1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Khóa luận tốt nghiệp: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ lên vỏ Bưởi sấy dẻo

Khóa luận tốt nghiệp: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ lên vỏ Bưởi sấy dẻo

Mục tiêu của đề tài là khảo sát nồng độ dung dịch có ảnh hưởng như thế nào lên hàm lượng chất rắn hòa tan (SG) và lượng nước mất (WL) trong mẫu nguyên liệu từ đó có thể đưa ra nhận xét với hàm lượng chất rắn hòa tan vào trong sản phẩm ở độ ngọt thích hợp. Đồng thời có thể nhận định thêm sự tương quan về cấu trúc ở những nồng độ khác nhau có hay không ảnh hưởng đến quá trình sấy tiếp theo.... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết. TRƯỜNG

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 54

Ngày tạo 4/7/2023 5:59:52 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.51 M

Tên tệp

Tải Khóa luận tốt nghiệp: Ảnh hưởng của nồng độ du... (.pdf)

Xem mẫu

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH VÀ ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ LÊN VỎ BƯỞI SẤY DẺO Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Mai Ngọc Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Tp.HCM, tháng 09 năm 2019
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH VÀ ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ LÊN VỎ BƯỞI SẤY DẺO Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Mai Ngọc Mã số sinh viên : 1511542815 Lớp : 15DTP1A Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Giáo viên hướng dẫn : TS.Lưu Xuân Cường Tp.HCM, tháng 9 năm 2019
  3. TRƯỜNG ĐH NGUYỄN TẤT THÀNH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM & MÔI TRƯỜNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 9 năm 2019 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Mai Ngọc Mã số sinh viên: 1511542815 Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Lớp: 15DTP1A 1. Tên đề tài: ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH VÀ ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ LÊN VỎ BƯỞI SẤY DẺO 2. Nhiệm vụ luận văn - Thực hiện các thí nghiệm phục vụ cho việc nghiên cứu các thông số ảnh hưởng của đề tài do giáo viên hướng dẫn dẫn dắt. - Từ đó tính toán ra các kết quả cụ thể từ số liệu thực nghiệm, kết hợp tìm hiểu thông tin từ các bài báo khoa học để phục vụ nghiên cứu. - Viết một bài báo khoa học bằng ngoại ngữ quốc tế hoàn chỉnh, một bài báo cáo bằng tiếng việt, một poster, một clip về sản phẩm của đề tài theo yêu cầu của bài luận văn tốt nghiệp. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 13/02/2019 3. Ngày hoàn thành nhiệm vụ luận văn: 04/11/2019 4. Người hướng dẫn: TS.Lưu Xuân Cường Họ và tên Học hàm, học vị Đơn vị Phần hướng dẫn Lưu Xuân Cường Tiến sĩ 100% Nội dung và yêu cầu của luận văn đã được thông qua bộ môn. Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Th.S Nguyễn Thị Vân Linh TS. Lưu Xuân Cường
  4. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình làm luận văn, nghiên cứu đề tài “ảnh hưởng của nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ lên vỏ bưởi sấy dẻo” tôi đã nhận được sự dẫn dắt ,giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô bộ môn khoa kỹ thuật môi trường thực phẩm hóa ở trường Đại học nguyễn tất thành để hoàn thành luận văn này. Với tình cảm chân thành, tôi bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban giám hiệu t, Khoa công nghệ thực phẩm – Trường Đại học ntt, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia quản lý, giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn đặc biệt đến Thầy Lưu Xuân Cường. – người đã trực tiếp hướng dẫn đã dành nhiều thời gian giúp đỡ về kiến thức, tài liệu và phương pháp để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này. Tôi xin chân thành cảm ơn: – Các cán bộ trực phòng thí nghiệm đã túc trực xuyên suốt trong quá trình làm luận văn – Bạn bè đã hỗ trợ trong quá trình thực hiện viết báo cáo cũng như tiến hành thí nghiêm Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong suốt quá trình thực hiện đề tài, song có thểcòn có những mặt hạn chế, thiếu sót. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo. Xin chân thành cảm ơn. iv
