Phương pháp nghiêm cứu khoa học mực sấy

1 GVHD:

NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 5

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGIỆP THỰC PHẨM

TP HỒ CHÍ MINH

2

DANH SÁCH NHÓM

1 2 3 4

1.1.1 Nguồn lợi và tình hình xuất khẩu mực ở Việt Nam 6

1.1.2 Cấu trúc tổ chức cơ thịt mực và sự liên kết nước với thịt mực 7

1.1.3 Thành phần hóa học của mực 7

1.2 Tổng quan về một số phương pháp sấy 9

1.2.1 Phương pháp sấy lạnh 9

1.2.2 Phương pháp sấy tiếp xúc chân không 10

1.2.3 Phương pháp sấy thăng hoa 12

1.2.4 Phương pháp sấy đối lưu 14

1.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước 16

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Đối tượng nghiên cứu 19

2.2 Phương pháp nghiên cứu 21

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

3.1 Ảnh hưởng của các phương pháp sấy đến chất lượng mực khô 23

KẾT LUẬN 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

4

MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của luận án

Mực khô là sản phẩm được thị trường trong và ngoài nước ưa chuộng và là một trong những mặt hàng khô xuất khẩu quan trọng của ngành thuỷ sản Việt Nam Thành phần hóa học của mực rất phong phú, đặc biệt là giàu các axit amin, các axit béo, các chất khoáng … có giá trị dinh dưỡng cao Tuy nhiên hiện nay phần lớn các cơ sở chế biến mực khô xuất khẩu vẫn thường dùng phương pháp sấy truyền thống bằng không khí nóng nên chất lượng sản phẩm bị giảm đi nhiều Chính vì vậy việc nghiên cứu một cách khoa học của đề tài “Nghiên cứu phương pháp sấy mực ống ” là vấn đề cấp bách mà thực tế đặt ra

Hình 1.1 Mực khô

2 Mục đích và nhiệm vụ của luận án

Nghiên cứu tìm các phương pháp sấy, các chế độ sấy và điều kiện bảo quản thích hợp để hạn chế sự giảm chất lượng của mực ống khô trong quá trình làm khô và bảo quản sau khi sấy

5

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Luận án đã tổng kết một cách khoa học những vấn đề liên quan đến mực nguyên liệu trên thế giới cũng như ở Việt Nam Tổng kết cơ sở lý luận khoa học về một số phương pháp sấy Nghiên cứu sâu về ảnh hưởng của các phương pháp sấy như: Phương pháp sấy lạnh, phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại chân không, phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh, đối lưu đến chất lượng mực ống để tìm ra chế độ sấy thích hợp Nghiên cứu sâu về một số chế độ xử lý sorbitol đến chất lượng mực ống khô lột da sau sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh Nghiên cứu sâu về một số điều kiện bảo quản đến chất lượng mực ống sau sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh Dựa trên những kết quả nghiên cứu thu được đã đề ra được qui trình sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh và bảo quản mực ống sau khi sấy Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ bổ sung thêm cho giáo trình về công nghệ sấy, tạo cơ sở khoa học cho việc ứng dụng của một số phương pháp sấy như: Sấy lạnh, sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh để sấy và bảo quản các nguyên liệu thuỷ sản khác nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả kinh tế, cũng như tính toán và thiết kế thiết bị sấy

