Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu quy trình công nghệ sấy đối lưu sản phẩm xoài sấy dẻo

NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 23 TÓM TẮT KHÓA LUẬN Đối với “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài sấy dẻo bằng phương pháp sấy đối lưu”, trước hết là lựa chọn nguyên liệu và kiể

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2024

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY ĐỐI LƯU

SẢN PHẨM XOÀI SẤY DẺO

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH : HUỲNH TẤN DUY

S K L 0 1 3 1 8 8

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÃ SỐ: 2024 – 19116071

LƯU SẢN PHẨM XOÀI SẤY DẺO

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: HUỲNH TẤN DUY

MSSV: 19116071

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2024

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc toàn thể quý thầy cô giảng dạy tại khoa Công nghệ hóa học và Thực phẩm nói chung và trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật nói chungTrong hơn 4 năm học và thực hành ở trường, không chỉ là là kiến thức về đại cương và chuyên ngành mà tôi được dạy, mà còn là kỹ năng chuyên môn và tầm nhìn về cuộc sống Đây là một kho tàng tri thức quý báu đối với tôi

Đặc biệt, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc cùng lời cám ơn chân thành đến thầy, PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Cám ơn thầy vì đã tận tình chỉ dạy, đồng hành và hướng dẫn tôi ngay từ khi lên ý tưởng cho đến khi hoàn tất khóa luận tốt nghiệp bằng phương pháp giảng dạy và cách làm việc khoa học

Để có thể tiến hành việc vận hành máy móc, dụng cụ trong quá trình nghiên cứu và khảo sát một cách hoàn hảo thì tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô quản lý xưởng thực tập và các phòng thí nghiệm đã không ngừng hỗ trợ về mặt máy móc thiết bị, điều này giúp chúng tôi có điều kiện tốt nhất để thực hiện khóa luận, tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô

Chúc quý thầy cô tràn đầy sức khỏe Xin trân trọng cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam kết rằng toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp chính tôi thực hiện.Tôi xin cam đoan về tất cả các nội dung tham khảo trong các từ khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn một cách đầy đủ và chính xác theo quy định

