(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu sấy lạnh sản phẩm dứa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU SẤY LẠNH SẢN PHẨM DỨA GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: TRẦN VĂN CHIẾN MSSV: 12116006 SKL004848 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 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 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2012-10116006 NGHIÊN CỨU SẤY LẠNH SẢN PHẨM DỨA GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: TRẦN VĂN CHIẾN MSSV: 10116006 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2016 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG Bảng 3.24d Bảng ma trận thực nghiệm phương án trực giao cấp với hàm mục tiêu màu sắc X7 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 1,78 1,78 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 7,96 X4y4 17,40 -18,70 -17,60 17,60 15,50 SVTH: Trần Văn Chiến Trang 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -15,70 -15,10 19,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,60 Áp dụng phương pháp tính tốn phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu để tính hệ số phương trình hồi quy bao gồm: b 0, b1, b2, b3, b12, b13, b23, b11, b22, b33 Bảng 3.25 Hệ số PTHQ cho màu sắc b0 16,939 Tính phương sai tái xác định theo thí nghiệm bổ sung tâm Bảng 3.26 Phương sai tái cho màu sắc Tính phương sai SVTH: Trần Văn Chiến b1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG Bảng 3.27 Sai số PTQH màu sắc 0,076 0,093 0,093 0,093 0,114 0,114 0,114 0,114 0,114 0,114 Tính ý nghĩa hệ số PTQH kiểm định theo tiêu chuẩn Student: = Bảng 3.28 Kiểm tra tính ý nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student màu sắc t0 223,312 Nhận Tra bảng (f2) = t0,05 (3) = 3,182, chọn p = 0,05, f2 = n0 – = Hệ số t12, t11, t22 nhỏ (f2) hệ số hồi quy tương ứng bị loại khỏi PTHQ Do nhận phương trình hồi quy dạng: = 16,939 - 0,702x1 - 0,36x2 + 0,547x3 + 0,375x1x3 + 0,5x2x3 - 0,659( - 0,667) (IV) Dựa vào phương trình (III) ta tính ( yi - ) SVTH: Trần Văn Chiến Trang 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG 16,83 1,52 15,29 0,05 17,38 0,03 17,38 0,33 17,38 0,03 17,38 0,00 Tổng 8,06 Để kiểm tra tương thích PTHQ với thực nghiệm, ta tính phương sai dư F= Bảng 3.30 Kiểm định Fisher PTHQ hàm mục tiêu màu sắc 0,733 0,104 F 7,073 F0,05(11,3) 8,763 Qua biểu mẫu kiểm tra tính tương thích phương trình hồi quy TN ta thấy F < F1 – p (f1, f2) = F0,05(11,3) với f1 = N – L = 18 – = 11 Tóm lại phương trình hồi quy thực nghiệm màu sắc là: = 16,939 - 0,702x1 - 0,36x2 + 0,547x3 + 0,375x1x3 + 0,5x2x3 - 0,659( - 0,667) Ta thấy phương trình hồi quy thực nghiêm tương ứng với số liệu thực nghiệm, ta tiến hành giải tiếp toán tối ưu mục tiêu Đặt để hàm mục tiêu màu sắc hướng giá trị cực tiểu Giải tốn tối ưu mục tiêu để tìm giá trị x1, x2, x3 cho: = f’4min(x1, x2, x3) = f’4 (x1, x2, x3) Tiến hành tối ưu hóa phần mềm solver Excel ta có ứng với màu sắc thấp SVTH: Trần Văn Chiến Trang 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP có thơng số sau: 3.4 Xây dựng giải toán tối ưu đa mục tiêu Các toán tối ưu mục tiêu khơng có nghiệm chung Vì