6

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.1 Mực nguyên liệu

1.1.1 Nguồn lợi và tình hình xuất khẩu mực ở Việt Nam

Mực phân bố khắp nơi và có trữ lượng rất lớn Hiện nay người ta đã tìm thấy khoảng 100 loài mực trong đó có 30 loài là đối tượng khai thác Ở Việt Nam, mực ống và mực nang là có giá trị kinh tế cao nhất Mực nang gồm hai loài là mực tấm và mực nang vân hổ, còn mực ống cũng có hai loài là mực ống và mực thẻ Kích thước các loài mực rất khác nhau, có loài chỉ bé 10 ÷ 20mm, nhưng có loài đến vài mét Sản lượng mực ở Việt Nam cho đến nay chưa thống kê được đầy đủ vào khoảng 15 đến 20 ngàn tấn năm Mực có khắp trong vùng biển ở Việt Nam Mực có rất nhiều thịt và tổ chức của cơ thịt rất chặt chẽ Mực có tỷ lệ sử dụng được rất cao trên 70% - 90% tổng khối lượng Mực được chế biến xuất khẩu ở hai dạng là đông lạnh và làm khô Mực là nguồn hải sản rất có giá trị không những ở nước ta mà còn ở các nước trong khu vực ASEAN và trên thế giới Thị trường tiêu thụ nhiều mực khô nhất là Châu Á, trong đó Nhật Bản là nước đứng đầu Ở Việt Nam mực đóng góp đáng kể vào giá trị sản phẩm thủy sản xuất khẩu Nếu chỉ tính hàng tươi thì mực chiếm 7% tổng giá trị nhưng nếu tính cả hàng khô thì lên tới gần 15% tổng giá trị thủy sản xuất khẩu Trong đó, mực ống bao gồm cả mực tươi và mực khô đạt giá trị xuất khẩu cao nhất chiếm 85% tổng giá trị về xuất khẩu nhuyễn thể chân đầu Tuy nhiên, số lượng nguyên liệu về nhuyễn thể nói chung và mực nói riêng khai thác cũng chỉ có hạn do đó cần phải tìm các biện pháp bảo quản và chế biến để nâng cao chất lượng sản phẩm

7

1.1.2 Cấu trúc tổ chức cơ thịt mực và sự liên kết nước với thịt mực

Hình 1.2 Cấu trúc mực ống Phần thịt mực để ăn chủ yếu là ống mực, do đó khi nghiên cứu để ứng dụng trong công nghệ chế biến cần quan tâm nhiều nhất đến phần ống mực Theo nghiên cứu của Otwell và Giddings thì thành phần các lớp màng của ống mực ống (Loligo paelei) gồm 5 lớp như trên hình 1.2 cho thấy lớp giữa bao gồm mô cơ và các bó sợi cơ dài Đặc biệt cơ mực ống có kích thước rất nhỏ, tế bào sợi cơ dai bao quanh lấy nhân có chứa protein sợi cơ Các sợi cơ xếp theo hướng xiên và bao bọc bởi lớp màng cơ mỏng Lớp cơ chiếm 98% độ dày của ống mực Bao bọc bởi hai bên là lớp mô liên kết gọi là áo trong và áo ngoài, những lớp này có chứa sợi collagen Thịt mực nhiều collagen gấp 3 lần thịt cá và phần lớn collagen tập trung ở lớp áo này

1.1.3 Thành phần hóa học của mực

Cũng giống như thành phần hoá học của các loài động vật thuỷ sản khác thành phần hoá học của mực bao gồm: nước, protein, lipid, glucid, vitamin, chất ngấm ra… và muối khoáng Trong đó hàm lượng nước, protein, lipid, muối khoáng là nhiều còn glucid trong động vật thuỷ sản thường rất ít và tồn tại ở dạng glycogel

8 Các thành phần này có tỷ lệ rất khác nhau giữa các bộ phận cơ thể mực, khác nhau về độ thành thục sinh lý, ngư trường khai thác nhưng chúng biến đổi trong một giới hạn xác định Thành phần hoá học được biểu hiện trong bảng sau:

Thành phần hoá học các cơ quan của mực ống (% tính theo trọng lượng chất tươi) So sánh với các sản phẩm khác như trứng, tôm thành phần hoá học của mực như sao:

So sánh với các sản phẩm khác như trứng, tôm thì giá trị dinh dưỡng của mực rất cao Ví dụ Acid amin không thay thế (%) so với protein thì:

Trứng : 31,6% ; Tôm : 36,5% ; Mực : 38,3% Bảng 1.1 So sánh thành phần hoá học của mực so với các nguyên liệu (%) Nguyên

liệu

Phần ăn được

Nước Protein Lipid Gluxid Khoáng

Máy sấy lạnh được cấu thành bởi một máy bơm nhiệt được đặt trong một tủ sấy hoặc một hầm sấy tuỳ quy mô Máy bơm nhiệt có một đầu nóng và đầu lạnh, đầu nóng sẽ cung cấp nhiệt lượng cho tác nhân sấy, còn đầu lạnh dùng để tách ẩm cho không khí sấy Do đó, một số nơi còn gọi là máy sấy lạnh là máy sấy bơm nhiệt

