nghiên cứu sản xuất bột rong nho

Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên, độ ẩm trong nguyên liệu giảm đến mức cần thiết.. Với mỗi loại vật liệu cụ thể, người ta tiến hành thực nghiệm để

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi được hoàn thành dưới sự

tài trợ của đề tài: “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị bảo quản, chế biến rong Nho

(Caulerpa lentillifera) quy mô công nghiệp” KC07.08/11-15 Các số liệu, kết quả nêu

trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình khác

Trần Thị Hồng Nhung

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm và Khoa Sau đại học sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Nghề, đã tạo điều kiện và cho phép tôi được đi học để nâng cao trình độ

Xin cám ơn quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm và các cán

bộ - phòng Hóa phân tích và Triển khai Công nghệ - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua

Xin cám ơn các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Xin cảm ơn ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang Chủ nhiệm đề tài: “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị bảo quản, chế biến rong Nho (Caulerpa lentillifera) quy

mô công nghiệp” đã hỗ trợ kinh phí để đề tài nghiên cứu được thực hiện với chất

lượng cao

Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè luôn luôn chia sẻ kịp thời cùng tôi trong quá trình nghiên cứu

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ RONG NHO 3

1.1.1 Đặc tính sinh học của rong nho 3

1.1.2 Phân bố 5

1.1.3 Đặc tính sinh lý 5

1.1.4 Thành phần dinh dưỡng của rong nho 6

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 9

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 9

1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước 12

1.3 KỸ THUẬT SẤY 13

1.3.1 Lý thuyết về quá trình sấy 13

1.3.2 Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình làm khô 25

1.4 KỸ THUẬT NGHIỀN 26

1.4.1 Cơ sở khoa học 26

1.4.2 Năng lượng cho quá trình nghiền 27

1.4.3 Các biến đổi của nghiên liệu trong quá trình nghiền 27

1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng 29

1.4.5 Thiết bị nghiền 29

1.5 HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA 31

1.5.1 Sự hình thành các gốc tự do 31

1.5.2 Sự chống oxi hóa 31

CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 32

2.1.1 RONG NHO 32

2.1.2 SORBITOL 32

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.2.1 Phương pháp phân tích hóa học 33

2.2.2 Phương pháp phân tích vi sinh [24, 25] 34

2.2.3 Phương pháp phân tích cảm quan 34

2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 36

2.3 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 44

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỨ LÝ SỐ LIỆU 44

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA RONG NHO TƯƠI NGUYÊN LIỆU 45

3.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CỦA QUY TRÌNH CHẾ BIẾN BỘT RONG NHO KHÔ 46

3.2.1 Xác định chế độ xử lý rong Nho tiền sấy 46

3.2.2 Tối ưu hóa chế độ sấy rong nho 54

3.2.3 Xác định cường độ chiếu sáng của đèn hồng ngoại 62

3.2.4 Xác định chế độ xay 67

3.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT RONG NHO 71

3.4 SẢN XUẤT THỬ BỘT RONG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BỘT RONG NHO 73

3.5 ĐỀ XUẤT TIÊU CHUẨN BỘT RONG NHO ĐỂ XUẤT KHẨU ĐI NHẬT VÀ SƠ BỘ TÍNH TOÁN CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU 76

3.5.1 Đề xuất tiêu chuẩn bột rong nho để xuất khẩu đi Nhật 76

3.5.2 Sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu 82

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 89

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần khoáng và dinh dưỡng của rong Nho .6

Bảng 1.2 Hàm lượng lipid của rong Nho 7

Bảng 1.3 Hàm lượng axit béo không no của rong Nho .7

Bảng 1.4 Thành phần kim loại nặng trong nước và trong rong Nho nuôi trồng tại Cam Ranh .8

Bảng 1.5 Kết quả phân tích các vi sinh vật gây bệnh trong rong Nho .9

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn vi sinh vật đối với thực phẩm chế biến nhiệt .34

Bảng 2.2 Thang điểm cảm quan chuẩn 34

Bảng 2.3 Bảng bố trí thí nghiệm tối ưu hóa quá trình sấy 40

Bảng 2.4 Bảng bố thí thí nghiệm ở tâm tối ưu hóa quá trình sấy 41

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của rong Nho nguyên liệu 45

Bảng 3.2 Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh vật ở rong Nho tươi 45

Bảng 3.3 Kết quả đánh giá khả năng sử dụng lại dung dịch sorbitol 54

Bảng 3.4 Kết quả bố trí thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm 55

Bảng 3.5 Hệ số bj 55

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm ở tâm 56

Bảng 3.7 Kết quả tính Sbj 56

Bảng 3.8 Kết quả tính tj 57

Bảng 3.9 Kết quả kiểm định sự tương thích của phương trình theo tiêu chuẩn Fisher 57

Bảng 3.10 Bảng kết quả thí nghiệm tối ưu hóa 58

Bảng 3.11 Kết quả phân tích thành phần hóa học của rong Nho sấy và bột rong 74

Bảng 3.12 Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm bột rong Nho 75

Bảng 3.13 Tiêu chuẩn cảm quan rong Nho tươi 76

Bảng 3.14 Tiêu chuẩn hóa học của rong Nho tươi 77

Bảng 3.15 Chỉ tiêu vi sinh của rong Nho tươi 78

Bảng 3.16 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của rong Nho khô 78

Bảng 3.17 Chỉ tiêu hóa học của rong Nho khô 79

Bảng 3.18 Chỉ tiêu vi sinh của rong Nho sấy khô 80

Bảng 3.19 Chỉ tiêu chất lượng của rong Nho bột 80

Bảng 3.20 Chỉ tiêu hóa học bột rong Nho 81

Bảng 3.21 Chỉ tiêu vi sinh của rong Nho sấy khô 81

Bảng 3.22 Hao hụt trọng lượng của nguyên liệu chính qua các công đoạn 82

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh về rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) 3

Hình 1.2 Hình ảnh về rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) 4

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu tổng quát 36

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng nước tách ra trong quá trình ly tâm 37

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ngâm sorbitol 38

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá khả năng tái sử dụng sorbitol 39

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tối ưu hóa chế độ sấy 41

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định cường độ sáng của đèn hồng ngoại trong quá trình sấy 42

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ xay 43

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ tách nước đến tổng điểm cảm quan chung của rong Nho sấy 46

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ tách nước khi ly tâm đến độ ẩm của rong Nho sấy 47

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ tách nước đến khả năng tái hydrate hóa của rong Nho sấy 47

Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ tách nước khi ly tâm đến hoạt tính chống oxy hóa của rong Nho sấy 48

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian ngâm sorbitol đến chất lượng cảm quan của rong Nho sấy 50

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian ngâm sorbitol đến độ ẩm của rong Nho sấy 50

Hình 3.7 Ảnh hưởng của chế độ ngâm sorbitol đến khả năng tái hydrate hóa của rong Nho sấy 51

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian ngâm sorbitol đến hoạt tính chống oxy hóa tổng số của rong Nho sấy 51

Hình 3.9 Ảnh hưởng của chế độ sấy đến chất lượng cảm quan của rong Nho sấy 59

Hình 3.10 Ảnh hưởng của chế độ sấy đến độ ẩm của rong Nho sấy 59

Hình 3.11 Ảnh hưởng của chế độ sấy đến khả năng tái hydrat hóa của rong Nho sấy 60

Hình 3.12 Ảnh hưởng của chế độ sấy đến hoạt tính chống oxi hóa tổng của rong Nho sấy 60

Hình 3.13 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng 63

Hình 3.14 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng của đèn hồng ngoại đến độ ẩm của rong Nho sau sấy 63

Hình 3.15 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng của đèn hồng ngoại đến khả năng tái

hydrate hóa của rong Nho sau sấy 64

Hình 3.16 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng của đèn hồng ngoại đến khả năng chống oxy hóa tổng của rong Nho sau sấy .64

Hình 3.17 Ảnh hưởng của chế độ xay đến chất lượng cảm quan của bột rong Nho 67

Hình 3.18 Ảnh hưởng của chế độ xay đến độ ẩm của bột rong Nho 68

Hình 3.19 Ảnh hưởng của chế độ xay đến khả năng tái hydrate hóa của bột rong Nho 68

Hình 3.20 Ảnh hưởng của chế độ xay đến hoạt tính chống oxi hóa của bột rong Nho 69

Hình 3.21 Sơ đồ quy trình sản xuất bột rong Nho .71

MỞ ĐẦU

Rong Nho (Caulerpa lentillifera) là một loài rong mới được du nhập về trồng ở

Việt Nam trong thời gian gần đây Rong Nho là loài rong biển có giá trị dinh dưỡng và kinh tế rất cao Trong thành phần của rong Nho có chứa nhiều loại vitamin nhóm A, nhóm B, nhóm C Đặc biệt, trong rong Nho còn chứa Caulerpin (dimethyl 6,13 -dihydrodibenzo phenazine - 5,12 - dicarboxylate, C24H18N2O4) giúp điều hòa huyết áp

và tăng cường tiêu hóa Vì thế, rong Nho được người Nhật rất ưa chuộng và gọi là

“sâm” của thế kỷ XXI Rong Nho được xem là món ăn cao cấp ở Nhật và hiện nay nhu cầu về rong Nho ngày càng gia tăng Rong Nho thường được ăn tươi ở Nhật, Hàn Quốc, Philippin và một số nước khác ở Đông Nam Á

