Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của sầu riêng trong quá trình sấy lạnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THÀNH P

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

ĐẾN THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA SẦU RIÊNG

TRONG QUÁ TRÌNH SẤY LẠNH

GVHD: TS NGUYỄN TIẾN LỰC SVTH: VŨ THỊ THU HIỀN

MSSV: 11116027

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015

S K L 0 0 3 9 4 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

MSSV: 11116027

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của

sầu riêng trong quá trình sấy lạnh

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

- Xác định thành phần khối lượng và thành phần dinh dưỡng trong cơm sầu riêng

- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy lạnh

- Tối ưu hóa quá trình sấy lạnh sầu riêng

- Xây dựng quy trình công nghệ sấy lạnh sầu riêng

- Đánh giá chất lượng sản phẩm

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 16/01/2015

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 16/07/2015

5 Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Tiến Lực

Phần hướng dẫn: Toàn bộ đồ án

đó mà em mới có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm cuối, khóa luận tốt nghiệp vừa là cơ hội vừa là thử thách để em bước đầu nghiên cứu về một lĩnh vực thực phẩm cụ thể Điều này sẽ giúp em hoàn thành cấp bậc Đại học của mình, đồng thời có thêm kinh nghiệm và định hướng công việc sau khi tốt nghiệp “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của sầu riêng trong quá trình sấy lạnh” là đề tài của khóa luận tốt nghiệp

mà em được nhận dưới sự hướng dẫn trực tiếp của Thầy Nguyễn Tiến Lực

Vì khóa luận này là đề tài lớn đầu tiên mà em đảm nhận nên thiếu sót và hạn chế trong quá trình thực hiện là điều không thể tránh khỏi Kính mong nhận được sự đóng góp, nhận xét từ quý Thầy, Cô để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn Kính chúc Thầy,

Cô luôn vui vẻ, hạnh phúc, dồi dào sức khỏe và thành công trong công việc

Em chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Thu Hiền

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày 16 tháng 07 năm 2015

Ký tên

v

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

TÓM TẮT ix

MỞ ĐẦU x

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Sầu riêng 1

1.1.1 Giới thiệu về sầu riêng 1

1.1.1.1 Sầu riêng giống nội 1

1.1.1.2 Một số giống Sầu riêng Thái Lan 2

1.1.1.3 Đặc điểm sinh học 3

1.1.2 Thành phần và giá trị dinh dưỡng của sầu riêng 4

1.1.3 Sự phân bố, khu vực sản xuất và giá trị thương mại 6

1.1.4 Một số sản phẩm từ sầu riêng 7

1.2 Phương pháp sấy lạnh 12

1.2.1 Giới thiệu về phương pháp sấy lạnh 12

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy lạnh 13

1.2.3 Đặc điểm của quá trình truyền nhiệt và truyền chất của quá trình sấy lạnh 15

1.2.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp sấy lạnh 17

1.2.5 Các yếu tố của quá trình sấy lạnh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 19

1.2.6 Hướng phát triển của công nghệ sấy lạnh 21

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Nguyên liệu, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu 22

2.1.1 Nguyên liệu 22

2.1.2 Thiết bị và dụng cụ 22

2.2 Phương pháp nghiên cứu 22

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 22

vi

2.2.2 Phương pháp xác định thành phần khối lượng 24

2.2.3 Phương pháp phân tích thành phần dinh dưỡng 24

2.2.3.1 Phương pháp xác định độ ẩm trong sầu riêng 24

2.2.3.2 Phương pháp định lượng nito tổng bằng phương pháp micro-kjendahl 25 2.2.3.3.Phương pháp xác định hàm lượng lipid bằng phương pháp adam – rose 27

2.2.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng vitamin C 28

2.2.3.5 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử 29

2.2.3.6 Phương pháp xác định chi phí năng lượng 30

2.2.4 Phương pháp đánh giá các yếu tố của quá trình sấy lạnh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 30

2.2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy độ ẩm của sản phẩm 30

2.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ tác nhân sấy đến độ ẩm của sản phẩm 31 2.2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm của sản phẩm 31

2.2.5 Phương pháp thực nghiệm và tối ưu hóa thực nghiệm 32

2.2.5.1 Thiết lập bài toán tối ưu các hàm mục tiêu thành phần 32

2.2.5.2 Thiết lập bài toán tối ưu cho đa mục tiêu 34

2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37

3.1 Xác định thành phần khối lượng và dinh dưỡng của sầu riêng 37

3.1.1 Đánh giá thành phần khối lượng 37

3.1.2 Thành phần dinh dưỡng của sầu riêng 37

3.2 Các yếu tố của quá trình sấy lạnh ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của sầu riêng 38

3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến độ ẩm của sản phẩm 38

3.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ tác nhân sấy đến độ ẩm của sản phẩm 39

