SẢN XUẤT HẢI SẢN KHÔ
Hải sản sống, tươi chứa khoảng 70-80 % ẩm, đây là điều kiện thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật. Độ ẩm của cá tươi thay đổi trong phạm vi rộng và có quan hệ với hàm lượng mỡ có trong cá. Loại cá không có hoặc có ít mỡ chứa khoảng 80 % nước, cá thu loại nhiều mỡ khoảng 65 % và lươn chỉ chứa 50 % nước. Nếu giảm ẩm tới mức: 8- 10 % thì sẽ kiềm chế được sự phát triển của vi sinh vật. Làm khô bằng phương pháp tự nhiên hay nhân tạo sẽ kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật, mức độ kìm hãm phụ thuộc vào lượng nước bốc hơi nhiều hay ít. Mục đích làm khô sản phẩm hải sản chủ yếu là khống chế sự thối rữa do vi khuẩn gây nên.
3.2.6.1 Các loại sản phẩm
Nguyên liệu hải sản làm khô bao gồm cá, các loài vỏ cứng (ốc, sò), động vật nhuyễn thể và các loài hải tảo, rong, rau câu.
Sản phẩm chế biến có thể chia ra 4 loại sau đây:
1/ Sản phẩm khô sống: chế biến bằng nguyên liệu tươi sống không qua xử lý bằng cách ngâm muối hoặc nấu chín như: mực ống khô, moi khô, tôm khô, bóng cá khô và rong khô.
2/ Sản phẩm khô chín: chế biến bằng nguyên liệu đã nấu chín rồi đem sấy hoặc phơi. Khi
nấu phần lớn cho thêm ít muối như sò, ốc khô, tôm khô, hàu khô, hải sâm khô, bào như khô, sản phẩm khô bằng sụn các nhám .v.v…
3/ Sản phẩm khô mặn: chế biến bằng nguyên liệu khi đã ướp muối rồi mới làm khô.
4/ Sản phẩm khô hun khói: sản phẩm được sấy khô kết hợp với hun khói.
3.2.6.2 Kỹ thuật sấy
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các phương pháp làm khô nhân tạo ngày càng hoàn thiện và phát triển. Các nhân tố chủ yếu làm ảnh hưởng đến tốc độ làm khô cá
Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Nói chung tăng nhiệt độ không khí có thể tăng nhanh được tốc độ sấy. Tăng nhiệt độ trong phạm vi nhất định không ảnh hưởng tới phẩm chất của cá. Sấy khô ở nhiệt độ tương đối cao thì sự bốc hơi ngoài mặt quá nhanh làm cho trên bề mặt ngoài hình thành một lớp vỏ cứng khiến cho thời gian sấy khô phải kéo dài. Nếu nhiệt độ quá cao làm cho thịt bị khét và đen.
Nhiệt độ sấy khô thích hợp cho mỗi loại cá là tuỳ theo loài cá gầy hay béo, kết cấu tổ chức của thịt cá và phương pháp mổ .v.v…thí dụ nhiệt độ sấy của cá gầy có thể cao hơn nhiệt độ sấy của cá béo. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối trong không khí Khi ẩm độ không khí đạt tới 80 % thì quá trình sấy khô sẽ ngừng và xảy ra sự hút ẩm của thịt cá. Khi nhiệt độ không khí 30 oC, nếu độ ẩm sản phẩm trên 60 % bề ngoài cá dễ sinh ra nhờn.
Độ ẩm tương đối để sấy có lợi nhất đảm bảo được sản phẩm cá tốt: 40-60 %.
Ảnh hưởng của tốc độ gió
Nếu tốc độ gió quá nhỏ có thể kéo dài thời gian làm khô, đồng thời ngoài mặt của cá giữ trạng thái ẩm, làm cho sản phẩm dễ bị biến chất. Cho nên yêu cầu tốc độ gió phải lớn, đặc biệt là lúc đầu thì càng cần thiết hơn. Nhưng nếu tốc độ gió quá lớn thì rất khó giữ
được trạng thái ổn định của nhiệt độ, hơn nữa dùng vận tốc không khí quá cao cũng không rút ngắn đáng kể được thời gian sấy do tính chất của cá. Nói chung tốc độ gió nhỏ nhất có thể làm cho cá khô được thường là 0,4 m/s. Khi làm khô cá ít thịt phạm vi tốc độ gió vào khoảng 1,0 – 1,5 m/s. Hướng lưu thông của không khí: nếu song song với bề mặt của cá làm khô nhanh hơn, nếu hình thành 1 góc 45o thì tốc độ sấy khô tương đối chậm, khi thẳng góc với bề mặt của cá thì tốc độ làm khô chậm nhất (lúc này tốc độ gió hầu như không có tác dụng).
Ảnh hưởng của việc ủ ẩm
Mục đích của việc ủ là để xúc tiến sự di động của nước trong thịt cá ở phương pháp sấy khô gián đoạn. Nghĩa là trong quá trình làm khô, đem bán thành phẩm chất đống ủ trong một thời gian nhất định, để cho nước trong sản phẩm phân bố được đều, đồng thời rút ngắn được thời gian sấy khô, nâng cao hiệu suất lợi dụng của thiết bị sấy. Thời gian sấy của giai đoạn trước khi ủ không nên quá dài, nếu không thì ngoài mặt của nguyên liệu quá khô sẽ làm ảnh hưởng tới thời gian ủ, trái lại thời gian sâïy cũng không nên quá ngắn, nếu không bề mặt ngoài nguyên liệu sâïy chưa khô nên trong quá trình ủ ở ngoài bề mặt sẽ xảy ra hiện tượng sản sinh chất dính. Vì vậy mỗi loại cá cần chú ý đến chế độ sấy khô gián đoạn thích hợp.
Ảnh hưởng do nguyên liệu cá Nguyên liệu cá tuỳ loại to nhỏ, dày mỏng, da cứng, da mềm, có vảy, không có vảy, do phương pháp mổ xẻ, xử lý lúc ướp muối v.v…mà có ảnh hưởng tới thời gian làm khô nguyên liệu.