Nhu cầu tiêu thụ rong Nho trên thế giới ngày càng tăng trong những năm gần đây Vì vậy, việc nuôi trồng loài rong ngày càng phát triển ở các nước Nhật Bản, Philippin, Thái Lan Rong nho đã được nhu nhập vào Việt Nam và trồng với quy mô công nghiệp ở một số địa phương như Ninh Hòa, Cam Ranh - Khánh Hoà, Phan Thiết

- Bình Thuận Hiện nay rong nho mới đang được sản xuất và tiêu thụ ở dạng tươi với khả năng bảo quản chỉ trong một thời gian ngắn (khoảng 7 đến 10 ngày), nên tính tiện dụng chưa cao Chính vì thế nghiên cứu sản xuất các sản phẩm mới từ rong Nho nhằm

đa dạng hoá các sản phẩm từ rong Nho, mở rộng đầu ra cho rong Nho cũng như kéo

dài thời gian bảo quản là một nhu cầu thiết yếu Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu sản xuất

bột rong Nho” là cần thiết

Mục tiêu của đề tài:

Tạo ra sản phẩm mới, sản phẩm bột rong Nho vẫn giữ được mầu xanh ban đầu của rong Nho và có khả năng tái hydart hoá tốt dùng làm sản phẩm mẫu chào sang thị trường Nhật Bản

Nội dung của đề tài:

1) Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sấy khô rong Nho từ rong nho tươi

2) Nghiên cứu chế độ xay nghiền để sản xuất bột rong Nho khô

3) Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng bột rong Nho thành phẩm để xuất khẩu sang Nhật

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài lần đầu tiên nghiên cứu một cách hoàn chỉnh từ việc sấy khô đến xay nghiền

để tạo ra bột rong Nho Kết quả nghiên cứu của đề tài là các số liệu thực tế bổ sung cho

nguồn tài liệu phục vụ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu thuộc lĩnh vực này

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Sự thành công của đề tài sẽ là cơ sở khoa học cho việc triển khai sản xuất tạo ra sản phẩm bột rong Nho - sản phẩm mới từ rong nho, góp phần đa dạng hoá và mở rộng đầu ra cho nghề nuôi trồng rong Nho, góp phần giúp đảm bảo phát triển bền vững nghề nuôi trồng rong Nho và giúp xoá đói giảm nghèo cho người dân ven biển

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ RONG NHO

1.1.1 Đặc tính sinh học của rong nho

Rong Nho (Caulerpa lentilifera) còn được gọi là trứng cá hồi xanh (green

caviar) hay nho biển (sea grapes) Rong nho thuộc chi rong cầu lục Caulerpa thuộc

họ Caulerpaceae, bộ Caulerpales, lớp Chlorophyceae, ngành rong lục Chlorophyta, là

chi rong biển rất phổ biến ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Thành phần loài của chúng rất đa dạng, nhưng trong hơn 10 loài được tìm thấy thì rong Nho là loài có giá trị nhất

Hệ thống phân loại của rong Nho (Caulerpa lentillifera) được sắp xếp như sau [35, 28]: Ngành Chlorophyta; Lớp Chlorophyceae; Bộ Caulerpales; Họ Caulerpaceae; Chi

Caulerpa; Loài Caulerpa lentillifera

Hình 1.1 Hình ảnh về rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) [19]

Đây loài rong Lục phân bố ở vùng biển ấm Thái Bình Dương (Philippin, Java, Micronesia, Bikini…), ở những vùng vịnh kín sóng, nước trong Rong Nho có đặc điểm mềm, dòn và ngon nên rất được ưa chuộng, sử dụng như một loại rau xanh Đó

là nguồn cung cấp rất tốt các vitamin A, C và các khoáng vi lượng cần thiết như sắt, iốt, canxi Một số tài liệu còn đề cập đến chúng có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm,

có thể ngừa bệnh cao huyết áp, thấp khớp…[3, 15, 16]

Hình 1.2 Hình ảnh về rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) [3]

Rong Nho mọc trên nền đáy là đất bùn cát, tại vùng biển có độ mặn cao Rong Nho chỉ phát triển ở nhiệt độ nóng, với nhiệt độ dưới 200C, rong Nho có thể ngừng phát triển Rong Nho có khả năng tăng trưởng rất nhanh, mỗi ngày dài thêm khoảng 2cm Trong môi trường nhiều chất hữu cơ, rong Nho càng phát triển mạnh Sau hai tháng nuôi trồng, rong Nho có thể thu hoạch Công đọan xử lý sau thu họach chủ yếu giữ cho rong Nho đạt được độ cứng Khi thu hoạch, rong Nho cần được rửa sạch nước biển, cắt bỏ phần nhánh và rễ sau đó đóng gói Để đạt được thành thương phẩm, rong Nho phải có chiều dài trên 5cm Rong tươi có thể lưu hành trên thị trường trong vòng

5 ngày đến 1 tuần Ngoài lợi ích tạo ra được nguồn thực phẩm bổ dưỡng, có giá trị cao, trồng rong Nho còn có thể làm sạch môi trường nuớc bị ô nhiễm bởi các chất hữu

cơ Đặc biệt, sau khi được sử dụng làm tác nhân thay đổi môi trường, rong Nho vẫn còn có khả năng sử dụng bình thường, không độc hại đối với người sử dụng [23, 30]

Do nhu cầu tiêu thụ trên thế giới tăng nhanh trong những năm gần đ â y , cho nên cùng với quá trình khai thác tự nhiên, việc nuôi trồng loài rong này cũng đã phát triển ở các nước Nhật Bản, Philippin, Thái Lan Ở Việt Nam, Nguyễn Hữu Đại và cộng sự (Viện Hải dương học) cũng đã tìm thấy rong Nho tại đảo Phú Quý (Bình Thuận), chúng mọc rải rác xen kẽ ở gốc của các loài rong Lục khác, nhưng có kích thước khá nhỏ so với rong được nuôi trồng hiện nay [3] Trong những năm gần đây rong Nho đã được di nhập vào Việt Nam và trồng với quy mô công nghiệp ở một số nơi như Phan Thiết tỉnh Bình Thuận, Ninh Hòa, Cam Ranh tỉnh Khánh Hòa Rong Nho có tốc độ phát triển nhanh, mỗi đợt nuôi từ 20 đến 30 ngày là cho thu hoạch nên rất thuận lợi trong kinh doanh Do đây là loại rong có giá trị kinh tế cao dễ trồng nên trong tương lai sẽ được trồng rộng rãi tại các vùng ven biển nước ta [5, 9, 10]

1.1.2 Phân bố

Rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) là loài rong lục phân bố rộng ở vùng biển

ấm Thái Bình Dương như: Philippin, Java (Indonexia), Micronesia Trong những vùng biển này thường là những vũng, vịnh kín sóng, nước trong, nền đáy bằng phẳng Rong Nho thường phân bố từ vùng triều thấp đến sâu 8m, tuy nhiên tại Bikini (Micronesia) do nước rất trong chúng phân bố sâu đến 40m [12, 13]

1.1.3 Đặc tính sinh lý

- Môi trường sống

Khi khảo sát môi trường của vịnh Yonaha (Nhật Bản), nơi rong Nho phát triển mạnh cho thấy rong mọc trên trầm tích cát hoặc cát bùn ở giữa và chung quanh vịnh, phân bố đến vùng sâu khoảng 8m [33]

Phân tích tổng hàm lượng các hỗn hợp nitơ vô cơ (NH4, NO3, NO2,) và những chất dinh dưỡng vô cơ khác tại vịnh này cũng thấy cao hơn hai lần so với những vùng có bãi đá ngầm và san hô mà rong nho mọc hoặc ở các vùng khác Chính vì thế mà rong Nho phát triển tại vịnh Yonaha (Nhật Bản) mạnh hơn tại các vùng biển khác

Như vậy hàm lượng các chất dinh dưỡng trong môi trường chính là yếu tố quan trọng đầu tiên cho việc phát triển của rong Nho Một số yếu tố môi trường khác thích nghi cho loài rong này khá hẹp như: nếu độ mặn của nước thay đổi từ 30 - 35‰, nhiệt độ nước biển hạ thấp hơn 200C chúng sẽ tăng trưởng chậm hoặc ngừng tăng trưởng [32, 39]

- Mùa vụ

Từ tháng 6 tới tháng 10 chính là mùa vụ tăng trưởng của rong Nho biển Rong nho tăng trưởng nhanh từ tháng 3 đến tháng 10 hàng năm cùng với sự tăng lên của nhiệt độ nước Qua tháng 11 khi nhiệt độ nước bắt đầu giảm dần thì tốc độ tăng trưởng của rong Nho cũng chậm dần và dừng lại Tuy nhiên tại vịnh Yonaha chúng có thể sống qua suốt mùa đông và phân bố dọc theo eo biển (độ sâu 2 - 8m), do ở đây nhiệt độ nước ấm lên vào mùa đông vì có những dòng nước ấm từ ngoài vịnh đưa vào nhờ chế độ thủy triều [12, 13]

- Sinh sản

Rong Nho biển sinh sản bằng cả hai hình thức là sinh sản hữu tính và sinh sản sinh dưỡng, nhưng chủ yếu bằng hình thức sinh sản sinh dưỡng [7]

- Sinh sản sinh dưỡng

Tất cả các bộ phận dinh dưỡng của rong đều có thể phát triển thành cây rong mới Trong hình thức sinh sản sinh dưỡng của rong Nho thì phần thân bò sẽ mọc dài ra, phân nhánh và mọc ra các thân đứng Từ thân đứng mọc ra các nhánh nhỏ hình cầu

