Nghiên cứu thực nghiệm sấy khổ qua sử dụng Halogen

Khổ quả “thuốc đắng dã tật” là một sản phẩm có nhiều tác dụng trong y học và là một sản phẩm được phổ biến rộng rãi trên thị trường Việt Nam. Trong nghiên cứu này đã tiến hành thực nghiệm xác định chế độ sấy phù hợp cho Khổ Qua dạng lát, với công nghệ sấy đèn halogen. Thực nghiệm đã tiến hành khảo sát sự ảnh hường khác nhau của chế độ sấy đến sản phẩm khổ qua sấy dạng lát với các chế độ sấy cần khảo sát là nhiệt độ là 60oC, 65oC và 70oC, độ dày vật liệu sấy lần lượt là 3mm, 5mm và 7mm.

Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh HNKH-04 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SẤY KHỔ QUA SỬ DỤNG HALOGEN TRẦN ĐÌNH ANH TUẤN*1, Khoa Cơng nghệ Nhiệt Lạnh-Trường Đại học Cơng nghiệp TpHCM Tóm tắt Khổ “thuốc đắng dã tật” sản phẩm có nhiều tác dụng y học sản phẩm phổ biến rộng rãi thị trường Việt Nam Trong nghiên cứu tiến hành thực nghiệm xác định chế độ sấy phù hợp cho Khổ Qua dạng lát, với công nghệ sấy đèn halogen Thực nghiệm tiến hành khảo sát ảnh hường khác chế độ sấy đến sản phẩm khổ qua sấy dạng lát với chế độ sấy cần khảo sát nhiệt độ 60oC, 65oC 70oC, độ dày vật liệu sấy 3mm, 5mm 7mm Kết thực nghiệm đánh giá qua hai yếu tố độ ẩm sản phẩm sấy màu sắc cảm quan Kết quả, nghiên cứu xác định với Khổ Qua dày 5mm, nhiệt độ sấy 65oC thời gian sấy cho sản phẩm đạt độ ẩm 29.12% phù hợp với độ ẩm yêu cầu bảo quản có màu sắc xanh tự nhiên Từ khóa Độ ẩm sản phẩm sấy, Halogen, Khổ qua, Nhiệt độ sấy, Sấy EXPERIMENTAL RESEARCH FOR BITTER GOURD BASED ON HALOGEN LAMP Abstract In this study, we have conducted experiments to determine the suitable drying regime for Bitter gourd slice by employing halogen lamp technology The experiment has investigated the effect of various parameters drying performance on the drying products In which, the experiment established 03 temperature levels to be surveyed as 60oC, 65oC and 70oC with the drying products with thickness of 3mm, 5mm and 7mm respectively Experimental results are assessed through two factors that are the drying product moisture content and the sensory color As a result, research has determined that with the thickness of 5mm, the drying temperature of 65oC during the 9-hour drying time for the product to reach the moisture content of 29.12%, consistent with the required humidity for preservation and with natural green color and beautiful than when compared to products currently on the market Keywords Moisture content, Halogen Bitter gourd, Drying Temperature, Drying TỔNG QUAN Kỹ thuật sấy kỹ thuật lâu đời kết hợp từ nhiều lĩnh vực khác khoa học, công nghệ, tảng kiến thức thực tiễn (đúc kết từ quan sát thực nghiệm yếu tố kinh nghiệm nhân viên kỹ thuật vận hành) Cho đến nay, sấy lĩnh vực ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nông nghiệp[1], sản xuất gốm sứ[2], hóa học[3], cơng nghệ dược phẩm[4], giấy, dệt may đặc biệt lĩnh vực thực phẩm[5] Khi trình sấy xảy ra, tác động yếu tố mơi trường bên ngồi nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc, tính chất, cấu trúc vật lý thân vật liệu sấy, bên vật liệu sấy xuất cách đồng thời q trình chuyển khối – nhiệt Từ dễ dàng thấy rằng, sấy lĩnh vực có kỹ thuật phức tạp chưa có phương trình tốn học mơ tả đầy đủ mối liên