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Duy

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 14

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 24

1 Đặt vấn đề 24

2 Mục tiêu của đề tài nghiên cứu 25

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 25

4 Nội dung nghiên cứu 25

5 Phương pháp nghiên cứu 26

1.1.2 Các loại thiết bị sấy đối lưu 28

1.1.2.1.1 Thiết bị sấy với loại nguyên liệu tĩnh 28

1.1.2.1.2 Thiết bị sấy với loại nguyên liệu sấy chuyển động tương đối 28

1.1.2.1.3 Thiết bị sấy nguyên liệu ở trạng thái xóa trộn 29

1.1.2.1.4 Thiết bị sấy nguyên liệu ở trạng thái lơ lửng 29

1.1.3 Lựa chọn phương pháp sấy 29

1.1.4 Hệ thống thiết bị sấy đối lưu dùng để sấy xoài 30

1.1.4.1 Sấy đối lưu dạng buồng 30

1.1.4.2 Cấu tạo thiết bị sấy đối lưu dạng buồng 31

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 15

1.1.5 Các biến đổi trong quá trình sấy đối lưu 32

1.1.5.1 Các biến đổi về mặt vật lý 32

1.1.5.2 Biến đổi hóa học và sinh học 33

1.2 Nguyên liệu xoài 33

1.2.9 Giá trị dinh dưỡng của xoài 41

1.2.10 Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của xoài 42

1.2.11 Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu 44

1.3 Kết luận 45

CHƯƠNG 2 47

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47

2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 47

2.1.1 Nguyên liệu 47

2.1.2 Vật liệu nghiên cứu 47

2.2 Quy trình công nghệ và phương pháp nghiên cứu 48

2.2.1 Quy trình công nghệ 48

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 16

2.2.2 phương pháp nghiên cứu 52

2.3 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 53

2.3.1 Dụng cụ nghiên cứu 53

2.3.2 Thiết bị nghiên cứu 54

2.4.2 Vận hành thiết bị 55

Phương pháp xác định các hàm mục tiêu trong công nghệ 55

Xác định chi phí năng lượng 55

Xác định độ ẩm sản phẩm 56

2.5.3 Phương pháp xác định hàm lượng tổn thất Vitamin C 57

Xác định độ tổn thất màu của sản phẩm 59

2.5.5 phương pháp quy hoạch và thực nghiệm 60

2.5.6 Phương pháp tối ưu hóa 67

2.5.6.1 phương pháp xây dựng bài toán tối ưu hóa một mục tiêu 67

2.5.6.2 Xây dựng BTTƯ đa mục tiêu cho quá trình sấy đối lưu xoài 68

CHƯƠNG 3 70

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 70

3.1 Xác định thành phần của xoài tươi nguyên liệu 70

3.2 Xây dựng bảng yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu sản xuất xoài sấy đối lưu 71

3.2.1 Xác định nhiệt độ sấy đối lưu ảnh hưởng đến độ ẩm sản phẩm 71

3.2.2 Xác định vận tốc tác nhân sấy ảnh hưởng đến độ ẩm sản phẩm 71

3.2.3 Xác định thời gian sấy ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C 72

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 17

3.3 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ đến hàm mục tiêu 73

3.4 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu 74

3.4.1.Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu chi phí năng lượng 75

3.4.2 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu độ ẩm 78

3.4.3.Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu độ tổn thất màu 81

3.4.4 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu độ tổn thất hàm lượng vitamin C 84

3.5 Xây dựng và giải bài toán tối ưu một mục tiêu 87

3.6 xây dựng bài toán tối ưu đa mục tiêu 88

3.7 Kết quả thực nghiệm kiểm chứng và bàn luận 91

3.7.1 Chi phí năng lượng 92

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 18

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ dồ nguyên lí thiết bị sấy đối lưu 30

Hình 1.2 Buồng sấy của thiết bị 32

Hình 1.9 Quá trình sinh trưởng của trái xoài 43

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 48

Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu 52

Hình 2.3 Cân đo khối lượng 53

Hình 2.4 Brix kế 53

Hình 2.5 Máy đo màu CR-400 54

Hình 2.6 Thiết bị sấy đối lưu DSDL-04 54

Hình 2.7 Hệ màu CIELA 60

Hình 2.8 Sơ đồ miêu tả về sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến hàm mục tiêu 61

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Phương án cấu trúc có tâm cấp 2, ba yếu tố 63

Hình 2.10 Không gian hàm mục tiêu của BTTƯ hai mục tiêu 69

Hình 3.1 Biểu đồ sự thay đổi của độ ẩm theo nhiệt độ sấy 71

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 19 Hình 3.2 Biểu đồ sự thay đổi của độ ẩm theo vận tốc tác nhân sấy 72 Hình 3.3 Biểu đồ sự thay đổi của phần trăm tổn thất vitamin C theo thời gian sấy 72

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 20

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có trong 100g xoài 37

Bảng 1.2 Lượng Vitamin có trong 100g xoài 38

Bảng 1.3 Bảng chất khoáng có trong 100g xoài 40

Bảng 1.4 Chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu xoài 45

Bảng 2.1 Chỉ tiêu nguyên liệu xoài 47

Bảng 3.3 Số liệu thực nghiệm của hàm mục tiêu 74

Bảng 3.4 Hàm mục tiêu chi phí năng lượng 75

Bảng 3.5 Các hệ số bj và bjk của hàm mục tiêu chi phí năng lượng 76

Bảng 3.6 Phương sai hệ số bj và tj của hàm chi phí năng lượng 76

Bảng 3.7 Các giá trị phương sai và kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher với hàm chi phí năng lượng 77

Bảng 3.8 Hàm mục tiêu độ ẩm 78

Bảng 3.9 Các hệ số bj và bjk của hàm mục tiêu độ ẩm 79

Bảng 3.10 Phương sai hệ số bj và tj của hàm mục tiêu độ ẩm 79

Bảng 3.11 Các giá trị phương sai và kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher với hàm độ ẩm 80

Bảng 3.12 Hàm mục tiêu độ tổn thất màu 81

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 21

Bảng 3.13 Các hệ số bj và bjk của hàm mục tiêu tổn thất màu 82

Bảng 3.14 Phương sai hệ số bj và tj của hàm mục tiêu tổn thất màu 82

Bảng 3.15 Các giá trị phương sai và kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu tổn thất màu 83

Bảng 3.16 Hàm mục tiêu độ tổn thất hàm lượng vitamin C 84

Bảng 3.17 Các hệ số bj và bjk của hàm mục tiêu tổn thất hàm lượng vitamin C 85

Bảng 3.18 Phương sai hệ số bj và tj của hàm mục tiêu tổn thất hàm lượng vitaminC 85

Bảng 3.19 Các giá trị phương sai và kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher với hàm tổn thất hàm lượng vitamin C 86

Bảng 3.20 Bảng giá trị tối ưu cho từng hàm mục tiêu 88

Bảng 3.21 Nghiệm Paréto tối ưu và giá trị hiệu quả Paréto tối ưu 91

Bảng 3.22 Kết quả thực nghiệm 92

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 22

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BTTƯ: Bài toán tối ưu QCVN: Quy chuẩn Việt Nam PTHQ: Phương trình hồi quy TCVN: Tiêu chuẩn hồi quy