(ramuli) có đường kính khoảng 2 mm, màu xanh lục Trong công nghệ nuôi trồng

người ta có thể cất giữ số lượng lớn những quả cầu nhỏ này để làm giống vì những nhánh nhỏ hình cầu này cũng có thể tái sinh lại toàn bộ thành một cây rong mới Cách sinh sản sinh dưỡng từ những quả cầu nhỏ của rong Nho được tiến hành bằng các thao tác dễ dàng, ít tốn kém và nhất là có hiệu quả cao nên đã được áp dụng rất rộng rãi Sau khi được trồng bằng hình thức sinh sản sinh dưỡng từ các nhánh rong Nho đã bị cắt khúc, rong sẽ phát triển và có thể đạt tốc độ tăng trưởng chiều dài khoảng 2 cm/ngày trong điều kiện thuận lợi [7, 27, 40]

- Sinh sản hữu tính

Từ mùa xuân đến mùa hè hàng năm là thời tiết ấm áp, khi đó sự sinh sản hữu tính của rong Nho xảy ra Các tế bào sinh dưỡng ở vùng vỏ của các nhánh nhỏ hình cầu

(ramuli) tích lũy đầy chất dinh dưỡng, chúng biến thành các tế bào sinh sản đực và cái

hay còn gọi là các giao tử đực và cái, có hai roi (bi - flagellate) có thể bơi lội được Các giao tử này được phóng thích vào môi trường nước Chúng kết hợp với nhau để tạo thành hợp tử Hợp tử của rong sẽ bám trên sỏi, đá, mảnh vụn san hô hoặc trầm tích và nảy mầm phát triển thành cây rong mới [7, 27, 40]

1.1.4 Thành phần dinh dưỡng của rong nho

Trong khuôn khổ phối hợp nghiên cứu, mẫu rong Nho tươi, tháng 6/2006 từ phòng Thực vật biển, Viện Hải dương học đã gởi mẫu rong Nho tươi tới Viện Hóa hữu

cơ và Viện Sinh vật biển Viễn Đông, để phân tích và cho thấy thành phần một số chất dinh dưỡng của rong Nho tươi như sau [14]

Bảng 1.1 Thành phần khoáng và dinh dưỡng của rong Nho [12, 13]

STT Chỉ tiêu Đơn vị

tính

Hàm lượng STT Chỉ tiêu

Đơn vị tính

Hàm lượng

Rong nho có hàm lượng cao các khoáng đa lượng Ca, Mg, K, Na, P đặc biệt các khoáng đa lượng cần thiết cho con người là canxi (chiếm 2,1 mg/kg) và magiê (chiếm 73 mg/kg) Trong rong Nho cũng chứa nhiều khoáng vi lượng, trong đó có đầy đủ các khoáng

vi lượng cần thiết cho con người, đặc biệt là iod, sắt, kẽm, đồng, mangan, coban… [12] Hàm lượng iod trong rong Nho (470 mg/kg) là rất cao (tương đương với hàm lượng

Iod trong các lọai rong mơ (Sargassum) và cao hơn nhiều lần so với hàm lượng iod trong

các lọai thực phẩm khác, kể cả trong thực phẩm có nguồn gốc từ biển như cá tươi là 24 mg/kg, cá khô là 136 mg/kg, nước mắm là 95 mg/kg, mắm ruốc là 30-150 mg/kg, muối hạt là 55 mg/kg [13]

Carbohydrat trong rong Nho chủ yếu là đường Rhamnose có tác dụng như Sulphat polysacharid giúp việc nhuận trường cũng như kháng khuẩn đường ruột, hấp thu các kim lọai độc hại trong cơ thể người và thải ra ngoài theo đường bài tiết dễ dàng hơn Mặc dù có hàm lượng protein không vượt trội, song trong rong Nho, cũng như các lọai rong biển khác, có chứa khoảng 20 axit amin, trong đó có các loại axit amin cần thiết cho con người như histidine, leusine, lysine, methionine, phenylalannne, threonine, trypthophan, valine, và glutamic acid, aspartic acid [31]

Hàm lượng lipid trong rong Nho được xác định theo phương pháp Bligh G H và Duer, 1959 Xác định hàm lượng axit béo theo phương pháp Carreau J R và cộng sự,

Cholesterol (g/100g rong khô)

Riêng về axit béo, các tác giả cũng đã xác định được 5 lọai axit béo không no quan trọng Các loại axit béo này được tham khảo là có họat tính sinh học cao Kết quả phân tích trong bảng sau [31]:

Bảng 1.3 Hàm lượng axit béo không no của rong Nho [31]

Tên axit béo không no Công thức Hàm lượng (%)

Axit linoleic chiếm tỷ lệ khá cao tới 7,34% Axit linoleic là một lọai axit béo không no cần thiết cho con người (còn gọi là axit omega 6) và là tiền chất arachidonoic axit Hàm lượng axit linoleic là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá giá trị sinh học của chất béo Axit -linolenic chiếm 3,96% thuộc nhóm axít béo không no cần thiết (còn gọi là axit omega 3) và là tiền chất DHA (docosahexaenoic axit) Axit arachidonic chiếm 2,11%, là một lọai axid béo không no rất quan trọng trong việc tham gia cấu trúc não bộ, thị giác và dẫn truyền thần kinh Axit arachidonic chiếm 15% tổng số các axít béo có trong cấu trúc não bộ Axit docosahexaenoic tên viết tắt là DHA, chiếm 1,34% Thuộc nhóm axit béo không no cần thiết, cơ thể không tự tổng hợp được mà phải được cung cấp từ khẩu phần ăn [31]

Mẫu rong Nho tươi được nuôi trong ao đìa tại Cam Ranh tháng 7/2007 và mẫu nước biển nơi nuôi này cũng đã được phân tích hàm lượng kim loại nặng bởi Phòng Thủy địa hóa, Viện Hải dương học, kết quả trong bảng sau [12, 13]:

Bảng 1.4 Thành phần kim loại nặng trong nước và trong rong Nho nuôi trồng

tại Cam Ranh [12, 13]

TT Chỉ tiêu

Trong nước biển nuôi trồng (mg/l)

Tiêu chuẩn của bộ TNMT (mg/l)

Trong rong tươi (mg/kg)

Tiêu chuẩn của

bộ y tế đối với rong tươi (mg/kg)

khác hẳn với các loài cỏ biển (seagrasse) [26] Kết quả cho thấy rong được nuôi trong

môi trường nước có hàm lượng kim loại nặng thấp hơn mức cho phép TCVN về chất lượng nước nuôi trồng thủy sản [26] đã cho sản phẩm rong Nho có các chỉ tiêu về kim loại nặng thấp hơn mức cho phép về hàm lượng kim loại nặng trong rong Nho tươi theo tiêu chuẩn của Bộ Y tế [24, 25]

Cũng như tất cả thực phẩm tươi sống khác như rau xanh, trái cây, vấn đề vệ sinh

an toàn thực phẩm, đặc biệt là các vi sinh vật gây bệnh đường ruột đối với rong Nho cũng cần được đặt ra

Mẫu rong Nho được nuôi trồng tại Cam Ranh đã được gởi tới cơ quan chuyên môn là Trung tâm Chất lượng An toàn Vệ sinh và Thú y Miền Trung chi nhánh 3 (NAFIQAVED - Branch 3) để phân tích chất lượng Kết quả như sau [12, 13]:

Bảng 1.5 Kết quả phân tích các vi sinh vật gây bệnh trong rong Nho [12, 13] T

T

Chỉ tiêu kiểm

nghiệm

Đơn vị tính Kết quả

Phương pháp thử

Tiêu chuẩn của Bộ Y tế

1 C perfringens cfu/g < 10 NMKL 95:1997 Giới hạn bởi

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) được tìm thấy tại Bình Thuận, Kiên Giang, Quảng Nam… chúng mọc thành các đám màu xanh đậm giữa các loài Caulerpa

racemosa và Caulerpa cupressoides có màu nhạt hơn Với kích thước nhỏ và trữ

lượng thấp, sự hiện diện của rong Nho ở đây chỉ có ý nghĩa về mặt phân bố [1, 21]

Rong Nho cũng đã được nuôi trồng thử nghiệm bởi các cán bộ phòng Thực vật biển - Viện Hải dương học Nha trang Rong Nho được nuôi đáy bằng hình thức sinh sản dinh dưỡng trong các ao đìa đã mang lại hiệu quả kinh tế cho nhiều hộ gia đình Kết quả cho thấy rằng rong Nho phát triển tốt trên nền đáy là bùn cát Trên đáy bùn pha cát tơi xốp thì rong Nho phát triển nhanh hơn (tốc độ tăng trưởng là 3,1g/m2/ngày) Trên đáy cát pha bùn thì rong phát triển kém hơn nuôi trên đáy cát tơi xốp, tốc độ tăng trưởng là 2,3g/m2/ngày) Mật độ nuôi ban đầu từ 100 - 200g/m2 là thích hợp cho các yếu tố về tăng trưởng, năng suất và hiệu quả kinh tế Tỷ lệ giữa phần thân đứng (phần

có giá trị nhất/toàn tản) không thay đổi nhiều ở các mức mật độ này Nguồn giống nên dùng nguyên tản rong, bao gồm phần thân bò và thân đứng (tốc độ tăng trưởng là cao nhất đạt 3,07g/m2/ngày) Khi nhiệt độ tăng đến 340C cường độ quang hợp của rong giảm [3, 14, 17] dẫn đến mức độ tăng trưởng giảm