khơng tồn nghiệm không tưởng phương án tối ưu không tưởng Do chế độ cơng nghệ xác định toán tối ưu đa mục tiêu Bài toán tối ưu đa mục tiêu phát biểu sau: Hãy xác định xj opt opt opt opt = (x1 , x2 , x3 ) Є Ωx = {-1.414 ≤ x1; x2; x3 ≤ 1.414} opt để {yjmin = fj(x ) = fj (x1,x2,x3) với j = 1÷3} Nghĩa là: Ta có hàm mục tiêu sau: y1= 5,628 - 0,518x1 + 0,649x2 - 0,547 x3 - 0,609 x2x3 + 0,532 (x3 - 0,667) y2 = 4,485 + 0,784x1+ 0,752x2 + 0,409x3 – 0,355 ( - 0.667) y3 = 12,626 + 0,314x1 + 1,698x3 - 0,415 ( y4 = 16,939 - 0,702x1 - 0,36x2 + 0,547x3 + 0,375x1x3 + 0,5x2x3 - 0,659( - 0,667) (3 - 0,667) + 0,414 ( - 0,667) Về mặt lý thuyết cần tìm giá trị (x1, x2,x3) để thỏa tất hàm mục tiêu đạt giá UT trị thực tế điểm cần tìm f =( min, min, min) không tồn gọi điểm khơng tưởng Do tìm điểm tối ưu thỏa mãn UT hàm mục tiêu cho khoảng cách từ điểm tối ưu f đến điểm không tưởng ngắn SVTH: Trần Văn Chiến Trang 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG 3.5 Xây dựng giải toán tối ưu đa mục tiêu theo phương pháp điểm không tưởng Từ hàm mục tiêu thành phần ta đưa hàm mục tiêu tổ hợp Một chuẩn tối ưu tổ hợp S định nghĩa theo biểu thức sau: 0,5 S(x) = [ ] 0,5 =[ (3.6) ] Trong đó: yj (x) phương trình hồi quy thực nghiệm với mục tiêu khác giá trị lớn phương trình hồi quy Dễ dàng thấy S(x) khoảng cách từ điểm y(x) (hay f(Z)) đến điểm không tưởng y UT UT (hay f ) Thay phương trình hồi quy thực nghiệm (3.2), (3.3), (3.4), (3.5) vào giá trị lớn nhát phương trình vào phương trình (3.6) ta hàm S(x): S(x) = [(5,628 - 0,518x1 + 0,649x2 - 0,547 x3 - 0,609 x2x3 + 0,532 (x3 - 0,667) – 3,58) + (4.485 + 0.784x1 + 0.752x2 + 0.409x3 - 0.355 ( - 0.667) – 1,26) + ((1/(16,939 - 0,702x1 - 0,36x2 + 0,547x3 + 0,375x1x3 + 0,5x2x3 - 0,659( (12,626 + 0,314x1 + 1,698x3 - 0,415 ( (3.7) - 0,667) + 0,414 ( - 0,667))) – 0,0524) + 0,5 - 0,667) – 9,78) ] Tiếp theo ta tìm giá trị nhỏ S(x), từ tìm nghiệm (x1, x2, x3) nằm cung A – f(ZS) – f(ZR) – B đứng gần nghiệm không tưởng y UT Theo phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu với chuẩn tổ hợp S, ta có: Tiến hành tính tốn phần mềm Excel Solver ta tìm giá trị x1, x2, x3 để Smin Trong Smin khoảng cách ngắn đạt được, gái trị x1, x2, x3 nghiệm tối ưu cần tìm tốn tối ưu hóa đa mục tiêu Từ giá trị với SVTH: Trần Văn Chiến , , ta thực phép tốn chuyển biến mã hóa Trang 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thành biến thực Z1, Z2, Z3 cơng thức sau: Từ ta tính được: Z1 = 30,12 ( C) ; Z2 = 8.1(m/s) ; Z3 = 25,78 (h) Z1, Z2, Z3 giá trị tối ưu cần tìm để tối ưu hóa q trình cơng nghệ Bảng 3.31 Gíá trị hàm mục tiêu tối ưu 3.6 Thảo luận Qua tổng quan tài liệu, phân tích đối tượng cơng nghệ tiến hành thực nghiệm, chúng tơi có số nhận xét sau:  Đối với việc lựa chọn mức yếu tố ảnh hưởng toán quy hoạch thực nghiệm: - o Nhiệt độ sấy thấp 18 C chênh lệch động học trình sấy thấp, tốc độ bay nước giảm, kéo dài thời gian sấy dẫn đến tốn chi phí lượng o Nếu nhiệt độ môi trường sấy cao 32 C hàm lượng dinh dưỡng tổn thất lớn - Thời gian sấy từ 25 – 31 giờ, sấy khoảng thời gian độ ẩm sản phẩm đạt yêu cầu thấp 6% (cụ thể thí nghiệm dao động từ 4,12% - 6,2%) Thời gian sấy lâu dẫn