Hồ Chí Minh, tháng 8/2023 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM BỘT XOÀI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY THĂNG HOA GVHD: PGS.TS... KHÓA LUẬN
Trang 1THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2023
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT SẢN PHẨM BỘT XOÀI BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SẤY THĂNG HOA
GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
S K L 0 1 1 6 9 1
Trang 2KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ: 2023 - 19116113
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM BỘT XOÀI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY THĂNG HOA
GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
MSSV: 19116113
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên , tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô giảng dạytại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh nói chung và tất cả các quýthầy cô đang trực tiếp giảng dạy và làm việc tại Khoa Công nghệ Hóa học và Thựcphẩm nói riêng Trong suốt hành trình học tập 4 năm tại trường, chúng tôi đã đượctruyền đạt và tích luỹ những kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng vô cùng quý báubởi sự tận tình, tận tâm từ tất cả các quý thầy cô về ngành Công nghệ thực phẩm
Đặc biệt, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Tấn Dũng Giảng viên Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và đồng thời là Trưởng Khoa Côngnghệ Hóa học và Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Thầyluôn luôn tận tình hỗ trợ, chỉ dạy và hướng dẫn chúng tôi để truyền đạt những kiếnthức, kinh nghiệm, định hướng cho chúng tôi từ khi bắt đầu hình thành ý tưởng vàcách làm việc khoa học cho đến khi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Tôi thật sự rấtbiết ơn, trân trọng điều đó và xin ghi nhớ những lời dạy của thầy
-Tôi xin cảm ơn cô Hồ Thị Thu Trang - chuyên viên phụ trách quản lý các phòngthí nghiệm và các xưởng thực hành Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm Khoa Công NghệHóa Học-Thực Phẩm và cô Đỗ Thùy Khánh Linh – giảng viên Bộ môn Công nghệthực phẩm Các cô đã luôn hỗ trợ và giúp đỡ tôi rất nhiều về sử dụng và vận hànhmáy móc, dụng cụ, thiết bị trong quá trình nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.Tôi xincảm ơn quý thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm B108, B212 và xưởng công nghệthực phẩm 3 đã tạo điều kiện tốt nhất để chúng tôi có thể hoàn thành đề tài này Quýthầy cô đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi rất nhiều về dụng cụ, máy móc, thiết bị trong quá trìnhnghiên cứu
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, khó tránh khỏi những sai sót nên tôi rấtmong nhận được sự góp ý của các quý thầy cô để luận văn của chúng tôi được hoànthiện hơn Một lần nữa tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn và kính chúc sức khỏe đếntất cả các thầy cô!
Trân trọng cảm ơn
Trang 13KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
MỤC LỤC
TÓM TẮT KHOÁ LUẬN 1
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 2
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 2
1.2 Mục tiêu của đề tài 3
1.3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu đề tại 3
1.4 Nội dung nghiên cứu 3
1.5 Phương pháp nghiên cứu 4
1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 4
1.6.1 Ý nghĩa khoa học 4
1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 4
1.7 Bố cục 5
CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN 6
2.1 Tổng quan về sản phẩm bột trái cây 6
2.2 Tổng quan về nguyên liệu xoài 6
2.2.1 Nguồn gốc 6
2.2.2 Đặc điểm hình thái 7
2.2.3 Phân bố 7
2.2.4 Phân loại các giống xoài phổ biến 8
2.2.5 Thành phần hoá học 12
2.2.6 Dinh dưỡng đa lượng 13
2.2.7 Dinh dưỡng vi lượng 14
2.2.8 Hợp chất có nguồn gốc thực vật 16
2.2.9 Giá trị sinh học của xoài 17
2.2.10 Các giai đoạn sinh trưởng và biến đổi của trái xoài 18
2.2.11 Chỉ tiêu chất lượng xoài nguyên liệu 20
2.3 Cơ sở khoa học về công nghệ sấy thăng hoa 22