  5. TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài luận văn: ảnh hưởng của nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ lên sản phẩm vỏ bưởi sấy dẻo. Nội dung luận văn - Đặt vấn đề: bưởi là một loại quả mang lại tiềm năng kinh tế cao với nhiều mục đích khác nhau. Tận dụng được nguồn nguyên liệu bỏ đi nhưng đem lại giá trị về mặt kinh tế trong các lĩnh vực sinh học, hóa học, y học nói chung và các sản phẩm thực phẩm nói riêng. Hiện nay trên thị trường đã có các sản phẩm từ bưởi: mứt bưởi, nước ép, tinh dầu, rượu hay các sản phẩm lên men (nem chay). Tuy nhiên sau khi ăn phần vỏ bưởi được bỏ đi lãng phí, tận dụng một nguồn nguyên liệu hạn chế này, vì vậy việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm từ vỏ quả bưởi mang lại lợi ích về kinh tế, tạo ra sản phẩm mới có giá trị về dinh dưỡng cảm quan, nâng cao gía trị sử dụng của bưởi, đồng thời giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do nguyên liệu vỏ được vứt đi. - Mục tiêu: khảo sát các thông số có thể phù hợp nhất để có thể phục vụ cho sản suất với qui mô lớn, mang tìm năng kinh tế cao. - Phương pháp nghiên cứu: thực nghiêm được tiến hành bởi phương pháp thẩm thấu ở điều kiện thường, với tỉ lệ 1: 5 theo nguyên liệu và nồng độ dung dịch. Khảo sát các điều kiện nhiệt độ và nồng độ dung dịch lên hàm lượng chất rắn hòa tan và lượng nươc mất trong sản phẩm. Nhiệt độ dung dịch (30,50, 60 C), nồng độ dung dịch (40, 40, 60 brix), nhiệt độ sấy (40, 50, 60 C) theo thời gian thấu thấu và sấy tương ứng là (20-100 phút). - Kết quả: các thông số nhiệt độ, nồng độ có ảnh hưởng lên hàm lượng chất rắn hòa tan, lượng nước mất trong sản phẩm cũng như có ảnh hưởng đến thuộc tính cảm quan của sản phẩm. Kết luận: Nồng độ dung dịch có ảnh hưởng lên SG, WL để kết luận rằng mức độ ngọt về mặt cảm quan có thể chấp nhận được là ở nồng độ 500brix. Điều kiện nhiệt độ tối ưu cho kết quả thực ngiệm này bao gồm: nhiệt độ ngâm at 300c, ở nhiệt độ này hạn chế mất màu trong thời gian ngâm hiệu quả cao. Kết luận này mang lại ý nghĩa cho việc phát triển phong phú sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng phù hợp. hỗ trợ cho việc điều tra sản xuất với qui mô lớn, mang lại tiềm năng kinh tế. v
  6. MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ........................................................... iii LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ iv TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ...............................................................v MỤC LỤC .............................................................................................................. vi DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ viii DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................x Chương 1. MỞ ĐẦU.............................................................................................1 1.1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .......................................1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .........................................................................1 1.2.1 Mục tiêu tổng quát ...................................................................................1 1.2.2 Mục tiêu cụ thể.........................................................................................1 Chương 2. TỔNG QUAN.....................................................................................2 2.1 MẤT NƯỚC THẨM THẤU ........................................................................2 2.1.1 Định nghĩa ................................................................................................2 2.1.2 Cơ chế quá trình mất nươc thẩm thấu ......................................................3 2.1.3 Các phương pháp thẩm thấu ....................................................................3 2.1.4 Các yếu tổ ảnh hưởng quá trình thẩm thấu ..............................................4 2.1.5 Ứng dụng công nghệ mất nước thẩm thấu ...............................................4 2.2. SẤY .........................................................................................................5 2.3 NGUYÊN LIỆU VỎ BƯỞI ........................................................................14 2.3.1 Giới thiệu chung về bưởi .......................................................................14 2.3.2 Giới thiệu về vỏ quả bưởi ......................................................................18 2.4 NGUYÊN LIỆU ĐƯỜNG SACCHAROSE .............................................20 2.4.1 Tính chất vật lí .......................................................................................20 2.4.2 Cấu tạo hóa học ......................................................................................20 vi
