Đang tải... (xem toàn văn)
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY VI SÓNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ THỰ[.]
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề: HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY VI SĨNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NƠNG SẢN VÀ THỰC PHẨM Biên soạn: Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ Với cộng tác của: TS Nguyễn Đình Un Cơng ty cổ phần Giải pháp Nông nghiệp 5D Thạc sĩ Trần Văn Sư Trường Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia Tp.HCM Ông Đào Quốc Hưng Tổng Giám Đốc - Công ty cổ phần Máy Thiết bị Cơng nghiệp Quốc tế TP.Hồ Chí Minh, 04/2019 MỤC LỤC I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY VI SĨNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NƠNG SẢN VÀ THỰC PHẨM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1 Phương pháp cơng nghệ sấy vi sóng Tình hình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng giới Việt Nam Những ưu điểm sấy khử trùng vi sóng: 11 Những khó khăn, hạn chế tương lai gia cơng nhiệt cho thực phẩm vi sóng 12 II PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ SẤY VI SĨNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ THỰC PHẨM TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 13 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm 13 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm quốc gia 14 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm theo hướng nghiên cứu 17 Các đơn vị dẫn đầu sở hữu số lượng công bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm 17 Một số sáng chế tiêu biểu 18 Kết luận 22 III GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SẤY VI SÓNG DẠNG HỞ - BĂNG CHUYỀN TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN GIẢI PHÁP NÔNG NGHIỆP 5D VÀ CÔNG TY CỔ PHẦN MÁY VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP QUỐC TẾ 23 Thiết kế hệ thống sấy vi sóng dạng hở - băng chuyền cho nước yến đóng chai 23 Tích hợp thử nghiệm hệ thống sấy vi sóng cho nước Yến đóng chai 40 HƯỚNG ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ SẤY VI SĨNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ THỰC PHẨM ************************** I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ SẤY VI SĨNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ THỰC PHẨM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Phương pháp cơng nghệ sấy vi sóng Sấy q trình sử dụng nhiệt để làm giảm hàm lượng ẩm có nguyên liệu dựa chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt nguyên liệu mơi trường xung quanh Trong q trình sấy, nước di chuyển từ nguyên liệu môi trường xung quanh chia làm hai trình: nước khuếch tán từ bên nguyên liệu bề mặt nguyên liệu chênh lệch hàm lượng ẩm bên bề mặt; khuếch tán nước từ bề mặt nguyên liệu môi trường xung quanh chênh lệch áp suất riêng phần nước Quá trình sấy chia làm hai giai đoạn: - Giai đoạn đẳng tốc: tốc độ bay ẩm không thay đổi Trong giai đoạn này, lượng ẩm chủ yếu ẩm tự - Giai đoạn giảm tốc: tốc độ bay ẩm giảm dần theo thời gian Trong giai đoạn này, ẩm chủ yếu ẩm liên kết Trong công nghệ bảo quản sau thu hoạch chế biến nông sản, thực phẩm, sấy phương pháp có lịch sử hình thành từ lâu đời sử dụng phổ biến Mục tiêu trình sấy bảo quản chế biến nông sản, thực phẩm giảm hàm lượng ẩm có nguyên liệu; từ đó, làm giảm hoạt độ nước, ức chế biến đổi có diện nước như: phát triển vi sinh vật, xúc tác enzyme Bên cạnh đó, q trình sấy cịn góp phần tạo biến đổi mặt hóa học cảm quan; từ tạo thuộc tính đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Nói cách khác, mục đích q trình sấy để kéo dài thời gian bảo quản, chế biến nông sản, thực phẩm giúp nâng cao giá trị chất lượng sản phẩm Các yếu tố quan trọng trình sấy: - Vi sinh vật trình sấy: Bản chất trình sấy làm giảm hoạt độ nước, giúp ức chế phát triển vi sinh vật Q trình sấy khơng tiêu diệt vi sinh vật trình tiệt trùng hay trùng, vi sinh vật khơng hồn tồn bị tiêu diệt sản phẩm vơ trùng Do đó, thơng qua q trình sấy, tác dụng nhiệt độ việc giảm hoạt độ nước, khả kháng nhiệt vi sinh vật giảm đáng kể, vi sinh vật bị ức chế nên độc tố hư hỏng trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật tạo ức chế Tuy nhiên, trường hợp với loại nông sản có mật độ vi sinh vật ban đầu cao, trình hư hỏng vi sinh vật độc tố sinh giai đoạn đầu q trình sấy Khi đó, q trình tiền xử lý cần thực để khắc phục tượng - Các phản ứng tạo màu: Phản ứng tạo màu phổ biến trình sấy loại nông sản phản ứng Maillard Đây phản ứng đặc trưng việc sấy loại nguyên liệu có diện đồng thời axit amin tự đường khử Phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, để hạn chế phản ứng này, sử dụng phương pháp sấy có nhiệt độ q trình sấy thấp - Các phản ứng oxi hóa: Trong trình sấy, phản ứng oxi hóa có ảnh hưởng xấu đến chất lượng nơng sản phản ứng oxi hóa chất béo Q trình oxi hóa chất béo dẫn đến việc hình thành hợp chất có khả tạo mùi xấu (thường gọi dầu) Đặc biệt, ngun liệu có enzyme lipase, q trình oxi hóa diễn mạnh Để khắc phục tượng này, thực trình sấy nhiệt độ thấp điều kiện diện oxy tốt - Sự thay đổi tính chất vật lý nguyên liệu: Quá trình sấy thường tạo biến đổi đáng kể cấu trúc Một biến đổi quan tượng co lại nguyên liệu (shrinkage) Nguyên nhân tượng nước, mơ có xu hướng co lại, dẫn đến co lại nguyên liệu Cùng với tượng co lại, khả tái hút ẩm (hồn ngun) thuộc tính quan trọng Khả tái hút ẩm thường tỷ lệ nghịch với co lại nguyên liệu Sự thay đổi hai thuộc tính định đến tính chất vật lý lại độ xốp, cấu trúc lỗ xốp, độ giịn… Sự thay đổi tính chất vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ bay nước thành phần hóa học nguyên liệu - Sự biến đổi thành phần dinh dưỡng nguyên liệu: Trong loại nguyên liệu giàu vitamin hoạt chất sinh học trái cây, tác dụng nhiệt độ, thành phần dễ bị tổn thất, từ đó, làm giảm giá trị dinh dưỡng nguyên liệu Ví dụ, sấy trái cây, vitamin C bị tổn thất gần hoàn toàn điều kiện khơng khí nóng Hay sấy dâu tây khơng khí nóng điều kiện 60oC, hàm lượng polyphenol khả chống oxi hóa giảm đến 80% Để hạn chế tổn thất này, cần thực trình sấy điều kiện nhiệt độ thấp diện oxi 1.1 Phương pháp sấy Hiện tại, theo phương pháp cung cấp nhiệt, sấy nhiệt chia làm nhóm: - Sấy đối lưu - Sấy tần số cao - Sấy xạ - Sấy điện trường cao tần Trong sấy vi sóng thuộc nhóm điện trường cao tần, cơng nghệ sấy vi sóng nghiên cứu từ năm 1930 ứng dụng nhiều cơng nghiệp sấy gỗ, thực phẩm Nhưng cịn vấp nhiều vấn đề chất lượng thực phẩm thời gian dài Đến năm 2009, hiệp hội bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng Mỹ công nhận công nghệ sấy vi sóng khơng ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng Từ cơng nghệ sấy vi sóng bắt đầu triển khai rộng rãi công nghệ nhiều nơi 1.2 Giới thiệu cơng nghệ sấy vi sóng Thực phẩm nông sản sau chế biến chịu tác nhân gây bệnh nấm, vi khuẩn, virus, dạng bào tử,… có sẵn thực phẩm, nơng sản, vật liệu bao bì khơng khí Các tác nhân làm hỏng sản phẩm trước đến với người dùng, gây độc tố, bệnh,….Vì sản phẩm cần có biện pháp bảo quản, tiệt trùng nhằm đảm báo chất lượng Đây xem thách thức lớn cho ngành bảo quản sau thu hoạch chế biến nông sản thực phẩm Trước đây, người dân doanh nghiệp nhỏ thường sử dụng phương pháp sấy nhiệt phơi nắng, sấy lò bảo quản chế biến sản phẩm Tuy nhiên, phương pháp nhiều thời gian, khó giữ lại đầy đủ chất dinh dưỡng có sẵn nơng sản, đồng thời tiềm ẩn nguy bị vi khuẩn có hại xâm nhập E.coli, nấm mốc Ứng dụng công nghệ vi sóng giúp người dân, doanh nghiệp nhỏ có hướng chế biến bảo quản nông sản, thực phẩm Ưu điểm công nghệ sấy vi sóng nhiệt thâm nhập tia sóng siêu nhỏ khiến cho tất thành phần sản phẩm làm khô thời gian ngắn Phương pháp không giúp tiết kiệm điện mà giữ lại hầu hết chất dinh dưỡng màu sắc ban đầu nông sản, thực phẩm Vi sóng (sóng siêu cao tần - microwave) dạng xạ điện từ khơng ion hóa, có tần số khoảng từ 300 MHz tới 300 GHZ (bước sóng λ khoảng từ 1m tới mm), nằm vùng sóng radio (RF) vùng hồng ngoại + ánh sáng khả kiến Trong dải vi sóng, tần số 915 MHz 2,45 GHz thường sử dụng cho lị vi sóng Lị vi sóng