Tài liệu Nghiên cứu công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY MÍT BẰNG BỨC XẠ HỒNG NGOẠI GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: LÊ NGỌC HUYỀN MSSV: 11116029 SKL 0 0 3 8 1 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2015-11116029 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY MÍT BẰNG BỨC XẠ HỒNG NGOẠI GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng SVTH: Lê Ngọc Huyền MSSV: 11116029 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Ngọc Huyền Ngành: Công nghệ Thực phẩm 1. Tên khóa luận: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY MÍT BẰNG BỨC XẠ HỒNG NGOẠI 2. Nhiệm vụ của khóa luận:  Tổng quan về nguyên liệu mít và sấy hồng ngoại.  Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng đến quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại.  Xây dựng các hàm mục tiêu: độ ẩm, đƣờng tổng, độ cứng, chi phí năng lƣợng trong quá trình sấy hồng ngoại mít.  Xây dựng và giải các bài toán tối ƣu một và đa mục tiêu của quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại.  Xây dựng quy trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại. 3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015 4. Ngày hoàn thành khóa luận: 15/07/2015 5. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Phần hƣớng dẫn: toàn bộ khóa luận Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc thông qua bởi Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày tháng năm 2015 Trƣởng Bộ môn Ngƣời hƣớng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bè, đây là nguồn động lực rất lớn giúp tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Qúy thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa Học Và Thực Phẩm và Gia đình, đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện khóa luận. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Dũng – giáo viên hƣớng dẫn. Thầy đã luôn tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Những kiến thức thầy dạy dỗ không chỉ giúp ích trong nội dung đề tài tốt nghiệp mà còn là nền tảng để tôi có thể tiếp tục học tập và làm việc trong tƣơng lai. Cuối cùng, tôi xin chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe để có thể cống hiến thật nhiều trong sự nghiệp trồng ngƣời cao quý của mình. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn! Tp. HCM, ngày 15 tháng 7 năm 2015 Sinh viên thực hiện Lê Ngọc Huyền ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định. Ngày 15 tháng 7 năm 2015 Ký tên Lê Ngọc Huyền iii GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ................................................................ i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii MỤC LỤC ................................................................................................................. iv DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................. xi TÓM TẮT KHÓA LUẬN ....................................................................................... xii MỞ ĐẦU ................................................................................................................. xiii CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................1 1.1. 1.2. Cơ sở lý thuyết sấy ........................................................................................1 1.1.1. Khái niệm ..............................................................................................1 1.1.2. Cơ sở của quá trình sấy .........................................................................1 1.1.3. Động học của quá trình sấy ...................................................................1 1.1.4. Bản chất của quá trình sấy.....................................................................2 1.1.5. Đặc điểm của quá trình sấy ...................................................................3 1.1.6. Mục đích của quá trình sấy ...................................................................4 1.1.7. Phân loại quá trình sấy ..........................................................................4 1.1.8. Các biến đổi xảy ra trong quá trình sấy.................................................7 Phƣơng pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại ....................................................8 1.2.1. Cơ sở khoa học của sấy hồng ngoại ......................................................8 1.2.2. Khái niệm về bức xạ hồng ngoại .........................................................11 1.2.3. Đặc điểm và tính chất của tia hồng ngoại ...........................................11 1.2.4. Các nguồn phát ra tia hồng ngoại ........................................................11 1.2.5. Ứng dụng của tia hồng ngoại ..............................................................12 1.2.6. Khái niệm sấy bằng bức xạ hồng ngoại ..............................................12 1.2.7. Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại ..........................12 iv GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.3. 1.4. 1.5. 1.2.8. Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại ......................................................13 1.2.9. Ƣu, nhƣợc điểm của sấy hồng ngoại ...................................................14 Những kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .........................................15 1.3.1. Những kết quả nghiên cứu trong nƣớc ................................................15 1.3.2. Những kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc ...............................................15 Nguyên liệu mít ...........................................................................................17 1.4.1. Đặc điểm sinh học ...............................................................................17 1.4.2. Thành phần hóa học, các tính chất nhiệt vật lý và dinh dƣỡng của mít …... ......................................................................................................19 Các yếu tố ảnh hƣởng đến sấy hồng ngoại ..................................................22 CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .26 2.1. Nguyên liệu..................................................................................................26 2.2. Thiết bị và dụng cụ nghiên cứu ...................................................................26 2.3. Sơ đồ nghiên cứu .........................................................................................29 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................32 2.5. 2.4.1. Phƣơng pháp xác định độ ẩm ..............................................................32 2.4.2. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng đƣờng tổng ...................................33 2.4.3. Phƣơng pháp xác định độ cứng sản phẩm ...........................................35 2.4.4. Phƣơng pháp xác định Protein ............................................................35 2.4.5. Phƣơng pháp xác định Lipid ...............................................................35 2.4.6. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng tro tổng .........................................35 2.4.7. Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu vi sinh vật ....................................36 2.4.8. Phƣơng pháp tính toán chi phí năng lƣợng .........................................36 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ƣu ..........................................36 2.5.1. Thiết lập bài toán tối ƣu các hàm mục tiêu thành phần ......................36 2.5.2. Thiết lập bài toán tối ƣu cho đa mục tiêu ............................................41 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN...............................................................45 3.1. Thành phần hóa học của mít ........................................................................45 3.2. Kết quả thực nghiệm xác định độ ẩm, đƣờng tổng, cấu trúc sản phẩm và chi phí năng lƣợng...........................................................................................................45 v GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3.3. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng với các hàm mục tiêu .....................................................................................................................46 3.3.1. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm mục tiêu độ ẩm ...................................................................................................46 3.3.2. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm mục tiêu là đƣờng tổng .......................................................................................51 3.3.3. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm mục tiêu là độ cứng sản phẩm ............................................................................56 3.3.4. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm mục tiêu là chi phí năng lƣợng ...........................................................................61 3.4. Xây dựng và giải bài toán tối ƣu một mục tiêu ...........................................66 3.5. Xây dựng và giải bài toán tối ƣu đa mục tiêu ..............................................67 3.6. Thực nghiệm kiểm chứng tối ƣu .................................................................69 3.7. Các chỉ tiêu vi sinh trong sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại ở chế độ tối ƣu ....................................................................................................................69 3.8. ƣu Đánh giá cảm quan sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại ở chế độ tối .....................................................................................................................69 3.9. Xác lập chế độ công nghệ và xây dựng quy trình sấy .................................71 3.10. Tính kinh tế ..................................................................................................71 3.11. Bàn luận .......................................................................................................72 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................74 vi GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Động học quá trình sấy .............................................................................. 