Nghiên cứu quá trình lạnh đông tinh bột nghệ sử dụng cho quá trình sấy thăng hoa

MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii DANH MỤC HÌNH ẢNH xii DANH MỤC BẢNG BIỂU .xiii TÓM TẮT ĐỒ ÁN xiv MỞ ĐẦU xv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở lý thuyết trình lạnh đông 1.2 Phương pháp sấy thăng hoa 12 1.3 Phương pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng 16 1.4 Nguyên liệu tinh bột nghệ 22 1.5 Xác định tỷ lệ nước đóng băng tinh bột nghệ q trình lạnh đông 29 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Nguyên liệu thiết bị 32 2.2 Sơ đồ quy trình xây dựng mơ hình tỷ lệ nước đóng băng 36 2.3 Sơ đồ nghiên cứu 39 2.4 Phương pháp nghiên cứu 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 44 3.1 Thành phần hóa học thơng số nhiệt vật lý tinh bột nghệ ướt 44 3.2 Xây dựng giải mơ hình tốn tỷ lệ nước đóng băng 46 3.3 Thực nghiệm tính mơ hình tốn lạnh đông tinh bột nghệ 49 3.4 Xác lập chế độ công nghệ lạnh đông tinh bột nghệ sử dụng cho sấy thăng hoa 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 Kết luận 55 Kiến nghị 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 xi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Q trình hình thành điểm đóng băng Hình 1.2: Ảnh hưởng nhiệt độ lạnh đơng đến kích thước tinh thể băng Hình 1.3: Đồ thị giản đồ P – t nước 13 Hình 1.4: Đồ thị thể mối quan hệ áp suất nhiệt độ 14 Hình 1.5: Hình ảnh tinh thể tinh bột nghệ 26 Hình 1.6: Phân bố kích thước tinh thể tinh bột nghệ 26 Hình 1.7: Cơng thức hóa hóa học hợp chất curcuminoid 27 Hình 3.1: Mơ hình vật thể lạnh đơng sản phẩm tinh bột nghệ 46 Hình 3.2: Đồ thị thể mối quan hệ thời gian nhiệt độ lạnh đơng 51 Hình 3.3 Đồ thị thể tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ 52 xii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Quan hệ áp suất (Pth) với nhiệt độ (Tth) thăng hoa nước đá 14 Bảng 1.2:Hoạt tính sinh học chất nghệ 23 Bảng 1.3: Thành phần tinh bột nghệ 25 Bảng 3.1: Các thành phần tinh bột nghệ 44 Bảng 3.2: Các thông số nhiệt vật lý tinh bột nghệ 45 Bảng 3.3: Các thông số nhiệt vật lý tinh bột nghệ 46 Bảng 3.4: Kết thực nghiệm tính tốn thơng số τ, Ts, Tc, Ta, L tinh bột nghệ 50 Bảng 3.5: Kết thực nghiệm tính tốn giá trị Cn, Cnd, Cck, ∅1, ∅2, ∅3 tinh bột nghệ 50 Bảng 3.6: Tỷ lệ nước đóng băng theo thời gian 51 xiii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tinh bột nghệ sản phẩm có nhiều giá trị y học, thực phẩm làm đẹp Tuy nhiên hướng phát triển sản phẩm chưa tập trung nghiên cứu Tinh bột nghệ nghiên cứu có tác dụng tá dược chống lại bênh dày thử nghiệm chống ung thư miệng Thành phần tinh bột nghệ curcumin Curcumin chứng minh chất có nhiều tác dụng sinh học, chống viêm, chất chống oxy hóa, giảm lượng