Nghiên cứu ứng dụng sấy hồng ngoại trong quá trình bảo quản sản phẩm mít xuất khẩu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ: KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẤY HỒNG NGOẠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẤY HỒNG NGOẠI

TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐƠN VỊ: KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẤY HỒNG NGOẠI TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN SẢN PHẨM

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA ĐỀ TÀI

STT Họ và tên Đơn vị công tác và lỉnh vực

Chủ nhiệm đề tài

2 Hồ Thị Thu Trang Bộ môn Công nghệ Thực phẩm,

khoa CNHH&TP, ĐHSPKT Tp.HCM

Xây dựng mô hình toán mô

tả cho đối tượng công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng

ngoại

Phạm Duy Hải

(Cán bộ kỹ thuật)

Tóm tắt kết quả nghiên cứu đề tài khoa học công nghệ cấp trường 10

MỞ ĐẦU

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài

nước

2 Tính cấp thiết của đề tài

3 Mục tiêu của đề tài

4 Cách tiếp cận

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

7 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

8 Nội dung của đề tài

1.3 Công nghệ sấy bằng bức xạ hồng ngoại

1.4 Các biến đổi của sản phẩm trong quá trình sấy

1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại

1.6 Quy trình công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại cần nghiên cứu 37

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, DUNG CỤ - THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.2 Thiết bị nghiên cứu

2.3 Phương pháp tiếp cận đối tượng nghiên cứu

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Xác định thành phần hóa học cơ bản của cơm mít (sản phẩm mít)

trước sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại

3.2 Xây dựng các mô hình toán mô tả cho quá trình sấy mít bằng bức xạ

3.5 Mô phỏng các hàm mục tiêu cần nghiên cứu trên đồ thị 3D và 2D

3.6 Thực nghiệm kiểm chứng lại các thông số công nghệ tối ưu của quá

trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

3.7 Xác định các thông số công nghệ tối ưu ảnh hưởng đến quá trình

bảo quản sản phẩm mít phục vụ cho tiêu dùng và xuất khẩu

3.8 Qui Trình công nghệ sấy sản phẩm mít bằng bức xạ hồng ngoại

DANH SÁCH CÁC B Ả NG BI Ể U

Trang

Bảng 1.1 Thành phần hóa học trong 100g thịt mít tươi 18

Bảng 1.2 Thành phần vitamin trong cơm mít tươi 18

Bảng 1.3 Thành phần chất khoáng có trong thịt mít tươi 18

Bảng 1.4 Thông số hóa lý của mít 19

Bảng 1.5 Giá trị dinh dưỡng mít (100g thịt mít tươi) 20

Bảng 1.6 Thành phần dinh dưỡng trong hạt mít 21

Bảng 1.7 So sánh thành phần dinh dưỡng của mít với chuối và xoài 21

Bảng 1.8 Phân loại các loại bức xạ 26

Bảng 3.4 Nghiệm tối ưu của các bài toán tối ưu một mục tiêu (3.4) 53

Bảng 3.5 Nghiệm của bài toán tối ưu đa mục tiêu (3.5) 55

Bảng 3.6 Các thông số công nghệ quá trình sấy bằng bức xạ hồng ngoại

sản phẩm mít dùng trong bảo quản

60

Hình 1.6 Thiết bị sấy bằng bức xạ hồng ngoại dạng tĩnh 32

Hình 1.7 Thiết bị sấy bằng bức xạ hồng ngoại dạng băng tải 33

Hình 1.8 Cách bố trí đèn hồng ngoại trong hệ thống sấy 33

Hình 1.9 Quy trình công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại 38

Hình 2.1 Quy trình xử lý nguyên liệu 39

Hình 2.2 Hệ thống sấy hồng ngoại DSN-P-P-C-01 40

Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại 42

Hình 2.4 Ảnh hưởng của các yếu tố tác động đến quá trình sấy hồng ngoại 43 Hình 3.1 Sản phẩm mít (cơm mít) sau khi tách vỏ, xơ và hat 49