đến tổn thất dinh dưỡng nhiều làm tăng chi phí lượng Như sau tiến hành thí nghiệm chúng tơi nhận thấy mức yếu tố phù hợp để đạt yêu cầu ba hàm mục tiêu đặt  Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ: Từ kết phân tích, thí nghiệm tiến hành phương pháp xử lý số liệu, SVTH: Trần Văn Chiến Trang 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG thấy yếu tố cơng nghệ có ảnh hưởng lẫn định lớn đến chất lượng sản phẩm hiệu kinh tế Đối với độ ẩm: thời gian sấy dài, nhiệt độ cao độ ẩm sản phẩm đạt thấp, đạt yêu cầu để bảo quản - Đối với chi phí lượng: nhiệt độ thấp thời gian ngắn điều kiện tốt để q trình sấy có chi phí lượng thấp - Đối với màu sắc độ tổn thất vitamin C: nhiệt độ sấy thấp, thời gian sấy ngắn giúp giảm độ tổn thất vitamin C màu sắc sản phẩm sau sấy  Chế độ sấy lạnh tối ưu: Để thỏa mãn bốn hàm mục tiêu độ ẩm, chi phí lượng độ tổn thất vitamin C, màu sắc thực tốn tối ưu hóa bốn mục tiêu nhận chế độ o tối ưu để sản phẩm sau sấy đạt chất lượng tốt nhất, là: nhiệt độ sấy 30,12 C, áp suất sấy 0,008 mmHg thời gian sấy 25,78 o Nếu sấy nhiệt độ cao 30,12 C, vận tốc tác nhân sấy 8,1 m/s thời gian dài 25,78 làm ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng, hóa học khác dứa, đặc biệt thành phần quan trọng; áp suất cao kéo dài thời gian sấy làm tăng chi phí lượng o Nếu sấy dứa thời gian 25,78 với nhiệt độ thấp 30,12 C, vận tốc 8,1m/s giúp giảm tổn thất lại không đạt độ ẩm cần thiết nước nguyên liệu chưa thể bay hết, làm ảnh hưởng đến khả bảo quản làm giảm chất lượng sản phẩm Khi sấy dứa chế độ tối ưu, sản phẩm tạo có độ ẩm đạt yêu cầu (5,09%), độ tổn thất vitamin C (2,11%), chi phí lượng 10,16 kWh/kg sản phẩm Kết rút từ nghiên cứu bước đầu giúp cho việc xác định chế độ công nghệ sấy lạnh dứa tối ưu nhằm tạo sản phẩm có chất lượng cao, tiết kiệm chi phí lượng, góp phần giảm giá thành sản phẩm SVTH: Trần Văn Chiến Trang 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG 3.7 Xây dựng quy trình cơng nghệ Từ thơng số tối ưu tìm được, chúng tơi đưa quy trình sấy dứa phương pháp lạnh Nguyên liệu Phân loại Loại bỏ hư hỏng, lựa chọn đạt yêu cầu Loại bỏ phần không Cắt gọt vỏ sử dụng q trình chế biến Loại bụi bẩn cịn bám Rửa Tạo hình Cắt lát: 0,5cm Sấy Nhiệt độ: 30,1 C Tốc độ: 8,1 m/s Thời gian: 25,78 h Sản phẩm Hình 3.1 Quy trình sấy dứa phương pháp lạnh tối ưu SVTH: Trần Văn Chiến Trang 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Hình 3.2 Sản phẩm dứa sấy lạnh Dứa có thành phần hóa học đa dạng, ngồi giá trị dinh dưỡng cịn có giá trị dược phẩm, mỹ phẩm cao Tuy nhiên, dứa tươi có độ ẩm cao gây khó khăn việc bảo quản Để giữ dưỡng chất quý giá dứa mà đảm bảo khả sử dụng thời gian dài sử dụng phương pháp sấy lạnh Qua phân tích đối tượng cơng nghệ, tiến hành thực nghiệm xử lý số liệu, o xác định chế độ tối ưu để sấy lạnh sữa ong chúa T bth= 30,12 C; t= 25,78giờ; V= 8,1m/s Khi sấy lạnh dứa chế độ cho sản phẩm với độ ẩm thích hợp để bảo quản, hạn chế tổn thất dinh dưỡng so với dứa tươi, đồng thời chi phí lượng cho sản phẩm thấp, giúp giảm giá thành dứa sấy Dứa sau sấy lạnh khả bảo quản nhiệt độ thường thời gian dài, dễ dàng sử dụng, trình vận chuyển dễ dàng khối