lipid máu Curcumin nghiên cứu có tác dụng chống số bệnh ung thư Sấy thăng hoa công nghệ sản xuất thực phẩm giữ giá trị dinh dưỡng cảm quan thực phẩm Trong nghiên cứu tác giả tìm nhiệt độ đóng băng phù hợp cho tinh bột nghệ phục vụ cho trình sấy thăng hoa phương pháp thực nghiệm xây dựng mơ hình tốn Sau xây dựng mơ hình tốn ta tiến hành số liệu thơng số nhiệt vật lý tinh bột nghệ vào ta có tỷ lệ nước đóng băng nhiệt độ thời gian xác định Đối với trình sấy thăng hoa tinh bột nghệ, để tỷ lệ nước đóng băng đạt 100% nhiệt độ làm lạnh đơng phải -23,2oC Đây nhiệt độ phù hợp cho trình lạnh đông tinh bột nghệ xiv MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Nghệ xem loại dược phẩm quý nghệ có chứa thành phần curcumin, xem hoạt chất sinh học quan trọng dùng để phòng chống chữa nhiều loại bệnh cho người như: dày, ung thư, viêm khớp Vì người ta ln tìm cách chiết xuất tinh bột nghệ chứa hàm lượng lướn curcumin để làm thuốc Tuy nhiên điều kiện chế biến thông thường ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Do việc tìm phương pháp chế biến thích hơp để bảo tồn hàm lượng curcumin vấn đề vô quan trọng cần đặt để giữ chất lượng chúng Phương pháp sấy thông thường nhiệt độ cao, số phương pháp sấy nhiệt độ thấp, sản phẩm tiếp xúc với khơng khí khơng đảm bảo Với sấy thăng hoa, trình tiến hành nhiệt độ thấp điểm ba thể O(0,0098oC;4,48 mmHg) Ở điều kiện sản phẩm sau sấy gần giữ tính chất ban đầu tự nhiên chúng, cho sản phẩm sấy với chất lượng cao so với phương pháp sấy khác, bảo tồn hoạt chất sinh học tinh bột nghệ Tuy nhiên, trình sấy thăng hoa trải qua nhiều giai đoạn phức tạp, tinh bột nghệ phải qua giai đoạn lạnh đông, sấy thăng hoa cuối sấy chân không (nếu có) độ ẩm chưa đạt u cầu Vì khối lượng công việc nghiên cứu sấy thăng hoa tinh bột nghệ lớn nên đề tài tập trung “Nghiên cứu q trình lạnh đơng tinh bột nghệ sử dụng cho trình sấy thăng hoa” Đề tài nghiên cứu nhằm giải mục tiêu sau: đảm bảo tỷ lệ nước đóng băng 100% thời gian ngắn để chi phí lượng thấp Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu trình lạnh đơng tinh bột nghệ sử dụng cho sấy thăng hoa nhằm tạo tinh bột nghệ có chất lượng tốt tinh bột nghệ cho nước đóng băng hoàn toàn thời gian ngắn Đối tượng nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu: Lạnh đông với nguyên liệu tinh bột nghệ Kết đạt mơ hình tốn để nước tinh bột nghệ đóng băng 100% Phạm vi giới hạn đề tài xv Nghiên cứu trình lạnh đơng tinh bột - giai đoạn đầu q trình sấy thăng hoa Nội dung nghiên cứu - Tổng quan tinh bột nghệ q trình lạnh đơng - Phân tích q trình lạnh đơng mơ hình tốn xác định tỷ lệ nước đóng băng - Xác định mơ hình tỷ lệ nước đóng băng phù hợp áp dụng cho sản phẩm tinh bột nghệ - Tiến hành thực nghiệm xây