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 23

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đối với “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài sấy dẻo bằng phương pháp sấy đối lưu”, trước hết là lựa chọn nguyên liệu và kiểm tra thành phần dinh dưỡng Đồng thời, thiết lập quy trình công nghệ dự kiến tập trung vào công đoạn sấy hồng ngoại

Chọn tiêu chuẩn đầu ra được chọn là chi phí về mặt năng lượng, độ ẩm, mức độ vitamin C tổn thất, độ chênh lệch màu Nhiệt độ, thời gian cùng vận tốc tác nhân sấy là 3 yếu tố công nghệ đầu vào chính tác động lên chất lượng sản phẩm Xác định 3 yếu tố này và sấy khảo sát sơ bộ Sau đó, mô hình hóa và tối ưu hóa các hàm mục tiêu đã được lựa chọn theo những yếu tố công nghệ

Chế độ công nghệ phù hợp áp dụng vào sản xuất xoài sấy dẻo hồng ngoại trong thực tế là nhiệt độ 94,14 ℃ với vận tốc tác nhân sấy là 3,707 m/s trong thời gian 4,336 giờ

Sau các phân tích kiểm tra sản phẩm xoài sấy dẻo ở chế này thu được kết quả không có sự phát hiện của bào tử nấm men và nấm mốc, Coliforms, Clostridium perfringens, Escherichia coli Điều này chứng minh rằng sản phẩm tuân thủ đúng vớiquy chuẩn của QCVN 8-3:2012/BYT dành cho sản phẩm trái cây sấy Đồng thời sản phẩm cũng tuân theo QCVN 8- 2:2011/BYT về chỉ tiêu kim loại nặng dành cho sản phẩm trái cây sấy

Tuy nhiên, xoài là một loại quả hô hấp biến tính, tức là chúng tiếp tục hô hấp và chịu sự chuyển hóa sau khi được thu hoạch Quả khi chín, việc vận chuyển và bảo quản trở nên khó khăn Để có thể xử lí vấn đề này thì phải có giải pháp, đó là chọn một phương pháp sáng tạo: tạo ra sản phẩm mới từ xoài thông qua quá trình sấy dẻo, sử dụng phương pháp sấy đối lưu Phương pháp này giúp giảm độ ẩm, từ đó cải thiện thời hạn bảo quản, thời gian sử dụng Xoài sấy dẻo không những giữ lại chất dinh dưỡng mà còn đem đến tính tiện lợi khi dùng, thõa mãn mong muốn của khách hàng và là giải pháp cho vấn đề cung ứng trong những thời kỳ sản lượng cao Phương án này không chỉ là bước tiến trong công nghệ thực phẩm, mà còn là phương án tối ưu hóa toàn diện giá trị của xoài và thúc tiến nền kinh tế

Sấy đối lưu là một phương pháp phù hợp để sản xuất ra các loại sản phẩm nông sản sấy có chất lượng được bảo toàn và ổn định về các giá trị cảm quan, hảm lượng dinh dưỡng Sản phẩm sấy bị oxy hóa ở mức độ thấp, có thể áp dụng cho những vật liệu khô chậm, khó sấy, sử dụng sấy đối lưu để sấy sản phẩm xoài là một lựa chọn vô cùng hợp lý

Dựa trên các cơ sở và mục đích đề ra nên chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất xoài sấy bằng phương pháp sấy đối lưu” với mục đích tạo quy

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 25 trình và sản phẩm mới tạo sự đa dạng cho các dòng sản phẩm nông sản Với phương pháp này thì sản phẩm xoài sấy sẽ giữ được các yêu cầu về chất lượng như hình dạng, mùi vị và màu sắc

2 Mục tiêu của đề tài nghiên cứu

Nghiên cứu này với mục tiêu là “tối ưu hóa quy trình công nghệ sấy sản xuất xoài sấy dẻo bằng phương pháp sấy đối lưu”, từ đó tạo ra loại sản phẩm có chất lượng tốt, độ ẩm đạt yêu cầu với chi phí năng lượng thấp và giá thành phù hợp Từ đó tạo nên sự đa dạng cho các sản phẩm từ xoài và góp phần làm tăng giá trị kinh tế đối với sản phẩm nông sản từ xoài ở nước ta

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: nguyên liệu xoài tứ quý sẽ là mục tiêu nghiên cứu cho quá trình sấy đối lưu