Thường thường cá trước khi làm khô cần được cắt, mổ xẻ thì có lợi cho thời gian làm khô. Những miếng cá cùng trọng lượng, có diện tích bề mặt càng lớn thì làm khô càng nhanh.
Khi làm khô ở điều kiện giống nhau, cá béo khô chậm hơn cá gầy, cá đã ướp mặn khô nhanh hơn cá tươi, vì trước khi làm khô cá đã ướp muối, có một phần nước đã thoát ra khỏi nguyên liệu. Nên tỷ lệ thành phẩm của cá ướp muối làm khô thu nhiều hơn cá tươi có cùng trọng lượng trước khi phơi.
Thiết bị sấy:
Những thiết bị sấy khô nhân tạo thường dùng để sấy khô các sản phẩm hải sản ở áp suất thường chủ yếu là phòng sấy và hầm sấy. Trong đó phòng sấy thường được dùng rộng rãi nhất, ngoài ra còn có phòng sấy kiểu băng chuyền cũng được ứng dụng. Phòng sấy
Loại phòng sấy kiểu này mặc dù còn có nhiều khuyết điểm, nhưng vì sản phẩm hải sản đòi hỏi phải sấy khô trong thời gian tương đối dài, nó chủ động sấy những loại nguyên liệu cần làm khô nhưng vì gặp phải thời tiết mưa, bão v.v… không thể làm khô tự nhiên được, thích hợp với việc kết hợp làm khô tự nhiên và làm khô nhân tạo. Phòng sấy khô theo kiểu thông gió tự nhiên: Dựa vào luồng hơi tự nhiên tạo thành từ ống khói, không khí bên ngoài sau khi đi vào chổ cung cấp nhiệt, rồi tiếpthu nhiệt biến thành không khí nóng đi vào trong phòng sấy, thông qua lớp cá, làm cá nóng bốc hơi rồi đem theo phần nước trong cá thoát ra và nhả ra ngoài phòng sấy.
Dựa vào phương hướng lưu động của không khí trong phòng sấy có thể chia ra làm 2 loại dưới đây.
– Phòng sấy khô cung cấp hơi nóng từ trên xuống
Nhược điểm: mức độ khô của cá có sự khác nhau theo chiều cao của phòng sấy khô. Cá lớp trên khô nhanh hơn cá ở lớp dưới, nhiệt độ lớp trên tương đối cao dễ làm cho loại cá nhiều mỡ bị oxy hoá, ở dưới thì nhiệt độ thấp, cá chậm khô dễ bị mốc hoặc biến chất.
– Phòng sấy khô cung cấp hơi nóng từ dưới lên
Ưu điểm: tuần hoàn của không khí tương đối mạnh, thao tác thuận tiện, phòng sấy chiếm diện tích không lớn lắm và kết cấu cũng tốt hơn loại trên. Loại phòng sấy này, cá ở tầng trên chậm khô hơn, nhưng thao tác điều chỉnh mức độ khô của nó cũng không phiền phức lắm. Chỉ cần lấy cá đã khô ở lớp dưới ra và chuyển từ lớp trên xuống rồi tiếp tục sấy. Phòng sấy thông gió nhân tạo Không khí đi vào buồng sấy sẽ được lưu thông đều đặn nhờ quạt gió. Nhiệt độ của sản phẩm sấy không được quá 65 oC.
Các kiểu thiết bị sấy khác
– Có nhiều loại nhiều kiểu khác nhau: hầm sấy, sấy băng chuyền, sấy bằng tia hồng ngoại, thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy khô thăng hoa v.v…
3.2.6.3 Kỹ thụât hun khói
Hun khói là phương pháp xử lý nguyên liệu, trong đó các sản phẩm nhiệt phân của gổ xâm nhập vào nguyên liệu tạo ra sản phẩm có mùi vị khói đặc trưng và màu sắc thay đổi. Sản phẩm bảo quản được lâu hơn nhờ tác dụng hoá học của các thành phần khói và các quá trình lý hoá khác như tác dụng nhiệt (thanh trùng), giảm hoạt độ nước… Sự hình thành khói hun
Khói hun hình thành do quá trình nhiệt phân của gỗ và các phản ứng tiếp theo. Quá trình nhiệt phân gỗ phụ thuộc lớn vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ 120 oC nước bay hơi ra khỏi gỗ sau đó ngưng tụ lại. Ở 185 oC gỗ thay đổi màu và xuất hiện sương mù có mùi cay nồng, nhưng đây chưa thể coi là khói hun. Khói hun đúng nghĩa xuất hiện ở nhiệt độ 200-300 oC khi xảy ra quá trình nhiệt phân pentozan và xenluloza.
Tuỳ theo nhiệt độ của khói người ta chia ra:
– Khói hun lạnh: nhiệt độ khói nhỏ hơn 18-23 oC
– Khói hun ấm: nhiệt độ khói khoảng 60 oC
– Khói hun nóng: nhiệt độ 80-90 oC.
Đối với loại cá nhiều mỡ như cá thu, cá măng có khoảng 3-20 % mỡ thì thời gian sấy càng kéo dài và sản phẩm bị thay đổi rất mạnh. Bởi vậy người ta thường kết hợp sấy với hun khói để xử lý các loại cá này. Trong quá trình hun khói những chất có tác dụng bảo
quản như: phenol, phormol chuyển vào trong cá, phần lớn vi trùng bị tiêu diệt, do đó tránh được sự oxy hoá chất béo của cá. Ngoài ra người ta còn nhận được mùi vị đặc trưng cũng như màu sắc mong muốn của sản phẩm. Khả năng hấp thụ khói của cá phụ thuộc vào độ ẩm của sản phẩm sấy. Bởi vậy người ta thường kết hợp quá trình hun khói và sấy theo quy trình nhất định sẽ cho sản phẩm tốt hơn. Để sản xuất những sản phẩm có thể bảo quản được lâu hơn người ta thường chú ý đến quá trình hun khói lạnh: Trước hết người ta muối cá và qua đó giảm độ ẩm của cá. Ví dụ: với cá thu có thể giảm độ ẩm đến 45-50 %. Sau đó rửa nhẹ để tách bớt muối nếu thấy cần thiết, đưa sản phẩm vào lò hun khói, nước tiếp tục bốc đi, ví dụ: đối với cá thu khi kết thúc quá trình này còn chứa 40-45 % ẩm.
