Nghiên cứu sản xuất rong nho khô nguyên thể

Kết quả cũng cho thấy rong được nuôi trong môi trường nước chưa đạt mức cho phép TCVN về chất lượng nước đã cho sản phẩm rong nho có các chỉ tiêu về kim loại nặng thấp hơn mức cho phép v

KHÁNH HÒA - 2013

TRẦN HUỲNH TÂM LĨNH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT

RONG NHO KHÔ NGUYÊN THỂ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang

Mã số sinh viên : 51130872

Lớp : 51CBTP2

Cán bộ hướng dẫn : ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang

KHÁNH HÒA - 2013

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng, sự

tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho cô ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Đảm bảo Chất lượng và An toàn Thực phẩm - Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã tài trợ kinh phí, tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Xin cám ơn: TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm, ThS Thái Văn Đức - Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Đặc biệt, xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và tập thể cán bộ trong Các phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm - Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ nhiệt tình và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện đồ án này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn bè đã tạo điều kiện, động viên khích lệ để tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa qua

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC HÌNH iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 2

1.1 GIỚI THIỆU VỀ RONG BIỂN 2

1.1.1 Tình hình nghiên cứu rong biển trên thế giới và Việt Nam 2

1.1.2 Ứng dụng của rong biển 5

1.2 TỔNG QUAN VỀ RONG NHO 8

1.2.1 Đặc tính sinh học của rong nho 8

1.2.3 Ứng dụng của rong Nho 15

1.3 TỔNG QUAN VỀ SẤY 19

1.3.1 Khái quát về sấy 19

1.3.2 Các giai đoạn trong quá trình sấy 21

1.3.3 Các loại nguyên liệu ẩm và các dạng liên kết của nước trong nguyên liệu ẩm 22

1.3.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy 23

1.3.5 Yêu cầu của sản phẩm sấy 25

1.3.6 Một số nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 25

1.3.7 Một số phương pháp sấy 27

1.3.9 Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy 35

CHƯƠNG II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 38

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

2.2.1 Phương pháp phân tích hóa học 38

2.2.2 Phương pháp phân tích vi sinh 38

2.2.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 38

2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 39

2.3 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHÁT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 46

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ SỐ LIỆU 46

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47

3.1 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ BIẾN RONG NHO KHÔ NGUYÊN THỂ 47

3.1.1 Xác định chế độ rửa rong trong dung dịch nước muối 47

3.1.2 Xác định nồng độ và thời gian ngâm rong trong dung dịch sorbitol 48

3.1.3 Xác định thời gian và nhiệt độ chần rong nho 51

3.1.4 Xác định chế độ sấy thích hợp 52

3.2 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT RONG NHO KHÔ NGUYÊN THỂ 56

3.3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CẢM QUAN SẢN PHẨM RONG NHO KHÔ NGUYÊN THỂ THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN 59

3.4 SƠ BỘ HẠCH TOÁN CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU 61

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 63

1 KẾT LUẬN 63

2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 63

MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA SẢN PHẨM RONG NHO SẤY TRƯỚC VÀ SAU KHI NGÂM PHỤC HỒI 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

PHỤ LỤC 1

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh về rong nho thu hoạch tại Cam Ranh - Khánh Hòa 8

Hình 1.2 Rong nho sau khi đã được ngắt bỏ thân bò 9

Hình 1.3 Hình thái rong nho biển (Theo Trono và Ganzon - Fortes, 1988) 10

Hình 1.4 Hình ảnh về rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) nhập từ Nhật 13

Hình 1.5 Hình ảnh nho biển nhập từ đảo Phú quý 13

Hình 1.6 Rong nho tươi 17

Hình 1.7 Salad cải tím rong nho 18

Hình 1.8 Tủ sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh 34

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất rong nho khô nguyên thể 40

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ rửa rong trong dung dịch nước muối 41

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ và thời gian ngâm rong trong dung dịch sorbitol 42

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ và thời gian chần rong nho 43

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình sấy 44

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm rong nho khô nguyên thể theo thời gian bảo quản 45

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch muối đến chất lượng cảm quan của sản phẩm rong nho khô 47

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ sorbitol và thời gian ngâm đến chất lượng cảm quan của sản phẩm 49

Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ chần rong nho đến chất lượng cảm quan của sản phẩm 51 Hình 3.4 Sự biến đổi hàm ẩm trong các mẫu sấy theo thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau với cùng vận tốc gió 1m/s 53 Hình 3.5 Sự biến đổi hàm ẩm trong các mẫu rong sấy theo thời và nhiệt độ sấy khác nhau với cùng vận tốc gió 2m/s 53 Hình 3.6 Sự thay đổi tổng điểm cảm quan của sản phẩm rong nho sấy khô theo nhiệt độ sấy và vận tốc gió 54 Hình 3.7 Sơ đồ quy trình sản xuất rong nho khô nguyên thể 57 Hình 3.8 Sự thay đổi tổng điểm cảm quan của sản phẩm rong nho sấy khô theo thời gian bảo quản 60

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần chính của rong nho 16 Bảng 2.1 Tiêu chuẩn vệ sinh đối với các sản phẩm thực phẩm dùng trực tiếp không qua xử lý nhiệt trước khi sử dụng 38 Bảng 3.2 Hao hụt trọng lượng của nguyên liệu chính qua các công đoạn 61

MỞ ĐẦU

Rong nho (Caulerpa lentillifera) là loại rong giàu dinh dưỡng và có giá trị

kinh tế rất cao Rong nho hiện nay chủ yếu được xuất khẩu trực tiếp sang thị trường Nhật Bản dưới dạng sản phẩm rong nho tươi Hiện thị trường Nhật Bản đang có nhu cầu tiêu thụ rong nho tươi và sử dụng rong nho khô Tuy vậy Việt Nam mới chỉ bắt đầu nghiên cứu chế biến rong nho tươi còn việc nghiên cứu chế biến rong nho khô chưa được quan tâm do vậy trên thị trường hiện chưa có loại sản phẩm này Vì vậy việc nghiên cứu chế biến làm khô rong nho là cần thiết Xuất

phát từ yêu cầu thực tế đó, tôi được giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất

nho khô bằng phương pháp sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh đạt yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm, có giá thành kinh tế hợp lý nhưng vẫn giữ được các đặc tính vốn

có của rong nho

Nội dung của đề tài:

1) Xác định các thông số thích hợp cho quy trình sản xuất rong nho khô

nguyên th ể: chế độ xử lý, chế độ sấy,

2) Đánh giá chất lượng của rong nho khô theo thời gian bảo quản;

3) Đề xuất quy trình sản xuất và sản xuất thử sản phẩm;

Do thời gian nghiên cứu đồ án có hạn nên đồ án chắc sẽ còn hạn chế, rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để cho báo cáo hoàn thiện hơn!