quan trình chuyển khối-nhiệt xảy bên vật liệu yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy trình bày Chính vậy, nhiều thập kỷ qua, sấy lĩnh vực thúc nhà khoa học quan tâm tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện q trình sấy, chế độ sấy Với lí này, nghiên cứu tiếp tục đề xuất sử dụng halogen để thực tìm chế độ sấy phù hợp cho đối tượng nghiên cứu Khổ qua dạng lát -44- Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Khổ Qua giống sinh trưởng thuộc khu vực nhiệt đới cận nhiệt đới Ngoài Việt Nam, Khổ Qua trồng phổ biến Ấn Độ, Trung Quốc, Caribbean Khổ Qua từ xưa người chọn làm nguồn thực phẩm thiết yếu lẽ chứa nhiều chất dinh dưỡng tốt cho sức khoẻ lại dễ chế biến, dễ trồng, dễ chăm sóc Ngồi việc ăn bổ dưỡng sử dụng, cịn vị thuốc với nhiều cơng dụng chữa bệnh Có nhiều báo nghiên cứu công bố cho thấy Khổ Qua đem đến lợi ích y học giúp cải thiện tiêu hóa giảm mức đường huyết cho người Thành phần Khổ Qua calo chất béo đầy đủ chất dinh dưỡng quý magiê, kẽm, phốt pho, sắt, betacaroten, canxi, kali, [6] Nó làm giảm tỷ lệ mắc khuyết tật ống thần kinh trẻ sơ sinh, nguy mắc bệnh tim mạch [7], làm giảm số loại ung thư thực quản, tuyến tụy ung thư phổi[8] Ngoài ra, Việt Nam, Khổ Qua từ lâu dùng làm thuốc thuốc, sử dụng để điều trị bệnh khác bệnh đái tháo đường, ho, bệnh đường hô hấp, bệnh ngồi da, vết thương Nó giúp làm gan tái tạo tế bào gan giảm cân Vì lợi ích dinh dưỡng cơng dụng tuyệt vời nêu nên nhu cầu sử dụng sản phẩm Khổ Qua dạng sấy khô ngày tăng cao Sản phẩm Khổ Qua dạng sấy khô sử dụng loại trà thảo dược Do vậy, việc nghiên cứu để tìm chế độ sấy phù hợp cho sản phẩm Khổ Qua sấy khô nhằm tạo sản phẩm ngày chất lượng cao hơn, có thời gian bảo quản lâu việc cần thiết Có nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, Khổ Qua, giá trị nhiệt độ sấy khoảng từ 40oC đến 80oC, tùy theo bề dày Khổ Qua phương pháp sấy[6][9] Xuất phát từ tham khảo ban đầu đó, nghiên cứu đề xuất nghiên cứu sấy Khổ Qua với giá trị nhiệt độ từ 60oC – 70oC với phương pháp sấy đèn halogen Với phân tích trên, báo tiến hành nghiên cứu khảo sát trình sấy cho Khổ Qua với phương pháp gia nhiệt công nghệ halogen với mục tiêu nhằm xác định chế độ sấy phù hợp hơn, tạo sản phẩm có chất lượng cao lí sau: i/ Mặc dù cơng nghệ đèn halogen có nhiều ưu điểm sử dụng rộng rãi lĩnh vực sấy, việc ứng dụng halogen cho sấy Khổ Qua chưa nghiên cứu nhiều đầy đủ ii/Với cơng dụng Khổ Qua phân tích trên, nghiên cứu chọn Khổ Qua vật liệu sấy cho sản phẩm Khổ Qua sấy dạng lát THỰC NGHIỆM VÀ DỮ LIỆU 2.1 Vật liệu thực nghiệm Vật liệu thực nghiệm Khổ qua trái tươi mua vào buổi sáng sớm chợ Gò vấp Loại trái Khổ Qua mua cần có màu xanh đậm, không non không già Nếu khổ qua non bị khô, sản phẩm sau sấy không đảm bảo chất dinh dưỡng vật liệu, già, có màu vàng, sấy gây biến đổi màu sắc không đẹp mắt, giảm giá trị kinh tế Sau đưa phịng thí nghiệm X6.10 khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh, trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Tại đây, mẫu kiểm tra, loại bỏ mẫu lỗi dập, nát, trầy xước trình vận chuyển Quá trình phân loại nhằm đảm bảo mẫu thực nghiệm đạt độ tươi, hư hỏng đồng kích thước q trình Sau đó, mẫu thực nghiệm tạo hình dạng lát theo độ dày vật liệu sấy 3mm, 5mm 7mm 2.2 Mơ hình thực