Luận văn Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không vi sóng một số loại thực phẩm
Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là nơi có nhiều sản phẩm nông nghiệp có giá trị kinh tế cao, việc thu hoạch và chế biến cũng nhƣ bảo quản sản phẩm còn nhiều vấn đề liên quan đến thời vụ, các sản phẩm trong vùng không chỉ gắn liền với địa danh quen thuộc mà còn mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho bà con nông dân nhƣ xoài cát Chu ở Cao Lãnh thuộc tỉnh Đồng Tháp, khóm Cầu Đúc ở Vị Thanh thuộc tỉnh Hậu Giang. Cùng với sự phát triển kinh tế ngày càng cao, mức sống ngƣời dân từng bƣớc đƣợc nâng cao, nhu cầu tiêu dùng của xã hội về sản phẩm hàng hóa ngày càng đa dạng và phong phú. Trong đó đặc biệt là các sản phẩm nông sản sấy khô đã và đang rất đƣợc ƣa chuộng trên thị trƣờng hiện nay. Những phƣơng pháp sấy sản phẩm hiện nay ở nƣớc ta đa phần là sấy bằng không khí nóng, sấy chân không, sấy lạnh, sấy năng lƣợng mặt trời và các phƣơng pháp sấy khác đã thể hiện đƣợc những ƣu điểm nhất định ứng với từng loại sản phẩm nông sản. Tuy nhiên, còn một số hạn chế về màu sắc và chất lƣợng dinh dƣỡng bên trong của sản phẩm sau khi sấy không đƣợc đảm bảo, thời gian sấy tăng, chi phí năng lƣợng tăng. Công nghệ sấy chân không là một công nghệ sấy tiên tiến, giải quyết đƣợc những nhƣợc điểm của những phƣơng pháp sấy khác trong việc đảm bảo chất lƣợng sản phẩm cả về mặt cảm quan và giá trị dinh dƣỡng bên trong sản phẩm. Hiện nay công nghệ này đã đƣợc áp dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc phƣơng Tây và một số nƣớc Châu Á với ƣu điểm vƣợt trội so với các công nghệ sấy khác, thời gian sấy ngắn, nhiệt độ sấy thấp, chất lƣợng sản phẩm sau khi sấy luôn giữ đƣợc gần nhƣ đầy đủ các tính chất đặc trƣng ban đầu.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không vi sóng một số loại thực phẩm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
TRẦN TẤN HẬU
NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ
PHƢƠNG PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG – VI SÓNG
MỘT SỐ LOẠI THỰC PHẨM
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH
2014
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
TRẦN TẤN HẬU
NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ
PHƢƠNG PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG – VI SÓNG
MỘT SỐ LOẠI THỰC PHẨM
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
Ts. NGUYỄN VĂN CƢƠNG
2014
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch i
CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG
Luận văn này, với đề tựa là “Nghiên cứu động học và đánh giá phƣơng
pháp sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm”, do học viên Trần
Tấn Hậu thực hiện theo sự hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Văn Cƣơng đã báo cáo
và đƣợc hội đồng chấm luận văn thông qua ngày 27/ 11 /2014.
Ủy viên Thƣ ký
(ký tên) (ký tên)
Ts. Nguyễn Văn Phong Ts. Huỳnh Thị Phƣơng Loan
Phản biện 1 Phản biện 2
(ký tên) (ký tên)
Ts. Bùi Hữu Thuận PGs. Ts. Võ Tấn Thành
Cán bộ hƣớng dẫn Chủ tịch hội đồng
(ký tên) (ký tên)
Ts. Nguyễn Văn Cƣơng PGs. Ts. Nguyễn Minh Thủy
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch ii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tại trƣờng tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan
tâm giúp đỡ của gia đình, thầy cô, các bạn học viên và sinh viên trong trƣờng.
Qua đây tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến gia đình tôi, cha mẹ và
các anh chị em tôi đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và
công tác.
Xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn
Văn Cƣơng, Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, khoa Công nghệ, trƣờng Đại học Cần
Thơ đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành tốt luận văn này.
Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Phạm Phi
Long, thầy Đặng Thành Công, Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, khoa Công nghệ,
trƣờng Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến các thầy cô và cán bộ trong Bộ
môn Công nghệ Sau thu Hoạch, Công nghệ Thực phẩm, khoa Nông nghiệp và
Sinh học Ứng dụng, trƣờng Đại học Cần Thơ đã truyền đạt những kiến thức
quý giá và hỗ trợ giúp tôi trong suốt thời gian học tại trƣờng.
Xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến tất cả các anh chị, các bạn học viên cao học
Ngành Công nghệ Sau thu Hoạch k19 đã đóng góp ý kiến, động viên và giúp
đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện lúa ĐBSCL và Bộ môn
Cơ điện – Nông nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận
văn này.
Sau cùng xin đƣợc gửi lời chúc đến quý thầy cô và các bạn học viên
ngành Công nghệ Sau thu Hoạch lời chúc sức khỏe và thành đạt.
Chân thành cảm ơn!
Cần thơ, ngày 11 tháng 11 năm 2014
Học viên thực hiện
Trần Tấn Hậu
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch iii
TRẦN TẤN HẬU, 2014. “Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp
sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm”. Luận văn thạc sĩ khoa học
ngành Công nghệ Sau thu Hoạch. Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng,
Trƣờng Đại học Cần Thơ. 81 trang. Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: Ts.
NGUYỄN VĂN CƢƠNG.
TÓM TẮT
Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không – vi sóng
một số loại thực phẩm được thực hiện với 4 loại nguyên liệu là khóm Cầu Đúc
(độ ẩm 82±1%, căn bản ướt), xoài cát Chu (độ ẩm 79±1%, căn bản ướt), cà
rốt (độ ẩm 89±1%, căn bản ướt) và tôm (độ ẩm 81±1%, căn bản ướt) với mục
tiêu xác định đường cong động học quá trình sấy; đánh giá chất lượng sản
phẩm sau khi sấy (cảm quan, hàm lượng vitamin C, cấu trúc bên trong sản
phẩm), đồng thời kiểm tra khả năng ngậm nước lại của sản phẩm sấy; xây
dựng mô hình toán để xác định hệ số khuếch tán ẩm (Deff); phân tích, so sánh
phương pháp sấy chân không – vi sóng với các phương pháp sấy đối lưu, sấy
chân không và xác định các điều kiện sấy chân không – vi sóng thích hợp cho
từng loại sản phẩm. Phương pháp thí nghiệm quá trình sấy chân không vi
sóng được bố trí theo thành phần điểm trung tâm với 2 thông số đầu vào là áp
suất chân không và công suất phát vi sóng ứng với các điều kiện sấy ở 60 ÷
120 mbar và 150 ÷ 250 W đối với khóm; 60 ÷ 120 mbar và 600 ÷ 800 W/ 300
÷ 500 W/ 150 ÷ 250 W đối với xoài; 60 ÷ 120 mbar và 250 ÷ 350 W đối với cà
rốt; 60 ÷ 120 mbar và 300 ÷ 500 W đối với tôm. Sản phẩm sau khi sấy được
đánh giá cảm quan theo phương pháp phân tích mô tả định lượng (QDA), hàm
lượng vitamin C của sản phẩm theo phương pháp iot, mô hình Lewis được sử
dụng để xác định hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy được thực hiện. Kết
quả cho thấy rằng sản phẩm thu được từ quá trình sấy chân không vi sóng cho
chất lượng cảm quan tốt nhất về màu sắc, hình dạng; thời gian sấy ngắn;
thành phần vitamin C bên trong sản phẩm cao hơn so với các phương pháp
sấy khác. Hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy dao động từ 1,80x10-9 đến
3,88x10
-9
(m
2
/s) đối với khóm, từ 3,61x10-9 đến 5,31x10-9 (m2/s) đối với xoài,
từ 4,00x10-9 đến 6,73x10-9 (m2/s) đối với cà rốt và từ 1,20x10-7 đến 9,69x10-8
(m
2/s) đối với tôm.
Từ khóa: sấy chân không vi sóng, mô hình toán, động học quá trình sấy,
sấy chân không, sấy vi sóng.
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch iv
TRAN TAN HAU, 2014. “Research on drying kinetics and assess method
microwave vacuum drying some food”. Master Thesis of Science in
Postharvest Technology. College of Agriculture and Applied Biology, Can
Tho University. 81 pages. Science instructor: Dr. Nguyen Van Cuong.