dựng tỷ lệ nước đóng băng - Xác lập chế độ lạnh đơng tinh bột nghệ áp dụng cho trình sấy thăng hoa - Tổng kết kết luận Ý nghĩa khoa học thực tiễn  - Ý nghĩa khoa học Tổng hợp sở lý luận khoa học yếu tố ảnh hưởng đến qúa trình lạnh đơng tinh bột nghệ - Xây dựng mơ hình tốn cho q trình lạnh đơng tinh bột nghệ - Làm tảng cho nghiên cứu xây dựng quy trình sấy thăng tinh bột nghệ lạnh đông sản phẩm khác  Ý nghĩa thực tiễn Công nghệ sấy thăng hoa thường dùng để chế biến thực phẩm cao cấp khơng làm phá hủy màu sắc, mùi vị, giữ đặc tính tốt nguyên liệu ban đầu… Công nghệ coi công nghệ chế biến tiên tiến ngành công nghệ thực phẩm Về mặt ý nghĩa thực tiễn, hướng ứng dụng chế biến thực phẩm đầy tiềm phát triển mạnh tương lai Xây dựng chế độ công nghệ sấy thăng hoa để trình sấy tiến hành tạo sản phẩm có chất lượng, giảm tổn thất chất có hoạt tính sinh học độ ẩm đạt yêu cầu Bố cục đề tài Đề tài trình bày 70 trang, gồm chương: chương Tổng quan; chương Nguyên liệu Phương pháp nghiên cứu; chương Kết bàn luận; Kết luận kiến nghị Ngồi cịn có phần mở đầu, tài liệu tham khảo, danh sách bảng biểu danh sách hình ảnh xvi CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH LẠNH ĐƠNG 1.1.1 Khái niệm lạnh đơng sở khoa học q trình lạnh đơng Lạnh đơng trình bảo quản thực phẩm vật liệu sinh học khác cách có hiệu biến đổi nước từ trạng thái lỏng thành tinh thể đá làm giảm hoạt động nhiều enzyme vi sinh vật [2] Q trình đơng lạnh hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống điểm đóng băng dịch bào Tại nhiệt độ tinh thể băng bắt đầu hình thành mô tế bào (nhiệt độ kết tinh hay nhiệt độ nóng chảy) Khi nhiệt độ hạ xuống thêm có nhiều tinh thể băng hình thành làm cho nồng độ dung dịch thực phẩm cô đặc lại Trong q trình lạnh đơng thực phẩm, yếu tố quan trọng định đến đóng băng nồng độ phân tử gam dịch tế bào Bởi biết phân tử dịch tế bào liên kết với phân tử định Để đóng băng phân tử nước liên kết cần phải làm lạnh đến 1,84oC Đó độ hạ băng điểm ∆t định luật Raun: [44] ∆t= -k.∆C với k=1,84; ∆C= n Nên ∆t = -1,84.n (1.1) Trong đó: ∆t độ biến thiên nhiệt độ đông đặc k số đông đặc n nồng độ phân tử gam Như độ hạ điểm ∆t tỷ lệ thuận với nồng độ chất hòa tan dịch bào Cho nên kỹ thuật lạnh đông thực phẩm người ta ý tăng nồng độ phân tử dịch bào sản phẩm lạnh đơng, để hạ điểm đóng băng, ứng với nhiệt độ đơng lạnh thấp, từ tạo điều kiện cho sản phẩm đóng băng với tinh thể đá nhỏ, không làm vỡ cấu trúc tế bào sản phẩm Quá trình lạnh đơng phải tiến hành nhanh có thể, với tốc độ phù hợp không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Tránh lạnh đơng chậm, lạnh đơng chậm tạo tinh thể nước đá lớn, gây tượng phá vỡ cấu trúc tế bào làm sản phẩm bị chảy nước dịch bào sản phẩm bị nhũn sau bị tan