  7. 2.4.3 Tính chất hóa học ...................................................................................21 2.4.4 Nguyên liệu sản xuất đường saccharose ................................................22 Chương 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............23 3.1 NGUYÊN LIỆU ..........................................................................................23 3.1.1 Nguyên liệu vỏ bưởi ..............................................................................23 3.1.2 Nguyên liệu đường saccharose ..............................................................23 3.2 DỤNG CỤ – THIẾT BỊ – HÓA CHẤT ....................................................23 3.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ..........................................24 3.3.1 Thời gian nghiên cứu .............................................................................24 3.3.2 Địa điểm nghiên cứu ..............................................................................24 3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................................................24 3.4.1 Quy trình công nghệ...............................................................................24 3.4.2 Sơ đồ nghiên cứu ...................................................................................27 3.4.3 Bố trí thí nghiệm ....................................................................................28 3.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .................................................................34 3.6 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN (NẾU CÓ) .........................35 3.7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ..........................................................35 Chương 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................35 4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH .......................................35 4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DUNG DỊCH ......................................37 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ SẤY LÊN TỐC ĐỘ ĐƯỜNG CONG SẤY ...........................................................................................................................37 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH LÊN TỐC ĐỘ ĐƯỜNG CONG SẤY ..............................................................................................................38 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................40 5.1 KẾT LUẬN ..................................................................................................40 5.2 KHUYẾN NGHỊ .........................................................................................40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................41 vii
  8. DANH MỤC BẢNG BẢNG 3.1 Bảng bố trí thí nghiêm khảo sát nhiệt độ dung dịch (20 phút)…….........29 BẢNG 3.2 Bảng khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch……………………………31 BẢNG 3.3 Bảng khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy………………………………33 Bảng 5.1 bảng phân tích hàm lượng dinh dưỡng ở độ brix khác nhau…………….…40 viii
  9. DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ rút gọn, chuyển khối trong quá trình thẩm thấu … ............................3 Hình 2.2: Thể hiện đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy…………………………..6 Hình 2.3: Tủ sấy đối lưu……………………………………………………………………..10 Hình 2.4: Mô hình thiết bị sấy hầm…………………………………………………………11 Hình 2.5: Mô hình thiết bị sấy băng tải……………………………………………………11 Hình 2.6: Thiết bị sấy thùng quay………………….……………………………………….12 Hình 2.7: Mô hình thiết bị sấy tầng sôi…………………………………………………….12 Hình 2.8: Thiết bị sấy phun………………………………………………………………….13 Hình 2.9: Thiết bị sấy thăng hoa……………………………………………………………13 Hình 2.10: Tủ sấy hồng ngoai công nghiệp……………………………………………….13 Hình 2.11: Quả bưởi…………………………………………………………………………..14 Hình 2.12: Nước ép bưởi……………………………………………………………………..17 Hình 2.13: Vỏ bưởi sấy dẻo…………………………………………………………………17 Hình 2.14: Tinh dầu bưởi…………………………………………………………………….17 Hình 2.15: Nem chay từ vỏ bưởi…………………………………………………………….17 Hình 2.16. Cấu trúc hóa học của các thành phần có trong vỏ bưởi…………………...19 Hình 2.17:Tinh thể đường saccharose……………………………………………………..20 Hình 2.18 : Công thức cấu tạo đường saccharose………………………………………21 Hình 3.1:Sơ đồ qui trình công nghệ………………………………………………………...24 Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu……………………………………………………………….....27 Hình 4.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thẩm thấu lên SG, WL (nhiệt độ dung dịch thẩm thấu 300C)……………………………………………………………………………….36 Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch lên SG, WL (nồng độ dung dịch 500brix)....……………………………………………………………………………………….37 Hình 4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy lên tốc độ đường cong sấy (nồng độ dung dich thẩm thấu 500brix)…………………………………………………………………………….38 Hình 4.4 ảnh hưởng của nồng độ dung dịch lên tốc độ đường cong sấy (nhiệt độ sấy 400C)……………………………………………………………………………………………39 ix