Hình 3.2 Quan hệ giữa y1 và x1, x3 trong 3D 57 Hình 3.3 Quan hệ giữa y1 và x3 trong 2D 57 Hình 3.4 Quan hệ giữa y2 và x1, x3 trong 3D 57 Hình 3.5 Quan hệ giữa y2 và x1, x3 trong 2D 57 Hình 3.6 Quan hệ giữa y3 và x1, x3 trong 3D 58 Hình 3.7 Quan hệ giữa y3 và x1, x3 trong 2D 58 Hình 3.8 Quy trình công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại 61

CH Ữ VI Ế T T Ắ T VÀ KÝ HI Ệ U Chữ viết tắt Tên gọi

Z1 Nhiệt độ môi trường sấy 0C

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng sấy hồng ngoại trong quá trình bảo quản sản

phẩm mít xuất khẩu

- Mã số: T2015-62TĐ

- Chủ nhiệm: TS NGUYỄN TẤN DŨNG

- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM

- Thời gian thực hiện: tháng 2/2015 đến 12/2015

- Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại

- Mô hình hóa quá trình sấy hồng ngoại bằng các mô hình thực nghiệm

- Tối ưu hóa quá trình sấy hồng ngoại sản phẩm mít

- Xác lập chế độ công nghệ ứng dụng trong bảo quản

4 Kết quả nghiên cứu:

- Xác định được chế độ công nghệ thích hợp, để tiến hành quá trình sấy sẽ tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, độ ẩm đạt yêu cầu kéo dài thời gian sử dụng với chi phí năng lượng giảm tới mức thấp nhất

5 Sản phẩm:

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học chuyên ngành quốc tế:

Nguyen Tan Dzung, (2015) Optimization the infrared radiation drying process of

jackfruit product to determine the optimal technological mode Jokull Journal (Iceland),

Vol 65, No 10; Oct 2015, pp 38-50 Indexed In: ISI Thomson Reuters;

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

Cung cấp quy trình công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại ứng dụng trong bảo quản và phục vụ xuất khẩu

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

Project title: Study and application of the infrared radiation drying process in order to preserve and export jackfruit product

Code number: T2015-62TĐ

Coordinator: PhD NGUYEN TAN DZUNG

Implementing institution: HCMC University of Techniacal Education

Duration: from February 2015 to December 2015

2 Objective(s):

Optimization the infrared radiation drying process of jackfruit product to determine the optimal technological mode

3 Creativeness and innovativeness :

- To analyse the technological factors affect the infrared radiation drying

process

- Building mathematical model about the infrared radiation drying process

- Optimization the infrared radiation drying process of jackfruit product

- Determining the technological mode of the infrared radiation drying process

4 Research results:

- Determining the technological factors of the freeze drying process of Royal jelly for using in preservation and export in Viet Nam

5 Products:

Research results are published in scientific journals specialized international:

Nguyen Tan Dzung, (2015) Optimization the infrared radiation drying process of

jackfruit product to determine the optimal technological mode Jokull Journal (Iceland),

Vol 65, No 10; Oct 2015, pp 38-50 Indexed In: ISI Thomson Reuters

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

Technology transfer some company at Bao Loc of Lam Dong province and HCM city in Viet Nam

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng sấy hồng ngoại trong quá trình bảo quản sản phẩm

mít xuất khẩu

Mã số: T2015-62TĐ

Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Tấn Dũng

Tel: 0918801670 E-mail: tandzung072@yahoo.com.vn

Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM

Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện: Trung tâm Kỹ thuật môi trường

Thời gian thực hiện: 26/02/2015 đến 15/12/2015

1 Mục tiêu: Tối ưu hóa quá trình sấy hồng ngoại sản phẩm mít nhằm tìm kiếm chế độ công nghệ thích hợp, để tiến hành quá trình sấy sẽ tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, độ

ẩm đạt yêu cầu kéo dài thời gian sử dụng với chi phí năng lượng giảm tới mức thấp

nhất

2 Nội dung chính:

- Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại

- Mô hình hóa quá trình sấy hồng ngoại

- Tối ưu hóa quá trình sấy hồng ngoại sản phẩm mít

- Xác lập chế độ công nghệ ứng dụng trong bảo quản

3 Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế – xã hội, v.v…)

a Số bài báo khoa học đăng trên tạp chí nước ngoài Jokull Journal (Iceland),

Indexed In: ISI Thomson Reuters.: 01 bài báo

b Xây dựng quy trình công nghệ hay chế độ bảo quản Mít nhằm đảm bảo chất lượng của mít trong quá trình sấy bằng bức xạ hồng ngoại

c Đào tạo 01 sinh viên khóa 11 tên Lê Ngọc Huyền, mã số sinh viên thực hiện

đồ án tốt nghiệp

4 Điểm mới: Xây dựng và giải mô hình toán của bài toán tối ưu đa mục tiêu mô tả cho

quá trình sấy hồng ngoại với sản phẩm mít, nhằm phục vụ cho bảo quản và xuất khẩu

