Luận văn Nghiên cứu công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại (Phần 1)

1. 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 S K L 0 0 3 8 1 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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. 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 1.2. 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
7. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 1.2.8. Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại 13 1.2.9. Ƣu, nhƣợc điểm của sấy hồng ngoại 14 1.3. 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 1.4. 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 1.5. 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 2.4.1. 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 2.5. 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
8. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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. Đánh giá cảm quan sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại ở chế độ tối ƣu 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
9. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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
10. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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 2 Bảng 3.3h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂ ) 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
11. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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 2 Bảng 3.4h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂ ) 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 2 Bảng 3.5h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂ ) 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 2 Bảng 3.6h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂ ) 65 Bảng 3.6i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng 66 ix
12. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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
13. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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
14. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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 0 xác lập đƣợc chế độ công nghệ tối ƣu cho quá trình sấy mít hồng ngoại là: tsấy = 67,07 C; 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
15. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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
16. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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
17. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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
18. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG  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
19. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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
20. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 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 W nhiệt độ cao về nơi có nhiệt độ thấp. A B *Trong đó: AB: giai đoạn đốt nóng BC: giai đoạn sấy K: điểm tới hạn K C Wcb Wcb: độ ẩm cân bằng 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
21. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 1.1.5. Đặc điểm của quá trình sấy Đặc điểm của quá trình sấy đối Giai đoạn tốc độ không đổi với vật thể có độ ẩm tƣơng đối cao, Tốc độ nhiệt độ sấy và tốc độ chuyển động Giai Giai sấy đoạn đoạn tốc của không khí không quá lớn, xảy ra gia độ sấy theo ba giai đoạn đó là: Giai đoạn làm nhiệt giảm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không [6] đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảm dần . Thời gian Đối với các trƣờng hợp sấy với điều Hình 1.2. Đƣờng biểu diễns ấquáy (h) trình sấy kiện khác, thì quá trình sấy cũng xảy ra bakhô giai đoạn, nhƣng các giai đoạn có thể đan xen khó phân biệt hơn.  Giai đoạn làm nóng vật Giai đoạn này bắt đầu từ khi đƣa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng, cho tới khi nhiệt độ vật đạt đƣợc bằng nhiệt độ kế ƣớc. Trong quá trình sấy này toàn bộ vật đƣợc gia nhiệt. Ẩm trong vật đƣợc gia nhiệt cho đến khi đạt đƣợc nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nƣớc trong môi trƣờng không khí trong buồng sấy. Do đƣợc làm nóng, nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do nƣớc tự do trong vật bay hơi, còn nhiệt độ vật tăng dần cho tới khi bằng nhiệt độ kế ƣớc. Tuy vậy, sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đều ở phần ngoài và phần trong vật. Vùng trong vật đạt đến nhiệt độ kế ƣớc chậm hơn. Đối với vật dễ sấy thì giai đoạn làm nóng vật xảy ra nhanh.  Giai đoạn sấy tốc độ không đổi Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ƣớc. Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi, còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp chỉ để hóa hơi nƣớc. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt, nƣớc tự do ở bên trong vật sẽ di chuyển ra ngoài bề mặt để hóa hơi. Nhiệt độ không khí nóng không đổi nên nhiệt độ vật sấy cũng không đổi, chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trƣờng cũng không đổi. Điều này làm cho độ chứa hơi của vật theo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi. Trong giai đoạn này biến thiên của độ chứa hơi theo thời gian là tuyến tính. Ẩm đƣợc thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của vật đạt tới trị số tới hạn Uk = 3
22. S K L 0 0 2 1 5 4