giá Ngược lại làm lạnh đơng nhanh dẫn đến hình thành phân tử nước đá nhỏ giữ gìn gần nguyên vẹn chất lượng thực phẩm [34] Ở khoảng nhiệt độ (-20÷-10)oC tinh thể tạo thành có kích thước lớn khơng đều, nhiệt độ (-22÷-20)oC tinh thể tạo thành có kích thước nhỏ Nếu nhiệt độ (-40÷-10)oC tinh thể đá tạo nhỏ nhiệt độ đơng lạnh đạt -80oC chất lỏng không tạo thành tinh thể mà tạo thành chất rắn vơ định hình Hiện tượng nhiệt độ 0oC, điểm kết tinh mà nước chưa kết tinh thành đá gọi tượng lạnh Hiện tượng lạnh phụ thuộc vào nồng độ chất tan, cấu trúc màng tế bào tốc độ hạ nhiệt môi trường xung quanh Nhiệt độ điểm q lạnh nhiệt độ điểm đóng băng hồn tồn khác Các tinh thể đá xuất điểm lạnh, tỏa ẩn nhiệt đóng băng làm tăng nhiệt độ thực phẩm Bởi vì, tốc độ thải nhiệt không kịp với tốc độ sinh nhiệt tạo mầm tinh thể đá Ở điểm này, chủ yếu nước tự cấu trúc bị tách kết tinh Nhiệt độ thực phẩm tăng đến mức cao dừng lúc để hình thành q trình đóng băng nước điểm đóng băng, sau tiếp tục giảm nhiệt độ Mỗi loại thực phẩm có điểm lạnh điểm đóng băng khác [32] Hình 1.1: Q trình hình thành điểm đóng băng Q trình lạnh đơng trải qua giai đoạn thể hình 1.1 :  Giai đoạn 1: Giai đoạn AB làm lạnh, hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ phòng 25oC xuống nhiệt độ kết tinh => tượng lạnh Hiện tượng lạnh phụ thuộc vào nồng độ chất tan, cấu trúc màng tế bào, tốc độ làm lạnh đông Nhiệt độ lạnh ảnh hưởng đến chất lượng q trình lạnh đơng Nếu độ lạnh lớn ( nhiệt độ lạnh thấp) tạo thành tinh thể chậm, tạo mầm tinh thể đá xảy nhanh chóng, đồng loạt hạt tinh thể đá nhuyễn Nếu độ lạnh tăng đến mức khơng tạo tinh thể đá mà tạo chất rắn vơ định hình  Giai đoạn 2: Giai đoạn BCD - Giai đoạn kết tinh nhiệt độ kết tinh không thay đổi Tkt = const Giai đoạn gồm giai đoạn nhỏ: BC nhiệt độ thực phẩm đạt đến nhiệt độ kết tinh nước chưa kết tinh, nhiệt độ giảm điểm kết tinh Lúc ẩm bắt đầu kết tinh Q trình BC xảy nhanh Sau nhiệt độ sản phẩm tăng nhiệt độ kết tinh thực trình kết tinh Qúa trình kết tinh lý thuyết nhiệt độ không thay đổi thực tế nhiệt độ thay đổi  Giai đoạn 3: Giai đoạn lạnh đơng sâu, gọi trình cân nhiệt Sau kết tinh xong nhiệt giảm đến nhiệt độ cuối theo yêu cầu công nghệ đặt Trong suốt giai đoạn đầu trình làm lạnh, nhiệt độ giảm nhanh xuống điểm lạnh đông nước (0oC) Nước tế bào chưa đóng băng, tế bào có chất tan cần hạ nhiệt độ Tkt) Tf (0C): Nhiệt độ môi trường lạnh đông (Tf < Te)  = 2R (m): Bề dày lớp tinh nghệ cần nghiên cứu 0 (m): Bề dày khay inox ρ (kg/m3): Khối lượng riêng dung dịch tinh bột nghệ lạnh đông Cn (kJ/(kgK)): Nhiệt dung riêng ẩm (nước) có tinh bột nghệ Cnd (kJ/(kgK)): Nhiệt dung riêng ẩm đóng băng (nước đá) bên lớp tinh bột nghệ Cck (kJ/(kgK)): Nhiệt dung riêng chất khô tuyệt