(Đồ án hcmute) nghiên cứu công nghệ sấy lạnh chuối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA VÀ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH CHUỐI GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: LÊ THỊ THANH CHÂU MSSV: 11116007 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Thị Thanh Châu Nghành: Công Nghệ Thực Phẩm Tên đồ án: Nghiên Cứu Công Nghệ Sấy Chuối Bằng Phƣơng Pháp Sấy Lạnh Nhiệm vụ đồ án: Phân tích đối tƣợng cơng nghệ xác định yếu tố ảnh hƣởng đến hàm mục tiêu cần quan tâm Xây dựng mối quan hệ yếu tố ảnh hƣởng đến hàm mục tiêu Thiết lập giải tốn tối ƣu cơng nghệ sấy phƣơng pháp sấy lạnh Xác lập chế độ công nghệ xây dựng trình sấy Đánh giá chất lƣợng sản phẩm Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/1/2015 Ngày hoàn thành đồ án: 20/7/2015 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Dũng Phần hƣớng dẫn: toàn đồ án Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đƣợc thông qua Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm TP.HCM, ngày tháng năm 2015 Trƣởng mơn Ngƣời hƣớng dẫn (Kí ghi rõ họ tên) ( Kí ghi rõ họ tên) i an LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án, chúng tơi gặp khơng khó khăn, nhƣng ln nhận đƣợc giúp đỡ tận tình từ phía thầy cơ, gia đình bạn bè, chúng tơi xin chân thành cám ơn tất ngƣời Chúng xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến: Ban giám hiệu nhà trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật, quý thầy cô tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tơi suốt q trình làm đồ án, q trình học tập, tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian theo học trƣờng Các thầy, quản lý phịng thí nghiệm trƣờng Sƣ Phạm Kỹ Thuật tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt thời gian thực đồ án Thầy Nguyễn Tấn Dũng tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn kinh nghiệm nhƣ kiến thức chun ngành để chúng tơi hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Chúng tơi xin cám ơn đến gia đình bạn bè giúp đỡ động viên suốt thời gian học tập thực hiên đồ án tốt nghiệp Một lần xin chân thành cám ơn kính chúc ngƣời sức khỏe, học tập làm việc tốt Tp.HCM, ngày… tháng … năm 2015 Sinh viên thực Lê Thị Thanh Châu ii an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn nội dung đƣợc trình bày khóa luận tốt nghiệp riêng Tôi xin cam đoan nội dung đƣợc tham khảo khóa luận tốt nghiệp đƣợc trích dẫn xác đầy đủ theo qui định Ngày tháng Ký tên iii an năm 2015 MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH .vii DANH MỤC BẢNG viii MỞ ĐẦU xi TÓM TẮT ĐỒ ÁN .xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở lý thuyết trình sấy 1.1.1 Cơ sở trình sấy 1.1.2 Động học trình sấy 1.1.3 Khái niệm sấy 1.1.4 Bản chất trình sấy 1.1.5 Đặc điểm trình sấy 1.1.6 Mục đích q trình sấy 1.1.7 Phân loại trình sấy 1.2 Cơ sở lý thuyết sấy lạnh hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt 1.2.1 Sấy lạnh 1.2.2 Hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt 1.2.3 Ƣu nhƣợc điểm 1.2.4 Các biến đổi trình sấy 1.3 Nguyên liệu chuối 1.3.1 Đặc điểm sinh học 1.3.2 Thành phần hóa học dinh dƣỡng 13 1.3.3 Giá trị sử dụng 15 1.4 Tình hình sản xuất tiêu thụ chuối nƣớc giới 16 1.4.1 Tình hình ngồi nƣớc 16 1.4.2 Tình hình nƣớc 18 1.5 Các nghiên cứu nƣớc 20 iv an 1.