Tài liệu Tính toán hệ thống sấy hầm để sấy cá tra năng suất 1000 kg mẻ

Đồồ án Quá trình và Thiếết bị trong CNTP 2017 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giảng viên ký tên TS. LÊ ĐỨC TRUNG Trang 1 Đồồ án Quá trình và Thiếết bị trong CNTP 2017 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giảng viên ký tên Trang 2 Đồồ án Quá trình và Thiếết bị trong CNTP 2017 LỜI CẢM ƠN Trước tiên nhóm chúng em xin chân thành cám ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật vói chung và các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Hóa Học – Thực Phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những kiến thức, kinh nghiệm học tập về cả lý thuyết và cả thực hành cho chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua. Đặc biệt, chúng em xin gởi lời cảm ơn đến thầy Lê Đức Trung, thầy là người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ dạy tận tình cho chúng em trong suốt thời gian làm đồ án môn học quá trình và thiết bị trong Công nghiệp Thực phẩm để chúng em có thể hoàn thành bài một cách tốt nhất và tiếp thu được nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho quá trình học tập hiện tại và công tác sau này. Sau cùng, chúng em xin được kính chúc quý thầy cô trong khoa Công Nghệ Hóa Học – Thực Phẩm thật dồi dào sức khỏe, có tinh thần và niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp là giảng dạy, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho các thế hệ mai sau. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Trang 3 MỤC LỤC GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI..................................................................................................7 MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................9 1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá Tra.....................................................................9 1.2. Tổng quan về sản phẩm cá tra sấy khô...........................................................14 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.................................................................23 2.1. Lựa chọn phương án sấy.................................................................................23 2.2. Chọn chế độ sấy và tác nhân sấy....................................................................23 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT............................................25 A. QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT.........................................................................25 3.1. Các thông số thiết kế......................................................................................25 3.2. Tính toán thông số tác nhân sấy.....................................................................25 3.2.1. Thông số của không khí ngoài trời (trước khi vào calorife):................26 3.2.2. Thông số của không khí sau thiết bị sấy (thông số không khí thải ra ngoài, cũng như không khí hồi lưu lại buồng hòa trộn).......................................26 3.2.3. Thông số của không khí sau buồng hòa trộn........................................28 3.2.4. Thông số của không khí sau Calorife:..................................................29 3.3. Tính toán cân bằng vật chất............................................................................29 3.3.1. Lưu lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy:........29 3.3.2. Lưu lượng không khí khô lý thuyết ngoài trời cấp vào thiết bị sấy:......30 3.3.3. Biểu diễn các thông số của tác nhân sấy lên đồ thị I-d........................30 3.4. Tính toán thiết bị chính (khay sấy, xe goòng, Hầm sấy).................................31 B. 3.4.1. Kích thước của khay sấy......................................................................31 3.4.2. Kích thước của xe gòong......................................................................31 3.4.3. Kích thước của hầm sấy.......................................................................32 QUÁ TRÌNH SẤY THỰC...................................................................................33 3.5. Tổng các tổn thất nhiệt trong quá trình sấy.....................................................33 3.5.