đồ án công nghệ sấy lạnh và tối ưu hóa

Bài nghiên cứu đã tiến hành khảo sát chế độ sấy lạnh trong khoảng nhiệt độ sấy: 35-45oC và tốc độ tác nhân sấy: 8-12m/s. Sau đó giải bài toán tối ưu để tìm được nhiệt độ sấy và tốc độ tác nhân sấy thích hợp đảm bảo hàm lượng alkaloid cao nhất và chi phí năng lượng thấp nhất. Cuối cùng là phối trộn với 0-15% hoa cúc khô rồi đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng tìm ra sản phẩm được ưa thích nhất. Giải bài toán tối ưu hóa quá trình sấy lạnh cho kết quả với nhiệt độ là 41,93oC và tốc độ tác nhân sấy ở buồng sấy là 8,34 m/s thì hàm lượng alkaloid là cao nhất và chi phí năng lượng là thấp nhất. Khi đánh giá cảm quan, sản phẩm được phối trộn với 10% hoa cúc khô được ưa thích nhất.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh sản xuất trà lạc tiên túi lọc Nhiệm vụ khóa luận: − Tổng quan nguyên liệu lạc tiên Tổng quan hệ thống sấy lạnh, phương pháp quy hoạch − − thực nghiệm tối ưu hóa Tối ưu hóa q trình sấy lạnh trà lạc tiên để tìm chế độ sấy tối ưu Đánh giá cảm quan sản phẩm trà lạc tiên Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 06/02/2017 Ngày hồn thành khóa luận: 30/07/2017 Phần hướng dẫn: Nội dung u cầu khóa luận tốt nghiệp thơng qua Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày tháng năm 20 Trưởng Bộ mơn Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn nội dung trình bày khóa luận tốt nghiệp tơi thực Tơi xin cam đoan nội dung tham khảo khóa luận tốt nghiệp trích dẫn xác đầy đủ theo qui định Ngày tháng Ký tên năm 2017 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH Sơ đồ nghiên cứu Hình 2.2 Sơ đồ tốn mục tiêu Hình 2.3 Sơ đồ tốn đa mục tiêu Hình 2.4 Quy trình sản xuất trà lạc tiên DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT QHTN: Quy hoạch thực nghiệm BTTƯ: Bài toán tối ưu TNS: tác nhân sấy PTHQ: phương trình hồi quy TĨM TẮT KHĨA LUẬN Lạc tiên loại thảo dược có tác dụng an thần, chống lo âu, hồi hộp Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng dụng lạc tiên chưa phổ biến Phần lớn, dân gian thường sử dụng lạc tiên để nấu canh phơi khô làm nước uống Bài nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh vào sản xuất lạc tiên làm trà túi lọc nhằm tạo sản phẩm tốt cho sức khỏe, đáp ứng nhịp sống nhanh xã hội Bài nghiên cứu tiến hành khảo sát chế độ sấy lạnh khoảng nhiệt độ sấy: 3545oC tốc độ tác nhân sấy: 8-12m/s Sau giải tốn tối ưu để tìm nhiệt độ sấy tốc độ tác nhân sấy thích hợp đảm bảo hàm lượng alkaloid cao chi phí lượng thấp Cuối phối trộn với 0-15% hoa cúc khô đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng tìm sản phẩm ưa thích Giải tốn tối ưu hóa q trình sấy lạnh cho kết với nhiệt độ 41,93oC tốc độ tác nhân sấy buồng sấy 8,34 m/s hàm lượng alkaloid cao chi phí lượng thấp Khi đánh giá cảm quan, sản phẩm phối trộn với 10% hoa cúc khơ ưa thích MỞ ĐẦU Hiện nay, sản phẩm thức uống nói chung sản phẩm trà đóng gói nói riêng giữ thị phần tiêu thụ định Những sản phẩm khơng mang tính chất giải khát mà cung cấp giá trị dinh dưỡng hay bổ sung chất cần thiết Nói riêng sản phẩm trà túi lọc, người tiêu dùng quen với sản phẩm từ trà trà xanh, hồng trà, lục trà, phụ phẩm kèm trà xanh hoa cúc, trà đào, Phát triển hơn, doanh nghiệp ngày mở rộng đến sản phẩm trà không xuất