lượng nhỏ Do đó, dứa sấy sản phẩm có tiềm lớn, việc ứng dụng công nghệ sấy lạnh vào dây chuyền sản xuất cần thiết để đa dạng hóa sản phẩm từ dứa nguyên liệu, tăng nhu cầu sử dụng dứa thị trường SVTH: Trần Văn Chiến Trang 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG Kiến nghị: Do thời gian nghiên cứu ngắn điều kiện nghiên cứu hạn chế nên bên cạnh vấn đề nghiên cứu tồn vấn đề cần giải sau: - Nghiên cứu kết hợp tối ưu hóa với hàm mục tiêu khác hàm lượng glucomannan, acemannan, hàm lượng acid béo tự do, … để xác lập chế độ công nghệ tối ưu cho tất thành phần dinh dưỡng dứa - Nghiên cứu sâu công nghệ sấy lạnh - Cần có nguồn nguyên liệu ổn định đảm bảo chất lượng đưa vào nguyên cứu để đảm bảo tính xác giá trị dinh dưỡng, hóa lý - Tăng kinh phí thời gian nghiên cứu, sử dụng phương pháp kết nghiên cứu xác có độ tin cậy cao SVTH: Trần Văn Chiến Trang 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Đường Hồng Dật (2003) Cây dứa kĩ thuật trồng NXB Lao động-Xã hội, Hà Nội Hoàng Xuân Đại Dứa chổng béo http://www.ykhoa.net/SKDS.yhoccotmen/57_05 Nguyễn Thị Hoàng Lan (2001) Tìm hiểu đặc tỉnh Carotenoỉt, anthocyanỉns hợp chất thơm giống dứa R241 Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nông thôn, số 12 ngày 04/09/2001 Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thuỷ, TS Nguyễn Thanh Hằng, ThS Lê Thị Lan Chi (2005) Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men Tăng giá trị từ khâu sản xuất đến tiêu dùng ngành rau Việt nam Viện nghiên cứu sách lương thực quốc tế Tổng cục thống kê- số liệu thống kê nông lâm thuỷ sản- 2000, NXB Thống kê, Hà Nội Trần Thế Tục (2009) Cây dứa, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Trần Thế Tục- Vũ Mạnh Khải (2000) Kĩ thuật trồng dứa, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Lê Ngọc Tú cộng (2000) Hố sinh cơng nghiệp, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội 10 Nguyễn Tấn Dũng (2013), Các trình thiết bị truyền nhiệt thực phẩm, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM 11 Nguyễn Tấn Dũng (2011), phương pháp quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần 12 Nguyễn Tấn Dũng, Lê Xuân Hải, Trịnh Văn Dũng.(2010) Tối ưu hóa đa mục tiêu với chuẩn tối ưu tổ hợp S ứng dụng xác lập chế độ công nghệ sấy thăng hoa cho thủy sản nhóm giáp xác đại diện tơm sú Tạp chí KH&CN, tập 13, số K3-2010, trang 60 – 61 13 Nguyễn Tấn Dũng Tạp chí STINFO số 6, năm 2016 http://www.cesti.gov.vn/…/fi…/STINFO/Nam2016/So6/Trang33.pdf SVTH: Trần Văn Chiến Trang 79 ... dòng sản phẩm bán sản phẩm từ dứa  Sản phẩm Hiện nay, thị trường có sản phẩm dứa như: SVTH: Trần Văn Chiến Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Dứa đồ hộp ngâm nước đường - Nước dứa cô đặc - Nước ép dứa - Dứa. .. đông lạnh … GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG  Bán sản phẩm Ngồi dịng sản phẩm dứa dùng chế biến bán sản phẩm , phế phẩm như: - Sản xuất acid citric - Sản xuất chế phẩm bromelin - Sản xuất giấm - Sản. .. thực phẩm - Trường đại Sư Phạm Kỹ Thuật tiến hành thực đề tài: ? ?Nghiên cứu công nghệ sấy lạnh sản phẩm dứa" Mục đích, yêu cầu đề tài Nghiên cứu chế độ công nghệ sấy lạnh dứa nhằm tạo sản phẩm