Nhằm góp phần làm phát triển làng nghề nuôi rong biển, tạo ra hàng hóa tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, góp phần cung cấp bổ sung nguồn rau xanh dinh dưỡng cao cho quân đội và nhân dân ở các đảo xa bờ như Trường Sa

Năm 2004, phòng Thực vật biển thuộc Viện Hải dương học Nha Trang đã di nhập nguồn giống rong Nho biển từ Nhật Bản, tiến hành nuôi, tạo giống trong phòng thí nghiệm Đồng thời tiến hành đề tài “nghiên cứu các đặc trưng sinh lý, sinh thái của loài rong Nho biển Caulerpa lentillifera có nguồn gốc nhập nội từ Nhật Bản làm cơ sở

kỹ thuật cho nuôi trồng” [11]

Năm 2005, Phòng Thực vật biển - Viện Hải dương học Nha trang tiếp tục tiến hành đề

tài “thử nghiệm nuôi trồng rong Nho biển Caulerpa lentillifera ở điều kiện tự nhiên” [12]

Từ năm 2006, Phòng Thực vật biển đã thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp

Bộ “cơ sở khoa học cho việc phát triển nuôi trồng rong Nho biển Caulerpa lentillifera

ở Việt Nam” Đề tài đã được các cán bộ của Viện hải dương học Nha Trang nuôi trồng thành công tại Cam Ranh, Hòn Khói - Ninh Hoà [13]

Năm 2007, kỹ sư Lê Bền đã đạt giải hội thi sáng tạo khoa học kỹ thuật toàn quốc lần thứ 9 – 2007 với đề tài “ cải tiến phương pháp trồng rong Nho cho năng suất cao và chất lượng tốt” [3]

Năm 2008, Văn Thị Việt Hoa đã nghiên cứu đề tài “ nghiên cứu ảnh hưởng một

số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của Rong Nho biển (Caulerpa

lentillifera J.Agardh) trong điều kiện nuôi tại xã Điện Dương, huyện Điện Bàn, tỉnh

Quảng Nam” [10]

Rong Nho được trồng theo phương pháp trồng kê sàn có lưới che Theo phương pháp này, rong được trồng trong những khay nhựa, lót ni lông có chứa mùn cát dinh dưỡng Sau đó, các khay giống được kê trên kệ, sạp đóng bằng tre, gỗ, hoặc xếp bằng gạch, đá nằm chìm dưới đáy đìa Người ta tiến hành dùng lưới che hoa lan tạo mái che di động để chủ động điều tiết ánh sáng, nhiệt độ của nước biển và kết hợp với guồng đập tạo dòng chảy, tăng lượng oxy Nhờ thế, rong có điều kiện hấp thu chất dinh dưỡng trong khay mà không lẫn với tạp chất từ đáy ao hồ Đồng thời lưới che di động cũng có tác dụng khắc phục được khí hậu nắng nóng ở Việt Nam Mặt khác, với cách làm này thì việc thu hoạch rong thuận tiện hơn, chi phí đầu tư thấp nên sản phẩm có tính cạnh tranh cao [13, 14]

Hiện nay tại Việt Nam chủ yếu sử dụng nguồn giống rong Nho biển của Nhật Bản được di nhập và trồng tại hai tỉnh Khánh Hoà và Bình Thuận Giống rong Nho này có màu xanh đậm, gồm phần thân bò chia nhánh, có hình trụ tròn, đường kính từ 1-2 mm Trên thân bò mọc ra nhiều thân đứng, các thân đứng cao đến 10 cm hay hơn Trên thân bò có nhiều “rễ giả” phân nhánh thành chùm như lông tơ, bám sâu vào đáy bùn Trên thân đứng mọc ra nhiều nhánh nhỏ, tận cùng là các khối hình cầu

(ramuli), đường kính 1,5 - 3 mm, mọc dày kín xung quanh thân đứng [3, 13]

Là một loài rong sống ở vùng biển ấm, rong Nho thích nghi trong điều kiện khí hậu của Việt Nam Phát triển nuôi trồng chúng sẽ góp phần vào việc gia tăng đa dạng các đối tượng nuôi, đa dạng các sản phẩm biển Ngoài ra do khả năng phát triển nhanh và đồng hóa mạnh, rong Nho sẽ góp phần vào việc nâng cao chất lượng môi trường, duy trì cân bằng sinh thái Trong tình hình hiện nay, việc phát triển nuôi quá mức các đối tượng gây ô nhiễm (tôm, cá) đã làm suy giảm chất lượng môi trường, là một trong những nguyên nhân chính gây ra dịch bệnh Các ao nuôi bị bỏ hoang chính

là nơi thuận lợi cho việc nuôi trồng rong Nho biển, gia tăng thu nhập cho nông dân ven biển [8]

Cây rong Nho chỉ mới được du nhập và trồng ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây Các nghiên cứu trong nước về đối tượng này vẫn còn rất hạn chế chủ yếu chỉ mới dừng lại ở việc nghiên cứu các mô hình nuôi trồng thích hợp với môi trường Việt Nam Chính vì vậy còn rất nhiều hướng đi mới trong việc phát triển và chế biến thương phẩm cây rong Nho cần được nghiên cứu tiếp nhằm nâng cao giá trị, năng suất của cây rong Nho

1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước

Rong Nho biển được sử dụng và ưa chuộng ở nhiều nước trên thế giới vì giá trị dinh dưỡng của nó Các nước sử dụng rong Nho coi đây là một loại rau xanh đặc biệt Hiện nay rong Nho biển chủ yếu được trồng ở Philippin, Thái Lan, Nhật Bản và Việt Nam do đó các nghiên cứu về loại rong này cũng chủ yếu được tiến hành ở các nước trên Tuy nhiên các nghiên cứu về rong Nho chủ yếu chỉ mới xoay quanh việc tìm ra các phương pháp nuôi trồng và mở rộng diện tích cây này Các nhà khoa học

ở Nhật Bản và Philippin đã tiến hành một số nghiên cứu về bảo quản rong Nho trong các túi PE nhưng thời gian bảo quản cũng chỉ kéo dài trong khoảng 7 – 10 ngày Các nhà khoa học tại các nước này cũng đã nghiên cứu sản phẩm rong Nho muối, thời gian bảo quản có thể lên tới 2-3 tháng [37]

Trong tự nhiên, rong Nho được khai thác ở các bãi san hô chết, bãi cát lẫn bùn, vùng ven biển và ven đảo Tuy nhiên việc khai thác tự nhiên chỉ với quy mô nhỏ lẻ, chủ yếu là phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ tại chỗ Trong những năm gần đây nhu cầu tiêu thụ rong Nho biển trên thế giới tăng nhanh , nhất là từ khi có thị trường xuất khẩu sang Nhật, Mỹ và một số nước khác thì việc nuôi trồng rong Nho đã được phát triển mạnh [40]

Tại Okinawa (Nhật Bản), nuôi trồng rong Nho đã được tiến hành thí nghiệm từ rất sớm (1978) bằng 2 hình thức nuôi chủ yếu là: nuôi treo bằng lưới hay nuôi lồng trên biển và nuôi đáy trong bể xi măng [35]

Tốc độ tăng trưởng của rong Nho khác nhau nếu nuôi rong bằng các hình thức khác nhau Cụ thể là khi trồng rong bằng cách cột vào lưới thì tốc độ tăng trưởng của rong đạt 1,95 %/ngày, nếu trồng rong trong các bể kính thì tốc độ tăng trưởng của rong cao hơn là 2,92 %/ngày, còn trồng rong bằng hình thức treo lồng thì tốc độ tăng trưởng đạt cao hơn nữa là 3,12%/ngày Tác giả cũng nhận thấy tỷ lệ phần thân đứng (phần có giá trị sử dụng/toàn tản) cũng khác nhau Nếu nuôi treo bằng cách cột vào lưới tỷ lệ này

là 62%, nếu nuôi đáy là 76% và nuôi lồng là 70% [35]

Trên cơ sở thí nghiệm nói trên, rong Nho đã được trồng đại trà thành thương phẩm tại Okinawa từ năm 1986, đây là nơi có điều kiện thích nghi bằng hình thức nuôi treo Ngoài ra để đạt năng suất cao nhất thì bè rong và lưới phải được làm vệ sinh định kỳ Rong Nho sẽ bị ảnh hưởng xấu bởi nồng độ muối thấp hơn 25ppt, vì vậy nên hạ thấp bè nuôi và các túi treo để tránh sự giảm độ mặn, đặc biệt sau mỗi cơn mưa lớn xảy ra [35]

Từ những năm 1960 ở Philippin, loài rong Nho đã được nuôi trồng trên diện rộng Hiện nay tại đảo Mactan, tỉnh Cebu có khoảng 400 ha nuôi rong Nho Phương pháp nuôi trồng phổ biến ở Philippin là nuôi đáy, phương pháp này đã cho kết quả rất tốt Tuy nhiên nuôi trồng thương phẩm rong Nho chỉ được tiến hành cách đây khoảng 20 năm Năm 1982, khoảng 810 tấn rong tươi tại Philippin đã được xuất sang Nhật Bản và Đan Mạch [30, 32]

1.3 KỸ THUẬT SẤY

1.3.1 Lý thuyết về quá trình sấy

Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ sử dụng, nó làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết, do đó vi khuẩn, nấm mốc và nấm men

bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được Sấy cũng làm giảm hoạt độ của các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm [6,19]

Sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nước Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy Qúa trình truyền ẩm từ trong vật sấy vào môi trường Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau [4, 6]

Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên, độ ẩm trong nguyên liệu giảm đến mức cần thiết Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau trong công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm

1.3.1.1 Đặc điểm quá trình sấy

Đặc điểm của quá trình sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu Trong quá trình sấy nước được tách ra khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc bốc hơi hoặc thăng hoa Nguyên liệu trong quá trình sấy thường ở dạng rắn, lỏng hoặc huyền phù tuy nhiên sản phẩm sấy thu được luôn ở dạng rắn hoặc ở dạng bột

Quá trình sấy ẩm của nguyên liệu được tách ra tuân theo đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy Đối với vật thể có độ ẩm tương đối cao, nhiệt độ sấy và tốc độ sấy chuyển động của không khí không quá lớn thì quá trình tách ẩm xảy ra theo ba giai đoạn

đó là giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Đối với các trường hợp sấy với điều kiện khác thì quá trình sấy cũng xảy ra ba giai đoạn nhưng các giai đoạn có thể đan xen khó phân biệt hơn [4, 6]

+ Đường biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm vật liệu với thời gian sấy gọi là đường cong sấy

+ Đường biểu diễn quan hệ giữa độ ẩm vật liệu với tốc độ sấy gọi là đường cong tốc độ sấy

Trong qua trình sấy, lượng ẩm bốc hơi giảm dần theo thời gian có nghĩa là tốc độ sấy cũng giảm dần theo thời gian Với mỗi loại vật liệu cụ thể, người ta tiến hành thực nghiệm để tìm mối liên hệ giữa độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và sự thay đổi của độ ẩm vật liệu với tốc độ sấy, tất cả các liên hệ trên được thể hiện dưới dạng các biểu đồ về quá trình sấy như sau:

+ Tốc độ sấy tăng nhanh đến cực đại

Đoạn BK

+ Nhiệt độ vật liệu không thay đổi và vẫn bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt

+ Độ ẩm vật liệu giảm nhanh, và đều đặn theo một đường thẳng

+ Tốc độ sấy không thay đổi ( dẳng tốc)

Đoạn KC

+ Vật liệu khô dần, nhiệt độ vật liệu tăng lên đến xấp xỉ nhiệt độ không khí sấy + Độ ẩm giảm dần đến trạng thái cân bằng nhưng giai đoạn sau giảm chậm hơn giai đoạn trước, điểm K gọi là điểm tới hạn, đương KMC là đường lý thuyết, còn đường KNC là đường thực tế

Giai đoạn sấy tốc độ không đổi

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ước Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hoá hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp chỉ

để làm hóa hơi Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vật theo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi [4, 6]

Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần

Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật là

ẩm liên kết Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn ẩm tự do và càng tăng lên khi độ

ẩm của vật càng nhỏ Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật bằng độ ẩm cân bằng với điều kiện môi trường Không khí ẩm trong buồng sấy thì quá trình thoát ẩm của vật ngưng lại, có nghĩa là tốc

độ sấy bằng không [4, 6]

1.3.1.2 Sự khuếch tán của nước trong nguyên liệu

Dưới sự ảnh hưởng của các nhân tố lý học như: hấp thụ nhiệt, khuếch tán, bay

hơi…làm nước trong vật liệu tách ra ngoài, đây là một quá trình rất phức tạp gọi là làm khô Sự khuếch tán của nước từ nguyên liệu ra môi trường có 2 quá trình:

Quá trình khuếch tán ngoại

Là sự dịch chuyển của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu vào không khí Lượng nước bay hơi vào trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước bão hoà trên bề mặt nguyên liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí [4, 6]

Quá trình khuếch tán nội

Do sự chênh lệch độ ẩm giữa các lớp tạo nên sự chuyển động của hàm ẩm ở trong nguyên liệu từ lớp này sang lớp khác để tạo sự cân bằng gọi là khuếch tán nội Động lực của quá trình khuếch tán nội xảy ra do chênh lệch độ ẩm giữa các lớp trong và ngoài, nếu

sự chênh lệch càng lớn tức là gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán nội càng nhanh [4, 6]

Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối liên hệ chặt chẽ với nhau, tức là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm nguyên liệu mới được giảm dần Nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bốc hơi sẽ nhanh hơn, nhưng điều này rất khó xảy ra Khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu thường nhỏ hơn khuếch tán ngoại Khi khuếch tán nội nhỏ hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ bị gián đoạn [4, 6]

Trong quá trình làm khô, ở giai đoạn hàm ẩm trong nguyên liệu nhiều thì sự chênh lệch về độ ẩm càng lớn Vì vậy, khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tán ngoại, do

đó tốc độ làm khô sẽ nhanh Nhưng ở giai đoạn cuối thì lượng nước trong còn lại trong nguyên liệu ít, tốc độ bay hơi ở mặt ngoài nhanh mà tốc độ khuếch tán nội chậm, vì vậy tốc độ khô ở mặt ngoài nhanh tạo thành một màng cứng làm ảnh hưởng rất lớn cho quá trình khuếch tán nội Do đó ảnh hưởng đến quá trình làm khô nguyên liệu [4, 6, 19] 1.3.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tốc độ sấy

Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió… việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm

khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín

và tạo thành màng cứng ở lớp bề ngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào nguyên liệu béo hay gầy, kết cấu tổ chức của cơ thịt và đối với các nhân tố khác Đối với nguyên liệu gầy người ta làm khô ở nhiệt độ cao hơn nguyên liệu béo Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 1000C thì protein bị biến tính, nếu trên 1500C thì fructose bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao phân tử có chứa nitơ và không chứa nitơ, màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm [4, 6, 19]

Trong quá trình làm khô tiến triển, khi sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội chậm sẽ dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô [6, 19]

Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì vậy, tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại, dẫn đến

sự hư hỏng sản phẩm, mặt ngoài sản phẩm sẽ lên mốc gây thối rữa tạo thành lớp dịch nhầy có mùi, vị khó chịu Cho nên, cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô [4, 6]

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 450 thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm [4, 6, 19]

Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại Các nhà Bác học Liên Xô cũ và các nước trên thế giới đã chứng minh là: độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại [19]

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh được hiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn là vừa sấy vừa ủ [4, 6, 19]

Làm khô trong điều kiện tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50% đến 60% do nước ta có khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh cho hơi nước ngưng tụ lại, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạ thấp Như vậy, để làm khô không khí người ta thường áp dụng phương pháp làm lạnh [4] Diện tích bề mặt của nguyên liệu

Với hai mẫu nguyên liệu có cùng khối lượng và độ ẩm mẫu nào có diện tích bề mặt lớn hơn thì thời gian sấy sẽ ngắn hơn Đó là do khoảng cách mà các phân tử nước

ở bên trong nguyên liệu cần khuyeechs tán đến bề mặt biên sẽ ngắn hơn Ngoài ra, do diện tích bề mặt lớn nên số phân tử nước tại bề mặt có thể bốc hơi trong một khoảng thời gian xác định sẽ gia tăng

Cấu trúc của nguyên liệu

Các nguyên liệu trong ngành công nghệ thực phẩm có cấu tạo từ những đơn vị là

tế bào động vật, thực vật Khi đó, phần ẩm nằm bên ngoài tế bào sẽ rất dễ tách trong quá trình sấy Ngược lại, phần ẩm nằm bên trong tế bào rất khó tách Khi cấu trúc tế bào bị phá hủy, việc tách nước nội bào sẽ trở lên dễ dàng hơn Tuy nhiên, sự phá hủy cấu trúc thành tế bào thực vật hoặc động vật trong các nguyên liệu thực phẩm có thể gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm sau khi sấy

Thành phần hóa học của nguyên liệu

Thành phần định tính và định lượng của các hợp chất hóa học có trong mẫu nguyên liệu ban đầu sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và thời gian sấy, đặc biệt trong trường hợp sấy nguyên liệu có độ ẩm thấp Một số cấu tử như đường, tinh bột, protein, muối…có khả năng tương tác với các phân tử nước từ tâm nguyên liệu ra đến vùng bề mặt, do đó làm cho các quá trình sấy diễn ra chậm hơn

1.3.1.4 Một số phương pháp sấy

Sấy khô tự nhiên

Là phương pháp sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên để phơi khô sản phẩm, đây

là phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhất hiện nay

+ Ưu điểm của phương pháp

- Không tốn nhiên liệu, năng lượng

- Thiết bị phơi đơn giản, chi phí đầu tư thấp

- Đơn giản về mặt công nghệ, có thể áp dụng ở quy mô hộ gia đình cũng như trong các xí nghiệp chế biến thuỷ sản

+ Nhược điểm của phương pháp:

- Thời gian phơi kéo dài, thường làm giảm chất lượng sản phẩm

- Phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết nên không chủ động được trong quá trình sản xuất

- Không đảm bảo về mặt vệ sinh, dễ nhiễm vi sinh, tạp chất

- Nhiệt độ không ổn định nên sản phẩm sấy khô không được đồng đều [4]

Sấy tiếp xúc

Theo phương pháp này cho vật liệu sấy tiếp xúc với bề mặt được đun nóng, nó

sẽ làm nóng và sấy khô vật liệu

+ Sấy ở áp suất thường

Phương pháp này sử dụng áp suất thường để sấy khô nguyên liệu

+ Sấy ở áp suất chân không

Sấy khô ở điều kiện chân không là một trong những phương pháp tiên tiến nhất trong công nghiệp sấy khô hiện nay, phương pháp sấy này có thể đảm bảo được phẩm chất của sản phẩm tốt