ABSTRACT
Research on drying kinetics and assess method microwave vacuum
drying some food is done with 4 ingredients are “Cầu Đúc” pineapple
(moisture content of 82±1%, wb), “Cát Chu” mango (moisture content of
79±1%, wb), carrots (moisture content of 89±1%, wb) and shrimp (moisture
content of 81±1%, wb) with the objective of determining the kinetic curves of
drying; undervest the quality of the product after drying (organoleptic,
vitamin C, texture), also examine the possibility of re-hydrated dried product,
constructed of mathematical model, determined the moisture diffusion
coefficient (Deff); analyzed, compare microwave vacuum drying method with
hot-air drying, vacuum drying and determined the conditions, microwave
vacuum drying process suitable for each type of product. Experimental
methods of drying vacuum microwave components are arranged according to
the center point with two input parameters is vacuum pressure and and
microwave power with drying conditions at 60 ÷ 120 mbar and 150 ÷ 250 W
for pineapples; 60 ÷ 120 mbar and 600 ÷ 800 W/ 300 ÷ 500 W/ 150 ÷ 250 W
for mango; 60 ÷ 120 mbar and 250 ÷ 350 W for carrots; 60 ÷ 120 mbar và
300 ÷ 500 W for shrimp. Product drying assessed organoleptic by the method
quantitative descriptive analysis (QDA), vitamin C by the method Iot, Lewis
model was used to determine the moisture diffusion coefficient of the drying
process was done. The results showed that the product obtained by the process
of microwave vacuum drying for best organoleptic quality of color, shape;
short drying time; vitamin C in the higher side compared to other drying
methods. The moisture diffusion coefficient of the drying process ranged from
1,80x10
-9
to 3,88x10
-9
(m
2
/s) for pineapple, from 3,61x10
-9
to 5,31x10
-9
(m
2
/s)
for mango, from 4,00x10
-9
to 6,73x10
-9
(m
2
/s) for carrot and from 1,20x10
-7
to
9,69x10
-8
(m
2
/s) for the shrimp.
Keywords: microwave vacuum drying, mathematical model, drying kinetic,
vacuum drying, microwave drying.
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch v
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam kết luận văn này đƣợc hoàn thành dựa trên các kết quả
nghiên cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất
cứ luận văn cùng cấp nào khác.
Giáo viên hƣớng dẫn Học viên thực hiện
Ký tên Ký tên
Ts. Nguyễn Văn Cƣơng Trần Tấn Hậu
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch vi
MỤC LỤC
CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG ................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
TÓM TẮT ......................................................................................................... iii
ABSTRACT .............................................................................................................. iv
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. v
MỤC LỤC ........................................................................................................ vi
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................... iix
DANH SÁCH HÌNH ........................................................................................ xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ xiii
CHƢƠNG I ....................................................................................................... 1
GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 2
1.2.1 Mục tiêu chung .................................................................................. 2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể .................................................................................. 2
CHƢƠNG II ...................................................................................................... 3
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................................ 3
2.1 Tổng quan về nguyên liệu ......................................................................... 3
2.1.1 Xoài cát Chu ...................................................................................... 3
2.1.2 Khóm Cầu Đúc .................................................................................. 5
2.1.3 Cà rốt ................................................................................................. 7
2.1.4 Tôm sú ............................................................................................... 9
2.2 Cơ sở quá trình sấy .................................................................................. 11
2.2.1 Các thông số của không khí ẩm ...................................................... 11
2.2.2 Quan hệ giữa vật liệu ẩm và không khí chung quanh ......................... 12
2.2.3 Các dạng liên kết ẩm ........................................................................ 13
2.2.4 Quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm ............................................... 14
2.2.5 Động học quá trình sấy ................................................................... 16
2.3 Các phƣơng pháp sấy ............................................................................... 18
2.3.1 Sấy đối lƣu ...................................................................................... 18
2.3.2 Sấy chân không ............................................................................... 19
2.4 Năng lƣợng vi sóng và môi trƣờng chân không ......................................... 19
2.4.1 Năng lƣợng vi sóng ........................................................................... 19
2.4.2 Môi trƣờng chân không ..................................................................... 21
2.4.3 Sấy chân không kết hợp với vi sóng ............................................... 22
CHƢƠNG III .................................................................................................. 23
PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 23
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch vii
3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu........................................................................... 23
3.1.1 Thời gian và địa điểm ..................................................................... 23
3.1.2 Nguyên liệu ..................................................................................... 23
3.1.3 Hóa chất sử dụng ............................................................................. 23
3.1.4 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ........................................................ 23
3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 27
3.2.1 Phƣơng pháp chuẩn bị mẫu ............................................................. 27
3.2.2 Phƣơng pháp phân tích .................................................................... 28
3.2.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu............................................................... 29