Hình 1.3: Máy sấy lạnh Máy sấy lạnh là loại máy sấy hoạt động ở dải nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường, vật sấy sẽ khô mau hơn do không khí sấy trong tủ được tách ẩm và rất khô

• Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh

+ Tốc độ sấy nhanh hơn do không khí sấy đưa vào buồng sấy là rất khô Nếu sấy nhiệt gió hết 10h, thì với sấy lạnh, thời gian sấy giảm xuống còn 6-8h

+ Chất lượng vật sấy tốt hơn do được sấy ở nhiệt độ thấp hơn thông thường, không khí sấy khô nên vật sấy không bị hầm, hấp, giữ được màu sắc đẹp hơn so với sấy nhiệt gió Sấy nhiệt gió, độ ẩm không khí sấy thường rất cao và nóng nên nếu thoát ẩm không tốt,

10 có thể gây ra một trạng thái tương tự như lò hơi, ẩm độ cao khiến cho vật sấy mất màu, mất chất, mất vị

+ Tiết kiệm năng lượng: Phương pháp sấy nhiệt gió mất 1kW điện mới tách được 1,2kg nước, còn phương pháp sấy lạnh 1kW điện có thể tách được 3kg nước

• Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh

+ Thiết bị đắt tiền + Máy phải nhập khẩu nên thời gian chờ đợi lâu

1.2.2 Phương pháp sấy tiếp xúc chân không

Phương pháp sấy chân không được áp dụng để sấy các loại vật liệu có chứa nhiều hàm lượng tinh dầu, hương hoa, dược phẩm Các nông sản thực phẩm có yêu cầu nhiệt độ sấy thấp nhằm giữ nguyên chất lượng và màu sắc, không gây phá hủy, biến tính các chất Đặc biệt phương pháp sấy chân không được dùng để sấy các loại vật liệu khô chậm khó sấy (như gỗ sồi, gỗ giẻ ) các loại gỗ quí nhằm mang lại chất lượng sản phẩm sấy cao đáp ứng được các yêu cầu sử dụng trong và ngoài nước Rút ngắn đáng kể thời gian sấy và có khả năng tiến hành sấy ở nhiệt độ sấy thấp hơn nhiệt độ môi trường Do đó sản phẩm sấy chân không giữ được hầu như đầy đủ các tính chất ban đầu của vật liệu, sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện bên ngoài Tuy có nhiều ưu điểm nhưng phương pháp sấy chân không vẫn còn chưa được sử dụng phổ biến trong công nghệ sấy ở nước ta Bởi do giá thành thiết bị cao, vận hành phức tạp, rất khó đảm bảo độ kín cho một hệ thống chân không lớn Do đó phương pháp sấy này chỉ được áp dụng với quy mô nhỏ, dùng sấy những loại vật liệu quí hiếm, khô chậm, khó sấy và có yêu cầu cao về chất lượng Một hệ thống sấy chân không thường được cấu tạo từ buồng sấy, thiết bị ngưng tụ và bơm chân không

Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không đó là sự phụ thuộc vào áp suất điểm sôi của nước Nếu làm giảm (hạ thấp) áp suất trong một thiết bị chân không xuống đến

11 áp suất mà ở đấy nước trong vật bắt đầu sôi và bốc hơi sẽ tạo nên một dòng chênh lệch áp suất đáng kể dọc theo bề mặt vật, làm hình thành nên một dòng ẩm chuyển động trong vật liệu theo hướng từ trong ra bề mặt vật Điều này có nghĩa là ở một áp suất nhất định nước sẽ có một điểm sôi nhất định, do vậy khi hút chân không sẽ làm cho áp suất trong vật giảm đi và đến mức nhiệt độ vật (cũng là nhiệt độ của nước trong vật) đạt đến nhiệt độ sôi của nước ở áp suất đấy, nước trong vật sẽ hóa hơi và làm tăng áp suất trong vật và tạo nên một chênh lệch áp suất hơi Dp = (pbh- ph) giữa áp suất bão hòa hơi nước trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nước trong môi trường đặt vật sấy, đây chính là nguồn động lực chính tạo điều kiện thúc đẩy quá trình di chuyển ẩm từ bên trong vật ra ngoài bề mặt bay hơi của quá trình sấy chân không