Tôi xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ RONG BIỂN

1.1.1 Tình hình nghiên cứu rong biển trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới [6],[8]

Rong biển đã được nghiên cứu rất sớm ở các nước trên thế giới Nhưng việc ứng dụng các nghiên cứu được bắt đầu từ sau chiến tranh thế giới thứ II Hiện nay Nhật Bản là nước đi đầu ở khu vực Châu Á cũng như trên thế giới về việc nghiên cứu rong biển Các nước Châu Á khác như Hàn Quốc, Trung Quốc cũng có nhiều nghiên cứu về di truyền và chọn lựa các giống có sức chống chịu cao Các nước Âu

- Mỹ chú trọng nghiên cứu sử dụng sản phẩm tinh chế của rong biển trong các lĩnh vực công nghiệp

Từ những năm 1870, rong biển đã được quan tâm, người ta điều chế xà phòng

từ các chất K2O, Na2O lấy từ rong biển (rong Nâu), nền công nghiệp rong biển phát triển từ đó Nhưng khi công nghiệp chế biến xút (NaOH) ra đời, người ta dùng xút

để điều chế xà phòng thay cho Na2O, K2O Nền công nghiệp chế biến rong biển giảm xuống từ đó

Năm 1812, người ta phát hiện trong rong Nâu có chứa Iod, từ đó người ta dùng nguyên liệu rong Nâu để điều chế Iod Vì vậy công nghiệp chế biến rong biển lại phát triển ở các nước châu Âu Đến năm 1872, Na Uy tìm thấy Iod trong khoáng sản, lượng Iod ở đây nhiều, dễ lấy, giá thành hạ Từ đó, nguời ta không dùng rong Nâu để điều chế Iod nữa, công nghiệp chế biến rong biển lại bị giảm sút

Ngày nay, người ta phát hiện rằng Iod trong rong biển có giá trị sinh học, dược học cao bởi lẽ là Iod hữu cơ rất có giá trị dược học với con người vì thế nó đang được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm

Từ năm 1914 - 1915, Mỹ, Đức dùng rong Nâu để điều chế KCl, than hoạt tính, kỹ nghệ rong biển lại phát triển ở các nước này Vài năm sau, năm 1921 người

ta tìm thấy nguyên liệu có thể thay thế rong biển

Năm 1930, công nghệ chế biến các chất như: Alginate,Mannitol, Agar phát triển mạnh và ngày càng ứng dụng nhiều trong thực tế Từ đó đến nay chế biến

rong biển vẫn đang trong thời kỳ phát triển mạnh, đặc biệt là các nước như Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc [6]

Nhật Bản là nước có các nhà khoa học có trình độ chuyên môn cao trong việc phân loại rong, các nhà khoa học Nhật Bản là người đầu tiên đề xuất cho việc sắp

xếp theo hệ thống trong phân loại rong của chi Gracilaria (Yamamoto, 1978), chi

Prionitis (Halymeniaceae) (Kawaguchi, S, 1989), bộ Fucales (Yoshida, T, 1983),

bộ Gigartinales (Masuda, M, 1997) Ở Trung Quốc, có một số công trình nghiên

cứu của T Seng C K., Zhang junfu, Xi Bang mei về các loại rong biển

Sử dụng rong biển làm thực phẩm được bắt đầu từ Nhật Bản từ thế kỷ thứ IV

và ở Trung Quốc thế kỷ thứ VI Hiện nay, hai quốc gia này cùng với Hàn Quốc là những nước tiêu thụ rong biển thực phẩm lớn nhất Nhu cầu đó chính là cơ sở cho việc phát triển một nghề nuôi trồng thủy sản Hàng năm sản lượng thu hoạch rong của toàn thế giới đạt khoảng 6.000.000 tấn rong tươi với giá trị lên đến 5 tỷ đô la

Mỹ

Do nhu cầu tiêu dùng rong không ngừng tăng trong những năm qua dẫn đến nguồn lợi rong tự nhiên không thể đáp ứng đủ, vượt quá khả năng Vì vậy, từ thập niên 1960 ở nhiều nước châu Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc người ta đã tiến hành trồng rong biển để làm lương thực Theo tổ chức lương nông Liên Hiệp Quốc (FAO), từ sản lượng rong biển năm 1960 chỉ đạt 150.000 tấn đến nay đã tăng lên 1,6 triệu tấn mỗi năm

Năm 1658, các tính chất keo hóa của Agar, được chiết xuất bằng nước nóng

từ một loại rong được phát hiện lần đầu tiên tại Nhật Các chiết xuất từ rong Ailen,

một loại rong đỏ khác (Chondrus crispus), chứa carrageenan và đã phổ biến trong

thế kỷ XIX vì tính chất đông tụ của nó

Vào những năm của thập kỷ 1960, Na Uy đã đi tiên phong trong việc sản xuất bột rong biển, làm từ rong nâu được sấy khô và nghiền thành bột

Ở châu Á: Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc là những quốc gia dẫn đầu của châu Á cũng như thế giới trong nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ rong biển

Trong khu vực Đông Nam Á, Indonesia và Philippines hiện chiếm vị trí hàng đầu [8]

Tại Việt Nam [6],[8]

Việt Nam có khoảng 638 loài rong biển đã được định loài Trong số đó 316 loài xuất hiện ở vùng biển phía bắc, 484 loài ở vùng biển phía nam và 156 loài phát hiện thấy ở vùng biển từ bắc vào nam [6]

Sự ra đời của Viện Hải Dương Học Nha Trang đã thúc đẩy việc nghiên cứu phân loại rong biển theo hướng được tổ chức hoàn hảo hơn so với trước đó Ngoài các nghiên cứu về thành phần loài, còn có các nghiên cứu về đặc tính sinh thái, nguồn lợi như mùa vụ, phân bố, trữ lượng và các nghiên cứu về nuôi trồng, chế biến nhằm cung cấp các dữ liệu làm cơ sở cho việc nuôi trồng, khai thác, bảo vệ và

sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên rong biển Mặt khác, rong biển còn là đối tượng được quan tâm nghiên cứu trong việc xử lý ô nhiễm môi trường vì nó có khả năng hấp thu mạnh các chất dinh dưỡng trong môi trường do đặc điểm sinh sản và phát triển nhanh chóng của nó

Nghiên cứu sinh học rong biển phục vụ nuôi trồng được bắt đầu vào những năm đầu của thập kỷ 1960 với sự ra đời của các trạm trại tiền thân của Viện Nghiên cứu Hải sản Hải Phòng và Phân viện Hải dương học Hải Phòng sau này

Năm 1970, Loureiro đã công bố lần đầu tiên các nghiên cứu về hệ rong biển Việt Nam… Từ đó cho đến năm 1956, việc điều tra rong biển Việt Nam hầu hết do các nhà khoa học nước ngoài thực hiện và kết quả của nó chỉ mang tính chất lẻ tẻ, góp nhặt Từ năm 1956, Hải học viện Nha Trang (nay là Viện hải dương học Nha Trang) và năm 1963 ở Viện Nghiên cứu biển Hải Phòng, công tác điều tra nghiên cứu rong biển mới do chính các nhà khoa học Việt Nam thực hiện và thu đựơc những kết quả đáng kể

Từ năm 1954 - 1975, ở giai đoạn này đất nước có chiến tranh nên công tác nghiên cứu khoa học nói chung bị ảnh hưởng

Ở miền Bắc, đáng kể nhất là công trình của tập thể các tác giả Nguyễn Hữu Dinh và cộng sự (công bố năm 1993) Các tác giả đã phát hiện và phân loại được ở

các tỉnh miền bắc Việt Nam: 310 loài rong; 5 biến loài (varietas), 8 dạng (forma), trong đó có 4 loài, 1 biến loài và 3 dạng mới cho khoa học

