Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không vi sóng một số loại thực phẩm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG TRẦN TẤN HẬU NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG – VI SÓNG MỘT SỐ LOẠI THỰC PHẨM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH 2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG TRẦN TẤN HẬU NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG – VI SÓNG MỘT SỐ LOẠI THỰC PHẨM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Ts. NGUYỄN VĂN CƢƠNG 2014 Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch i CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận văn này, với đề tựa là “Nghiên cứu động học và đánh giá phƣơng pháp sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm”, do học viên Trần Tấn Hậu thực hiện theo sự hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Văn Cƣơng đã báo cáo và đƣợc hội đồng chấm luận văn thông qua ngày 27/ 11 /2014. Ủy viên Thƣ ký (ký tên) (ký tên) Ts. Nguyễn Văn Phong Ts. Huỳnh Thị Phƣơng Loan Phản biện 1 Phản biện 2 (ký tên) (ký tên) Ts. Bùi Hữu Thuận PGs. Ts. Võ Tấn Thành Cán bộ hƣớng dẫn Chủ tịch hội đồng (ký tên) (ký tên) Ts. Nguyễn Văn Cƣơng PGs. Ts. Nguyễn Minh Thủy Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tại trƣờng tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ của gia đình, thầy cô, các bạn học viên và sinh viên trong trƣờng. Qua đây tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến gia đình tôi, cha mẹ và các anh chị em tôi đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và công tác. Xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Văn Cƣơng, Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, khoa Công nghệ, trƣờng Đại học Cần Thơ đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn này. Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Phạm Phi Long, thầy Đặng Thành Công, Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, khoa Công nghệ, trƣờng Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến các thầy cô và cán bộ trong Bộ môn Công nghệ Sau thu Hoạch, Công nghệ Thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trƣờng Đại học Cần Thơ đã truyền đạt những kiến thức quý giá và hỗ trợ giúp tôi trong suốt thời gian học tại trƣờng. Xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến tất cả các anh chị, các bạn học viên cao học Ngành Công nghệ Sau thu Hoạch k19 đã đóng góp ý kiến, động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện lúa ĐBSCL và Bộ môn Cơ điện – Nông nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn này. Sau cùng xin đƣợc gửi lời chúc đến quý thầy cô và các bạn học viên ngành Công nghệ Sau thu Hoạch lời chúc sức khỏe và thành đạt. Chân thành cảm ơn! Cần thơ, ngày 11 tháng 11 năm 2014 Học viên thực hiện Trần Tấn Hậu Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch iii TRẦN TẤN HẬU, 2014. “Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm”. Luận văn thạc sĩ khoa học ngành Công nghệ Sau thu Hoạch. Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trƣờng Đại học Cần Thơ. 81 trang. Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: Ts. NGUYỄN VĂN CƢƠNG. TÓM TẮT Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm được thực hiện với 4 loại nguyên liệu là khóm Cầu Đúc (độ ẩm 82±1%, căn bản ướt), xoài cát Chu (độ ẩm 79±1%, căn bản ướt), cà rốt (độ ẩm 89±1%, căn bản ướt) và tôm (độ ẩm 81±1%, căn bản ướt) với mục tiêu xác định đường cong động học quá trình sấy; đánh giá chất lượng sản phẩm sau khi sấy (cảm quan, hàm lượng vitamin C, cấu trúc bên trong sản phẩm), đồng thời kiểm tra khả năng ngậm nước lại của sản phẩm sấy; xây dựng mô hình toán để xác định hệ số khuếch tán ẩm (D eff ); phân tích, so sánh phương pháp sấy chân không – vi sóng với các phương pháp sấy đối lưu, sấy chân không và xác định các điều kiện sấy chân không – vi sóng thích hợp cho từng loại sản phẩm. Phương pháp thí nghiệm quá trình sấy chân không vi sóng được bố trí theo thành phần điểm trung tâm với 