4.3.2.1 Đƣờng cong sấy
Cũng giống nhƣ các quá trình sấy của khóm và xoài, để phân tích đƣờng cong sấy của cà rốt đề tài cũng tiến hành so sánh những mẫu có cùng áp suất chân không và những mẫu có cùng công suất phát vi sóng.
a. Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không
Đƣờng cong sấy các mẫu cà rốt có cùng áp suất chân không đƣợc thể hiện ở Hình 4.25.
Hình 4.25 Đƣờng cong sấy của các mẫu cà rốt có cùng Pck (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 90 mbar; (b) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 111 mbar.
Biểu đồ Hình 4.25 và các số liệu ở Bảng D.2 (Phụ lục D.2) cho thấy các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không có sự biến đổi giữa các mẫu. Những mẫu có công suất phát vi sóng cao nhƣ mẫu 2 (90 mbar, 350 W) có thời gian sấy rất ngắn khoảng 30 phút tuy nhiên lƣợng ẩm chƣa thoát ra hết hoàn toàn còn đối với những mẫu có công suất phát vi sóng thấp nhƣ mẫu 10 (90 mbar, 250 W) có thời gian sấy dài hơn khoảng 45 phút và ẩm cũng chƣa thoát ra đƣợc hoàn toàn. Đối với mẫu 11 (90 mbar, 300 W) thời gian sấy mất khoảng 45 phút, lƣợng ẩm còn lại trong sản phẩm đạt yêu cầu, màu sắc đẹp.
b. Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng
Các số liệu ở Bảng D.2 (Phụ lục D.2) và biểu đồ Hình 4.26 cho thấy rằng mức độ ảnh hƣởng của áp suất chân không tác động lên quá trình sấy các mẫu của cà rốt là rất thấp hầu nhƣ không có sự thay đổi nhiều, các đƣờng cong sấy là gần nhƣ nhau.
Hình 4.26 Đƣờng cong sấy của các mẫu cà rốt có cùng MW (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 300 W; (b) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 335 W.
4.3.2.2 Đƣờng cong tốc độ sấy
Đƣờng cong tốc độ sấy biểu hiện quan hệ giữa tốc độ thoát ẩm và độ giảm ẩm theo thời gian sấy. Cũng nhƣ phân tích ở trên để xác định đƣợc sự tác động của hai yếu tố này đề tài cần so sánh các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không cũng nhƣ những mẫu có cùng công suất phát vi sóng.
a. Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không
Các số liệu ở Bảng D.2 (Phụ lục D.2) và biểu đồ Hình 4.27 cho thấy rằng tốc độ thoát ẩm của các mẫu sấy có nhiều thay đổi. Những mẫu có công suất phát vi sóng cao nhƣ mẫu 2 (90 mbar, 350 W), mẫu 4 (111 mbar, 335 W) tốc
độ thoát ẩm nhanh hơn những mẫu có công suất phát vi sóng thấp nhƣ mẫu 5 (111 mbar, 265 W), mẫu 10 (90 mbar, 250 W).
Hình 4.27 Đƣờng cong tốc độ sấy của các mẫu cà rốt có cùng Pck (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 90 mbar;
(b) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 111 mbar.
b. Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng
Biểu đồ Hình 4.28và các số liệu ở Bảng D.2 (Phụ lục D.2) cho thấy rằng sự tác động của áp suất chân không đến sự thay đổi tốc độ thoát ẩm giữa các mẫu sấy là rất nhỏ, các đƣờng cong tốc độ sấy của các mẫu cà rốt không có sự chênh lệch nhiều.
Hình 4.28 Đƣờng cong tốc độ sấy của các mẫu cà rốt có cùng MW (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 300 W;
(b) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 265 W.
4.3.2.3 Giá trị cảm quan
Các mẫu thí nghiệm sau khi sấy Hình D.14 (Phụ lục D.4) đƣợc đánh giá cảm quan về màu sắc, hình dạng, vị và cấu trúc bằng việc so sánh các mẫu thí
nghiệm với nhau, thang điểm đánh giá dao động từ 1 đến 5 trong đó 5 là giá trị tốt nhất (Bảng A.3) (Phụ lục A.3). Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng D.3 (Phụ lục D.4) và Hình 4.29.