  10. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam SG Hàm lượng chất rắn hòa tan WL Hàm lượng nước mất Bx Nồng độ đường (brix) x
  11. Chương 1. MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Bưởi là loại cây ăn quả không chỉ mang lại tìm năng kinh tế tế cao phục vụ nhu cầu trong và ngoài nươc. Là loại quả được biết đến chỉ lấy phần thịt quả và phần còn lại được bỏ đi. Nhưng đã có nhiều nghiên cứu cho rằng các thành phần có trong vỏ bưởi rất có lợi cho sức khỏe. Tận dụng được nguồn nguyên liệu bỏ đi không đáng có này có thể tạo ra sản phẩm vỏ bưởi sấy dẻo chất lượng, góp phần đa dạ hóa các sản phẩm từ nguyên liệu này. Trên thị trường cũng có các sản phẩm vỏ bưởi sấy dẻo, sấy khô, nhưng để giữ được màu sắc sản phẩm cũng là một yếu tố khá quan trọng về mặt cảm quan cũng như các yêu cầu chất lượng khác. Vì vậy việc khảo sát ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ và nồng độ đường có thể là các yếu tố quan trọng để đưa ra các thông số có thể tối ưu nhất. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Khảo sát các thông số nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ để tìm ra các thông số có thể tối ưu nhất về cảm quan cũng như giá trị dinh dưỡng cao. 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Khảo sát nồng độ dung dịch có ảnh hưởng như thế nào lên hàm lượng chất rắn hòa tan (SG) và lượng nước mất (WL) trong mẫu nguyên liệu từ đó có thể đưa ra nhận xét với hàm lượng chất rắn hòa tan vào trong sản phẩm ở độ ngọt thích hợp. Đồng thời có thể nhận định thêm sự tương quan về cấu trúc ở những nồng độ khác nhau có hay không ảnh hưởng đến quá trình sấy tiếp theo. - Khảo sát nhiệt độ dung dịch có hay không ảnh ảnh lên SG, WL của qúa trình thẩm thấu, từ đó đưa ra nhiệt độ có thể phù hợp với giá trị cảm quan về màu sắc. Nếu ở điều kiện không cần gia nhiệt sẽ hạn chế về mặt chi phí tiêu hao năng lượng. - Khảo sát nhiệt độ sấy có hay không lên đường cong tốc độ sấy đồng thời có thể nhận định thêm về màu sắc theo nhiệt độ và thời gian sấy khác nhau. Từ đó đưa ra thông số sấy có phù hợp nhất về màu sắc. 1
  12. Chương 2. TỔNG QUAN 2.1 MẤT NƯỚC THẨM THẤU 2.1.1 Định nghĩa Trong vài năm gần đây, việc khử thẩm thấu thực phẩm (OD) của thực phẩm, đặc biệt là trái cây và rau quả, đã được nghiên cứu trong nhiều thử nghiệm (Fito 1994) . Mất nước thẩm thấu là một quá trình loại bỏ một phần nước từ vật liệu tế bào ẩm. Điều này làm giảm các thay đổi vật lý, hóa học và sinh học trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao hơn mà không liên quan đến thay đổi pha và do đó thúc đẩy tiết kiệm năng lượng (Azarpazhooh and Ramaswamy 2010). Khử nước một phần và tích lũy trực tiếp các miếng thức ăn có thể thu được bằng cách ngâm trong dung dịch đậm đặc. Quá trình này, được gọi là quá trình khử nước thẩm thấu hoặc khử nước và ngâm tẩm (quy trình DIS), có thể được sử dụng như một tiền xử lý trước khi xử lý bổ sung, và có thể dẫn đến tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng. Trong mất nước thẩm thấu (OD), mô tế bào được ngâm trong dung dịch đường hoặc muối đậm đặc để thúc đẩy mất nước trong tế bào do sự khác biệt về tiềm năng hóa học nước giữa dung dịch bên ngoài và pha lỏng bên trong của tế bào. Tuy nhiên, do cấu trúc mở của mô trong các khoảng gian bào và cắt các tế bào bên ngoài, sự khuếch tán của các chất hòa tan bên ngoài và tăng cường thủy động của dung dịch bên ngoài cũng xảy ra. Điều này góp phần tạo ra dòng nước đối diện ròng và các chất hòa tan cho phép mô được cô đặc với tỷ lệ hòa tan / mất nước (SG / WL) xác định tùy theo điều kiện quá trình. Ngoài nước, còn có các chất tan và dung dịch trong mô, biến dạng tế bào và biến đổi tế bào sinh lý do các phản ứng hóa học và sinh hóa liên quan đến mất nước. Tất cả những hiện tượng này gây ra những thay đổi không chỉ trong các tính chất vĩ mô của mẫu, chẳng hạn như tính chất quang học và cơ học có liên quan đến hình thức và kết cấu sản phẩm, tương ứng (A Chiralt, Fito, and Science 2003). Các quá trình thẩm thấu gây ra không chỉ nước và chất tan trong mô mà còn thay đổi cấu trúc tế bào, tùy thuộc vào tỷ lệ trong đó các cơ chế vận chuyển khác nhau hoạt động trong hệ thống: vận chuyển nước và chất hòa tan và dung dịch thủy động của dung dịch bên ngoài. Loại thứ hai là quan trọng hơn trong các mô xốp, đặc biệt là khi được gửi đến quá trình ngâm tẩm chân không. Các cấu hình cấu 2
