NGHIÊN cứu xác ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP sấy và CHẾ độ sấy cơm dừa nạo

Lê Anh Đức1c 1Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM anvlanh@hcmuaf.edu.vn; bng.hay@hcmuaf.edu.vn; cleanhduc@hcmuaf.edu.vn TÓM T ẮT Nghiên c ứu trình bày kết quả xác định phương pháp sấy và c

NGHIÊN C ỨU XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ CHẾ ĐỘ SẤY

CƠM DỪA NẠO

STUDY ON DETERMINATION OF DRYING METHOD AND DRYING CONDITION

FOR DESICCATED COCONUT

ThS Nguy ễn Văn Lành1a, PGS TS Nguy ễn Hay1b, PGS TS Lê Anh Đức1c

1Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM

anvlanh@hcmuaf.edu.vn; bng.hay@hcmuaf.edu.vn; cleanhduc@hcmuaf.edu.vn

TÓM T ẮT

Nghiên c ứu trình bày kết quả xác định phương pháp sấy và chế độ sấy cơm dừa nạo

b ằng việc thực hiện các thí nghiệm trên 3 loại máy sấy: máy sấy năng lượng mặt trời với bộ thu nhi ệt tấm phẳng, máy sấy không khí nóng đối lưu cưỡng bức và máy sấy bơm nhiệt tuần hoàn kín V ới các mức nhiệt độ sấy thay đổi từ 35oC đến 50oC, th ời gian sấy và chất lượng

s ản phẩm sau khi sấy là cơ sở để lựa chọn phương pháp sấy và chế độ sấy Kết quả xác định được phương pháp sấy bơm nhiệt tuần hoàn kín là phù hợp với nhiệt độ sấy 40oC và th ời gian

s ấy 3 giờ cho ra cơm dừa sấy có màu trắng sáng và mùi thơm đặc trưng Tuy nhiên, việc đánh giá ch ất lượng cơm dừa chỉ dựa vào ẩm độ cuối của vật liệu và phương pháp đánh giá cảm quan nên c ần tiếp tục nghiên cứu, lựa chọn phương pháp đánh giá khác để nhận xét kết quả nghiên c ứu ở nhiều góc độ hơn

T ừ khóa: cơm dừa nạo sấy, sấy năng lượng mặt trời, sấy không khí nóng, sấy bơm

nhi ệt, tốc độ sấy

ABSTRACT

This study was conducted to determinate drying method and drying condition for desiccated coconut by three dryers: Solar dryer with thermal flat plate collectors, hot air dryer and heat pump dryer The experiments were done with the drying temperatures from 35oC to

50oC, the drying time and the quality of the product were based for choosing the drying method and drying condition The result have identified the suitable heat pump dryer for desiccated coconut with temperature drying is 40oC and drying time of 3 hours However, the assessment of quality desiccated coconut based on moisture and sensory evaluation, should be further study

Keywords: desiccated coconut, solar drying, hot air drying, heat pump drying, drying rate

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Theo Hi ệp hội Dừa châu Á Thái Bình Dương (APCC - The Asian and Pacific Coconut Community), Vi ệt Nam là nước có diện tích trồng dừa đứng hàng thứ 6 trên thế giới (sau Indonesia, Philippines, Ấn Độ, Sri Lanka, Thái Lan) với gần 150.000 ha Tuy nhiên, xét về năng suất thì Việt Nam được xếp đầu tiên với hơn 8.200 trái/ha/năm so với năng suất trung bình c ủa các nước trồng dừa hàng đầu thế giới chỉ đạt 6.000 trái/ha/năm [1]

Cơm dừa nạo sấy (Desiccated Coconut) là một trong những sản phẩm quan trọng từ ngành d ừa được tiêu thụ nhiều trong những năm gần đây Ước tính trong 6 tháng đầu năm

2014, cơm dừa nạo sấy của Việt Nam là sản phẩm chiếm giá trị xuất khẩu cao nhất của ngành

d ừa đạt 26,36 triệu USD (khoảng 30%), kế đến là sữa dừa đóng hộp (21,5 triệu USD) và dừa trái (12 tri ệu USD) [1] Tuy nhiên, do nhiều lý do khác nhau mà thị trường cơm dừa nạo sấy

xu ất khẩu của Việt Nam có sự biến động lớn từ 400 ngàn tấn/tháng đến một triệu tấn/tháng

