ nhiều vi sinh vật và sâu mọt thì chỗ đó hạt ẩm
nhiều.
- Các phương pháp bảo quản.
Bảo quản với quy mô lớn
+ Bảo quản trong các silo
Thóc sau khi sấy hay làm khô thì được bảo quản trong các
silo đặt trong nhà hay ngoài trời. Phương pháp này có ưu
điểm thóc không bị ẩm thâm nhập từ môi trường bên ngoài do
vỏ silo bằng kim loại kin không có ẩm thẩm thấu vào trong
nhiệt độ cũng thích hợp. Tuy nhiên độ thông gió thông thoáng
cho quá trình trao đổi chất kém. Phương pháp bảo quản này
đảm bảo chất lượng.
Có thể bảo quản thóc trong thời gian dài mà vẫn đảm bảo
chất lượng.
+ Bảo quản trong kho chứa
Thóc sau khi làm khô được chứa trong các bao tải và xắp
xếp trong kho chứa. Phương pháp bảo quản này phụ thuốc nhiều
vào điều kiện của kho chứa đó là nhiệt độ và độ ẩm, phương
pháp bảo quản này thóc bảo quản trong thời gian ngắn hơn. Và
chất lượng thóc bảo quản có sự giảm chất lượng
Bảo quản với quy mô nhỏ quy mô hộ gia đình.
+ Bảo quản trong kho nhỏ hay trong các chum vại hòm chứa
hay thùng chứa.
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ HỆ THỐNG SẤY THÓC
1. Yêu cầu chung.
Tùy theo loại thóc là thóc thương phẩm hay thóc giống mà
có hệ thống sấy phù hợp, một số yêu cầu vầ phương pháp sấy
thóc.
- Hạt thóc còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo.
- Hạt thóc còn giữ nguyên vẹn kích thước và màu sắc.
- Tính chất hạt thóc phải được đảm bảo.
- Đôi với thóc giống sau khi sấy khả năng nảy mầm cao và tính
chất giống không thay đổi.
- Có độ ẩm đạt yêu cầu bảo quản thường nhỏ hơn 14%.
- Thóc sau sấy khi đem xay xát thì tỉ lệ nguyên hạt cao.
Vậy nên khi thiết kế hệ thống sấy ta cần xác định rõ
thông số của tác nhân sấy phù hợp cho thóc, nhất là chọn
nhiệt độ sấy và thời gian sấy thích hợp.
2. Một số phương pháp sấy.
Có 2 phương pháp sấy chính là sấy nóng và sấy lạnh.
a. Phương pháp sấy nóng
- Tác nhân sấy là không khí và khói lò.
- Động lực quá trình sấy tác nhân sấy có nhiệt cao truyền
nhiệt cho vật liệu sấy làm tăng phân áp suất hơi nước trong
vật liệu sấy đồng thời phân áp suất hơi nước trong tác nhân
sấy nhỏ hơn vật liệu sấy tạo ra động lực cho quá trình sấy.
b. Các hệ thống sấy.
- HTS đối lưu:
VLS nhận nhiệt bằng đối lưu từ tác nhân sấy nóng ( khói
lò hoặc không khí nóng) nhiệt truyền từ bề mặt vào trong vật
liệu sấy. Có các hệ thống sấy đối lưu như HTS buồng, HTS
hầm, HTS thùng quay, hệ thống sấy tháp…
- HTS tiếp xúc
VLS nhận nhiệt trực tiếp từ bề mặt gia nhiệt nhiệt độ bề
mặt vật liệu sấy cao hơn trong tâm, phân áp suất hơi trên bề
mặt lớn hơn môi trường nên có dòng ẩm thoát vào môi trường,
nhiệt độ tâm vật liệu sấy tăng dần tạo dòng ẩm dịch chuyển
ra bề mặt vật liệu sấy. Có các hệ thống sấy tiếp súc HTS lô,
HTS tầng, hệ thống sấy thùng quay…
- HTS bức xạ
Vật liệu sấy nhận nhiệt bức xạ từ nguồn nhiệt, nhiệt độ
tâm vật liệu sây tăng gây ra chênh lệch phân áp suất hơi
trong lòng vật liệu sấy và bề mặt vật liệu sấy tạo động lực
dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra môi trường.
Nguồn nhiệt bức xạ từ các lò vi sóng hay năng lượng điện từ.
c. Phương pháp sấy lạnh
Tác nhân sấy là không khí có phân áp suất hơi nhỏ hơn
trên bề mặt vật liệu sấy tạo độ chênh lệch áp suât có dòng
ẩm dịch chuyển vào môi trường, đó là động lực của quá trình
sấy. Ban đầu không khí được làm lạnh ngưng tụ giảm ẩm sau đó
nó được cấp nhiệt làm giẩm độ ẩm tương đối giảm phân áp suất
hơi nước trong tác nhân. Và nó tiếp súc với vật liệu sấy.