phát từ trà mà từ loại thảo mộc, có trà từ lạc tiên Trên thị trường nước ta xuất bày bán nhiều loại trà có tác dụng chữa bệnh như: trà tiêu độc, trà nhuận gan, trà lợi tiểu, trà sâm, Hiện nhiều nước sản xuất trà dược liệu quy mô lớn tự động hóa, nhu cầu sử dụng lớn, phát triển rộng dạng trà Trong lạc tiên có hoạt chất tác động trực tiếp lên trơn làm giãn chống co thắt nên dùng để chữa bệnh đau bụng co thắt đường tiêu hóa, co thắt tử cung Ngồi chứa nhóm harmala alkaloid có tác dụng điều hòa tim mạch, an thần, trị ngủ Trà từ lạc tiên phù hợp với sống phải tiếp xúc với nhiều thực phẩm có tính nóng rượu, bia, đồ cay Trước lạc tiên phơi khô nấu lên làm trà, nhiên việc phơi khô phụ thuộc nhiều vào thời tiết, khó đảm bảo vệ sinh tổn thất nhiều hoạt chất sinh học Từ thực tiễn đó, thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh sản xuất trà lạc tiên túi lọc” nhằm tìm chế độ sấy lạnh tối ưu ứng dụng vào quy trình sản xuất trà lạc tiên để giữ lại màu sắc, mùi vị hoạt chất sinh học vốn có lạc tiên  − −  Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất trà lạc tiên túi lọc với chất lượng tốt Xác định thông số tối ưu cho quy trình cơng nghệ giai đoạn sấy phối trộn Đối tượng nghiên cứu đề tài: nguyên liệu chính: lạc tiên, nguyên liệu phụ: hoa cúc trắng  Phạm vi nghiên cứu: − Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cơng đoạn sấy lạnh, sau sử dụng mơ hình tốn học để tìm thơng số tối ưu cho đối tượng công nghệ − Phối trộn với hoa cúc khơ chọn tỷ lệ thích hợp phương pháp đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng  Nội dung nghiên cứu: − Tìm hiểu nguyên liệu lạc tiên, nguyên liệu phụ hoa cúc, tổng quan phương pháp sản xuất trà thảo mộc, tìm hiểu sấy lạnh, phương pháp quy hoạch − − thực nghiệm tối ưu hóa Tối ưu hóa q trình sấy lạnh trà lạc tiên túi lọc giải toán tối ưu Khảo sát tỷ lệ phối trộn với hoa cúc đánh giá cảm quan sản phẩm trà lạc tiên túi lọc  Ý nghĩa khoa học thực tiễn: • Ý nghĩa khoa học: − Nghiên cứu làm sở lý luận khoa học để phân tích yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy lạnh lạc tiên nói riêng sản xuất trà nói chung − Nghiên cứu làm tảng cho nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ cho sản phẩm trà thảo mộc sấy lạnh khác • Ý nghĩa thực tiễn − Đây hướng cho công nghệ sản xuất trà thảo mộc Bằng việc ứng dụng phương pháp sấy lạnh, hoạt chất sinh học, màu sắc, hương vị thảo dược trì, đảm bảo vệ sinh khơng phụ thuộc vào thời tiết phương pháp phơi khô thông thường − Ngoài sản phẩm trà lạc tiên túi lọc thật có ý nghĩa với người ngủ, giúp điều hòa nhịp tim, huyết áp, tốt cho sức khỏe TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan nguyên liệu 1.1.1 1.1.1.1 Giới thiệu lạc tiên Nguồn gốc, phân loại Cây lạc tiên gọi cây: Mác Quánh Mon (tiếng Tày), Chùm Bao, Co Hồng Tiên (tiếng Thái), Dây Lưới, Dây Nhãn Lồng, Lạc Tiên, Stinking passion-flower, Tagua passion- flower (tiếng Anh), Passion (tiếng Pháp) (T.K Lim, 2012) Cây lạc tiên thuộc Bộ: Hoa tím, Họ: Passifloraceae Có nhiều lồi lạc tiên như: Passiflora foetida L., Passiflora incarnate L (lạc tiên hoa tía), Passiflora edulis Sims, Passiflora quadrangularis (dưa gang tây), Passiflora lutea ( lạc tiên hoa vàng) (Wiart C, 2006) Cây có nguồn gốc từ Nam Mỹ, Trung Mỹ, Mexico, Carribbean sau du nhập đến nước thuộc vùng nhiệt đới (Rao cộng sự, 1995) Cây lạc tiên dùng nghiên cứu Passiflora foetida L 1.1.1.2 Hình thái Hình 1.1 Cây lạc tiên Lạc tiên loài dây mọc leo, thân mềm, có nhiều lơng mềm Lá mềm, mọc so le, hình tim dài 6-10 cm, rộng 5-8 cm, mép lượn sóng xẻ sâu thành thùy, đáy hình tim, mép có lông mịn, cuống dài 7-8 cm Đầu tua thành lò xo Hoa đơn độc, cánh màu trắng hay tím nhạt, đường kính 5,5 cm, đài màu trắng phía có gân xanh đài có gân với gân phụ giống mà khơng có phiến mà có gân Một đĩa có tầng tua, mặt tua có màu tím trong, vành có lơng mịn Trụ cao có đầu tím đỏ, nhị có bao phấn màu vàng gục xuống phía Quả hình trứng dài 2-3 cm Mùa hoa khoảng tháng 4-5, mùa vào tháng 5-7 ( Đỗ Tất Lợi, 2006) 1.1.1.3 Phân bố Lạc tiên loài dây leo thân cỏ Sinh trưởng đồn điền, cồn cát ven biển, sông ngòi, thung lũng, hẻm núi, sườn núi đá, đồi sườn dốc, (T.K.Lim, 2012) Lạc tiên phân bố chủ yếu nước Nam Mỹ: Argentina, Brazil, Colombia, Ecuador, Peru, Venezuela (Perez JO cộng sự, 2007) Cây Passiflora foetida L mọc hoang khắp nơi nước ta, tỉnh Hòa Bình, Thái Ngun, Bắc Giang, Quảng Bình, Thừa Thiên, Quảng Nam, Đà Nẵng (Phạm Thanh Kỳ, 1998) 1.1.1.4 Thành phần dinh dưỡng Thành phần dinh dưỡng 100g lạc tiên (Voon Boon Hoe & Kueh Hong Siong,1999) Bảng 1.1 Bảng thành phần dinh dưỡng lạc tiên Năng lượng: 73 Kcal Ẩm(%) Protein(%) Fat(%) Carbohydrate( %) Xơ(%) Tro (%) 79,1 6,5 1,1 9,2 1,8 2,2 P(mg) K(mg) Ca(mg) Mg(mg) Fe(mg) Mn(p.p.m.) Cu(p.p.m.) Vitamin C (mg) Zn(p.p.m.) 98 660 261 71 5.4 32 2,7 2,9 26,1 Ngoài ra, lạc tiên tìm thấy chứa nhiều hoạt chất sinh học như: flavonoid, alkaloid,  Flavonoid: − Flavonoid − pachypodol; 7,4’-dimethoxyapigenin; ermanin; 4’,7-O-dimethyl- naringenin; 3,5-dihydroxy-4,7-dimethoxy flavanone (Echeverri Suarez,1989) C-glycosyl flavonoid chrysoeriol, apigenin, isovitexin, vitexin, 2’’-xylosylvitexin, luteolin-7-β-D glucoside, kaempferol (Ulubelen cộng sự, 1982) Huỳnh Lợi cộng (2011) sử dụng phương pháp HPLC để phân tích hàm lượng vitexin lạc tiên thu hái từ nhiều vùng Việt Nam Kết hàm lượng vitexin khoảng 0,15-0,4%, thân khoảng 0,005% Vitexin có tác dụng hạ huyết áp mạnh, chống viêm chống co thắt.( Prabhakar MC, 1981) Gần vitexin isovitexin chứng minh có hiệu ức chế AGEs - Sản phẩm glycat hóa bền vững, giảm biến chứng bệnh tiểu đường (Peng X cộng sự, 2008) Ngoài ra, Kawasaki M cộng (1994) chứng minh Kaempferol, apigenin luteolin lạc tiên có khả chống dị ứng, ức chế phóng thích histamine  Harmala Alkaloid: Các alkaloids loại harmala bao gồm Harmaline, Harmalol Harmine, có tác dụng ức chế men monoamine oxidase nên đóng vai trò quan trọng tác động sinh học Krishnaveni cộng (2011) sử dụng phương pháp sắc ký cột phân tích quang phổ để phân lập, định tính harmaline lạc tiên • Harmine: C13H12N2O 7-Methoxy-1-methyl-9H-pyrido[3,4-b]indole Hình 1.2 Harmine 10 46 Huỳnh Văn Chước 1999 Kỹ thuật sấy, NXB Khoa học kỹ thuật 47 Viện Dược Liệu 2004 Cây thuốc động vật làm thuốc Việt Nam, NXB Khoa học kỹ thuật, tập II, tr 574-579 65 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết xử lý số liệu tiêu Bảng 1: Kết xử lý số liệu xác định hàm lượng alkaloid N Mean Std Deviation Std Error 95% Confidence Interval for Mean Minimum Maximum 0009018 0004041 Lower Bound 046020 010161 Upper Bound 053780 013639 0489 0111 0517 0124 0005568 0003215 043717 046483 0446 0457 014500 0001000 0000577 014252 014748 0144 0146 045000 0001000 0000577 044752 045248 0449 0451 016900 0005292 0003055 015586 018214 0165 0175 thí nghiem 040000 0017321 0010000 035697 044303 0390 0420 thí nghiem 064700 0003606 0002082 063804 065596 0644 0651 thí nghiem 053200 0002646 0001528 052543 053857 0529 0534 thí nghiem 10 054100 0001000 0000577 053852 054348 0540 0542 30 039530 0179307 0032737 032835 046225 0111 0651 thí nghiem thí nghiem 3 049900 011900 0015620 0007000 thí nghiem 3 045100 thí nghiem thí nghiem thí nghiem Total Test of Homogeneity of Variances alkaloid Levene Statistic 7.597 df1 df2 Sig .000 20 ANOVA alkaloid Between Groups Within Groups Sum of Squares 009 000 Total 009 Df 20 Mean Square 001 000 F 1532.554 Sig .000 29 Bảng 2: Kết xử lý số liệu xác định chi phí lượng Descriptives chiphi N thí nghiem thí nghiem Mean 3 640000 1.230000 Std Deviation 0173205 0264575 Std Error 0100000 0152753 95% Confidence Interval for Mean Lower Bound 596973 1.164276 Upper Bound 683027 1.295724 Minimum 6200 1.2000 Maximum 6500 1.2500 thí nghiem 3 1.590000 0346410 thí nghiem 710000 thí nghiem 580000 thí nghiem thí nghiem thí nghiem 0200000 1.503947 1.676053 1.5500 1.6100 0200000 0115470 660317 759683 6900 7300 0100000 0057735 555159 604841 5700 5900 1.350000 0360555 0208167 1.260433 1.439567 1.3100 1.3800 320000 0300000 0173205 245476 394524 2900 3500 1.220000 0435890 0251661 1.111719 1.328281 1.1700 1.2500 thí nghiem 520000 0458258 0264575 406163 633837 4800 5700 thí nghiem 10 550000 0458258 0264575 436163 663837 5000 5900 30 871000 4191399 0765241 714491 1.027509 2900 1.6100 Total Test of Homogeneity of Variances chiphi Levene Statistic 1.319 df1 df2 Sig .288 20 ANOVA chiphi Between Groups Within Groups Total \ Sum of Squares 5.073 022 5.095 Df 20 29 Mean Square 564 001 F 512.391 Sig .000 Phụ lục 2: Tính hệ số PTHQ BTTƯ Yếu tố -α -1 +1 +α �Z Z1(oC) 34.61 35 40 45 45.39 Z2 (m/s) 7.84 10 12 12.16 Bảng 3: Hàm mục tiêu: hàm lượng alkaloid x0 x1 x2 x1x2 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1.07 1.07 0 1.07 0 x12 -0.6 32 0.36 0.36 0.36 0.36 0.53 0.53 0.63 x22 -0.6 32 0.36 0.36 0.36 0.36 0.63 0.63 0.53 x02 x12 x22 1 1 1 1 1 1 1.16 0.016 1.16 0.040 1.16 y1 0.049 0.011 0.045 0.014 0.045 (x1x2) (x1') (x2') 2 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 x0y1 x1y1 x2y1 0.14 0.05 0.01 0.04 0.01 0.05 0.01 0.04 0.01 0.05 0.01 0.05 0.01 0.28 0.4 0.04 0.04 0.28 0.4 0.01 0.4 0.28 0.04 (x1x2)y (x1')y 1 0.05 0.018 -0.01 0.004 -0.05 0.017 0.015 0.02 (x2')y1 0.0183 0.0043 0.044 0.012 0.052 0.005 0.0166 0.0053 0.024 -0.0284 0.046 0 0.009 -0.0107 0.012 0.04 -0.03 0.0212 0.049 0.02 1 0 1.07 0 0 0.63 0.63 0.63 0.53 0.63 0.63 0.064 1.16 0.053 0 0.054 1 0 10 6.32 6.32 0.4 0.28 0.06 0.07 -0.04 0.0343 0.058 0.4 0.4 0.05 0 -0.03 -0.0336 0.053 0.4 0.4 0.02 -0.03 -0.0342 0.053 2.72 0.09 0.05 0.39 -0.06 -0.0068 b0 b1 b2 b12 b11 b22 0.040 0.016 -0.004 0.002 -0.021 -0.002 Sb0 Sb1 Sb2 Sb12 Sb11 Sb22 0.00020 0.00025 0.000253 0.000318 0.000386 0.000386 t0 t1 t2 t12 t11 t22 196.426 15.2627 61.79183 5.813989 53.82826 6.440158 nhận nhận nhận loại nhận loại 1 1 L= f1=N-L= f2=no-1= tp(f2) = t0.05(1)=12.7062 F= 114.11