Phạm vị nghiên cứu: Nghiên cứu này tập trung vào sấy đối lưu xoài Mục tiêu là xây dựng quy trình sấy đối lưu, từ đó nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy, vận tốc tác nhân sấy và thời gian sấy đến chất lượng sản phẩm xoài sấy

4 Nội dung nghiên cứu

Tổng quan về nguyên liệu xoài Các phương pháp xác định thành phần hóa học và dinh dưỡng của nguyên liệu xoài và sản phẩm xoài sấy đối lưu

Mô tả động học, xây dựng và giải bài toán tối ưu hóa nhằm thiết lập chế độ sấy phù hợp cho công nghệ sản xuất xoài sấy dẻo bằng phương pháp sấy đối lưu

Tiến hành thực nghiệm, thiết lập quy trình xông nghệ sản xuất xoài sấy dẻo bằng phương pháp sấy đối lưu

Định mức nguyên liệu và tính toán giá thành cho sản phẩm Triển vọng của sản phẩm và khả năng thương mại hóa của sản phẩm

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 26

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu, tổng hợp và phân tích các tài liệu chuyên ngành có liên quan về công nghệ sấy đối lưu

Phương pháp thực nghiệm Phương pháp phân tích hóa học: xác định thành phần hóa học cói trong nguyên liệu ban đầu và các hàm mục tiêu về chất lượng của sản phẩm

Phương pháp tiếp cận với hệ thống để phân tích và xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng đầu vào

Phương pháp mô hình hóa, tối ưu hóa ma trận thực nghiệm trực giao cấp 2 bằng phương pháp điểm không tưởng

Ngoài ra còn có sử dụng sự hỗ trợ từ các công cụ toán học và công nghệ thông tin

6 Ý nghĩa khoa học

Đồ án tốt nghiệp đã nghiên cứu và xây dựng mô hình toán học kết hợp với các mô hình thực nghiệm để mô tả quá trình sấy đối lưu sản phẩm xoài sấy dẻo Trên cơ sở đó, quá trình công nghệ đã được tối ưu hóa để thiết lập chế độ sấy tối ưu Nghiên cứu này cung cấp nền tảng khoa học cho việc phát triển công nghệ sấy đối lưu trong tương lai

7 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu từ quy trình “công nghệ sấy đối lưu sản phẩm xoài sấy dẻo” có thể được ứng dụng vào thực tế, bảo đảm chất lượng sản phẩm đầu ra đạt chất lượng cao đồng thời hạn chế được chi phí năng lượng giúp người nông dân giảm thiểu những tổn thất sau khi thu hoạch Người nông dân có thể tận dụng tối đa mọi phần của sản lượng nông sản và tối ưu các giá trị của xoài Từ đó tạo ra sản phẩm xoài sấy dẻo có chất lượng ổn định cao, an toàn, thời gian bảo quản lâu và tính tiện dụng cao, thích hợp phục vụ cho các nhu cầu về thương mại hóa và xuất khẩu từ đó góp phần gia tăng giá trị kinh tế nông sản của đất nước ta

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 27

8 Bố cục

Đề tài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu quy trình công nghệ sấy đối lưu sản phẩm xoài sấy dẻo” gồm các mục: “Lời cảm ơn”, “Lời cam đoan”, “Mục lục”, “Danh mục hình”, “Danh mục bảng”, “Danh mục chữ viết tắt”, “Tóm tắt khoá luận”, “Mở đầu”, “Chương 1: Tổng quan”, “Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu”, “Chương 3: Kết quả và bàn luận”, “Kết luận – Kiến nghị”, “Tài liệu tham khảo và Phụ

lục”

Phương pháp này sử dụng không khí nóng làm tác nhân sấy Khi vật liệu tiếp xúc trực tiếp với không khí nóng trong buồng sấy, một phần độ ẩm trong vật liệu sẽ bốc hơi Vật liệu được làm nóng theo nguyên lý đối lưu Động lực của quá trình sấy sau đó là do hai sự chênh lệch [1]:

Đầu tiên là sự chênh lệch áp suất hơi giữa bề mặt vật liệu và trong dòng tác nhân sấy, dẫn đến việc các phân tử nước trên bề mặt vật liệu bốc hơi

Thứ hai là sự chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và tâm vật liệu, khiến độ ẩm bên trong vật liệu khuếch tán ra bề mặt [1]

1.1.2 Các loại thiết bị sấy đối lưu

Các loại thiết bị sấy thường được lựa chọn dựa vào nhu cầu sử dụng và độ phù hợp tính chất của vật liệu Các loại thiết bị sấy dược chia thành nhiều loại dựa vào chuyển động của vật liệu [1]:

1.1.2.1.1 Thiết bị sấy với loại nguyên liệu tĩnh

Trong loại thiết bị này, tác nhân sấy được thổi vào ngang hoặc vuông góc với bề mặt của nguyên liệu sấy Thiết bị có hình dạng hộp chữ nhật hoặc trụ nằm ngang, với tấm lưới bên trong để đặt nguyên liệu sấy Tác nhân sấy được nạp dưới tấm lưới và di chuyển qua lớp nguyên liệu theo hướng vuông góc với bề mặt lớp đó Dòng tác nhân sấy sau đó được lưu thông ra ngoài qua cửa thiết bị

1.1.2.1.2 Thiết bị sấy với loại nguyên liệu sấy chuyển động tương đối

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 29 Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục Có cấu tạo tương đương sấy hầm Bên trong có nhiều băng tải dày khoảng 15-25cm, nguyên liệu cần sấy sẽ được đặt trên băng tải Nguyên liệu sẽ sẽ chuyển động theo cùng với băng tải và chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy [1]

1.1.2.1.3 Thiết bị sấy nguyên liệu ở trạng thái xáo trộn

Thiết bị có hình dạng là một trụ nằm ngang và được quay quanh trục trong quá trình hoạt động nhờ bộ truyền động bánh răng Bên trong thùng chứa vật liệu, thiết bị được trang bị các lưỡi dao để sấy các loại nông sản rời như cà phê, ngô, sắn, với năng suất cao Khi thiết bị quay, vật liệu sấy được đưa lên theo góc rơi rồi rơi xuống, đồng thời tác nhân sấy thổi qua vật liệu để làm khô Chất hút ẩm có thể di chuyển cùng hoặc ngược chiều với vật liệu Một ưu điểm lớn của thiết bị này là nguyên liệu được sấy khô đều do tiếp xúc hiệu quả với tác nhân sấy, và cường độ sấy phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của nguyên liệu[1]

Tuy nhiên dạng thiết bị này có nhược điểm là do đảo trộn nhiều nên nguyện liệu có thể bị tổn hại từ đó làm giảm chất lượng sản phẩm [1]

1.1.2.1.4 Thiết bị sấy nguyên liệu ở trạng thái lơ lửng

Thiết bị sấy phun là một loại máy sấy được dùng để xử lý các dung dịch như sữa bột, trà hoà tan, bột rau quả, bột trứng, và các loại khác Nguyên liệu trong trạng thái lỏng hoặc huyền phù sẽ được phun thành sương vào trong phòng sấy Thiết bị có thể áp dụng tác nhân sấy ở nhiệt độ cao để quá trình sấy diễn ra nhanh chóng hơn [1]

Thiết bị có nhược điểm là vitamin sẽ dễ bị phá hủy do tính kém bền với nhiệt độ cao Cường độ sấy của thiết bị sẽ không cao do kích thước phòng sấy của thiết bị lớn vì vây mà vận tốc của tác nhân sấy của thiết bị nhỏ nên không thể tiếp xúc hết với nguyên liệu Tiêu tốn nhiều năng lượng Thiết bị có cấu trúc phức tạp nhất là ở cơ chế phun bụi và ở hệ thống thu hồi lại bụi sản phẩm

Ưu điểm mà thiết bị có đó là có tốc độ sấy nhanh Sản phẩm thu được ở hình dạng bột mịn Có thể ứng dụng đê sấy các loại vật liệu không chịu nổi hoặc kém bền với nhiệt độ cao do nhiệt độ vật liệu sấy trog quá trình sấy không tăng cao Đặc biệt tháp sấy có thể cho năng suất lớn hơn và chi phí để vận hành thiết bị này không cao[1]

1.1.3 Lựa chọn phương pháp sấy

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 30 Để sấy xoài sau khi đã qua các bước tiền xử lý sơ bộ, chúng ta có thể sử dụng các thiết bị như sấy chân không, sấy hầm, hoặc buồng sấy Trong trường hợp này, chúng tôi áp dụng thiết bị sấy dạng buồng, đó là một loại thiết bị sấy đối lưu chuyên dùng để sấy nguyên liệu xoài dạng lát hoặc hạt, với năng suất không quá lớn Thiết bị sấy buồng có ưu điểm là thiết kế đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành và có chi phí thấp [1]

1.1.4 Hệ thống thiết bị sấy đối lưu dùng để sấy xoài 1.1.4.1 Sấy đối lưu dạng buồng

Nguyên lý của phương pháp sấy đối lưu

Hình 1.1 Sơ dồ nguyên lí thiết bị sấy đối lưu

Tác nhân trong thiết bị sấy đối lưu dạng buồng sấy là không khí nóng, không khí đi vào được đốt nóng nhờ calorifer khí – khói Trong thiết bị tổ chức cho tác nhân sấy lưu động cưỡng bức nhờ hệ thống quạt gió Sau khi không khí nopngs tiếp xúc với vật liệu sấy, không khí nóng tiếp xúc với vật liệu sấy, không khí nóng mang hơi ẩm thoát ra ngoài [1]