  13. trúc và cấu trúc khác nhau được tạo ra tùy thuộc vào các biến quy trình và cấu trúc mô; các tế bào gần giao diện mẫu thực tế được cân bằng hoàn hảo trong thành phần với dung dịch thẩm thấu, trong khi các tế bào bên trong nhiều hơn có thể vẫn không thay đổi. Các cấu hình cấu trúc của tổ hợp được phát triển trong mô trong quá trình này có tác động lớn đến các tính chất vật lý (như quang học và cơ học) và hóa học (như cấu hình dễ bay hơi) của sản phẩm cuối cùng, một phần do sự khác biệt về số lượng độ sâu của tế bào, thay đổi và không thay đổi. Mức độ trao đổi chất lỏng khí xảy ra trong mô cũng đóng một vai trò liên quan (Amparo Chiralt and Talens 2005). 2.1.2 Cơ chế quá trình mất nươc thẩm thấu Nước có từ trong khối nguyên liệu mẫu sẽ vận chuyển ra môi trường bên ngoài dung dịch đồng thời có sự chuyển khối hàm lượng chất rắn hòa tan có trong dịch dịch vào bên trong khối nguyên liệu theo cơ chế thẩm thấu ngược. Tuy nhiên không chỉ nước có trong nguyên liệu mà còn có các chất dinh dưỡng như: khoáng chất, vitamin,…mong muốn có trong sản phẩm có thể cũng bị vận chuyển ra ngoài môi trường dung dịch thẩm thấu (A.L. Raoult-Wack 1994). Hình 2.1: Sơ đồ rút gọn, chuyển khối trong quá trình thẩm thấu (A.L. Raoult- Wack 1994). 2.1.3 Các phương pháp thẩm thấu - Mất nước thẩm thấu ở điều kiện áp suất thường. - Mất nước thẩm thấu chân không xung (PVOD) ngụ ý giảm áp suất của hệ thống khi bắt đầu quá trình. Trái ngược với các quá trình khử nước thẩm thấu áp suất thông thường (OD), PVOD cho rằng việc ngâm tẩm chân không (VI) của sản phẩm, dẫn đến hành động kết hợp của các cơ chế thủy động lực học. Nghiên cứu 3
  14. về các hiệu ứng này trong một loạt các biến hoạt động sẽ cho phép chúng ta hiểu rõ hơn về các hiện tượng chuyển khối trong quá trình (Barat, Chiralt, and Fito 2001). 2.1.4 Các yếu tổ ảnh hưởng quá trình thẩm thấu - Nồng độ dung dịch thẩm thấu: nồng độ dung dịch thẩm có tác động trực tiếp đến cấu trúc mềm dẻo, độ ngọt có thể chấp nhận được ở nồng độ phù hợp. Nồng độ dung dịch càng cao dẫn đến tốc độ thẩm thấu càng chậm do độ đậm đặc của dung dịch ngâm. - Nhiệt độ dung dịch thẩm thấu: nhiệt độ cũng là yếu tố quyết định sự thẩm thấu của dung dịch vào bên trong khối nguyên liệu. Theo thực nghiệm cho thấy nhiệt độ dung dịch càng cao thì sự thẩm thâú của hàm lượng chât hòa tan có phần nhiều hơn. Tuy nhiên nó không ảnh hưởng quá lớn. Tùy vào mẫu nguyên liệu là gì để đề ra nhiệt độ phù hợp cho quá trình thẩm thấu để đảm bảo chất lượng về mặt cảm quan cũng như thành phần dinh dưỡng. - Thời gian thấu thẩm: thời gian thẩm thấu dài hay ngắn có ảnh hưởng lớn đến sự mật nước thẩm thấu trong nguyên liệu. Thời gian thẩm thấu càng lâu thì hàm lượng chất tan có trong dung dịch từ từ thẩm thấu vào khối nguyên liêu như mong muốn. Hàm lượng chất tan sẽ thẩm thấu vào nguyên liệu theo cơ chế từ dung dịch đến bề mặt của nguyên liệu, từ đó thẩm thấu vào bên trong khối nguyên liệu. Ngược lại thời gian thẩm thấu càng ngắn, tức thời gian không đủ dài để chất tan trong dung dịch thẩm thấu vào khối nguyên liệu sẽ cho ra sản phẩm mong muốn chưa đủ vị theo yêu cầu. Tuy nhiên thời gian thẩm thấu dài hay ngắn còn phụ thuộc vào kích thước hay cấu trúc của mẫu nguyên liệu. - Kích thước nguyên liệu: kích thước của mẫu nguyên liệu cũng là yếu tố quyết định đến điều kiện thẩm thấu. Kích thước mẫu nguyên liệu quá lớn, dày hay mỏng dẫn đến quá trình thẩm thấu nhanh hay chậm. - Cấu trúc đặc trưng của nguyên liệu: cấu trúc giòn xốp, dẻo, hay mọng nước cũng cho biết ảnh hưởng đến qúa trình mất nước thẩm thấu. Mức độ hấp thu chất rắn hòa tan dễ dàng hay phức tạp phụ thuộc vào cấu trúc nguyên liệu. 2.1.5 Ứng dụng công nghệ mất nước thẩm thấu Mất nước thẩm thấu liên quan đến các sản phẩm rắn giàu nước được ngâm trong dung dịch nước đậm đặc (chủ yếu dung dịch đường hoặc muối). Hiện ứng công nghệ mất nước thẩm thấu phục vụ lĩnh vực thực phẩm đang dần phổ biến như: 4