3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm của sản phẩm 40

3.3 Xây dựng các hàm mục tiêu thành phần của bài toán đa mục tiêu 40

3.4 Giải bài toán tối ưu một mục tiêu 42

3.5 Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu 43

3.6 Đánh giá chất lượng sản phẩm sầu riêng sấy lạnh 47

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Quy trình sản xuất paste sầu riêng 8

Hình 1.2: Quy trình sản xuất sầu riêng đông lạnh 10

Hình 1.3: Quy trình sản xuất chip sầu riêng 10

Hình 1.4: Quy trình sản xuất bột sầu riêng 11

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống sấy lạnh 14

Hình 1.6: Hệ thống sấy lạnh DSL-P-L-T-02 14

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 24

Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ sấy độ ẩm của sản phẩm 38

Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của tốc độ tác nhân sấy đến độ ẩm của sản phẩm 39

Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm của sản phẩm 40

Hình 3.4: Quy trình công nghệ sản xuất sầu riêng sấy lạnh 45

Hình 3.5: Sản phẩm sầu riêng sấy lạnh 47

Hình 3.6: Biểu đồ so sánh điểm trung bình thị hiếu của một số tính chất cảm quan của sản phẩm sầu riêng sấy 48

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cơm sầu riêng [9] 4

Bảng 1.2 Diện tích sản xuất và sản lượng xuất khẩu sầu riêng trong ba nước hàng đầu [13] 6

Bảng 1.3 Diện tích và sản lượng sầu riêng các tỉnh Nam Bộ năm 2002 [14] 7

Bảng 1.4 So sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng các phương pháp sấy khác nhau 18

Bảng 3.1 Tỷ lệ thành phần khối lượng của sầu riêng 37

Bảng 3.2 Thành phần dinh dưỡng của sầu riêng 38

Bảng 3.3 Các mức yếu tố ảnh hưởng 41

Bảng 3.4 Ma trận thực nghiệm phương án trực giao cấp 2, k = 3, n0 = 4 41

Bảng 3.5 Các giá trị của biến mã hóa 44

Bảng 3.6 Thành phần hóa học của sầu riêng sấy lạnh 47

ix

TÓM TẮT

Hiện nay, sản phẩm rau quả sấy rất phổ biến và đa dạng, việc sản xuất các sản phẩm rau quả sấy không chỉ đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng mà còn giải quyết phần nào vấn đề bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch Sầu riêng là một trong những loại trái cây được đánh giá có hàm lượng dinh dưỡng cao như protein, lipid, cacbohydrat, một

số loại vitamin và khoáng chất

Trong báo cáo này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp sấy lạnh cho nguyên liệu sầu riêng trên máy DSL-P-L-T-02 được chế tạo tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Với mục đích là sản phẩm sau khi sấy giữ được tốt nhất thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu, chúng tôi đã tiến hành khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình sấy

là nhiệt độ sấy, tốc độ tác nhân sấy và thời gian sấy.Từ các kết quả thực nghiệm cùng với phương pháp giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu với chuẩn tối ưu tổ hợp S (phương pháp điểm không tưởng), chúng tôi đã xác định được thông số tối ưu cho quá trình sấy với nhiệt

độ sấy là 39,3oC, tốc độ tác nhân sấy là 14,8m/s và thời gian sấy là 26h thì sản phẩm sầu riêng sấy có giá trị tốt nhất

Bảo quản bằng phương thức sấy khô là một kỹ thuật cổ xưa nhưng đã được cải tiến nhiều trong thế kỷ XX khi mà nhu cầu về rau quả sấy ngày càng tăng Có rất nhiều phương pháp sấy khác nhau như: sấy thăng hoa, sấy đối lưu, sấy phun, sấy chân không, sấy lạnh,… Phương pháp nào cũng có những ưu, nhược điểm riêng Ở nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp sấy lạnh cho sầu riêng Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh là năng suất hút ẩm của phương pháp này khá lớn, khả năng giữ chất lượng và hàm lượng dinh dưỡng sản phẩm cũng khá tốt Tuy nhiên, thời gian sấy khá dài Đòi hỏi chi phí năng lượng tương đối lớn hơn so với một số phương pháp sấy nóng thông thường

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của sầu riêng trong quá trình sấy lạnh, nhằm xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm sầu riêng sấy lạnh và chọn được chế độ sấy thích hợp đảm bảo chất lượng của sản phẩm