đối tinh bột nghệ  (W/(m.K)): Hệ số dẫn nhiệt lớp đóng băng vùng (I) 0 (W/(m.K)): Hệ số dẫn nhiệt lớp inox tb = [0,1]: Tỷ lệ nước đóng băng trung bình theo nhiệt động lạnh đông vật liệu ẩm  = Gnb/Gn = [0,1]: Tỷ lệ ẩm (nước) đóng băng ẩm dung dịch tinh bột nghệ Gnb, Gn, G [kg]: Khối lượng ẩm (nước) đóng băng tổng khối lượng ẩm (nước) có dung dịch tinh bột nghệ W0 = Gn/G = (0,1): Tỷ lệ ẩm (hay độ ẩm tương đối) có tinh bột nghệ phân bố L (kJ/kg): Ẩn nhiệt đông đặc nước l (m): Là chiều dài phẳng (l >> 2R) τ (h): Là thời gian làm lạnh đông tinh bột nghệ dạng phẳng dz: Bề dày lớp nước đóng băng vùng (I) nhiệt độ Tkt F (m2): Tiết diện trao đổi nhiệt lớp tinh bột nghệ dạng phẳng α (W/(m2.K)): Hệ số tỏa nhiệt môi trường làm lạnh đông 3.2.2 Tỉ lệ nước đóng băng Tỉ lệ nước đóng băng dung dịch tinh bột nghệ dạng phẳng lạnh đông thời điểm xác định theo biểu thức sau: M = dG nb dG nb dG nb dG nb    dG n d  W0 G  d  W0 .V  W0 .dV 47 [6] (3.2) Trong đó: dV = F.dx [28] Vậy: 3.2.3 M  dG nb dG nb   dG nb  M W0 .F.dz W0 .dV W0 .F.dz Xây dựng giải toán xác định tỷ lệ nước đóng băng Phương trình cân nhiệt q trình lạnh đông viết sau: dQ = dQ1 + dQ2 [3] (3.3) Trong đó: dQ1 (J): lượng nhiệt lấy để làm hạ nhiệt độ tinh bột nghệ khay inox từ T0 xuống Tkt trước làm đóng băng nước tinh bột nghệ, chúng xác định theo phương trình sau: dQ1 = dQ1 + dQ1 = 2dQ1 [3] dQ1 =  C nd M W0  C n 1  M  W0  C ck 1  W0    T0  Tkt  .F.dz = M W0  C nd  C n   C n W0  C ck 1  W0    T0  Tkt  .F.dz (3.4) dQ2 (J): lượng nhiệt lấy để làm đóng băng nước có tinh bột nghệ nhiệt độ Tkt, chúng xác định theo phương trình sau: dQ2 = dQ2 + dQ2 = dQ2 = L.dGnb [3] (3.5) Thay phương trình (3.2) vào (3.5) ta viết lại: dQ2 = 2.L.dGnb = 2.L.M.W0..F.dz (3.6) dQ (J): tổng nhiệt lượng trao đổi nhiệt với mơi trường để thực q trình làm lạnh lạnh đông sản phẩm Chúng xác định theo phương trình sau: dQ = dQ0 + dQ’0 = F Hay:  Tkt  Tf  d  F  Tkt  Tf  d z    0 z  0  [29] (3.7) dQ = dQ0 + dQ’0 =   1 F  Tkt  Tf     d 1/   z /  0 /   z /   Thay (3.6), (3.7) (3.4) vào (3.3) nhận được:   M W0  C nd  C n   C n W0  Cck 1  W0    T0  Tkt   L.W0 M .F.dz   1  = F  Tkt  Tf    d 1/   z /  0 /   z /   48 (3.8) Đặt: 1  2.W0  C nd  C n  T0  Tkt  ; 2   C n W0  C ck 1  W0    T0  Tkt  ; 3  2.L.W0 ; r1  1/  ; r2  0 / 0 ; x  z /  Vậy: dx = dz/ suy dz = dx; thay tất vào (10) nhận được:     M   2x  r1  r2  3   2  ..dx =  Tkt  Tf    d x  r  r x  r r   2   (3.9) Như vậy:   M  1  3   2  .   x   r1  r2  x  r1r2  d     dx 2x  r1  r2  Tkt  Tf      (3.10) Điều kiện biên: Khi  = z = hay x = z/ = Khi  = e z = R hay x = R/ Từ phương trình (12) suy ra: e R /  e   d   Hay   M  1  3   2  .   x   r1  r2  x  r1r2     dx 2x  r1  r2  Tkt  Tf      (3.11)   M  1  3   2  .  