Ở miền Nam, Phạm Hồng Ngộ đã phân loại và mô tả được 480 loài, 21 biến loài và 10 dạng, trong đó có 34 loài, 46 biến loài và 4 loại rong cho khoa học Mặt khác, giáo sư cũng quan sát và mô tả sự phân bố cũng như mùa vụ của các nhóm rong mọc trên các bãi triều đá ven biển miền Nam Việt Nam

Giai đoạn từ năm 1975 cho đến nay, một số tác giả như Nguyễn Hữu Đại, Nguyễn Văn Tiến, Nguyễn Hữu Dinh, Đàm Đức Tiến, Phạm Hữu Trí, Lê Như Hậu

đã nghiên cứu cập nhật tên khoa học nghiên cứu phân loại rong biển Việt Nam Nhiều loài mới đã được công bố trên tạp chí trong nước và thế giới Các nghiên cứu của các tác giả này cho thấy: rong biển thường sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện môi trường ở vùng triều và vùng nước lợ [8]

1.1.2 Ứng dụng của rong biển [8]

Rong biển có một số ứng dụng sau:

Làm thực phẩm cho con người:

Rong biển là thức ăn được ưa chuộng ở Nhật Bản và Trung Quốc kể từ thời

xa xưa Chúng có giá trị rất cao: Rong Giấy (Monostroma) có giá 20 - 30USD/kg rong khô, rong Mứt (Porphyta):25USD/kg Loại thực phẩm quan trọng ở Nhật Bản

là Nori (Porphyta), Kombu (Laminnaria) và Wakame(Undaria pinnatifida)

Rong được phơi khô sau khi thu hoạch và hoặc cắt thành từng dải hoặc nghiền thành bột Chúng được dùng trong chế biến món thịt, súp và được dùng làm rau khi

ăn với cơm, ở dạng bột rong bẹ được đưa vào trong nước sốt hoặc nêm giống như cà- ri Một số khác được sử dụng làm nước uống giống như trà

Nhờ các tính chất vật lý của mình, rong được chế biến cùng với đậu, nhiều loại ngũ cốc và rau quả khác thành các món ăn đặc sắc ở dạng tự nhiên hay qua sơ chế Rong được sử dụng làm phụ gia trong các món ăn chế biến từ cá, giáp xác, nhuyễn thể, giò chả, kẹo bánh, đồ uống

Rong thực phẩm được ưa chuộng nhất gồm có 3 chủng loại là Laminaria (L.japorica), Porphyra (P.yezoensis, P.tenera, ta gọi là rong Mứt) và Undaria

(U.pinnatifida) Các loài rong thực phẩm chủ yếu được sản xuất tại các nước Viễn

Đông (Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc), và được tiêu thụ chủ yếu cũng tại các nước này, một số nước Đông Nam Á và một số nước phương Tây nơi có nhiều người châu Á sinh sống (chẳng hạn, riêng rong Porphyra, hàng năm Mỹ nhập vào

10 triệu USD)

Rong bẹ, rong Nâu Undaria pinnatifida được biết đến dưới tên “Wakame”

cũng được phơi khô để dành Sau khi rửa sạch bằng nước ngọt sẽ được ngâm lại trong nước trước khi cho vào súp như là một chất phụ gia (súp Wamke là món ăn hàng ngày ở Nhật) hay nướng (Yaki - Wamke), dùng ngay với cơm, tẩm đường hoặc đóng hộp (Ito - Wamke)

Nori (Porphyta spp) (rong Mứt) là loại rong thuộc ngành rong Đỏ được tán

thành bánh mỏng để cho vào nước sốt hay súp, nhưng đôi khi chỉ cần nhúng qua nước rồi ăn sống

Rong Mứt được đưa vào chế biến với các món ăn khác nhau với thịt cá như

xào, nấu canh… hay nấu chè giải khát Các loại rong Gracilaria, Gigartina, Veden,

Chondrus , có giá trị thực phẩm thấp hơn rong Porphyra và Rhodymenia Chúng

được sử dụng rộng rãi ở phương Đông, Nam Mỹ dưới 3 dạng: ăn tươi, ngâm dấm

và nấu chín, làm bánh kẹo, nấu chè, nấu canh, ăn tươi, trộn dấm chua ngọt…Các nước Tây Âu dùng bột rong đỏ khô để sản xuất “laver-bread” bánh mì rong với

nhiều hình dạng và loại chất khác nhau

Bánh làm bằng rong biển (chủ yếu từ các loại rong là Porphyta diocica và P.purpurea) có hàm lượng calori thấp thích hợp cho những người ăn kiêng

Trong lĩnh vực dược phẩm

Từ Digenea (Caramiales; Rhodophycota) sản xuất ra một loại thuốc giun có hiệu quả (kainic acid) Laminaria và Sargassum đã từng được sử 9 dụng ở Trung Quốc để trị bệnh ung thư Trong rong Đỏ (Ptilota) có một loại protein đặc biệt

(lectin) có khả năng ngưng kết với hồng cầu thuộc nhóm máu Vì vậy người ta cho

rằng rong Đỏ (Ptilota) có khả năng chống ung thư Vì vậy, các chiết xuất của

Ptilota đã được tung ra thị trường

- Các loài rong biển có vị mặn là vật liệu có thể phân tán tích tụ đờm dãi, đặc biệt khi nó tạo ra khối lượng mềm gồm có bướu cổ (goiter), sưng tuyến giáp chỉ dấu tình trạng thiếu iodine nghiêm trọng

- Mặt khác rong biển cũng có chứa nhiều chất kháng sinh Từ xưa người ta tìm hiểu và nhận thấy rằng thực quản của động vật ăn rong thường vô trùng Do đó,

một số rong được dùng để chế tạo thuốc kháng sinh như Ulva cho domoic acid,

Codium fragile cho vermifuge

Trong công nghiệp

Giá trị công nghiệp của rong biển là cung cấp chất keo rong quan trọng như Agar, Alginate, Carrageenan, Furcellazan dùng cho thực phẩm và nhiều ngành công nghiệp khác

Các loại keo rong biển là các loại polysaccharide có tính keo khi hòa tan trong nước, được chiết xuất từ rong biển Keo rong biển được dùng trong các lĩnh vực khác nhau tùy thuộc vào tính chất lý học của nó Từ rong Đỏ có thể chiết xuất được các loại keo: Agar, Carrageenan, Furcellanan Từ rong Nâu chiết xuất được: Alginic, Alginate, Laminarin, còn từ rong Lục chiết xuất được Pectin

Ngoài ra, rong biển còn là một thành phần trong thức ăn gia súc, chúng được xay nhỏ, trộn vào thức ăn là bởi vì ngoài glucide, protein chúng còn cung cấp cho gia súc nhiều yếu tố vi lượng cần thiết giúp tăng trọng, tiết sữa, đẻ trứng, sinh nhiều con