2 Hình 1.2. Đƣờng biểu diễn quá trình sấy................................................................... 3 Hình 1.3. Bức xạ nhiệt tác động lên môi trƣờng hữu hạn ......................................... 9 Hình 1.4. Qủa mít .................................................................................................... 17 Hình 1.5. Cơm mít ................................................................................................... 17 Hình 1.6. Các sản phẩm về mít ................................................................................ 22 Hình 1.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến mít sấy hồng ngoại ........................................ 22 Hình 2.1. Nguyên liệu mít ....................................................................................... 26 Hình 2.2. Máy sấy hồng ngoại ................................................................................. 29 Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu ..................................................................................... 30 Hình 2.4. Sơ đồ sản xuất mít sấy hồng ngoại .......................................................... 31 Hình 2.5. Sản phẩm mít sấy hồng ngoại ở chế độ tối ƣu ......................................... 32 Hình 2.6. Đƣờng chuẩn ............................................................................................ 34 Hình 2.7. Mẫu đo đƣờng tổng.................................................................................. 35 Hình 2.8. Máy đo quang phổ ................................................................................... 35 Hình 2.9. Sơ đồ mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hƣởng với các hàm mục tiêu .... 37 Hình 2.10. Bài toán đa mục tiêu ............................................................................... 41 Hình 2.11. Không gian hàm mục tiêu của bài toán tối ƣu hai mục tiêu ................... 42 Hình 3.1. Trục màu L, a, b ....................................................................................... 70 Hình 3.2. Các sản phẩm mít sấy .............................................................................. 70 Hình 3.3. Quy trình công nghệ tổng quát sấy bức xạ hồng ngoại mít ................... 71 vii GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong 100g thịt mít tƣơi .......................................... 19 Bảng 1.2. Thành phần vitamin trong cơm mít tƣơi .................................................. 19 Bảng 1.3. Thành phần chất khoáng có trong 100 g thịt mít tƣơi ............................. 19 Bảng 1.4. So sánh thành phần dinh dƣỡng của mít với chuối và xoài .................... 21 Bảng 2.1. Số liệu đƣờng chuẩn ................................................................................ 34 Bảng 2.2a. Các mức của yếu tố ảnh hƣởng ............................................................. 38 Bảng 2.2b. Các biến của ma trận quy hoạch cấu trúc tâm hai yếu tố....................... 38 Bảng 2.2c. Ma trận quy hoạch với biến ảo TYT 23 và kết quả thực nghiệm .......... 39 Bảng 2.2d. Các thí nghiệm ở tại tâm ........................................................................ 40 Bảng 3.1. Thông số về thành phần hóa học của nguyên liệu ................................... 45 Bảng 3.2. Kết quả thực nghiệm của các hàm mục tiêu ............................................ 45 Bảng 3.3a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ ẩm theo ma trận trực giao cấp 2…….. ............................................................................................................... 47 Bảng 3.3b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ ẩm theo ma trận trực giao cấp 2……. ................................................................................................................. 47 Bảng 3.3c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ ẩm theo ma trận trực giao cấp 2……… .............................................................................................................. 48 Bảng 3.3d. Hệ số của PTHQ cho độ ẩm ................................................................... 49 Bảng 3.3e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 49 Bảng 3.3f. Sai số trong PTQH của độ ẩm ................................................................ 49 Bảng 3.3g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của độ ẩm ............. 49 Bảng 3.3h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 50 Bảng 3.3i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu độ ẩm ............................... 50 Bảng 3.4a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu đƣờng tổng theo ma trận trực giao cấp 2 .................................................................................................................. 