Nhiệt độ không vượt quá 28 oC tùy theo loại sản phẩm, vì nếu không khi cá đã mềm gặp nóng quá thì vị của nó sẽ kém đi. Thời gian xông khói phụ thuộc vào loài cá, thường phải cần nhiều ngày. Chú ý:đối với cá thu và cá ngừ thì cần thời gian xông khói ngắn hơn, nhiệt độ cao nhất khi xông khói là 28 oC. Với nhiệt độ người ta có thể sấy sơ bộ (cá đã muối nhẹ, moi ruột bổ ra) trong khoảng 40 phút khi ẩm giảm đi 3-4 % thì lớp da bóng và dai xuất hiện ở bề mặt sản phẩm. Sau đó đem xông khói ẩm tiếp tục tách ra khoảng 12-16 %.
Phương pháp xông khói nóng, người ta thường dùng với các loại cá như ngạnh, lươn…đã muối sơ bộ. Nhiệt độ của khói nóng có thể lên tới 80 oC, quá trình chung kéo dài từ 1-5h tùy theo từng loại cá, cuối cùng cần phải làm nguội. Quá trình sấy cá còn đóng vai trò quan trọng trong sản xuất đồ hộp. Cá tươi chứa hàm lượng ẩm khác nhau. Nếu người ta muốn nhận được sản phẩm đồng đều về độ ẩm, thì người ta cần phải tách nước của cá trước khi cho vào hộp qua quá trình sấy. Làm như vậy có lợi là: sản phẩm không bị co dúm khi thanh trùng, mặt khác còn ngăn ngừa các vi sinh vật phát triển trước khi cho vào hộp và ngăn cản nguy cơ cá có thể bị phá huỷ trong hộp. Cá không xử lý như trên có thể làm giảm chất lượng nước cốt trong quá trình sấy, thường thay đổi không có lợi về màu sắc, độ đặc, vị và liên kết của sản phẩm. Ở các nhà máy lớn thường sấy bằng không khí nóng có nhiệt độ khoảng 100 oC và kết hợp với hun khói nhẹ. Trong quá trình này khối lượng sản phẩm giảm từ 10-25 % do nước mất đi. Khi sấy đối với cá thu và các cá tương tự, người ta thường dùng loại phòng sấy, trong đó cá được treo ở giá sấy, còn không khí sấy tuần hoàn bao quanh cá. Để xông khói cá người ta có thể cấu tạo phòng đơn giản với thể tích 2-3 m3, trong phòng này cá được treo ở trên, gỗ cháy ở dưới. Trên lò xông khói có đặt nắp che hình nón được nối tiếp với ống khói và có lá chắn có thể điều chỉnh được lượng khói ra ngoài nhiều hay ít theo yêu cầu kỷ thuật xông khói.
Nhiên liệu để sinh khói là gỗ khô, ít nhựa và hắc ín như: gỗ sến, gỗ dẽo v.v…gỗ có độ lớn khác nhau: vỏ bào, mụn cưa và củi thanh. Tuỳ theo mỗi loại cá người ta có thể xâu qua mồm, mắt hoặc cuống họng của cá, các xâu cá được treo trên sào, hoặc người ta treo các móc chữ S vào sào để treo cá. Các sào được đặt trên giá có thể di chuyển được (ví dụ: giá xe goòng) trên giá có đặt nhiều lớp sào xen kẻ nhau để sản phẩm được xông khói đều.Những cơ sở sản xuất lớn người ta trang bị những lò đặc biệt để sinh ra không khí nóng và khói, có quạt để thay đổi không khí trong quá trình sấy và xông khói. Thiết bị sấy thường sử dụng là loại đường hầm với những xe goòng di chuyển. Trên goòng đặt nhiều sào (trên sào treo các xâu cá hoặc các móc) có khoảng cách và xen kẻ hợp lý. Yêu cầu của thiết bị sấy hoặc xông khói, có thể khống chế được các thông số kỷ thuật cơ bản để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đối với các loại cá có độ lớn khác nhau thì thời gian sấy và xông khói cũng khác nhau. Đối với thiết bị làm liên tục thì phải phân loại cá theo loại và độ lớn để dễ dàngkhống chế điều kiện kỹ thuật tạo điều kiện cho sản phẩm khô và hấp phụ khói đều. Thiết bị được phân chia thành vùng: sấy, làm chín, xông khói và làm nguội. Thiết bị sấy xông khói có thể trang bị bằng băng chuyền xích chuyển động do mô tơ, để vận chuyển những xâu cá cần xông khói với vận tốc thích hợp. Qua đó người ta có thể kiểm tra sản phẩm và điều chỉnh các thông số kỹ thuật thích hợp.
3.3 KỸ THUẬT SẤY CÁC LOẠI HẠT
Khi mới thu hoạch, hạt thường có độ ẩm cao, trung bình 20-22 %. Một số loại hạt hay quả thu hoạch vào mùa mưa ở nước ta, độ ẩm lúc đầu của chúng có thể tới 35-40 %. Những hạt ẩm, nếu không được sấy kịp thời có thể bị thâm, chua, thối thậm chí có thể hư hỏng hoàn toàn. Một số loại hạt như đỗ tương, vừng, hạt cải v.v… phải phơi sấy tới độ khô nhất định mới tách, lấy hạt ra khỏi vỏ thuận lợi. Tất cả các loại hạt trước khi đưa vào kho bảo quản, nhất thiết phải qua phơi sấy tới độ ẩm an toàn.
3.3.1 Đặc điểm sấy các loại hạt
3.3.1.1 Khả năng thu nhận hơi nước và khí của hạt
Hạt có cấu trúc vật thể keo-mao quản-xốp, do đó nó có tính chất thu nhận hơi và khí. Hiện tượng này được gọi là hấp thụ. Hấp thụ là quy luật phức tạp của nhiều quá trình riêng lẽ: hấp phụ, hấp thụ, ngưng tụ mao quản và hấp phụ hoá học.