3 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu của đề tài

Đối tượng:nguyên liệu sầu riêng RI6 là đối tượng chính đểtiến hành sấy thực nghiệm

xi

Giới hạn: xây dựng quy trình sấy lạnhtừquảsầu riêngtươi Nghiên cứu ba yếu tố ảnh

hưởng đến chất lượng sản phẩm ở công đoạn sấy là nhiệt độ sấy, tốc độ tác nhân sấy và thời gian sấy Sửdụng mô hình toán học để tìm ra chếđộ nhiệt độ,tốc độ tác nhân sấy và thời gian sấy tối ưu Với quy mô thực hiện đề tài là khóa luậntốt nghiệp của sinh viên nên

đề tài được nghiên cứu trong quy mô phòng thí nghiệm

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về nguyên liệu sầu riêng, công nghệ sấy lạnh

- Phân tích đối tượng công nghệ xác định các yếu tố ảnh hưởng đến các hàm mục tiêu cần quan tâm

- Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến các hàm mục tiêu các quá trình sấy lạnh

- Thiết lập và giải bài toán tối ưu của công nghệ sấy lạnh

- Xác lập chế độ công nghệ và xây dựng quá trình sấy

- Kết luận kết quả nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN TIẾN LỰC

Trang 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Sầu riêng

1.1.1 Giới thiệu về sầu riêng

Sầu riêng (Durio zibethinus Murr) là một loại trái cây nhiệt đới được trồng rộng rãi

ởĐông Nam Á[1].Thái Lan là nước sản xuất và xuất khẩu sầu riêng lớn nhất thế giới, tiếp theo là Malaysia và Indonesia Trái sầu riêng có kích thước lớn, mùi độc đáovà lớpvỏ ngoài có gai bao phủ xung quanh Qua nhiều thế kỷ, nhiều giống sầu riêng được tạo ra bằng nhân bản vô tính đã xuất hiện tại Thái Lan Hiện nay, có hơn 200 loại sầu riêng đã được trồng ở Thái Lan[2]

Sầu riêng được phân loại sinh học như sau [4]

- Tên khoa học: Durio zibethinus

Các chi Durio nhiệt đới gồm 27 loài, tất cả đều được tìm thấy trong một số khu vực

bao gồm Sri Lanka và một phần lớn của Đông Nam Á Trong số này, 19 loài được tìm thấy

ở Borneo, 7 loài ở Sumatra, 11 loài ở Malaysia, và 6 loài tại Thái Lan Ít nhất có 6 loài là

có thể ăn được: Durio zibethinus, D graveolen, D.kutejensis, D testudinarum, D dulcis,

và D.oxleyanus Durio zibethinus đã được tìm thấy mọc tự nhiên trên một khu vực rộng

lớn, kéo dài từ Sri Lanka, miền Nam Burma qua miền Nam Philippines và miền Tây Irian đến Java, miền Bắc Australia, Thái Lan, Malaysia, và Brunei [5]

1.1.1.1 Sầu riêng giống nội

a Sầu riêng khổ qua xanh

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN TIẾN LỰC

Trang 2

Sầu riêng khổ qua xanh có dạng trái thuôn hình quả trám, màu vỏ xanh giống như màu trái khổ qua Được đánh giá là giống có chất lượng trung bình, cơm vàng, hơi nhão, rất thơm và béo nhưng hạt rất to Phần thịt trái ăn được khoảng 16 – 18% [6]

b Sầu riêng Ri 6

Được trồng đầu tiên vào năm 1988 tại tỉnh Vĩnh Long Hiện nay trồng phổ biến ở các tỉnh: Vĩnh Long, Bến Tre, Tiền Giang, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu Có đặc tính sinh trưởng khá tốt, cây cho trái khá sớm sau 3 năm trồng Thời gian từ ra hoa đến thu hoạch khoảng 3 – 3,5 tháng Trọng lượng trung bình:2– 2,5kg/trái, dạng hình elip, vỏ trái màu vàng hơi xanh khi chín, cơm trái màu vàng đậm, không xơ, không sượng, ráo, vị béo ngọt, thơm nhiều, hạt lép nhiều và tỉ lệ cơm cao (32 – 34%) [6]

c Sầu riêng Chín Hóa

Sầu riêng chín hóa có dạng trái hình cầu, vai trái và đuôi trái đầy, rốn trái rõ và thụt vào 1 – 1,5 cm, có gai thưa, nở ở chân và nhọn ở ngọn Khi chín,vỏ có màu xanh xám đến vàng xám Sầu riêng chín hóa là giống có chất lượng tốt, cơm vàng, thịt hơi nhão, rất béo, rất thơm, được xếp vào nhóm hạt lép, rất ít thấy hạt mẩy Phần thịt trái ăn được đối với trái căng đều là 28 – 30% [6]