2.3.1 Công nghệ sấy thăng hoa 22
2.3.2 Nguyên lý công nghệ sấy thăng hoa 23
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy thăng hoa 26
Trang 14KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
2.3.4 Hệ thống và thiết bị sấy thăng 27
2.4 Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sản phẩm xoài sấy thăng hoa 28
2.4.1 Các yếu tố công nghệ 28
2.4.2 Hàm mục tiêu đạt ra để đánh giá chất lượng sản phẩm bột xoài 29 2.4.3 Bài toán tối ưu hoá trong công nghệ sấy thăng hoa 31
2.5 Một số công trình nghiên cứu và khuynh hướng phát triển 32
2.6 Kết luận 33
CHƯƠNG 3:NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35
3.1 Nguyên liệu nghiên cứu 35
3.2 Quy trình thực hiện 36
3.2.1 Thuyết minh quy trình công nghệ 36
3.3 Dụng cụ và thiết bị sử dụng để thực hiện sản phẩm 38
3.4 Dụng cụ và thiết bị sử dụng để phân tích 42
3.5 Phương pháp nghiên cứu 43
3.5.1 Phương pháp phân tích và tiếp cận hệ thống 43
3.6 Phương pháp xác định các hàm mục tiêu trong công nghệ 45
3.6.1 Xác định chi phí năng lượng 45
3.6.2 Xác định độ ẩm sản phẩm 45
3.6.3 Xác định độ tổn thất hàm lượng vitamin C 46
3.6.4 Xác định độ tổn thất màu của sản phẩm 47
3.7 Phương pháp xác định và đánh giá chất lượng sản phẩm 48
3.7.1 Phương pháp xác định thành phần hoá học và dinh dưỡng của nguyên liệu xoài ban đầu và bột xoài thành phẩm 48
3.7.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm 49
3.7.3 Phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng của sản phẩm 50
3.8 Phương pháp tối ưu hoá mục tiêu trong nghiên cứu công nghệ sản xuất xoài sấy thăng hoa 54
3.8.1 Xây dựng BTTƯ một mục tiêu cho quá trình sấy thăng hoa xoài55 3.8.2 Xây dựng BTTƯ đa mục tiêu cho quá trình sấy thăng hoa xoài 55
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 57
Trang 15KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
4.1 Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nguyên liệu 57
4.2 Xây dựng bảng yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu sản xuất bột xoài sấy thăng hoa 58
4.2.1 Nhiệt độ sấy thăng hoa 58
4.2.2 Áp suất sấy thăng hoa 59
4.2.3 Thời gian sấy thăng hoa 60
4.3 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ đến hàm mục tiêu 60
4.4 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu chi phí năng lượng 61
4.5 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu độ ẩm sản phẩm 65
4.6 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu độ tổn thất vitamin C 68
4.7 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu độ tổn thất màu 71
4.8 Xây dựng và giải các BTTƯ hóa để xác định chế độ công nghệ cho quy trình sấy thăng hóa xoài 74
4.8.1 Xây dựng BTTƯ một mục tiêu 74
4.8.2 Xây dựng BTTƯ hóa đa mục tiêu 76
4.9.Kết quả thực nghiệm kiểm chứng và bàn luận 78
4.9.1 Kết quả kiểm chứng bằng thực nghiệm 78
4.9.2 Bàn luận 80
4.10 Đánh giá chất lượng của sản phẩm tối ưu 83
4.10.1.Đánh giá thành phần hóa học và dinh dưỡng của sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa 84
4.10.2 Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật và kim loại nặng trong sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa 84
4.11 Định mức nguyên liệu và giá thành của sản phẩm xoài sấy thăng hoa 85
4.12 Xây dựng quy trình công nghệ sấy thăng hoa bằng phương pháp cấp nhiệt thông thường hoàn chỉnh cho sản phẩm xoài sấy thăng hoa 87
4.12.1 Quy trình công nghệ 87
4.12.2 Thuyết mình quy trình 88
4.13 Triển vọng trong ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa 89
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
Trang 16KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
PHỤ LỤC HÌNH
Hình 2.1 Đặc điểm hình thái của xoài··· 7
Hình 2.22 Phân bố sản lượng xoài trên thế giới···8
Hình 2.3 Giống xoài Ataulfo···8
Hình 2.4 Giống xoài Alphonso··· 9
Hình 2.5 Giống xoài Keitt···9
Hình 2.6 Giống xoài Benishan ··· 9
Hình 2.7 Giống xoài Totapuri···10
Hình 2.8 Giống xoài cát Hoà Lộc ··· 11
Hình 2.9 Giống xoài keo···11
Hình 2.10 Giống xoài cát chu···11
Hình 2.11 Giống xoài tượng··· 12
Hình 2.12 Giống xoài Úc···12