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình sấy lạnh 21 1.6.1 Yếu tố nguyên liệu 21 1.6.2 Yếu tố công nghệ 22 1.6.3 Yếu tố phụ thuộc 23 1.6.4 Yếu tố thiết bị 23 1.7 Kết luận 23 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Nguyên liệu 25 2.2 Thiết bị dụng cụ 25 2.2.1 Thiết bị 25 2.2.2 Thiết bị phụ dụng cụ 25 2.2.3 Hóa chất 26 2.3 Sơ đồ nghiên cứu 27 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 30 2.4.1 Phương pháp xác định ẩm 30 2.4.2 Phương pháp xác định hàm lượng tro TCVN 1456 – 83 30 2.4.3 Phương pháp xác định đường khử 31 2.4.4 Phương pháp xác định vitamin C 31 2.4.5 Phương pháp xác định acid tổng 32 2.4.6 Phương pháp xác định chi phí lượng 33 2.5 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm tối ƣu hóa 33 2.5.1 Thiết lập toán tối ƣu cho hàm mục tiêu thành phần 33 2.5.2 Thiết lập toán tối ƣu cho đa mục tiêu 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 39 3.1 Xác định tiêu đầu vào nguyên liệu 39 3.2 Kết thực nghiệm 40 3.3 tiêu Xây dựng mối quan hệ yếu tố công nghệ ảnh hƣởng với hàm mục 41 3.3.1 Xây dựng mối quan hệ yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm mục tiêu độ ẩm 41 3.3.2 Xây dựng mối quan hệ yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm mục tiêu vitamin C 46 v an 3.3.3 Xây dựng mối quan hệ yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới mục tiêu hàm lƣợng đƣờng 51 3.3.4 Xây dựng mối quan hệ yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm mục tiêu chi phí lƣợng 56 3.4 Xây dựng giải toán tối ƣu mục tiêu 62 3.4.1 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm độ ẩm 62 3.4.2 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm lƣợng vitamin C 62 3.4.3 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm lƣợng đƣờng 63 3.4.4 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm chi phí lƣợng 63 3.5 Xây dựng giải toán tối ƣu đa mục tiêu 63 3.6 Xác lập chế độ cơng nghệ xây dựng quy trình sấy 65 3.7 Kết cảm quan sản phẩm với sản phẩm chuối sấy 67 3.8 Thảo luận 69 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 4.1 Kết luận 71 4.2 Kiến nghị 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 vi an DANH MỤC HÌNH Hình 1 Động học trình sấy Hình Hệ thống sấy lạnh DSL-P-T-02 Hình Sơ đồ nguyên lí hoạt động Hình Đồ thị trạng thái t-d Hình Hình ảnh chuối Hình Các giai đoạn chín chuối 12 Hình Các sản phẩm từ chuối 16 Hình Tỷ lệ xuất chuối nƣớc giới giai doạn 2003-2007[5] 18 Hình Tỷ lệ nhập chuối nƣớc giới 2002-2006 [5] 18 Hình 10 Một số sản phẩm chuối sấy thị trƣờng 21 Hình Hình ảnh chuối nguyên liệu 25 Hình 2 Thiết bị sấy lạnh cấu tạo bên 26 Hình Sơ đồ nghiên cứu 27 Hình Sơ đồ sấy chuối dự kiến 28 Hình Sơ đồ tốn tối ƣu hóa 33 Hình Bài tốn đa mục tiêu 36 Hình Sản phẩm chuối sấy lạnh 65 Hình Quy trình sấy chuối 66 Hình 3 Các mẫu cảm quan theo thứ tự từ trái qua phải 67 Hình Biểu đồ đánh giá yêu thích sản phẩm theo tiêu màu sắc, mùi, vị độ dẻo 67 Hình Biểu đồ đánh giá yêu thích sản phẩm 68 vii an DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Hàm lƣợng thành phần dinh dƣỡng(trong 100g) chuối chín số loại trái khác 14 Bảng Giá trị dinh dƣỡng 100g chuối tƣơi 15 Bảng Sản xuất chuối hàng năm giới so với loại trái rau khác (theo sở liệu thống kê 16 Bảng Sản lƣợng chuối trồng theo vùng 19 Bảng Chỉ tiêu vi sinh 29 Bảng 