Dưới điều kiện chân không, quá trình bay hơi diễn ra nhanh chóng và qua đó quá trình khô sẽ rất nhanh, thời gian sấy giảm xuống đáng kể Bên cạnh đó, nhờ chỉ sấy ở nhiệt độ thấp (có thể thấp hơn nhiệt độ môi trường) nên nhiều tính chất đặc trưng ban đầu: tính chất sinh học, hương vị, màu sắc, hình dáng của sản phẩm được giữ lại gần như đầy đủ Sản phẩm sấy chân không bảo quản lâu dài và ít bị tác động bởi môi trường

Chế độ sấy: tùy thuộc vào đặc tính, tính chất của từng loại vật liệu sấy sẽ ảnh hưởng

đến tốc độ sấy mà ta cần quan tâm xem xét để chọn các thông số áp suất, nhiệt độ thích hợp cho từng loại vật liệu sấy

12 Hình 1.4 Máy sấy chân không

1.2.3 Phương pháp sấy thăng hoa Sấy thăng hoa (freeze drying) là một kỹ thuật còn được gọi là “làm khô lạnh” hay còn

gọi là kỹ thuật khử nước, thường được sử dụng để bảo quản các loại nguyên liệu và thực phẩm, giúp thuận tiện hơn cho vận tải, cũng như giữ được các phẩm chất của sản phẩm ban đầu

Tóm tắt quy trình sấy thăng hoa

1 Thực phẩm tươi sống được cấp đông nhanh ở nhiệt độ rất thấp (-30oC đến -50oC), sau đó đưa vào buồng hút chân không

2 Trong môi trường sấy chân không, các tinh thể nước đá trong nguyên liệu sẽ thăng hoa mà không qua giai đoạn hóa lỏng Khoảng 90% ẩm trong nguyên liệu được lấy đi Sau đó, chuyển qua giai đoạn làm khô thứ cấp, để làm bay hơi ẩm còn sót lại, nhiệt độ điều chỉnh tăng dần (có thể > 0oC) Độ ẩm trong nguyên liệu còn khoảng 1~4%

3 Thực phẩm sấy thăng hoa được đóng gói chân không, ngăn ẩm & oxi hóa 4 Khi thực phẩm sấy thăng hoa được chế biến, ngâm với nước sẽ trở về trạng thái hương vị, hàm lượng dinh dưỡng, cấu trúc & hình dáng như ban đầu

13

Ưu điểm của phương pháp sấy thăng hoa:

Công nghệ sấy thăng hoa đã tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt Thành phần dinh dưỡng (protein, lipit, gluxit), vitamin, enzyme và hoạt chất sinh học, màu sắc, mùi, vị …v.v gần như được bảo toàn không bị phá hủy

Đặc biệt sản phẩm sau khi sấy có độ xốp mềm, khi ngâm vào nước nó hoàn ẩm trương nở trở lại và gần giống như nguyên liệu ban đầu

14 Sản phẩm sau khi sấy cho vào túi rồi ép chân không, quản bảo ở nhiệt độ phòng, thời gian sử dụng kéo dài, chi phí bảo quản thấp, chất lượng ít bị thay đổi

1.2.4 Phương pháp sấy đối lưu

Nguyên lý hoạt động của tất cả các loại máy sấy đối lưu này chính là sự chuyển động

của luồng không khí dùng làm tác nhân sấy Không khí nóng, được tạo ra bằng cách này hay cách khác chuyển động tuần hoàn trong buồng sấy, tiếp xúc với bề mặt vật cần sấy, làm cho hơi ẩm có trong vật bốc hơi, rồi chuyển động ra ngoài theo chính luồng không khí đó

Luồng khí nóng này có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc vuông góc với chiều chuyển động của sản phẩm trong buồng sấy Sấy đối lưu có thể được thực hiện từng phần hoạc thực hiện liên tục tùy vào nhu cầu sử dụng Do đó, các thành phẩm sau sấy cũng có thể được chuyển ra khỏi buồng sấy theo từng đợt (mẻ), hoặc liên tục đưa vào bằng hệ thống băng chuyền chuyển động liên tục

Những yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ đối lưu là:

1 Chế độ sấy được thiết kế sẵn trên máy hoặc được điều chỉnh bởi người dùng

15 2 Hình dạng, kích thước và độ ẩm của vật cần sấy 3 Áp suất hoạt động

4 Phương pháp gia nhiệt cho không khí (đun nóng không khí) là gì? 5 Chuyển động của không khí nóng (tác nhân sấy) của máy như thế nào? 6 Cấu trúc buồng sấy, khay sấy