– Hấp phụ là sự tiếp nhận khí hoặc hơi ở bề mặt của vật thể rắn. Khi sấy các loại hạt bằng hỗn hợp khí và khói lò, chất lượng của hạt có thể bị giảm do nó hấp thụ mùi của khói, khói này do sự đốt cháy không hoàn toàn của nhiên liệu trong lò, nhất là đối với nhiên liệu hàm lượng lưu huỳnh cao.
– Hấp thụ là hiện tượng thấm sâu của khí hoặc hơi nước vào vật thể bằng khuếch tán vào những lỗ nhỏ của vật thể. Hơi hoặc khí ngưng tụ và thấm sâu vào những thành phần cơ bản của hạt như protein, tinh bột…
– Ngưng tụ mao quản là sự hấp thụ hơi hoặc khí do sự liên kết ngưng tụ trong những ống mao quản của vật thể. Sự ngưng tụ hơi nước trong các mao quản của vật thể xuất hiện do sự giảm áp suất hơi bão hoà dưới ảnh hưởng của lực mao quản trong các mao quản.
– Hấp thụ hoá học là sự tiếp nhận hơi hoặc khí của vật thể do thực hiện các phản ứng hoặc biến đổi hoá học của các thành phần hóa học trong vật thể. Hạt có cấu tạo tế bào và xen kẻ bởi những lỗ mao quản tạo thành một hệ thống mao quản lớn và bé. Bên trong của hạt bao gồm nhiều thành phần khác nhau, trong đó có protein, gluxit là những chất keo liên kết tốt với nước. Hạt có bề mặt hoạt động của hạt và khối hạt rất lớn.
3.3.1.2 Quá trình hấp thụ của hạt và khối hạt
– Sự khuếch tán bên ngoài: sự xâm nhập của không khí, hơi nước vào những khoảng không giữa các hạt.
– Sự xâm nhập của không khí hơi nước từ các khoảng không vào trong hạt người ta gọi là khuếch tán bên trong.
– Sự ngưng tụ hơi nước trong mao quản.
– Sự xâm nhập của nước ngưng tụ vào bên trong hạt.
– Sự xâm nhập của hơi từ khoảng không giữa các hạt vào hạt riêng lẽ
– Sự vận chuyển ẩm qua thành tế bào vào bên trong và tạo liên kết với chất keo trong hạt (protein, tinh bột…)
– Vận tốc khuyếch tán bên ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ của hơi, áp suất hơi và tốc độ của hơi xung quanh hạt.
– Vận tốc khuyếch tán bên trong phụ thuộc vào nhiệt độ của hơi, áp suất hơi, thành phần hoá học và cấu trúc của hạt.
3.3.1.3 Độ ẩm trong hạt
– Ẩm được chia ra làm hai loại: ẩm có thể tách được và ẩm không thể tách được.Giá trị độ ẩm của hạt phụ thuộc vào tính chất của hạt và dạng liên kết ẩm. Độ ẩm tới hạn khác nhau đối với những loại hạt khác nhau: ví dụ ở nhiệt độ 25 oC: lúa mạch là 36,5 %; lúa mì: 22,5 % và thóc là 38 %.
– Hạt được sấy khô chỉ đến độ ẩm cân bằng hoặc độ ẩm cuối tương ứng với độ ẩm tương đối và nhiệt độ của tác nhân sấy.
– “ẩm trương nở”
– Độ ẩm của hạt có thể vượt quá độ ẩm tới hạn chỉ trong trường hợp nếu hạt được thu hoạch hoặc vận chuyển khi trời mưa.
3.3.1.4 Quá trình bay hơi của ẩm từ hạt
Ẩm tập trung ở bề mặt hạt thường là ẩm dính ướt và ẩm mao quản, nó bốc hơi tương tự như sự bay hơi của nước ở bề mặt thoáng. Sự bay hơi của ẩm liên kết lý hoá học (ẩm tới hạn của hạt) rất là khó khăn vì ẩm này được tạo thành ở những lớp bên trong của hạt và người ta cần phải cưỡng bức nó vận chuyển đến bề mặt của hạt trong quá trình sấy. Sự vận chuyển ẩm hoặc sự thay đổi ẩm xảy ra từ nơi có độ ẩm cao đến nơi có độ ẩm thấp hơn. Vận tốc chuyển ẩm phụ thuộc vào độ chênh lệch ẩm và khả năng dẫn ẩm của hạt.Ẩm có thể vận chuyển ở dạng lỏng và dạng hơi. Đối với hạt có độ ẩm lớn thì ẩm vận chuyển chủ yếu ở dạng lỏng, với độ ẩm nhỏ vận chuyển chủ yếu ở dạng hơi. Bề mặt bốc hơi ẩm của hạt không giống như bề mặt hình học của hạt. Bề mặt bay hơi bao gồm ẩm vận chuyển từ các mao quản sâu trong hạt và tạo nên những vùng bốc hơi, khi độ ẩm của hạt tăng thì vùng bốc hơi cũng tăng.
Để tăng tốc độ bốc hơi thì khối hạt được đun nóng trong máy sấy đến nhiệt độ nhất định. Việc đun nóng hạt đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển ẩm. Ẩm chuyển động dưới ảnh hưởng của nhiệt độ theo hướng của dòng nhiệt nghĩa là từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Hiện tượng vận chuyển ẩm do tác dụng nhiệt được gọi là khuyếch tán nhiệt ẩm.
Một trong những nguyên nhân của chuyển động ẩm là sự chuyển động phân tử chất lỏng tương tự như sự khuyếch tán nhiệt trong dung dịch. Nguyên nhân thứ 2 của chuyển động ẩm trong hạt là sự giảm bớt lực hút của những mao quản khi nâng nhiệt độ ở vùng có nhiệt độ cao thì lực hút mao quản nhỏ đi, do đó ảm được vận chuyển đến nơi có nhiệt độ thấp hơn.
Nguyên nhân thứ 3 của chuyển động ẩm trong hạt là do sự tồn tại của “không khí bị nhốt” trong những ống mao quản của hạt, không khí này không có khả năng đi ra trực tiếp, nhưng nó bị đun nóng thì không khí bị nhốt tăng lên làm cho nó chuyển động đến nơi có áp suất thấp hơn. Kết qủa là sự phá vỡ áp suất cơ học tạo điều kiện cho ẩm bốc hơi.