d Sầu riêng hạt lép chuồng bò

Sầu riêng hạt lép chuồng bò có dạng trái hình trụ, vai trái và đuôi trái đầy, rốn trái nhỏ nhưng rõ và thụt vào 2 – 2,5 cm, các hộc nổi rõ,gai trung bình, nhọn ở ngọn Khi chín,

vỏ có màu vàng xám và xanh xám, cơm vàng, thịt ráo, thơm Phần thịt trái ăn được đối với trái căng đều là 25 – 30% [6]

e Sầu Riêng cơm vàng hạt lép

Tán khá tròn đều, năng suất cao hơn 100 trái/cây /năm, phân bố trái đều, ít nhiễm sâu bệnh nguy hiểm, trọng lượng trái trung bình từ 3 – 3,5kg, dạng trái cân đối, cơm vàng đều,

tỷ lệ cơm 29,6%; tỷ lệ hạt lép 60%, vị béo, ngọt, thơm Giống này có nguồn gốc ở Cái Mơn–Chợ Lách–Bến Tre [6]

1.1.1.2 Một sốgiống Sầu riêng Thái Lan

a Sầu riêng Monthong

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN TIẾN LỰC

Trang 3

Monthong là giống sầu riêng phổ biến nhất ở Thái Lan, trọng lượng trung bình từ 3 – 5kg, có dạng trái hình trụ, vai trái đầy, dễ gặp trái méo, lép một phần ở các hộc, gai nở ở chân và hơi nhọn Khi chín, vỏ có màu vàng đồng hoặc vàng xám.Sầu riêng Monthong được đánh giá là giống có chất lượng tốt, cơm vàng nhạt đến vàng, thịt ráo, hơi xơ, thơm, béo Phần thịt trái ăn được đối với trái căng đều là 32 – 36% [7]

b Sầu riêng Chane

Sầu riêng Chane có dạng trái hình trụ, vai trái và đuôi trái đầy, rốn trái rõ và thụt vào 1 – 2 cm, gai nở ở chân và tù ở ngọn, trọng lượng trung bình 2 – 3kg Khi chín,vỏ có màu vỏ xanh xám, cơm vàng lạt đến vàng, thịt ráo, thơm Sầu riêng Chane được xếp vào nhóm hạt lép, rất ít hạt mẩy Phần thịt trái ăn được đối với trái căng đều là 30 – 35% [7]

1.1.1.3 Đặc điểm sinh học

Sầu riêng là một cây gỗ lớn với một vòng đời dài khoảng 80 – 150 năm Một cây mọc đầy đủ có đường kính thân khoảng 50 – 120cm Vỏ cây có màu nâu sẫm, thô ráp Gỗ cây là loại gỗ mềm Các nhánh mọc ra mọi hướng từ thân cây chính, có thể là thẳng hoặc cong, tùy thuộc vào giống và số lượng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.Lá xen kẽ đơn giản, dài 15 – 20cm và rộng 5,0 – 7,5cm, sáng bóng, mịn, màu xanh đậm ở mặt trên và màu nâu vảy ở mặt dưới Cuống lá tròn, dài khoảng 2,5 cm, đỉnh lánhọn Lá non lúc đầu gấp lại ở đường gân lá chính sau đó căng ra khi trưởng thành [5]

Hoa sầu riêng phát triển thành từng chùm mọc ra trực tiếp từ các nhánh hoặc thân cây Có khoảng 1 – 45 hoa trên một chùm Một bông hoa hoàn thiện có nhị và nhụy hoa ở trong cùng Tuy nhiên khi hoa mở, nhụy hoa và nhị hoa không xuất hiện cùng một lúc Thường chỉ có 1 hoặc 2 trái phát triển từ một chùm hoa [23]

Sầu riêng thuộc loại quả nang, vỏ quả có nhiều gai nhọn bao quanh Mỗi quả thường có năm múi.Phần cơm sầu riêngbắt đầu hình thành sau bốn tuần nở Cơm sầu riêng ban đầu rất mỏng và có màu trắng, khi trái bắt đầu trưởng thành, màu cơm sầu riêng sẽ chuyển thành màu kem, vàng hoặc cam đậm, tùy thuộc vào giống cây trồng Lúc đầu năng suất có thể 10 – 40 quả cho năm đầu tiên và khoảng 100 quả cho năm thứ sáu.Năng suất đậu quả có thể lên đến 200 quả saunăm thứ mười.Hạt sầu riêng có hình thuôn dài với màu sắc tùy thuộc vào giống cây trồng Thông thường hạt sầu riêng sẽ có màu vàng nâu hoặc nâu đỏ[5]