dân dụng thường sử dụng tần số 2,45 GHz, bước sóng 12,2 cm (4.80 inch), khả đâm xuyên vào môi trường vật chất từ - cm Lị vi sóng công nghiệp/thương mại lớn thường sử dụng tần số 915 MHz, bước sóng 32,8 cm (12,9 inch), khả đâm xuyên cao - từ – 22 cm Vi sóng truyền qua thực phẩm gia nhiệt cho chúng Nước, chất béo, chất thực phẩm hấp thụ lượng từ lị vi sóng q trình gọi gia nhiệt điện mơi Năng lượng vi sóng cung cấp mức độ phân tử thông qua tương tác phân tử vật chất với trường điện từ, đặc biệt, thông qua ma sát phân tử, kết quay lưỡng cực điện phân tử theo dao động trường điện từ Cơ chế gia nhiệt vi sóng quay lưỡng cực điện phân cực ion (cơ chế phân cực hoá lưỡng cực- Dipolar polarization Mechanism) Ngồi ra, cịn có chế gia nhiệt phụ, tác dụng điện trường, ion dung dịch di chuyển toàn dung dịch va chạm chuyển lượng động học thành nhiệt (cơ chế dẫn - Conduction mechanism) Như vậy, có vật liệu có độ phân cực đủ lớn tác dụng gia nhiệt vi sóng có kết mong đợi Nước thực phẩm thành phần chủ yếu có lưỡng cực điện, có vai trị lớn gia nhiệt điện mơi Với cấu trúc lưỡng cực điện, có điện tích dương âm đầu, đó, phân tử nước quay theo chiều song song với điện trường Dao động điện trường xoay chiều làm quay đảo chiều phân tử, va chạm với phân tử khác buộc chúng chuyển động, dẫn tới chuyển hoá lượng phân tán thành lượng nhiệt Ở tần số siêu cao, phân tử đảo chiều liên tục, tạo chuyển hoá lượng cao, dẫn tới gia nhiệt nhanh Tốc độ gia nhiệt thể tích (Q) vi sóng vị trí tỷ lệ với cường độ điện trường theo biểu thức: Q 2f o " E Trong f tần số vi sóng, E cường độ điện trường sóng địa điểm quan sát, ε0 số điện môi chân không, ε” thừa số mát lượng vật liệu điện môi đại diện cho khả hấp thụ vi sóng vật liệu 1.3 Ứng dụng sấy vi sóng Ứng dụng vi sóng để gia nhiệt thực phẩm đời cách 70 năm, bắt đầu sản phẩm công nghệ radar phát triển Thế chiến II Sau đó, Percy Spencer coi người phát minh lò vi sóng đại từ cơng nghệ radar phát triển chiến tranh Sản phẩm đặt tên "Radarange" bán lần vào năm 1946 Một lò vi sóng gia đình Tappan chế tạo vào năm 1955 cấp sáng chế Tuy nhiên kích thước lớn giá thành cao nên việc triển khai rộng sản phẩm thị trường bị hạn chế Mãi đến 1967, lị vi sóng Countertop Tổng cơng ty Amana bắt đầu sử dụng hộ gia đình Việc phát triển kỹ thuật vi sóng để tiệt trùng thực phẩm đòi hỏi đẩy mạnh nghiên cứu sau: 1) Nghiên cứu khoa học công nghệ nhằm cung cấp mơ hình trường điện từ ổn định, phân bố với hiệu lượng cao 2) Đáp ứng tiêu, bao gồm: - Tính ổn định hệ thống quy trình - Cơ sở khoa học/ phương tiện để phát triển trình xử lý - An toàn thực phẩm (Các tiêu Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ FDA (USA Food & Drug Administration) phê duyệt) 3) Đảm bảo thực phẩm chất lượng cao 4) Đem lại hiệu kinh tế Như vậy, vi sóng có khả gia nhiệt nhanh, mạnh thực phẩm, đặc biệt sản phẩm có ẩm độ chứa nước sử dụng thành công để làm nóng, sấy khơ, tiệt trùng nhiều loại sản phẩm thực phẩm Hệ thống sấy tiệt trùng vi sóng bao gồm hệ thống phát vi sóng, dẫn sóng tới vị trí đặt thực phẩm sử dụng gia nhiệt thực phẩm để tiệt trùng Sấy tiệt trùng vi sóng tương tự nhiều phương pháp sử dụng nhiệt khác, bao gồm: - Phương pháp sử dụng nhiệt độ cao nhiệt độ tối đa vi sinh vật làm biến tính phân tử (cấu trúc, chức năng) tế bào vi sinh vật để tiêu diệt chúng Các thiết bị phổ biến để hấp khử trùng /hấp tiệt trùng autoclave, thiết bị đun sơi, buồng khí nóng…Đặc điểm phương pháp địi hỏi trì nhiệt độ thời gian cần thiết để diệt loại khuẩn Việc đun sôi chất lỏng (1000C 30 phút) diệt đa số tế bào vi sinh vật, ngoại trừ số loài dạng bào tử Ngoài ra, sử dụng nước bão hoà áp suất cao (nồi áp suất tới 1210C) Có thể tiêu diệt nội bào tử kháng nhiệt - Phương pháp sử dụng nhiệt mức độ vừa phải (Phương pháp trùng Pasteu) phương pháp sử dụng rộng rãi Phương pháp không diệt tất tế bào vi sinh vật mà thực kiểm soát chúng, làm chậm sinh trưởng phát triển chúng sản phẩm Ví dụ, để trùng sữa nhiệt độ thường khoảng 710C 15 giây, cho phép diệt vi khuẩn gây bệnh vi khuẩn lao Tuberculosis, Brucellosis, sốt