Trên cơ sở phân tích trên, người ta coi quá trình sấy hạt như sau: dưới tác dụng đun nóng hạt, ẩm tự do (liên kết cơ học) bốc hơi, trong những mao quản lớn ẩm bốc hơi mãnh liệt tương tự như sự bay hơi ở bề mặt thoáng của nước, xung quanh hạt tạo thành màng bốc hơi tương ứng với giai đoạn vận tốc sấy không đổi. Sau khi đun nóng bốc hơi bao quanh hạt bị “rách” thì màng hơi mới xuất hiện ở bên trong các mao quản nhỏ và bắt đầu giai đoạn vận tốc sấy giảm, lượng ẩm được chuyển dời từ bên trong hạt ra đến bề mặt hạt ở thể hơi, mà hơi này được tạo ra ở lớp bay hơi hay còn gọi “màng sấy” ở sâu bên trong hạt và kèm theo sự khuyếch tán ở thể lỏng. Sự bay hơi của ẩm liên kết cơ học ở bề mặt hạt người ta gọi là khuyếch tán ngoài, còn việc vận chuyển bốc hơi của ẩm trong hạt gọi là sự khuyếch tán bên trong. Vận tốc bốc ẩm liên kết cơ học lớn hơn vận tốc ẩm liên kết lý hoá học.
3.3.2 Tính chất sấy các loại hạt khác nhau
3.3.2.1 Lúa mì
Yêu cầu: phải đảm bảo số lượng và chất lượng của gluten.
Đặc điểm: bắt đầu ở nhiệt độ từ 50oC đã có sự thay đổi nhỏ về số lượng và chất lượng của gluten. Vì vậy nhiệt độ sấy chỉ cho phép đến 50 oC.
3.3.2.2 Lúa, ngô
Lúa ngô là những cây lương thực chính của nhân loại. Lúa ngô sau khi thu hoạch có độ ẩm cao, cần phải làm khô.
Phương pháp sấy nhân tạo có các ưu điểm sau so với phơi:
– tỷ lệ thu hồi gạo xay xát cao hơn
– tỷ lệ thu hồi gạo nguyên cao hơn.
Kỹ thuật sấy:
Nhiệt độ sấy tối đa phụ thuộc vào mục đích sử dụng của hạt:
– hạt làm thức ăn gia súc, tomax là 74 oC
– hạt để người tiêu thụ tomax là 57 oC
– hạt để xay xát và chế biến, tomax là 60 oC
-hạt làm giống và làm bia, tomax là 43 oC
Để đạt được nhiệt độ lớp sấy hạt nhỏ hơn 43 oC, trong quá trình sấy cần phải điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp:
– khi bắt đầu quá trình sấy, độ ẩm thóc ngô sấy 22-26 %, nên giữ nhiệt độ tác nhân sấy là 49 oC ngay từ đầu quá trình sấy.
– Khi độ ẩm đạt 16 %, giảm nhiệt độ tác nhân sấy tới 45 oC
– Khi độ ẩm đạt 14 %, giảm nhiệt độ tác nhân sấy đến 43 oC và giữ nhiệt độ này đến khi kết thúc.
Độ ẩm kết thúc quá trình sấy là 13-13.5 %.
3.3.2.3 Các hạt họ đậu
Các hạt họ đậu thường chứa một lượng khá lớn protein (đến 25 %), phần lớn là tinh bột từ 46-52 % và lipit từ 2-3 %.
Nếu nhiệt độ đun nóng các hạt họ đậu từ 28-30 oC, hạt bắt đầu nứt và nhăn nheo. Vỏ và lớp sát vỏ khô nhanh, ngăn cản sự bốc ẩm từ bên trong hạt đến bề mặt hạt và nâng cao áp suất hơi bên trong hạt dẫn đến sự rạn nứt ở vỏ làm hư hại hạt, kết quả phá huỷ khả năng nẩy mầm của hạt.
Protein của các hạt họ đậu rất nhạy cảm với sự tăng nhiệt độ, nó bị giảm đi ở nhiệt độ 30 oC. Bởi vậy sấy các hạt họ đậu được thực hiện hai hoặc nhiều giai đoạn sấy để giữ chất lượng sản phẩm và nâng cao năng suất của máy sấy.
3.3.2.4 Sấy đối với các hạt có dầu
Phần lớn các hạt có dầu có lớp vỏ cứng, giữa vỏ và nhân có lớp không khí mỏng.Để ngăn cản sự thay đổi như rạn nứt, sém hoặc cháy vỏ của một số hạt có dầu chỉ được phép sấy đến nhiệt độ 60 oC.
3.3.3 Các phương pháp sấy hạt
– Hong gió tự nhiên: sử dụng trong trường hợp hạt mới thu hoạch có độ ẩm cao, hạt bị mưa và khối lượng không lớn. Hạt cần trải thành lớp mỏng, tốt nhất là xếp thành nhiều tầng đặt trên giá hong và đảm bảo thoáng gió.
– Hong gió nhân tạo: nguyên tắc giống hong gió tự nhiên, ở đây không khí bị cưỡng bức thổi qua hạt nhờ quạt hút và đẩy, tốc độ bốc hơi nước nhanh hơn.
– Phơi nắng
– Rang khô hạt: chỉ thích hợp để sấy nhanh lượng hạt không lớn, không yêu cầu chế độ nhiệt nghiêm ngặt.
– Sấy đối lưu: tốc độ nhanh, năng súât lớn, chất lượng hạt đồng đều và bảo đảm. Sử dụng khói lò để tăng hiệu suất sử dụng nhiệt, tuy nhiên nhiên liệu đốt khói lò thường có lưu huỳnh, tạo ra khí độc khi cháy, nên trong một số trường hợp không thích hợp để sấy.