nghiệm Để tiến hành thực nghiệm, nghiên cứu sử dụng tủ sấy Hình 1, Hình 1(a) mơ tả mơ hình thiết kế sau hồnh thành chế tạo Mơ hình sấy có kích thước dài x rộng x cao 550x550x850 (mm), gồm có tầng có 04 khay inox để chứa vật liệu sấy Mỗi tầng bố trí đèn halogen có cơng suất 100W/1 bóng, nên cơng suất tối đa halogen sử dụng mơ hình sấy 600W, nhiệt độ tối đa buồng sấy 90oC Các khay inox đặt trục xoay tròn, điều chỉnh tốc độ xoay thông qua thiết bị biến tần Nhiệt độ sấy kiểm soát thiết bị SSR thiết lập với biên độ dao động nhiệt độ cài đặt ±2oC Khi nhiệt độ đạt giá trị cài đặt, thiết bị SSR điều chỉnh cường độ sáng bóng đèn halogen để giảm nhiệt độ phát Trong mơ hình sấy bố trí 04 cảm biến nhiệt độ với sai số thiết bị đo ±0.02oC vị trí bên ngồi để nhận thơng tin nhiệt độ trước buồng sấy, có hai cảm biến nhiệt độ đặt ngăn để nhận thông tin nhiệt độ sấy 01 cảm biến nhiệt độ đặt cửa hút để theo -45- Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh dõi thông tin nhiệt độ sau trình sấy Lượng ẩm tách đưa cửa hút bố trí tủ sấy (a) (b) Hình 1: Mơ hình sấy halogen – (a) Tủ sấy; (b) Thiết bị DDC-C46 Việc thu thập liệu thí nghiệm sử dụng thơng qua thiết bị DDC-C46 (Hình 1b) giao tiếp với máy tính qua cổng RS32 Phần mềm điều khiển thiết bị DDC có giao diện Hình Do q trình sấy q trình có thay đổi yếu tố sấy lớn, để tăng độ tin cậy liệu, đòi hỏi liệu thu thập hệ thống đạt trạng thái ổn định Do vậy, thí nghiệm nghiên cứu này, số liệu ghi lại từ phần mềm với khoảng thời gian phút/1lần Hình 2: Giao diện phần mềm điều khiển DDC-C46 2.3 Bố trí thí nghiệm Trong nghiên cứu tiến hành khảo sát yếu tố tác động đến q trình sấy nhiệt độ, độ dày sản phẩm Với nhiệt độ, nghiên cứu tiến hành thiết lập 03 mức nhiệt độ 60oC, 65oC, 70oC Vật liệu sấy Khổ Qua dạng lát với độ dày tiến hành khảo sát thực nghiệm 3cm, 5cm, 7cm Do đó, nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng đến trình sấy sau: - Ảnh hưởng độ dày vật liệu sấy - Ảnh hưởng nhiệt độ sấy - Ảnh hưởng thời gian sấy Trong trình thực sấy, việc xác định thay đổi độ ẩm vật liệu sấy tiến hành xác định theo định kỳ thời gian 10 phút/lần tính tốn theo cơng thức[16][17] sau : -46- Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh 𝜔𝑐 = 𝑚𝐶 −𝑚𝐾 𝑚𝐶 (1) Trong đó, 𝜔𝑐 : hàm lượng ẩm vật liệu sấy thời điểm xác định (%) mc : khối lượng vật liệu sấy thời điểm t, (g) mk : khối lượng vật liệu sấy thời điểm xác định t+1, (g) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Xác định độ ẩm ban đầu vật liệu sấy Trước tiến hành thực nghiệm, vật liệu sấy rửa sạch, để khô mơi trường tự nhiên, sau xác định hàm lượng ẩm ban đầu phương pháp sấy kiệt để loại bỏ hoàn toàn ẩm tủ sấy 250oC Kết xác định được, Khổ Qua có hàm lượng ẩm khoảng từ 92% - 95%, kết tương đồng so với nghiên cứu công bố [11][17] Xác định ảnh hưởng độ dày vật liệu sấy đến trình sấy Trong thực nghiệm thực tiến hành thí nghiệm 03 mức độ dày khác vật liệu sấy 3mm, 5mm, 7mm, với giá trị nhiệt độ cố định khoảng thời gian sấy Trong trường hợp này, nghiên cứu chọn nhiệt độ thí nghiệm 65oC thời gian 8g Kết thực nghiệm xác định được: Về độ ẩm: độ ẩm vật liệu sấy sau kết thúc trình sấy 23.33% Khổ Qua dày 3mm, 30.41% Khổ Qua dày 5mm 45.08% Khổ Qua dày 7mm - Về màu sắc (Hình 3): thấy sản phẩm có độ dày 7mm biến đổi màu