2 Các mức yếu tố ảnh hƣởng 34 Bảng Các biến ma trận quy hoạch 34 Bảng Các thí nghiệm tâm 35 Bảng Hàm lƣợng tiêu nguyên liệu đầu vào 39 Bảng Kết thực nghiệm 40 Bảng 3.3 a Kết xử lý thục nghiệm hàm mục tiêu độ ẩm theo ma trận trực giao cấp 41 Bảng 3.3 b Hệ số PTHQ cho độ ẩm 43 Bảng 3.3 c Phƣơng sai tái cho độ ẩm 43 Bảng 3.3 d Sai số phƣơng trình PTHQ độ ẩm 44 Bảng 3.3 e Kiểm tra tính ý nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student độ ẩm 44 Bảng 3.3 f Kết tính ( - độ ẩm 44 Bảng 3.3 g Kiểm định Fisher PTHQ hàm độ ẩm 45 Bảng 3.4 a Kết xử lý hàm mục tiêu Vitamin C theo ma trận trực giao cấp 46 Bảng 3.4 b Hệ số PTHQ cho vtamin C 48 Bảng 3.4 c Phƣơng sai tái cho vitamin C 49 Bảng 3.4 d Sai số hệ phƣơng trình PTHQ vitaminC 49 Bảng 3.4 e Kiểm tra tính ý nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student vitamin 49 Bảng 3.4 f Kết tính ( - vitaminC 50 Bảng 3.4 g Kiểm định Fisher PTHQ hàm vitamin C 50 Bảng 3.5 a Kết xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu hàm lƣợng đƣờng theo ma trận trực giao cấp 51 Bảng 3.5 b Hệ số PTHQ cho hàm lƣợng đƣờng 54 Bảng 3.5 c Phƣơng sai tái cho hàm lƣợng đƣờng 54 viii an Bảng 3.5 d Sai số hệ phƣơng trình PTHQ lƣợng đƣờng 54 Bảng 3.5 e Kiểm tra ý nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student lƣợng đƣờng 54 Bảng 3.5 f Kết tính ( - lƣợng đƣờng 55 Bảng 3.5 g Kiểm định Fisher PTHQ hàm lƣợng đƣờng 55 Bảng 3.6 a Kết xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu chi phí lƣợng theo ma trận trực giao cấp 57 Bảng 3.6 b Hệ số PTHQ cho hàm chi phí lƣợng 59 Bảng 3.6 c Phƣơng sai tái cho hàm chi phí lƣợng 59 Bảng 3.6 d Sai số PTHQ hàm chi phí lƣợng 60 Bảng 3.6 e Kiểm tra hệ số ý nghĩa theo tiêu chuẩn Student chi phí lƣợng 60 Bảng 3.6 f Kết tính ( - chi phí lƣợng 61 Bảng 3.6 g Kiểm định Fisher PTHQ hàm chi phí lƣợng 61 Bảng 3.7 Yếu tố ảnh hƣởng hàm mục tiêu sau tối ƣu hóa 65 Bảng 3.8 Bảng kết tiêu vi sinh 66 ix an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Bảng 3.6 c Phƣơng sai tái cho hàm chi phí lƣợng n0 yi yi-̅ (yi-̅)2 4,93 -0,082 0,01 4,76 -0,253 0,06 5,1 0,088 0,01 5,26 0,248 0,06 ̅ 5,013 ∑ 0,14 Sth2 0,046667 Ta tính đƣợc phƣơng sai: Sbo, Sb1, Sb2, Sb3, Sb12, Sb13, Sb23, Sb11, Sb22, Sb33 Bảng 3.6 d Sai số PTHQ hàm chi phí lƣợng Sbo Sb1 Sb2 Sb3 Sb12 Sb13 Sb23 Sb11 Sb22 Sb33 0,051 0,062 0,062 0,062 0,076 0,076 0,076 0,077 0,077 0,077 Tính ý nghĩa hệ số PTHQ đƣợc kiểm định theo tiêu chuẩn Student: Bảng 3.6 e Kiểm tra hệ số ý nghĩa theo tiêu chuẩn Student chi phí lƣợng t0 t1 t2 t3 t12 t13 t23 t11 t22 t33 95,143 3,394 38,619 2,031 3,895 0,556 3,339 4,414 7,859 1,165 Nhận Nhận Nhận Loại Nhận Loại Nhận Nhận Nhận Loại Tra bảng (f2) = t 0,05 (3) = 3.18, chọn p = 0.05, f2 =n0-1 Nếu tp(f2) > tbj : hệ số bj bị loại khỏi mơ hình tốn Nếu tp(f2) < tbj : hệ số bj đƣợc chấp nhận ̂ Dựa vào PTHQ ta tính đƣợc ̂ ( Trang 60 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Bảng 3.6 f Kết tính ̂ ( ̂ chi phí lƣợng ̂ ̂ 7,42 41,99 7,93 0,0121 2,52 0,16 2,01 0,0196 6,4 0,2916 6,91 0,6241 2,69 0,0036 2,18 0,4225 0,0009 5,4 0,3136 7,22 0,7921 0,41 0,0676 5,02 0,01 5,02 0,1764 5,02 0,1849 5,02 0,0081 5,02 0,0676 5,02 0,0064 Để kiểm tra tƣơng thích PTHQ với thực nghiệm, tính phƣơng sai dƣ F = Bảng 3.6 g Kiểm định Fisher PTHQ hàm chi phí lƣợng l= f1= 