- HTS lạnh ở nhiệt độ > 00C
- HTS thăng hoa nhiệt độ < 00C và thường là khoảng -300C
- HTS chân không
Phương pháp sấy lạnh có nhiều ưu điểm vật liệu sấy còn
giữ nguyên tính chất, hương vị và các thành phần hóa học do
tác nhân sấy có nhiệt độ thấp.
3. Một số hệ thống sấy nóng.
a. Hệ thống sấy buồng.
HTS buồng năng suất thường nhỏ, sấy theo mẻ vật liệu sấy
cố định trên khay sấy và các khay sấy đặt trên các xe goong.
Hệ thống sấy phù hợp với loại vật liệu có độ ẩm cao và có
kích thước lớn.
b. Hệ thống sấy hầm.
Hệ thống sấy hầm có năng suất sấy lớn hơn có khả năng
sấy lien tục. vật liệu sấy phù hợp cho hệ thống sấy buống là
các vật liệu có kích thước nhỏ dạng miếng, hạt không sấy
được vật liệu dạng huyền phù.
c. Hệ thống sấy thùng quay.
Hệ thống sấy thùng quay có năng suât sấy lớn và phù hợp
với vật liệu sấy dạng hạt, hệ thống sấy liên tục, vật liệu
sấy được sáo trộn đồng đều.
d. Hệ thống sấy tháp.
HTS tháp có thể sấy liên tục với năng suất cao phù hợp
với vật liệu sấy dạng hạt, VLS chảy liên tục từ trên xuống
dưới dưới tác dụng của trọng lực bản thân. Trong quá trình
sấy VLS được xáo trộn đều cùng TNS, do vậy sản phẩm sấy đồng
đều hơn. Và việc phân vùng TNS nóng và lạnh cũng dễ dàng.
e. Hệ thống sấy phun.
Hệ thống buồng phun phù hợp với sấy các vật liệu dạng
dung dịch huyền phù như sấy sữa, không phù hợp với vật liệu
sấy dạng hạt.
f. Hệ thống sấy tầng sôi.
Hệ thống sấy tầng sôi vật liệu sấy xáo trộn trong quá
trình, hệ thống sấy có năng suất sấy cao phù hợp với dạng
vật liệu sấy dạng hạt có kích thước nhỏ nhẹ tác nhân sấy là
không khí nóng hoặc khói lò truyển động với tốc độ lớn làm
xáo trộn vật liệu sấy. Qúa trình sấy liên tục tác nhân sấy
và vật liệu sấy chộn đều tiếp súc với nhau, hiệu quả truyền
nhiệt ẩm cáo hiêu quả thời gian sấy nhanh, quá trình sấy
đồng đều.
4. Lựa chọn hệ thống sấy
a. Đặc điểm của vật liệu sấy.
- Vật liệu sấy dạng hạt có kích thước nhỏ có tính tan rời.
- Vật liệu sấy có vỏ bảo vệ.
- Vật liệu sây không chịu được nhiệt độ sấy cao.
- Độ ẩm của vật liệu sấy vào từ 20%- 27% thuộc loại có độ ẩm
trung bình.
- Độ ẩm của vật liệu sấy ra từ 12%-14%.
- Nhiệt độ sấy khoảng 450C-500C.
- Vật liệu sấy phù hợp với các phương pháp sấy nóng.
- Yêu cầu về hệ thống sấy phải là hệ thống sấy liên tục có
năng suất lớn.
b. Lựa chọn phương pháp sấy và hệ thống sấy.
Phương pháp sấy phù hợp với thóc
- Chọn phương pháp sấy nóng tác nhân sấy là không khí nóng
hoặc khói lò.
Hệ thống sấy đối lưu.
- Hệ thống sấy tháp.( ưu tiên)
- Hệ thống sấy thùng quay.
- Hệ thống sấy tầng sôi.
5. Xác định chế độ sấy.
Trong hệ thống sấy tháp, VLS và TNS trao đổi nhiệt - ẩm
cho nhau bằng phương pháp đối lưu. Người ta tổ chức quá
trình trao đổi nhiệt - ẩm giữa hai dòng VLS và dòng TNS có
thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều có cắt nhau nhưng
thường là ngược chiều và cắt nhau. Và trong hệ thống sấy
tháp thường chia ra 2 hoặc 3 vùng sấy có nhiệt độ TNS khác
nhau và 1 vùng làm mát trước khi kết thúc quá trình sấy.
a. Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép
Thóc là loại hạt yêu cầu phải sấy chế độ mềm vì tính
chịu nhiệt của thóc rất kém, không cho phép nâng nhiệt độ
đốt nóng hạt lên cao. Nếu nhiệt độ đốt nóng quá cao thì hạt
thóc sẽ xuất hiện các vết nứt của nội nhũ. Nguyên nhân hình
thành các vết nứt này là trong quá trình sấy tạo nên gradien
ẩm từ ngoài vào trung tâm hạt, độ ẩm của lớp ngoài của hạt
giảm nhanh, tạo ra trạng thái căng thể tích của phần trung
tâm, khi tăng nhiệt độ làm cho sức căng đó vượt quá độ bền
của hạt thì tạo nên các vết nứt. Các vết nứt xuất hiện theo
các vách protein ngăn cách giữa các hạt tinh bột.