Buồng sấy của thiết bị sấy cần được bố trí các giá đỡ hoặc khay để chất làm khô có thể dễ dàng chảy qua vật liệu sấy để truyền nhiệt cho vật liệu sấy và tiếp nhận thêm độ ẩm để giải phóng Do đó, mật độ vật liệu sấy trên khay và các chi tiết như

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 31 khoảng cách giữa thành khay và thành thiết bị sấy , vị trí và kích thước của lỗ thoát hơi ẩm có ý nghĩa đặc biệt trong thiết bị sấy buồng Khoảng cách giữa thành khay và thành máy sấy được bố trí sao cho các thao tác có thể thực hiện dễ dàng Lượng vật liệu sấy được đặt trên khay cũng rất quan trọng Do vật liệu có mật độ hoặc kích thước lớn nên dòng chất làm khô sẽ khó lưu thông qua vật liệu sấy , dẫn đến thời gian sấy lâu và vật liệu sấy cũng sẽ không đều, dẫn đến sản phẩm bị khô

Sản phẩm có chất lượng cao nhưng công suất của thiết bị không đủ để đáp ứng nhu cầu Vì vậy, mật độ của vật liệu trên tấm luôn ở giá trị tối ưu, tùy thuộc vào từng loại vật liệu sử dụng để sấy và được xác định thông qua các giá trị đo đạc thực nghiệm [1]

1.1.4.2 Cấu tạo thiết bị sấy đối lưu dạng buồng

Cấu trúc của thiết bị bao gồm: phần trên của thiết bị sấy buồng có hình kim tự tháp , phần trên cùng của buồng sấy là lỗ thoát hơi ẩm Lỗ thoát hơi ẩm có hình dạng và kích thước phù hợp với thiết bị và có thể điều chỉnh lượng chất hút ẩm thoát ra từ van bướm Thiết bị sấy buồng có cấu trúc đơn giản, dễ vận hành, không đòi hỏi không gian lớn, nhưng năng suất không cao, khó cơ giới hóa và không cần vốn đầu tư lớn Do đó, thiết bị sấy buồng sẽ phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ, chủ yếu sử dụng lao động thủ công [1]

Hệ thống sấy đối lưu dạng buồng có cấu tạo như sau: Hệ thống quạt

Người ta sử dụng quạt ly tâm cho mục đích tăng lưu lượng tác nhân sấy Quạt được dặt ở vị trí trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy

Buồng sấy

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 32

Hình 1.2 Buồng sấy của thiết bị

Là nơi đặt nguyên liệu sấy và tiến hành quá trình sấy , tác nhân sấy và nguyên liệu sấy trao đổi nhiệt độ và độ ẩm Buồng sấy chứa một số khay chứa vật liệu đã sấy khô Hình dạng của buồng sấy thường là hình khối, hộp chữ nhật đứng hoặc nằm ngang , hình trụ đứng hoặc nằm ngang, v.v Theo mục đích kỹ thuật và tính toán của kỹ sư, có thể lựa chọn hình dạng phù hợp [1]

Bộ phận cung cấp nhiệt Calorifer Các loại calorifer khí – hơi, calorifer khí – khói và calorifer khí – điện thường được sử dụng nhiều trong kĩ thuật sấy Ở bài báo cáo này, chúng tôi chọn loại caloridfer điện trở, các thanh điện trở cánh tản nhiệt sẽ tiến hành quá trình gia nhiệt không khí bằng dòng điện Điện trở sây sẽ được chế tạo làm sao cho lượng nhiệt tỏa ra nhanh nhất, từ đó làm cho không khí trở nên khô và nóng nhanh hơn và bảo đảm rằng lượng không khí nóng cần thiết sẽ luôn được cấp vào đủ trong suốt quá trình sấy [1]

1.1.5 Các biến đổi trong quá trình sấy đối lưu

Truyền khối và truyền nhiệt có trong quá trình sấy ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng sản phẩm thực phẩm sấy

1.1.5.1 Các biến đổi về mặt vật lý

- Khối lượng giảm

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 33

- Thể tích giảm - Hình dạng biến đổi: độ cứng, độ dẻo, độ xốp, - Độ giòn tăng

- Tùy thuộc vào tính chất của nguyên liệu khô, các bước phát triển sẽ được thực hiện theo những quy tắc và mức độ khác nhau Những thay đổi về mặt vật lý sẽ ảnh hưởng đến các tính chất cảm quan của sản phẩm khô [1]