M ột trong những lý do quan trọng là chất lượng của cơm dừa nạo sấy không đảm bảo [2]

Th ực trạng làm khô cơm dừa hiện nay là phơi nắng hoặc dùng hệ thống sấy tầng sôi với tác

nhân s ấy là không khí nóng nhiệt độ 90oC và th ời gian sấy 25 phút Vì thời gian sấy ngắn nên màu s ắc cơm dừa không thay đổi nhiều, tuy nhiên với nhiệt độ sấy cao như vậy sẽ làm giảm

ch ất lượng cơm dừa Như chúng ta đã biết trong cơm dừa có chứa 10 loại acid béo khác nhau, đây là đặc tính thiên nhiên trong cấu trúc của nó [3, 4] Hàm lượng chất béo này bị ảnh hưởng trong quá trình làm khô cơm dừa Nghiên cứu trình bày kết quả xác định phương pháp và chế

độ sấy cơm dừa nạo nhằm đảm bảo chất lượng ẩm độ và màu sắc so với các phương pháp được áp dụng hiện nay

2 V ẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Cơm dừa nạo có kích thước 3 x 3,5 mm đến 6 x 6,5 mm được lấy từ vùng nguyên liệu

t ỉnh Bến Tre có ẩm độ 49%; yêu cầu ẩm độ sau sấy ≤ 3%, hàm lượng chất béo yêu cầu xuất

kh ẩu ≥ 65%, đánh giá cảm quan thì cơm dừa sấy phải giữ được màu trắng và có mùi đặc trưng Thi ết bị phục vụ thí nghiệm gồm tủ sấy mẫu, cân điện tử để xác định ẩm độ vật liệu; mô hình máy s ấy năng lượng mặt trời (NLMT) với bộ thu nhiệt tấm phẳng, mô hình máy sấy không khí nóng đối lưu cưỡng bức và mô hình máy sấy bơm nhiệt được dùng để xác định phương pháp sấy Các mô hình máy sấy thí nghiệm có thể cài đặt, hiển thị, điều khiển các thông s ố tự động

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thí nghiệm được thực hiện 03 lần trên mỗi mô hình máy s ấy để tìm ra phương pháp và chế độ sấy phù hợp Bề dày lớp cơm dừa ở các thí nghi ệm là 1,5cm Thời gian sấy và chất lượng sản phẩm sau sấy là cơ sở để lựa chọn phương pháp và ch ế độ sấy

Phương pháp đo đạc thực nghiệm: Thời gian sấy, nhiệt độ tác nhân sấy, ẩm độ vật liệu

s ấy được đo bằng các dụng cụ chuyên dùng

Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm: Ẩm độ cơm dừa được xác định bằng phương pháp tủ sấy, màu sắc và mùi vị được đánh giá bằng phương pháp cảm quan

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Mô hình máy s ấy NLMT với bộ thu nhiệt tấm phẳng và kết quả thí nghiệm [5]

Mô hình máy s ấy NLMT với bộ thu nhiệt tấm phẳng được trình bày (Hình 1) Mô hình

ho ạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng nhà kính Bức xạ mặt trời có bước sóng ngắn (λ <

0,7μm) chiếu thẳng tới tấm kính trong suốt (1) của bộ thu nhiệt Phần bức xạ đi xuyên qua lớp kính trong su ốt đến mặt đen hấp thụ (2), tại đây sẽ phát ra bức xạ thứ cấp có bước sóng dài ( λ > 0,7μm) và nguồn bức xạ này không xuyên qua được lớp kính để trở lại môi trường bên

ngoài B ộ thu nhiệt lúc này được xem như một bẫy nhiệt cho bức xạ mặt trời vào nhưng không cho ra nên nhi ệt độ bên trong bộ thu nhiệt càng lúc càng cao và chúng ta sẽ sử dụng ngu ồn nhiệt này để thực hiện quá trình sấy