2 thông số đầu vào là áp suất chân không và công suất phát vi sóng ứng với các điều kiện sấy ở 60 ÷ 120 mbar và 150 ÷ 250 W đối với khóm; 60 ÷ 120 mbar và 600 ÷ 800 W/ 300 ÷ 500 W/ 150 ÷ 250 W đối với xoài; 60 ÷ 120 mbar và 250 ÷ 350 W đối với cà rốt; 60 ÷ 120 mbar và 300 ÷ 500 W đối với tôm. Sản phẩm sau khi sấy được đánh giá cảm quan theo phương pháp phân tích mô tả định lượng (QDA), hàm lượng vitamin C của sản phẩm theo phương pháp iot, mô hình Lewis được sử dụng để xác định hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy được thực hiện. Kết quả cho thấy rằng sản phẩm thu được từ quá trình sấy chân không vi sóng cho chất lượng cảm quan tốt nhất về màu sắc, hình dạng; thời gian sấy ngắn; thành phần vitamin C bên trong sản phẩm cao hơn so với các phương pháp sấy khác. Hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy dao động từ 1,80x10 -9 đến 3,88x10 -9 (m 2 /s) đối với khóm, từ 3,61x10 -9 đến 5,31x10 -9 (m 2 /s) đối với xoài, từ 4,00x10 -9 đến 6,73x10 -9 (m 2 /s) đối với cà rốt và từ 1,20x10 -7 đến 9,69x10 -8 (m 2 /s) đối với tôm. Từ khóa: sấy chân không vi sóng, mô hình toán, động học quá trình sấy, sấy chân không, sấy vi sóng. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch iv TRAN TAN HAU, 2014. “Research on drying kinetics and assess method microwave vacuum drying some food”. Master Thesis of Science in Postharvest Technology. College of Agriculture and Applied Biology, Can Tho University. 81 pages. Science instructor: Dr. Nguyen Van Cuong. ABSTRACT Research on drying kinetics and assess method microwave vacuum drying some food is done with 4 ingredients are “Cầu Đúc” pineapple (moisture content of 82±1%, wb), “Cát Chu” mango (moisture content of 79±1%, wb), carrots (moisture content of 89±1%, wb) and shrimp (moisture content of 81±1%, wb) with the objective of determining the kinetic curves of drying; undervest the quality of the product after drying (organoleptic, vitamin C, texture), also examine the possibility of re-hydrated dried product, constructed of mathematical model, determined the moisture diffusion coefficient (D eff ); analyzed, compare microwave vacuum drying method with hot-air drying, vacuum drying and determined the conditions, microwave vacuum drying process suitable for each type of product. Experimental methods of drying vacuum microwave components are arranged according to the center point with two input parameters is vacuum pressure and and microwave power with drying conditions at 60 ÷ 120 mbar and 150 ÷ 250 W for pineapples; 60 ÷ 120 mbar and 600 ÷ 800 W/ 300 ÷ 500 W/ 150 ÷ 250 W for mango; 60 ÷ 120 mbar and 250 ÷ 350 W for carrots; 60 ÷ 120 mbar và 300 ÷ 500 W for shrimp. Product drying assessed organoleptic by the method quantitative descriptive analysis (QDA), vitamin C by the method Iot, Lewis model was used to determine the moisture diffusion coefficient of the drying process was done. The results showed that the product obtained by the process of microwave vacuum drying for best organoleptic quality of color, shape; short drying time; vitamin C in the higher side compared to other drying methods. The moisture diffusion coefficient of the drying process ranged from 1,80x10 -9 to 3,88x10 -9 (m 2 /s) for pineapple, from 3,61x10 -9 to 5,31x10 -9 (m 2 /s) for mango, from 4,00x10 -9 to 6,73x10 -9 (m 2 /s) for carrot and from 1,20x10 -7 to 9,69x10 -8 (m 2 /s) for the shrimp. Keywords: microwave vacuum drying, mathematical model, drying kinetic, vacuum drying, microwave drying. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận văn này đƣợc hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác. Giáo viên hƣớng dẫn Học viên thực hiện Ký tên Ký tên Ts. Nguyễn Văn Cƣơng Trần Tấn Hậu Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch vi MỤC LỤC CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv LỜI CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi DANH SÁCH BẢNG iix DANH SÁCH HÌNH xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii CHƢƠNG I 1 GIỚI THIỆU 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.2.1 Mục tiêu chung 2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2 CHƢƠNG II 3 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 3 2.1 Tổng quan về nguyên liệu 3 2.1.1 Xoài cát Chu 3 2.1.2 Khóm Cầu Đúc 5 2.1.3 Cà rốt 7 2.1.4 Tôm sú 9 2.2 Cơ sở quá trình sấy 11 2.2.1 Các thông số của không khí ẩm 11 2.2.2 Quan hệ giữa vật liệu ẩm và không khí chung quanh 12 2.2.3 Các dạng liên kết ẩm 13 2.2.4 Quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm 14 2.2.5 Động học quá trình sấy 16 2.3 Các phƣơng pháp sấy 18 2.3.1 Sấy đối lƣu 18 2.3.2 Sấy chân không 19 2.4 Năng lƣợng vi sóng và môi trƣờng chân không 19 2.4.1 Năng lƣợng vi sóng 19 2.4.2 Môi trƣờng chân không 21 2.4.3 Sấy chân không kết hợp với vi sóng 22 CHƢƠNG III 23 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch vii 3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 23 3.1.1 Thời gian và địa điểm 23 3.1.2 Nguyên liệu 23 3.1.3 Hóa chất sử dụng 23 3.1.4 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 23 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 27 3.2.1 Phƣơng pháp chuẩn bị mẫu 27 3.2.2 Phƣơng pháp phân tích 28 3.2.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu 29 3.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 29 3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 29 3.3.2 Bố trí thí nghiệm 30 3.3.3 Xây dựng mô hình toán để xác định hệ số khuếch tán (D eff ) của quá trình sấy chân không – vi sóng 39 3.3.4 So sánh các phƣơng pháp sấy 42 CHƢƠNG IV 44 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 44 4.1 Khóm Cầu Đúc 44 4.1.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên 44 4.1.2 Quá trình sấy chân không vi sóng của khóm 44 4.1.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy khóm 48 4.1.4 So sánh các phƣơng pháp sấy 50 4.2 Xoài cát Chu 53 4.2.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên 53 4.2.2 Quá trình sấy chân không vi sóng của xoài 53 4.2.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy xoài 57 4.2.4 So sánh các phƣơng pháp sấy 59 4.3 Cà rốt 61 4.3.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên 61 4.3.2 Quá trình sấy chân không vi sóng cà rốt 62 4.3.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy cà rốt 65 4.3.4 So sánh các phƣơng pháp sấy 67 4.4 Tôm 70 4.4.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên 70 4.4.2 Quá trình sấy chân không vi sóng của tôm 71 4.4.3 Hệ số khuếch tán của quá trình sấy tôm 74 4.4.4 So sánh các phƣơng pháp sấy 75 4.5 Cấu trúc bên trong của các sản phẩm sấy 78 CHƢƠNG V 79 Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Sau thu hoạch viii KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 79 5.1 Kết luận 79 5.2 Đề nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC A: CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 85 PHỤ LỤC B: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY KHÓM 92 PHỤ LỤC C: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY XOÀI 111 PHỤ LỤC D: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY CÀ RỐT 132 PHỤ LỤC E: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM SẤY TÔM 150 [...]... tiêu giữ đƣợc chất lƣợng sản phẩm sau khi sấy tăng giá trị kinh tế, tăng thu nhập Với những lý do và tình hình đặt ra trên đây, đề tài Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm đƣợc chọn và thực hiện nhằm mục tiêu nghiên cứu khả năng ứng dụng và đánh giá công nghệ sấy chân không – vi sóng, đánh giá so sánh với các công nghệ sấy truyền thống khác Ngành... Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu chung Nghiên cứu động học quá trình sấy xoài, khóm, cà rốt và tôm bằng phƣơng pháp sấy chân không – vi sóng, đánh giá khả năng ứng dụng của công nghệ sấy chân không – vi sóng; xây dựng mô hình toán để xác định hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy chân không – vi sóng 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Căn cứ vào mục tiêu chung của đề... kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của xoài (công suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a 32 Bảng 3.7 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của xoài (áp suất chân không) thí nghiệm 1b 32 Bảng 3.8 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của cà rốt (công suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a 33 Bảng 3.9 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của cà... định hệ số khuếch tán ẩm (Deff) của quá trình sấy chân không – vi sóng - Phân tích, so sánh phƣơng pháp sấy chân không – vi sóng với các phƣơng pháp sấy đối lƣu, sấy chân không - Xác định các điều kiện, quy trình sấy chân không – vi sóng thích hợp cho từng loại sản phẩm sấy Ngành Công nghệ Sau thu Hoạch 2 Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khóa 19 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG II LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng... thái động vật liệu sấy luôn luôn đƣợc đảo trộn nên sấy khô đồng đều hơn Ƣu điểm của máy sấy chân không là: sấy nhanh, nâng suất cao, không cần thời gian làm nóng sản phẩm và sản phẩm giữ đƣợc chất lƣợng cảm quan và dinh dƣỡng cao 2.4 Năng lƣợng vi sóng và môi trƣờng chân không 2.4.1 Năng lƣợng vi sóng Vi sóng là sóng điện từ (Hình 2.13) có bƣớc sóng nằm từ 0,3 GHz đến 300 GHz Sóng điện từ là sóng ngang... liệu (công suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a 30 Bảng 3.3 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng trên từng loại nguyên liệu (áp suất chân không) thí nghiệm 1b 31 Bảng 3.4 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của khóm (công suất phát vi sóng) thí nghiệm 1a 31 Bảng 3.5 Xác định điều kiện giới hạn sấy chân không vi sóng của khóm (áp suất chân không) thí nghiệm... sấy ngƣợc dòng, sấy đảo trộn và sấy không đảo trộn 2.3.2 Sấy chân không Trong máy sấy chân không vật liệu cần sấy khô đƣợc đặt trong buồng kín, không khí và ẩm đƣợc rút ra ngoài nhờ bơm chân không và trở thành buồng chân không Trong buồng chân không có gia nhiệt để kích thích ẩm bốc ra khỏi vật liệu và trong môi trƣờng khô ráo bốc ra với áp suất thấp nên ẩm bốc ra rất nhanh ngay cả khi không cần nhiệt... nhiệm vụ cần phải thực hiện đƣợc trong quá trình nghiên cứu gồm: - Xây dựng đƣờng cong động học quá trình sấy đối với các sản phẩm sấy: xoài, khóm, cà rốt và tôm - Đánh giá chất lƣợng sản phẩm sau khi sấy bằng chân không – vi sóng: cảm quan, hàm lƣợng vitamin C, cấu trúc bên trong sản phẩm - Kiểm tra khả năng ngậm nƣớc lại của sản phẩm sấy (rehydration) - Xây dựng mô hình toán, xác định hệ số khuếch tán... Cửu Long Agricultural Research Service United States Department of Agriculture Effective diffusivity Relative humidity Số thứ tự Phát triển nông thôn Vật liệu ẩm Vật liệu khô Vật liệu sấy Tác nhân sấy Phòng thí nghiệm Lƣơng thực – Thực phẩm Độ giảm ẩm Tốc độ thoát ẩm Khối lƣợng Ẩm độ Chân không vi sóng Kính hiển vi Áp suất chân không Công suất phát vi sóng Chân không Vi sóng Căn bản ƣớt Căn bản khô Ngành... định ứng với từng loại sản phẩm nông sản Tuy nhiên, còn một số hạn chế về màu sắc và chất lƣợng dinh dƣỡng bên trong của sản phẩm sau khi sấy không đƣợc đảm bảo, thời gian sấy tăng, chi phí năng lƣợng tăng Công nghệ sấy chân không là một công nghệ sấy tiên tiến, giải quyết đƣợc những nhƣợc điểm của những phƣơng pháp sấy khác trong vi c đảm bảo chất lƣợng sản phẩm cả về mặt cảm quan và giá trị dinh dƣỡng . 2014. Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm . Luận văn thạc sĩ khoa học ngành Công nghệ Sau thu Hoạch. Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng. Trƣờng Đại học Cần Thơ. 81 trang. Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: Ts. NGUYỄN VĂN CƢƠNG. TÓM TẮT Nghiên cứu động học và đánh giá phương pháp sấy chân không – vi sóng một số loại thực phẩm được thực. TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG TRẦN TẤN HẬU NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG – VI SÓNG MỘT SỐ LOẠI THỰC PHẨM