  15. - Các sản phẩm trái cây sấy dẻo từ nguyên liệu xoài, chuối, nho, mận, ổi…. - Các sản phẩm sấy dẻo từ rau quả: cà rốt, cà chua, khoai lang…. - Các sản phẩm thịt, thủy hải sản, v.v…. Đến nay, các ứng dụng công nghiệp của quá trình này chủ yếu bị hạn chế dây chuyền sản xuất trái cây bán kẹo, kiểm soát trong đó chủ yếu là theo kinh nghiệm Những tiến bộ gần đây trong việc kiểm soát chuyển khối đã mở ra cách tối ưu hóa quá trình và sự phát triển của các ứng dụng mới lần lượt, đã kích hoạt các lĩnh vực nghiên cứu mới trong những năm tới đến. Chúng chủ yếu liên quan đến việc quản lý các giải pháp tập trung và xác nhận vi sinh của quá trình. Ngoài ảnh hưởng của cấu trúc rắn, chuyển khối lượng phụ thuộc vào các biến vận hành, chẳng hạn như diện tích bề mặt cụ thể của miếng thức ăn, nhiệt độ, thời gian, nồng độ và thành phần của dung dịch (tức là chất tan trọng lượng phân tử và tính chất, sự hiện diện của các ion), chế độ của tiếp xúc pha (pha rắn-lỏng), áp suất, và sản phẩm: tỷ lệ dung dịch. 2.2 SẤY 2.2.1 Định nghĩa Sấy là sử dụng nhiệt độ dể tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu. Trong quá khứ, nghiên cứu và phát triển trong sấy khô đã tập trung vào quy trình và công nghệ và sấy thực phẩm được thực hiện chủ yếu để kéo dài thời hạn sử dụng mà không quan trọng trong việc giữ lại thuộc tính chất lượng. Tuy nhiên, gần đây, những nỗ lực đã được thực hiện để phát triển thực phẩm khô chất lượng cao. Điều này đạt được bằng cách sử dụng tiểu thuyết công nghệ sấy, bằng cách cải thiện và tối ưu hóa sấy hiện có và bằng cách tối đa hóa các thuộc tính chất lượng như cấu trúc, màu sắc, hương vị, dinh dưỡng, vv. (Sablani 2006) Những tiến bộ trong kỹ thuật khử nước và phát triển các phương pháp sấy khô trong những năm gần đây đã cho phép chuẩn bị của một loạt các sản phẩm mất nước và thực phẩm tiện lợi từ trái cây và rau quả đáp ứng chất lượng, ổn định và yêu cầu chức năng đi đôi với kinh tế. Điều này đã được thực hiện bởi các nghiên cứu thử nghiệm bền vững trên năm. (Jayaraman and Das Gupta 1992) Sấy khô là một quá trình cổ xưa được sử dụng để bảo quản thực phẩm trong đó vật liệu được sấy khô được tiếp xúc với luồng không khí nóng chảy liên tục nơi hơi ẩm bốc hơi. Hiện tượng bên dưới quá trình này là một phức tạp vấn đề liên quan đến khối lượng đồng thời và vận chuyển năng lượng trong một hệ thống hút 5
  16. ẩm, co lại. Sấy khô cung cấp các sản phẩm khử nước với thời hạn sử dụng được kéo dài thêm một năm, nhưng chất lượng của một sản phẩm sấy thông thường là giảm mạnh so với thực phẩm ban đầu (Characteristics 2011) Hình 2.2: Thể hiện đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy Người ta có thể chia đường cong sấy thành ba giai đoạn: + Giai đoạn đốt nóng nguyên liệu (đoạn AB): tại thời điểm bắt đầu quá trình sấy, nếu nhiệt độ của nguyên liệu thấp hơn nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí thì nhiệt độ của nguyên liệu sẽ tăng lên. Giai đoạn đốt nóng nguyên liệu thường diễn ra nhanh và độ ẩm của nguyên liệu chỉ giảm đi một ít. + Giai đoạn sấy dẳng tốc (đoạn BC): trong giai đoạn này độ ẩm của nguyên liệu sẽ giảm tuyến tính theo thời gian sấy. Trên đường cong sấy giai đoạn sấy đẳng tốc tương đương với đoạn BC. Tốc độ sấy trong giai đoạn này là một hằng số. Theo lí thuyết giai đoạn sấy đẳng tốc sẽ kéo dài đến thời điểmkhi độ ẩm của nguyên liệu đạt tới giá trị độ ẩm tới hạn. + Giai đoạn sấy giảm tốc (đoạn CD): khi độ ẩm nguyên liệu đạt giá trị độ ẩm tới hạn tốc độ sấy sẽ giảm dần. Đường cong sấy trong giai đoạn sấy đẳng tốc không phải là đường thẳng nữa mà là một đoạn cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của nguyên liệu. Khi đạt giá trị cân bằng độ ẩm trong nguyên liệu không thể giảm hơn được nữa, tốc độ sấy lúc này bằng 0. Quá trình sấy kết thúc. 2.2.2 Nguyên tắc tách nước Trong quá trình sấy nước được tách ra khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc: - Bốc hơi - Thăng hoa 6