5 Địa chỉ ứng dụng: có thể áp dụng vào thực tế sản xuất và chuyển giao qui trình công

nghệ cho các xí nghiệp chế biến thực phẩm sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại ở Tp.HCM

độ bay hơi ẩm khỏi vật sấy Nhiệt lượng cung cấp cho vật liệu sấy nóng dần lên và làm

ẩm bốc hơi được lấy từ năng lượng của các tia bức xạ Vì vậy cường độ và đặc tính của

quá trình truyền nhiệt và truyền khối trong sấy bức xạ được xác định bởi quang phổ bức

xạ của vật phát ra bức xạ và khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ của vật liệu sấy [3]

Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán ra môi trường Quá trình làm nóng vật sấy được thực hiện bằng cách chiếu các tia hồng ngoại lên sản phẩm Nguồn phát tia hồng ngoại là các đèn đặc biệt có trang bị các bộ phận phản xạ để định hướng các tia vào sản phẩm sấy [3], [5], [6] Phương pháp này có hiện tượng quá nhiệt của sản phẩm vì thế lớp bề mặt nóng nhanh hơn bên trong nên không dùng để sấy các vật liệu có bề dày, [26], [27], [28], [29]

Trên thế giới đã nhiều công trình nghiên cứu về sấy hồng ngoại ứng dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm, [3], [5], [6] Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu như sau: Sử dụng bức xạ hồng ngoại trong sấy bánh tráng, (Lê Văn Hoàng,

ĐHBK Đà Nẵng, 2010); Nghiên cứu sử dụng bức xạ hồng ngoại để sấy khô nông sản

(Lê Văn Hoàng, ĐHBK Đà Nẵng, 2002); Ứng dụng phương pháp sấy hồng ngoại để sấy

ớt (Phan Anh Tuấn, Huỳnh Thanh Tâm, ĐHNL TPHCM, 2009); Sấy bức xạ hồng ngoại

kết hợp sấy lạnh để sấy cá cơm (Trần Đại Tiến, ĐH Nha Trang, 2008); Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng thiết bị sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh để sấy mực ống lột da xuất khẩu (Ngô Đăng Nghĩa, ĐH Nha Trang, 2007); Nghiên cứu chế tạo hệ thống sấy hồng ngoại năng suất nhỏ phục vụ cho chế biến thực phẩm (Nguyễn Tấn Dũng, Phạm Ngọc Cảnh, Nguyễn Thanh Phương, ĐHSPKT TPHCM, 2012) Tuy nhiên, vấn đề sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại thì chưa từng có tác giả nào nghiên cứu [5], [6], [29]

Đối với sản phẩm mít thì cũng như các loại thực phẩm khác, vấn đề đặt ra ở đây

là quá trình bảo quản mít như thế nào? Để chúng có thể kéo dài thời gian sử dụng mà vẫn giữ được các thành phần dinh dưỡng, mà đặc biệt là hợp chất carbohydrate có hoạt tính sinh học là vấn đề rất cần thiết [3], [5], [6]

Có thể thấy rằng, từ trước đến nay [3], [4], [5] các công trình chủ yếu tập trung nghiên cứu thành phần, tính chất và tác dụng của mít đến sức khỏe con người, chứ không quan tâm đến vấn đề bảo quản mít, cũng như nghiên cứu về chất lượng của sản

phẩm mít bảo quản bằng phương pháp sấy khô

2 Tính cấp thiết của đề tài

Mít là loại quả ăn trái thông dụng ở Việt Nam, hiện nay sản phẩm mít có giá trị kinh tế thấp là do chỉ tiêu thụ trong nước ở dạng sản phẩm tươi Để nâng cao giá trị của sản phẩm thì cần phải ứng dụng công nghệ lạnh đông và công nghệ sấy làm ra những sản phẩm, đưa các sản phẩm của các công nghệ này ra ngoài môi trường thế giới và xuất khẩu