Có nhiều kiểu sấy đối lưu: sấy động, sấy tĩnh, sấy liên tục, sấy gián đoạn, không khí đi dọc hay ngang lớp hạt, hạt ở dạng tầng sôi hay trong dòng khí v.v… Một số thiết bị sấy thường được sử dụng để sấy hạt như: sấy băng tải, tháp sấy, sấy tầng sôi, sấy thùng quay, sấy giường trượt… Ở nước ta, khi sấy ngô thóc máy sấy SH1-200 được sử dụng nhiều nhất. Có đặc tính: gọn, nhẹ, đơn giản, giá rẻ phù hợp mọi đối tượng, làm khô nông sản tại chổ, tiêu hao ít điện, nhiên liệu dùng phong phú: củi, trấu, than tổ ong…
Cấu tạo:
– phần buồng sấy: buồng sấy hình trụ đứng kiểu lưới, thóc được chứa trong hình vành khuyên. Khí nóng được chứa trong hình trụ trong dạng lồng lưới, đồng tâm hình trụ ngoài. Phía trên hình trụ trong có chóp tản nhiệt đậy kín. Giá đỡ toàn bộ phía dưới là hình nón cụt có 3 cửa tháo liệu.
– phần cấp nhiệt: gồm hệ thống tuy-e, quạt, bếp than tổ ong.
– nguyên lý làm việc: không khí nóng được ống tuy-e hút và nhờ quạt đẩy hổn hợp khí nóng theo ống dẫn gió vào buồng cấp nhiệt lồng lưới trong. Nhờ cấu tạo bằng lưới, không khí nóng đi qua lớp sấy dễ dàng. Dòng không khí nóng làm nóng vật liệu sấy, hút ẩm từ vật liệu và chuyển ra ngoài không khí qua lồng lưới ngoài.
3.4 CÔNG NGHỆ SẤY MALT
3.4.1 Mục đích và các nguyên lý cơ bản của sấy malt
Malt tươi có độ ẩm khá cao (42-45 %) nên không thể bảo quản được. Mặt khác, mùi vị và thành phần hoá học của malt tươi không thích hợp cho việc sản xuất bia như: trong nó không có chất màu, không có chất thơm, nhiều protein nên có thể làm giảm độ bền hoá lý của bia. Trong mầm malt có chứa alcaloit, hodenin làm cho bia có mùi vị khó chịu. Do đó để thoã mãn nhu cầu sản xuất bia, malt tươi cần phải sấy. Khi sấy ngoài việc giảm ẩm ra còn làm thay đổi mùi vị, màu sắc và thành phần hoá học của malt. Các thay đổi này do quá trình sinh hoá, hoá học và hoá lý trong hạt sinh ra. Mùi thơm và vị của malt chủ yếu co các melanoidin tạo nên. Trong giai đoạn đầu sấy malt, khi độ ẩm của malt còn khá cao trong hạt xảy ra quá trình men nhằm thuỷ phân các chất của hạt. Lúc đó hoạt tính của enzim thể hiện cao hơn nhiều so với khi ươm mầm. Sở dĩ như vậy vì hầu hết các loại enzim hoạt động thích hợp ở nhiệt độ 37-80 oC. Phụ thuộc vào phương pháp nâng nhiệt và nhiệt độ sấy cao nhất mà ta thu được những loại malt khác nhau (malt vàng hay malt đen).
Tăng nhiệt độ trong quá trình sấy sẽ làm giảm hoạt tính của enzim. Vì khi nâng nhiệt sẽ làm biến tính và đông tụ protêin. Chúng ta biết rằng: trong nước có nhiệt độ 60 oC nhiều enzim đã bị giảm hoạt tính của mình, còn nếu giữ nó vài phút ở nhiệt độ 75-80 oC thì hầu như nó bị mất hoạt tính. Từ đó suy ra độ ẩm của malt khi sấy càng cao thì enzim vô hoạt càng nhanh. Khi sấy phải chú ý giữ đủ lượng enzim cho sản xuất bia. Do đó khi xây dựng đồ thị sấy malt phải tính đến quan hệ xác định độ ẩm và nhiệt độ. Ví dụ: như sấy malt vàng, ở giai đoạn hạt có 30 % ẩm thì nhiệt độ sấy cho phép 40 oC, vậy khi sấy nhiệt độ sấy 50 oC thì độ ẩm malt phải giảm còn 12 %, nếu nhiệt độ sấy tăng lên đến 60 oC thì độ ẩm của malt phải còn 8 %. Malt đen sấy ở nhiệt độ cao hơn malt vàng. Tuy nhiên, nhiệt độ sấy cao nhất cũng không vượt qúa 105 oC vì nếu sấy ở nhiệt độ quá cao sẽ phá huỷ nhiều enzim.
Khi malt có độ ẩm cao, nếu tăng nhiệt độ sấy nhiều sẽ dẫn tới sự tạo thành malt dạng “keo khô”. Sỡ dĩ như vậy vì ở khoảng 60 oC xảy ra sự hồ hoá tinh bột và tiếp tục nâng nhiệt độ nó sẽ tạo thành hạt cứng. Trong khi đó các protein không biến đổi khi ươm mầm, nhờ dưới tác dụng của enzim protêaza sẽ hoà tan và thấm vào hạt tinh bột. Sau đó tiếp tục tăng nhiệt độ nó sẽ chuyển sang dạng keo khô. Malt dạng keo khô khó nghiền, hoà tan ít và hiệu suất chiết thấp.
3.4.2 Các giai đoạn sấy malt
Kết hợp đúng đắn giữa nhiệt độ sấy và độ ẩm của malt vào từng thời điểm sấy sẽ giúp cho sấy malt khô và giảm tối thiểu sự mất mát hoạt tính của các enzim. Thời gian sấy malt không những dựa trên tốc độ thải ẩm, sự bảo toàn hoạt tính enzim còn phải dựa vào các biến đổi sinh hoá và hoá học theo yêu cầu. Do đó mà quá trình sấy malt chia thành hai giai đoạn: giai đoạn tách nước và giai đoạn sấy khô. Trong giai đoạn đầu thì ẩm trong hạt nhanh chóng và dễ dàng hạ xuống còn 10-8 %, sự giảm ẩm malt từ 8-10 % xuống 4- 2,5 % là giai đoạn sau và giai đoạn này tiến triển rất chậm vì lúc này ẩm liên kết bền vững với các chất keo của hạt. Trong giai đoạn hai xảy ra các phản ứng hoá học và hoá lý giữa các thành phần của malt. Phụ thuộc vào các quá trình xảy ra trong malt khi sấy, chia quá trình sấy thành ba thời kỳ: sinh lý, men và hoá học.