Sấy khô ở áp suất chân không dựa trên nguyên lý: dưới độ chân không thấp nhiệt

độ bốc hơi của nước trong nguyên liệu sẽ thấp hoặc nếu độ chân không rất thấp, thì nước sẽ đông kết và thăng hoa ở nhiệt độ rất thấp, do đó quá trình sấy khô được nhanh

và chất lượng sản phẩm sẽ tốt

Phương pháp sấy khô ở điều kiện chân không có 2 cách sau:

Sấy khô bằng chân không ở nhiệt độ thường ( 0 – 600C)

Cơ sở lý luận của phương pháp này là khi giảm áp lực xuống thì điểm sôi của chất lỏng hạ xuống [4, 6]

Tủ sấy khô chân không có nhiều loại như: kiểu thùng quay, kiểu bàn (thích hợp cho nguyên liệu thể xốp hoặc bán keo xốp), tủ sấy kiểu tiếp xúc

Sấy khô bằng chân không ở nhiệt độ thấp dưới 00C

Phương pháp này dựa trên cơ sở dưới điều kiện nhiệt độ thấp, nước ở trong nguyên liệu bị đông kết lại và trực tiếp thăng hoa từ thể đặc sang thể hơi mà không qua thể lỏng [4, 6]

Sấy đối lưu

Cho không khí nóng tiếp xúc với vật liệu sấy nó sẽ làm nóng và sấy khô vật liệu Đây là phương pháp sấy phổ biến và được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất + Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản

- Nhiệt độ sấy tương đối đồng đều

Ưu điểm của phương pháp này là vật liệu sấy luôn bị xáo trộn do đó chất lượng sấy được đồng đều, thời gian sấy nhanh

Phương pháp này thường ứng dụng để sấy nguyên liệu ở dạng hạt [4, 6]

Sấy chân không thăng hoa

Đây là một phương pháp sấy hiện đại, được ứng dụng trong công nghiệp để sấy các vật liệu có giá trị cao, các loại nguyên liệu ở thể keo và keo xốp khó sấy Vì thiết

bị sấy khô bằng chân không thăng hoa rất phức tạp yêu cầu kỹ thuật cao, tính kinh tế còn thấp cho nên chưa được áp dụng rộng rãi

- Tính chất vật liệu sấy ít bị thay đổi

+ Nhược điểm:

- Thiết bị kồng kềnh, phức tạp

- Chi phí giá thành cao

- Yêu cầu về kỹ thuật cao [4, 6, 19]

1.3.1.5 Phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

* Giới thiệu về sấy bức xạ hồng ngoại

- Khái niệm sấy bức xạ hồng ngoại

Sấy bức xạ hồng ngoại là phương pháp sấy vật liệu ẩm bằng nguồn nhiệt hồng ngoại Năng lượng các tia hồng ngoại xuyên vào và hấp thụ trong thể tích vật liệu thay đổi trường nhiệt độ

Tia hồng ngoại có bước sóng 0,76 ÷ 340µ m phát ra tia bức xạ mà vật liệu ẩm có khả năng hấp thụ nhiều, nhưng việc chọn nguồn bức xạ để sấy cần liên hệ đến đặc tính quang phổ của vật liệu sấy và các yếu cầu công nghệ xử lý vật liệu Khi vật liệu quá

ẩm thì khả năng phản xạ của các tia có thể mạnh hơn khả năng hấp thụ thì phải thay đổi khoảng cách bước sóng cho thích hợp [4, 6]

- Cơ chế truyền nhiệt trong bức xạ hồng ngoại

Đốt nóng bằng bức xạ hồng ngoại là sự truyền nhiệt năng theo dạng của sóng điện từ Khi chiếu bức xạ hồng ngoại vào một đối tượng nào đó thì nó có thể hấp thụ hay phản xạ lại với một bước sóng khác, khi đối tượng hấp thụ bức

là gốm thì có thể đạt 0.9 Trong phổ điện từ vùng hồng ngoại được chia thành 3 khoảng bước sóng khác nhau là: sóng ngắn, sóng trung và sóng dài Sóng ngắn (gần)

từ 0,72 ÷ 2 µm tương ứng với nhiệt độ 7000 ÷ 21500 F; sóng trung (trung bình) từ 2÷

4 µm tương ứng với nhiệt độ 2150 ÷ 8450 F; sóng dài (xa) từ 4 ÷ 1000 µm tương ứng với nhiệt độ 845- 320 F Khoảng bước sóng hữu ích cho những ứng dụng của nhiệt bức xạ là từ 1,17÷5,4 µm tương ứng với nhiệt độ 4000 ÷ 5000 F Ứng với khoảng bước sóng này thì đa số các vật liệu sẽ bị đốt nóng và khô đi vì sự hấp thụ đạt đến cực đại Bước sóng tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tức là bước sóng càng dài thì nhiệt độ càng thấp [4, 6]

- Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại

Vật liệu sấy khô trong công nghiệp thực phẩm thường được cấu tạo chủ yếu bởi các chất hữu cơ và nước, phổ hấp thụ năng lượng bức xạ của nước và các chất hữu cơ

là khác nhau

Ở mỗi bước sóng nhất định, chất hữu cơ sẽ trở thành “vật trong suốt” không hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại mà nước sẽ trở thành “vật đen” hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại tối đa Do đó khi chiếu hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng 2,3 - 3,5 m tương ứng với bước sóng mà nước có thể hấp thụ tối đa năng lượng bức xạ Kết quả là các phân tử nước sẽ dao động mạnh tạo ma sát và sinh nhiệt rất lớn

Mặt khác, dưới tác dụng của năng lượng bức xạ phân tử nước dễ dàng bị phân ly thành ion H+ và OH- nên làm cho ẩm trong vật liệu sấy thoát ra rất nhanh Lúc này chiều chuyển động của dòng ẩm trùng với chiều chuyển động của dòng nhiệt (từ trong vật liệu sấy đi ra ngoài bề mặt) làm tăng quá trình khuếch tán nội, điều này trái ngược hẳn với các phương pháp gia nhiệt thông thường là dòng nhiệt di chuyển từ bề mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu, còn ẩm thì di chuyển từ trong vật liệu ra ngoài bề mặt Người ta chứng minh được rằng, dưới tác dụng của bức xạ hồng ngoại có tần

số tương ứng với tần số dao động riêng của liên kết hóa học, các nhóm chức có khả năng phản ứng cao như: -OH, -COOH…sẽ tác dụng trực tiếp đến liên kết hóa học tạo ra sự cộng hưởng làm đứt các liên kết hóa học Kết quả là luôn tăng nhanh vận tốc phản ứng và quá trình sấy [4, 6]

+ Ưu điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại:

Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại là công nghệ mới và có những ưu điểm sau

- Sản phẩm thu được trong quá trình sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại ít bị tổn thất về chất lượng, mùi vị, hàm lượng các vitamin được bảo toàn đồng thời sản

phẩm lại được bảo toàn về mặt vệ sinh thực phẩm tốt

- Màu sắc, mùi vị, các vitamin được đảm bảo không bị thất thoát trong quá trình bảo quản sản phẩm

- Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại cho phép tiết kiệm cả thời gian lẫn năng lượng Phương pháp này hoàn toàn không gây nguy hiểm và sử dụng hóa chất, chất độc

- Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại có ý nghĩa kinh tế xã hội to lớn và tính thiết thực cao, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, sấy các loại hạt, rau quả, hạt giống để bảo quản và gieo trồng Nhất là trong lĩnh vực chế biến thủy sản công nghệ sấy này được ứng dụng để sấy cá, mực, tôm và các sản phẩm thủy sản có giá trị cao khác Trong y học sử dụng công nghệ này sấy các đối tượng sinh học quan trọng như enzyme, mô động thực vật, máu, protein đảm bảo được tính chất, sản phẩm đạt chất lượng vệ sinh cao

- Khi sấy bức xạ hồng ngoại gradien nhiệt độ và độ ẩm ở lớp sát bề mặt là cùng chiều do đó tăng cường tốc độ khuếch tán nội dẫn tới tốc độ sấy tăng, tránh được hiện tượng quá nhiệt cục bộ và làm khô bề mặt sản phẩm trong quá trình sấy

- Bức xạ hồng ngoại là một phương pháp gia nhiệt sạch, an toàn, vô hại đối với người và môi trường

- Dễ dàng điều khiển theo khu vực hiệu suất sử dụng nhiệt cao

+ Nhược điểm:

Tuy nhiên nhiệt bức xạ hồng ngoại có nhược điểm là khả năng xuyên thấu kém 7-30mm nên chỉ thích hợp sấy các sản phẩm có kích thước nhỏ, mỏng và ở dạng rời, không thích hợp sấy các sản phẩm có chiều dày lớn hơn 50 mm Sản phẩm sấy dễ bị nứt và cong vênh, vì vậy các vật liệu như men sứ không thích hợp với kiểu sấy này [4, 6, 19]

* Sấy đối lưu lạnh

- Khái niệm sấy lạnh

Sấy lạnh là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng cách dùng không khí lạnh đã qua dàn lạnh có độ ẩm thấp hơn nhưng không gia tăng nhiệt độ của tác nhân sấy

- Nguyên lý sấy đối lưu lạnh

Không khí được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ điểm đọng sương để ngưng tụ ẩm Sau đó được nung nóng để giảm độ ẩm tương đối và nhiệt độ không cao để tránh biến

tính sản phẩm thông qua các thanh điện trở Sau khi thu ẩm từ sản phẩm không khí lại được tuần hoàn về dàn lạnh để tách ẩm và tiếp tục các bước trên

- Các ưu điểm và hạn chế của sấy lạnh

- Giá thành đầu tư ban đầu lớn do giá thành thiết bị cao

- Đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên (máy nén, lọc môi chất cho hệ thống máy lạnh) [4, 6, 19]

* Sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

- Mục đích của sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

Sấy lạnh hay sấy bức xạ hồng ngoại thì mỗi phương pháp sấy có một ưu điểm vượt trội Nếu tận dụng kết hợp cả hai phương pháp sẽ làm tăng nhanh tốc độ khuếch tán nội, khuếch tán ngoại do đó tăng tốc độ sấy giảm được thời gian sấy Đặc biệt là điều này rất có ý nghĩa khi sấy các sản phẩm có nguồn gốc từ thủy sản, giảm được nhiệt độ sản phẩm do đó tránh biến tính sản phẩm và giữ được màu sắc, mùi vị, khả năng phục hồi lại khá tốt

- Nguyên lý hoạt động của sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh

Không khí đi qua dàn lạnh được làm lạnh tách ẩm, nước ngưng tụ được thải ra ngoài Không khí trước khi được quạt ly tâm thổi vào tủ sấy sẽ được nung nóng sơ bộ nhờ dàn nóng để không khí giảm đi độ ẩm Sau đó không khí được thổi vào tủ sấy, tại đây không khí tiếp tục nhận nhiệt từ bức xạ đèn hồng ngoại và nóng lên làm độ ẩm tương đối giảm đi Không khí có độ ẩm thấp tiếp xúc với vật liệu sấy để lấy ẩm đi Còn bức xạ từ đèn hồng ngoại chiếu lên sản phẩm để nung nóng nước trong sản

phẩm, nước dịch chuyển từ trong vật liệu sấy ra bề mặt sản phẩm, hóa hơi và được không khí mang đi Không khí sau khi nhận ẩm từ nguyên liệu được quạt ở trên hút

ra ngoài [4, 6, 19]

1.3.2 Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình làm khô

1.3.2.1 Những biến đổi cảm quan

Biến đổi về khối lượng và thể tích

Khi làm khô do nước trong nguyên liệu mất đi cho nên khối lượng vật sấy giảm, thể tích bị co rút lại Sự giảm khối lượng và thể tích của nguyên liệu đúng ra bằng khối lượng và thể tích của nước mất đi nhưng thực tế lại nhỏ hơn Nguyên nhân là do quá trình làm khô sản phẩm bị oxy hóa làm cho khối lượng có tăng lên chút ít Khi nước mất đi, các khoảng trống của mô cơ vẫn tồn tại hoặc chỉ co rút phần nào nên thể tích co rút nhỏ hơn thể tích nước mất đi [4]

Biến đổi về màu sắc

Trong quá trình làm khô màu sắc, mùi vị của sản phẩm bị biến đổi nhiều so với nguyên liệu ban đầu Nguyên nhân là do mất nước làm nồng độ sắc tố trên một đơn vị thể tích tăng lên dẫn đến sản phẩm có màu sẫm hơn Đồng thời nếu chế độ làm khô không hợp lý như nhiệt độ quá cao, lipid bị oxy hóa làm sản phẩm có màu sẫm, mùi

ối khét khó chịu Vì vậy phải chọn chế độ làm khô hợp lý sản phẩm có màu đẹp, mùi thơm [4, 6]

Biến đổi trạng thái, tổ chức cơ thịt của nguyên liệu

Trong quá trình làm khô do mất nước nên kết cấu tổ chức cơ thịt của nguyên liệu chặt chẽ hơn, khi ăn có cảm giác dai hơn, cứng hơn Sự biến đổi kết cấu cơ thịt của nguyên liệu phụ thuộc vào phương pháp làm khô

Nếu sấy ở điều kiện áp lực thường thì quá trình làm khô chậm, tổ chức cơ thịt của nguyên liệu co rút nhiều, khả năng phục hồi trạng thái ban đầu kém Ngược lại khi sấy ở điều kiện chân không đặc biệt là sấy chân không thăng hoa thì cấu trúc của

cơ thịt của nguyên liệu ít bị biến đổi, mức độ hút nước của sản phẩm tốt Vì vậy nó có khả năng phục hồi lại gần như trạng thái ban đầu [4, 6, 19]

1.3.2.2 Những biến đổi về hóa học

Sự thủy phân và oxy hóa lipid

- Sự thủy phân lipid: trong quá trình làm khô đặc biệt là ở giai đoạn đầu có thể

xảy ra quá trình thủy phân lipid tạo thành glyceril và acid béo làm giảm chất lượng sản phẩm

Lipase Triglycerid Glyceril + acid béo

Nước

- Oxy hóa lipid: trong quá trình làm khô các acid béo, đặc biệt là các acid béo không no dễ bị hóa tạo thành các sản phẩm trung gian như: peroxyd, hydroperoxyd, rồi tạo ra aldehyd, cetol…làm cho sản phẩm có mùi ôi khét khó chịu

và có màu sẫm tối Mức độ oxy hóa lipid phụ thuộc vào phương pháp làm khô, nhiệt

độ, thời gian làm khô và bản thân nguyên liệu [4, 6, 19]

Sự đông đặc và biến tính của protein

Khi làm khô ở áp lực thường, sự đông đặc và biến tính của protein phụ thuộc vào nguyên liệu Nếu nguyên liệu đã được gia nhiệt thì protein ít bị biến đổi vì nó đã biến đổi từ trước Đối với nguyên liệu ướp muối nếu điều kiện làm khô không tốt thì protein bị biến đổi nhiều Đặc biệt đối với nguyên liệu tươi chưa qua xử lý nhiệt hoặc chưa ướp muối

Protein ở trong nguyên liệu tồn tại chủ yếu ở hai dạng: myozin và myozen Nhiệt độ đông đặc của chúng là 55-600 C Khi làm khô ở điều kiện thường các protein này bị đông đặc chuyển từ trạng thái có tình đàn hồi sang trạng thái keo kết tủa làm mất tính đàn hồi của cơ thịt [4, 6]

Biến đổi thành phẩm chất ngấm ra

Chất ngấm ra trong quá trình làm khô biến đổi rất nhiều, đặc biệt là đối với nguyên liệu còn tươi Sự biến đổi của chất ngấm ra sẽ tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm khô Vì vậy làm khô nhanh chóng là biện pháp tích cực làm giảm bớt tổn thất của chất ngấm ra [4]

1.4 KỸ THUẬT NGHIỀN

1.4.1 Cơ sở khoa học

Bản chất của quá trình nghiền là làm giảm kích thước của vật liệu, thông thường

là các loại vật liệu rời, bằng tác động của các lực cơ học Nghiền là một trong các quá trình được sử dụng phổ biến trong công nghệ thực phẩm

Trong quá trình nghiền có ba loại lực cùng tác dụng lên vật liệu: lực nén, lực va

đập, lực ma sát Tuy nhiên, tùy từng quá trình, sẽ có một loại lực chiếm ưu thế Trong quá trình nghiền thô các loại vật liệu cứng thì lực nén chiếm ưu thế Lực ma sát thường chiếm ưu thế trong quá trình nghiền các loại vật liệu mềm, đặc biệt là trong quá trình nghiền tinh Lực va đập thường được ứng dụng trong cả quá trình nghiền thô, nghiền trung gian và cả nghiền tinh [19]

1.4.2 Năng lượng cho quá trình nghiền

Trong quá trình nghiền, khi một lực tác dụng lên vật liệu, vật liệu đó sẽ bị biến dạng Tùy thuộc vào loại lực tác dụng và tính chất cơ lý của hạt vật liệu, quá trình biến dạng sẽ khác nhau, có thể xảy ra hai trường hợp:

Vật sẽ bị biến dạng đàn hồi và trở lại trạng thái ban đầu khi lực không còn tác dụng nữa

Nếu lực đủ lớn, vật sẽ bị biến dạng hoàn toàn và không trở lại trạng thái ban đầu khi lực không tác dụng nữa

Trong quá trình nghiền năng lượng dE tiêu tốn cho quá trình nghiền để nguyên liệu thay đổi kích thước dx (xét trong một đơn vị khối lượng của nguyên liệu) sẽ được tính như sau:

dE/dx =K/xn Tuy nhiên các tác giả khác nhau thường tính toán với giá trị n khác nhau

Định luật Rittinger cho rằng, trong quá trình nghiền, năng lượng cần thiết cho quá trình nghiền tỷ lệ với diện tích bề mặt mới được tạo thành đặc biệt là trong quá trình nghiền tinh [19]

1.4.3 Các biến đổi của nghiên liệu trong quá trình nghiền

* Biến đổi vật lý:

Biến đổi vật lý quan trọng nhất trong quá trình nghiền là kích thước của nguyên liệu sẽ giảm, diện tích bề mặt riêng sẽ tăng lên Bên cạnh đó việc tăng diện tích bề mặt của vật liệu thường làm tăng tốc độ của phản ứng oxy hóa do tiếp xúc với oxy nhiều hơn, mật độ vi sinh vật trong vật liệu sẽ tăng lên và các phản ứng được xúc tác bởi enzyme cũng dễ dàng hơn Ngoài ra diện tích bề mặt riêng tăng còn làm tăng tốc

độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi, đặc biệt là cấu tử hương

Trong quá trình nghiền, dưới tác dụng của các lực, nhiệt độ của vật liệu sẽ tăng lên, đặc biệt là trong quá trình nghiền mà lực ma sát chiếm ưu thế Khi

nhiệt độ của vật liệu tăng lên, có thể xuất hiện một số biến đổi về cấu trúc hoặc một số phản ứng hóa học sẽ xảy ra ảnh hưởng đén quá trình nghiền cũng như tính chất của sản phẩm Cần thiết kế bộ giải nhiệt trong thiết bị nghiền để hạn chế hiện tượng tăng nhiệt độ [19]

