(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp để sản xuất sản phẩm khoai tây sấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN LÊ NGỌC LAM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY CHÂN KHÔNG NHIỆT ĐỘ THẤP ĐỂ SẢN XUẤT SẢN PHẨM KHOAI TÂY SẤY NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - 8540101 SKC006558 Tp Hồ Chí Minh, 2020 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trần Lê Ngọc Lam Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 17/01/1992 Nơi sinh: Sơng Bé Q qn: Bình Phước Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: khu phố Phú Thanh, phường Tân Phú, thành phố Đồng Xồi, tỉnh Bình Phước II Q TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Đại học quy Thời gian đào tạo: 2010 - 2014 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Ngành học: Công nghệ thực phẩm Tên đồ án, luận án mơn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa gạo Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Người hướng dẫn: Ths Cao Xuân Thủy – Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm TPHCM BI Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 (Ký tên ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Để thực hoàn thành luận văn cách hoàn chỉnh, nỗ lực cố gắng thân cịn có hướng dẫn nhiệt tình q Thầy cơ, động viên gia đình bạn bè thời gian học tập nghiên cứu luận văn Xin chân thành tỏ lòng biết ơn với Thầy PGS Nguyễn Tấn Dũng hết lòng giúp đỡ, hỗ trợ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Cảm ơn q thầy khoa Cơng nghệ hóa học thực phẩm – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM tận tình truyền đạt kiến thức tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn! TPHCM, tháng năm 2020 Học viên Trần Lê Ngọc Lam iii TĨM TẮT Bài nghiên cứu trình bày kết nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp để sản xuất sản phẩm khoai tây sấy” nhằm nâng cao giá trị sử dụng khoai tây Nghiên cứu nhằm mục đích (i) tìm nhiệt độ thời gian chần khoai tây trước sấy, (ii) xác lập chế độ công nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp khoai tây tối ưu để chế biến sản phẩm sấy có giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan cao, (iii) xây dựng quy trình sản xuất khoai tây sấy chân không nhiệt độ thấp Kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy khoai tây chần 0 nhiệt độ 95 C thời gian phút sấy nhiệt độ 38,65 C, áp suất môi trường sấy 0,02 mmHg, thời gian 9,38h sản phẩm sau sấy có chi phí lượng 3,82 kWh, độ ẩm 4,03%, độ giòn 7,675 N độ tăng hàm lượng chất xơ cao 38,15% Từ khóa: Sấy chân khơng nhiệt độ thấp, khoai tây, sấy chân không nhiệt độ thấp khoai tây, khoai tây sấy The study presents the research of the topic “Study on technology for producing dried potato by low-temperature vacuum” to improve the value of potato The study aims to (i) determine the blanching temperature and time, (ii) establish the optimal low-temperature vacuum drying technology regime for processing valuable drying products and (iii) develop a low-temperature vacuum drying potato production process The result shows that the potato are blanched at 95 C for minutes and dried at 38,65 C, the drying environment pressure is 0,02 mmHg, and