Để xác định nhiệt độ đốt nóng giới hạn cho phép trong
quá trình sấy, ta có thể áp dụng công thức
Trong đó
- τ - Thời gian sấy, phút. (phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của
VLS và nhiệt độ TNS đầu vào). Thông thường
- - Độ ẩm trung bình của VLS, %.
- Thông thường nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép không vượt quá
50÷60ºC
Đặc biệt với thóc để làm giống thì yêu cầu về nhiệt độ
sấy nghiêm ngặt hơn vì nếu nhiệt độ cao quá sẽ ảnh hưởng tới
khả năng nảy mầm của thóc.
b. Độ ẩm vào ra của VLS (thóc.
c. Nhiệt độ tách nhân sấy.
Tùy thuộc vào nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép mà ta có
thể chọn nhiệt độ TNS vào hệ thống sấy theo từng vùng.
Vùng sấy t = 100-120ºC
Vùng sấy t = 130-150ºC
Vùng làm mát t13 = 20-25ºC
Còn nhiệt độ TNS ra khỏi từng vùng sấy thì có thể xác
định theo công thức
d. Tốc độ của tác nhân sấy.
Theo kinh ngiệm tốc độ TNS trong HTS tháp Ngoài ra
để hạt không bị cuốn và các kênh thải thì tốc độ TNS trong
các kênh này không nên vượt quá 6m/s. Tốc độ không khí làm
mát .
KẾT LUẬN
Thóc là vật liệu sấy phù hợp với phương pháp sấy nóng,
các hệ thống sấy phù hợp với thóc là hệ thống sấy đối lưu
với các hệ thống sấy tháp hay sấy thùng quay, thóc sau khi
sấy có độ ẩm đạt yêu cầu có thể bảo quản trong thời gian
dài. Hệ thống sấy thóc nâng cao chất lượng và giá trị, và
thuận lợi cho việc sản suất và bảo quản thóc lúa của các
doanh nghiệp thu mua thóc gạo và người sản suất thóc gạo,
phương pháp sấy khắc phục được sự lệ thuộc vào thiên nhiện
trong lao động và sản suất.
Mục lục
Trang
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG 1:TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU SẤY………………………….2
1. Phân bố vùng nguyên liệu vật liệu sấy (thóc lúa)……………..2
2. Đặc trưng thành phần cấu tạo của vật liệu sấy ( thóc)………...3
3. Đặc trưng thành phần hóa học của vật liệu sấy ( thóc)………..4
a. Các gluxit.
b. Protein.
c. Chất béo.
d. Chất khoáng.
4. Giá trị thực phẩm, ý nghĩa kinh tế, xã hội của hạt
thóc………..7
a. Ý nghĩa thực phẩm dinh dưỡng.
b. Ý nghĩa kinh tế.
5. Tính chất nhiệt vật lý của vật liệu sấy( thóc)……………….....9
a. Đặc trưng khối lượng.
b. Nhiệt dung riêng.
c. Độ ẩm của hạt.
d. Hệ số dẫn nhiệt.
e. Hệ số dẫn nhiệt độ.
6. Đặc tính của khối hạt vật liệu sấy (
thóc).................................11
a. Tính tan rời của khối thóc.
b. Tính tự chia loại của khối thóc.
c. Độ hổng của khối thóc.
d. Tính dẫn nhiệt và truyền nhiệt.
e. Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm.
f. Trở lực của khối hạt.
CHƯƠNG 2 SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN THÓC
1. Quy trình chế sơ chế và bảo quản thóc……………………….13
a. Thu hoạch.
b. Làm sạch và phân loại.
c. Làm khô.
d. Bảo quản.
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ HỆ THỐNG SẤY THÓC
1. Yêu cầu chung………………………………………………..18
2. Một số phương pháp sấy…………………………………......18
a. Phương pháp sấy nóng.
b. Các hệ thống sấy.
c. Phương pháp sấy lạnh.
3. Một số hệ thống sấy nóng………………………………….....20
a. Hệ thống sấy buồng.
b. Hệ thống sấy hầm.
c. Hệ thống sấy thùng quay.
d. Hệ thống sấy tháp.
e. Hệ thống sấy phun.
f. Hệ thống sấy tầng sôi.
4. Lựa chọn hệ thống sấy……………………………………......21
a. Đặc điểm của vật liệu sấy.
b. Đặc điểm của vật liệu sấy.
5. Xác định chế độ sấy………………………………………......21
a. Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép.
b. Độ ẩm vào ra của VLS (thóc).
c. Tốc độ của tác nhân sấy.
KẾT LUẬN