  17. Chúng ta cần phân biệt giữa sấy và cô đặc. Trong quá trình sấy nguyên liệu thường ở dạng rắn, tuy nhiên mẫu nguyên liệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù. Sản phẩm thu được sau quá trình sấy luôn ở dạng rắn và dạng bột. 2.2.3 Các phương pháp sấy Có nhiều phương pháp sấy và chúng được thực hiện theo những nguyên tắc khác nhau. Chúng ta có thể chia các phương pháp sấy thành những nhóm sau: - Sấy đối lưu: trong phương pháp này, người ta sử dụng không khí nóng để làm tác nhân sấy. Mẫu nguyên liệu sẽ được tiếp xúc trực tiếp với không khí nóng trong buồng sấy, một phần ẩm trong nguyên liệu sẽ được bốc hơi. Như vậy mẫu nguyên liệu cần sấy sẽ được cấp nhiệt theo nguyên tắc đối lưu. Khi đó động lực của quá trình sấy là do: + Sự chênh lệch áp suất hơi tại bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy, nhờ đó mà các phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu sẽ bốc hơi. + Sự chênh lệch ẩm tại bề mặt và tâm của nguyên liệu, nhờ đó mà ẩm tại tâm của nguyên liệu sẽ khuếch tán ra vùng bề mặt. - Sấy thăng hoa: trong phương pháp này mẫu nguyên liệu cần sấy trước tiên được đem lạnh đông để một phần ẩm trong nguyên lieeujchuyeenr sang trạng thái rắn. Tiếp theo, người ta sẽ tạo áp suất chân không và nâng nhẹ nhiệt đọ để nước thăng hoa, tức là nước sẽ được chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi mà không qua trạng thái lỏng. Làm đông khô là phương pháp loại bỏ nước bằng cách thăng hoa các tinh thể băng từ vật liệu đông lạnh. Các thông số phù hợp của ứng dụng quy trình cho phép để có được sản phẩm chất lượng tốt nhất so với các sản phẩm sấy khô bằng phương pháp truyền thống. Tính chất vật lý và hóa học rất tốt của thực phẩm và các sản phẩm công nghệ sinh học làm cho phương pháp này trở nên tốt nhất để sấy khô các sản phẩm độc quyền. Trên thị trường trong nước có nhiều lựa chọn các loại khác nhau các sản phẩm đông khô, và vẫn có sự quan tâm ngày càng tăng của người tiêu dùng đối với các sản phẩm này. Chi phí cao cho việc sấy khô vẫn hạn chế quy mô rộng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm. Đổi mới thiết bị và tiền xử lý nguyên liệu thô có thể làm giảm thời gian và năng lượng cần thiết cho quá trình này. . (Characteristics 2011) - Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy mà mẫu nguyên liệu cần sấy được đặt lên một bề mặt đã được gia nhiệt, nhờ đó mà nhiệt độ của nguyên liệu sẽ được gia tăng và làm một phần ẩm trong nguyên liệu bốc hơi và thoát ra môi trường bên ngoài. Trong 7
  18. phương pháp sấy này, mẫu nguyên liệu cần sấy được cấp nhiệt theo nguyên tắc dẫn nhiệt. - Sấy bức xạ: là phương pháp sấy mà người ta sử dụng nguồn nhiệt bức xạ để cung cấp cho mẫu nguyên liệu cần sấy. Nguồn bức xạ được sử dụng phổ biến hiện nay là tia hồng ngoại. Nguyên liệu sẽ được hấp thu năng lượng của tia hồng ngoại và nhiệt độ của nó sẽ tăng lên . trong phương pháp sấy bức xạ, mẫu nguyên liệu được cấp nhiệt nhờ hiện tượng bức xạ, còn sự thải ẩm từ nguyên liệu ra môi trường bên ngoài sẽ xảy ra theo nguyên tắc đối lưu. Thực tế cho thấy trong quá trình sấy bức xạ sẽ xuất hiện một gradient nhiệt rất lớn bên trong mẫu nguyên liệu. Nhiệt độ vùng bề mặt của nuyên liệu có thể cao hơn tại tại tâm mẫu nguyên liệu từ 20- 500C. Gradient nhiệt ngược chiều với gradient ẩm, điều này gây khó khăn cho sự khuếch tán ẩm từ tâm mẫu nguyên liệu đến vùng bề mặt, đồng thời gây ảnh hưởng về mặt cấu trúc của sản phẩm sau khi sấy. - Sấy bằng vi sóng và dòng điện cao tần: vi sóng là những sóng điện từ với tần số từ 300-300000MHz. Dưới tác động của vi sóng các phân tử nước trong mẫu nguyên liệu sẽ chuyển động quay cực liên tục. Hiện tượng này làm phát sinh nhiệt và nhiệt độ của mẫu nguyên liệu sẽ gia tăng. Khi đó một số phân tử nước tại vùng bề mạt của nguyên liệu sẽ bốc hơi. Còn trong trường hợp sử dụng dòng điện cao tần nguyên tắc gia nhiệt mẫu nguyên liệu cần sấy cũng tương tự như sử dụng vi sóng, tuy nhiên tần số sử dụng thấp hơn. Liên quan đến lò vi sóng (MW) (hỗ trợ MW hoặc tăng cường MW) sấy khô kết hợp là một kỹ thuật khử nước nhanh chóng có thể được áp dụng cho các loại thực phẩm cụ thể, đặc biệt là trái cây và rau quả. Sự lo ngại ngày càng tăng về chất lượng sản phẩm và chi phí sản xuất đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu điều tra và công nghiệp áp dụng công nghệ sấy kết hợp. Những ưu điểm của sấy kết hợp liên quan đến MW bao gồm các yếu tố sau: thời gian sấy ngắn hơn, chất lượng sản phẩm được cải thiện và linh hoạt trong sản xuất nhiều loại sản phẩm sấy khô. Nhưng các ứng dụng hiện tại được giới hạn trong các loại trái cây nhỏvà rau quả do chi phí khởi nghiệp cao và công nghệ tương đối phức tạp so với đối lưu thông thường sấy khô. Sấy kết hợp liên quan đến MW tận dụng lợi thế của phương pháp sấy thông thường và lò vi sóng, hàng đầuđể xử lý tốt hơn so với MW sấy một mình. (Zhang et al. 2006) 2.2.4 Các yếu tố ảnh ảnh trong qúa trình sấy  Liên quan đến điều kiện sấy 8