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi..................................................33 3.5.2. Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải......................................................33 3.5.3. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che ......................................................34 3.6. Tính toán quá trình sấy thực...........................................................................39 Trang 4 3.6.1. Thông số của không khí sau Thiết bị sấy..............................................39 3.6.2. Thông số của không khí sau buồng hòa trộn........................................39 3.6.3. Thông số của không khí sau Calorife...................................................40 3.7. Lưu lượng không khí khô thực tế cần dùng....................................................41 3.7.1. Lượng không khí khô thực tế lưu chuyển trong thiết bị sấy..................41 3.7.2. Lượng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết...................41 3.8. Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorife..................................41 3.9. Biểu diễn các thông số trạng thái của tác nhân sấy trên đồ thị I – d...............43 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ...........................................................44 4.1. Tính toán thiết kế Calorife...........................................................................44 4.1.1. Công suất nhiệt của calorife: ŋcal.........................................................44 4.1.2. Tiêu hao hơi của calorife (lượng hơi vào calorife yêu cầu).................44 4.1.3. Tính diện tích trao đổi nhiệt F của Calorife.........................................44 4.1.4. Tính thiết kế kích thước hình học của Calorife.....................................49 4.1.5. Tính toán tổn thất áp suất của dòng không khí (TNS) chuyển động cắt ngang qua Calorife..............................................................................................49 4.2. Quạt...............................................................................................................50 4.2.1. Lưu lượng quạt.....................................................................................50 4.2.2. Cột áp của quạt....................................................................................50 4.2.3. Tính chọn quạt.....................................................................................53 4.3. Tính chọn nồi hơi..........................................................................................54 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG SẤY............................56 CHƯƠNG 6: CÁC BẢN VẼ THIẾT BỊ, HỆ THỐNG...........................................60 KẾT LUẬN................................................................................................................61 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................64 Trang 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Thành phần khối lượng của cá tra ................................................................10 Bảng 2. Thành phần hóa học của fillet cá tra ở các khu vực nuôi khác nhau ............11 Bảng 4. Tính chất của các thông số của không khí bên ngoài hầm sấy.......................35 Bảng 5. Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy...................................................................41 Bảng 6. Giá trị trở lực cục bộ.....................................................................................51 Bảng 7. Giá trị trở lực hình học..................................................................................52 Bảng 8. Giá trị trở lực ma sát.....................................................................................52 Bảng 9 . Các thông số của nồi hơi..............................................................................54 Bảng 10. Kinh phí chế tạo và lắp đặt hệ thống:..........................................................58 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Cá tra nuôi (Pangasius hypophthalmus ).........................................................9 Hình 2. Biểu đồ sản lượng cá tra từ năm 1997-2012..................................................14 Hình 3. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cá tra sấy khô........................................17 Hình 4. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy.................................................................24 Hình 5. Bộ số liệu sau khi xử lý trên excel..................................................................37 Hình 6. Dàn ống cánh của Calorife............................................................................45 Hình 8. Kết quả chọn quạt bằng phần mềm Fantech..................................................53 Hình 9. Lò hơi sử dụng cho hệ thống..........................................................................55 Hình 10. Hệ thống hầm sấy kiến nghị.........................................................................63 Trang 6 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Ngày nay, với sự phát triển vượt bâ ̣c của ngành công nghiê ̣p thực phẩm, nhiều sản phẩm thực phẩm dần ra đời với nhiều kiểu dáng đă ̣c sắc. Đă ̣c biê ̣t, các mă ̣t hàng khô đã và đang từng bước chiếm linh thị trường thực phẩm vì những lợi ích và chức năng vượt bâ ̣c của chúng. Trong đó, các sản phẩm sấy cũng không là một ngoại lệ. Công đoạn sấy khô thực phẩm sẽ giúp nâng cao chất lượng cũng như thời gian bảo quản sản phẩm và tạo nên mùi vị đă ̣c trưng. Trong bài báo cáo môn Đồ án Quá trình và Thiết bị trong công nghệ Thực phẩm này chúng em xin trình bày đề tài Thiết kế hệ thống thiết bị sấy hầm (tunnel) dùng không khí nóng để sấy cá tra (phi lê) từ độ ẩm đầu 70% tới độ ẩm cuối 30%. Năng suất thiết bị là 1000kg/h theo nguyên liệu đầu trong thời gian sấy là 8h. Trong bài báo cáo này chúng em lựa chọn hệ thống sấy hầm kiểu đối lưu cưỡng bức dùng tác nhân sấy là không khí đã được gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào. Vật liệu sấy sẽ được bố trí lên các khay xếp trên xe goòng và đẩy vào hầm sấy thông qua hệ thống đường ray bố trí trong hầm. Hệ thống này có khả năng làm việc liên tục, năng suất cao, dễ vận hành, điều khiển, vật liệu sấy lúc ra khỏi thiết bị sấy sẽ khô hơn. Cá Tra là nguyên liệu cá nước ngọt, được nuôi phổ biến ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, là mô ̣t trong những loài cá có tốc đô ̣ phát triển nhanh và giá trị xuất khẩu cao. Chế biến cá Tra là một trong những linh vực chủ yếu tạo ra các sản phẩm thực phẩm dùng để tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Khai thác và thu họach tốt nguồn cá Tra là vấn đề quan trọng, nhưng kỹ thuật chế biến còn nhiều hạn chế, nguyên liệu thủy sản rất dễ ươn hỏng vì vậy chưa sử dụng được triệt để nguồn lợi quý giá này. Một khi nguyên liệu đã giảm chất lượng thì không có kỹ thuật nào có thể cải thiện được. Chính vì vậy, sản phẩm cá tra sấy ra đời nhằm mục đích kéo dài thời hạn sử dụng và duy trì chất lượng sản phẩm. Cá tra sấy khô có nhiều ưu điểm như vật liệu sau sấy khối lượng giảm, độ bền tăng, chất lượng sản phẩm tăng, thời gian bảo quản kéo dài cũng như giảm chi phí vận chuyển. Vì vậy đây vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi và phổ biến vì giá thành tương đối thấp và khả năng sử dụng sản phẩm tốt. Trang 7 MỞ ĐẦU Cá Tra là loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, có giá trị cao về kinh tế và có khả năng xuất khẩu lớn. Cá Tra hiện nay có tiềm năng đánh bắt lớn và đang được nuôi trồng ở nhiều nơi. Vì vậy nguồn nguyên liệu này được sử dụng để sản xuất