Tuy nhiên với sản phẩm lạnh đông thì cần phải tiêu tốn chi phí năng lượng bảo quản trong suốt quá trình tiêu thụ xuất khẩu, còn với sản phẩm sấy thì hiện nay ít được quan tâm Ở Việt Nam chỉ có một vài công ty đã đầu tư tiến hành làm ra sản phẩm này, nhưng công nghệ dùng để sấy mít vẫn chưa hoàn thiên, chất lượng sản phẩm sau khi sấy vẫn chưa được quan tâm

Chính vì vậy, chúng tôi mạnh dạn đề xuất đề tài “Nghiên cứu ứng dụng sấy hồng

ngoại trong quá trình bảo quản sản phẩm mít xuất khẩu”

Nhằm mục đích đưa sản phẩm này trở thành một mặt hàng xuất khẩu, nâng cao giá trị kinh tế của sản phẩm mít

3 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu mô hình hóa và tối ưu hóa quá trình sấy hồng ngoại sản phẩm mít nhằm tìm kiếm chế độ công nghệ thích hợp, để tiến hành quá trình sấy sẽ tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, độ ẩm đạt yêu cầu kéo dài thời gian sử dụng với chi phí năng lượng giảm tới mức thấp nhất

4 Cách tiếp cận

Tiếp cận hệ thống: bằng phương pháp phân tích, tổng hợp đối tượng công nghệ sấy hồng ngoại và mô hình hóa quá trình sấy hồng ngoại sản phẩm mít bằng các mô hình toán học Giải các mô hình toán xác lập chế độ công nghệ thích hợp

5 Phương pháp nghiên cứu

- Thực nghiệm và tối ưu hóa thực nghiệm

- Phương pháp phân tích thành phần carbohydrate của mít trước và sau khi sấy bằng phương pháp HPLC (sắc ký lỏng cao áp)

- Sử dụng các phương pháp hóa học để xác định thành phần hóa học của mít

- Mô hình hóa quá trình sấy hồng ngoại mít bằng các mô hình thực nghiệm dưới dạng bài toán đa mục tiêu

- Sử dụng các công cụ toán học giải mô hình toán xác lập chế độ công nghệ thích hợp, để tiến hành quá trình sấy sẽ tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, độ ẩm đạt yêu cầu kéo dài thời gian sử dụng với chi phí năng lượng giảm tới mức thấp nhất

6 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu để xây dựng và giải mô hình toán mô tả cho quá trình sấy

hồng ngoại sản phẩm mít, xác định chế độ công nghệ thích hợp ứng dụng trong bảo quản và xuất khẩu

7 Phạm vi giới hạn của đề tài

Chỉ nghiên cứu xác lập xác định chế độ công nghệ thích hợp sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại ứng dụng trong bảo quản và xuất khẩu

8 Nội dung của đề tài

Để giải quyết mục tiêu đặt ra ở trên thì nội dung của nghiên cứu cần thực hiện:

- Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại

- Mô hình hóa quá trình sấy hồng ngoại

- Tối ưu hóa quá trình sấy hồng ngoại sản phẩm mít

- Xác lập chế độ công nghệ ứng dụng trong bảo quản

9 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đã xây dựng được mô hình toán mô tả phù hợp cho đối tượng công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại làm cơ sở khoa học cho việc xác lập chế độ công nghệ sấy hồng ngoại sản phẩm mít áp dụng trong bảo quản tại Việt Nam

10 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu xác định, điều khiển và kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại sản phẩm mít, ảnh hưởng đến chất lượng, độ ẩm và giá thành sản phẩm mít có ý nghĩa quan trong trong việc bảo quản sản phẩm mít sử dụng trong thời gian dài

11 Bố cục của đề tài

Đề tài trình bày trong 68 trang gồm các phần sau: Mục lục; Thông tin về kết quả

nghiên cứu; Tóm tắt về kết quả nghiên cứu; Giới thiệu; Danh sách các bảng biểu; Danh sách các hình ảnh; Chữ viết tắt và ký hiệu; Mở đầu; Chương 1: Tổng Quan; Chương 2: Vật liệu, thiết bị và phương pháp nghiên cứu; Chương 3: Kết quả và thảo luận; Kết luận; Tài liệu tham khảo