Q, sốt thương hàn,… Phương pháp đơn giản, hiệu Tuy nhiên, tiệt trùng thiết bị lớn, q trình trao đổi nhiệt lâu, giải pháp khơng hiệu Tiệt trùng vi sóng thường theo phương pháp nhiệt độ cao, tới 1210C Tình hình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng giới Việt Nam Thiết bị vi sóng cho dịng chất lỏng chảy liên tục sử dụng cho sữa nước trái chế biến (Hình 1) Máy vi sóng cho suất ăn sẵn thành công thương mại nước châu Âu, ngành cơng nghiệp Mỹ cịn miễn cưỡng chấp nhận cơng nghệ Hình 1: Hệ tiệt trùng vi sóng cho dịng thực phẩm lỏng chảy liên tục Khơng thể đơn giản hố việc thay việc gia nhiệt thông thường nguồn lượng vi sóng Để giải vấn đề cần hiểu đầy đủ trình gia nhiệt loại sản phẩm thực tế chế bất hoạt, phân bố nhiệt độ loại thực phẩm nhiều lớp yếu tố quan trọng khác Sự biến đổi chất lượng đáng kể vùng gia nhiệt phải đưa vào xem xét tính tốn hiệu ghi nhận theo kết nối điện từ với truyền lượng khử trùng sóng siêu cao tần Hiện nay, sấy khử trùng sử dụng lượng vi sóng dành trọng tâm cho loại thực phẩm rắn Thiết bị vi sóng kích thước thương mại sẵn sàng cho ứng dụng để sấy trùng Pasteur tiệt trùng sản phẩm theo nhu cầu người Cơng nghệ dùng vi sóng - để sấy, tiệt trùng, kết hợp hai - công nghệ tiên tiến khơng dùng hóa chất, tiết kiệm lượng, suất, hiệu cao bảo vệ môi trường 2.1 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng Việt Nam Trên thực tế, phương pháp tiệt trùng vi sóng chưa ứng dụng vào thực tiễn sâu rộng Việt Nam Lý chủ yếu thiết bị cơng nghệ phụ thuộc vào nước ngồi, thiết bị nhập đắt tiền làm tăng chi phí sản xuất Cơng nghệ tiệt trùng vi sóng cơng nghệ mới, tiên tiến, xử lý tiệt trùng nhiều sản phẩm khác nhau, nên cần nghiên cứu thấu đáo Việt Nam Ðể sử dụng, thiết bị phải không phức tạp, tự động, dễ chế tạo, vận hành an tồn có khả tiệt trùng cho thực phẩm chế biến phục vụ xuất Qua khảo sát tình hình nghiên cứu ứng dụng sóng siêu cao tần nước, nhận xét ứng dụng sóng siêu cao tần tập trung cho q trình gia cơng nhiệt sản xuất cơng nghiệp: - Công ty Vạn Thành đầu tư công nghệ sản xuất theo dây chuyền khép kín, hồn tồn tự động tất giai đoạn hấp, lưu hóa, định hình cao su, tẩy rửa dạng nước dàn mưa, sấy vi sóng tiệt trùng, tới sấy khơ thành phẩm - Công ty TNHH Thông tin Minh Dư (70Bis Trần Đình Xu, phường Cơ Giang, quận 1, TP.HCM) vừa nghiên cứu chế tạo thành công máy sấy gỗ tươi hiệu Gosaviba 20 Đây loại máy sấy gỗ doanh nghiệp nước chế tạo theo nguyên lý dùng vi sóng phá vỡ phần tử nước khỏi gỗ - Đề tài (Sở KH & CN TP.HCM - 2012) TS Lê Anh Đức (ĐH Nông Lâm Tp.HCM) nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy phấn hoa theo mẻ vi sóng Trong lĩnh vực tiệt trùng, thị trường nước có máy nhỏ tiệt trùng chai sữa cho trẻ em dùng gia đình Trong lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, chưa thấy nghiên cứu sử dụng sóng siêu cao tần để tiệt trùng - Hệ thống tiệt trùng thịt hệ thống vi sóng Hãng Grandtek Hình 6: Hệ thống tiệt trùng thịt hệ thống vi sóng Hãng Grandtek - Hệ thống vi sóng cơng nghiệp Hãng MAX hệ thống băng chuyền tunnel thực sấy, tiệt trùng vật liệu tích lớn Hình 7: Hệ thống sấy-tiệt trùng vi sóng Hãng Max Industrial Microwave Những ưu điểm sấy khử trùng vi sóng: - Sóng siêu cao tần thâm nhập sâu vào bên nguyên liệu thực phẩm, đó, gia nhiệt xảy toàn khối lượng thực phẩm cần xử lý xảy đồng nhất, nhanh chóng, làm giảm đáng kể thời gian xử lý lượng tiêu tốn; 11 - Bởi việc truyền nhiệt xảy nhanh, chất dinh dưỡng vitamin, hương vị, đặc tính nhạy cảm, màu sắc thực phẩm giữ tốt; - Sự trùng Pasteur tiệt trùng cực nhanh cho chất lỏng làm giảm tối đa mát dinh dưỡng, màu sắc, hương vị; - Giảm tối thiểu cặn bám, kết tủa loại bỏ việc truyền nhiệt qua bề mặt - Hiệu nhiệt cao (80% cao hơn); - Cấu trúc hình học lị vi sóng thuận lợi để làm vệ sinh chỗ (CIP); - Thích hợp cho chất lỏng nhạy nhiệt, có độ nhớt cao, nhiều pha lỏng; - Chi phí bảo trì hệ thống thấp; - Hệ thống khơng gây tiếng ồn khơng tạo khí thải; - Thông số nhiệt độ xuyên tâm giống hầu hết sản phẩm; - Có thể kết hợp với cơng nghệ khác, ví