thực phẩm rất dồi dào. Tuy nhiên để nguyên liệu có thể bảo quản được thời gian dài, hạn chế được những hư hỏng cũng như các biến đổi về dinh dưỡng là vô cùng quan trọng. Có nhiều phương pháp bảo quản được sử dụng như lạnh đông, sấy…. Tuy nhiên việc sử dụng phương pháp sấy có nhiều ưu điểm như vật liệu sau sấy khối lượng giảm nên giảm chi phí vận chuyển; độ bền tăng vì khi tách nước làm thay đổi tính lưu biến của độ cứng, dẻo, dai, đàn hồi; chất lượng sản phẩm tăng, giảm hoạt độ nước làm mất môi trường sống của vi sinh vật và kéo dài thời hạn sử dụng. Sấy là quá trình tách hơi nước ra khỏi vật liệu ẩm bằng phương pháp nhiệt tại một nhiệt độ và áp suất xác định. Người ta phân biệt sấy ra làm sấy tự nhiên (sử dụng năng lượng mặt trời) và sấy nhân tạo (chủ động cấp nhiệt cho vật liệu ẩm). Trong đó sấy nhân tạo có nhiều ưu điểm như không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, có thể điều chỉnh lượng nhiệt cung cấp dễ dàng cũng như có thể lựa chọn phương pháp cung cấp nhiệt. Một số hệ thống thiết bị sấy đang được sử dụng phổ biến hiện nay như: sấy hầm, sấy buồng, sấy băng tải, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun… tùy theo nguyên liệu sấy mà chúng ta sẽ lựa chọn hệ thống thiết bị phù hợp. Với yêu cầu bài toán đặt ra đó là dùng hệ thống sấy hầm để sấy nguyên liệu fillet cá Tra từ độ ẩm ban đầu là 70% xuống độ ẩm 30%, chúng em lựa chọn thiết bị sấy hầm kiểu đối lưu cưỡng bức, có sử dụng xe goòng và khay sấy, tác nhân sấy là không khí nóng và có hồi lưu một phần khí thải. Hệ thống này ngoài khả năng làm việc liên tục, năng suất cao, dễ vận hành, điều khiển, vật liệu sấy lúc ra khỏi thiết bị sấy sẽ khô hơn thì thao tác hồi lưu còn giúp tận dụng một phần khí thải giúp giảm chi phí năng lượng, chi phí vận hành và tránh làm mất mát mùi vị cá Tra sấy. Trang 8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá Tra 1.1.1. Hệ thống phân loại Hình 1. Cá tra nuôi (Pangasius hypophthalmus) Cá Tra là một loài cá có giá trị dinh dưỡng và xuất khẩu rất lớn. Vật liệu sấy là cá Tra có hệ thống phân loại cụ thể như sau: - Danh pháp khoa học: Pangasius hypophthalmus (Sauvage, 1878). Tên thương mại là Pangasius và tên tiếng Anh là: Shutchi catfish - Ngành động vật có xương sống - Lớp cá lưỡng tiêm (Pisces) - Bộ cá da trơn (Siluriformes) - Họ Pangasiidae - Giống Pangasius - Loài Pangasius hypophthalmus. 1.1.2. Đăc điểm hình thái và sinh trưởng Loài cá này thường phân bố ở lưu vực sông Mê kông, có mặt ở cả bốn nước Lào, Việt Nam, Campuchia và Thái Lan [1]. Ở nước ta có khoảng 16 loài cá tra, trong đó có 5 loài khá giống nhau về ngoại hình và tập tính sinh học. Những loài này được nuôi khá nhiều ở đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là tại tỉnh An Giang. Chúng có tên khoa học như sau: - Pangasius Hypothalmus sauvage - Pangasius Pangasius hamiiton Trang 9 - Pangasius micronemus blecke (cá tra nuôi) - Pangasanodon gigas Chevey (cá tra dầu) - Pangasius sutchi (cá tra yêu) [16]. 1.1.2.1. Đặc điểm hình thái Theo từ điển Việt Nam thuộc Nhà Xuất Bản Khoa học Xã hội (năm 1977) đã định nghia cá Tra là loài cá nước ngọt không có vây, giống với cá Trê nhưng ngoại hình không có ngạnh. Loài cá này là cá da trơn, thân cá thon dài và lưng có màu xám đen, màu nhạt dần về hai phía hông cá, bụng có màu trắng bạc. Màu sắc cá sẽ thay đổi khi cá lớn dần: phần lưng của đầu và thân cá có màu xanh lục khi cá còn nhỏ và chuyển sang màu xanh xám hay nâu đen và nhạt dần xuống bụng khi cá trưởng thành. Vây bụng có 8 tia phân nhánh, ở vây lưng và vây ngực đều có một tia vây cứng. Vây lưng và vây đuôi sẽ có màu xám đen. Phần cuối vây đuôi có màu hơi đỏ. Đường bên phân nhánh bắt đầu từ mép trên của lỗ mang đến điểm giữa gốc vây đuôi [15, 11,16]. Cá tra dễ nuôi, chủ yếu sống ở nước ngọt, có thể sống ở nước lợ 7 ÷ 10 % muối, chịu được nước phèn với pH > 5, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 15 0C nhưng chịu nóng tới 390C. Loại cá này có thể nuôi với mật độ rất cao. Một ao nuôi có thể chưa 50 con/m2 [16]. Cá tra có cơ quan hô hấp phụ, có thể hô hấp bằng bóng khí và da nên chịu đựng được môi trường nước thiếu oxy hòa tan. Tiêu hao oxy và ngưỡng oxy của cá tra thấp hơn 3 lần so với cá mè trắng. 