Việc sử dụng rong biển làm phân bón được thực hiện trong nhiều năm qua ở nhiều nước như Pháp, Anh, Đan Mạch, Mỹ, Canada, Nhật… hoặc dùng 10 rong biển như là chất ổn định đất do có tính ngậm nước mà kết dính Các chất chiết xuất dạng lỏng của rong biển được dùng để tăng sản lượng cây trồng, giúp cây trồng chống chịu tốt hơn so với các điều kiện bất lợi và giảm thất thoát khi bảo quản Ngoài ra rong biển còn được ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu sinh học Rong tảo nuôi trồng công nghiệp cho sản lượng biodiesel cao gấp 7 lần so với dầu

cọ trong điều kiện quảng canh, và đến 31 lần khi được thâm canh, đạt đến 95.000 lít dầu trên mỗi hecta mặt nước Điều này mở ra một hy vọng về một nguồn năng

lượng mới, sạch thay thế dầu mỏ có trữ lượng giới hạn và gây ô nhiễm môi trường (Hoàng Xuân Phương, Hội thảo về sản xuất nhiên liệu sinh học Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam)

1.2 TỔNG QUAN VỀ RONG NHO

1.2.1 Đặc tính sinh học của rong nho [6],[8]

Rong nho (Caulerpa lentillifera) thuộc bộ rong Cầu lục Caulerpaceae, ngành

rong lục Chlorophyta Rong nho có hình dáng giống trứng cá nhưng có màu xanh nhưng mọc thành từng chùm trong nước biển giống như chùm nho nên Người Anh gọi nó là trứng cá Hồi xanh (green Caviar), còn người Nhật Bản thì gọi nó là nho biển (Umibudo)

Hình 1.1 Hình ảnh về rong nho thu hoạch tại Cam Ranh - Khánh Hòa

http://duhoc.viet-sse.vn/2009/06/rong-nho-bien-cua-nguoi-nhat Rong nho có đặc tính mềm, dòn và ngon nên rất được ưa chuộng, và sử dụng như một loại rau xanh Rong nho có vị mằn mặn lạ miệng, đặc trưng hương biển, lại giàu Vitamin A, E… và khoáng chất, là một loại dược liệu quý cho sức khỏe và sắc đẹp Một số tài liệu còn đề cập đến khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, có thể phòng ngừa bệnh cao huyết áp và thấp khớp của rong nho [8]

Rong nho có màu xanh đậm, gồm có phần thân bò, thân đứng, nhánh và các khối cầu (ramuli 0) Phần thân bò có hình trụ tròn, đường kính 1-2mm Trên thân

bò mọc ra nhiều thân đứng, trên thân đứng mọc ra nhiều nhánh nhỏ, tận cùng là các khối hình cầu (ramuli), giống quả nho với đường kính 1,5-3mm, mọc dày kín xung quanh các thân đứng Đây là phần có giá trị sử dụng Trên thân bò có nhiều “rễ giả” phân nhánh thành chùm như long tơ, bám sâu vào đáy bùn

Hình 1.2 Rong nho sau khi đã được ngắt bỏ thân bò

Rong nho sống ở vùng biển ấm , nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chúng khoảng 25- 300C Nhiệt độ thấp hơn sẽ làm cho rong nho chậm hoặc ngừng tăng trưởng Với nhiệt độ dưới 200C, rong nho có thể ngừng phất 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 phát triển mạnh Sau 2 tháng nuôi trồng rong nho, có thể thu hoạch được

Phân bố: Rong nho là loại rong lục phân bố ở vùng biển ấm Thái Bình

Dương như: Philippin, Java, Microsesia, Bikini… và những vùng vịnh kín song,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 [5]

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

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 cao hơn hai lần so với những vùng

có bãi đá ngầm và san hô ở các vùng khác Hàm lượng các chất dinh dưỡng 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 loại rong này khá hẹp, độ mặn thay đổi từ 30- 35%, nhiệt độ nước biển hạ thấp 200C chúng sẽ tăng trưởng chậm hoặc ngừng tăng trưởng

1.2.2 Tình hình nghiên cứu rong nho trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới [8]

Theo Yoshida (1998), hệ thống phân loại của rong Nho (Caulerpa lentillifera

J Agradh, 1873) được sắp xếp như sau: Ngành Chlorophyta, lớp Chlorophyceae, Wille in Warming, 1884, bộ Caulerpales, Feldmann, 1946, họ Caulerpaceae, Kutzing, 1843, chi Caulerpa, Lamouroux, 1809, loài Caulerpa lentillifera, J

Agardh, 1873 Theo Trono và Ganzon - Fortes, 1988 rong Nho biển có hình thái như trong hình 1.3

Hình 1.3 Hình thái rong nho biển (Theo Trono và Ganzon - Fortes,

1988)

Trong tự nhiên, rong Nho được khai thác ở các bãi san hô chết, bãi cát lẫn bùn và xác vỏ sinh vật ở 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

Theo Shokita 1991 thì 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

Theo Shokita, 1991: tốc độ tăng trưởng của rong 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 là 2,92 %/ngày, còn trồng rong bằng hình thức treo lồng thì tốc độ tăng trưởng đạt 3,12%/ngày Tác giả cũng nhận thấy tỷ lệ phần thân đứng (phần có giá trị sử dụng)/toàn tản cũng 16 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%

Trên cơ sở thí nghiệm của Shokita 1991 nói trên, rong Nho đã được trồng đại trà thành thương phẩm tại Okinawa từ năm 1986 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

Từ những năm 60 ở Philippin, loài rong Nho đã được nuôi trồng 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 và các sản phẩm của rong Nho được tiêu dùng trong nước và xuất khẩu Năm

1982, khoảng 810 tấn rong tươi tại Philippin đã được xuất sang Nhật Bản và Đan Mạch

Tại Việt nam [5], [8]

Công trình nghiên cứu Rong biển Việt Nam (1969), tác giả Phạm Hồng Ngộ

trong đó có đề cập đến loài rong nho (Caulerpa letillifera) thu thập được ở đảo Phú

Quốc, tỉnh Kiên Giang

Năm 2004, phòng thực vật biển thuộc Viện Hải dương học Nha Trang đã du nhập nguồn giống rong nho từ Nhật Bản, tiến hành nuôi trồng và tạo giống trong

phòng thí nghiệm Đồng thời tiến hành đề tài “ Nghiên cứu các đặc trưng sinh lý,

c ủa loài rong Nho biển Caulerpa lentillifera ( J.Agardh1873) có nguồn gốc nhập

n ội từ Nhật Bản làm cơ sở kỹ thuật cho nuôi trồng” (Nguyễn Xuân Hòa và cộng

sự, 2004) [5]

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 Caulerpera lentillifera (

J.Agardh, 1873) ở điều kiện tự nhiên”

Gần đây vào tháng 4 năm 2006, Nguyễn Hữu Đại, Phạm Hữu Trí, Nguyễn Xuân Vỵ trong chuyến khảo sát nguồn lợi rong biển, cỏ biển tại Cù lao Thu thuộc đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận cũng tìm thấy rong Nho biển 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 nó chỉ có ý nghĩa về mặt phân bố

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 có phần thân bò chia nhánh, có hình trụ tròn, đường kính từ 1 - 2mm Trên thân bò mọc ra nhiều 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