1.1.5.2 Biến đổi hóa học và sinh học

Về mặt hóa học, trong quá trình sấy sẽ xảy ra một số biến đổi hóa học có thể ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến sản phẩm Phản ứng oxy hóa diễn ra mạnh mẽ khi nhiệt độ tăng, dẫn đến hàm lượng vitamin C trong sản phẩm giảm đáng kể so với nguyên liệu ban đầu [1] Sản phẩm sau sấy có thể bị nhạt màu hoặc mất màu do các hợp chất màu bị oxy hóa Các hợp chất lipid khi tham gia phản ứng oxy hóa sẽ hình thành các peroxyd, tạo nên mùi ôi cho sản phẩm Phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin sẽ tạo màu sẫm cho sản phẩm rau quả sấy [1]

Về mặt sinh học, trong quá trình sấy hoạt độ nước sẽ giảm đi đáng kể từ đó ức chế và tiệu diệt vi sinh vật có trong sản phẩm Bất hoạt các enzyme do biệt độ tăng cao

Các hợp chất mùi ban đầu trong sản phẩm cũng dễ bay hơi trong quá trình sấy Cường độ vị của sản phẩm cũng tăng lên do hàm lượng nước giảm [1]

1.2 Nguyên liệu xoài 1.2.1 Nguồn gốc

Hình 1.3 Xoài

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 34 Xoài ( Mangifera indica Linn), là loại quả hai lá mầm thuộc họ Anacardiaceae, có nguồn gốc ở vùng Indo-Myanmar [2] Các giống xoài có thể được phân thành hai nhóm Ấn Độ và Đông Dương chủ yếu dựa vào sắc tố vỏ và đặc điểm cảm quan của thịt quả

1.2.2 Đặc điểm hình thái

Xoài được xếp vào loại quả hạch (thịt quả với một hạt duy nhất được bao bọc bên trong) Trái xoài từ các giống khác nhau có thể khác nhau về hình dạng, màu sắc, mùi vị và kết cấu thịt Hình dạng quả xoài rất đang dạng từ hình tròn, oval đến thuôn dài Khối lượng trái có thể nặng từ 50g đến hơn 2kg Khi phát triển trên cây có màu xanh đậm, chuyển sang màu xanh nhạt và xuất hiện màu vàng khi chín [4] Xoài được cấu tạo bởi 3 thành phần chính (hình 1.1): thịt (mesocarp), vỏ (epicarp) và hạt (endocarp)

1.2.3 Phân bố

Xoài là thực vật của sinh trưởng ở vùng khí hậu nhiệt đới và không có khả năng chịu lạnh Nhiệt độ tối ưu cho cây phát triển tốt là từ 25-30 oC, khi nhiệt độ xuống 20oC cây sẽ sinh trưởng chậm và ngừng phát triển khi nhiệt độ xuống dưới 10oC [5] Vì thế chúng được trồng rộng rãi ở Nam Á, Đông Nam Á, Đông và Tây Phi, châu Mỹ nhiệt đới và cận nhiệt đới, và vùng Caribean

Ở Việt Nam, xoài được canh tác phổ biến ở nhiều khu vực khác nhau, nhưng chủ yếu tập trung ở các tỉnh phía Nam Đặc biệt, vùng Duyên hải Nam Trung Bộ như Khánh Hòa và Bình Thuận có diện tích trồng xoài lớn nhất Tiếp theo là Đông Nam Bộ với Đồng Nai và Tây Ninh, và vùng Đồng Bằng sông Cửu Long với các tỉnh như “Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long, Tiền Giang và Hậu Giang” Ở phía Bắc, vùng Trung Du và miền núi phía Bắc là khu vực trồng xoài lớn nhất, chủ yếu ở Sơn La

1.2.4 Phân loại các giống xoài phổ biến

Có khoảng 500 giống xoài được ghi nhận và báo cáo tại ấn độ Phổ biến nhất trong số đó là:

a Ataulfo

Có màu vàng vàng và thường nặng từ 6 đến 10 ounce (170 và 280 g), với hình dạng hơi giống sigmoid (thuôn dài) [6] và vỏ màu vàng vàng [7] Thịt không xơ, vỏ mỏng

Hình 1.5 Xoài alphonso

c Keitt

Quả tương đối lớn, một số quả nặng tới vài cân Chúng có hình trứng với đỉnh tròn không có mỏ Màu da thường là xanh lá cây với một số đốm đỏ nhạt Thịt có xơ, thơm và ngọt, có hạt đơn phôi