nhất, cịn sản phẩm dày mm có tượng bắt đầu ngả vàng, màu sắc tươi Tuy nhiên độ ẩm sản phẩm 7mm với độ ẩm kết thúc trình sấy 45.08% cao chưa đạt độ ẩm yêu cầu bảo quản Trong đó, với sản phẩm Khổ Qua dày 5mm, có màu sắc sau sấy sắc trắng sản phẩm tươi, đồng thời đáp ứng độ ẩm bảo quản sản phẩm thị trường Dày 5cm Dày 7cm Dày 3cm Hình 3: thay đổi màu sắc Khổ Qua dạng lát với độ dày khác với nhiệt độ sấy 65oC, thời gian 8g Hình biểu diễn thay đổi hàm lượng ẩm Khổ Qua với 03 loại độ dày khác trình sấy nhiệt độ sấy 65oC, thời gian sấy -47- Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Độ ẩm vật liệu [%] 100% 80% 60% 40% 20% Độ dày mm Độ dày mm Độ dày mm 0% 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 Thời gian [Phút] Hình 4: Sự thay đổi độ ẩm Khổ Qua với độ dày khác nhiệt độ sấy 65oC, thời gian sấy 8h Qua Hình dễ nhận thấy rằng, khoảng thời gian 100 phút đầu, tốc độ sấy loại VLS khơng có nhiều khác biệt Điều lý giải, nhiệt cung cấp giai đoan chủ yếu để gia nhiệt tách hàm lượng ẩm tự bề mặt VLS Hàm lượng ẩm tự bề mặt chiếm tỷ trọng không đáng kể tổng hàm lượng ẩm VLS Giai đoạn 2, từ phút 130 đến 360, dễ dàng nhận thấy có khác biệt lớn tốc độ sấy loại VLS Rõ ràng, với VLS có độ dày 3mm có tốc độ sấy nhanh nhất, VLS có độ dày 7mm có tốc độ sấy chậm Xác định ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến vật liệu sấy Trong thí nghiệm này, nhóm tác giả tiến hành khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến trình sấy vật liệu sấy Để khảo sát yếu tố ảnh hưởng này, nghiên cứu chọn độ dày lát cắt khổ qua 5mm nhiệt độ sấy thiết lập mức 60⁰C, 65⁰C, 70⁰C, thời gian sấy Kết trình bày sau 100% Độ ẩm vật liệu [%] 90% 80% 70% 60% 50% 40% 60⁰C 30% 65⁰C 70⁰C 20% 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 Thời gian [Phút] Hình 5: thay đổi ẩm Khổ Qua nhiệt độ sấy 60⁰C, 65⁰C, 70⁰C với thời gian sấy Qua Hình 6, thấy khoảng nửa thời gian đầu, tức đến 250 phút, ảnh hưởng nhiệt độ sấy, tốc độ giảm ẩm tất vật liệu sấy gần Điều lý giải, nhiệt lượng cung cấp cho vật liệu sấy giai đoạn có tác dụng với lượng ẩm bề mặt Từ sau giai đoạn này, tốc độ sấy ảnh hưởng 03 chế độ nhiệt độ sấy xuất phân biệt rõ Và, tốc độ giảm ẩm vật liệu sấy tác dụng nhiệt độ sấy 70oC nhanh Khi kết thúc trình sấy, độ ẩm cuối vật liệu sấy đạt 45% nhiệt độ sấy 60oC, 37.79% nhiệt độ sấy 65oC 30.41% thực sấy 70oC thời gian sấy 8h Tương tự trên, thực nghiệm tiến hành so sánh màu sắc vật liệu sấy sau kết thúc trình sấy sản phẩm sấy 60⁰C giữ màu xanh tốt so với sản phẩm sấy 65oC 70⁰C (Hình 7) Qua kết thấy rằng, với độ dày 5mm vật liệu sấy, tiến hành sấy với thời gian giờ, sản phẩm sau sấy với nhiệt độ 60oC chưa thể đạt yêu cầu, với nhiệt độ 65oC với màu sắc gần -48- Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh dạng tươi, sản phẩm gần xấp xỉ độ ẩm yêu cầu cuối với nhiệt độ 70oC độ ẩm sản phẩm đạt yêu cầu, màu sắc bắt đầu ngả vàng (70oC) (65oC) (60oC) Hình 6: Kết sấy Khổ Qua dạng lát với nhiệt độ sấy khác So sánh với sản phẩm thị trường Qua kết thực nghiệm trên, nhận thấy thực sấy nhiệt độ sấy 65oC cho sản phẩm Khổ Qua với độ dày 5mm, cho nhiều kết ưu điểm Tuy nhiên, với chế độ sấy nhiệt độ sấy, thời gian sấy, độ dày VLS tiến hành khảo sát trên, kết độ ẩm VLS trình sấy chưa đạt yêu cầu so với sản phẩm thị