Rong Nho sinh sản chủ yếu bằng hình thức sinh sản sinh dưỡng Các bộ phận dinh dưỡng của rong (thân bò và thân đứng), đều có thể sinh trưởng và phát triển thành tản rong mới Nhưng trong nuôi trồng hiện nay tại hai tỉnh Khánh Hoà và Bình Thuận đã sử dụng các đoạn rong dài từ 10 - 20cm (gồm cả thân đứng và thân bò), rong phát triển rất tốt và cho năng suất cao

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 Caulerpera

lentillifera (J.Agardh 1873) ở Việt Nam” Đề tài đã được các cán bộ của Viện Hải

dương học nuôi trồng thành công ở Cam Ranh, Hòn Khói – Ninh hòa

Hình 1.4 Hình ảnh về rong Nho biển (Caulerpa lentillifera) nhập từ Nhật

(ảnh do Nguyễn Hữu Đại chụp năm 2006)

Hình 1.5 Hình ảnh nho biển nhập từ đảo Phú quý

http://www.vnio.org.vn/Trangch%E1%BB%A7/Tint%E1%BB%A9c/tabid/57/ctl/Details/mid/378/ItemID/340/language/vi-VN/Default.aspx

Viện Hải dương học nghiên cứu một số đặc điểm sinh lý, sinh thái của rong nho cho thấy: trọng lượng nuôi ban đầu từ 100 - 200g rong tươi/m2 là phù hợp cho việc nuôi thương phẩm Tốc độ sinh trưởng của rong nho có giá trị cao nhất khi nuôi trên nền đáy xốp là bùn pha cát Tốc độ sinh trưởng có thể đạt 2,59%/ ngày (trong điều kiện ánh sáng, nhiệt độ và độ mặn thích hợp) Độ mặn tốt nhất là 33%, nhu cầu ánh sáng đối với rong nho cao, rong nho sinh trưởng và phát triển tốt trong khoảng cường độ ánh sáng khá rộng từ 50 - 250µmol.s-1.m-2 Ở cường độ ánh sáng

quá mạnh (500µmol.s-1.m-2) sự sinh trưởng và năng suất giảm thấp Khi nhiệt độ tăng đến 340C cường độ quang hợp của rong giảm Các nhà khoa học của Viện Hải dương học Nha Trang cũng đã thử nghiệm nuôi trồng rong trong ao đìa tự nhiên, rong phát triển tốt, tốc độ sinh trưởng đạt 2,99%/ngày với mức nguồn giống ban đầu là 100g/m2

Các nhà khoa học của Viện Hải dương học Nha Trang đã tiến hành phân tích thành phần hóa học của rong nho Mẫu rong nho đã được gửi đến Trung tâm dịch

vụ phân tích thí nghiệm (số 02 Nguyễn Văn Thủ, Tp Hồ Chí minh, tháng 9/2006)

để kiểm định Kết quả phân tích đã cho thấy rong không nhiều đường, đạm nhưng đặc biệt nhiều vitamin A, C (lần lượt là 0,5185 và 1,618mg/kg rong nho tươi) và các nguyên tố vi lượng cần thiết, trong đó hàm lượng Iot rất cao (19,0790mg/kg rong nho tươi), K(0,034%), Ca(0,0437%) (www.vast.ac.vn)

Ngoài ra, rong nho tươi nuôi trong ao đìa tại Cam Ranh tháng 7/2007 và mẫu nước biển nơi nuôi cũng được Phòng thủy địa hóa, Viện Hải dương học phân tích

và cho thấy rong nho không tích lũy các kim loại nặng từ môi trường nước Đặc điểm sinh lý này hoàn toàn khác hẳn với các loài cỏ biển (seagrasse) Kết quả cũng cho thấy rong được nuôi trong môi trường nước chưa đạt mức cho phép TCVN về chất lượng nước đã cho sản phẩm rong nho có các chỉ tiêu về kim loại nặng thấp hơn mức cho phép về vệ sinh an toàn thực phẩm của Bộ Y tế, 1998

Hiện nay, một số công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước được tiến hành nhằm tăng cao giá trị của cây rong nho Trong rong nho chứa nhiều khoáng vi lượng, trong đó có đầy đủ các khoáng vi lượng cần thiết cho cơ thể con người, đặc biệt là Iod, sắt, kẽm, đồng, Mangan, Coban… trong đó sắt và Iod đang được xem là hai vi chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể con người, phòng chống các rối loạn do thiếu hai vi chất này gây ra các bệnh như: thiếu máu, bướu cổ, đần độn…

Hàm lượng Iod trong rong nho rất cao (470µg.g-1) tương đương với hàm lượng Iod trong các loại rong mơ - Sargassum và cao hơn nhiều lần so với hàm lượng Iod trong các loại thực phẩm khác Ngoài ra trong rong nho còn chứa nhiều loại khoáng đa và vi lượng, đặc biệt là Ca, P, Mn, Cu, Co, Zn…có tác dụng phòng

chống bệnh bướu cổ Nhu cầu Iod tối thiểu là 150µg.g/ngày (Theo US food and nutrion board, 1980) Ở Việt Nam đưa ra tiêu chuẩn hàm lượng Iod tối thiểu là 300µg.g/ngày Hydrat Cacbon trong rong nho chủ yếu là đường Rammonse có tác dụng như Sulfat Polysacharic nên giúp việc nhuận trường cũng như kháng khuẩn đường ruột, hấp thu các kim loại độc hại trong cơ thể người và thải ra ngoài theo đường bài tiết

Ngoài ra trong rong nho còn chứa protein (chiếm 7,4%), Lipid (1,2%), mặc

dù có hàm lượng protein không vượt trội, song rong Nho cũng như các loài rong biển khác có chứa khoảng 20 axit amin, trong đó có 10 loại axit amin cần thiết cho con người như His, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp, Val, Glu, Asp,…

Đặc biệt hiện nay rong nho được sử dụng như một loại mỹ phẩm tự nhiên, làm đẹp da hoặc làm nguyên liệu để massage toàn thân rất hiệu quả Chất

Cauleparaine trong rong nho kích thích ăn ngon miệng, có tác dụng diệt khuẩn và gây tê nhẹ Vì vậy, giúp bảo vệ đường tiêu hóa, làm sạch lỗ chân lông và bề mặt

da, chống lão hóa và chống béo phì…

Căn cứ vào hàm lượng các chất khoáng trong rong nho và nhu cầu tối thiểu của cơ thể con người thì mỗi ngày một người chỉ cần ăn khoảng 10-15g rong Nho tươi là có đủ lượng Iod cũng như các vi khoáng dinh dưỡng cần thiết

Tóm lại, rong Nho là một loại rong có giá trị dinh dưỡng cao, ngày càng được thị trường trong nước và nước ngoài ưa chuộng Chính vì vậy, ngành trồng rong nho, và xuất khẩu rong nho ở Việt Nam ngày càng phát triển, mang lại nguồn lợi kinh tế cao Tuy nhiên một trong những hạn chế rất lớn khi xuất khẩu rong Nho tươi là thời gian bảo quản của rong tươi rất ngắn chỉ khoảng 7 đến 10 ngày Hiện nay có rất ít phương pháp bảo quản rong nho và các phương pháp này cũng chưa thực sự hiệu quả, cũng như không giữ được những đặc tính vốn có của rong nho

Vì vậy việc nghiên cứu một phương pháp hiệu quả để bảo quản loại rong này mà vẫn phục hồi được những đặc tính vốn có của rong nho khi sử dụng là rất cần thiết