1.1.2.2. Đặc điểm sinh trưởng Tốc độ sinh trưởng của cá tra tương đối nhanh, giai đoạn cá bột thì cá Tra chỉ phát triển về chiều dài. Trong 15 ngày đầu từ khi mới nở, cá Tra tăng nhanh cả về chiều dài và trọng lượng. Sau hai tháng nuôi thì chiều dài cá đạt được 1,0 – 2,0 cm. Trong ao nuôi thì loài cá này có thể phát triển và đạt được khối lượng từ 1,0 – 1,5 kg/con ở năm nuôi đầu tiên. Cá từ 3,0 – 4,0 tuổi có mức tăng trọng nhanh so với chiều dài. Từ khoảng 2,5 kg trở đi, trọng lượng có sự gia tăng nhanh hơn so với chiều dài cơ thể. Trong tự nhiên, kích thước cá trên 10 tuổi tăng rất ít. Đối với cá Tra trên 20 năm tuổi khối lượng đạt được lên đến 18 kg và chiều dài 1,8m. Sự tăng trưởng này phụ thuộc nhiều vào môi trường nuôi, loại thức ăn hay điều kiện khí hậu… Trang 10 1.1.3. Thành phần và tính chất vật lý 1.1.3.1. Thành phần khối lượng Thành phần khối lượng (thành phần trọng lượng) của nguyên liệu là tỷ lệ phần trăm về khối lượng của các phần trong cơ thể so với toàn cơ thể của nguyên liệu. Sự phân chia đó dựa vào hình thái học của nguyên liệu cũng như tỷ lệ sử dụng chúng trong công nghệ chế biến thủy sản. Thành phần khối lượng của cá tra thường được phân ra: cơ thịt, đầu, vây, da, xương, gan, bong bóng, tuyến sinh dục và các nội tạng khác. Thành phần khối lượng của cá Tra biến đổi theo giống, loài, tuổi, khu vực sinh sống, mức độ trưởng thành và thành phần dinh dưỡng [14, 18]. Bảng 1. Thành phần khối lượng của cá tra [13] Thành phần % 1.1.3.2. Thịt 28.9 – 38.5 Xương 28.7 – 32.6 Thịt vụn 13.9 – 14.2 Nội tạng 6.6 – 6.9 Mỡ 9.1 – 11.4 Da 3.2 – 6.0 Tính chất vật lý của thủy sản  Tỉ trọng của cá Gần bằng tỉ trọng của nước, thay đổi tùy theo bộ phận trên cơ thể của cá, phụ thuộc vào thân nhiệt của cá, cá có nhiệt đô càng nhỏ thì tỉ trọng càng nhỏ.  Điểm băng Là điểm ở đó nhiệt độ làm cho cá bắt đầu đóng băng, nước trong cơ thể cá tồn tại ở dạng dung dịch do đó điểm băng tuân theo định luật Raun. Dung dịch càng loãng đóng băng càng nhanh, điểm đóng băng của cá gần điểm đóng băng của nước (0 oC). Thông thường điểm băng của các loài cá từ -0,6 oC  -2,6oC. Điểm băng của cá tỉ lệ nghịch với pH của dung dịch trong cơ thể cá. Áp suất thẩm thấu của động vật thủy sản nước ngọt thấp hơn nước mặn do đó điểm băng của thủy sản nước ngọt cao hơn nước mặn.  Hệ số dẫn nhiệt Phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mỡ, cá có hàm lượng mỡ càng lớn thì hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ. Tuy nhiên hệ số dẫn nhiệt còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Thịt cá đông kết có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn cá chưa đông kết, nhiệt độ đông kết càng thấp hệ số dẫn nhiệt càng cao. Trang 11 1.1.4. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cá Tra 1.1.4.1. Thành phần hóa học của fillet cá Tra Dưới đây là bảng thành phần hóa học của vật liệu sấy: fillet cá Tra. Bảng 2. Thành phần hóa học của fillet cá tra ở các khu vực nuôi khác nhau [17] Cá tra có nhiều acid béo không no thiết yếu cho cơ thể như MUFA, PUFA và quan trọng hơn là Omega 3 EPA và DHA, ít cholesterol. Hơn thế nữa cá tra có gần đủ các loại vitamin, đặc biệt nhiều vitamin A, E và D trong gan cá và một số vitamin nhóm B, thành phần khoáng Natri cũng rất lớn cho người sử dụng. Trong đó, các loại acid amin thiết yếu cũng được chú trọng như: Arginine, histidine, isleucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, valine, tirozine. Đặc biệt là Histidine chiếm tới 24.222 mg/g… Bảng 3. Hàm lượng acid amin của fillet cá tra ở các khu vực nuôi khác nhau [17] Trang 12 1.1.4.2. Giá trị dinh dưỡng của cá Tra Trong thịt cá có chứa PUFA, đặc biệt là của chuỗi n-3 là một chất dinh dưỡng cơ bản trong chế độ ăn uống của con người giúp