trường (nhóm tác giả thu thập sản phẩm sấy E_mart – Gò vấp làm mẫu đối chứng), tức xấp xỉ 30% Vì vậy, nghiên cứu thực sấy với chế độ sấy 65oC, VLS dày 5mm Kết thực cho thấy để sản phẩm đạt độ ẩm tương đồng với sản phẩm thị trường thời gian sấy 9h Cụ thể, độ ẩm sản phẩm sấy trường hợp 29.12% Khi tiến hành so sánh sản phẩm nghiên cứu với sản phẩm E-mart, dễ nhận thấy sản phẩm sấy nghiên cứu có màu sắc sáng hơn, màu xanh sản phẩm gần tự nhiên, sản phẩm thị trường bị biến đổi sang đen (Hình 7) Hình 7: So sánh sản phẩm thực nghiệm với sản phẩm thị trường KẾT LUẬN Qua kết thí nghiệm, nhận thấy độ dày sản phẩm ảnh hưởng lớn đến trình sấy khổ qua, độ dày lớn thời gian sấy lâu ngược lại Sau nhiệt độ sấy, với nhiệt độ cao thời gian sấy giảm ảnh hưởng nhiều đến màu sắc sản phẩm Sản phẩm có khả tiêu thụ thị trường sản phẩm có độ dày 5mm, sấy nhiệt độ 65⁰C, với độ ẩm cuối 29.12%, lưu lại màu sắc xanh tự nhiên, đảm bảo chất lượng, phù hợp với điều kiện sử dụng bảo quản thời gian dài DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHO [1] [2] [3] G.A ầiftỗiolu, F Kadrgan, M.A.N Kadırgan, G Kaynak, Smart agriculture through using costeffective and high-efficiency solar drying, Heliyon 6, 2020 T V Vakalova, I.B Revva, Use of zeolite rocks for ceramic bricks based on brick clays and clay loams with high drying sensitivity, Constr Build Mater 255, 2020 S Septien, S.W Mirara, B.S.N Makununika, A Singh, J Pocock, K Velkushanova, C.A Buckley, Effect of drying on the physical and chemical properties of faecal sludge for its reuse, J Environ -49- Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh [4] [5] [6] [7] [8] [9] Chem Eng 8, 2020 A.B Meneguin, H da Silva Barud, R.M Sábio, P.Z de Sousa, K.F Manieri, L.A.P de Freitas, G Pacheco, J.D Alonso, M Chorilli, Spray-dried bacterial cellulose nanofibers: A new generation of pharmaceutical excipient intended for intestinal drug delivery, Carbohydr Polym 249, 2020 N Ahmed, J Singh, H Chauhan, P.G.A Anjum, H Kour, Different Drying Methods : Their Applications and Recent Advances, Int J Food Nutr Saf 4, 34–42, 2013 I Biswas, S Mandal, M Samadder, S Mukherjee, B Chandra, K Viswavidyalaya, W Bengal, Drying characteristics of bitter gourd (Momordica charantia), 14, 111–116, 2018 J.P Simon, E.S Hudes, W.S Brown, Serum ascorbic acid and cardiovascular disease prevalence in US adults, Epidemiology 9, 316–21, 1988 M.J Wargovich, Anticancer properties of fruits and vegetables, HortScience 35, 573–575, 2000 J.K Yan, L.X Wu, Z.R Qiao, W.D Cai, H Ma, Effect of different drying methods on the product quality and bioactive polysaccharides of bitter gourd (Momordica charantia L.) slices, 2019 -50- ... đèn halogen có nhiều ưu điểm sử dụng rộng rãi lĩnh vực sấy, việc ứng dụng halogen cho sấy Khổ Qua chưa nghiên cứu nhiều đầy đủ ii/Với cơng dụng Khổ Qua phân tích trên, nghiên cứu chọn Khổ Qua. .. dưỡng cơng dụng tuyệt vời nêu nên nhu cầu sử dụng sản phẩm Khổ Qua dạng sấy khô ngày tăng cao Sản phẩm Khổ Qua dạng sấy khô sử dụng loại trà thảo dược Do vậy, việc nghiên cứu để tìm chế độ sấy phù... vật liệu sấy cho sản phẩm Khổ Qua sấy dạng lát THỰC NGHIỆM VÀ DỮ LIỆU 2.1 Vật liệu thực nghiệm Vật liệu thực nghiệm Khổ qua trái tươi mua vào buổi sáng sớm chợ Gò vấp Loại trái Khổ Qua mua cần