dụ trao đổi nhiệt tái sinh gia nhiệt hồng ngoại nhằm tạo chức xử lý tốt Những khó khăn, hạn chế tương lai gia cơng nhiệt cho thực phẩm vi sóng a) Khử trùng vi sóng nghiên cứu rộng rãi học thuật công nghiệp Tuy nhiên, việc thương mại hóa q trình thành cơng mỹ mãn dạng lị vi sóng gia đình Hạn chế lớn việc sấy khử trùng vi sóng cơng nghiệp khơng có sẵn đặc tính (profile) nhiệt độ thực tế sản phẩm, cần nghiên cứu xác định đặc tính Ngồi ra, chất lị vi sóng nhiệt phân bố khơng đồng sản phẩm sấy khử trùng hàng loạt khơng có độ đồng cao b) Quá trình gia nhiệt vi sóng khơng thực điều kiện tối ưu, khơng đảm bảo chất lượng tốt cho thực phẩm sau xử lý Trước đây, nhà khoa học Thụy Sĩ Hans Hertel, người nghiên cứu nguy mà vi sóng gây dinh dưỡng Khi xạ vi sóng phá hủy biến dạng phân tử thức ăn, hình thành hợp chất có hại (hợp chất radiolytic) Những hợp chất gây hại cho thể nhiều cách 12 Sự suy giảm chất lượng, chất mẫn cảm, dinh dưỡng phụ thuộc vào nhiều yếu tố chất thực phẩm, cấu hình hình học, tính chất điện mơi, thiết kế lị gia nhiệt so sánh với cách xử lý nhiệt thông thường Các tính chất điện mơi thực phẩm khác đáng kể trình xử lý nhiệt đặc biệt mức 800C cho protein tinh bột, đồng thời trình hấp thụ nhiệt Những thay đổi tính chất điện mơi ảnh hưởng đến chất lượng vùng gia nhiệt, xử lý nhiệt theo cách thông thường yếu tố không quan trọng Kết nối truyền nhiệt trường điện từ phục vụ để tính cho thay đổi tính chất điện mơi xử lý nhiệt Các hạn chế nêu nhiều nhà khoa học, công nghệ, kỹ thuật tập trung giải Kết lò vi sóng sử dụng phổ biến chế biến thức ăn thực phẩm c) Tính q trình sấy khử trùng vi sóng phụ thuộc vào việc lựa chọn thiết bị bao bì, đảm bảo thành cơng ngành cơng nghiệp chế biến thực phẩm Thiết bị xử lý phịng thí nghiệm cần thiết cho q trình lọc lựa để nghiên cứu ảnh hưởng trình lưu trữ thời gian lưu trữ lên thuộc tính chất lượng sản phẩm, yếu tố an toàn vi sinh Thực tế ghi nhận sấy khử trùng vi sóng cung cấp thực phẩm có hạn sử dụng ổn định, chất lượng cao Một số cơng trình nghiên cứu cơng nhận cần thiết phải có vật liệu rào cản (bao bì) phù hợp Điều số nhà cung cấp vật liệu đóng gói quan tâm giải II PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ SẤY VI SĨNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ THỰC PHẨM TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm Theo sở số liệu sáng chế quốc tế Derwent Innovation, đến tháng 4/2019, có 795 sáng chế nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm công bố Sáng chế công bố 13 vào năm 1965 Anh, đề cập đến nghiên cứu thiết bị xử lý thực phẩm vi sóng 100 47 14 13 19 20 22 30 21 Biểu đồ 1: Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm theo thời gian Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm theo thời gian chia làm 02 giai đoạn: - Giai đoạn từ năm 1965 đến 2009: số lượng cơng bố sáng chế ít, khoảng 309 sáng chế Tập trung nhiều quốc gia: Nhật, Mỹ, Đức, Pháp, Canada Trong đó, Nhật Mỹ hai quốc gia dẫn đầu số lượng công bố sáng chế - Giai đoạn từ 2010 đến nay: số lượng công bố sáng chế bắt đầu tăng nhanh, đạt 486 sáng chế, chiếm 61% tổng số lượng công bố sáng chế Đặc biệt, năm 2018 năm có số lượng sáng chế công bố cao so với năm, đạt 100 sáng chế Tập trung nhiều quốc gia: Trung Quốc, Nhật, Hàn Quốc, Mỹ, Đức, Canada,… Điều chứng tỏ, nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm quan tâm nghiên cứu giới năm gần Tình hình công bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm quốc gia Các sáng chế cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm công bố 38 quốc gia tổ chức WO, EP phân bổ 04 châu lục: 14 62 5% 5% Châu Âu (58%) Châu Á (32%) 32% 58% Châu Mỹ (5%) Châu Đại Dương (5%) Biểu đồ 2: Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm theo châu lục - Châu Âu: 22 quốc gia có cơng bố sáng chế, chiếm 58% tổng số lượng quốc gia có công bố sáng chế - Châu Á: 12 quốc gia có cơng bố sáng chế, chiếm 32% tổng số lượng quốc gia có cơng bố sáng chế - Châu Mỹ: 02 quốc gia có cơng bố sáng chế, chiếm 5% tổng số lượng quốc gia có cơng bố sáng