Hình 4.29 Giá trị cảm quan các mẫu cà rốt
Biểu đồ Hình 4.29 cho thấy rằng ở các mẫu 3, mẫu 6 và mẫu 11 là 3 lần lặp lại ở điểm trung tâm của quá trình sấy ứng với mức áp suất chân không là 90 mbar và công suất phát vi sóng là 300 W cho giá trị cảm quan tốt nhất, trong đó mẫu 11 (Hình 4.30) đƣợc đánh giá là mẫu sấy thích hợp nhất để chọn làm chế độ cho quá trình sấy của cà rốt.
Hình 4.30 Các mẫu cà rốt sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng
Mẫu 11* là chế độ thích hợp nhất của quá trình sấy cà rốt
4.3.3 Hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy cà rốt
Để xác định đƣợc hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy, đề tài bƣớc đầu cần xác định đƣợc giá trị tỉ lệ ẩm (MR) và hệ số Ln(MR) của 11 mẫu thí nghiệm, kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng D.4 và Bảng D.5 (Phụ lục D.5).
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4
Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8
Dựa vào kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng D.4 và Bảng D.5 (Phụ lục D.5) đề tài xác định đƣợc các hệ số của phƣơng trình (K) và các giá trị Deff, R2 của quá trình sấy, kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng 4.6.
Bảng 4.6 Giá trị K, Deff, R2 của 13 mẫu cà rốt sấy
Mẫu Pck (mbar) MW (W) t (oC) K (1/s) Deff (m2/s) R 2 1 120 300 0,002007 5,09x10-9 0,99 2 90 350 0,002655 6,73x10-9 0,99 3 90 300 0,002245 5,69x10-9 0,96 4 111 335 0,002475 6,28x10-9 0,99 5 111 265 0,002168 5,50x10-9 0,94 6 90 300 0,002133 5,41x10-9 0,97 7 69 265 0,001917 4,86x10-9 0,98 8 69 335 0,002223 5,64x10-9 0,98 9 60 300 0,001963 4,98x10-9 0,99 10 90 250 0,001578 4,00x10-9 0,99 11 90 300 0,002227 5,65x10-9 0,98 12 70 60 0,000300 8,14x10-10 0,79 13 70 0,000100 2,96x10-10 0,81
Ghi chú: mẫu 1 đến mẫu 11 sấy chân không vi sóng, mẫu 12 sấy chân không (70 mbar, 60 oC) và mẫu 13 sấy đối lƣu (70 o
C)
Kết quả ở Bảng 4.6 cho thấy rằng hệ số khuếch tán ẩm của cà rốt trong quá trình sấy chân không vi sóng dao động từ 4,00x10-9 đến 6,73x10-9 (m2/s), sấy chân không là 8,14x10-10 (m2/s) và sấy đối lƣu là 2,96x10-10 (m2/s). Đối với quá trình sấy chân không vi sóng, hệ số khuếch tán ẩm của cà rốt tăng khi công suất phát vi sóng cao và tăng gấp 10 lần so với hệ số khuếch tán ẩm của mẫu sấy cà rốt bằng chân không, gần 20 lần so với hệ số khuếch tán ẩm của mẫu sấy cà rốt bằng đối lƣu.
Phƣơng trình hồi quy mô tả ảnh hƣởng của áp suất chân không và công suất phát vi sóng tác động đến thời gian sấy của cà rốt:
t = 1363 – 9583x10-4*Pck – 3625x10-4*MW + 8x10-4*Pck2 + 25x10-4*Pck*MW + 3x10-4*MW2
Hình 4.31 Quan hệ giữa các giá trị Thời gian - Pck – MW của cà rốt a. Biểu đồ tiêu chuẩn Pareto;
b. Biều đồ tác động chính của Pck và MW đến thời gian sấy; c. Biểu đồ sự tƣơng tác của Pck và MW với thời gian;
d. Đồ thị bề mặt đáp ứng.