-Thời kỳ sinh lý:
Nhiệt độ cao nhất của thời kỳ này là 45 oC. Trong hạt xảy ra quá trình men, rễ, mầm vẫn tiếp tục phát triển. Độ ẩm của malt trong thời kỳ này giảm đến 30 %. Tại nhiệt độ 45 oC quá trình tổng hợp ngừng, nhưng quá trình thuỷ phân, quá trình men vẫn tiếp tục.
– Thời kỳ men:
Thời kỳ này nằm trong khoảng nhiệt độ 45-70 oC. Các quá trình sống bị ngừng: mầm, rễ không phát triển nữa và malt cũng ngừng hô hấp. Trong thời kỳ này qúa trình thuỷ phân dưới tác dụng của enzim phát triển mạnh nhất vì nhiệt độ thích hợp của hầu hết các enzim nằm trong khoảng 45-60 oC. Nhưng sự tác dụng của enzim còn phụ thuộc vào hàm lượng nước. Do đó malt đen ở thời kỳ này độ ẩm còn 20-30 % nên enzim còn hoạt động mạnh. Riêng malt vàng còn 10 % độ ẩm nên hoạt động của enzim không đáng kể.
– Thời kỳ hoá học:
Thời kỳ này nằm trong khoảng nhiệt độ 70-105 oC. Ở nhiệt độ trên 75 oC thì các quá trình men chuẩn bị ngừng vì các enzim bị vô hoạt hoá một phần, một phần khác bị chất keo của hạt hấp phụ và chuyển sang dạng không hoạt động. Thời kỳ hoá học được đặc trưng bằng sự tạo thành chất thơm, sự đông tụ protêin, sự làm yếu và phá huỷ từng phần của các enzim.
+ Các quá trình sinh hoá và hoá học xảy ra trong sấy malt: Sấy malt gây cho enzim nhiều ảnh hưởng khác nhau. Có một số enzim ở nhiệt độ cao bị tiêu diệt, một số khác chỉ bị giảm hoạt tính. Nhóm xitaza ở nhiệt độ 60 oC đã bị vô hoạt hoá nhiều. Enzim amilaza bị giảm hoạt tính và khi sấy malt vàng thì giảm ít hơn là sấy malt đen. Enzim β-amylaza mất hoạt tính nhiều hơn enzim α-amylaza. Hoạt tính của enzim proteaza trong thời kỳ đầu có tăng chút ít, sau đó giảm dần và trong malt vàng thành phần gần bằng lúc đầu, còn trong malt đen thành phẩm vì sấy ở nhiệt độ cao (lớn hơn 100 oC) nên giảm nhiều. Trong thời kỳ sinh lý và thời kỳ men, trong malt vẫn tiếp tục các quá trình thuỷ phân. Dưới tác dụng của enzim amylaza, một ít tinh bột được đường hóa. Quá trình này phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm và khi độ ẩm của hạt còn 15 % thì quá trình này bị đình chỉ.
Một quá trình quan trọng trong quá trình sấy malt là phản ứng melanoidin. Sự có mặt của các melanoidin đã làm cho màu của malt tối hơn và cho malt thành phẩm có mùi đặc trưng.
Sự tác dụng hoàn toàn của các aminoaxit với đường phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian đốt nóng. Độ hoà tan của các melanoidin phụ thuộc vào nhiệt độ của các phản ứng đã tạo ra nó. Ở nhiệt độ cao, sự tạo thành các melanoidin xảy ra mạnh nhưng sản phẩm được tạo thành ít thơm và ít tan trong nước.Hoạt tính của các aminoaxit tham gia vào phản ứng melanoidin phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, lượng nước và một số yếu tố khác. Tham gia vào phản ứng này mạnh nhất là glixin và alanin. Sản phẩm melanoidin của chúng cho màu rất đậm và có mùi bia.
Nhưng có mùi thơm mạnh hơn cả là valin và leuxin. Phenylalanin và valin có hoạt tính với phản ứng melanoidin không mạnh và sản phẩm của nó cho màu tối, có mùi thơm dễ chịu giống như mùi hoa hồng. Leuxin cho sản phẩm nhạt màu nhưng có mùi bánh mì rất rõ.
Các protein tham gia phản ứng với đường nhờ sự có mặt của nhóm -NH2 tự do. Dođó aminoaxit hoạt hoá hơn protein. Ngoài ra, hoạt tính của các aminoaxit khác nhau phụ thuộc vào chiều dài của chuỗi axit đó Nhóm -NH2 cách nhóm -COOH càng xa thì axit đó tham gia càng mạnh vào phản ứng melanoidin. Vận tốc tạo thành melanoidin còn phụ thuộc vào bản chất của đường tham gia phản ứng. Hoạt tính của các đường theo chiều giảm dần: arabinoza, glucoza, galactoza, fructoza. Đặc biệt, tham gia mạnh vào phản ứng melanoidin là các pentoza và mạnh nhất là kxiloza. Melanoidin là những chất tạo bọt tốt, nó cho phản ứng axit rất rõ và có các tính khử.
3.4.3 Những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến vận tốc sấy và chất lượng của malt
Những yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quá trình sấy malt là lượng ẩm cần phải tách ra khỏi hạt; nhiệt độ; độ ẩm; không khí và lượng không khí đi vào và đi ra khỏi thiết bị sấy.
Độ ẩm của malt trong quá trình sấy malt được giảm từ 42-45% xuống còn 2-4 %.
Đối với malt vàng lượng ẩm đó được thải ra trong 24 h. Còn malt đen trong 48 h. Quá trình thải ẩm vật lý gồm ba giai đoạn:
– Giai đoạn thải ẩm tự do: giới hạn về độ ẩm của giai đoạn này là 20 %.
– Giai đoạn trung gian: nằm trong khoảng 20-12 %.
– Giai đoạn thải ẩm liên kết: <12 %.