*Biến đổi hóa học

Khi nghiền vật liệu cấu trúc của vật liệu bị phá vỡ, các thành phần dễ bị oxy hóa bên trong vật liệu như acid béo, vitamin…sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy do đó các phản ứng oxy hóa sẽ diễn ra Các phản ứng này diễn ra thường làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Do đó, các sản phẩm sau khi nghiền thường được bảo quản trong các điều kiện nghiêm ngặt hơn so với trước khi nghiền

Ngoài ra còn có một số phản ứng hóa học khác diễn ra trong quá trình nghiền do nhiệt sinh ra thúc đẩy các phản ứng hóa học dễ xảy ra hơn [19]

*Biến đổi hóa lý:

Trong quá trình nghiền, diện tích bề mặt riêng tăng lên, tốc độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi tăng lên, đặc biệt là trong quá trình nghiền có sinh nhiệt Hiện tượng này sẽ làm giảm giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm Bên cạnh đó, nếu sản phẩm nghiền có tính chất hút ẩm thì sau khi nghiền tốc độ hút ẩm sẽ tăng lên làm độ ẩm của sản phẩm tăng lên, có thể dẫn đến hiện tượng nguyên liệu bị vón cục và dính vào thiết

bị, làm ảnh hưởng đến quá trình nghiền Do đó, nếu quá trình nghiền là quá trình hoàn thiện sản phẩm thì sau khi nghiền sản phẩm cần được bao gói ngay để hạn chế tổn thất hương cũng như hiện tượng hút ẩm Ngoài ra có thể xuất hiện hiện tượng biến tính protein do tác dụng của nhiệt độ sinh ra trong quá trình nghiền [19]

*Biến đổi hóa sinh:

Nguyên liệu thực phẩm sau khi nghiền, các phản ứng oxy hóa được xúc tác bởi enzyme sẽ diễn ra mạnh hơn vì cơ chất tiếp xúc với oxy nhiều hơn

*Biến đổi sinh học:

Khi nghiền vật liệu dưới tác dụng của lực cơ học, vi sinh vật có thể bị tiêu diệt nhưng mức độ không đáng kể Sau khi nghiền diện tích bề mặt riêng tăng lên, mật độ

vi sinh vật có thể tăng lên Đồng thời các thành phần dinh dưỡng thích hợp của vi sinh vật bên trong nguyên liệu có thể thoát ra bề mặt, làm cho vi sinh vật phát triển mạnh hơn Sự phát triển của vi sinh vật có thể làm giảm chất lượng thực phẩm, đặc biệt là

sự hình thành các cấu tử tạo mùi xấu do vi sinh vật sinh tổng nên [19]

1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng

* Tính chất nguyên liệu:

Tính chất nguyên liệu là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình nghiền, như kích thước, độ cứng, độ dai, độ dính, độ ma sát, nhiệt độ nóng chảy, cấu trúc, khối lượng riêng, độ ẩm, các thành phần hóa học kém ổn định, độ đồng nhất, độ sạch

Kích thước của nguyên liệu càng lớn thì càng dễ bị vỡ ra khi chịu tác động cùng một lực cơ học

Các loại nguyên liệu cứng thường vỡ nhanh khi lực tác dụng vào vượt giới hạn đàn hồi của chúng Nguyên liệu cứng thì tốc độ nhập liệu phải nhỏ, công suất máy nghiền phải đủ lớn

Đối với loại nguyên liệu có lực ma sát thấp (đặc biệt là nguyên liệu giàu béo) thường sử dụng lực va đập hoặc lực nén ép để nghiền

Cấu trúc của nguyên liệu sẽ quyết định việc lựa loại lực cơ học chủ yếu tác động lên quá trình nghiền Lực nén thích hợp cho quá trình nghiền các nguyên liệu giòn dễ

vỡ Các loại nguyên liệu có cấu trúc dạng sợi thì lực nghiền chủ yếu là lực cắt xé

Độ ẩm của nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và hiệu quả của quá trình nghiền Khi độ ẩm của nguyên liệu cao có thể chúng sẽ kết chùm lại với nhau hoặc dính vào thiết bị nghiền Khi nguyên liệu có độ ẩm càng cao thì năng lượng tiêu tốn cho quá trình nghiền càng tăng [19]

1.4.5 Thiết bị nghiền [19]

Có nhiều loại thiết bị nghiền khác nhau được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, tùy thuộc vào nguyên liệu và loại lực muốn sử dụng trong khi nghiền Một số thiết bị nghiền được sử dụng phổ biến trong công nghệ thực phẩm như sau:

+ Máy nghiền răng:

Nguyên tắc: Sử dụng hai đĩa trên đĩa có gắn các răng nghiền hình tròn hoặc hình vuông Khi đĩa quay, nguyên liệu đi vào từ không gian giữa hai đĩa sẽ bị va đập vào các răng và bị vỡ ra Nguyên liệu thích hợp cho máy nghiền răng là sản phẩm ở dạng khô và giòn như gạo, cà phê, hạt tiêu, hạt điều

+ Máy nghiền đĩa:

Nguyên tắc: Thực phẩm được đưa vào khoảng không gian của hai đĩa, khi đĩa

quay, dưới tác dụng của lực nén trượt, thực phẩm bị nghiền nhỏ và chuyển động ra bên ngoài vành đĩa Máy nghiền đĩa được sử dụng để nghiền các vật liệu khô hoặc ẩm ướt như: gạo, đậu nành, bánh men hoặc nguyên liệu dạng ẩm ướt

+ Máy nghiền búa:

Nguyên lý: Nguyên liệu sẽ bị va đập, chà xát với các búa và thành trong của máy Nguyên liệu bị va đập nhiều lần cho đến khi nhỏ hơn kích thước lỗ sàng và đi ra ngoài Muốn nghiền được vật liệu thì tác động búa lớn hơn lực để phá vỡ nguyên liệu

Do đó máy nghiền búa phù hợp với các nguyên liệu khô và dòn như các hạt ngũ cốc:

cà phê, gạo, bột cá, đường, muối

+ Máy nghiền trục:

Nguyên lý: Nghiến nát nguyên liệu khi nó đi qua khe hẹp của hai trục nghiền Nguyên liệu có thể bị nghiền một lần, hai lần, ba lần…qua các cặp trục khác nhau Sản phẩm đem nghiền có thể là khô và ướt như bột mỳ, bột ngô, nghiền malt đại mạch trong sản xuất bia, nghiền bột bán thành phẩm, cán mỏng sản phẩm

+ Máy nghiền cối:

Nguyên lý: Thiết bị có cấu tạo bởi hai dĩa bằng đá nằm xếp chồng lên nhau Dĩa trên cố định còn dĩa dưới sẽ quay Nguyên liệu được đưa vào theo cổng nhập liệu ở dĩa trên, đi vào khe hẹp giữa hai dĩa và được nghiền vỡ ra Đây là thiết bị được sử dụng để nghiền tinh theo phương pháp nghiền ướt Thiết bị này được ứng dụng để nghiền các loại bột ngũ cốc và socola

+ Máy bị nghiền keo:

Thiết bị nghiền keo là một dạng thiết bị nghiền đĩa mà đối tượng là hệ nhũ tương( để đồng hóa) hoặc nghiền hỗn hợp các puree và bột nhào

+ Máy nghiền khí động:

Nguyên lý: nguyên liệu được dòng khí với tốc độ cao mang đi Trong khu vực nghiền dòng khí này được tạo điều kiện chảy rối càng cao càng tốt để nguyên liệu va đập vào thành của thiết bị và vỡ ra Sản phẩm sẽ được thu hồi lại bằng hệ thống cyclone Nghiền theo phương pháp này độ đồng nhất của nguyên liệu tương đối cao, sản phẩm ít nhiễm tạp chất

+ Máy nghiền bi:

Nguyên lý: Thiết bị gồm một thùng hình trụ nằm ngang bên trong có chứa các bi

bằng thép hoặc các bi bằng đá có kích thước 25- 60 mm Khi thùng quay bi sẽ chuyển động theo thành va đập với các bi khác và nguyên liệu làm nguyên liệu bị vỡ ra Lực nghiền trong thiết bị nghiền bi bao gồm cả lực ma sát và lực va đập

+ Máy nghiền cắt:

Nguyên tắc dựa vào cánh quạt trong máy quay với tốc độ cao, cánh quạt được trang bị với tấm cắt đặc biệt giúp cắt nhỏ nguyên liệu Sử dụng đối với các loại thực phẩm dạng sợi, hỗn hợp mềm

Do tính chất của nguyên liệu rong Nho khô là dai, mềm nên lựa chọn thiết bị máy nghiền cắt

1.5 HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA

1.5.2 Sự chống oxi hóa

Sự khử gốc tự do của chất chống ôxi hóa, trong đó các electron không ghép đôi của gốc tự do sẽ được nhận electron của chất chống oxi hóa để tạo thành các electron ghép đôi bền vững

Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá quá trình chống ôxi-hóa, trong đó mỗi chỉ tiêu thể hiện một khía cạnh của hoạt động chống ôxi-hóa, như vậy nhiều chỉ tiêu sẽ phản ánh một quá trình chống ôxi-hóa tổng thể Một số chỉ tiêu thường được sử dụng để đánh giá quá trình chống ôxi-hóa như sau: chống oxi hóa tổng, khử sắt, bắt gốc tự do DPPH [2]