Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.

Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ TÂM THANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP ĐÔNG FILLET CÁ TRA VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐÀ NẴNG - 2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ TÂM THANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP ĐÔNG FILLET CÁ TRA VIỆT NAM Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật nhiệt 9520115 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Võ Chí Chính TS Nguyễn Thành Văn LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Nguyễn Thị Tâm Thanh i TÓM TẮT Cấp đơng q trình làm nhanh thực phẩm đến nhiệt độ bảo quản để đưa vào bảo quản lâu dài Trong q trình cấp đơng, tinh thể băng hình thành từ nước khơng liên kết thực phẩm Khi cấp đông với thời gian lâu, chênh lệch nhiệt độ bên bên thực phẩm nên phân áp suất nước bên lớn nước có xu hướng chuyển dịch từ bên bên ngoài, tạo thành tinh thể lớn chèn ép làm rách màng tế bào thực phẩm, cấu trúc bị phá vỡ Khi rã đông, nước bên thực phẩm chảy bên làm hao hụt thực phẩm làm giảm tính chất ban đầu Ngược lại q trình làm lạnh diễn nhanh, thể tích thực phẩm tạo nên nhiều tâm kết đơng, nước dịch chuyển, tinh thể tạo nên mịn hơn, cấu trúc thực phẩm bảo toàn Như chất lượng thực phẩm sau cấp đông phụ thuộc nhiều vào thời gian cấp đơng, hay nói cách khác tốc độ truyền nhiệt Các kết nghiên cứu lý thuyết trình bày luận án giải toán liên quan đến phân bố từ trường buồng cấp đơng, tốn truyền nhiệt – truyền chất kết hợp xác định thời gian cấp đông lý thuyết trường hợp cấp đơng gió thơng thường Đối với q trình cấp đơng có hỗ trợ từ trường, sở lý thuyết mơ hình tốn ảnh hưởng từ trường đến tính chất nhiệt vật lý thực phẩm q trình cấp đơng chưa nghiên cứu nên chưa đủ sở để mơ lý thuyết q trình Thay vào đó, để đánh giá ảnh hưởng từ trường đến q trình cấp đơng, số thực nghiệm tiến hành 03 phương pháp cấp đông khác (cấp đơng gió khơng có từ trường, có hỗ trợ từ trường dao động có hỗ trợ từ trường tĩnh) 03 mức nhiệt độ cấp đông (30C, -35C, -40C) Kết thực nghiệm đưa vào tính tốn phân tích hồi quy phi tuyến nhằm xác định phương trình đường cong cấp đơng theo nhiệt độ không thứ nguyên Từ kết này, sử dụng phương pháp lặp phương pháp đồng dạng nhiệt để tính tốn hệ số truyền nhiệt Kết cuối cho thấy cấp đơng có từ trường tĩnh, hệ số truyền nhiệt lớn cao khoảng 9,4% so với cấp đơng gió thơng thường Kết thực nghiệm đơn yếu tố cho thấy từ trường có ảnh hưởng đến thời gian cấp đông, cụ thể giúp giảm thời gian cấp đơng chi phí điện điều kiện nhiệt độ vận tốc khơng khí Điều cho thấy hướng nghiên cứu đưa trường điện từ vào hỗ trợ cho cấp đông fillet cá tra nhằm giảm thời gian cấp đơng, giảm chi phí lượng nâng cao chất lượng sản phẩm Từ kết thí nghiệm đơn yếu tố, 29 thí nghiệm đa yếu tố thiết lập theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp nhằm đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ đến thời gian cấp đông, tỷ lệ hao hụt khối lượng độ màu sản phẩm fillet cá tra Kết phân tích số liệu xây dựng 03 phương trình hồi quy tương quan hàm mục tiêu biến đầu vào, đồng thời cho thấy thông số ảnh hưởng lớn đến q trình cấp đơng Song song đó, phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu áp dụng để xác định giá trị hợp lý thông số công nghệ tiến hành cấp đông có hỗ trợ từ trường tĩnh, cụ thể nhiệt độ cấp đơng -42,7C, vận tốc khơng khí 5,8 m/s, chiều dày fillet cá tra 15,4 mm mật độ từ thông tối ưu đạt 564,5 Gauss Đối với từ trường dao động, mật độ từ thông thay đổi theo thời gian nên thí nghiệm đa yếu tố chưa thực Thông qua kết nghiên cứu luận án này, nhận thấy rằng, ngồi việc giúp giảm thời gian cấp đơng, từ trường giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm đến sau rã đông, chứng minh cụ thể thông qua thông số màu sắc, độ cứng, độ dẻo, độ dai tỷ lệ hao hụt khối lượng sau rã đông Về màu sắc, so sánh phương pháp cấp đơng có hỗ trợ từ trường cấp đơng gió thơng thường, giá trị L* thấp 15%, giá trị a* b* cao 49,9% 23,8% cho thấy sản phẩm cấp đơng có hỗ trợ từ trường giữ chất carotenoid (carotene xanthophyll) ổn định Về tính chất lý, phân tích thử cắt cho thấy độ cứng ứng suất cắt fillet cá tra cấp đông có hỗ trợ từ trường lớn khoảng 6,1% so với phương pháp cấp đơng gió thơng thường Đồng thời, phân tích TPA cho thấy so với sản phẩm cấp đơng gió thơng thường sản phẩm cấp đơng có hỗ trợ từ trường giữ độ đàn hồi, độ dẻo độ dai cao 2,9%, 27,5% 33,2% Mặt khác, phân tích tỷ lệ hao hụt khối lượng sau rã đơng mẫu cá cấp đơng có hỗ trợ từ trường thấp 55,7% phản ánh tương tự kết đo lý cho thấy cấp đơng có hỗ trợ từ trường, tinh thể băng hình thành với kích thước nhỏ đồng nên rã đông giúp giữ vị ngon sản phẩm ABSTRACT Freezing is a long-term process of preserving food, helping food between its nutrients and a long shelf life During the