  19. Nhiệt độ tác nhân sấy: trong phương pháp sấy đối lưu khi tăng nhiệt độ tác nhân sấy thì tốc độ sấy sẽ tăng lên theo. Đó là do tốc độ truyền nhiệt được gia tăng, việc gia tăng nhiệt độ tác nhân sấy sẽ làm giảm độ ẩm tương đối của mẫu nguyên liệu. Điều này giúp cho các phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu cần sấy sẽ bốc hơi dễ dàng hơn. Nhiệt độ cao hơn cũng làm sự khuếch tán của các phân tử nước diễn ra nhanh hơn. Tuy nhiên nếu nhiệt độ tác nhân sấy quá cao thì các biến đổi vật lí và hóa học trong nguyên liệu diễn ra mạnh mẽ hơn. Một số biến đổi của nó có thể gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phâm sau quá trình sấy. Nhiệt độ càng cao thì hơi nước thoát ra càng nhanh, nhưng ở mức nhiệt cao này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị cảm quan, cấu trúc và hàm lượng dinh dưỡng. Hoa quả hay thực phẩm phẩm sấy sẽ có nhiệt độ sấy cao thấp tùy thuộc khác nhau để đảo bảo giữ được đầy đủ các chỉ tiêu chất lượng nêu trên. Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy: khi tăng độ ẩm tương đối của tác nhân sấy thì thời gian sấy sẽ kéo dài hơn. Trong phương pháp sấy đối lưu, theo lí thuyết các phân tử nước trên bề mặt sẽ bốc hơi thì cần có sự chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy. Sự chênh lệch này cangf tăng thì nước trên nguyên liệu bề mặt càng dễ bốc hơi. Đây cũng chính là động lực của quá trình sấy. Nếu độ ẩm tương đối của tác nhân sấy càng thấp thì tốc độ sấy trong giai đoạn đẳng tốc sẽ càng tăng. Tuy nhiên độ ẩm tương đối của không khí nóng ít ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc. Cần lưu ý độ ẩm tương đối của tác nhân sấy sẽ ảnh hưởng quyết định đến giá trị độ ẩm cân bằng của sản phẩm sau quá trình sấy. Khi sản phẩm đat đến giá trị cân bằng thì quá trình bốc hơi nước sẽ dừng lại. Đây là thông số phản ánh độ ẩm trong buồng sâý, độ ẩm của sản phẩm, trong quá trình sấy độ ẩm không khí trong buồng sấy luôn phải thấp hơn so với độ ẩm của mẫu nguyên liệu thì mới xảy ra hiện tượng thoát ẩm ra bên ngoài. Tốc độ tác nhân sấy: trong phương pháp sấy đối lưu, tốc độ tác nhân sấy sẽ ảnh hưởng đến thời gian sấy. Sự bốc hơi nươc từ bề mặt nguyên liệu sẽ diễn ra nhanh hơn khi tốc độ truyền khối được tăng cường nhờ sự đối lưu, tức là khi tốc độ tác nhân sấy được gia tăng. Kết quả thực nghiệm cho thấy khi tăng tốc độ tác nhân sấy rút ngắn thời gian sấy đẳng tốc, tuy nhiên nó ít gây ảnh hưởng trong giai đoạn giảm tốc. Áp lực: áp lực trong buồng sấy sẽ ảnh hưởng đến trạng thái của nước trong nguyên liệu cần sấy. Khi sấy ở điều kiện chân không do áp suất hơi của không khí giảm nên quá trình sấy sẽ diễn ra nhanh hơn. Tuy nhiên áp suất chân không ít ảnh hưởng đến sự khuếch tán ẩm trong vật liệu. 9
  20.  Liên quan đến nguyên liệu Diện tích bề mặt: Diện tích bề mặt của nguyên liệu cũng là một yêú tố ảnh hưởng lên tốc độ sấy cũng như thời gian sấy và thời gian tách ẩm. Kích thước khối nguyên liệu dày hơn mỏng làm cho thời gian sấy dài hay ngắn. Tùy thuộc vào sự phù hợp giá trị cảm quan mà kích thước nguyên liệu được thực hiện. Cách xử lý trước khi sấy sẽ quyết định trực tiếp tới màu sắc sản phẩm sau khi sấy khô. Nhiều thực phẩm chỉ cần sấy ngay mà vẫn giữ màu sắc đẹp, nhưng có nhiều thực phẩm cần có quá trình xử lý trước khi sấy. Một vài phương pháp thường dùng như chần nước sôi, rửa hoặc ngâm nước chanh, nước muối,… Cấu trúc: Nguyên liệu có tỉ lệ hàm ẩm cao hay thấp cũng quyết định tốc độ sấy và thời gian sấy phù hợp. Thành phần hóa học: thành phần định tính và định lượng của các chất hóa học có trong nguyên liệu ban đầu sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và thời gian sấy. Một số cấu tử như đường, protein, muối, tinh bột… có khả năng tương tác với các phân tử nước ở bên trong nguyên liệu. Chúng sẽ làm giảm tốc độ khuếch tán của các phân tử nước từ tâm nguyên liệu ra đến vùng bề mặt, do đó làm cho quá trình sấy dễ ra chậm chạp hơn.  Liên quan đến thiết bị sấy và phương pháp sấy 2.2.5 Thiết bị sấy Thiết bị sấy khay (tray dryer): thiết bị sấy khay có dạng hình hộp chữ nhật, bên trong có các khay được xếp song song theo phương nằm ngang. Nguyên liệu cần sấy sẽ được cho vào trong khay với chiều cao lớp nguyên liệu khoảng từ 2-6cm. không khí nóng được thổi vào bên trong thiết bị sấy theo hướng song song với bề mặt nguyên liệu trong khay. Thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên phương pháp sấy này dễ ảnh hưởng đến cấu trúc nguyên liệu. Hình 2.3: Tủ sấy đối lưu 10
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược