Nghiên cứu sấy khô rong nâu bằng kỹ thuật sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại

Vì thế, để đảm bảo chất lượng nguyên liệu rong dùng trong nghiên cứu và sản xuất, biện pháp hay sử dụng nhất đối với các nhà nghiên cứu, sản xuất các chất từ rong biển và người dân đó là

NGUYỄN THỊ HUYỀN LINH

NGHIÊN CỨU SẤY KHÔ RONG NÂU BẰNG KỸ THUẬT SẤY

LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (Ngành: Công nghệ thực phẩm)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Đề tài tốt nghiệp này,

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang

và các thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ Thực Phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi cho

em trong suốt quá trình học tập và trang bị cho em kiến thức chuyên môn để em có thể tự tin bước vững bước trên con đường sự nghiệp mà em đã lựa chọn

Lòng biết ơn chân thành nhất em xin dành cho thầy PGS.TS Vũ Ngọc Bội Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm và cô ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã tài trợ kinh phí, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp vừa qua

-Xin được ghi nhận tình cảm, sự giúp đỡ của: TS Đặng Xuân Cường - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang, các thầy/cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm và tập thể cán bộ 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 em trong suốt quá trình em thực hiện đề tài này

Cuối cùng, em xin gửi lời tri ân chân thành đến gia đình, người thân và bạn bè

đã tạo điều kiện, động viên cổ vũ tinh thần để em vượt qua mọi khó khăn trong suốt thời gian học tập vừa qua

Khánh Hòa, tháng 7 năm 2017

Người thực hiện

Nguyễn Thị Huyền Linh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RONG BIỂN 3

1.1.1 Phân loại rong biển 3

1.1.2 Tình hình sản xuất, sử dụng rong biển trên Thế giới và trong nước 4

1.1.3 Nguồn lợi rong biển trên Thế giới và Việt Nam 9

1.2 TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU 13

1.2.1 Đặc điểm của rong Nâu 13

1.2.2 Điều kiện sinh trưởng và phát triển 14

1.2.3 Phân bố rong Nâu trên Thế giới và Việt Nam 15

1.2.4 Thành phần hóa học của Rong nâu 16

1.2.5 Tình hình nghiên cứu rong nâu trên Thế giới và Việt Nam 21

1.2.6 Ý nghĩa kinh tế của rong nâu 23

1.2.7 Quá trình vận chuyển và các biện pháp bảo quản rong khô 24

1.3 TỔNG QUAN VỀ SẤY 25

1.3.1 Khái quát về sấy 25

1.3.2 Các dạng nguyên liệu ẩm và sự liên kết ẩm với nguyên liệu 26

1.3.3 Đặc điểm của quá trình sấy 28

1.3.4 Sự khuếch tán của nước trong vật liệu 29

1.3.5 Yêu cầu của sản phẩm sấy 30

1.3.6 Phân loại thiết bị sấy 30

1.4 PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI 33

1.4.1 Sấy bức xạ hồng ngoại 33

1.4.2 Sấy lạnh 36

1.4.3 Giới thiệu về sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại 36

1.4.4 Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy 38

1.4.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 41

1.4.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 41

1.4.5.2 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí: 41

1.4.5.3 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí 42

1.4.5.4 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt nguyên liệu 42

1.4.5.5 Cấu trúc của nguyên liệu: 42

1.4.5.6 Thành phần hóa học của nguyên liệu 43

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44

2.1 NGUYÊN LIỆU 44

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44

2.2.1 Phương pháp phân tích 44

2.2.1.1 Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa tổng 44

2.2.1.2 Phương pháp định lượng một số thành phần khác 45

2.2.2 Phương pháp đánh giá màu sắc của rong nâu: 45

2.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 45

2.2.3.1 Phương pháp tiếp cận các nội dung nghiên cứu 45

2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định các thông số của quy trình 47

2.3 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT CHỦ YẾU ĐÃ SỬ DỤNG 52

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 53

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 54

3.1 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MUỐI KHỎI RONG NÂU SAU THU HOẠCH 54

3.2 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUY TRÌNH SẤY KHÔ RONG NÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI 58

3.2.1 Xác định nhiệt độ cho quá trình sấy 58

3.2.2 Xác định vận tốc gió cho quá trình sấy 61

3.2.3 Xác định thời gian sấy cho quá trình sấy 64

3.3 XÁC ĐỊNH KIỂU BAO GÓI RONG NÂU KHÔ VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẤY RONG NÂU KHÔ 67

3.3.1 Xác định kiểu bao gói rong nâu khô 67

3.3.2 Đề xuất quy trình chế biến rong nâu khô 74

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 80

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh rong Nâu thu hoạch tại Ninh Thuận 13

Hình 1.2 Tủ sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại 37

Hình 2.1 Hình ảnh về rong nâu (Sargassum oligocystum) nguyên liệu 44

Hình 2.2 Hình ảnh phần mềm xử lý màu sắc Image J 45

Hình 2.3 Phương pháp tiếp cận các nội dung nghiên cứu sấy rong nâu Sargassum oligocystum bằng kỹ thuật sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại 46

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ xử lý muối cho rong nâu Sargassum oligocystum sau thu thoạch 48

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thích hợp cho quá trình sấy cho rong nâu Sargassum oligocystum 49

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định vận tốc gió cho quá trình sấy rong nâu Sargassum oligocystum 50

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thích hợp cho quá trình sấy rong nâu Sargassum oligocystum 51

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định kiểu bao gói rong nâu khô 52

Hình 3.1 Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước lạnh đến hàm lượng muối còn lại ở rong nâu sau khi sấy 54

Hình 3.2 Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước lạnh đến độ ẩm của rong nâu sau khi sấy 55

Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước lạnh đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của rong nâu sau khi sấy 55

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước lạnh đến cường độ màu xanh lục của rong nâu sau khi sấy 56

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ ẩm của rong nâu sau khi sấy 59

Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của rong nâu sau khi sấy 59

Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến cường độ màu xanh lục của rong nâu sau khi sấy 60Hình 3.8 Ảnh hưởng của vận tốc gió đến độ ẩm của rong nâu sau khi sấy 62Hình 3.9 Ảnh hưởng của vận tốc gió đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của rong nâu sau khi sấy 62Hình 3.10 Ảnh hưởng của vận tốc gió đến cường độ màu xanh lục của rong nâu sau khi sấy 63Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm của rong nâu sau khi sấy 64Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của rong nâu sau khi sấy 65Hình 3.13 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến cường độ màu xanh lục của rong nâu sau khi sấy 65Hình 3.14 Ảnh hưởng của kiểu bao gói đến sự biến đổi độ ẩm của rong nâu khô theo thời gian bảo quản 67Hình 3.15 Sự thay đổi độ ẩm trung bình của rong nâu khô sau thời gian bảo quản 68Hình 3.16 Ảnh hưởng của kiểu bao gói đến sự biến đổi về hoạt tính chống oxy hóa tổng của rong nâu khô theo thời gian bảo quản 69Hình 3.17 Sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa tổng trung bình của rong nâu khô sau thời gian bảo quản 70Hình 3.18 Ảnh hưởng của kiểu bao gói đến cường độ màu xanh lục của rong nâu khô theo thời gian bảo quản 71Hình 3.19 Sự thay đổi cường độ màu xanh lục trung bình của rong nâu khô sau thời gian bảo quản 72Hình 3.20 Sơ đồ quy trình sản xuất rong nâu sấy khô 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Sản lượng thu hoạch và tình hình nghiên cứu sản xuất rong biển ở các nước

châu Á 6

Bảng 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất rong biển ở Việt Nam 8

Bảng 1.3 Sản lượng rong biển trên Thế giới phân bố theo khu vực 9

Bảng 1.4 Nguồn lợi, sản lượng thu hoạch và tiềm năng sản xuất rong biển 10

Bảng 1.5 Diện tích rong nâu mọc tự nhiên ở một số tỉnh 12

Bảng 1.6 Thành phần sinh hóa học của một số loài rong Nâu vùng biển Jeddah, Saudi Arabia (mg% rong khô) 20

MỞ ĐẦU

Việt Nam có nguồn lợi rong biển rất đa dạng và phong phú Theo Nguyễn Hữu Dinh, 1998, vùng biển nước ta có khoảng 794 loài rong biển, trong đó có 310 loài phân bố ở vùng biển từ Quảng Bình trở ra miền Bắc, 484 loài phân bố ở vùng biển từ

Đà Nẵng trở vào miền Nam và có 156 loài tìm thấy ở cả hai miền [20]

Họ rong nâu (Sargassaceae) là đối tượng có giá trị kinh tế cao do trong rong có

nhiều chất sinh học có giá trị như fucoidan, phlorotannin, alginate… Hiện các nhà khoa học đang rất quan tâm đến việc thu nhận các chất sinh học từ rong nâu để sử dụng trong một số lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm

Rong biển thường có chứa một lượng nước lớn Hàm lượng nước trong rong biển tươi thường chiếm vào khoảng 75-85%, còn lại từ 15-25% là các thành phần hữu

cơ và khoáng chất Do chứa nhiều nước nên rong biển dễ bị hư hỏng sau thu hoạch Khi rong bị hư hỏng, các hợp chất sinh học trong rong cũng bị phân hủy dẫn tới giảm hoặc mất hoạt tính Vì thế, để đảm bảo chất lượng nguyên liệu rong dùng trong nghiên cứu và sản xuất, biện pháp hay sử dụng nhất đối với các nhà nghiên cứu, sản xuất các chất từ rong biển và người dân đó là phơi khô nguyên liệu rong Phương pháp làm khô rong hiện được người dân thường sử dụng phổ biến đó là phơi khô trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời bằng cách phơi rong trên lưới hoặc vải bạt hoặc trên lá dừa hay trên mặt đất Việc phơi rong trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời có ưu điểm là giá thành rẻ nhưng quá trình làm khô thường mất nhiều thời gian, nhân công và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết [21] Do vậy, chất lượng rong khô không cao do rong bị biến đổi trong quá trình làm khô Mặt khác, nguyên liệu rong thường chứa muối và chính lượng muối giữ ở rong khô sẽ hút ẩm trong quá trình bảo quản dẫn tới chất lượng rong giảm mạnh theo thời gian bảo quản

Do đó, việc nghiên cứu làm khô rong nâu bằng phương pháp sấy hiện đại để chuẩn hóa nguồn nguyên liệu dùng cho nghiên cứu và sản xuất là hết sức cần thiết

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, tôi được giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu sấy khô

rong nâu bằng kỹ thuật sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại”

Mục tiêu của đề tài: Sử dụng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại

để sấy khô rong nâu tạo ra sản phẩm rong nâu khô có chất lượng tốt nhất, hạn chế được sự suy giảm các chất có hoạt tính sinh học trong quá trình sấy

Nội dung nghiên cứu:

1) Nghiên cứu xử lý muối khỏi rong nâu sau thu hoạch

2) Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quy trình sấy khô rong nâu bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại

3) Xác định kiểu bao gói rong nâu khô và đề xuất quy trình sấy rong nâu khô

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Các kết quả của đề tài là các số liệu khoa học mới về nghiên cứu sấy khô rong nâu bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại Do vậy các số liệu này

sẽ là tài liệu tham khảo phục vụ cho việc nghiên cứu và giảng dạy về lĩnh vực chế biến rong biển

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Các kết quả của đề tài là cơ sở để doanh nghiệp ứng dụng sấy khô rong dùng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất Do vậy đề tài có ý nghĩa thực tiễn

Do thời gian thực hiện đồ án có hạn và kiến thức còn hạn chế, cùng với việc bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên đồ án này không tránh khỏi các hạn chế Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý Thầy (Cô) và các bạn đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RONG BIỂN

1.1.1 Phân loại rong biển

Rong biển hay tảo biển có tên khoa học là Marine – algae, marine plant hay

seaweed Rong biển là thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước Chúng có

thể là đơn bào, đa bào sống thành quần thể Hình dạng của chúng có thể là hình cầu,

hình sợi, hình phiến lá hay hình thù rất đặc biệt [18], [20]

Rong biển thường phân bố ở các vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng triền sâu, vùng biển cạn… Rong Đỏ và rong Nâu là hai đối tượng được nghiên cứu với sản lượng lớn và được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và đời sống [18] Căn cứ vào thành phần cấu tạo, thành phần sắc tố, đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh sản mà rong biển được chia thành 9 ngành sau: [4], [18], [20]

1) Ngành rong Lục (Chlorophyta)

2) Ngành rong Trần (Englenophyta)

3) Ngành rong Giáp (Pyrophyta)

4) Ngành rong Khuê (Bacillareonphyta)

5) Ngành rong Kim (Chrysophyta)

6) Ngành rong Vàng (Xantophyta)

7) Ngành rong Nâu (Phaecophyta)

8) Ngành rong Đỏ (Rhodophyta)

9) Ngành rong Lam (Cyanophyta)

Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là rong Lục, rong Nâu, rong Đỏ Trong

ba ngành rong kinh tế kể trên thì rong Nâu là một trong số các loài thực vật biển có thể tự tái tạo đáng lưu ý nhất mà con người đã phát hiện ra Rong nâu chứa rất nhiều polysacarit sinh học quý như alginate, laminaran, fucoidan với khả năng ứng dụng hết sức rộng lớn [16]

1.1.2 Tình hình sản xuất, sử dụng rong biển trên Thế giới và trong nước 1.1.2.1 Sản lượng rong biển được sản xuất trên Thế giới [6]

Việc sử dụng rong biển làm thực phẩm được bắt đầu ở Nhật Bản từ thế kỷ thứ

IV và ở Trung Quốc từ 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 và nhu cầu của họ là cơ sở của một nghề nuôi trồng thủy sản mà hằng năm sản lượng thu hoạch toàn Thế giới đạt khoảng 6.000.000 tấn rong tươi với một giá trị lên đến 5 tỷ Đô-la Mỹ

Trung Quốc là nước cung cấp rong biển thực phẩm lớn nhất trên Thế giới với sản lượng khoảng năm triệu tấn và phần lớn là kombu, được sản xuất ra từ hàng trăm

hec-ta Laminaria japonica theo các phương pháp trồng dây ngoài biển khơi Hàn

Quốc cung cấp khoảng 800.000 tấn rong thuộc ba loài khác nhau, trong đó 50% là

wakame được sản xuất từ Undaria pinnatifida và loài rong này được trồng theo cách thức tương tự mà Trung Quốc trồng rong bẹ Laminaria Sản lượng của Nhật Bản khoảng 600.000 tấn và 75% của số này là nori, được tạo thành từ rong mứt Porphyra,

đây là một sản phẩm có giá trị cao, khoảng 16.000 Đô-la Mỹ/tấn, so với kombu có giá 2.800 Đô-la Mỹ/tấn và wakame có giá 6.900 Đô-la Mỹ/tấn

Alginate, agar và carrageenan là những chất đông tụ và keo hóa, được chiết xuất

từ rong biển và cả ba chất này đã đặt nền tảng cho việc sử dụng rong trong công nghiệp Rong biển dưới dạng là nguồn gốc chất keo thực vật này được ghi nhận từ năm 1658 khi mà các chất keo của agar được chiết xuất bằng nước nóng từ một loại rong đỏ 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 Còn các chiết xuất từ rong nâu chứa keo alginate mãi đến những năm của thập kỷ 30 của thế kỷ XX mới được sản xuất theo quy mô thương mại Việc sử dụng các chiết xuất của rong trong công nghiệp phát triển nhanh chóng sau chiến tranh Thế giới thứ hai nhưng đôi lúc bị hạn chế do thiếu hụt nguyên liệu Hiện nay, khoảng 1.000.000 tấn rong tươi được thu hoạch và chiết xuất để tạo

ra ba loại keo thực vật trên Khoảng 55.000 tấn keo thực vật được sản xuất với tổng

giá trị là 585.000.000 Đô-la Mỹ Sản lượng alginate (213 triệu Đô-la Mỹ) có được qua chiết xuất rong nâu chủ yếu được khai thác trong tự nhiên bởi việc nuôi trồng rong nâu để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp là quá trình tốn kém Sản lượng agar (133 triệu Đô-la Mỹ) chủ yếu từ hai dạng rong đỏ mà một trong số đó đã từng được nuôi trồng từ những năm 1960-1970 và trên một quy mô lớn từ năm 1990 Sản lượng carrageenan (240 triệu Đô-la Mỹ) chủ yếu phụ thuộc vào rong biển tự nhiên Tuy nhiên những năm đầu của thập niên 1970, công nghiệp carrageenan đã phát triển nhanh chóng nhờ vào các rong biển có chứa carrageenan được nuôi trồng thành công

ở các quốc gia có vùng nước ấm với giá nhan công thấp Hiện nay, phần lớn rong biển được dùng để sản xuất carragenan đều có nguồn gốc nuôi trồng

Vào những năm, của thập niên 1960, Na-Uy đi tiên phong tiên phong trong việc sản xuất bột rong biển, làm từ rong nâu được sấy khô và nghiền thành bột Bột rong biển được sử dụng làm chất bổ sung vào thức ăn động vật

Tổng giá trị của sản phẩm công nghiệp từ rong biển là 590 triệu Đô-la Mỹ Và tổng giá trị của tất cả các sản phẩm công nghiệp từ rong biển vào khoảng 5,6 tỷ Đô-

la Mỹ

Các nước và lãnh thổ cung cấp thực là Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và Đài Loan Trong khi đó, các nước cung cấp sản phẩm rong biển dùng trong công nghiệp là Đan Mạch, Pháp, Na-Uy, Tây Ban Nha, Mỹ và Nhật

1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất, sử dụng rong biển ở các nước châu Á

Tình hình nghiên cứu sản xuất rong biển ở các nước châu Á được tóm tắt trong Bảng 1.1 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 chiếm vị trí hàng đầu [6]

Bảng 1.1 Sản lượng thu hoạch và tình hình nghiên cứu sản xuất rong biển ở

Hình thức sản xuất

Sử dụng

Chế biến Tồn tại

Nghiên cứu và triển khai

Bangla

Khai thác

Thức

ăn

Sơ chế Chưa thấy

Phân loại, sinh trưởng, nuôi trồng

Nuôi trồng, khai thác

Thức

ăn, keo

Nhà máy

Thị trường, ô nhiễm môi trường

Nuôi trồng quy mô nhỏ và quy

mô thương mại

Nhà máy nhỏ

Chất lượng sản phẩm, bệnh rong

Nuôi cấy

mô, tạo loài chịu bệnh, di truyền

Thức

ăn, keo

Nhà máy nhỏ

Con người

Nuôi trồng quy mô nhỏ và quy

mô thương mại, chế biến

Nhà máy

Chưa nghiên cứu sâu

Phân loại, khai thác, nuôi trồng

Thức

ăn, keo

Nhà máy hiện đại

Thị trường

Công nghệ sinh học

Thức

ăn, keo, xuất khẩu

Nhà máy

Chế biến chưa ở trình độ Thế giới

Chế biến carrageena

n trình độ cao

Thức

ăn, xuất khẩu

Sơ chế

Nuôi trồng, chế biến còn kém

Nuôi trồng, chế biến

Thức

ăn, xuất khẩu

Nhà máy nhỏ

Nuôi trồng quy

mô nhỏ, chế biến còn yếu

Nuôi trồng, chế biến

Thức

ăn, keo

Nhà máy

Thị trường, chất lượng sản phẩm, vốn

Nuôi trồng rong biển chất lượng cao, phòng bệnh

Thức

ăn, keo, xuất khẩu

Nhà máy nhỏ

Nuôi trồng, chế biến còn kém, thị trường

Nuôi trồng, chế biến

1.1.2.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất rong biển ở Việt Nam [6]

Tình hình nghiên cứu và sản xuất rong biển ở Việt Nam được tóm tắt trong Bảng 1.2 Nghiên cứu phân loại rong biển ở Việt Nam có một lịch sử lâu đời 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

Ngày nay việc nghiên cứu phân loại, sinh học và nuôi trồng rong biển được triển khai ở nhiều cơ quan nghiên cứu trong cả nước, trong đó phải kể đến Trường đại học Thủy Sản, Phân viện vật liệu Nha Trang, Viện nghiên cứu Hải sản Hải Phòng, Viện Hải dương học Nha Trang

Bảng 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất rong biển ở Việt Nam [6] Thời

1790 “Flora

Cochinchinesis” Leureiro J

Thành phần rong biển Theo Phạm Hoàng Hồ, các loài mà Leureiro đề cập đã không tìm thấy

1923 Viện Hải Dương Học

Nha Trang ra đời

Việc điều tra rong biển đượctổ chức và khuyến khích

1954

“Marine plants in the

vicinity of Nha Trang,

Báo cáo tổng kết công

trình nghiên cứu rong

biển Việt Nam

Huỳnh Quang Năng, Nguyễn Hữu Đại

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu phân loại rong biển (310 loài, 5 thứ, 8 dạng/MB; 4 loài, 1 thứ, 3 dạng/KH; 484 loài, 17 thứ, 13 dạng / Mn; 34 loài, 4 thứ, 4 dạng/KH

1.1.3 Nguồn lợi rong biển trên Thế giới và Việt Nam

1.1.3.1 Nguồn lợi rong biển Thế giới [18]

Nguồn lợi rong biển trên Thế giới rất lớn, song sản lượng rong được khai thác

và sử dụng hàng năm không đều (theo tài liệu của FAO về sản lượng rong biển hàng năm trên Thế giới) Châu Á là khu vực cung cấp rong Đỏ Trong đó, Philippines kể

từ năm 1970 sau khi áp dụng thành công phương pháp phát triển rong Eucheumabằng bào tử đã chuyển lên hàng đầu Thế giới về rong biển nguyên liệu, 85% lượng nguyên liệu sản xuất Carrageenan và Furcellaran hằng năm do Philippins cung cấp Nam Triều Tiên là nước cung cấp nguyên liệu sản xuất Agar với khối lượng lớn nhất trên Thế giới, chiếm 52%

Nguồn lợi rong Nâu chủ yếu tập trung ở các nước Châu Âu và Bắc Mỹ Canada tập trung hơn 75% khối lượng rong nguyên liệu sản xuất Alginate, trong khi đó khối lượng rong Nâu Châu Á chỉ khoảng 5% Theo FAO ước tính mỗi năm trên Thế giới rong Nâu được khai thác dọc bờ Đại Tây Dương kể cả biển Đen và Địa Trung Hải

Bảng 1.3 Sản lượng rong biển trên Thế giới phân bố theo khu vực [18]

Tên khu vực

Sản lượng rong để sản xuất các loại keo (tấn)

Phurcellran Châu Á

Trên Thế giới Alginate được sản xuất từ rong Nâu có sản lượng lớn hơn Agar, Carrageenan, Furcellanan được sản xuất từ rong Đỏ.Về sản lượng rong Nâu thì khu vực Bắc Mỹ có sản lượng lớn nhất, tiếp đến là Châu Âu, Mỹ La Tinh và Châu Á Đối với rong Đỏ thì sản lượng chủ yếu tập trung lớn tại Châu Á, đến Châu Mỹ

La Tinh, rồi đến Châu Âu

Việc chọn loại rong nào làm nguyên liệu chính để sản xuất các loại keo rong phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Một trong các yếu tố quan trọng nhất là tính chất ổn định và nguồn nguyên liệu, hay nói một cách khác là phụ thuộc vào khả năng phát triển của loài rong đó trong điều kiện tự nhiên của mỗi nước cũng như chất lượng keo rong được chiết rút từ loài rong đó

Sản lượng và nguồn lợi rong biển trên Thế giới được thể hiện trên bảng sau

Bảng 1.4 Nguồn lợi, sản lượng thu hoạch và tiềm năng sản xuất rong biển [18]

(Đơn vị: 1000 tấn)

Sản lượng thu hoạch

Nguồn lợi

Sản lượng thu hoạch

Nguồn lợi

Đông Ấn Độ Dương 3 100 10 500

Trung tâm đông Thái Bình

1.1.3.2 Nguồn lợi rong biển Việt Nam [18]

Ở nước ta có khoảng 794 loài rong biển, phân bố ở vùng biển miền Bắc 310 loài, miền Nam 484 loài, 156 loài tìm thấy ở cả 2 miền (Nguyễn Hữu Dinh, 1998) Trong đó có các đối tượng quan trọng là: rong Câu (Gracilaria), rong Mơ (Sargassum), rong Đông (Hypnea), rong Mứt (Porohyza) và rong Bún (Enteromorpha)

Nguồn rong trồng bao gồm chủ yếu các loại rong Đỏ như: rong Câu chỉ vàng (G.verrucosa), rong Câu cước (G.acerosa), rong Câu (G.asiatica và G.heteroclada), rong Sụn (Alvarezii)

Trong đó G.verrucosa và G.asiatica được trồng ở vùng nước lợ (Blackish water)

từ năm 1970 ở phía Bắc, phía Nam từ 1980 với tổng diện tích 1.000 ha đạt sản lượng khoảng 1.500 đến 2.000 tấnkhô/năm Rong Câu cước (G.acerosa) cũng được trồng ở vùng thủy triều, vịnh, ao, đìa với diện tích khoảng 100 ha, sản lượng khoảng 150 đến

200 tấn khô/năm

Rong Sụn kapaphycus alvarezii được di trồng vào vùng biển nước ta năm 1993, loại rong này có chất lượng tốt để sản xuất Carrageenan Ngày nay trong nuôi trồng Thủy sản, các nhà nghiên cứu đang kết hợp việc nuôi trồng rong biển với các loài

thủy sản tôm, cá, nhuyễn thể để nâng cao hiệu quả kinh tế trên một đơn vị diện tích mặt nước Đây là phương pháp hữu hiệu để vừa phát triển nuôi thủy sản vừa phát triển nguồn lợi rong biển ở các nước trên Thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng Nguồn rong mọc tự nhiên chủ yếu là rong Nâu Trữ lượng khoảng 10.000 tấn khô/năm

Nguồn rong đỏ tự nhiên cũng có khoảng 1.500-2000 tấn khô/năm Có khoảng

14 loài rong đỏ mọc tự nhiên ở nước ta, trong đó rong Câu chỉ vàng có trữ lượng lơn

và cho chất lượng Agar cao

Ở Việt Nam rong câu Gracilaria có trữ lượng lớn và là nguồn nguyên liệu chính sản xuất agar, một lượng nhỏ là Gelidium Sản lượng rong tươi khoảng 3000 tấn/năm

Trong đó sản lượng rong đỏ chiếm khoảng 100-150 tấn khô/năm (theo Nguyễn Hữu Dinh) Các chuyên gia rong biển Việt Nam phân chia rong đỏ thành các loại: rong

Câu chỉ vàng, rong rễ tre, rong chuỗi, rong chân vịt (Gracilaria cucheumodes), rong

câu ống, rong hóa đá…

Theo số liệu nghiên cứu nguồn lợi rong Nâu có giá trị ở vùng biển miền Trung

và Nam Trung Bộ trữ lượng rong lớn và chất lượng cao

Diện tích rong nâu mọc tự nhiên ở một số tỉnh duyên hải miền Trung cho thấy trên bảng 1.5, sản lượng trung bình 18.000 tấn tươi/vụ

Bảng 1.5 Diện tích rong nâu mọc tự nhiên ở một số tỉnh [18]

Các địa danh Diện tích Năng suất sinh lượng

(kg/m 2 )

Mùa vụ (tháng)

1.2 TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU

1.2.1 Đặc điểm của rong Nâu

Họ rong Nâu (Sargassaceae) là một họ thuộc bộ rong đuôi ngựa (Fucales) ngành rong Nâu (Phaeophyta) Rong Nâu là loại rong to mọc thành bụi, gồm vài trục chính quanh nhánh, nhánh mang phiến dạng của lá, phiến có răng mịn giống như lá mơ do

đó có tên là rong lá mơ hay gọi tắt là Rong Mơ Các loài Rong Mơ đều có phao, phao nhiều ít to nhỏ khác nhau, hình dạng của phao là hình cầu hay trái xoan, đường kính

của phao nhỏ khoảng 0.5-0.8 mm, phao lớn khoảng 5-10mm [18], [20]

Hình 1.1 Hình ảnh rong Nâu thu hoạch tại Ninh Thuận

Rong dài ngắn tùy loài và tùy điều kiện môi trường, thường gặp dài từ vài chục centimet đến vài ba mét hay hơn Chúng bám vào vật bám nhớ đĩa bám hay hệ thống

rễ bò phân nhánh Đĩa bám thường chắc hơn rễ và sóng biển thường đánh đứt rong hơn là nhổ được đĩa bám Thân rong gồm một trục chính rất ngắn, đa số thường dài trên dưới 1cm, hình trụ, sần sùi Đỉnh của trục chính sẽ phân ra từ 2 cho đến 4-5 nhánh chính Hai bên nhánh chính mọc ra nhiều nhánh bên Các nhánh chính và nhánh bên

loài kích thước này cũng thay đổi tùy điều kiện sống, tùy nơi phân bố Trên các nhánh

có các cơ quan dinh dưỡng gần giống như lá và các túi chứa đầy không khí gọi là phao Khi rong trưởng thành, trên các nhánh bên sẽ mọc ra các nhánh thụ, ngắn có mang nhiều cơ quan sinh sản đực và cái gọi là đế [20]

Nhờ có hệ thống phao rong luôn giữ vị trí thẳng đứng trong môi trường biển Nếu nước cạn và rong khá dài thì phần trên của rong nằm trên mặt nước.[11]

1.2.2 Điều kiện sinh trưởng và phát triển [18], [20]

Rong Nâu là những loài rong mọc ở những vùng biển ấm nóng, trên nền đá vôi, san hô chết, nơi sóng mạnh và nước trong, nhất là ven các đảo Chúng mọc từ phía trên của mực nước trung bình thấp của con nước thường đến độ sâu từ 2-4 m Rong Nâu là loài có kích thước cá thể lớn và trữ lượng cao nhất trong các loài rong biển Việt Nam Rong Nâu mọc trên tất cả các loài vật bám cứng, trên các thành vách đá dốc đứng, các bãi đá tảng, các vùng có đá ngầm hay san hô ngầm, nhưng thích nghi nhất là trên vật bám đá san hô Trên vùng san hô chết, chúng mọc thành quần thể dày, phân bố thành quần thể dày, phân bố tương đối đều, mật độ khi rong trưởng thành có thể đạt 10 cá thể/dm2, cho nên vào mùa phát triển của chúng rất ít các loài rong biển khác có thể mọc chen được vào trong quần thể rong này

Mùa vụ Rong Nâu có sự sai khác chút ít tùy thuộc từng loài, nơi phân bố, tùy các điều kiện môi trường sống… nhưng nhìn chung quy luật về mùa vụ khá rõ rệt Chúng tăng trưởng rất mạnh từ tháng 2 đến tháng 3, đa số các loài có kích thước tối

đa vào tháng 3, 4 và hình thành các cơ quan sinh sản, sau đó sẽ bị sóng nhổ tấp vào

bờ và tàn lụi Đến tháng 7 các bãi rong đều trơ trụi Một số loài như S mcclurei, S

kjellmanianum, S polycystum phát triển và tàn lụi sớm (tháng 4) Trong khi đó các

loài ở vùng dưới triều như S binderi, S microcystum… mọc chậm hơn, đến tháng 6,

7 đôi nơi vẫn còn quần thể rong này Một vài loài rong thích nghi trong các vũng,

vịnh yên sóng có thể tồn tại và phát triển tốt vào tháng 7 như S polycystum và S

longicaulis

1.2.3 Phân bố rong Nâu trên Thế giới và Việt Nam

* Phân bố rong Nâu trên Thế giới

Rong nâu là ngành rong có trữ lượng lớn nhất và phân bố đa dạng nhất với hơn

1800 loài đã được phân loại Trên Thế giới hiện nay chỉ riêng các loài rong thuộc họ

Sargassaseae, bộ Fucales đã phân loại được khoảng hơn 400 loài [1], [11], [16]

Rong nâu (Phaeophyta) phân bố nhiều nhất ở Nhật Bản, tiếp theo là Canada, Việt Nam, Hàn Quốc, Alaska, Ireland, Mỹ, Pháp, Ấn Độ, kế tiếp là Chile, Achentina, Brazil, Hawaii, Malaysia, Mexico, Myanmar, Bồ Đào Nha Trong đó bộ Fucales, đối tượng phổ biến và kinh tế nhất của rong nâu đại diện là họ Sargassaceae với hai loài Sargassum và Turbinaria phân bố chủ yếu ở vùng cận nhiệt đới Sản lượng rong nâu lớn nhất Thế giới tập trung tại Trung Quốc với trên 667.000 tấn khô, với 3 chi chính

là Laminaria, Udaria, Ascophyllum Hàn Quốc khoảng 96.000 tấn với 3 chi Udaria, Hizakia, Laminaria Nhật Bản khoảng 51.000 tấn Laminaria, Udaria, Cladosiphon,

Na Uy khoảng 40.000 tấn, Chile khoảng 27.000 tấn.[6], [16]

* Tình hình phân bố rong Nâu tại Việt Nam

Ở Việt Nam đến nay có khoảng 147 loài rong nâu đã được phân loại, trong đó các loài rong thuộc chi Sargassum có trữ lượng lớn nhất với khoảng 68 loài phân bố dọc ven biển Việt Nam và sản lượng ước tính trên 10.000 tấn khô/năm [12], [16] Theo điều tra tới năm 2011 có 39 loài rong nâu thuộc chi Sargassum phân bố ở vùng biển Khánh Hòa, tập trung nhiều nhất và có trữ lượng lớn nhất là ở vịnh Nha Trang với 21 loài phổ biến và sản lượng ước tính gần 4.800 tấn khô/năm.[1], [16]

Rong nâu phân bố phổ biến ở các vùng biển Đà Nẵng (chân đèo Hải Vân, bán đảo Sơn Trà), Quảng Nam (Cù Lao Chàm, Núi Thành), Quảng Ngãi (Bình 5 Châu, đảo Lý Sơn, Sa Huỳnh), Bình Định (Phù Mỹ, Qui Nhơn), Ninh Thuận (vịnh Xuân Đài, Cù Mông), Khánh Hòa (vịnh Vân Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh), Ninh Thuận (huyện Ninh Hải, Ninh Phước) Trong khi đó vùng bờ biển từ Bình Thuận đến Bà Rịa-Vũng Tàu không phát hiện sự có mặt của rong nâu Đoạn bờ biển Tây Nam Bộ thuộc tỉnh Kiên Giang từ Hòn Chông, Hòn Trẹm (xã Bình An) đến

thị xã Hà Tiên, Mỹ Đức, giáp biên giới Campuchia là vùng biển có nhiều điều kiện thuận lợi cho rong nâu phát triển [18] Nhìn một cách tổng quan hai khu vực ở ven biển phía Nam Việt Nam rong nâu phân bố tập trung là vùng ven biển và đảo từ Đà Nẵng đến Vũng Tàu và huyện Hà Tiên (từ xã Bình An đến Mỹ Đức Hà Tiên) [11], [16]

1.2.4 Thành phần hóa học của Rong Nâu

Trong quá trình bảo quản rong khô có hiện tượng xuất hiện các điểm lấm tấm trắng trên thân cây rong, đó là hỗn hợp muối và đường Mannitol theo tỷ lệ: muối 60-80% Mannitol 20-40% Rong bảo quản không tốt, độ ẩm cao làm cho mannitol bị phá hủy Công dụng của Mannitol dùng trong y học chữa bệnh cho người già yếu Trong quốc phòng dùng điều chế thuốc nổ theo tỷ lệ hỗn hợp mannitol với hydrogen và Nitơ Ngoài ra mannitol còn dùng điều chế thuốc sát trùng (Mannitol tác dụng với kim loại có tác dụng diệt trùng cao) Do có khả năng này mà ngày nay một số tác giả cho thấy có khả năng sản xuất thuốc trừ sâu có bản chất sinh học (bảo vệ thực vật) từ rong biển

+ Polysacaride

Alginic: Là một polysaccaride tập trung ở giữa vách tế bào, là thành phần chủ

yếu tạo thành tầng bên ngoài tế bào của rong Nâu Alginic và các muối của nó có nhiều công dụng trong ngành công nghiệp, y học, nông học và thực phẩm

Hàm lượng Alginic trong rong Nâu khoảng 2÷4% so với rong tươi và 13÷15%

so với rong khô Hàm lượng này phụ thuộc vào loài rong và vị trí địa lý môi trường

mà rong sinh sống Theo các tài liệu tổng kết của Miyake (1959) cho thấy hàm lượng Alginic trong các loài rong nâu có ở các vùng biển Liên Xô cũ là 13÷40% Hàm lượng Alginic trong rong Nâu ở các tỉnh miền Trung Việt Nam thường cao nhất vào tháng

4 trong năm

Sự tồn tại của Alginic trong tế bào ở dạng gì còn nhiều điều tranh cãi, nhưng số đông cho rằng Alginic tồn tại ở dạng muối Canxi không tan và dạng keo

Tính chất của Alginic và muối Alginat:

+ Alginic là acid hữu cơ yếu, không màu, không mùi, không tan trong các dung môi hữu cơ và nước

+ Khi ngâm vào nước thì Alginic hút nước trương nở nó có thể hút được lượng nước từ 10-20 lần trong lượng của nó

+ Alginic hòa tan trong dung dịch kiềm hóa trị 1 và tạo thành dung dịch muối kiềm có độ nhớt cao Chẳng hạn Alginic hòa tan trong dung dịch Hydroxit Natri và tạo thành dung dịch Alginat Natri có độ nhớt cao:

Alginic + Hydroxit Natri  Muối kiềm hòa tan Khi cho acid mạnh tác dụng với muối kiềm thì Alginic được tách ra kết tủa nổi lên bề mặt dung dung dịch:

Muối kiềm + Acid vô cơ  Alginic

+ Muối Alginat kim loại hóa trị 1: dễ hòa tan trong nước, tạo thành dung dịch keo nhớt, có độ dính, độ nhớt cao, khi làm lạnh không đông, khi khô trong suốt có tính đàn hồi

+ Muối Alginat kim loại hóa trị 2 không hòa tan trong nước, tùy theo kim loại

mà có màu khác nhau Khi muối ẩm thì dẻo dễ uốn hình, khi khô rất cứng, rất khó thấm nước (Nhờ có tính chất này mà Alginat có rất nhiều công dụng trong các lĩnh

vực khác nhau)

+ Bột Alginat rất dễ bị giảm độ nhớt nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp

Độ nhớt của dung dịch Alginat 5% sẽ bị giảm đi một nửa ngay cả khi bảo quản ở nhiệt độ 300C ± 2 trong thời gian từ 5-10 ngày Có thể dùng chất bảo quản như Acid Benzoic, Acid Socbic, Acid Dehydro Axetic, nếu Alginat đó dùng cho thực phẩm Còn nếu Alginat dùng cho kỹ thuật thì có thể dùng Fomaldehyt hoặc Pentaclorophenol để bảo quản

+ Khác với Agar khi giảm nhiệt độ thì dung dịch Alginat cũng không đông lại, ngay cả khi làm lạnh và tan giá thì độ nhớt và bề ngoài cũng không thay đổi

+ Các Alginat có khả năng tạo gel khi có mặt các ion Canxi (kể cả canxi Phosphat, canxi cacbonat và canxi Xitrat) Khi ở nhiệt độ phòng và ở trong vùng pH

= 4 - 10 Tham gia tạo gel trong trường hợp này do các tương tác tĩnh điện qua cầu Canxi, vì thế các gel này không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi

+ Các Alginat có khả năng tạo màng rất tốt

+ Các Alginat tích điện âm nên có thể keo tụ với các chất tích điện dương Ví

dụ Nhôm Alginat và nhôm Sunphat tạo ra những băng nổi dùng trong môi trường nước

+ Este Hydroxy Propilic của Alginat hòa tan tốt trong môi trường acid

Acid Fucxinic: Có tính chất gần giống với Acid Alginic Acid Fucxinic tác

dụng với Acid Sunfuric tạo hợp chất có màu phụ thuộc vào nồng độ Acid Sunfuric Acid Fucxinic + H2SO4 0.1%: cho sản phẩm màu xanh

Acid Fucxinic + H2SO4 10%: cho sản phẩm màu xanh tím

Acid Fucxinic + H2SO4 25%: cho sản phẩm màu tím

Acid Fucxinic + H2SO4 50%: cho sản phẩm màu đỏ

Acid Fucxinic + H2SO4 >50%: cho sản phẩm mất màu

+ Nhờ có những tính chất này mà Fucxinic được ứng dụng vào sản xuất tơ sợi màu, phim ảnh màu

+ Muối của Fucxinic với kim loại gọi là Fucxin

+ Fucxinic tác dụng với Iod cho sản phẩm màu xanh

Fuccoidin: là loại muối giữa acid fuccoidinic với các kim loại hóa trị khác nhau

như Ca, Cu, Zn Fuccoidinic có tính chất gần giống Alginic nhưng hàm lượng thấp hơn Alginic

Laminarin: là tinh bột của rong Nâu Laminarin thường ở dạng bột không màu,

không mùi và có hai loại: loại hòa tan và loại không hòa tan trong nước

Laminarin có hàm lượng từ 10÷15% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào loại rong, vị trí địa lý và môi trường sinh sống của từng loại rong Nâu Thường thì mùa

hè hàm lượng laminarin giảm vì phải tiêu hao cho quá trình sinh trưởng phát triển của cây rong

Công dụng của Laminarin: dùng cho thực phẩm và chăn nuôi

Cenlulose: là thành phần tạo nên vỏ cây rong Hàm lượng cellulose trong rong

Nâu nhiều hơn rong Đỏ

Công dụng: dùng cho công nghiệp giấy trong công nghiệp xây dựng (kết cấu xi măng)

* Protein

Protein trong rong Nâu không cao lắm nhưng khá hoàn hảo Do vậy rong Nâu

có thể sử dụng làm dược phẩm Protein của rong nâu thường ở dạng kết hợp với Iod hữu cơ như: MonoIodInzodizin, DiIodInzodizin Iod hữu cơ rất có giá trị trong y học

Do vậy rong nâu còn được dùng làm thuốc phòng chống và chữa bệnh bướu cổ (Vazdo)

Hàm lượng protein vùng biển Nha Trang dao động từ 8.05 ÷ 21.11% so với trọng lượng rong khô Hàm lượng các acid amin cũng đáng kể và có giá trị cao trong Protein của rong biển

* Chất khoáng

Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong rong Nâu thường lớn hơn trong nước

Hàm lượng Barium lớn hơn trong nước biển gần 1800 lần

Một số loài rong nâu còn có khả năng hấp thụ một số chất phóng xạ, do vậy có thể dùng rong nâu để xác định độ nhiễm phóng xạ của một vùng địa lý nào đó Hàm lượng khoáng của các loài rong nâu Nha Trang dao động từ 15.51- 46.30% phụ thuộc vào mùa vụ, thời kỳ sinh trưởng

Hàm lượng Iod của rong Nâu ở vùng biển miền Trung khá cao dao động từ 82mg% (≈ 0.0825%) Tuy nhiên về mùa đông hàm lượng Iod sẽ cao hơn Trong đó,

37-lòa Turbinaria ornata và S.kjellmanianum có hàm lượng cao hơn cả Từ đó, cho thấy

có thể tận dụng chiết rút Iod từ nguyên liệu rong Nâu trước khi chế biến Mannitol và Alginate

Thành phần hóa học của rong Nâu vùng biển Jeddah, Saudi Arabia cũng được nghiên cứu và trình bày trên Bảng 1.6

Bảng 1.6 Thành phần sinh hóa học của một số loài rong Nâu vùng biển

Jeddah, Saudi Arabia (mg% rong khô) Loại rong

Qua số liệu bảng 1.6 cho thấy chất lượng rong Nâu vùng biển Jeddah, Saudi Arabia cũng khá cao Hàm lượng Alginic dao động từ 23-40% Tỷ lệ M/G dao động

từ 0.71-1.60 trong đó loại rong S.vulgare có tỷ số M/G (0.71) khá nhỏ Do đó, Alginate có độ tạo gel cao nhất

1.2.5 Tình hình nghiên cứu rong nâu trên Thế giới và Việt Nam

1.2.5.1 Tình hình nghiên cứu rong nâu trên Thế giới [11]

Năm 1917, Kylin lần đầu tiên phân biệt bộ Fucales là một trong những bộ của ngành rong nâu Sau đó Oltmann (1889) gọi là bộ Fucaceen và chia ra các nhóm Durvilleae, Loriformes, Fucaceae, Cystosireen và Sargassen De Toni (1891) đổi tên Sargaseen thành Sargassaceae

Năm 1820 J Agarrdh đã lập ra một hệ thống phân loại về chi rong Mơ và đã

mô tả 62 loài Ông chia chi này ra 7 nhóm và sắp vào bộ gọi là Fucoideae Năm 1824, Ông đã bổ sung thêm số lượng lên 67 loài Sau đó một số các tác giả khác như Greville, Gaudichaud, Montagne… có mô tả thêm một số loài nhưng vẫn sắp vào hệ thống của J Agardh Năm 1889, Ông đã bổ sung thêm vào hệ thống phân loại của J Agardh đưa ra năm 1889 đã được nhiều tác giả đồng thời và sau này ủng hộ và sử dụng Quan trọng nhất là Grunow (1915-1916), đã triển khai và sử dụng hệ thống phân loại của J Agarrdh, mô tả 230 loài với nhiều thứ và dạng… Grunow đã bỏ ra nhiều thời gian và công sức miệt mài nghiên cứu về rong Mơ, đã thu thập mẫu vật ở

bờ biển của nhiều nước trên Thế giới và nhờ đó đã có nhiều so sánh quan trọng Một

số các tác giả khác đã góp phần vào việc nghiên cứu họ này như Yendo (1907) ở Nhật Bản đã mô tả 41 loài, Waber van Bosse (1913-1928) đã mô tả 45 loài ở vùng biển Đông Ấn Độ…

Đến năm 1931-1936, Setchell nghiên cứu rong biển ở vùng Hồng Kông, Trung Quốc đã đặc biệt chú ý đến họ Sargassaceae, kế thừa và phát huy hệ thống của J Agardh và Grunow, Ông đã mô tả 32 loài Từ đó đến nay, nhiều tác giả ở Trung Quốc, Nhật Bản, Úc, Philippines, Sri Lanka, Ấn Độ, Mỹ… đã có nhiều nghiên cứu bổ sung,

đã có các hội nghị quốc tế về nó, nâng tổng số loài được biết hiện nay trên Thế giới

lên khoảng 400 loài

1.2.5.2 Tình hình nghiên cứu rong nâu ở Việt Nam [11]

Ở Việt Nam, Loureiro là tác giả đầu tiên để ý đến một số loài rong Mơ nhưng chỉ là những mô tả sơ lược không hình vẽ trong “Flora Cochinchinensis” (1790)

Trong những mô tả của Loureiro có một số loài Fucus có thể là những Sargassum như Fucus granulatus, F.aculeatus, F natans Nhưng theo các mô tả này thật khó

cho chúng ta để có thể tìm lại mẫu vật, những hiểu biết thật sự của chúng ta về họ rong này chỉ bắt đầu vào thế kỷ 19 Cuộc thám hiểm về biển đầu tiên liên quan đến

bờ biển Việt Nam được thực hiện trên tàu “La Bonite” Gaudichaud (1837) đã thu

được ở Đà Nẵng loài Turbinaria decurrens và 4 loài rong Mơ là S armatum, S tortile,

S heterocytum và S horneri Trong tài liệu năm 1844-1846 còn kể thêm loài S polyporum và S sisymbrioides gặp ở biển Đông Sau đó Buseuil có thu thêm một số

loài đó là S cristaefolium, S.bicorne, S.polycystum, S.parvifolium

Năm 1954 Dawson đến làm việc tại Hải Học Viện Nha Trang có mô tả thêm 2

loài tại Nha Trang là S sandei, S crassifolium Cả hai tác giả Gaudichaud và Dawson

đều thu được mẫu rong Mơ vào các tháng 1, 2, 3 trong khi đó nhóm rong này thường phát triển mạnh và trưởng thành vào các tháng sau đó Các mô tả của tác giả trên thường sơ lược và không đầy đủ các cơ quan của rong Hiện nay không còn mẫu vật nào được lưu giữ tại Việt Nam

Từ đó đến nay việc nghiên cứu họ rong này do người Việt Nam thực hiện Gs Phạm Hoàng Hộ trong luận án 1961 đã ghi nhận được 15 loài, sau đó trong công trình nghiên cứu về rong biển của mình năm 1969, 1985 và một chuyên khảo về chi rong

Mơ năm 1967, tác giả đã mô tả được 41 loài 6 thứ và 3 dạng của họ rong này, trong

đó có 2 loài 2 thứ và 2 dạng mới cho khoa học là S congkinhii, S feldmanii, S

piluliferum var nhatranggensse, S hemiphyllum f serrata, Turbinaria ornata var prolifera và T ornata f.cordata Tuy nhiên các mẫu vật không còn lưu giữ tại Viện

Hải Dương Học Nhiều loài tác giả không thu lại được mẫu nên đã mô tả và hình vẽ

sơ lược theo mẫu của các tác giả nước ngoài đã thu được trước đây tại Việt Nam và

nay lưu trữ tại Viện Bảo Tàng Thiên Nhiên Paris của Pháp như S horneri, S

confusum, S asimile, S cristaefolium, S.armatum, S.brevifolium, S heterocysrum

Ở miền Bắc, Nguyễn Hữu Dinh trong luận án (1972) và trong công trình về rong biển miền Bắc cùng với các cộng sự (1994) đã mô tả 22 loài rong Mơ, nếu so với miền Nam đã bổ sung được 9 loài cho khu hệ rong Mơ Việt Nam, trong đó có 1 loài

và 1 dạng mới cho khoa học: S vietnamense và S mcclurei F duplicatum Lê Nguyên

Hiếu (1969) trong khi nghiên cứu khu hệ rong biển miền Bắc đã mô tả 3 loài cùng với được điểm phân bố của chúng

Nguyền Hữu Đại, trong luận án (1992) đã mô tả 52 loài, 8 thứ và 4 dạng của họ

rong Mơ trong đó có 2 loài và 2 thứ mới cho khoa học là S quinhonense, S

phamhoangii, S patens var vietnamense và S polycystu var onusta Tất cả các mẫu

vật về rong Mơ ở hai miền Nam Bắc Việt Nam hiện nay được lưu giữ tại Phòng Thực vật biển, Viện Hải Dương Học Nha Trang

Việc nghiên cứu sử dụng và chiết rút keo acid alginic từ rong Mơ cũng đã đạt được một số kết quả nhất định Trần Huy Thái (1976) đã nghiên cứu rong Mơ làm thuốc ngừa và chống bệnh bướu cổ, dùng làm phân bón hay thức ăn gia súc Huy Thục (1976) đã nghiên cứu sản xuất alginate Khoa Dược, Trường Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh (1981) đã phân tích hàm lượng acid alginic trong một số loài rong Mơ thường gặp và nguồn Iod dùng làm thuốc Trần Văn Ân, trong luận án (1982) đã theo dõi sự biến động hàm lượng cũng như chất lượng acid alginic trong rong Mơ theo thời gian và không gian ở vùng biển Nha Trang và Phan Rang, phương pháp chiết rút và cách sử dụng Hoàng Cường và cộng sự (1980), Lâm Ngọc Trâm, Ngô Đăng Nghĩa và cộng sự (1991, 1995) đã nghiên cứu thành phần hóa học, thử tách chiết mannitol cũng như nghiên cứu cấu trúc của acid alginic từ rong Mơ

1.2.6 Ý nghĩa kinh tế của rong nâu [15]

Rong nâu đã được loài người sử dụng từ lâu Chúng có thể dùng làm thức ăn trực tiếp cho người, gia súc, dùng làm nguyên liệu chế biến keo tảo, nguyên liệu điều chế các hợp chất quý và nguyên tố hiếm

Nhân dân vùng xứ lạnh như Nhật, Triều Tiên, Trung Quốc dùng rong nâu

Laminaria, Undaria làm thức ăn thay rau xanh và thức ăn khô

Keo rong nâu Algil và các hợp chất khác như muối Alginat, Manitol, Laminaria dùng nhiều trong kỹ nghệ chế hồ vải lụa, in hoa làm giấy, tráng phim và dùng trong

kỹ nghệ thực phẩm, quốc phòng đều có giá trị

Iod có nhiều trong tảo Laminaria có tác dụng chữa các bệnh bướu cổ Lõi của Laminaria có tác dụng chữa các bệnh ung thư dạ con

Trong nông nghiệp nhiều rong nâu như Sargassum dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, phân bón các loại cây lấy hạt như cà phê và các loại cây lấy củ ở nước ta vùng biển Quảng Ninh và một số tỉnh miền trung rong mơ phân bố nhiều nhân dân vùng này thường lấy về làm phân bón rất tốt

1.2.7 Quá trình vận chuyển và các biện pháp bảo quản rong khô [18]

Trong quá trình thu hái, chế biến và thương mại rong biển thường phải vận chuyển rong biển với khối lượng khá lớn Trong quá trình vận chuyển rong khô thường đóng rong thành kiện để tăng cường kho chứa và phương tiện vận chuyển Kiện rong phải được đóng gói bằng dây đai dọc, ngang có gắn nhãn hiệu ghi tên sản phẩm, cơ sở sản xuất, khối lượng tịnh Trong khi chờ đợi, rong phải được để trên các sàn gỗ cách mặt đất, cách tường 20 cm Hoặc có thể cắt rong thành các mảnh có chiều dài 3 đến 5 cm rồi đóng gói vào bao tải hoặc bao nylon Vận chuyển rong bằng các phương tiện có mái che Phương tiện phải khô sạch, không vận chuyển rong khô cùng với các loại hàng hóa tươi sống, ướt như tôm, cá…

* Một số hiện tượng hư hỏng của rong:

- Trạng thái cây rong bị thay đổi: rong giòn, mủn Giòn là do sấy nhiệt độ khá cao, rong mủn là do sơ chế nước ngọt không đúng kỹ thuật, hàm lượng muối còn nhiều Các loại vi sinh vật như cellulomonas, Aspegillus, Streptococcus, Pseudomonas và Penicilium hoạt động mạnh phân hủy cellulose và các chất keo rong

- Rong hao hụt trọng lượng do độ ẩm cao

- Rong hư cục bộ: do trải rong xuống nền nhà mà không tản nhiệt, xuất hiện sự

tự phát nhiệt nấm mốc phát triển

* Các biện pháp bảo quản rong khô

- Kho chứa phải thông thoáng, lưu thông không khí Không khí trong kho có độ

ẩm ≤ 80% Ngày khô ráo phải mở cửa kho để giảm độ ẩm của kho

- Các kiện rong được để trên các giàn cách mặt đất 15 ÷20 cm Giữa các giàn

có lối đi lại để thường xuyên kiểm tra, bốc xếp, tạo độ thoáng để tản nhiệt

- Phát hiện rong ẩm phải đưa đi chế biến ngay Khi rong mốc phải loại bỏ phần mốc, rửa, sấy lại

- Các kiện rong phải được sắp xếp theo chất lượng và thời gian sản xuất, rong nhập kho trước phải đưa sản xuất trước Rong khô đúng tiêu chuẩn, bảo quản đúng chế độ thời gian tối đa là 1 năm

1.3 TỔNG QUAN VỀ SẤY

1.3.1 Khái quát về sấy

Sấy tức là làm khô nguyên liệu nhờ vào tác nhân và thiết bị sấy Quá trình sấy

là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm… bằng phương pháp bay hơi

Nguồn tác nhân sấy khá phong phú như không khí nóng, hơi nước, khói lò… Tác nhân sấy sẽ cung cấp năng lượng cho nguyên liệu và làm cho nước ở trong nguyên

liệu bay hơi ra ngoài rồi được quạt gió mang đi [5]

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng trong vật liệu thành hơi Mục đích của việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong quá trình sấy nhằm: [5], [8], [19]

- Gia nhiệt cho vật để đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phần

áp suất hơi nước trên bề mặt

- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật liệu

- Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật liệu vào môi trường

Kết quả của quá trình sấy sẽ làm tách bớt nước ra khỏi nguyên liệu Do đó, hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong một đơn vị khối lượng sản phẩm sấy sẽ tăng lên

Ngoài ra, do hoạt độ của nước trong nguyên liệu giảm đến mức cần thiết nên ức chế

hệ vi sinh vật và một số enzym giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Ngoài ra, các vật liệu sau sấy đều được giảm giá thành vận chuyển [8], [13]

1.3.2 Các dạng nguyên liệu ẩm và sự liên kết ẩm với nguyên liệu

Vật ẩm thường là tập hợp của ba pha rắn, lỏng và hơi Các vật rắn đem sấy thường là các vật xốp mao dẫn hoặc keo xốp mao dẫn Trong các mao dẫn có chứa

ẩm lỏng cùng với hỗn hợp hơi-khí có thể rất lớn (thể tích xốp) nhưng tỷ lệ khối lượng của nó so với phần rắn và phần ẩm lỏng có thể bỏ qua Do vậy trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồm phần rắn khô và ẩm lỏng [5], [8], [19]

1.3.2.1 Các dạng nguyên liệu ẩm [5], [13]

- Vật thể keo: là loại keo 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: geletin, agar và các loại keo khác

- Vật thể mao quản xốp: là loại nguyên liệu giòn, khi khử nước không thay đổi

thể tích nhưng trở nên giòn và xốp, dễ nghiền tán thành bột như than, gỗ phấn,…

- Vật thể keo xốp: là loại nguyên liệu mang tính chất của vật thể keo và vật thể

mao quản xốp nên vừa keo 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…

Tùy theo mức độ keo và xốp khác nhau người ta có thể chia ra nhiều loại nhỏ hơn nữa

1.3.2.2 Các dạng liên kết của nước trong nguyên liệu ẩm [5], [13]

Quá trình sấy phụ thuộc vào rất nhiều đặc tính liên kết của nước ở trong vật liệu Nước hay chất lỏng khác nằm trong vật liệu liên kết với vật liệu theo ba dạng chủ yếu: liên kết cơ lý, liên kết hóa lý và liên kết hóa học

* Liên kết cơ lý

Liên kết cơ lý là liên kết kém bền vững nhất, ẩm dễ bị tách ra khỏi nguyên liệu sấy Đây là dạng liên kết giữa nước và vật liệu được tạo thành do sức căng bề mặt của nước trong các mao dẫn trên bề mặt ngoài của vật Liên kết cơ học bao gồm liên

kết cấu trúc, liên kết dính ướt và liên kết mao dẫn

+ Liên kết cấu trúc: là liên kết giữa nước và vật liệu hình thành trong quá trình sấy Ví dụ: nước trong các tế bào động vật, do vật đông đặc khi nó có chứa sẵn nước

Để tách nước liên kết cấu trúc ta có thể làm cho nước bay hơi, nén ép vật hoặc phá vỡ cấu trúc vật Sau khi tách nước vật bị biến dạng nhiều, có thể thay đổi tính chất và thậm chí thay đổi cả trạng thái pha

+ Liên kết dính ướt: là liên kết do nước bám dính vào bề mặt vật ẩm Liên kết dính ướt dễ bị tách ra khỏi vật bằng các phương pháp cơ học như: lau, thấm, thổi, vắt

ly tâm…

+ Liên kết mao dẫn: Nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản, ví dụ như gỗ, vải… Các vật này khi để nước sẽ theo các mao quản xâm nhập vào vật Khi vật thể này để trong môi trường ẩm thì hơi nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao dẫn và theo các mao quản xâm nhập vào vật thể Muốn tách ẩm ra khỏi vật liệu cần làm cho ẩm bay hơi hoặc đẩy ẩm ra bằng áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn Phần lớn vật sau khi tách ẩm liên kết mao dẫn vẫn giữ được kích thước, hình dáng và tính chất hóa lý

thành liên kết hấp thụ giữa nước và bề mặt

+ Liên kết thẩm thấu: là sự liên kết hóa lý giữa nước với vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào, tức là có sự chênh lệch áp suất hơi nước Quá trình thẩm thấu không kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt và không làm

cho vật biến dạng Về bản chất, ẩm thẩm thấu trong các tế bào không khác với nước bình thường và không chứa các chất hòa tan vì các chất hòa tan sẽ không khuếch tán vào trong tế bào cùng với nước

* Liên kết hóa học:

Liên kết hóa học giữa ẩm và vật khô rất bền vững trong đó các phần tử nước đã trở thành một bộ phận trong thành phần hóa học của phân tử vật ẩm

Loại ẩm này chỉ có thể tách ra khi có phản ứng hóa học và thường phải nung nóng vật đến nhiệt độ cao Sau khi tách ẩm tính chất hóa lý của vật thay đổi

Trong quá trình sấy ẩm liên kết hóa học không bị tách ra Quá trình sấy yêu cầu giữ nguyên các tính chất hóa lý của vật

Trong quá trình sấy, thông thường chúng ta có thể tách được toàn bộ ẩm liên kết cơ lý, ẩm liên kết thẩm thấu và một phần ẩm liên kết hấp thụ Riêng phần ẩm liên kết hóa học sẽ còn lại trong sản phẩm sấy Phần ẩm tách ra khỏi nguyên liệu trong quá trình sấy được gọi chung là ẩm tự do

1.3.3 Đặc điểm của quá trình sấy [5]

Nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức nhiệt độ và tốc độ chuyển động của không khí không quá lớn, đồng thời vật liệu có độ ẩm tương đối cao thì quá trình sấy sẽ xảy

ra theo ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi và giai đoạn sấy tốc độ giảm dần

* Giai đoạn làm 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 ướt Trong giai đoạn này, toàn bộ vật liệu được gia nhiệt Ẩm trong vật liệu cũng 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 ướt

Tuy nhiên, sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đều ở phần ngoài và phần trong vật liệu Vùng trong vật liệu đạt đến nhiệt độ kế ướt chậm hơn Đối với

vật liệu dễ sấy thì giai đoạn này làm nóng vật xảy ra nhanh

* Giai đoạn sấy tốc độ không đổi

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ướt Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt độ cung cấp chỉ để làm hóa hơi Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật liệu, ẩm lỏng

ở bên trong vật liệu sẽ được truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi Do nhiệt độ không khí nóng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật liệu và môi trường cũng không đổi Do vậy, tốc độ bay hơi ẩm của vật liệu cũng không đổi Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vật liệu theo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi

* Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần

Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật liệu là ẩm liên kết Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lơn hơn ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ Do vậy, tốc độ bay hơi trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi và càng giảm theo thời gian sấy Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật liệu càng giảm và tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ

ẩm của vật liệu cân bằng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấy thì quá trình thoát ẩm của vật ngừng lại, có nghĩa là tốc độ sấy bằng không

1.3.4 Sự khuếch tán của nước trong vật liệu

Trong quá trình sấy xảy ra quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm: quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt vào vật sấy và quá trình truyền ẩm từ trong nguyên liệu sấy ra ngoài bề mặt nguyên liệu sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt nguyên liệu sấy vào môi trường Các quá trình trên xảy ra đồng thời trên vật liệu sấy và chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau [5]

Quá trình khuếch tán ngoại

Khuếch tán ngoại là quá trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt nguyên liệu sấy vào môi trường không khí Động lực của quá trình này là áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu sấy lớn hơn áp suất riêng phần hơi nước trong không khí [13]

Giai đoạn khuếch tán nội

Khuếch tán nội là quá trình dịch chuyển của hàm ẩm trong nguyên liệu ra bề mặt ngoài của nguyên liệu Động lực của quá trình khuếch tán nội là do sự chênh lệch

về độ ẩm giữa các lớp bên trong và bên ngoài nguyên liệu Nếu sự chênh lệch về độ

ẩm càng lớn, tức là gradient độ ẩm lớn thì tốc độ khuếch tán nội càng nhanh [13]

Mối quan hệ giữa khuếch tán ngoại và khuếch tán nội: [5], [8], [13], [19]

Khuếch tán ngoại và khuếch tán nội có quan hệ mật thiết với nhau, tức là 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 cường độ khuếch tán nội nhanh hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ nhanh hơn nhưng điều này rất khó xảy ra Nếu cường

độ khuếch tán nội bé hơn khuếch tán ngoại thì bề mặt của nguyên liệu dễ bị tạo màng khô làm ảnh hưởng xấu đến quá trình dịch chuyển ẩm

Trong quá trình sấy, ở giai đoạn đầu khi hàm lượng nước trong nguyên liệu nhiều làm cho sự chênh lệch về độ ẩm lớn nên cường độ khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tán ngoại và lượn ẩm thoát ra được nhiều, vì vậy ở giai đoạn này có thể tăng vận tốc chuyển động của không khí để tăng khả năng dịch chuyển ẩm Nhưng vào giai đoạn cuối của quá trình sấy, khi lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít, trong khi tốc độ bay hơi ở mặt ngoài nhanh mà cường độ khuếch tán nội bé nên bề mặt dễ tạo màng cứng làm ảnh hưởng xấu đến quá trình khuếch tán nội Chính vì vậy,

ở giai đoạn sấy tốc độ giảm dần nên hạn chế cường độ khuếch tán ngoài bằng cách giảm vận tốc chuyển động của không khí

1.3.5 Yêu cầu của sản phẩm sấy

Rong khô có độ ẩm <18%, phải đồng đều, sạch, thân cây cứng, dai, màu vàng, nâu, đen, 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 Phân loại thiết bị sấy

Thiết bị sấy là thiết bị nhằm thực hiện các quá trình làm khô các vật liệu, các

chi tiết hay các sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến một độ ẩm nhất

định theo yêu cầu [5]

Phương pháp sấy được chia ra làm hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo:

1.3.6.1 Sấy tự nhiên [5], [13]

Là quá trình phơi vật liệu ngoài trời Phương pháp này sử dụng nguồn nhiệt bức

xạ của mặt trời và ẩm bay ra được không khí mang đi (nhiều khi được hỗ trợ bằng gió tự nhiên)

Phương pháp sấy tự nhiên được tiến hành trong không khí ngoài trời Vì vậy nó phụ thuộc vào nhiều điều kiện tự nhiên nên ta không chủ động điều chỉnh được chất lượng sản phẩm, khó cơ giới hóa, thời gian của quá trình khá dài nên sản phẩm dễ bị

ô nhiễm do bụi và vi sinh vật Ngoài ra lượng ẩm trong nguyên liệu tách ra không triệt để và chiếm diện tích sân phơi Nhưng có ưu điểm là nguồn năng lượng mặt trời

rất phong phú mà không phải tốn kém gì, thiết bị phơi yêu cầu rất đơn giản

1.3.6.2 Sấy nhân tạo

Các phương pháp sấy nhân tạo được thực hiện trong thiết bị sấy Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại:

* Phương pháp sấy đối lưu

Trong phương pháp này, người ta sử dụng không khí nóng để làm tác nhân sấy Mẫu nguyên liệu sẽ được tiếp xúc trực tiếp với không khí nóng trong buồng sấy, một phần ẩm trong nguyên liệu sẽ được bốc hơi Như vậy, mẫu nguyên liệu cần sấy sẽ được cấp nhiệt theo nguyên tắc đối lưu Khi đó, động lực của quá trình sấy là do: [8]

- Sự chênh lệch áp suất hơi tại bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy, nhờ đó

mà các phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu sẽ bốc hơi

- Sự chênh lệch ẩm tại bề mặt và tâm của nguyên liệu, nhờ đó mà ẩm tại tâm nguyên liệu sẽ khuếch tán ra vùng bề mặt

Sấy đối lưu được thực hiện trong nhiều thiết bị như: thiết bị sấy buồng, sấy hầm, sấy băng tải, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy tầng sôi, thiết