Hình 1 Mô hình máy s ấy cơm dừa dùng năng lượng mặt trời

1 T ấm kính trong suốt; 2 Lớp hấp thụ nhiệt; 3 Cửa gió vào bộ thu nhiệt;

4 Qu ạt sấy; 5 Buồng sấy

Nguyên lý ho ạt động:

Không khí t ừ môi trường bên ngoài đi vào bộ thu nhiệt thông qua cửa gió (3) Nhờ hiện tượng đối lưu tự nhiên mà không khí sẽ đi vòng lên khoang phía trên của tấm hấp thụ nhiệt (2) Qu ạt (4) có nhiệm vụ lấy không khí nóng khô của bộ thu nhiệt để đưa tới buồng sấy (5)

th ực hiện quá trình lấy ẩm từ vật liệu ra khỏi buồng sấy

Kết quả khảo nghiệm:

Nghiên c ứu sấy cơm dừa bằng máy sấy NLMT với bộ thu nhiệt tấm phẳng được thực

hi ện 3 mẻ với 3 ngày khác nhau Số liệu thu thập được trình bày trong bảng 1

B ảng 1 Kết quả khảo nghiệm bằng máy sấy NLMT

Ẩm độ cơm dừa, %

Hình 2 th ể hiện quá trình giảm ẩm của cơm dừa qua 3 khảo nghiệm và hình 3 biểu thị nhi ệt độ và bức xạ mặt trời ở khảo nghiệm 3

Hình 2 Gi ảm ẩm của cơm dừa theo thời gian Hình 3 Bức xạ mặt trời và nhiệt độ sấy

Nh ận xét: Các khảo nghiệm được thực hiện vào các ngày khác nhau nhưng cùng thời

điểm từ 10h đến 14h Đây là thời điểm mà bức xạ mặt trời lớn nhất trong ngày tại khu vực Thành ph ố Hồ Chí Minh Khảo nghiệm 2 được thực hiện vào ngày trời nhiều mây, bức xạ mặt

tr ời thấp nên ẩm độ cơm dừa sau khi sấy không đạt yêu cầu (17,2%) Khảo nghiệm 3 có kết

qu ả như mong đợi, mặc dù một giờ đầu sự giảm ẩm của cơm dừa chậm do trời có nhiều mây, tuy nhiên sau đó nắng tốt và ẩm độ của cơm dừa sau 4 giờ đạt yêu cầu (2,8%) Tốc độ sấy trung bình c ủa khảo nghiệm này là 11,55 %/h

Hình 4 Cơm dừa sấy NLMT

Đánh giá cảm quan: Sản phẩm cơm dừa sau khi sấy của khảo nghiệm 1 và khảo nghiệm

3 có màu vàng nh ạt và mùi thơm đặc trưng của cơm dừa giảm nhiều Ở khảo nghiệm 2 cơm

d ừa có màu trắng hơn so với khảo nghiệm 1 và khảo nghiệm 3 do ngày khảo nghiệm có nhiều mây và cơm dừa chưa đạt ẩm độ yêu cầu

3.2 Mô hình máy s ấy không khí nóng đối lưu cưỡng bức và kết quả thí nghiệm [6]

Hình 5 Mô hình máy s ấy cơm dừa dùng không khí nóng

1 Quạt; 2 Điện trở; 3 Ống phân phối gió;

4 Khay; 5 Bu ồng sấy; 6 Ống thoát ẩm; 7 Lưới sàn

Nguyên lý ho ạt động:

Không khí được quạt (1) cấp vào máy sấy đi qua bộ điện trở (2) để nhận nhiệt và đi vào

bu ồng sấy (5) Nhờ vào lưới sàn (7) tạo ra trở lực giả mà không khí chuyển động đều và ổn định trước khi đi qua lớp cơm dừa nạo trên các khay (4) để mang ẩm thoát ra ngoài theo ống thoát ẩm (6)

Kết quả khảo nghiệm:

Nghiên c ứu sấy cơm dừa bằng máy sấy không khí nóng đối lưu cưỡng bức được thực

hi ện ở 3 chế độ sấy khác nhau Kết quả được trình bày ở bảng 2

B ảng 2 Kết quả khảo nghiệm bằng máy sấy không khí nóng

Ẩm độ cơm dừa, %

Quá trình gi ảm ẩm của cơm dừa được thể hiện ở Hình 6

Hình 6 Ẩm độ của cơm dừa theo thời gian của 3 mẻ sấy

Nh ận xét: Ẩm độ cơm dừa của 3 mẻ sấy đạt yêu cầu (< 3%), Ở mẻ sấy với nhiệt độ

40oC thì th ời gian sấy là 4h, tốc độ sấy trung bình đạt 11,55 %/h và cơm dừa có màu sắc đẹp hơn mẻ sấy ở nhiệt độ 45oC và 50oC Trong khi nhi ệt độ sấy 50oC thì th ời gian sấy chỉ 2h, tốc

độ sấy trung bình đạt 23,4 %/h

a Nhi ệt độ 40oC b Nhi ệt độ 45oC c Nhi ệt độ 50oC

Hình 7 Cơm dừa sấy không khí nóng

Đánh giá cảm quan: Sản phẩm cơm dừa sau khi sấy với nhiệt độ 40oC và 45oC có màu

tr ắng đục ngả vàng và mùi thơm nhẹ, với nhiệt độ sấy 50oC thì s ản phẩm chuyển sang màu

vàng

3.3 Mô hình máy s ấy bơm nhiệt và kết quả thí nghiệm [6, 7]

Hình 8 Mô hình máy s ấy cơm dừa theo nguyên lý sấy bơm nhiệt

1 Dàn ngưng tụ; 2 Dàn bay hơi; 3 Quạt; 4 Ống gió hồi lưu; 5 Buồng sấy;

6 Khay s ấy; 7 Ống gió vào; 8 Van điều chỉnh

Nguyên lý ho ạt động

Cơm dừa nạo được cung cấp vào buồng sấy (5) Tác nhân sấy được quạt (3) đưa vào dàn bay hơi (2) của bộ bơm nhiệt để thực hiện quá trình tách ẩm Sau khi qua dàn bay hơi, tác nhân s ấy tiếp tục được đi vào dàn ngưng tụ (1) của bơm nhiệt, tại đây tác nhân sấy được gia nhi ệt và độ ẩm tương đối của tác nhân sấy giảm mạnh Sau khi qua bộ bơm nhiệt, tác nhân được đưa vào buồng sấy (5) để làm khô cơm dừa nạo bằng các van điều chỉnh tác nhân sấy (8) Tác nhân s ấy sau khi qua buồng sấy được hồi lưu hoàn toàn về bộ bơm nhiệt và lặp lại chu trình như trên

Kết quả khảo nghiệm:

Nghiên c ứu sấy cơm dừa bằng máy sấy bơm nhiệt được thực hiện ở 3 chế độ sấy khác nhau K ết quả được trình bày ở bảng 3

B ảng 3 Kết quả khảo nghiệm bằng máy sấy bơm nhiệt

Ẩm độ cơm dừa, %

Nhiệt độ 45oC 49,0 34,2 21,4 10,8 2,8

Nhiệt độ 40oC 49,0 39,2 31,2 23,2 15,6 8,2 3,0

Nhiệt độ 35oC 49,0 42,1 36,2 29,8 24,2 18,2 13,4 8,4 3,4

a Nhi ệt độ 35oC b Nhi ệt độ 40oC c Nhi ệt độ 45oC

Hình 9 Cơm dừa sấy bơm nhiệt

Quá trình gi ảm ẩm của cơm dừa được thể hiện ở Hình 9

Hình 10 Ẩm độ của cơm dừa theo thời gian của 3 mẻ sấy

Nh ận xét: Với mô hình máy sấy bơm nhiệt, nghiên cứu thực hiện ở 3 mức nhiệt độ khác

nhau: 35oC, 40oC và 45oC cho k ết quả khá khác biệt Với nhiệt độ 45oC m ẻ sấy chỉ cần 2h và nhi ệt độ sấy 35oC thì m ẻ sấy kéo dài đến 4h

Đánh giá cảm quan: Cơm dừa sấy bơm nhiệt với nhiệt độ từ 35oC và 40oC có màu

tr ắng sáng và mùi thơm đặc trưng Khi tăng nhiệt độ sấy bơm nhiệt lên 45oC, m ặc dù thời gian s ấy ngắn hơn, tuy nhiên sản phẩm cơm dừa sau sấy có màu vàng nhạt