Trong khi sấy nếu malt có độ ẩm lớn hơn 12% thì nước sẽ bốc hơi tự do. Còn
nước liên kết bốc hơi khó và đòi hỏi nhiệt độ sấy phải cao. Nếu tăng nhiệt độ sấy khi độ ẩm của malt còn cao sẽ làm tăng hoạt tính của enzim và kết quả trong hạt sẽ tích luỹ nhiều sản phẩm thuỷ phân. Tiếp tục tăng nhiệt độ lên trên 60 oC sẽ làm cho protein của các enzim bị biến tính và đông tụ, cuối cùng enzim bị vô hoạt.
Để tăng nhanh quá trình sấy malt không nên tăng nhiệt độ sấy. Vì tăng nhiệt độ sấy sẽ ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim. Nếu tăng thể tích không khí nóng đi qua lớp hạt thì sẽ làm cho nước trong hạt thóat ra nhanh mà vẫn đảm bảo nhịêt độ sấy thấp. Ở giai đoạn cuối mới tăng nhiệt độ sấy lên 75-85 oC. Lúc đó vì ẩm trong hạt thấp nên sự ảnh hưởng đến hoạt tính enzim không nhiều.
Các phương pháp và chế độ công nghệ sấy malt: Để sấy malt người ta có thể sử dụng thiết bị sấy gián đoạn hay liên tục. Tác nhân sấy có thể sử dụng là không khí sạch cho qua calorife hoặc hỗn hợp khí lạnh và khí đốt.
Trong thiết bị sấy có calorife khí đốt không tiếp xúc trực tiếp với malt đem sấy và do đó chất đốt có thể sử dụng bất kỳ. Còn trong thiết bị sấy đốt trực tiếp nhiên liệu, đòi hỏi cao hơn: khí đốt không chứa mùi lạ và không có hạt cứng lơ lững. Loại thiết bị sấy này thường sử dụng khí đốt thiên nhiên, chất đốt lỏng, than đá và than không có khói v.v…Để sấy malt, người ta có thể sử dụng những máy sấy khác nhau. Ví dụ: phòng sấy, nhà sấy có từ 2-3 lưới sắt nằm ngang có bộ phận cào đảo. Tác nhân sấy có thể đi từ dưới lưới vuông góc với lớp sản phẩm hoặc tác nhân sấy bị cưỡng bức đi song song và lướt quá bề mặt sản phẩm sấy. Người ta cũng có thể sử dụng máy sấy băng chuyền (nhiều băng tải) hoặc sấy tháp có nhiệt độ thích hợp để tăng độ khô đồng đều của sản phẩm sấy đồng thời phân bố đều tác nhân sấy tương ứng với nhiệt độ cho phép của từng giai đoạn sấy của malt. Loại máy sấy malt được dùng phổ biến là máy sấy thùng quay với tác nhân sấy được đưa vào ống trung tâm (trục quay của máy sấy) và từ đó nó được phân phối đều qua các lỗ nhỏ (Φ=8-10mm) trên ống trung tâm. Người ta có thể khống chế nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng của tác nhân thích ứng với từng giai đoạn sấy như đã nêu trên.
Hiện nay một số cơ sở sản xuất bia ở nước ta đã sản xuất malt từ đại mạch hoặc từ nguyên liệu thay thế (malt hoặc từ các loạt thóc), nhưng chủ yếu là dùng phương pháp phơi. Trong quá trình phơi chúng ta có thể đạt được độ ẩm mong muốn của malt, tiết kiệm được thiết bị và măng lượng để sấy…nhưng nó không đủ nhiệt độ cần thiết, đặc biệt ở giai đoạn nhiệt độ từ 70-85 oC để thực hiện những phản ứng sinh hoá và hoá học cần thiết để tạo ra màu sắc, hương và vị của malt. Vì vậy muốn tăng chất lượng của malt đồng thời cũng là tăng chất lượng của bia thì phải qua quá trình sấy malt. Để tiết kiệm năng lượng ta có thể kết hợp phơi sấy một cách hợp lý. Giai đoạn đầu độ ẩm của malt từ 42-45 % xuống độ ẩm 15-18 %, ta có thể phơi hoàn toàn, nhưng ở giai đoạn 2 độ ẩm của malt từ 15-18 % đến độ ẩm cuối của malt khoảng 3-5 % ta phải thực hiện quá trình sấy để đạt các yêu cầu nói trên.
3.4.4 Bảo quản malt khô
Malt vừa sấy xong không nên đem xử lý để nấu bia ngay. Vì lúc đó malt rất dòn nên khi nghiền sẽ nát nhiều và khi lọc dịch đường sẽ khó lọc. Đôi khi còn làm cho đường hóa khó, lên men kém và dễ làm cho bia đục. Để tránh hiện tượng này, malt trước khi đưa vào sản xuất bia phải được bảo quản từ 3-4 tuần lễ.
Malt cũng giống như hạt, cũng có thể bảo quản trong kho hoặc xilô chứa. Bảo quản malt trong xilo là thích hợp hơn cả, vì bề mặt tiếp xúc không khí ít, nên độ ẩm của malt thay đổi không đáng kể.
Khi bảo quản độ ẩm của malt tăng lên đến khoảng 5-6 %. Do đó thể tích hạt tăng, hạt tinh bột mất tính dòn. Khi nghiền sẽ ít bị nát, có thể giữ được nguyên vẹn vỏ malt. Mặt khác malt sau khi bảo quản sẽ có lượng nitơ hoà tan cao, các chất khoáng và độ axit tăng. Khi độ ẩm tăng thì hoạt tính của enzim có trong malt cũng tăng theo. Sỡ dĩ như vậy vì ở một độ ẩm nhất định của hạt enzim liên kết với nước bằng liên kết hydro. Ở trạng thái liên kết đó enzim sẽ hoạt hoá cao. Nếu độ ẩm của hạt giảm, liên kết enzim nước bị tách ra và enzim sẽ bị mất hoạt tính.
Malt khô, trước khi đưa vào sản xuất bia cần phải cho qua máy làm sạch để loại bỏ mầm, rễ còn sót và làm sạch hết bụi. Lúc đó bề mặt của malt sẽ sáng hơn, malt đồng đều hơn và có vị tinh khiết hơn