chế - Châu Đại Dương: 02 quốc gia có cơng bố sáng chế, chiếm 5% tổng số lượng quốc gia có cơng bố sáng chế Trong 38 quốc gia có cơng bố sáng chế Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Đức, Hàn Quốc, Canada, Úc, Pháp, Anh, Nga 10 quốc gia dẫn đầu số lượng sáng chế công bố nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm 15 198 99 95 46 44 33 27 19 18 12 Biểu đồ 3: 10 quốc gia dẫn đầu số lượng công bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm - Trung Quốc quốc gia có số lượng cơng bố sáng chế cao giới với 198 sáng chế, chiếm khoảng 25% tổng số lượng sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm Sáng chế công bố nước năm 1994 Từ năm 2009 đến nay, số lượng sáng chế bắt đầu tăng nhanh Đặc biệt từ năm 2012, số lượng sáng chế công bố tăng nhanh vươn lên đứng giới thời điểm Năm 2018 năm có số lượng sáng chế công bố cao so với năm, đạt 64 sáng chế - Nhật quốc gia Châu Á có cơng bố sáng chế giới vào năm 1982, số lượng sáng chế đạt 99 sáng chế, chiếm khoảng 12% tổng số lượng sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm Trong giai đoạn từ năm 1982 đến 2006, Nhật liên tục nằm nhóm 02 quốc gia dẫn đầu số lượng công bố sáng chế nhiều giới công nghệ Từ năm 2007 đến 2011, số lượng sáng chế tăng nhanh, đưa Nhật vươn lên đứng đầu giới Giai đoạn từ năm 2012 đến tại, Nhật xếp vị trí thứ giới, sau Trung Quốc Hàn Quốc 16 - Mỹ có cơng bố sáng chế vào năm 1970, số lượng sáng chế đạt 95 sáng chế, chiếm khoảng 11% tổng số lượng sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm Từ năm 1970 đến năm 2006, số lượng sáng chế công bố Mỹ bắt đầu tăng nhanh thường xuyên nằm nhóm quốc gia sở hữu số lượng sáng chế nhiều giới Từ năm 2009 đến nay, số lượng sáng chế tăng thường xuyên nằm nhóm 05 quốc gia dẫn đầu số lượng sáng chế nhiều giới Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm theo hướng nghiên cứu 8.32 % 38.08 % 53.60 % Phương pháp sấy vi sóng Nghiên cứu thiết bị sấy Khác Biểu đồ 4: Tình hình công bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm theo hướng nghiên cứu Trên sở liệu sáng chế công bố, nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm có hướng nghiên cứu chính, phương pháp sấy vi sóng; nghiên cứu thiết bị sấy Trong đó, hướng nghiên cứu phương pháp sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm hướng nghiên cứu nhà sáng chế quan tâm Các đơn vị dẫn đầu sở hữu số lượng công bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm 10 đơn vị dẫn đầu sở hữu sáng chế nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm, sau: 17 49 ENWAVE CORP 12 ARCHIMEX PIBS 11 NOVAK JOHN F YAGI SHUNICHI SANYO ELECTRIC CO FU JUN DURANCE TIMOTHY D UNIV JIANGNAN FRITO LAY NORTH AMERICA INC BURCH MICHAEL R 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Biểu đồ 5: 10 đơn vị dẫn đầu sở hữu công bố sáng chế nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm Trong đơn vị dẫn đầu sở hữu công bố sáng chế nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm, xuất các đơn vị lớn giới Enwave Corp., Sanyo Electric Co, Archimex Pibs, Durance Timothy, Novak John, Yagi Shunichi… Đây đơn vị sở hữu số lượng công bố sáng chế nhiều sáng chế đa phần tập trung Nhật, Mỹ, Canada, Đức, Hàn Quốc, Trung Quốc Một số sáng chế tiêu biểu - Phương pháp sấy kết hợp lượng vi sóng, hồng ngoại để điều chỉnh chất lượng khoai môn Tác giả: ZHANG Zhong-yuan, LIU Chun-quan, LI Da-jing, WEI Qiu-yu, JIANG Ning, XIAO Ya-dong Thời điểm công bố: 03/2019 Số công bố: CN105509416B Quốc gia công bố: Trung Quốc Đơn vị sở hữu: Jiangsu Academy of Agricultural Sciences Sáng chế đề cập đến phương pháp sấy kết hợp lượng vi sóng, hồng ngoại để điều chỉnh chất lượng khoai môn Nguyên liệu sấy khoai mơn tươi, 18 làm cắt, rửa sạch, làm ấm bảo vệ màu, đem đóng băng Sau khoai mơn đưa qua vi sóng kết hợp hồng ngoại để sấy khơ đóng gói Cơng nghệ sấy kết hợp lượng vi sóng hồng ngoại giúp khoai mơn giịn, có độ đồng tốt chất lượng cao Công nghệ phục vụ cho sản xuất liên tục tự động, xử lý số lượng lớn nguyên liệu đem lại lợi ích kinh tế cao - Thiết bị vi sóng sấy khô trái cây, rau thực phẩm Tác giả: YIKILMAZCINAR Sezgi, TR GUR Metin, Istanbul, TR GUVEN Merve, TR ELMAS Serdal, TR KARATAS Haluk Thời điểm công bố: 01/2019 Số công bố: US20190021143A1 Quốc gia công bố: Mỹ Đơn vị sở hữu: ARCELIK AS Sáng chế đề cập đến thiết bị vi sóng sấy khơ trái cây, rau thực phẩm Cấu tạo lị vi sóng bao gồm máy phát vi sóng, điều khiển điều khiển máy phát vi sóng, khay chứa sản xuất từ vật liệu thấm vi sóng Các thực phẩm rau trái đặt vào khoang chứa lị để sấy khơ - Phương pháp thiết bị khử nước cho trái Tác giả: Gross David R., Orrville, Valenzky Robert J., Akron, Thời điểm công bố: 08/1992 Số công bố: US5135122A Nơi công bố: Mỹ Đơn vị sở hữu: SMUCKER FRUIT PROCESSING COMPANY Sáng chế đề cập thiết bị khử nước cho trái Sáng chế mơ tả thiết bị gồm bình chứa buồng để sấy sản phẩm có chứa độ ẩm cung cấp thiết bị tạo xạ vi sóng để tăng nhiệt độ độ ẩm sản phẩm để ẩm thoát khỏi sản phẩm Thiết bị cung cấp tản nhiệt để hướng xạ hồng ngoại phía sản phẩm để tăng nhiệt độ sản phẩm để góp phần ẩm từ Bộ tản nhiệt bao gồm số lượng lớn gia 19 nhiệt kim loại đồng cách để tạo khe hở cho phép xạ vi sóng truyền đến sản phẩm - Thiết bị sấy vi sóng sử dụng kiểm sốt trùng bảo quản nơng sản dạng hạt Tác giả: Halverson Steven L., Clinton, WI, Bigelow Timothy S., Knoxville, TN Thời điểm công bố: 2/2001 Số công bố: US6192598B1 Quốc gia công bố: Mỹ Đơn vị sở hữu: MICRO-GRAIN INC Sáng chế đề cập đến thiết bị sấy gồm dụng cụ trộn vật liệu dạng hạt với khơng khí, sau vật liệu dạng hạt tiếp tục xử lý vi sóng nhằm xử lý trùng Thiết bị có khuếch tán hạt điều khiển phân bố hạt đầu vào đầu thiết bị - Công nghệ thiết bị sấy thực phẩm vi sóng Tác giả: Yikilmazcinar Sezgi; Gur Metin; Guven Merve; Elmas Serdal; Karatas Haluk Thời điểm công bố: 01/2019 Số công bố: US20190021143 Quốc gia công bố: Mỹ Sáng chế đề cập đến thiết bị sấy thực phẩm vi sóng, gồm: Máy phát vi sóng; Hệ thống điều khiển; Khay sấy đựng thực phẩm; Khoang chứa khay thực phẩm; Tấm dẫn điện, Tấm hỗ trợ, Lỗ truyền lượng điện từ Trong đó: - Khay đựng thực phẩm (khay sấy): làm từ vật liệu có khả dẫn truyền vi sóng; - Tấm dẫn điện: làm kim loại, gồm nhiều nhỏ lớn hình tứ giác hình trịn đặt cố định đế khoang chứa khay thực phẩm tương ứng góc, cạnh mặt khay sấy nơi mật độ lượng điện từ thấp, giúp cho lượng nhiệt vi sóng lan tỏa từ trung tâm 20 khay đến cạnh góc khay sấy, đó, thực phẩm sấy khơ đồng * Quy trình vận hành: Sau thực phẩm (rau trái cây), đặt khay (4) đưa vào lị vi sóng (1) Máy phát vi sóng (2) vận hành điều khiển (3) cung cấp lượng điện từ bên lị vi sóng (1) Các dẫn điện (6) tạo từ vật liệu kim loại có chức vật dẫn, kéo lượng điện từ phía các góc / cạnh khay (4) – nơi có gắn dẫn điện mặt khay Năng lượng vi sóng kích hoạt hướng từ phần trung tâm khay (4) – nơi có mật độ lượng điện từ cao - phía rìa / phần góc - nơi mật độ lượng điện từ nhỏ Do đó, thực phẩm khay (4) sấy khơ đồng thời gian ngắn Ngồi ra, khay (4) có lỗ để truyền lượng điện từ hỗ trợ (8) giúp cố định thực phẩm khay (1): lị vi sóng (2): máy phát vi sóng (3): điều khiển (4): khay thực phẩm (khay sấy) (5): khoang chứa khay sấy (6): dẫn điện Hình 8: Lị vi sóng 21 (7): lỗ truyền lượng điện từ (8) hỗ trợ giúp giữ cố định thực phẩm Hình 9: Khay thực phẩm Kết luận - Đến 4/2019, có 795 sáng chế nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm công bố 31 quốc gia tổ chức WO EP Số lượng sáng chế tăng mạnh từ năm 2010 đến nay, chứng tỏ vấn đề quan tâm giới - Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc Đức quốc gia dẫn đầu nghiên cứu công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm - Enwave Corp., Sanyo Electric Co, Archimex Pibs, Novak John, Yagi Shunichi 05 đơn vị dẫn đầu số lượng sáng chế công bố nghiên cứu công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm - Nghiên cứu công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm có hướng nghiên cứu chính: Phướng pháp sấy vi sóng; Nghiên cứu thiết bị sấy vi sóng 22 III GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SẤY