freezing process, ice crystals are formed from unbound water in the lattice of the material and from the water in each cell, so the product is frozen As a result, these ice crystals tend to develop into relatively large crystals within the material; therefore, they tend to damage structures by disruption of cell walls as well as disrupt the integrity of frozen products When defrosted, water inside the food flows outside causing drip loss as well as reducing its original properties On the contrary, when the freezing process takes place rapidly, in the volume of food creates many freezing centers, less water shifts, the crystals make up smoother, therefore the food structure is preserved Thus, the quality of food after freezing depends a lot on the freezing time, or in other words, the rate of heat transfer The theoretical research results presented in this thesis have solved the basic problems related to the distribution of the magnetic field (MF) in the freezing chamber, the problem of heat and mass transfer and the determination of the theoretical freezing time in the case of air blast freezing For the magnetic assisted freezing process, the theoretical basis and mathematical models of the effect of the MFs on the thermophysical properties of food during freezing have not yet been reported, so there is not enough basis to simulate this process theory Instead, to assess the effects of the MFs on the freezing process, several experiments were conducted in 03 different freezing methods (air blast freezing (ABF), oscillating magnetic field (OMF) and static magnetic field (SMF) assisted freezing process) in condition of 03 freezing temperatures (-30C , -35C, -40C) The experimental results were included in nonlinear regression and analysis to determine the equation of the freezing curve according to the dimensionless temperature From this result, the unique iterative algorithm was used to calculate the heat transfer coefficient The final result shows that on SMF process, the heat transfer coefficient is the largest and up to 9.4% higher than the ABF process The results of single-factor experiments show that the magnetic field affects freezing time, in particular it helps to reduce freezing time and energy costs at the same conditions of air temperature and velocity This also shows the right direction in research to bring magnetic fields into support for freezing Pangasius fillet in order to reduce freezing time, reduce energy costs and improve product quality From the results of single-factor experiments, 29 multi-factor experiments were established according to the method of orthogonal experiment planning level to evaluate the effects of technological parameters on freezing time and freezing loss and color of Pangasius fillets The results of data analysis have built three regression equations correlated between the target functions and input variables, and at the same time showed that these parameters have a great influence on the freezing process In parallel, the multi-target optimization method is also applied to determine the fair value of the technological parameters when conducting freezing with the support of static magnetic fields For oscillating magnetic fields, because the flux density changes over time, multi-factor experiments have not been performed Through the research results of this thesis, it can be seen that, in addition to reducing freezing time, the magnetic field also helps to ensure product quality until after thawing, which is specifically demonstrated through parameters such as color, hardness, stringiness, gumminess, chewiness and thawing loss In terms of color, the comparison between SMF and ABF method, the L* value 15% lower, the value a* and b* higher 49.9% and 23.8%, respectively, showed that the magnetic-assisted frozen product kept the carotenoids (carotene and xanthophyll) more stable Regarding mechanical-physical properties, the shear test analysis showed that the hardness and peak stress of the Pangasius fillet when frozen with SMF was about 6.1% greater than that of ABF method At the same time, the TPA analysis shows that compared to ABF products, the SMF products retain more stringiness, gumminess and chewiness 2.9%, 27.5% and 33.2%, respectively On the other hand, analysis of the weight loss rate after thawing of frozen samples with SMF was also 55.7% lower ABF samples, similarly reflecting the results of mechanical – physical measurement and showed when frozen static magnetic field, ice crystals are formed with smaller and uniform sizes, so defrosting helps to retain the delicious taste of the product LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Võ Chí Chính TS Nguyễn Thành Văn đồng nghiệp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh hỗ trợ đóng góp ý kiến để hoàn thành Luận án Tiến sĩ