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 37

Hình 1.8 Xoài keo 1.2.5 Thành phẩn dinh dưỡng

Thành phần dinh dưỡng của thịt xoài sẽ phụ thuộc vào giống xoài, điều kiện canh tác ,thổ nhưỡng của vùng sản xuất, và độ chín của quả [9], [10], [11] Xoài chứa nhiều loại chất dinh dưỡng đa lượng

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có trong 100g xoài

Thành phần Carbonhydrate Protein Lipid Xơ Tro Hàm lượng

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 38 trong quá trình chín thì lượng sucrose, fructose và glucose (theo thứ tự giảm dần về nồng độ của chúng) được tạo ra nhiều hơn [16], [15]

Pectin là một loại carbohydrate cấu trúc có nhiều trong thịt xoài, được xem là một thành phần quan trọng như một loại đường tạo gel và rất quan trọng để giữ độ cứng của trái cây Khi xoài ở giai đoạn chưa chín thì pectin sẽ được lưu trữ, nhưng trong suốt quá trình chín thì trọng lượng phân tử của nó giảm là vì hoạt động của các enzyme thủy phân pectin trong giai đoạn này và là nguyên nhân làm cho thịt xoài ngọt và mịn hơn [16]

b Lipid

Lipid là chất dinh dưỡng chiếm phần nhỏ trong thành phần dinh dưỡng đa lượng của xoài Các acid béo chủ yếu được tìm thấy là palmitic, stearic, oleic và linolenic Còn các acid béo còn lại như linoceric, arachidic và behenic lại xuất hiện ở nồng độ thấp hơn [17].Các thành phần này ( đa phần là acid palmitic và acid palmitoleic) góp phần tạo nên cường động mùi vị của quả[18]

c Protein

Xoài có hàm lượng protein thấp so với các chất dinh dưỡng đa lượng khác Các amino acid như alanin, arginine, serine, leucine và isoleucine đều được tìm thấy ở quả xoài chín với số lượng đáng kể[30]

1.2.7 Thành phần dinh dưỡng vi lượng

Vitamin C ( acid ascorbic), là một chất antioxidant và tăng cường miễn dịch, cần thiết cho quá trình tái tạo collagen, giúp ngăn ngừa bệnh còi và hấp thu sắt Hàm lượng vitamin C giảm dần khi xoài bắt đầu chuyển qua giai đoạn chín [19] Sự hụt giảm vitamin C này là do sự tham gia của các con đường trao đổi chất khác nhau như quá trình sinh tổng hợp ethylene, oxalate và tartrate vì vitamin C là coenzyme của các enzyme tương ứng [20]

Phức hợp vitamin B trong quả xoài liên quan đến các đồng yếu tố enzyme hòa tan trong nước và các dẫn xuất từ vitamin B sẽ tham gia vào các quá trình trao đổi chất và dinh dưỡng khác nhau ở thực vật và ở người Các vitamin bao gồm: thiamin (B1), riboflavin (B2), niacin (B3), acid pantothenic (B5), pyridoxine, pyridoxal và pyridoxamine (B6), Biotin (B8), và folate hoặc folic acid (B9), ngoại trừ biotin thì đều được tìm thấy trong quả xoài [21] Tất cả các loại vitamin B này đều quan trọng đối với chế độ dinh dưỡng của con người vì con người không có khả năng tự tổng hợp chúng Các vitamin này cũng có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố trước và sau khi thu hoạch, cũng như giai đoạn sinh trưởng vì sự tổng hợp vitamin B có liên quan đến trạng thái biệt hóa của tế bào [22]

Vitamin E và K xuất hiện ở hàm lượng thấp trong quả xoài tươi [16] Hàm lượng vitamin E có thể tăng hoặc giảm ở giai đoạn chín Những thay đổi này là vì vitamin C

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG Trang 40 tham gia vào quá trình sinh tổng hợp dạng oxy hóa của vitamin E và gốc tocopheroxyl dẫn đến sản xuất tocopherol và ngược lại, khi vitamin C giảm thì hàm lượng tocopherol cũng giảm theo [23]

b Chất khoáng

Xoài có thể cung cấp đủ lượng khoáng chất cần thiết cho sức khỏe của con người, chẳng hạn như: canxi, sắt, magie, phospho, kali, natri, kẽm, đồng, mangan và selen Các khoáng chất thiết yếu chính mà xoài cung cấp là K, P và Ca, và hàm lượng Na, Zn, Fe thì được tìm thấy thấp hơn [12]

Bảng 1.3 Hàm lượng chất khoáng có trong 100g xoài