1.2.3 Ứng dụng của rong Nho

* Trong lĩnh vực thực phẩm

Trong lĩnh vực thực phẩm rong nho được sử dụng như một loại thực phẩm hằng ngày của con người: Làm rau xanh, làm súp, hoặc được chế biến thành một món sốt cùng với một số thực phẩm khác Ngoài ra hiện nay người ta còn sử dụng rong ép thành nước tạo thành loại nước giải khát vừa ngon vừa bổ dưỡng, đặc biệt thích hợp cho những ngày hè nắng gắt

Rong nho còn được xay thành bột rong để phối trộn vào trong thực phẩm như làm bánh tráng, bánh quy, bột dinh dưỡng cho trẻ em…

Trên thị trường Việt Nam hiện nay đã xuất hiện một số sản phẩm được làm từ

rong nho như: nước uống từ rong nho, rong nho muối, rong nho đóng hộp…

Bảng 1.1 Thành phần chính của rong nho [8]

Thành phần dinh dưỡng Khối lượng (mg/kg)

Một số món ăn ngon bổ dưỡng với rong nho

Theo kỹ sư thủy sản Trần Nam Sơn, người có nhiều năm nghiên cứu về loài rong này, cho biết rong nho có tên tiếng nhật là Umibudo, Umi nghĩa là biển còn Budo là nho Tên gọi này giúp ta nhận dạng rong nho một cách dễ dàng Là của chúng có hình dạng màu sắc giống trái nho, kết với nhau thành từng chùm trên phần thân hình trụ dài màu xanh Rong Nho có rễ nhỏ, màu trắng, mọc ra từ thân

Ở Nhật Bản, rong nho được trồng nhiều ở vùng biển xung quanh đảo Okinawa Người dân Okinawa sử dụng rong nho như rau sống và chế biến khoảng

60 món ăn từ rong Nho Okinawa là nơi có dân số sống thọ nhất trên thế giới, nhờ chế độ ăn được bổ sung nguồn thực phẩm từ thiên nhiên, trong đó có rong Nho

Rong Nho luôn được xếp vào các danh sách các món ăn bổ dưỡng vì nó chứa nhiều chất dinh dưỡng, khóang chất cần thiết cho cơ thể, giúp cơ thể giảm được nguy cơ mắc các bệnh như: cao huyết áp, tiểu đường, đường ruột, bướu cổ Một số chất trong rong Nho có thể hạn chế và ngăn chặn sự phát triển tế bào ung thư, làm giảm cholesterol và cải thiện thể trạng của những người bị bệnh tiểu đường Rong Nho còn được dùng như món ăn trang trí kết hợp với các loại rau và trái cây khác, phần thân non giòn có thể làm gỏi

Ở Việt Nam, vài năm gần đây rong Nho được đưa vào thực đơn của các nhà hàng Rong Nho được nuôi trồng nhiều ở vùng biển Phan Thiết, Bình Thuận, Khánh Hòa Sản phẩm được phân phối chủ yếu đến Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận

Một số món ăn chế biến từ rong Nho:

Rong nho tươi: Rong Nho tươi sẽ ngon và dễ ăn hơn khi được làm lạnh

Ngâm rong Nho trong nước khoảng 10 phút cho bớt mặn, sau đó đặt chúng vào ngăn mát tủ lạnh chừng 30 phút Khi ăn, rong Nho sẽ giòn và không tanh

Hình 1.6 Rong nho tươi

http://diendan.camau.gov.vn/showthread.php?t=24249

Salad cải tím rong nho: Khẩu phần 4 người ăn

sợi Cà chua rửa sạch, để ráo, cắt đôi Trứng cút, luộc chín, lột vỏ, cắt đôi

Pha chanh, đường, nước mắm cho vừa ăn Cho cải tím, cải trắng và cà rốt vào dĩa rồi trộn đều với hỗn hợp trên Chorong nho, cà chua và trứng vào sau cùng Dùng ngay để rong nho vẫn còn độ giòn ngon

Hình 1.7 Salad cải tím rong nho

http://nhunghuouviet.com/Rong-nho-kho-1390.aspx

Nước ép với Rong nho: (Khẩu phần 2 phần)

Nguyên liệu: 20g rong nho tươi, 1 trái cam vàng, 1 củ cà rốt to, đường, đá bào Thực hiện: Cam vắt lấy nước,Cà rốt ép lấy nước

Lần lượt cho ½ rong nho vào máy xay cùng nước cam, thêm đá bào và khoảng 2 thìa càphê đường xay mịn

Thực hiện tương tự với nước cà rốt

Bạn cũng có thể trộn chung 2 loại nước ép để tạo nên hương vị hỗn hợp nhiều dưỡng chất

* Trong lĩnh vực làm đẹp, mỹ phẩm

Hiện nay người ta sử dụng rong nho như một loại mỹ phẩm tự nhiên, có công dụng làm đẹp da và giảm béo cho phái nữ Rong nho làm nguyên liệu để massage toàn thân rất hiệu quả

Rong nho được sử dụng để làm mịn da, làm cho da trở nên mềm mại và trắng mịn màng Ngoài ra, đây là một loại “mỹ phẩm” làm trắng da rất nhanh và hiệu quả

* Đối với môi trường

Ở những vùng nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ thì sử dụng rong Nho để làm sạch nước, giảm mức độ ô nhiễm rất nhanh vì rong Nho có khả năng hấp thụ nhanh các chất hữu cơ Đặc biệt sau khi được sử dụng làm tác nhân chống ô nhiễm môi trường, rong Nho vẫn có khả năng sử dụng bình thường, không độc đối với người sử dụng

Rong nho Nhật Bản cũng có thể phát triển mạnh mẽ tại vùng biển Hòn Khói, Ninh Hòa

1.3 TỔNG QUAN VỀ SẤY

1.3.1 Khái quát về sấy [2],[3],[4]

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

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 [2],[3] Hay nói cách khác, sấy là một quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cung cấp cho nó một lượng nhiệt, nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện các nhiệm

vụ sau:

+ Nung nóng vật liệu với nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường xung quanh

+ Vận chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra các lớp bên ngoài

+ Vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt bên ngoài của vật liệu sấy vào môi trường không khí

Sấy có thể được chia làm 2 phương pháp:

+ Sấy tự nhiên (phơi nắng): sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy Đây là phương pháp sấy đơn giản, dễ thực hiện và giảm chi phí do tận dụng nguồn năng lượng tự nhiên Tuy nhiên chất lượng sản phẩm không cao, ngoài

ra còn phụ thuộc vào thời tiết và dễ bị bụi

+ Sấy nhân tạo: sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình sấy Tác nhân sấy thường được sử dụng là không khí ẩm, khói lò, hơi nước quá nhiệt… tuy nhiên không khí ẩm vẫn là tác nhân được sử dụng phổ biến nhất

Tác nhân sấy được sử dụng nhằm thực hiện các nhiệm vụ sau:

+ Vận chuyển lượng nhiệt cung cấp cho vật liệu sấy

+ Vận chuyển lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy ra bên ngoài

Trong quá trình sấy xảy ra 2 quá trình cơ bản:

+ Quá trình trao đổi nhiệt: Vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt từ các tác nhân sấy để tăng nhiệt độ và để ẩm bay hơi vào môi trường

+ Quá trình trao đổi ẩm: Quá trình này diễn ra do sự chênh lệch giữa độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh động lực của quá trình này là do

sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt vật liệu sấy và áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí Quá trình thải ẩm diễn ra cho tới khi độ ẩm của vật ẩm bằng độ ẩm của môi trường không khí xung quanh Do đó trong quá trình sấy ta không thể sấy đến độ ẩm của vật ẩm nhỏ hơn độ ẩm của môi trường không khí Độ ẩm của môi trường không khí xung quanh càng nhỏ thì quá trình sấy càng nhanh và độ ẩm cuối của vật liệu sấy càng thấp Qua đó có thể kết luận độ ẩm của môi trường không khí xung quanh là động lực của quá trình sấy, đây cũng là nguyên nhân tại sao khi sấy ở nhiệt độ cao và độ ẩm thấp thì thời gian sấy giảm đi nhiều [8]

1.3.2 Các giai đoạn trong quá trình sấy [3]

Quá trình làm khô vật liệu ẩm đuợc chia thành 3 giai đoạn

Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy:

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt được bằng nhiệt độ kế ước Trong quá trình sấy này toàn bộ vật được gia nhiệt Ẩm lỏng trong vật được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phần áp suất hơi nước trong môi trường không khí trong buồng sấy Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của vật thì tăng dần cho đến khi bằng nhiệt độ kế ước Tuy vậy, sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đều ở phần ngoài và phần trong vật Vùng trong vật đạt đến nhiệt độ kế ước chậm hơn Đối với vật dễ sấy thì giai đoạn này làm nóng vật xảy ra nhanh

Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong lồi do năng lượng liên kết của nước liên kết cơ lý nhỏ, mà giai đoạn này chủ yếu tách nước liên kết cơ lý

Giai đoạn sấy đẳng tốc:

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 Do đó đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng Ẩm tách ra trong giai đoạn này chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và liên kết hóa lý

Giai đoạn sấy giảm tốc:

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 Vì vậy tách ẩm cũng khó khăn hơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy có dạng cong 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

1.3.3 Các loại nguyên liệu ẩm và các dạng liên kết của nước trong nguyên liệu ẩm

1.3.3.1 Các loại nguyên liệu ẩm

Nguyên liệu ẩm được chia thành 3 nhóm:

+ Loại thể keo: Là loại có tính đàn hồi, khi làm mất nước thì co rút lại kích thước của nó thay đổi rất lớn nhưng vẫn giữ được tính đàn hồi Ví dụ: gelatin + Loại thể keo xốp: Là loại nguyên liệu giòn, khi khử nước không thay đổi thể tích nhưng trở nên giòn và xốp, dễ nghiền nát, tán thành bột như than, gỗ, phấn, đường, muối…

+ Thể loại keo xốp: Là loại nguyên liệu mang tính chất của hai loại thể trên vừa keo và vừa xốp, vách ống tiêm mao mang tính đàn hồi khi bị khử nước thì thể tích co rút lại loại nguyên liệu này phổ biến như: cá, thịt, bột…

1.3.3.2 Các dạng liên kết của nước trong nguyên liệu ẩm

Nước tự do: Có đầy đủ tính chất của nước bình thường, tức là đóng băng ở nhiệt độ 0°C, sôi ở 100°C áp suất 1 atm Nhưng tùy vị trí ở trong thực phẩm

mà nước tự do chia làm 2 loại:

+ Nước tự do cấu trúc: Nằm trong mao quản, trong khe hở giữa các tế bào, có thể di chuyển trong thực phẩm qua hệ thống lỗ nhỏ, các ống thông, loại này có thể

ép ra được bằng lực ép cơ học

+ Nước tự do cố định: Bị nhốt trong các không gian tạo ra bởi mạng lưới các

mô liên kết, nước này không di chuyển được và không thể ép ra ngoài bằng lực cơ học thông thường Nó có nhiệt độ đóng băng thấp hơn nước tự do cấu trúc, và khó tách ra hơn nước tự do cấu trúc trong quá trình sấy

Nước liên kết: Tùy mức độ liên kết mà nó được chia thành các loại nước liên kết khác nhau

+ Nước liên kết hóa học: Độ bề liên kết rất lớn Loại này không lấy ra được khỏi thực phẩm bằng phương pháp thông thường như ép, sấy và không thể đóng băng Nước liên kết hóa học nằm trong cấu trúc bậc 3 của protein và trong lớp nước đơn phân tử trong các hạt sol và gel

+ Nước liên kết hóa lí: Có độ bền liên kết trung bình, có thể tách ra khỏi thực phẩm nhưng phải có một năng lượng rất lớn mới tách ra được (sấy ở nhiệt độ cao, thời gian dài), nước liên kết hóa lí không ép ra khỏi nguyên liệu được

+ Nước liên kết mao quản (nước liên kết cơ giới): Độ bền liên kết yếu, khó phân biệt được với nước tự do, có thể di chuyển dịch qua dịch lại giữa ranh giới nước tự do và nước liên kết Loại này nằm trong mao quản và mạng lưới của mô liên kết nhưng nằm gần ở thành mạch và có tương tác với thành mạch

1.3.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy [2],[7]

Quá trình thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được chia làm hai quá trình:

Quá trình khuếch tán nội:

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra các lớp bề mặt của vật

ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Nếu sự chênh lệch càng lớn tức là gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán nội càng nhanh Ngoài ra, quá trình khuếch tán nội còn diễn

ra do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Qua nghiên cứu người ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Vì vậy tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều nhau

Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy Nếu hai dòng dịch chuyển ẩm ngược chiều nhau

sẽ kiềm hãm quá trình thoát ẩm và kéo dài thời gian sấy

Quá trình khuếch tán ngoại:

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh Động lực của quá trình này là sự chênh lệch áp suất hơi trên

bề mặt của vật ẩm và áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí [7]

Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại:

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khuếch tán nội là động lực cho khuếch tán ngoại và ngược lại quá trình khuếch tán ngoại là động lực cho quá trình khuếch tán nội Tức là, khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể tiếp tục và như thế độ ẩm của 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

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

Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này cân bằng nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội, vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ra mãnh liệt làm cho bề mặt sản phẩm trở nên khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm ) mục đích là để thúc đẩy khuếch tán nội[2][7]

1.3.5 Yêu cầu của sản phẩm sấy [8]

Sản phẩm đạt độ ẩm yêu cầu là Wyc ≥ Wth, độ ẩm cuối của sản phẩm sấy phải đạt Wc=17÷18%, phải đồng đều về độ ẩm và trạng thái, ít biến đổi so với tính chất ban đầu (cấu trúc, cảm quan, hàm lượng chất dinh dưỡng) hoặc khả năng hồi phục tính chất ban đầu)

1.3.6 Một số nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy

Chất lượng sản phẩm là tập hợp những tính chất của sản phẩm, thể hiện mức

độ thỏa mãn đến nhu cầu định trước trong điều kiện xác định về kinh tế, kỹ thuật và

xã hội Một số yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm là:

Ảnh hưởng của nguyên liệu:

