Sấy trái cây bằng thiết bị bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại

Ứng dụng nguyên lý sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại và khử khuẩn bằng tia cực tím, thiết bị sấy trái cây tự động do nhóm nghiên cứu của Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng (TPHCM) chế tạo giúp tiết kiệm hơn 30% thời gian và điện năng tiêu thụ so với phương pháp sấy khí nóng.

 

Theo TS Vũ Kế Hoạch, chủ nhiệm đề tài, Việt Nam có sản lượng trái cây lớn, chủ yếu dùng dạng tươi và một số ít xuất khẩu. Khi vào vụ, trái cây đồng loạt chín rộ, dẫn đến tình trạng ùn ứ, nhanh hỏng, giá sản phẩm bị xuống thấp, thất thoát sau thu hoạch,… Nhiều trái cây không tiêu thụ kịp hoặc không đủ tiêu chuẩn xuất khẩu tươi thường bị đổ bỏ gây lãng phí và ô nhiễm môi trường.

 

Một giải pháp cho tình trạng đó là sấy khô trái cây. Tuy nhiên, trái cây không thể sấy ở nhiệt độ cao bởi các chất vitamin dễ bị phá hủy. Các công nghệ đang được sử dụng trong nước để sấy trái cây hiện nay bao gồm phơi khô tự nhiên, sấy khí nóng, bơm nhiệt, chân không, thăng hoa,... Mỗi một công nghệ đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Chẳng hạn, phơi khô không tốn điện năng nhưng phụ thuộc thời tiết và không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, mất chất dinh dưỡng do không kiểm soát được nhiệt độ. Sấy khí nóng, bơm nhiệt thì tốn thời gian và điện năng, chi phí đầu tư từ 300 - 500 triệu/máy. Sấy chân không hay thăng hoa cũng tốn điện năng lại có chi phí đầu tư và vận hành cao (gấp 3 - 5 lần so với các phương pháp sấy khác).

 

Nhóm nghiên cứu ở Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng đặt mục tiêu tìm ra phương pháp sấy đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng, tiết kiệm thời gian và năng lượng phù hợp cho các cơ sở sấy trái cây có quy mô vừa và nhỏ. TS Hoạch cho biết, ưu điểm của phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp bằng nguyên lý bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại là giữ được màu sắc và mùi vị tự nhiên của sản phẩm. Do kết hợp hồng ngoại có tốc độ truyền nhiệt lớn, khả năng trao đổi nhiệt tốt hơn, dễ điều chỉnh được nguồn nhiệt và nhiệt độ trên bề mặt sản phẩm nên rút ngắn được thời gian sấy. Ngoài ra, phương pháp này còn có chi phí rẻ hơn so với phương phương pháp sấy chân không do nguồn bức xạ hồng nhiệt rẻ.

 

Sau khi đánh giá các lợi thế đó, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thiết bị sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại và khử khuẩn bằng tia cực tím UV. Thiết bị gồm có buồng sấy, khay sấy, đèn hồng ngoại, bánh xe, bộ phân phân bố tác nhân sấy, dàn ngưng tụ, dàn bay hơi, quạt xả ẩm, quạt thổi, đèn khử khuẩn cực tím,… Trái cây được xắt đều, dày khoảng 5mm, xếp trên các khay sấy và đưa vào buồng sấy. Thiết bị được cài đặt nhiệt độ sấy, công suất hồng ngoại, lưu lượng tác nhân sấy, thời gian sấy và khử khuẩn theo yêu cầu. Sau đó lần lượt khởi động quạt, bơm nhiệt rồi đến hồng ngoại. Đèn hồng ngoại được bố trí đều và nằm giữa các khay sấy. Bức xạ từ đèn hồng ngoại sẽ làm nóng trái cây đến nhiệt độ yêu cầu. Khi trái cây đạt đến nhiệt độ được cài đặt, đèn hồng ngoại sẽ tắt. Khi trái cây trong buồng sấy đạt độ ẩm theo yêu cầu thì ngừng quá trình sấy. Lúc này, bộ bơm nhiệt, quạt sấy, đèn hồng ngoại sẽ tắt, đèn khử khuẩn tự động mở cho đến khi hết thời gian khử khuẩn đã đặt.

 

Công nghệ khử khuẩn bằng tia cực tím được tích hợp vào thiết bị có hiệu quả cao trong việc chống lại nhiều loại vi sinh vật, kể cả những vi sinh vật kháng clorine (như virus và bào tử sinh vật đơn bào). Hệ thống UV này cũng nhỏ gọn và dễ hoạt động, điện năng tiêu thụ và chi phí vận hành thấp, không cần biện pháp phòng ngừa an toàn đặc biệt khi vận hành.

 

Quy trình công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại và khử khuẩn cho trái thanh long thái lát được thử nghiệm tại Công ty TNHH Thương mại Thanh long Thành Đạt (Bình Thuận). Kết quả, máy hoạt động ổn định với năng suất 50 kg/mẻ, nhiệt độ sấy 47°C, thời gian sấy 8,5 giờ, thời gian khử khuẩn 15 phút; tiêu thụ điện năng 0,64kWh/kg; đạt độ ẩm 12%. Thanh long sau khi sấy khô và khử khuẩn không bị nhiễm khuẩn, ký sinh trùng, vi sinh vật, đảm bảo các chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm, có mùi thơm đặc trưng, ít cong vênh. Trong khi phương pháp sấy khí nóng mà nay doanh nghiệp này đang sử dụng mất 14,5 giờ, điện năng tiêu thụ 0,96kWh/kg.

 

Nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm sấy bằng phương pháp bơm nhiệt thông thường để so sánh. Kết quả, cùng mẫu thanh long thái lát 5mm, với nhiệt độ sấy 50°C, độ ẩm ban đầu 85%, sấy bơm nhiệt cần 10 giờ, điện năng tiêu thụ 0,85kWh/kg để sản phẩm đạt độ ẩm 12%. Trong khi đó, phương pháp sấy bơm nhiệt – hồng ngoại chỉ mất 7,5 giờ, điện năng tiêu thụ 0,68kWh/kg.

 

Theo TS Vũ Kế Hoạch, với giá thành khoảng 300 triệu đồng, thiết bị phù hợp cho các cơ sở kinh doanh vừa và nhỏ trong ngành chế biến sau thu hoạch. Thiết bị có thể ứng dụng cho sản phẩm dược liệu và nhiều loại trái cây thái lát.