52 Bảng 3.4b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu đƣờng tổng theo ma trận trực giao cấp 2 .................................................................................................................. 52 Bảng 3.4c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu đƣờng tổngtheo ma trận trực giao cấp 2 .................................................................................................................. 53 viii GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 3.4d. Hệ số của PTHQ cho đƣờng tổng .......................................................... 54 Bảng 3.4e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 54 Bảng 3.4f. Sai số trong PTQH của đƣờng tổng ........................................................ 54 Bảng 3.4g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của đƣờng tổng .... 54 Bảng 3.4h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 55 Bảng 3.4i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu đƣờng tổng ....................... 56 Bảng 3.5a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ cứng theo ma trận trực giao cấp 2…….. ............................................................................................................... 57 Bảng 3.5b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ cứng theo ma trận trực giao cấp 2…….. ............................................................................................................... 57 Bảng 3.3c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ cứng theo ma trận trực giao cấp 2…….. ............................................................................................................... 58 Bảng 3.5d. Hệ số của PTHQ cho độ cứng ............................................................... 58 Bảng 3.5e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 59 Bảng 3.5f. Sai số trong PTQH của độ cứng ............................................................ 59 Bảng 3.5g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của độ cứng ......... 59 Bảng 3.5h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 60 Bảng 3.5i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu độ cứng ........................... 61 Bảng 3.6a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng theo ma trận trực giao cấp 2 .................................................................................................... 62 Bảng 3.6b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng theo ma trận trực giao cấp 2 .................................................................................................... 62 Bảng 3.6c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng theo ma trận trực giao cấp 2 .................................................................................................... 63 Bảng 3.6d. Hệ số của PTHQ cho chi phí năng lƣợng ............................................. 64 Bảng 3.6e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 64 Bảng 3.6f. Sai số trong PTQH của chi phí năng lƣợng ........................................... 64 Bảng 3.6g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của chi phí năng lƣợng…….. .............................................................................................................. 64 Bảng 3.6h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 65 Bảng 3.6i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng .......... 66 ix GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 3.7. Gía trị tối ƣu của hàm mục tiêu thực nghiệm .......................................... 68 Bảng 3.8. Chỉ tiêu vi sinh ......................................................................................... 69 Bảng 3.9. Chỉ tiêu màu sắc....................................................................................... 70 Bảng 3.10. Yếu tố ảnh hƣởng và hàm mục tiêu sau khi tối ƣu ........................................... 71 Bảng 3.11. Yếu tố ảnh hƣởng và hàm mục tiêu sau khi tối ƣu ............................... 71 x GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Chữ viết tắt PTHQ Phƣơng trình hồi quy BTTƢ Bài toán tối ƣu QHTN Quy hoạch thực nghiệm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam xi GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT KHÓA LUẬN Quá trình sấy bức xạ hồng ngoại đƣợc xem là tối ƣu trong kỹ thuật sấy các vật liệu mỏng nhƣ bánh tráng, các loại rau củ quả, trái cây. Đối với sấy hồng ngoại sự phân bố đƣờng đẳng nhiệt của một đèn không đều dẫn đến hiện tƣợng vật liệu bị cong vênh. Để tăng hiệu suất sấy, tiết kiệm nhiên liệu cần lựa chọn các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ nhiệt độ, thời gian, cƣờng độ bức xạ. Với đề tài luận văn tốt nghiệp, chúng tôi xin chọn mít Thái là đối tƣợng nghiên cứu. Tiến hành 18 thí nghiệm với các chế độ khác nhau (53 ÷ 67,070C); (11,17 ÷ 16,82 h); (1,17 ÷ 6,8 bóng đèn). Sản phẩm sau quá trình sấy đƣợc tiến hành phân tích độ ẩm, thành phần hóa học (đƣờng tổng) tại Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, độ cứng sản phẩm đƣợc đo tại trƣờng Đại Học Công Nghiệp TP.HCM, các kết quả