11, f2= Sd2 Sth2 0,292609 F= 6,270195 Ftrabang F0,95(11,3)= 8,763333 0,046667 Kết cho thấy F < F 1-p(f1,f2) = F 0,95 (11,3) ,do phƣơng trình hồi quy tƣơng thích với thực nghiệm Với f1 = N – l = 18 -7 = 11 Trang 61 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Tóm lại phƣơng trình hồi quy thực nghiệm hàm chi phí lƣợng là: 2 ̂ = 4,844 +0,212x1+2,408x2 +0,298x1x2 - 0,255x2x3 +0,338(x1 -0,667)- 0,602(x2 - 0,667)  Nhận xét: Qua kiểm tra tiêu chuẩn Fisher cho thấy PTHQ hồn tồn tƣơng thích với số liệu thực nghiệm Vì vậy, chúng đƣợc sử dụng để tính tốn xác lập chế độ cơng nghệ Từ phƣơng trình ta thấy riêng yếu tố nhiệt độ tốc độ sấy ảnh hƣởng đến hàm lƣợng đƣờng Ngoài xét yếu tố đồng thời chi phí lƣợng bị ảnh hƣởng có tƣơng tác yếu tố nhiệt độ- tốc độ sấy, riêng tƣơng tác yếu tố tốc độ sấy-thời gian sấy ảnh hƣởng khơng nhiều 3.4 Xây dựng giải tốn tối ƣu mục tiêu Có thể thấy rằng, đối tƣợng công nghệ sấy lạnh sản phẩm chuối gồm bốn hàm mục tiêu: độ ẩm sản phẩm y1, hàm lƣợng vitamin C y2, hàm lƣợng đƣờng y3, chi phí lƣợng y4 bị tác động ba yếu tố công nghệ: nhiệt độ tác nhân sấy x1 (oC), vận tốc sấy x2 (m/s), thời gian sấy(h) Nếu xét riêng lẻ mục tiêu rõ ràng hình thành toán tối ƣu mục tiêu, toán tối ƣu đƣợc phát triển nhƣ sau: Hãy tìm =( , , ) = {-1,414 ≤ x1, x2, x3 ≤ 1,414} để yjmin = yj(xjopt) = fj (x1, x2, x3) Với j = ÷ 3.4.1 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm độ ẩm Phƣơng trình hồi quy thực nghiệm độ ẩm là: ̂ =12,078+0,737x2 - 0,528x3-0,671x1x2+0,675(x12-0,667) Áp dụng phần mềm xử lý số liệu SOLVER thƣ mục DATA phần mềm EXCEL 2007 ta tính đƣợc giá trị nhỏ ̂- độ ẩm ( với điều kiện -1,414 ≤ x1, x2, x3 ≤ 1,414) là: ymin = 9,505 với = -0,70281, = -1,414, = 1,414 3.4.2 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm lƣợng vitamin C Phƣơng trình hồi quy thực nghiệm lƣợng vitamin C là: ̂ = 5,431 + 1,161x1 + 2,310x1x2 +1,273(x12-0,667) + 1,805(x32-0,667) Áp dụng phần mềm xử lý số liệu SOLVER thƣ mục DATA phần mềm EXCEL 2007 ta tính đƣợc giá trị lớn ̂- vitamin C ( với điều kiện -1,414 ≤ x1, x2, x3 ≤ 1,414) là: ymax= 15,79237 với = 1,414, Trang 62 an = 1,414, = 1,414 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG 3.4.3 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm lƣợng đƣờng Phƣơng trình hồi quy thực nghiệm lƣợng đƣờng là: ̂ = 7,441 – 0,678x1 – 0,629x2 – 0,914x1x3 + 0,766(x12-0,667) Áp dụng phần mềm xử lý số liệu SOLVER thƣ mục DATA phần mềm EXCEL 2007 ta tính đƣợc giá trị lớn ̂- hàm lƣợng đƣờng ( với điều kiện -1,414 ≤ x1, x2, x3 ≤ 1,414) là: ymax = 12,13716 với = -1,414, = -1,414, = 1,414 3.4.4 Giải toán tối ƣu mục tiêu hàm chi phí lƣợng Phƣơng trình hồi quy thực nghiệm hàm chi phí lƣợng là: ̂ = 4,844 +0,212x1+2,408x2 +0,298x1x2 – 0,255x2x3 +0,338(x12-0,667)- 0,602(x220,667) Áp dụng phần mềm xử lý số liệu SOLVER thƣ mục DATA phần mềm EXCEL 2007 ta tính đƣợc giá trị nhỏ ̂- chi phí lƣợng ( với điều kiện -1,414 ≤ x1, x2, x3 ≤ 1,414) là: ymin = -0,13073 với = 0,309722, = -1,414, =- 1,414 3.5 Xây dựng giải toán tối ƣu đa mục tiêu Từ hàm mục tiêu thành phần ta đƣa hàm mục tiêu tổ hợp Một chuẩn tối ƣu tổ hợp S đƣợc định nghĩa theo biểu thức sau: S(x) = ∑ ( = ∑ ( ( Trong đó: yj(x) phƣơng trình hồi quy thực nghiệm với mục tiêu khác giá trị lớn phƣơng trình hồi quy Dễ dàng thấy