giảm tiểu cầu và giảm huyết áp và giảm nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch [2]. Tỷ lệ acid béo bão hòa oleic và linoleic cao cùng với tỉ lệ PUFA n -3 / n - 6 thấp đã làm nên sự khác biệt của loài Pangasius với các giống loài cá tra khác [2]. Theo nghiên cứu từ Hội dinh dưỡng Thành phố Hồ Chí Minh thì thành phần acid béo không no DHA (Decosa Hexaenoic Acid) có trong sản phẩm cá Tra giúp chuyển hóa cholesterol không gây tắc mạch máu, giảm chứng tim đập loạn nhịp, đau bụng kinh và tiền sản giật. Ngoài ra trong mỡ cá Tra còn chứa acid béo Omega -3 (linoleic acid) bảo vệ hệ thần kinh tim mạch, giảm các triệu chứng xơ cứng động mạch và cao huyết áp [2, 3]. 1.1.5. Tình hình nuôi và xuất khẩu cá Tra Sản lượng cá tra tại Việt Nam tăng trưởng rất nhanh trong khoảng 10 năm nay, sản lượng nuôi đạt từ 1.2 đến 1.4 triê ̣u tấn/năm [7, 14]. Năm 2003, diện tích nuôi cá tra của đồng bằng sông Cửu Long là 2.792 ha đến 2007 lên tới 5429 ha, tốc độ tăng trưởng bình quân là 18.1%/năm. Tổng diện tích thả nuôi cá tra trong năm 2009 đạt 6.051 ha, tăng so với năm 2008. Tuy nhiên sản lượng cá tra năm 2009 đạt 1.09 triệu tấn, giảm mạnh so với năm 2008. Đến cuối năm 2010, diện tích nuôi cá tra toàn vùng ĐBSCL khoảng 5400 ha giảm so với năm 2009, tuy nhiên sản lượng đạt 1.1 triệu tấn, tăng nhẹ so với năm 2009. Theo Tổng cục Thủy sản (năm 2011), tổng diện tích nuôi cá tra toàn vùng ĐBSCL đạt khoảng 5430 ha, sản lượng cả năm đạt trên 1,195 triệu tấn, kim ngạch xuất khẩu từ 1,45 - 1,55 tỷ USD trong năm 2011, tăng hơn so với năm 2010. Năm 2012 diện tích nuôi đạt 5910 ha, sản lượng cá thu hoạch đạt 1255 nghìn tấn, tăng hơn so với năm 2011. Trang 13 Hình 2. Biểu đồ sản lượng cá tra từ năm 1997-2012 1.2. Tổng quan về sản phẩm cá tra sấy khô Khô cá tra phồng là một món ăn phổ biến ở Việt Nam. Mùi vị thơm ngon, thời gian bảo quản lâu, trở thành nguồn cung ứng nguyên liệu quanh năm nên khô cá tra phồng dần dần được đưa vào thực đơn của rất nhiều gia đình. Hơn thế nữa, khô cá tra còn có thể xuất khẩu sang thị trường Mỹ, Âu, Nhật, Trung Quốc giá trị kinh tế cao. 1.2.1. Các phương pháp sấy thủy sản hiện nay 1.2.1.1. Sấy tự nhiên  Ưu điểm: : ít tốn nhiệt năng  Nhược điểm: không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp...[12,22]  Nguyên tắc: Hiện nay, để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và phù hợp với quy mô sản xuất lớn, người ta đã thay thế phương pháp này bằng cách sấy phức tạp hơn – sấy bằng năng lượng mặt trời. Năng lượng mặt trời được thu nhận để làm nóng không khí, sau đó không khí nóng được dùng làm tác nhân để sấy.  Thiết bị: - Thiết bị sấy trực tiếp có bộ phận thu năng lượng riêng biệt. - Thiết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức (thiết bị thu năng lượng và buồng sấy riêng) Trang 14 1.2.1.2. Sấy nhân tạo Phân chia làm hai phương pháp chính: sấy khô ở áp lực thường và sấy khô bằng chân không. - Sấy khô ở áp lực thường: gồm sấy đối lưu, sấy bức xạ… - Sấy khô bằng chân không: Sấy khô chân không ở nhiệt độ thường, sấy thăng hoa…  Sấy đối lưu: Là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy. Thiết bị sử dụng: Buồng sấy, hầm sấy … Ưu điểm: - Buồng sấy: có chi phí đầu tư thấp. - Hầm sấy: năng suất yêu cầu khá lớn, vật liệu không cần đảo trộn nhiều trong quá trình sấy Nhược điểm: - Buồng sấy: Thời gian sấy dài vì vật liệu không được đảo trộn, sấy không đều, khi nạp và tháo liệu bị mất nhiệt qua cửa, khó kiểm tra quá trình sấy [12, 22]. - Hầm sấy: Sấy không đều do sự phân lớp không khí nóng và lạnh theo chiều cao của hầm; khi tốc độ dòng khí nhỏ, vật liệu không được xáo trộn đều [22].  Sấy bằng tia bức xạ Sấy bằng tia hồng ngoại 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 [22]. Ưu điểm: Sấy các vật liệu mỏng (như bề mặt sơn) rất nhanh, thiết bị gọn, dễ điều chỉnh nhiệt độ, tổn thất nhiệt ít Nhược điểm: Tiêu tốn nhiều năng lượng (1.5÷5 kWh cho 1 kg ẩm bốc hơi), vật liệu được đốt nóng không đều do sấy nhanh trên bề mặt, nhiệt truyền sâu vào trong vật liệu chậm hơn, không tiện để sấy các loại vật liệu dày [12].  