Đặc điểm của sấy đối lưu

Đối với quá trình sấy bất kỳ một sản phẩm nào đi nữa, 2 vấn đề cần được quan tâm nhất chính là chất lượng sản phẩm sấy và chi phí dành cho việc lắp đặt, vận hành của máy sấy Trong đó, yếu tố chi phí dành cho năng lượng đốt chính là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí thành phẩm, tác động lớn nhất đến hiệu quả kinh tế và sức cạnh tranh của sản phẩm so với các đối thủ trên thị trường

Để chọn được một loại máy sấy phù hợp nhất cho mình, bạn nên cân nhắc đến nhiều yếu tố có tác động đến việc tiêu hao năng lượng và tìm cách giảm thất thoát xuống thấp nhất có thể Các yếu tố có tác động đến việc tiêu hao nhiệt lượng ra bên ngoài trong phương pháp sấy đối lưu thường là:

1 Vật liệu cấu tạo buồng sấy và hệ thống ống dẫn khí 2 Chất lượng của bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống sấy, một bộ trao đổi nhiệt hoạt

động hiệu quả sẽ thu hồi nhiệt tối đa từ không khí thoát ra và dùng lượng nhiệt đó để đun nóng tiếp luồng không khí mới vào

3 Cân nhắc dùng các công nghệ khác phối hợp với sấy đối lưu như sấy tấng sôi, sấy phun…để giảm chi phí năng lượng

4 Giảm độ ẩm tới mức thấp nhất khi sấy các dung dịch hoặc huyền phù để làm giảm chi phí

Các giai đoạn của quá trình sấy:

1 Đun nóng vật liệu Toàn bộ nhiệt cung cấp để đun nóng vật liệu, ẩm bốc hơi không đáng kể Nhiệt độ vật liệu tăng nhanh từ q = to đến nhiệt độ ướt tư của tác nhân sấy Độ ẩm thay đổi không nhiều

Tốc độ sấy tăng nahnh từ 0 đến cực đại Thời gian ngắn không đáng kể

Thường giai đoạ này được bỏ qua trong quá trình tính toán

16 2 Giai đoạn sấy đẳng tốc

Nhiệt cung cấp để bốc hơi ẩm tự do ở bền mặt vật liệu Và bề mặt bốc hơi là bề mặt ngoài của vật liệu không đổi nên các thông số sấy và độ ẩm của vật liệu sẽ giảm nhanh

Nhiệt độ vật liệu bằng tư không đổi Độ ẩm cảu vật liệu giảm nhanh theo đường thẳng Tốc độ sấy không đổi

Trong giái đoạn này tốc độ khuyếch tán ẩm từ trong lòng vật liệu ra bề mặt lớn hơn tốc độ bốc hơi từ bề mặt, nên bề mặt luôn bảo hoà ẩm

3 Giai đoạn sấy giảm tốc Nhiệt độ của vật liệu tăng dần từ tư lên t2 của tác nhân Độ ẩm giảm chậm đến độ cân bằng

Lúc này trong vật liệu xuất hiện 3 vùng: ẩm, bốc hơi và khô Tốc độ sấy giảm tốc từu tốc độ đẳng tốc No xuống 0, tuỳ theo cấu trúc vật liệu mà có biến dạng khác nhau

Tốc độ khuyếch tán trong chậm hơn tốc độ bốc hơi bề mặt ngoài, nên tốc độ giảm dần và có hiện tượng co bề mặt bốc hơi

Ưu, nhược điểm

Ưu điểm của sấy đối lưu chính là tốc độ sấy khá cao, năng lượng dùng hợp lý, sản phẩm sấy ít bị co ngót, hư hỏng hoặc biến dạng Tuy nhiên nhược điểm của chúng chính là độ ẩm cuối cùng không cao

1.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước

Ngoài những nghiên cứu về phương pháp sấy và bảo quản mực khô Thì để nâng cao nguồn sản phẩm thủy sản phục vụ nhu cầu trong nước cũng như xuất khuẩu nước ngoài Đã có những công trình nghiên cứu khác của sản phẩm thủy sản Không chỉ mực mà