S(x) khoảng cách từ điểm y(x) (hay f(Z)) đến điểm khơng UT tƣởng y hay fUT) Chúng tơi có hàm thực nghiệm tìm đƣợc nhƣ sau: ̂ =12,078+0,737x2 - 0,528x3-0,671x1x2+0,675(x12-0,667) ̂ = 5,431 + 1,161x1 + 2,310x1x2 +1,273(x12-0,667) + 1,805(x32-0,667) ̂ = 7,441 - 0,678x1 - 0,629x2 - 0,914x1x3 + 0,766(x12-0,667) ̂ = 4,844 +0,212x1+2,408x2 +0,298x1x2 - 0,255x2x3 +0,338(x12-0,667)0,602(x22-0,667) Trang 63 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Từ hệ phƣơng trình trên, chúng tơi thấy tốn đặt tìm thơng số công nghệ x1, x2, x3 cho y1,y4 đạt giá trị (y2, y3) đạt giá trị max Vì hàm mục tiêu khơng hƣớng đến giá trị cực đại hay cực tiểu Do đó, phải chuyển hết hàm mục tiêu y1, y2, y3 dạng tìm cực tiểu cách: I1(x) = y1(x) = f1(x1, x2, x3) I2(x) = 1/ y2(x) = 1/f2(x1, x2, x3) I3(x) = 1/ y3(x) = 1/ f3(x1, x2, x3) I4(x) = y4(x) = f4(x1, x2, x3) Từ đó, chúng tơi có: ̂ = 1/[5,431 + 1,161x1 + 2,310x1x2 +1,273(x12-0,667) + 1,805(x32-0,667)] ̂ = 1/[7,441 - 0,678x1 - 0,629x2 - 0,914x1x3 + 0,766(x12-0,667)] Tối ƣu hóa phƣơng trình I2(x), I3(x) phần mềm EXCEL – Solver để tìm với điều kiện {-1,414  x1, x2, x3  1,414} nhận đƣợc: I2min = 0,063322 với x1 = 1,414, x2 = 1,414, x3 = 1,414 I3min = 0,082392 với x1 = -1,414, x2 = -1,414, x3 = 1,414  Giải toán phƣơng pháp chuẩn tổ hợp S hay phƣơng pháp điểm không tƣởng Tiếp theo ta tìm giá trị nhỏ S(x) từ tìm đƣợc nghiệm (x1, x2, x3) nằm cung A –f(ZS) –f(ZR) –B đứng gần nghiệm không tƣởng yUT Áp dụng phần mềm xử lý số liệu SOLVER thƣ mục DATA phần mềm EXECL 2007 ta tính đƣợc giá trị nhỏ S(x) ( với điều kiện -1.414 ≤ x1, x2, x3 ≤ 1.414) là: S(x)min = 1,019081 với = -0,277, Từ giá trị , = -1.,414, , = 0,606 ta thực phép tốn chuyển biến mã hóa x1, x2, x3 thành sở tự nhiên Z1, Z2, Z3 cách chuyển trục tọa độ từ hệ trục không thứ nguyên x1, x2, x3 sang trục tự nhiên Z1, Z2, Z3, nhờ áp dụng công thức: Xj = ; j = 1:k Z1 = -0,277x5 + 40 = 38,62( 0C) Z2 = -1,414x2 + 12 = 9,172(m/s) Z3 = 0,606x2 + 28 = 29,21( h) Z1, Z2, Z3 giá trị tối ƣu cần tìm để tối ƣu hóa quy trình cơng nghệ Trang 64 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.6 GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Xác lập chế độ cơng nghệ xây dựng quy trình sấy Qua thời gian nghiên cứu xác định đƣợc thông số tối ƣu yếu tố ảnh hƣởng tới q trình cơng nghệ sấy lạnh chuối nhƣ sau: Bảng 3.7 Yếu tố ảnh hƣởng hàm mục tiêu sau tối ƣu hóa Nhiệt độ sấy 38,62 (0C) Tốc độ sấy 9,172 (m/s) Thời gian sấy 29,21 (h) Độ ẩm 10,055(%) Hàm lƣợng vitamin C 4,72(mg%) Hàm lƣợng đƣờng 8,22(%) Chi phí lƣợng 0,714(KWh/kg) Hình Sản phẩm chuối sấy lạnh Qua tham khảo tài liệu tiến hành thí nghiệm nghiên cứu quy trình sấy lạnh chuối với yếu tố ảnh hƣởng đƣợc tối ƣu, ngƣời nghiên cứu đƣa quy trình sấy lạnh chuối tối ƣu nhƣ sau: Trang 65 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Chuối sứ Xử lý Xếp khay Khay lƣới Nhiệt độ sấy: 38,62 (0C) Sấy Thời gian sấy: 29,21(h) Tốc độ sấy: 9,172 (m/s) Làm nguội Bao gói Bao bì Bảo quản Chuối sấy Hình Quy trình sấy chuối  Kêt kiểm tra vi sinh Bảng 3.8 Bảng kết tiêu vi sinh STT Chỉ tiêu thử nghiệm Tổng số VSV hiếu khí Đơn vị Kết CFU/g 1,7x103 9x101 Nấm mốc CFU/g Coliform CFU/g Không phát ( LOD=10) Kết luận: Vậy chế độ khảo sát cho sản phẩm chuối sấy đạt chất lƣợng thí nghiệm sấy nhiệt độ 38,620C, tốc độ sấy 