Phân tích lựa chọn phương pháp và thiết bị sấy

Ngoài ra, Lê Minh Hoàng và các cộng sự (2010) đã nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp sấy đến hoạt tính chống oxy hóa của phấn hoa. Kết quả nghiên cứu cho rằng nhiệt độ có ảnh hưởng đến tổn thất hoạt tính chống oxy hóa. Cụ thể khi phấn hoa sấy ở nhiệt độ 37 ^oC có hoạt tính chống ôxy hoá đạt (64,06 ± 0,76) % cao hơn so với phấn hoa được sấy ở nhiệt độ 40 ^oC (58,46 ± 0,77) %, ở nhiệt độ 43

oC (50,16 ± 0,77) % và 46 ^oC (48,32 ± 0,76) %.

Nghiên cứu của Adnan Midilli và ctv (1999), (2000) đã đưa ra nhận xét:

- Màu sắc và mùi vị của phấn hoa cũng thay đổi đáng kể khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài.

- Khi sấy ở nhiệt độ cao thì màu sắc và mùi vị cũng thay đổi đáng kể.

- Thời gian sấy càng ngắn thì càng ít bị tổn thất về mặt dinh dưỡng.

Các ông đã kiến nghị nên sấy phấn hoa ở nhiệt độ từ 40 đến 45 ^oC trong môi trường không tiếp xúc với ánh sáng và không khí bên ngoài.

Năm 2016 ở Italy, Angelo Canale và ctv đã nghiên cứu về sự thay đổi của thành phần rutin, amino acids trong phấn hoa với thiết bị sấy gia nhiệt bằng vi sóng trong môi trường chân không. Kết quả nghiên cứu đã khẳng định rằng với nhiệt độ sấy thấp thì hàm lượng rutin và amino acids được bảo toàn.

1.3.2.2. Phân tích cơ chế sấy

Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước ra khỏi vật liệu sấy để thải vào môi trường. Theo Trần Văn Phú (2010), động lực của quá trình tách ẩm đó hay còn gọi là động lực sấy chính là độ chênh phân áp suất riêng phần của hơi nước giữa các phần của VLS và giữa bề mặt của nó với môi trường. Động lực đó gồm:

Nếu gọi pv, pbm,ph tương ứng là phân áp suất của hơi nước trong lòng vật, trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nước trong môi trường xung quanh thì:

- Động lực để dịch chuyển ẩm từ tâm ra bề mặt vật liệu sấy ∆1 tỉ lệ thuận với độ chênh lệch pv – pbm hay ∆1  pv – pbm.

- Động lực để dịch chuyển ẩm từ bề mặt vật liệu sấy ra môi trường ∆2 tỉ lệ thuận với độ chênh pbm – ph hay ∆2  (pbm – ph).

- Động lực của quá trình sấy ∆ chính là độ chênh lệch phân áp suất pv – ph: ∆ =

∆1 +∆2 (pv – ph).

Do đó để tạo ra động lực sấy ta có thể thực hiện theo các cơ chế sau.

- Thứ nhất là tăng phân áp suất hơi nước pv nhờ cung cấp năng lượng cho các phần tử nước trong vật liệu còn giữ nguyên phân áp suất ph.

- Thứ hai ngược lại giảm phân áp suất ph bằng cách giảm lượng nước trong môi trường xung quanh và giữ nguyên phân áp suất pv.

- Thứ ba kết hợp cả hai bằng cách vừa tăng phân áp suất hơi nước pv trong vật đồng thời giảm phân áp suất hơi nước ph.

Như vậy ta thấy cơ chế thứ 3 có động lực sấy lớn nhất. Hay nói cách khác với cùng một nhiệt độ sấy thì phương pháp sấy nóng có động lực sấy nhỏ hơn sấy lạnh, điều này sẽ rõ hơn ở ví dụ dưới đây.

Hình 1.12. Đồ thị I – d biểu diễn quá trình sấy

Xét 2 cơ chế sấy nóng và sấy lạnh (sấy bơm nhiệt) với TNS là không khí ở một nhiệt độ sấy 45 ^oC. Trạng thái TNS được thể hiện trên đồ thị I – d (hình 1.12), ta thấy:

- Cơ chế sấy nóng: TNS từ trạng thái O (φo =60%, t = 35 ^oC, phO) được đốt nóng đến trạng thái A (φA = 45%, tA =45 ^oC, phO =phA). Ta thấy động lực sấy ∆n ≈ (pv – phA) chỉ tạo ra phân áp suất hơi nước pv trong VLS tăng lên do vật bị đốt nóng

còn phân áp suất hơi nước ph thì không thay đổi phO =phA

- Cơ chế sấy lạnh: TNS từ trạng thái O (φo =60%, to = 35 ^oC, phO) được làm lạnh và sau đó được gia nhiệt đến trạng thái C (φC =25%, tC =45 ^oC, phC). Động lực sấy ∆l  pv – phO được tạo ra, do đồng thời tăng phân áp suất hơi nước pv bởi VLS được đốt nóng và giảm phân áp suất hơi nước trong TNS ph bởi quá trình làm lạnh tách ẩm d = d1 – d2 (phC < phO).