Hình 2.13 Quá trình sinh trưởng của trái xoài ··· 19
Hình 2.14 Giản đồ trạng thái pha của nước ··· 23
Hình 2 15 Đồ thị hoạt động trong buồng sấy thăng hoa sử dụng nhiệt là nguồn bức xạ với nhiệt độ lạnh đông dao động trong khoảng (-35 ÷ -30)0C·· 23
Hình 2.15 Sơ đồ mô tả các yếu tố ảnh hưởng đầu vào và các yếu tố sản phẩm đầu ra··· 29
Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa··· 36
Hình 3 2 Tủ lạnh âm sâu Arctiko···38
Hình 3 3 Hệ thống sấy thăng hoa DS – 11 ···39
Hình 3.4 Màn hình Desktop DS-11··· 40
Hình 3.5 Màn hình chương trình sấy thăng hoa···40
Hình 3.6 Buồng sấy thăng hoa DS-11··· 41
Hình 3.7 Chương trình sấy thăng hoa···42
Hình 3.8 Máy nghiền RRH-500A··· 39
Hình 3.9 Cân sấy ẩm hồng ngoại Precisa (Model XM 50)··· 40
Hình 3.10 Thiết bị đo màu Konica Minota (Model CR –400)··· 40
Trang 17KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
Hình 3.11 Sơ đồ nghiên cứu hệ thống sản xuất sản phẩm bột xoài sấy···41Hình 3.12 Hệ màu CIELAB···48Hình 3.13 Sơ đồ mối quan hệ mô tả sự ảnh hưởng của các yếu tố công
nghệ đến các hàm mục tiêu··· 50Hình 3.14 Sơ đồ bố trí thí nghiệm : Phương án cấu trúc có tâm cấp 2,
ba yếu tố ···52Hình 3.15 Không gian hàm mục tiêu của BTTƯ hai mục tiêu···56Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm theo nhiệt độ sấy thăng
hoa··· 58Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm theo áp suất sấy thăng
hoa··· 59Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm theo thời gian sấy thăng
hoa··· 60Hình 4.4.Sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa ở chế độ công
nghệ tối ưu···79Hình 4.5 Xoài sấy thăng hoa của thương hiệu Mfood···86Hình 4.6 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bột xoài bằng phương pháp
sấy thăng hoa tối ưu.··· 87
Trang 18KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
PHỤ LỤC BẢNG
Bảng 2.1 Phân loại sản phẩm bột trái cây dựa trên phương thức sản xuất···· 6
Bảng 2.2 Thành phần hoá học trong 100g thịt quả xoài··· 13
Bảng 2.3 Thành phần vitamin trong 100g thịt quả···14
Bảng 2.4 Hàm lượng chất khoáng trên 100g phần thịt quả···16
Bảng 2.5 Chỉ tiêu chất lượng quả xoài tươi···21
Bảng 2.6 Mức độ khuyết tật của quả xoài tươi··· 21
Bảng 2.7 Chỉ tiêu vi sinh của quả xoài tươi···22
Bảng 2.8 Chỉ tiêu kim loại của quả xoài tươi··· 22
Bảng 3.1 Chỉ tiêu lựa chọn xoài nguyên liệu··· 35
Bảng 3.2 Các phương pháp xác định thành phần hoá học và dinh dưỡng của nguyên liệu xoài và sản phẩm bột xoài thành phẩm···48
Bảng 3 3 Các phương pháp đánh giá chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm xoài sấy thăng hoa··· 48
Bảng 3.4 Các phương pháp đánh giả chỉ tiêu kim loại nặng của sản phẩm xoài sấy thăng hoa···49
Bảng 3 5 Các mức yếu tố ảnh hưởng··· 50
Bảng 3.6 Ma trận thực nghiệm trực giao cấp 2 , k=3 , n0= 4··· 53
Bảng 4.1 Thành phần hoá học của xoài cát trên 100g phần ăn được···57
Bảng 4.2 Các mức yếu tố ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình sấy thăng hoa sản phẩm bột xoài···61
Bảng 4.3 Số liệu thực nghiệm của hàm mục tiêu··· 61
Bảng 4 4 Ma trận quy hoạch thực nghiệm với hàm mục tiêu là chi phí năng lượng··· 63
Bảng 4.5 Hệ số phương trình hồi quy bj và bjkvới hàm mục tiêu là chi phí năng lượng··· 64
Bảng 4.6 Hệ số phương sai tjvới hàm mục tiêu là chi phí năng lượng··· 64
Bảng 4 7 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu là chi phí năng lượng··· 64
Bảng 4 8 Ma trận quy hoạch thực nghiệm với hàm mục tiêu là độ ẩm··· 65
Trang 19KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
Bảng 4 9 Hệ số phương trình hồi quy bj và bjkvới hàm mục tiêu là độ ẩm của
sản phẩm.··· 67
Bảng 4 10 Hệ số phương sai tj với hàm mục tiêu là độ ẩm của sản phẩm····67
Bảng 4 11 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu là độ ẩm của sản phẩm··· 67
Bảng 4 12 Ma trận quy hoạch thực nghiệm với hàm mục tiêu là độ tổn thất vitamin C··· 68
Bảng 4 13 Hệ số phương trình hồi quy bj và bjk với hàm mục tiêu là độ tổn thất vitamin C··· 69
Bảng 4 14 Hệ số phương sai tj với hàm mục tiêu là độ tổn thất vitamin C···70