9,172 m/s thời gian 29,21h Trang 66 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.7 GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Kết cảm quan sản phẩm với sản phẩm chuối sấy a b c Hình 3 Các mẫu cảm quan theo thứ tự từ trái qua phải a) Sản phẩm chuối sấy dẻo dạng nguyên trái b) Sản phẩm chuối sấy lạnh c) Sản phẩm chuối sấy dạng ép 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 a b c a b Màu sắc c Mùi 61 62 60 60 59 58 58 56 57 54 56 52 55 54 50 a b c a Độ dẻo b c Vị Hình Biểu đồ đánh giá yêu thích sản phẩm theo tiêu màu sắc, mùi, vị độ dẻo Trang 67 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Qua biểu đồ đánh giá yêu thích sản phẩm ta thấy, xét riêng rẽ tiêu có khác rõ rệt mức độ yêu thích ngƣời tiêu dùng Thể qua tiêu: Về màu sắc: sản phẩm sấy lạnh nhìn chung đƣợc u thích so với hai mẫu thị trƣờng Riêng mẫu chuối sấy nguyên trái chuối sấy lạnh đƣợc u thích hơn, có màu vàng tự nhiên chuối, chuối sấy nguyên trái màu nâu đen Về mùi: sản phẩm chuối sấy lạnh đƣợc yêu thích mẫu (a) nhƣng lại đƣợc ngƣời tiêu dùng thích nhiều so với mẫu (c) Chúng thấy mẫu (a) có mùi thơm nhƣng đặc trƣng mùi chuối khơng nhiều có mùi đƣờng Cịn mẫu (c) khơng có mùi thơm chuối mà nghe thoảng mùi xoài Vị ngọt: sản phẩm chuối sấy lạnh đƣợc yêu thích nhiều so với hai mẫu cịn lại Hai mẫu (a) (c) có độ q cao, ngƣời dùng lại khơng thích sản phẩm Nguyên nhân sản phẩm thị trƣờng có bổ sung tẩm thêm đƣờng Độ dẻo: sản phẩm chuối sấy lạnh đƣợc thích Có thể sản phẩm chuối sấy lạnh chƣa đạt sản phẩm thị trƣờng qua xử lí, bổ sung chất( đƣờng) nên sản phẩm trở nên dẻo  Điểm đánh giá yêu thích chung sản phẩm 80 70 60 50 40 30 20 10 a b c Hình Biểu đồ đánh giá yêu thích sản phẩm Dựa biểu đồ hình 3.5, chúng tơi thấy sản phẩm chuối sấy lạnh (b) đƣợc yêu thích thứ chuối sấy dạng trái đƣợc yêu thích thứ Dù sản phẩm khơng đƣợc u thích nhiều nhƣng vị mùi thơm lại đƣợc đánh giá cao Trang 68 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG Tuy phạm vi cảm quan chƣa rộng rãi nhƣng kết cho thấy khả quan sản phẩm động lực để nhà sản xuất, doanh nghiệp tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để sản phẩm đẹp hơn, đạt chất lƣợng tiêu lại 3.8 Thảo luận Trong trình nghiên cứu thực nghiệm chuối sấy phƣơng pháp sấy lạnh, chúng tơi có nhận xét sau: Ở chế độ sấy t = 38,62 (0C), tốc độ sấy 9,172 (m/s) thời gian τ = 29,21 (h), qua trình xử lý kết cho thấy chế độ sấy tối ƣu đảm bảo cho trình bảo quản chuối sấy đồng thời làm giảm tối đa hao hụt chất dinh dƣỡng giúp sản phẩm chuối sau sấy giữ lại đƣợc màu sắc, mùi vị tự nhiên chuối có giá trị dinh dƣỡng cao Bƣớc đầu khảo sát chế độ sấy khác cho sản phẩm có màu sắc tự nhiên mùi vị thơm ngon Sản phẩm chuối sấy lạnh có giá trị cảm quan tốt nhƣ: màu vàng, dẻo, ngọt, hƣơng thơm tự nhiên chuối Sau sấy thấy hàm lƣợng đƣờng tăng lên hàm lƣợng vitamin C giảm xuống cách đáng kể  Hàm lƣợng đƣờng tăng từ 6,75% lên 8,22% Sự tăng lên q trình sấy lƣợng lớn ẩm làm tăng nồng độ đƣờng, tác động nhiệt độ acid có sẵn bên nguyên liệu góp phần chuyển hóa phần tinh bột thành đƣờng( glucose) Do sản phẩm chuối sau sấy có vị cao  Hàm lƣợng vitamin C giảm mạnh từ 10,83(mg%) xuống 4,72(mg%) Hầu hết lƣợng vitamin C bị thất sau q trình sấy, chúng dễ bị oxi hóa oxi khơng khí nhiệt độ Sau thời gian khoảng