3.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ................................................................ 29
3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát ................................................... 29
3.3.2 Bố trí thí nghiệm ............................................................................. 30
3.3.3 Xây dựng mô hình toán để xác định hệ số khuếch tán (Deff) của quá
trình sấy chân không – vi sóng ......................................................................... 39
3.3.4 So sánh các phƣơng pháp sấy ......................................................... 42
CHƢƠNG IV ................................................................................................... 44
KẾT QUẢ THẢO LUẬN ............................................................................... 44
4.1 Khóm Cầu Đúc ........................................................................................ 44
4.1.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên .......................... 44
4.1.2 Quá trình sấy chân không vi sóng của khóm .................................. 44
4.1.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy khóm ....................................... 48
4.1.4 So sánh các phƣơng pháp sấy ......................................................... 50
4.2 Xoài cát Chu ............................................................................................ 53
4.2.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên .......................... 53
4.2.2 Quá trình sấy chân không vi sóng của xoài .................................... 53
4.2.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy xoài ......................................... 57
4.2.4 So sánh các phƣơng pháp sấy ......................................................... 59
4.3 Cà rốt ....................................................................................................... 61
4.3.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên .......................... 61
4.3.2 Quá trình sấy chân không vi sóng cà rốt ........................................ 62
4.3.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy cà rốt ....................................... 65
4.3.4 So sánh các phƣơng pháp sấy ......................................................... 67
4.4 Tôm ......................................................................................................... 70
4.4.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên .......................... 70
4.4.2 Quá trình sấy chân không vi sóng của tôm .................................... 71
4.4.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy tôm ......................................... 74
4.4.4 So sánh các phƣơng pháp sấy ......................................................... 75
4.5 Cấu trúc bên trong của các sản phẩm sấy ............................................... 78
CHƢƠNG V .................................................................................................... 79
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch viii
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................ 79
5.1 Kết luận ................................................................................................... 79
5.2 Đề nghị .................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 81
PHỤ LỤC A: CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ................................... 85
PHỤ LỤC B: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY KHÓM ................................. 92
PHỤ LỤC C: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY XOÀI ................................. 111
PHỤ LỤC D: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY CÀ RỐT ............................ 132
PHỤ LỤC E: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY TÔM .................................. 150
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Sau thu hoạch ix
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần dinh dƣỡng của xoài trong 100 g ăn đƣợc....................... 4
Bảng 2.2 Thành phần dinh dƣỡng của khóm trong 100 g ăn đƣợc .................... 6
Bảng 2.3 Thành phần dinh dƣỡng của cà rốt trong 100 g ăn đƣợc .................... 8
Bảng 2.4 Thành phần hóa học của tôm ............................................................ 10
Bảng 3.1 Các phƣơng pháp phân tích ............................................................... 28
Bảng 3.2 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng trên từng loại
nguyên liệu (công suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a ......................................... 30
Bảng 3.3 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng trên từng loại
nguyên liệu (áp suất chân không) thí nghiệm 1b .............................................. 31
Bảng 3.4 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của khóm (công
suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a ....................................................................... 31
Bảng 3.5 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của khóm (áp
suất chân không) thí nghiệm 1b ........................................................................ 31
Bảng 3.6 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của xoài (công
suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a ....................................................................... 32
Bảng 3.7 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của xoài (áp suất
chân không) thí nghiệm 1b ............................................................................... 32
Bảng 3.8 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của cà rốt (công
suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a ....................................................................... 33
Bảng 3.9 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của cà rốt (áp
suất chân không) thí nghiệm 1b ........................................................................ 33
Bảng 3.10 Xác định các điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của quá
trình sấy tôm ..................................................................................................... 33
Bảng 3.11 Các giá trị biên của bố trí thí nghiệm sấy khóm với 2 thông số (Pck,
MW) .................................................................................................................. 35
Bảng 3.12 Các giá trị biên của bố trí thí nghiệm sấy khóm với 2 thông số (Pck,
MW) theo code và thông số thật ....................................................................... 35
Bảng 3.13 Các giá trị biên của bố trí thí nghiệm sấy xoài với 2 thông số (Pck,
MW) ................................................