Chất lượng sản phẩm trước hết là phụ thuộc vào chất lượng của nguyên liệu Khi nguyên liệu đã biến đổi hoặc hư hỏng thì không còn cách nào phục hồi tốt lại được và như vậy đồng nghĩa với giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu bị giảm nên sản phẩm trong quá trình sấy và sau quá trình sấy có chất lượng kém Do đó việc chọn nguyên liệu trước khi chế biến rất quan trọng

Kích thước của nguyên liệu cũng có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và tốc độ sấy Ví dụ: nếu nguyên liệu có diện tích bề mặt lớn, bề dày nhỏ thì thời gian

sấy nhanh Ngược lại, nguyên liệu có diện tích nhỏ bề dày lớn thì thời gian sấy lâu

và làm nguyên liệu biến đổi trong quá trình sấy, sản phẩm kém chất lượng, dễ hư hỏng

Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió,

… Việc tăng cao nhiệt độ sẽ tăng nhanh quá trình làm khô Lượng nước trong nguyên liệu sẽ giảm xuống, ở đây nhiệt độ sấy cao tốc độ sấy khô sẽ nhanh hơn, nhưng tăng nhiệt độ cũng trong giới hạn cho phép, nhiệt đô làm khô cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, làm cháy sẫm màu và tạo màng cứng ở ngoài cản trở sự di chuyển nước từ trong ra Nếu nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ giảm dẫn đến sản phẩm bị thâm Nhiệt độ thích hợp được xác định phụ thuộc vào nguyên liệu béo hay gầy, kết cấu tổ chức tế bào

và các yếu tố khác Đối với nguyên liệu gầy thường làm khô ở nhiệt độ cao hơn nguyên liệu béo

Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động của 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 tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ ổn định nhiệt độ để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ gió quá nhỏ làm cho quá trình khô chậm, dẫn đến ảnh hưởng chất lượng sản phẩm Hướng gió cũng ảnh hưởng đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô nhanh nhất Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu một góc 45° thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn gió thổi tới thẳng góc với bề mặt nguyên liệu thì tác dụng làm khô kém

Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí:

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình sấy Độ ẩm không khí càng lớn thì quá trình làm khô càng chậm Các nhà bác học Liên Xô cũ và các nước khác cho biết rằng độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình làm khô sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối 80% thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra quá trình ngược lại, tức là nguyên

liệu sẽ hút ẩm Làm khô trong điều kiện tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50-60%, vì khí hậu nhiệt đới như ở nước ta thường có độ ẩm cao Do đó, một trong những phương pháp nâng cao độ khô của không khí là có thể làm lạnh để cho hơi nước sẽ ngưng tụ lại Khi hạ nhiệt độ của không khí xuống dưới điểm sương, hơi nước sẽ ngưng tụ, hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạ thấp

1.3.7 Một số phương pháp sấy

1.3.7.1 Sấy khô tự nhiên [2]

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

+ Nh ược 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 [2]

1.3.7.2 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 dụa 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 – 60 0 C)

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

Tủ sấy khô chân không có nhiều loại như: kiểu thùng, 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 0 0 C

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

1.3.7.3 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

- Năng suất lớn

+ Nh ược điểm:

- Vật liệu sấy đứng yên nên chất lượng sấy không được đồng đều

1.3.7.4 Sấy tầng sôi

Cho nguyên liệu tiếp xúc với dòng khí có tốc độ chuyển động vừa phải, nguyên liệu sẽ chuyển động lên xuống lơ lửng, lúc này diện tích bề mặt của nguyên liệu tiếp xúc với dòng khí là lớn nhất, xảy ra sự trao đổi nhiệt và trao đổi chất là lớn nhất

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

1.3.7.5 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

Chi phí giá thành cao

Yêu cầu về kỹ thuật cao

1.3.8 Tổng quan về sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh

1.3.8.1 Giới thiệu về sấy bức xạ hồng ngoại [3],[4]

a 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 ÷ 340µm 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

Nhiệt độ của vật phát có thể tính theo công thức: T = 2886/ λmax

Dựa vào λmax có thể tính được khoảng cách bước sóng cần thiết dùng để sấy Vật phát xạ là thạch anh: λ1 = 0,5 λmax; λ2 = 4,3 λmax

Vật phát xạ là dây wonfram: λ1 = 0,52 λmax; λ2 = 4,27– 6,2 10-4T

Nếu sử dụng đèn hồng ngoại có công suất 250W thì thấy nhiệt độ sát bóng có thể đạt 163 ÷ 1650C, khi đó: λmax = = 6,6 µm

Bước sóng mà đèn hồng ngoại phát ra:

λ1 = 0,5.λmax = 0,52 6,6 = 3,43 µm

λ2 = 4,27 – 6,2 10-4 ( 164 + 273) = 4 µm

Qua thực nghiệm cho thấy các tia hồng ngoại có bước sóng λ = 3 ÷ 12µm thì cho khả năng hấp thụ vật liệu ẩm là lớn nhất [3]

b 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 ñối tượng nào đó thì nó có thể hấp thụ hay phản xạ lại với một bước sóng khác, khi đối tượng hấp thụ bức xạ thì nó sẽ nóng lên

Nhiệt độ bức xạ hồng ngoại theo dõi thay đổi theo hiệu quả phát bức xạ của nguồn, bước sóng và tính phản xạ của đối tượng, nhờ vào đặc tính này mà người ta

có thể sử dụng nhiệt bức xạ có hiệu quả hơn trong những ứng dụng nhất định Hiệu quả phát bức xạ phụ thuộc và vật liệu của nguồn nhiệt, về cơ bản thì hiệu quả này

là tỷ lệ giữa năng lượng phát xạ và năng lượng hấp phụ, còn có một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến hiệu suất phát xạ Một yếu tố nữa là giá trị phát xạ của nguồn

dựa vào mức độ đen của vật “vật đen tuyệt đối” có mức phát xạ là 1.0, nếu vật phát

từ 4 ÷ 1000 µm tương ứng với nhiệt độ 845- 320F

Khoảng bước sóng hữu ích cho những ứng dụng của nhiệt bức xạ là từ 1,17÷5,4µm tương ứng với nhiệt độ 4000 ÷ 5000F 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

c 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- 3,5µm 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

+ 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 gốm 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 gốm 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

- 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 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

+ Nh ược 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 50mm

Sản phẩm sấy dễ bị nứt và cong vênh, vì vậy các vật liệu như men sứ không thích hợp với kiểu sấy này

1.3.8.2 Giới thiệu về sấy lạnh

a 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

b 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 lạ được tuần hoàn về dàn lạnh để tách ẩm và tiếp tục các bước trên

c Các ưu điểm và hạn chế của sấy lạnh

+ Ưu điểm:

Hiệu suất năng lượng cao hơn cùng với sự thu hồi nhiệt được cải thiện dẫn đến việc tiêu thụ năng lượng ít hơn cho mỗi đơn vị nước bay hơi

Nhiệt độ sấy thấp nên chất lượng sản phẩm được đảm bảo tương đối tốt, bảo

vệ được màu sắc, mùi vị và các vitamin

Kiểm soát môi trường tốt đối với các sản phẩm có giá trị cao và giảm tiêu thụ điện đối với sản phẩm có giá trị thấp

Có khả năng tự động hóa cao

+ Nhược điểm:

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)