tháng, mẫu chuối sấy đƣợc bảo quản tủ lạnh giữ đƣợc màu sắc, mùi vị chuối tiêu VSV nằm tiêu cho phép, đạt tiêu chuẩn So với hai sản phẩm chuối sấy thị trƣờng thấy sản phẩm chuối sấy lạnh khơng đƣợc u thích nhiều nhƣng nhìn chung mức chấp nhận đƣợc nghiên cứu phát triển Bên cạnh sản phẩm chuối sấy lạnh giữ đƣợc màu sắc tự nhiên chuối, có mùi thơm vị chuối Mẫu sản phẩm (a) thị trƣờng Trang 69 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG màu sắc bị đen có tẩm đƣờng nên sản phẩm trở nên miếng chuối bị rít Cịn mẫu (c) màu vàng đẹp nhƣng khơng phải màu tự nhiên chuối, có vị chua Cả hai mẫu không ngửi thấy mùi thơm tự nhiên chuối Trang 70 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Sau hoàn thành xong đồ án “Nghiên cứu chuối sấy phƣơng pháp sấy lạnh” , kết nghiên cứu giải đƣợc số vấn đề sau:  Xác định đƣợc thông số tối ƣu cho công nghệ sấy lạnh chuối sản phẩm chuối sấy có chất lƣợng dinh dƣỡng tốt nhất, màu sắc đẹp có mùi vị thơm tự nhiên  Xác định đƣợc tiêu hóa lý sản phẩm chuối, thay đổi dinh dƣỡng trƣớc sau sấy Làm tăng giá trị cảm quan sản phẩm, cụ thể sau sấy chuối thu đƣợc sản phẩm chuối sấy có màu vàng tự nhiên, giữ đƣợc mùi vị thơm đặc trƣng nguyên liệu chuối Xây dựng đƣợc quy trình sấy lạnh chuối thực nghiệm, giảm tối thiểu tổn thất chất dinh dƣỡng giảm tối đa chi phí lƣợng trình sấy 4.2 Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu ngắn nên bên cạnh vấn đề, kết đƣợc nghiên cứu tồn số vấn đề chƣa đƣợc giải quyết:  Chƣa khảo sát đƣợc tất yếu tố ảnh hƣởng đến quy trình công nghệ sấy lạnh chuối  Chƣa khảo sát thử nghiệm đƣợc yếu tố khác( tẩm đƣờng, phụ gia…) tác động đến màu sắc mùi vị chuối để so sánh với sản phẩm thị trƣờng  Vì làm điều kiện phịng thí nghiệm nên vấn đề bảo quản sản phẩm chƣa đƣợc tốt  Chúng hy vọng công nghệ sấy lạnh tiên tiến sớm đƣợc ứng dụng quy mô công nghiệp tạo giá trị kinh tế cao cho nguyên liệu chuối nhƣ số nguyên liệu khác  Tận dụng phế phẩm: Khi sử sụng nguồn nguyên liệu chuối, lƣợng vỏ chuối phế phẩm chiếm khối lƣợng lớn với hàm lƣợng xơ cao, theo nghiên cứu cho thấy vỏ chuối có tác dụng lọc nƣớc tốt, làm phân bón cịn nhiều giá trị khác Trang 71 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Aurore.G, Berthe Parfaitb and Fahrasmane Louisb,2009 Banana, raw materials for making processed food products Trends in Food Science & Technology 20 (2009) 78-91 [2] Berk.Zeki 2013 Food process engineering and Technology 2nd edition United States of America: Elsevier [3] Eduardo Kerbel Banana and Plantain [4] Effect of physiological harvest stages on the composition of bioactive compounds in Cavendish bananas- Received June 26, 2012; Revision accepted Jan 11, 2013; Crosschecked Mar 7, 2013 [5] Huỳnh Nguyễn Thái Duy Đề Tài Nghiên Cứu Sản Xuất Necta Chuối (Tài liệu Internet) [6] Hoàng Văn Chƣớc 2006 Thiết kế hệ thống thiết bị sấy NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [7] Hoàng Văn Chƣớc,(1999) Kỹ Thuật Sấy, NXB Khoa học Kỹ thuật, 283 trang [8] H.H Nijhuis, H.M Torringa, S Muresan, D Yuksel, C Leguijt and W Kloek Approaches to improving the quality of dried fruit and vegetables Trends in Food Science & Technology (1998) 13-20 [9] Hà Duyên Tƣ 2009 Phân tích hóa học thực phẩm Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 323 [10] Md Azharul