đƣợc đem đi xử lý và tối ƣu hóa với bốn hàm mục tiêu là: độ ẩm, đƣờng tổng, độ cứng, chi phí năng lƣợng. Từ đó xác lập đƣợc chế độ công nghệ tối ƣu cho quá trình sấy mít hồng ngoại là: tsấy = 67,070C; T = 13,534 h. Kết quả sản phẩm đạt: độ ẩm 5,678%, đƣờng tổng 22,249%; độ cứng sản phẩm 171,01 mJ; chi phí năng lƣợng là 6,618. Ngoài ra, các chỉ tiêu vệ sinh an toàn của sản phẩm đƣợc phân tích tại Trung Tâm Sắc Ký Hải Đăng, Quận 1, TP.HCM. xii GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Việt Nam là một trong những nƣớc có nền nông nghiệp phát triển, các sản phẩm nông sản của nƣớc ta rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên thời gian bảo quản, sử dụng của các loại nông sản này không đƣợc dài, nông sản dễ bị hƣ hỏng bởi các yếu tố bên ngoài. Do đó, vấn đề đặt ra là làm cách nào để có thể bảo quản nông sản một cách tốt nhất, và một trong những cách bảo quản hiện nay có thể đáp ứng các yêu cầu về màu sắc, chất lƣợng của sản phẩm là phƣơng pháp sấy. Bên cạnh đó, đất nƣớc ta lại nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa nên rau củ quả phát triển tƣơi tốt quanh năm. Đây là một đặc điểm thuận lợi để phát triển ngành công nghiệp sấy các loại rau, củ, quả xuất khẩu có giá trị kinh tế cao nhƣ: mít sấy, chuối sấy, nhãn sấy.... Qúa trình sấy giúp giảm sự hao hụt về số lƣợng và chất lƣợng của thực phẩm đến mức thấp nhất, trƣớc các tác nhân gây hƣ hỏng nhƣ: nấm mốc, nấm men, vi sinh vật gây hại… Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và bắt nguồn từ nhu cầu thực tế, có rất nhiều phƣơng pháp sấy khác nhau đƣợc ra đời, với mục đích cuối cùng là giúp bảo quản thực phẩm trƣớc sự tấn công của tất cả các yếu tố có khả năng làm hƣ hỏng chúng. So với nhiều phƣơng pháp sấy khác, phƣơng pháp sấy bức xạ hồng ngoại là một trong những kỹ thuật tiên tiến hiện nay. Kỹ thuật này có một số ƣu điểm nổi bật so với các kỹ thuật sấy khác nhƣ: giá trị dinh dƣỡng, giá trị cảm quan gần nhƣ vẫn còn nguyên vẹn so với ban đầu do quá trình sấy đƣợc truyền nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại. Chính vì vậy kỹ thuật sấy hồng ngoại đƣợc ứng dụng trong bảo quản các sản phẩm thực phẩm làm tăng giá trị kinh tế. Ở Việt Nam mít là một trong những nông sản phổ biến, có giá trị dinh dƣỡng rất cao, mít tƣơi có rất nhiều vitamin, khoáng và các chất dinh dƣỡng tốt cho sức khỏe con ngƣời. Tuy nhiên, mít tƣơi lại chứa nhiều nƣớc nên thời gian bản quản không lâu và các chất dinh dƣỡng trên thƣờng rất nhạy cảm với ánh sáng, oxy và nhiệt độ. Do đó cần lựa chọn kỹ thuật sấy thích hợp. Kỹ thuật sấy bức xạ hồng ngoại với nhiệt độ sấy thấp, khả năng tách ẩm cao sẽ giữ đƣợc tối đa những thành phần giá trị của mít. Hơn thế nữa, kỹ thuật sấy bức xạ hồng ngoại sẽ làm giảm bớt chi phí so với quá trình sấy thăng hoa mà chất xiii GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP lƣợng sản phẩm không thay đổi nhiều. Ngoài ra, mít sau khi sấy còn có nhiều ƣu điểm vƣợt trội so với mít tƣơi nhƣ:  Hàm lƣợng chất khô cao hơn.  Hƣơng vị đậm đà tạo cảm giác mới lạ.  Thời gian bảo quản dài.  Nhẹ nhàng và thuận tiện khi sử dụng. 2. Mục tiêu khóa luận Các mục tiêu cần phải đạt đƣợc trong quá trình thực hiện đồ án là:  Nghiên cứu, xác định chế độ công nghệ sấy mít bằng kỹ thuật sấy hồng ngoại để tạo ra đƣợc sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao và giá trị cảm quan tốt mà chi phí năng lƣợng là thấp nhất.  Khẳng định đƣợc những tính năng ƣu việt của phƣơng pháp sấy hồng ngoại so với các phƣơng pháp sấy khác. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu  Đối tƣợng nghiên cứu: Sử dụng mít Thái làm nguyên liệu chính để tiến hành sấy thực nghiệm.  Phạm vi nghiên cứu: xây dựng quy trình sấy bức xạ hồng ngoại. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ, thời gian sấy và cƣờng độ bức xạ ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm. Sử dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ƣu hóa để tìm ra chế độ tối ƣu về nhiệt độ, thời gian và cƣờng độ bức xạ cho quá trình sấy. Với quy mô thực hiện đề tài là luận văn tốt nghiệp của sinh viên nên đề tài đƣợc nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm. 4. Nội dung Nội dung đồ án bao gồm:  Tổng quan về quá trình sấy, sấy hồng ngoại, nguyên liệu mít.  Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy, các hàm mục tiêu.  Thiết lập và giải bài toán tối ƣu hóa đối với công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại.  Xây dựng quy trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại hoàn chỉnh.  Tổng kết và bàn luận về kết quả đạt đƣợc. xiv GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 5. Cơ sở khoa học các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc  Trong nƣớc  Nghiên cứu công nghệ mít sấy Vinamit.  Nghiên cứu công nghệ sản xuất nƣớc giải khát từ mít.  Nghiên cứu kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm mít.  Nghiên cứu công nghệ sản xuất kẹo mít.  Thế giới  Nghiên cứu mít để làm đồ uống, kem, mứt, halwa và thạch.  Nghiên cứu dùng mít để lên men.  Nghiên cứu mít làm nectar. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu: nghiên cứu về mít sấy bằng kỹ thuật hồng ngoại. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn  Ý nghĩa khoa học  Khẳng định đƣợc vai trò quan trọng của khoa học kỹ thuật nói chung và kỹ thuật sấy nói riêng trong việc thu hoạch, chế biến và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.  Tạo nền tảng cho việc nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật sấy bức xạ hồng ngoại vào các loại nông sản khác nhƣ nhãn, chuối, sầu riêng, vải….  Ý nghĩa thực tiễn  Tạo ra một sản phẩm mít sấy tuyệt vời về giá trị cảm quan mà vẫn giữ đƣợc giá trị dinh dƣỡng cao, chi phí năng lƣợng thấp. Đặc biệt mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại không phải qua giai đoạn chiên chân không nhƣ các sản phẩm có trên thị trƣờng hiện nay nên an toàn cho ngƣời sử dụng.  Giải quyết đƣợc vấn đề khi sản phẩm mít tƣơi không đƣợc tiêu thụ hết.  Có thể chuyển giao công nghệ, tạo mối liên hệ giữa nhà trƣờng và doanh nghiệp.  Có thể giới thiệu trái cây của Việt Nam đến với bạn bè quốc tế bằng cách xuất khẩu. 8. Bố cục  Chƣơng một: Trình bày một cách tổng quan nhất về phƣơng pháp sấy: khái niệm, bản chất, đặc điểm, các phƣơng pháp sấy, sấy hồng ngoại... Tổng quan về nguyên liệu mít: thành phần hóa học, nguồn gốc, sinh trƣởng, các hƣ hỏng có thể xảy ra trong quá trình thu hoạch và bảo quản mít, cách xử lý… xv GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP  Chƣơng hai: Trình bày đối tƣợng, sơ đồ và các phƣơng pháp nghiên cứu, quy trình công nghệ. Thực hiện quy hoạch thực nghiệm và tối ƣu hóa, giải quyết bài toán tối ƣu của sấy hồng ngoại.  Chƣơng ba: Trình bày kết quả và bàn luận, đƣa ra kết luận và kiến nghị. xvi GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẤY 1.1.1. Khái niệm Sấy là một phƣơng pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng. Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm men và nấm mốc bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động đƣợc, giảm hoạt động các enzyme, giảm kích thƣớc và trọng lƣợng của sản phẩm. Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt sấy ra ngoài môi trƣờng xung quanh. Các quá trình này xảy ra đồng thời trên vật liệu sấy. 1.1.2. Cơ sở của quá trình sấy Sấy là quá trình công nghệ phức tạp. Về nguyên tắc, có nhiều phƣơng pháp sấy vật liệu khác nhau. Loại bỏ ẩm dựa vào năng lƣợng có hai phƣơng pháp chính:  Phƣơng pháp 1: loại bỏ ẩm nƣớc ra khỏi vật liệu, không làm thay đổi trạng thái liên kết, nƣớc vẫn ở dạng lỏng. Phƣơng pháp này có thể thực hiện bằng các quá trình: ép, ly tâm, lọc.  Phƣơng pháp 2: loại bỏ ẩm khi thay đổi trạng thái liên kết: lỏng biến thành hơi. Phƣơng pháp này liên quan đến chi phí nhiệt để hâm nóng vật liệu ẩm, bốc hơi nƣớc trên bề mặt vật liệu và làm sôi lỏng trên bề mặt vật liệu và dần thoát ra ngoài. 1.1.3. Động học của quá trình sấy Tất cả các vật liệu rắn ẩm đều có khả năng hút ẩm từ môi trƣờng xung quanh hoặc nhả ẩm ra ngoài môi trƣờng xung quanh. Sự chuyển động của hơi nƣớc theo chiều nào phụ thuộc vào trạng thái môi trƣờng xung quanh và tính chất vật liệu. Điều kiện để nƣớc bay hơi từ vật liệu ẩm vào môi trƣờng xung quanh là PA (áp suất hơi của nƣớc trên bề mặt vật liệu) lớn hơn pA (áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong môi trƣờng xung quanh). 1 GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Áp suất hơi của nƣớc trên bề mặt vật liệu PA phụ thuộc độ ẩm của vật liệu, nhiệt độ và dạng liên kết ẩm với vật liệu. khi nhiệt độ và độ ẩm vật liệu tăng thì PA tăng, lực liên kết ẩm với vật liệu càng lớn thì PA càng giảm. Với độ ẩm tƣơng đối = 1, khi đó pA = PA = Pbão hòa (áp suất hơi bão hòa), đƣợc gọi là điểm hút nƣớc, độ ẩm vật liệu tƣơng ứng với điều kiện trên đƣợc gọi là độ ẩm hút nƣớc. Lƣợng ẩm ứng với vật liệu có độ ẩm lớn hơn độ ẩm hút nƣớc gọi là ẩm không liên kết. Qúa trình sấy thƣờng chỉ bốc hơi đƣợc ẩm không liên kết và một phần lƣợng ẩm liên kết. Lƣợng ẩm bốc hơi đƣợc gọi là ẩm tự do. Quá trình bay hơi thƣờng có hai giai đoạn: Ẩm trên bề mặt vật liệu bay hơi vào môi trƣờng xung quanh, tốc độ quá trình phụ thuộc vào áp suất PA, pA, nhiệt độ và tốc độ chuyển động của môi trƣờng. Khi độ ẩm trên bề mặt vật liệu nhỏ hơn độ ẩm bên trong vật liệu, nó sẽ khuếch tán ẩm từ bên trong ra bề mặt vật liệu nhờ chênh lệch độ ẩm. Khi nhiệt độ trong vật liệu khác nhau thì nƣớc sẽ di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao về nơi có nhiệt độ thấp. W A B *Trong đó:  AB: giai đoạn đốt nóng  BC: giai đoạn sấy  K: điểm tới hạn  Wcb: độ ẩm cân bằng Wcb K C Hình 1.1. Động học quá trình sấy 1.1.4. Bản chất của quá trình sấy Bản chất sấy là quá trình khuếch tán ẩm từ bên trong vật liệu sấy ra lớp bề mặt ngoài và quá trình chuyển hơi ẩm từ bề mặt vật liệu ra môi trƣờng xung quanh, hay nói cách khác là do sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trƣờng xung quanh. Đối với hai giai đoạn trong quá trình này xảy ra đồng thời, không có ranh giới phân biệt rõ ràng, tùy theo thời gian cụ thể trong quá trình sấy mà một trong hai giai đoạn quyết định tốc độ sấy. 2