the time of 9,38 h is energy per kg 3,82 kWh, the moisture content 4,03%, the brittleness 7,675 N and increase in fiber content 38,15% Key: low-temperature vacuum drying, vacuum drying, dried potato, optimization iv MỤC LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan khoai tây 1.1.1 Lịch sử khoai tây 1.1.2 Phân loại khoa học 1.1.3 Đặc điểm hình thái 1.1.5 Lợi ích khoai tây với sức khỏe 1.1.6 Tác dụng phụ vấn đề đáng quan tâm khoai tây 10 1.1.7 Tình hình trồng trọt, sản xuất khoai tây 12 1.1.8 Một số sản phẩm khoai tây thị trường 13 1.2 Cơ sở trình sấy 13 1.2.1 Khái niệm trình sấy 13 1.2.2 Tĩnh lực học trình sấy 14 1.2.3 Động lực học trình sấy 29 1.2.4 Phân loại 37 1.2.5 Sự biến đổi nguyên liệu trình sấy 41 1.3 Sấy chân không nhiệt độ thấp 46 1.3.1 Cơ sở khoa học 46 v 1.3.2 Ưu nhược điểm công nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp 48 1.3.3 Chế độ công nghệ thiết bị sấy chân không nhiệt độ thấp DSV-03 49 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy chân khơng nhiệt độ thấp 51 1.5 Bài tốn tối ưu hóa cơng nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp 54 1.6 Kết luận 54 Chương 2: NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 56 2.1 Đối tượng nghiên cứu 56 2.2 Thiết bị nghiên cứu 57 2.3 Phương pháp nghiên cứu 59 2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 59 2.3.2 Phương pháp xác định yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy 61 2.3.3 Phương pháp phân tích 61 2.3.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 62 2.3.5 Phương pháp tối ưu hóa 66 2.4 Các cơng cụ tốn học hỗ trợ 70 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 71 3.1 Xác định thành phần hóa học nguyên liệu 71 3.2 Nghiên cứu thay đổi khoai tây trình xử lý nguyên liệu trước sấy chân không nhiệt độ thấp 72 3.3 Xây dựng bảng yếu tố cơng nghệ ảnh hưởng đến q trình sấy chân không nhiệt độ thấp 76 3.3.1 Nhiệt độ môi trường sấy 76 3.3.2 Áp suất môi trường sấy 77 3.3.3 Thời gian sấy 78 3.4 Xây dựng mối quan hệ yếu tố đến hàm mục tiêu .80 vi 3.5 Xây dựng hàm mục tiêu mơ tả cho q trình sấy chân không nhiệt độ thấp 83 3.5.1 Xây dựng hàm mục tiêu chi phí lượng 3.5.2 Xây dựng hàm mục tiêu độ ẩm 3.5.3 Xây dựng hàm mục tiêu độ giòn 3.5.4 Xây dựng hàm mục tiêu độ tănghàm lượng chất xơ 3.6.Giải toán tối ưu xác định chế độ cơng nghệ 3.6.1 Giải tốn tối ưu mục tiêu 3.6.2 Giải toán tối ưu đa mục tiêu 3.7.Thực nghiệm kiểm chứng 3.8.Đánh giá chất lượng sản phẩm 3.9.Quy trình cơng nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp 3.9.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 3.10 Định mức nguyên liệu giá thành sản phẩm 3.11 Triển vọng áp dụng vào thực tiễn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại khoa học khoai tây Bảng 1.2 Sự phân bố chất khoai tây Bảng 1.3 Hàm lượng dinh dưỡng 100g khoai tây vỏ Bảng 1.4 Các loại vitamin khoáng chất 100g khoai tây vỏ Bảng 1.5 Ưu nhược điểm phương pháp sấy tự nhiên 38 Bảng 1.6 Ưu nhược điểm phương pháp sấy nhân tạo 38 Bảng 2.1 Các phương pháp phân tích 61 Bảng 2.2 Các mức yếu tố ảnh hưởng 64 Bảng 3.1 Thành phần hóa học khoai tây 71 Bảng 3.2 Kết lát khoai tây sau chần 73 Bảng 3.3 Độ ẩm theo nhiệt độ sấy p = 0,02mmHg, t = 10 h 76 Bảng 3.4 Độ ẩm theo áp suất môi trường sấy T = 40 C, t = 10 h 77 Bảng 3.5 Độ ẩm theo thời gian sấy T = 40 C, p = 0,01 mmHg .79 Bảng 3.6 Bảng số liệu mức yếu tố ảnh hưởng 80 Bảng 3.7 Ma trận thực nghiệm trực giao cấp (k = 3, n0 = 4) 82 Bảng 3.8 Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp với hàm mục tiêu .83 Bảng 3.9 Hệ số phương trình hồi quy cho hàm mục tiêu chi phí lượng 84 Bảng 3.10 Giá trị phương sai kiểm định Fisher với hàm mục tiêu .84 Bảng 3.11 Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp với hàm mục tiêu 85 Bảng 3.12 Hệ số phương trình hồi quy cho hàm mục tiêu Độ ẩm 86 Bảng 3.13 Giá trị phương sai kiểm định Fisher với hàm mục tiêu Độ ẩm 87 Bảng 3.14 Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp với hàm mục tiêu 88 Bảng 3.15 Hệ số phương trình hồi quy cho hàm mục tiêu Độ giịn 89 viii Bảng 3.16 Giá trị phương sai kiểm định Fisher với hàm mục tiêu Độ giòn 89 Bảng 3.17 Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp với hàm mục tiêu 90 Bảng 3.18 Hệ số phương trình hồi quy cho hàm mục tiêu 91 Bảng 3.19 Giá trị phương sai kiểm định Fisher với hàm mục tiêu .92 Bảng 3.20 Giá trị tối ưu hàm mục tiêu 93 Bảng 3.21 Thành phần hóa học Khoai tây sấy 100 Bảng 3.22 Giới hạn ô nhiễm kim loại nặng 100 Bảng 3.23 Giới hạn ô nhiễm độc tố vi nấm 100 Bảng 3.24 Giới hạn ô nhiễm vi sinh vật 101 ix 5,705 4,132 - 6,143 5,283 6,583 5,61 5,507 6,257 6,153 5,37 112,800 Phụ lục 2.3.c Bảng giá trị tính tốn với hàm mục tiêu độ giòn b0 6,267 Sb0 0,106 t0 59,336 146 Phụ lục 2.3.e Bảng giá trị phương sai TN 147 Phụ lục 2.4 Kết xử lý thực nghiệm hàm lượng chất xơ theo ma trận trực giao cấp Phụ lục 2.4.a Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp với mục tiêu Sự thay đổi hàm lương chất xơ Số TN N k 10 11 2k 12 13 14 15 n0 16 148 17 18 Phụ lục 2.4.b Kết xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu hàm lượng chất xơ N 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2k 2k n0 x02 x12 1 1 1 1 1 1 1 1 1,999 1,999 1 1 1 1 18 12 x02y x12y 29,605 29,60 26,207 -26,20 37,059 37,05 24,648 -24,64 30,065 30,06 26,712 -26,71 29,139 29,13 23,022 -23,02 150 31,410 25,175 -3 28,188 26,712 34,356 27,211 20,149 17,054 20,741 18,321 475,774 Phụ lục 2.4.c Bảng giá trị tính tốn với hàm mục tiêu độ giịn b0 1.462 Sb0 0.006 t0 225.193 151 Phụ lục 2.3.e Bảng giá trị phương sai TN 152 PHỤ LỤC 3: PHÂN VỊ PHÂN BỐ STUDENT 153 PHỤ LỤC 4: BẢNG TRA PHÂN PHỐI FISHER 154 PHỤ LỤC 5: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU AN TOÀN THỰC PHẨM CỦA SẢN PHẨM KHOAI TÂY SẤY 155 ... thấp để sản xuất sản phẩm khoai tây sấy? ?? nhằm mục tiêu nghiên cứu khả ứng dụng đánh giá công nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp Mục tiêu đề tài Nghiên cứu xác lập chế độ công nghệ sấy chân không nhiệt. .. kết nghiên cứu đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp để sản xuất sản phẩm khoai tây sấy? ?? nhằm nâng cao giá trị sử dụng khoai tây Nghiên cứu nhằm mục đích (i) tìm nhiệt. .. đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng hóa sản phẩm khoai tây sản phẩm sấy khác thị trường Việt Nam Bố cục Luận văn? ?? Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy chân không nhiệt độ thấp vào sản xuất sản phẩm khoai