4.3.4 So sánh các phƣơng pháp sấy 4.3.4.1 Đƣờng cong sấy 4.3.4.1 Đƣờng cong sấy
Đƣờng cong sấy của các mẫu cà rốt ứng với 3 phƣơng pháp sấy (chân không vi sóng, đối lƣu, chân không truyền thống) đƣợc thể hiện ở Hình 4.32.
Biểu đồ Hình 4.32 cho thấy quá trình sấy chân không vi sóng mất khoảng 45 phút trong khi đó quá trình sấy đối lƣu không khí nóng mất 640 phút (10 giờ 40 phút) và phƣơng pháp sấy chân không mất khoảng 400 phút (6 giờ 40 phút). Nhƣ vậy phƣơng pháp sấy chân không vi sóng có thời gian sấy giảm 14 lần so với phƣơng pháp sấy đối lƣu không khí nóng và giảm gần 9 lần so với phƣơng pháp sấy chân không.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Standardized effect AA BB B:MW A:Pck AB + - 60 MW 350 40 41 42 43 44 45 T h o i g ia n Pck 120 250 60 MW=250 MW=350
Interaction Plot for Thoi gian
35 37 39 41 43 45 47 Tho i gia n Pck 120 MW=250 MW=350
Estimated Response Surface
60 70 80 90 100 110 120 Pck 250 290 330 370 MW 35 37 39 41 43 45 47 T h o i g ia n (a) (b) (c) (d)
Hình 4.32 Đƣờng cong sấy của cà rốt ứng với 3 phƣơng pháp sấy
4.3.4.2 Giá trị cảm quan
Để đánh giá cảm quan của các mẫu ở 3 phƣơng pháp sấy, đề tài lần lƣợt chọn mỗi phƣơng pháp 1 mẫu sấy (mẫu 1 ứng với phƣơng pháp sấy chân không vi sóng (90 mbar, 300 W), mẫu 2 ứng với phƣơng pháp sấy chân không (70 mbar, 60 oC) và mẫu 3 ứng với phƣơng pháp sấy đối lƣu (70 oC)) đem so sánh với nhau. Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng D.8 (Phụ lục D.6) và Hình 4.33.
Hình 4.33 Giá trị cảm quan các mẫu cà rốt ứng với 3 phƣơng pháp sấy Biểu đồ Hình 4.33 và Hình 4.34 cho thấy rằng trong các phƣơng pháp sấy, giá trị cảm quan về màu sắc, hình dạng và cấu trúc của phƣơng pháp sấy chân không vi sóng vƣợt trội hơn nhiều so với các phƣơng pháp sấy khác. Màu sắc của mẫu sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng sáng đẹp và ít bị biến đổi về hình dạng, vị và cấu trúc so với mẫu sấy chân không và đối lƣu.
Hình 4.34 Các mẫu cà rốt sấy của 3 phƣơng pháp sấy (Mẫu 1: sấy chân không vi sóng, Mẫu 2: sấy chân không, Mẫu 3: sấy đối lƣu)
4.3.4.3 Giá trị dinh dƣỡng (vitamin C)
Kết quả phân tích vitamin C của cà rốt đƣợc thể hiện ở Bảng D.9 (Phụ lục D.6) và Hình 4.35.
Hình 4.35 Giá trị vitamin C của cà rốt ứng với 3 phƣơng pháp sấy Biểu đồ Hình 4.35 kết quả cho thấy rằng hàm lƣợng chất dinh dƣỡng bên trong sản phẩm sau quá trình sấy có sự thay đổi. Đối với quá trình sấy chân không vi sóng giá trị vitamin C còn lại trong sản phẩm là 4,2 mg% so với ban đầu (mẫu tƣơi) giảm 30% thấp hơn đối với các phƣơng pháp sấy khác nhƣ sấy chân không là 3,5 mg% giảm 42% và sấy đối lƣu là 3,2 mg% giảm 47%. So với mẫu tƣơi.