Karima, M.N.A Hawladerb Drying characteristics of banana: theoretical modelling and experimental validation.Journal of Food Engineering.Volume 70, Issue 1, September 2005, Pages 35–45 [11] N W SIMMONDS, M.A., A.I.C.T.A., F.L.S and K SHEPHERDB, Sc.The taxonomy and origins of the cultivated bananas Banana Research Scheme, Imperial College of Tropical Agriculture, Trinidad, B.W.I (Sự phân loại nguồn gốc chuối trồng) [12] Norzuwana Sumarjan, Zahari Mohd Salehuddin Mohd, Mohd.Radzi Salleh , Mohi Zurinawati and et al 2013 Hospitality and Tourism: Synergizing creativity and innovation in research Technology & Engineering London 636 Trang 72 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG [13] Nguyễn Thị Bích Thủy Effect of temperature on physiological and biochemical changes of banana (Musa AAA) during storage Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Đại học Nông Nghiệp I [14] Nguyen Tan Dzung, Nguyen Quoc Dzung , Trinh Van Dzung and Le Xuan Hai, 2011 Application of Multi-Objective Optimization by S and R Optimal Combination Criteria to Determine the Freeze Drying Mode of Penaeus monodon [15] Nguyễn Quốc Dũng (2010), Thí nghiệm phân tích thực phẩm [16] Nguyễn Văn May Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm NXB Khoa học Kỹ thuật, 2007 [17] Nguyễn Tấn Dũng (2010) Tối ưu hóa đa mục tiêu với chuẩn tối ưu tổ hợp S, ứng dụng xác lập chế độ cơng nghệ sấy thăng hoa tơm sú Tạp chí phát triển khoa học công nghệ, ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh [18] Nguyễn Tấn Dũng (2010) Tối ưu hóa đa mục tiêu với chuẩn tối ưu tổ hợp S, ứng dụng xác lập chế độ công nghệ sấy thăng hoa tơm bạc Tạp chí phát triển khoa học cơng nghệ, ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh [19] Nguyễn Tấn Dũng (2010) Tối ưu hóa đa mục tiêu ứng dụng xác định chế độ công nghệ sấy thăng hoa tơm thẻ Tạp chí phát triển khoa học công nghệ thủy sản [20] R GARCIA*, F LEAL AND C ROLZ Drying of bananas using microwave and air ovens International Journal of Food Science and Technology (1988) 23, 73-80 [21] Trần Văn Phú Kỹ thuật sấy.NXB Giáo dục, 2011 [22] Trƣờng Trung học Nông nghiệp PTNT Quảng Trị Năm 2013 Kỹ Thuật Thâm anh huối ùn Sở Nông Nghiệp PTNT tỉnh Quảng Trị [23] Thanit Swasdisevi, SaKaMon Devahastin, Poomjai Sa-Adchom, Somchart Saponronnarit Mathematical modeling ò combined far-infrared and vocuum drying banana slice Journal of Food Engineering 92 (2009) 100–106- - ốn học mơ hình ò kết hợp hồng ngoại xa vocuum sấy chuối lát [24] The Biology Of Bananas And Plantains July 2007 Uganda National Council for Science and Technology ( UNCST) in Collaboration with Program for Biosafety Systems(PBS) Trang 73 an S an K L 0 ... trình sấy chuối phƣơng pháp sấy lạnh Nghiên cứu ba yếu tố ảnh hƣởng đến trình sấy nhiệt độ, tốc độ sấy thời gian sấy Nội dung nghiên cứu Tổng quan nguyên liệu chuối, công nghệ sấy, công nghệ sấy lạnh. .. chọn đề tài “ Nghiên cứu quy trình sấy chuối cơng nghệ sấy lạnh? ?? với mục đích xây dựng quy trình sấy chuối góp phần đa dạng hóa sản phẩm Với phƣơng pháp sấy lạnh sản phẩm chuối sấy giữ đƣợc yêu... tƣợng nghiên cứu Đối tƣợng: vật liệu sấy chuối mốc( chuối lùn) nguyên liệu để sấy thực nghiệm Đốí tƣợng nghiên cứu máy sấy lạnh hoạt động theo kiểu bơm nhiệt Giới hạn: Tiến hành nghiên cứu quy