Nh ận xét chung:

- H ệ thống sấy NLMT với bộ thu nhiệt tấm phẳng có thể sấy cơm dừa đạt ẩm độ ≤ 3%

v ới thời gian sấy 4h vào những ngày nắng tốt Tuy nhiên do tiếp xúc với nhiệt độ cao và thời gian s ấy kéo dài nên sản phẩm sấy có màu vàng Mặc khác, hệ thống sấy NLMT hoàn toàn

ph ụ thuộc vào thời tiết, do đó không chủ động trong sản xuất

- Máy s ấy không khí nóng đối lưu cưỡng bức có thể sử dụng để sấy cơm dừa nạo ở nhi ệt độ từ 45oC đến 50oC, tuy nhiên màu s ắc và mùi vị của cơm dừa sau sấy bị giảm nhiều khi nhi ệt độ > 40oC

Hình 11 Cơm dừa nạo sấy

- Máy s ấy bơm nhiệt tuần hoàn kín là kiểu máy sấy rất tiềm năng khi ứng dụng vào sấy cơm dừa nạo Kết quả khảo nghiệm cho thấy sản phẩm cơm dừa sau sấy có màu trắng sáng như màu ban đầu của nó và mùi thơm đặc trưng dường như được giữ hoàn toàn

4 K ẾT LUẬN

Nghiên c ứu đã thực hiện sấy cơm dừa nạo bằng 3 phương pháp sấy khác nhau: sấy NLMT v ới bộ thu nhiệt tấm phẳng, sấy không khí nóng đối lưu cưỡng bức và sấy bơm nhiệt

tu ần hoàn kín Ở mỗi loại máy sấy thí nghiệm được thực hiện 03 lần nhằm đánh giá chất lượng sản phẩm và thời gian sấy làm cơ sở so sánh với các phương pháp sấy khác Kết quả

kh ảo nghiệm cho thấy sản phẩm cơm dừa nạo sấy đạt yêu cầu với hệ thống sấy bơm nhiệt ở nhi ệt độ sấy 40oC và th ời gian sấy 3h Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ mới đánh giá về mặt cảm quan, chưa thể khẳng định hoàn toàn về chất lượng cơm dừa sau sấy, cần được phân tích hóa sinh k ết quả thí nghiệm để làm cơ sở đánh giá thuyết phục hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Vũ Trung, 2014 Phát triển ngành dừa Tạp chí thông tin Khoa học và Công nghệ

(Stinfo), s ố 10, 4-10

[2] Tr ần Văn Thanh, Hồ Thị Ngọc Hà, Lê Thanh Hải, 2011 Nghiên cứu đề xuất phương pháp xây d ựng công cụ đánh giá nhanh kiểm toán năng lượng cho ngành sản xuất cơm

d ừa nạo sấy Tạp chí Phát triển Khoa học & Công nghệ, Tập 14, M3, 39-49

[3] Ngô Th ị Mỹ Hạnh, 2009 Khảo sát hàm lượng dầu và protein của một số giống dừa ở Đồng bằng Sông Cửu Long Luận văn tốt nghiệp Đại học Cần Thơ

[4] Nguy ễn Thị Minh Nguyệt, 2005 Nghiên cứu chiết xuất dầu dừa tinh khiết bằng phương pháp enzyme Lu ận án Tiến sĩ Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh

[5] Nguy ễn Văn Thắng, Trần Thị Hà Linh, 2011 Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm mô hình máy s ấy Atisô sử dụng năng lượng mặt trời Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM

[6] Nguy ễn Hay, Lê Anh Đức, Lê Quang Giảng, 2015 Công nghệ và thiết bị sấy một số loại nông s ản (Sách chuyên khảo) Nhà xuất bản Nông nghiệp

[7] Nguy ễn Hay, 2013 Nghiên cứu kỹ thuật sấy Atiso phục vụ nhu cầu trong nước và xuất

kh ẩu Báo cáo tổng kết đề tài cấp Tỉnh (Lâm Đồng)