VI SÓNG DẠNG HỞ - BĂNG CHUYỀN TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN GIẢI PHÁP NÔNG NGHIỆP 5D VÀ CÔNG TY CỔ PHẦN MÁY VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP QUỐC TẾ Thiết kế hệ thống sấy vi sóng dạng hở - băng chuyền cho nước yến đóng chai Nhóm nghiên cứu đề xuất cấu hình cho hệ thống tiệt trùng nước yến, lựa chọn cấu hình buồng phản ứng nhằm tạo hiệu ứng đa mode, cấu hình ống dẫn sóng antenna, cấu hình lối vào chống rị rỉ vi sóng với giải pháp dùng nước hấp thu để chống rị rỉ vi sóng lựa chọn tần số vi sóng 2,45 GHz, cường độ vi sóng kW Các kết cho phép xây dựng hệ thống tiệt Tải FULL (53 trang): https://bit.ly/3LYiEFa trùng nước yến vi sóng Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net 1.1 Xác định đặc trưng kỹ thuật cho hệ thống Trên sở tính tốn, mơ phỏng, thực nghiệm u cầu sản xuất, hệ thống thiết bị khử trùng dùng vi sóng cho nước yến đóng chai cần có thơng số sau: Danh mục Thông số kỹ thuật Tần số thiết kế 2,45 GHz < mW/cm2 Độ rị rỉ sóng ngưỡng an tồn Thời gian tiệt trùng ÷ phút Khoảng cơng suất thiết bị Điều chỉnh từ đến kW Tốc độ dây chuyền Điều chỉnh từ 0.5 đến m/p Kích thước băng tải 270 (R) x 4500 (D) mm Công suất băng tải 1kW Chất lượng nước yến đóng chai Đáp ứng tiêu chất lượng 23 sau khử trùng Công ty Song Yến HN Mức độ tiệt trùng nước yến đóng Tiệt trùng: Ecoli, chai sau xử lý vi sóng Streptococus, Staphylococus, Mycobateria Tuberculosis 1.2 Thiết kế hệ thống tổng thể Hệ thống tổng thể tiệt trùng chai nước yến vi sóng thiết kế trình bày Hình 10 0,5m 0,5m Ngõ vào 2,25m 0,5m 0,5m Buồng phản ứng C1 C2 C3 C4 Ngõ C5 10 Băng tải Đầu phát sóng siêu cao tần Bộ chống rị rỉ sóng ngõ vào Bộ chống rị rỉ sóng ngõ Hình 10: Hệ thống tiệt trùng chai nước yến vi sóng Hệ thống bao gồm: a) Buồng phản ứng có gắn đầu phát magnetron Theo kết nghiên cứu mơ thực nghiệm, đầu phát vi sóng khơng bố trí cách nhau, mà bố trí thành khoang riêng gắn với Giữa khoang có phần vách ngăn, cho phép tán xạ vi sóng, làm tăng hiệu ứng đa mode Kết trường sóng buồng Vách ngăn khoang có trống kích thước 270 x 100 mm để luồn băng tải vận chuyển chai nước yến vào/ra buồng phản ứng Tải FULL (53 trang): https://bit.ly/3LYiEFa Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net b) Bộ chống rị rỉ vi sóng Dựa kết nghiên cứu mô thực nghiệm, Bộ chống rị rỉ gồm hình hộp có cung loe để phản xạ sóng truyền ống dẫn có lớp nước bao quanh vỏ hộp để hấp thu sóng truyền 24 1.3 Thiết kế khí hệ thống tiệt trùng nước yến 1.3.1 Lựa chọn vật liệu cho phần khí hệ thống tiệt trùng nước yến Với yêu cầu nêu trên, kim loại có độ dẫn điện tốt (Bảng 1) chọn để gia cơng khí hệ thống vi sóng sắt, thép, inox kim loại phổ dụng, giá thành rẻ Bảng 1: Độ dẫn điện số kim loại khoảng 27 °C σ in S/m Kim loại Bạc 61,39 · 106 Đồng ≥ 58,0 · 106 Vàng 44,0 · 106 Nhôm 36,59 · 106 Natri 21 · 106 Wolfram 18,38 · 106 Đồng thau (CuZn37) ≈ 15,5 · 106 Kẽm Zn 16,6 -17.106 Sắt 10,02 · 106 Crom 8,74 · 106 Chì 4,69 · 106 Titan (bei 273 K) 2,56 · 106 Thép không rỉ (1.4301) 1,4 · 106 Thủy ngân 1,04 · 106 Gadolini 0,74 · 106 Than chì (parallel zu Schichten) · 106 Buồng phản ứng chống rò rỉ làm thép dày 2,5 ly, sơn tĩnh điện để chống rỉ tạo hình mỹ thuật cơng nghiệp Ống dẫn sóng antenna chế tạo thép có mạ kẽm, vừa chống rỉ, vừa tạo bề mặt bóng có độ hấp thu vi sóng thấp (độ dẫn điện kẽm cao thép) 25 6160105 ... công bố sáng chế nghiên cứu công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm Trong đơn vị dẫn đầu sở hữu công bố sáng chế nghiên cứu công nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản. .. CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ SẤY VI SĨNG TRONG BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ THỰC PHẨM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VI? ??T NAM 1 Phương pháp cơng nghệ sấy vi sóng Tình hình nghiên cứu ứng dụng. .. sáng chế công bố nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nông sản thực phẩm - Nghiên cứu cơng nghệ sấy vi sóng chế biến, bảo quản nơng sản thực phẩm có hướng nghiên cứu chính: Phướng