e      Tkt  Tf     R2  r  r  R   r1  r2    2R   (r1  r2 )           r1r2     ln       (r1  r2 )    2      R2  r  r  R   r1  r2    2R   (r1  r2 )   Đặt A         r1r2     ln       (r1  r2 )    2     Cuối xác định mơ hình tốn xác định tỉ lệ nước đóng băng sau:  2.  T  Tf    M   e kt  2   ..A    1  3  3.3 (3.12) THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH MƠ HÌNH TỐN LẠNH ĐƠNG TINH BỘT NGHỆ Từ kết thực nghiệm xác định biến thiên nhiệt độ T(oC) theo thời gian lạnh đông τ (phút) bảng 3.4 Chúng tơi tiến hành tính tốn ẩn nhiệt đóng băng L(J/Kg) theo phương trình trình bày bảng 3.3, đồng thời tiến hành tính tốn thơng số vật lý 49 nhiệt dung riêng Cn, Cnd, Cck (J/Kg.K) thông số phụ ∅1, ∅2, ∅3 Kết nhận được, trình bày bảng 3.4 bảng 3.5 Bảng 3.4: Kết thực nghiệm tính tốn thơng số τ, Ts, Tc, Ta, L tinh bột nghệ Thời gian(p) Td Tc T L -0,49 -2,05 -1.27 333600,16 12 -4,6 -5,1 -4,85 333596,34 17 -6,5 -7,6 -7,05 333594,07 21 -8,2 -9,9 -9,05 333591,96 24 -10,5 -11,3 -10,9 333590,01 27 -12,5 -13,1 -12,8 333588,01 30 -15,6 -16,7 -16,15 333584,48 32 -19,4 -20,1 -19,75 333580,68 33 -21,4 -21,8 -21,6 333578,73 36 -22,6 -23,8 -23,2 333577,04 Bảng 3.5: Kết thực nghiệm tính tốn giá trị Cn, Cnd, Cck, ∅1, ∅2, ∅3 tinh bột nghệ Cn Cnd Cck ø1 ø2 ø3 4087,44 2054,58 1797,50 -9749,58 30575,29 293568,14 4106,44 2032,83 1790,34 -9945,02 30622,71 293564,82 4118,11 2019,46 1785,87 -10065,13 30651,40 293562,78 4128,72 2007,30 1781,75 -10174,32 30677,17 293560,93 4138,54 1996,06 1777,90 -10275,31 30700,75 293559,21 4148,62 1984,52 1773,91 -10379,04 30724,72 293557,45 4166,40 1964,16 1766,76 -10561,93 30766,33 293554,34 4185,50 1942,28 1758,93 -10758,47 30810,14 293551,00 4195,31 1931,04 1754,84 -10859,46 30832,29 293549,29 4203,80 1921,32 1751,28 -10946,81 30851,25 293547,80 3.3.1 Xây dựng mối quan hệ nhiệt độ thời gian lạnh đông Xây dựng hàm τe = f(T): thể mối quan hệ thời gian nhiệt độ vật liệu q trình đóng băng điều kiện T0= -45oC= số Nhiệt độ kết tinh tinh bột nghệ Tkt= -1,27 xác định thực nghiệm Ta xây dựng hàm τe = f(T) Excel phương trình xác định : τ = f(T) = y = -0,0621T2 – 2,966T – 0,427 (3.13) 50 Hình 3.2: Đồ thị thể mối quan hệ thời gian nhiệt độ lạnh đông Dựa vào đồ thị ta thấy quy luật thay đổi thời gian τ [h] nhiệt độ vật liệu T [oC] trình lạnh đơng quy luật hàm đa thức Parabol: τ = f(T) = a1T2 + b1T + c1 với độ tương quan R2> 99% theo quy luật hàm mũ Kết thực nghiệm cho thấy rằng, phương trình (3.13) hồn tồn tương thích với số liệu thực nghiệm Do đó, ứng dụng để tính tỷ lệ nước đóng băng, xác lập lập chế độ công nghệ lạnh đông Sau xác định mối quan hệ thời gian theo nhiệt độ ta tiến hành tính tốn thơng số cịn lại để có kết cuối 3.3.2 Xác định tỷ lệ nước đóng băng Thay phương trình (3.13) số liệu tính tốn bảng 3.4 bảng 3.5 vào phương trình 3.12, tiến hành tính tốn xác định tỷ lệ nước đóng băng phần mềm Excel 2010 Sau tính tốn xử lý số liệu ta có bảng số liệu thực nghiệm tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ thể bảng 3.6 Từ kết bảng 3.6 ta mô lên đồ thị thể tỷ lệ nước đóng băng theo thời gian hình 3.3 Dựa vào bảng số liệu đồ thị ta thấy nhiệt độ lạnh đông tinh bột nghệ giảm, tỷ lệ nước đóng băng tăng Ở thời điểm phút thứ 33 tỷ lệ nước đóng băng 100%, q trình lạnh đơng có nhiệt độ lạnh đơng tiếp tực giảm, tỷ lệ nước đóng băng giữ nguyên Xác định nhiệt độ lạnh đông tối ưu: nước tinh bột nghệ bắt đầu đóng băng 91% ứng với nhiệt độ khoảng -16oC, nhiệt độ lạnh đông tối ưu sử dụng cho trình bảo quản Tại thời điểm nước đóng băng hồn tồn 100%, nhiệt độ khoảng -23,2oC, (nhiệt độ môi trường lạnh đông -45oC, nhiệt độ bề mặt -23,8oC, nhiệt độ tâm -22,6oC) dùng cho trình sấy thăng hoa 51 Bảng 3.6: Tỷ lệ nước đóng băng theo thời gian A τe ω ωMH Sai số 0,00 0,00 0,000646676 12,4 0,31 0,34 0,031744077 17,2 0,47 0,45 0,019415267 21,0 0,60 0,56 0,037482367 24,1 0,70 0,71 0,009710872 26,8 0,79 0,74 0,050195992 30.3 0,91 0,91 3,89526.10-5 32,5 0,98 0,99 0,006564833 32,9 1,00 1,00 0,001101666 33,0 1,00 1,00 4,91864.10-5 0,000731114 3,2 Hình 3.3 Đồ thị thể tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ Dựa vào đồ thị 3.3 ta thấy mẫu cấp đông đến nhiệt độ khoảng -13oC, tỷ lệ nước đóng băng 80% phù hợp cho q trình bảo quản Nhưng trình sấy thăng hoa yêu cầu tỷ lệ nước đóng băng phải 100% nên nhiệt độ -23,2 phù hợp Nếu ta chọn nhiệt độ thấp tốn chi phí lượng lớn, gây biến đổi cấu trúc sản phẩm Tuy nhiên, nhiệt độ -23,2 chưa đủ để nước đóng băng 100% nên q trình sấy thăng hoa khơng hiệu quả, nước khơng thăng hoa hoàn toàn dẫn đến chất lượng sản phẩm không đảm bảo 52 Trong số nghiên cứu khác sản phẩm đông lạnh khác, kết thu là: nhiệt độ lạnh đông tôm sú để tỷ lệ nước đóng băng 100% nhiệt độ mơi trường lạnh đơng -45oC; nhiệt độ bề mặt -35oC, nhiệt độ tâm -12oC [18], nhiệt độ lạnh đông Penaeus monodon -22oC [17], nhiệt độ lạnh đông sữa ong chúa -18,33oC [34] Kết nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ nước đóng băng không phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian lạnh đông, hệ số tỏa nhiệt môi trường (tùy thuộc tủ cấp đơng gió, cấp đơng tiếp xúc, cấp đơng nhanh) mà cịn phụ thuộc vào bề dày, tính chất nhiệt- vật lý vật liệu 3.3.3 Kiểm tra tính tương thích mơ hình Sau tính tốn tỷ lệ nước đóng băng theo thời gian nhiệt độ Ta kiểm tra tính tương thích mơ hình dựa vào cơng thức tính sai số: Er = Ermax = *100% (3.14) *100% = 3,748% (3.15) Từ công thức (3.15) ta thấy sai số lớn mơ hình toán so với số liệu thực nghiệm 3,748