Bảng 4 15 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu là độ tổn thất vitamin C··· 70
Bảng 4 16 Ma trận quy hoạch thực nghiệm với hàm mục tiêu là độ tổn thất màu··· 71
Bảng 4 17 Hệ số phương trình hồi quy bjvà bjkvới hàm mục tiêu là độ tổn thất màu··· 72
Bảng 4 18 Hệ số phương sai tj với hàm mục tiêu là độ tổn thất màu···73
Bảng 4 19 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu là độ tổn thất màu··· 73
Bảng 4 20 Giá trị tối ưu của từng hàm mục tiêu···75
Bảng 4 21 Nghiệm Paréto tối ưu và giá trị hiệu quả Paréto tối ưu···78
Bảng 4 22 Kết quả kiểm chứng thực nghiệm··· 79
Bảng 4 23 Độ tổn thất màu giữa mẫu tươi và mẫu tối ưu···82
Bảng 4 24 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của sản phẩm···84
Bảng 4 25 Chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm···84
Bảng 4 26 Chỉ tiêu kim loại nặng của sản phẩm··· 85
Trang 20KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: VÕ TRUNG NHÂN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BTTƯ: Bài toán tối ưu
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
PTHQ : Phương trình hồi quy
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
Trang 21KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
∆E = 4.11 < 5, sự khác biệt này không thể nhận thấy bằng mắt thường, điềunày cho thấy sấy thăng hoa ở chế độ công nghệ tối ưu không làm ảnh hưởngđến màu sắc sản phẩm
Kết quả phân tích sản phẩm bột xoài sấy thăng hoa ở chế độ công nghệ tối ưuđược ghi nhận là không có sự phát hiện của Coliforms, Clostridium perfringens,Escherichia coli, số bào tử nấm men và nấm mốc Kết quả này phù hợp với quychuẩn của QCVN 8-3:2012/BYT dành cho sản phẩm trái cây sấy Đồng thời,chỉ tiêu kim loại nặng như cadimi và chì trong sản phẩm cũng phù hợp với quychuẩn QCVN 8- 2:2011/BYT dành cho sản phẩm trái cây sấy
Trang 22KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH : VÕ TRUNG NHÂN
2
CHƯƠNG 1:
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam được biết đến là một quốc gia với nền kinh tế song hành cùngvới việc phát triển của nông nghiệp Bởi lẽ khí hậu nhiệt đới gió mùa kèm vớiđiều kiện thổ nhưỡng thuận lợi đã tạo điều kiện cho việc canh tác nông sản cực
kỳ phát triển Trong đó, xoài là một nguồn nông sản đóng góp kinh tế lớn từviệc xuất khẩu, tiêu dùng trong nước và các sản phẩm được chế biến từ chúng.Theo báo cáo quý 1 năm 2020 của bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ,Việt Nam có khoảng 8700 ha đang canh tác xoài , diện tích này đứng thứ 13thế giới ,và cung cấp sản lượng lên tới 969.000 tấn/năm ( chủ yếu đến từ cáctỉnh miền Tây Nam Bộ ) Theo phân tích khoa học , xoài được xem như lànguồn thực phẩm quý vì chúng là thực phẩm tuy chứa ít protein và chất báonhưng lại chứa nhiều xơ, hàm lượng vitamin C, carotenoid và các hợp chấtphenolic thiết yếu cho cơ thể , giúp duy trì hàm lượng đường trong máu ,nhưng lại cung cấp ít calo giúp ngăn ngừa tăng cân, phòng chống ung thư vàtăng cường hệ miễn dịch Do đó , nhu cầu tiêu thụ xoài hầu như không có xuhướng suy giảm mà ngược lại ngày càng tăng cao Tuy nhiên , khi vào mùa thìlượng xoài cung cấp ra thị trường lại quá nhiều dẫn đến hiện tượng cung vượtcầu khiến xoài mất giá , và lãng phí do hư hỏng Trong khi trái vụ thì lại rất đắt
đỏ và không đủ đáp ứng cho nguồn cầu Vì thế , việc nghiên cứu và phát triểnnông sản sau thu hoạch nhằm gia tăng thời gian bảo quản và ổn định thị trườngluôn là bài toán vô cùng quan trọng mà các doanh nghiệp sản xuất và cung cấpnông sản đặc biệt quan tâm
Bảo quản bằng hình thức loại ẩm luôn là hình thức phổ biến và dễ dàngthực hiện Bằng cách giảm hoạt độ nước của sản phẩm giúp cho nông sản tránhkhỏi sự phát triển và sinh sản của các loài vi sinh vật gây thối rữa và làm chậmcác phản ứng sinh hoá gây hư hỏng khác [1] Tuy nhiên, vẫn có nhiều hạn chếđối với việc sấy trái cây như làm thay đổi các đặc tính, đặc biệt là làm sụt giảmcác chất dinh dưỡng thiết yếu, mất độ ngon, bị co ngót, bị cứng,….[2] Vì nhucầu thị trường ngày càng tăng và khắc khe hơn nên việc nghiên cứu ra quy