Qua khảo sát hai cơ chế sấy nóng và sấy lạnh nêu trên ta thấy ở cùng một nhiệt độ sấy thì phương pháp sấy lạnh có động lực sấy lớn hơn và khả năng nhận ẩm nhiều hơn do độ ẩm tương đối nhỏ hơn.

Ngoài ra, xét TNS từ trạng thái O’ có t = 35 ^oC, φo’ > φo (60%), nếu đốt nóng đến trạng thái A’ có tA’ =45 ^oC thì ta có φA’ > φA (45%), và nếu được làm lạnh thì TNS ở trạng thái C sẽ không thay đổi phụ thuộc vào năng suất dàn lạnh. Nói cách khác, trong sấy nóng, khi độ ẩm tương đối của không khí cao sẽ dẫn đến khả năng nhận ẩm của TNS giảm do độ ẩm tương đối tăng. Vì vậy, khi độ ẩm tương đối của không khí cao thì cơ chế sấy lạnh càng hiệu quả.

1.3.2.3. Lựa chọn phương pháp và thiết bị sấy

Qua tìm hiểu về đặc tính, thành phần giá trị của phấn hoa và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phấn hoa trong quá trình sấy cũng như qua nghiên cứu phân tích các phương pháp và thiết bị sấy. Ta thấy mỗi phương pháp sấy đều có ưu, nhược điểm riêng do đó tùy theo điều kiện thực tế mà lựa chọn phương pháp và TBS sao cho phù hợp, thỏa mãn mục tiêu về chất lượng và chi phí sấy.

Do tính phức tạp của sấy chân không, sấy thăng hoa nên giá thành và chi phí vận hành cao của TBS này cao. Trong khi giá trị thương mại của phấn hoa ở Việt Nam không cao. Giá 1 kg phấn hoa khô khoảng 350.000 VNĐ/kg. Nên các TBS sấy chân không và sấy thăng hoa không phù hợp bằng TBS bằng bơm nhiệt trong việc lựa chọn để sấy phấn hoa ở Việt Nam như hiện nay.

Do phấn hoa là vật liệu rất nhạy cảm với nhiệt độ và thời gian sấy. Do đó phương pháp sấy nóng và đặc biệt là thời gian sấy dài là không phù hợp.

Phấn hoa có kích thước nhỏ không đồng đều, trọng lượng nhẹ, kết cấu hạt

không vững bền, dễ vỡ khi bị tác động. Do đó dùng TBS tầng sôi, TBS thùng quay, TBS tháp để sấy phấn hoa là không phù hợp vì sẽ làm phá vỡ kết cấu hạt gây thất thoát cũng như giá trị cảm quan của phấn hoa.

Sản lượng phấn hoa ở một trại nuôi ong ở Việt Nam là không nhiều khoảng (30 ÷ 40) kg/ngày. Hơn nữa đặc thù của nghề nuôi ong là phải di chuyển theo nguồn hoa nên việc lựa chọn TBS băng tải liên tục là không phù hợp do tính cồng kềnh của thiết bị.

Ngoài ra, do tính chất của phấn hoa là vật liệu rất nhạy cảm với thành phần oxy hóa và mùi là thành phần quyết định giá trị cảm quan của phấn hoa. Nên chúng tôi chọn chế độ sấy hồi lưu toàn phần để hạn chế vật liệu sấy tiếp xúc với môi trường bên ngoài và giảm thiểu tổn thất mùi vị.

Theo định tính, khi vật liệu sấy được đảo trộn thì hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm giữa TNS và VLS sẽ tốt hơn và làm tăng khả năng thoát ẩm của vật liệu dẫn đến thời gian sấy rút ngắn. Vì vậy, chúng tôi sử dụng cào để đảo trộn vật liệu trong quá trình sấy.

Như vậy, căn cứ vào điều kiện khí hậu, kinh tế và kỹ thuật của Việt Nam, chúng tôi đề xuất thiết bị làm khô phấn hoa với quy mô hộ gia đình là thiết bị sấy bằng bơm nhiệt hồi lưu toàn phần có kết hợp cào đảo trộn. Trên thiết bị sấy này chúng tôi nghiên cứu thực nghiệm để tìm ra chế độ sấy thích hợp với mục tiêu là sản phẩm sấy tốt cùng với giá thành hợp lý.

1.3.3. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của TBS đề xuất