Sấy khô chân không ở nhiệt độ thường Cơ sở khoa học: khi giảm áp suất xuống thì điểm sôi của chất lỏng trong nguyên liệu sẽ hạ xuống. Phương pháp sấy khô chân không ở điều kiện nhiệt độ thường là giảm áp suất xuống dưới 149mmHg, lúc đó nhiệt độ sấy dưới 60 oC sẽ làm sản phẩm khô đảm bảo được chất lượng tốt. Thiết bị: Sấy thùng quay kiểu bàn, tủ sấy chân không tiếp xúc Trang 15  Sấy thăng hoa Cơ sở khoa học: Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu thủy sản đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi, không qua trạng thái lỏng. Đặc điểm của phương pháp này là trước khi sấy khô thủy sản cần làm cho áp suất toàn phần trong tủ sấy thấp hơn áp suất hơi nước của nước đá ở 0 oC là 4mmHg. Áp suất như vậy làm khô nguyên liệu trong trạng thái đông kết. Ưu điểm: - Sản phẩm có chất lượng cao - Vật liệu không bị biến chất - Màu sắc và mùi vị không thay đổi - Không xảy ra các quá trình vi sinh vật - Giữ nguyên thể tích ban đầu của vật liệu nhưng xốp hơn nên dễ hấp phụ nước để trở lại dạng ban đầu [10]. Nhược điểm: - Phức tạp - Chi phí đầu tư lớn => thích hợp cho các loại thực phẩm có chất lượng cao [12]. 1.2.2. Quy trình công nghệ sấy fillet cá Tra 1.2.2.1. Sơ đồ quy trình: Trang 16 Nước rửa Cá tươi oC 8oC Acid acetc ,,% 8oC Muốấi 9 – 11% 9 – 11% Đấầu, vấy, vẩy, nội tạng Xử lý Định hình 0,5 – 0,7 cm 1 – 2 phút Ướp muốấi 3–4h Xả muốấi Gia vị Ướp gia vị Sấấy Ép định hình 60oC 8h 2 – 38 mm Làm nguội Bao bì Bao gói Bảo quản Sản phẩm Hình 3. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cá tra sấy khô 1.2.2.2. Thuyết minh quy trình  Xử lý nguyên liệu:  Cắt tiết: cá được giết chết bằng cách cắt hầu. Cá sau khi chết được cho vào bồn nước rửa sạch [14].  Phi lê: Nguyên liệu được fillet lấy thịt bằng dao chuyên dụng. Tách thịt hai bên thân cá, bỏ đầu, bỏ nội tạng, dưới vòi nước chảy liên tục. Trang 17 Miếng phi lê được rửa qua hai bồn nước sạch, nhiệt độ nước rửa ≤ 8oC. Sau khi cá được phi lê lấy thịt, lạng da, rửa sạch rồi tiến hành ngâm trong dung dịch acid acetic 0,2% trong 1 - 2 phút để khử mùi tanh, sau đó rửa lại bằng nước sạch và để lên khay cho ráo.  Định hình: Miếng fillet cá được ép bằng máy ép để có độ dày phù hợp. Mục đích làm mỏng lớp thịt cá và loại bớt một ít nước tự do giúp cho cá mau khô trong quá trình sấy. Yêu cầu miếng phi lê: miếng phi lê cá phải có độ dày phù hợp 0.5 – 0.7 cm.  Ướp muối: Ướp muối bằng phương pháp ướp muối ướt. Mục đích là để dung dịch muối thẩm thấu và thịt cá tạo vị mặn đồng thời một phần nước tự do sẽ khuếch tán ra bên ngoài và ức chế một số vi sinh vật có hại. Để bảo quản nguyên liệu trong thời gian dài, sử dụng dung dịch muối 9 – 11%, thời gian ướp 3 – 4h. Kết thúc quá trinh ướp muối, ta thu được cá mặn (hàm lượng muối từ 6 – 11%).  Xả mặn: xả mặn nhằm loại bớt  Ướp gia vị: Sau khi ướp muối ta tiến hành ướp gia vị gồm hỗn hợp đường, bột ngọt, tỏi, tiêu, ớt nhằm tạo vị hài hòa và tăng khả năng bảo quản cho sản phẩm.  Sấy: Mục đích: loại bỏ nước trong thịt cá để sản phẩm cuối cùng đạt đến độ ẩm cần thiết, tiêu diệt phần lớn vi sinh vật tạo điều kiện cho quá trình bảo quản, đồng thời làm cho thịt cá chín, tạo hương vị và màu sắc đặc trưng cho sản phẩm. Phương pháp: tiến hành sấy đối lưu bằng không khí nóng ở nhiệt độ 60 oC, trong khoảng thời gian là 8 giờ.  Ép: Ép nhằm làm tơi thịt khô, tạo giá trị cảm quan tốt. Phương pháp: ép về độ dày từ 2 – 3mm  Làm nguội: Để khô nguội tự nhiên trước khi bao gói sản phẩm.  Bao gói: Trang 18 Khô được đặt trong vỉ xốp (PSE), sau đó được cho vào bao bì PE và hút chân không. Mục đích của việc hút chân không là làm chậm các biến đổi hóa học của khô trong quá trình bảo quản, đặc biệt là phản ứng peroxide hóa. 1.2.2.3. Các biến đổi diễn ra trong quá trình sấy fillet cá Tra Biến đổi vật lý: Có sự biến đổi nhiệt độ do tạo gradient nhiệt độ ở mặt ngoài và mặt trong nguyên liệu [8,9]. Có sự biến đổi cơ lý như: có hiện tượng biến dạng, hiện tượng co, tăng độ giòn hoặc nguyên liệu bị nứt nẻ. Có hiện tượng co thể tích, khối lượng nguyên liệu giảm xuống do mất nước [9, 14]. Có thể có hiện tượng nóng chảy và tụ tập của các chất hòa tan trên bề mặt làm ảnh hưởng đến bề mặt sản phẩm, làm tắc nghẽn các mao quản thoát nước, kèm theo đó là sự đóng rắn trên bề mặt [8,9]. Biến đổi hoá lý: Có hiện tượng khuếch tán ẩm: trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô, ẩm khuếch tán từ lớp ngoài vào trong vật liệu sấy. Quá trình này được thực hiện bởi nhiệt khuếch tán và do kết quả co dãn của không khí bên trong các mao quản, nhiệt chuyển dời theo hướng có nhiệt độ thấp hơn tức từ bề mặt nóng bên ngoài vào sâu trong vật liệu kèm theo ẩm. Đây là hiện tượng dẫn nhiệt ẩm làm cản trở quá trình làm khô. Đến khi có hiện tượng bốc hơi nước từ bề mặt vật liệu đến tác nhân sấy, lượng ẩm bên trong vật liệu sẽ di chuyển ra bề mặt để bù vào lượng ẩm đã bay hơi. Nếu không có quá trình này, bề mặt vật liệu nóng quá và bị phủ kín bằng lớp vỏ cứng ngăn cản sự thoát nước dẫn đến hiện tượng sản phẩm khô không đều, bị nứt [8,9,14]. Ngoài sự khuếch tán ẩm, quá trình làm khô còn xảy ra hiện tượng chuyển pha từ lỏng sang hơi của ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu sấy. Biến đổi hoá học: Tốc độ phản ứng hoá học có thể tăng lên do nhiệt độ vật liệu tăng như phản ứng oxi hoá, phản ứng maillard, phản ứng phân hủy protein. Ngoài ra do hàm lượng nước giảm dần nên cũng có thể làm chậm đi tốc độ của một số phản ứng thủy phân [8,9,14].  Sự thủy phân lipid: Phản ứng thủy phân lipid xảy ra khi có enzym cũng như khi không có enzym xúc tác. Lipid bị phân giải thành glycerin, acid béo và các sản phẩm khác, trong đó, nếu có Trang 19 acid butyric làm cho lipid có mùi thối khó chịu. Hiện tượng thủy phân có thể xảy ra trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô. Ở nhiệt độ bình thường tốc độ thủy phân rất bé, khi có enzym thì phản ứng xảy ra ở mặt tiếp xúc giữa nước và lipid tăng lên. Enzym lipase là một globulin, xúc tác cả phản ứng thủy phân và tổng hợp lipid, khi hàm ẩm cao thì xảy ra phản ứng thủy phân, chúng có sẵn trong nguyên liệu hoặc do vi sinh vật mang vào.  Sự oxi hóa lipid Trong khi bảo quản và chế biến lipid rất dễ xảy ra hiện tượng oxi hóa, đặc biệt là trong quá trình làm khô. Quá trình oxi hóa lipid xảy ra nhanh chóng khi lipid tiếp xúc với không khí và nhiệt độ cao. Những lipid có nhiều acid béo không no sẽ bị oxi hóa nhanh chóng. Lipid bị oxi hóa sẽ tạo ra hydroperoxide, từ đó tạo nên các aldehyd no và không no, các ceton, acid mono và dicacbocylic, aldoacid, cetoacid, epocid,… làm cho sản phẩm có mùi ôi thối, đắng khét,…làm giảm giá trị thực phẩm. Biến đổi sinh hoá: Trong giai đoạn đầu của quá trính làm khô, nhiệt độ vật liệu tăng dần và chậm, hàm ẩm chưa giảm nhiều, tạo điều kiện hoạt động tốt cho các hệ enzyme gây ảnh hưởng xấu đến vật liệu. Đến giai đoạn sau, do nhiệt độ tăng cao và ẩm giảm dần nên hoạt động của các enzyme giảm. Tuy nhiên có một số enzyme vẫn còn hoạt động cho đến giai đoạn sau khi làm khô làm biến màu sản phẩm hay thủy phân lipid [9, 14].  Sự biến đổi các thành phần chất ngấm ra: Trong quá trình làm khô thành phần chất ngấm ra biến đổi nhiều, đặc biệt là cá tươi đem làm khô. Với nguyên liệu bán thành phẩm thì sự biến đổi đó ít hơn. Mùi vị của sản phẩm khô do nhiều nguyên nhân quyết định nhưng trong đó thành phần chất ngấm ra đóng một vai trò quan trọng. Trong quá trình sấy khô do enzyme và vi sinh vật hoạt động phân hủy một số chất ngấm ra làm cho hàm lượng của chúng giảm xuống. Đối với các sản phẩm khô mặn, khô chín vì qua khâu ướp muối hoặc xử lý nhiệt làm tổn thất chất ngấm ra. Trong quá trình làm khô, lượng acid amin tự do lúc đầu giảm, về sau tăng lên. Quá trình sấy khô càng dài thì sự tổn thất chất ngấm ra càng nhiều và làm cho mùi vị càng giảm. Do đó cần tiến hành trong thời gian ngắn.  Quá trình tự chín của cá khi làm khô Trang 20