4.3.4.4 Đƣờng cong ngậm nƣớc lại của sản phẩm
Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng D.10 (Phụ lục D.6) và biểu đồ Hình 4.36 cho thấy rằng các mẫu sấy chân không vi sóng có khả năng ngậm nƣớc lớn hơn các mẫu sấy của các phƣơng pháp sấy chân không và đối lƣu, tuy nhiên sự
chênh lệch đƣờng cong ngậm nƣớc lại của các mẫu sấy đối với cà rốt là không đáng kể.
Hình 4.36 Đƣờng cong ngậm nƣớc lại của 3 phƣơng pháp sấy cà rốt
4.4 Tôm
4.4.1 Quá trình sấy chân không vi sóng tìm giá trị biên
Các mẫu sấy chân không vi sóng của tôm để xác định các giá trị biên đƣợc thể hiện ở Hình E.12 (Phụ lục E.4)cho thấy rằng quá trình sấy tôm bằng phƣơng pháp sấy chân không vi sóng cho thời gian sấy rất ngắn, ẩm giảm rất nhanh. Trong 9 mẫu tôm đem sấy thì các mẫu 3 (111 mbar, 471 W), mẫu 4 (69 mbar, 471 W), mẫu 5 (100 mbar, 400 W) và mẫu 6 (60 mbar, 400 W) có màu sắc đẹp, ẩm thoát ra nhanh và sản phẩm không bị cháy. Sự tác động của áp suất chân không trong miền (60 ÷ 120) mbar của quá trình sấy tôm là rất nhỏ nhƣng công suất phát vi sóng lại ảnh hƣởng nhiều. Do vậy ở thí nghiệm này, công suất phát vi sóng ở mức 400 W và áp suất chân không ở 90 mbar đƣợc chọn làm giá trị trung tâm của quá trình sấy tôm (Bảng 4.7).
Bảng 4.7 Các giá trị biên của quá trình sấy tôm
Các giá trị Áp suất chân không
Pck (mbar) Năng lƣợng vi sóng MW (W) Giá trị lớn nhất (+) 120 500 Điểm trung bình (0) 90 400 Giá trị nhỏ nhất (-) 60 300
4.4.2 Quá trình sấy chân không vi sóng của tôm 4.4.2.1 Đƣờng cong sấy 4.4.2.1 Đƣờng cong sấy
a. Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không
Biểu đồ Hình 4.37và các số liệu ở Bảng E.2 (Phụ lục E.2) cho thấy rằng quá trình sấy tôm diễn ra rất nhanh. Các mẫu có công suất phát vi sóng cao nhƣ mẫu 2 (90 mbar, 500 W), mẫu 8 (69 mbar, 471 W) có thời gian sấy chỉ 12 phút ẩm thoát ra rất nhanh. Đối với các mẫu có công suất phát vi sóng thấp nhƣ mẫu 10 (90 mbar, 300 W) thì thời gian sấy lâu hơn khoảng 22 phút, ẩm thoát ra hơi chậm.
Hình 4.37 Đƣờng cong sấy của các mẫu tôm có cùng Pck (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 90 mbar; (b) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 69 mbar.
b. Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng
Hình 4.38 Đƣờng cong sấy của các mẫu tôm có cùng MW (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 400 W; (b) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 329 W.
Các số liệu ở Bảng E.2 (Phụ lục E.2) và biểu đồ Hình 4.38 kết quả cho thấy rằng ảnh hƣởng của áp suất chân không tác động đến quá trình sấy tôm là rất nhỏ, hầu nhƣ không có thay đổi nhiều giữa các mẫu sấy.
4.4.2.2 Đƣờng cong tốc độ sấy
Đƣờng cong tốc độ sấy của quá trình sấy tôm biểu diễn sự tác động của công suất phát vi sóng và áp suất chân không đến sự tốc độ thoát ẩm của nguyên liệu. Cũng giống nhƣ phân tích các loại nguyên liệu ở trên, để xác định đƣợc sự tác động của hai yếu tố này đề tài cần so sánh các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không cũng nhƣ những mẫu có cùng công suất phát vi sóng.
a. Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không
Biểu đồ Hình 4.39và các số liệu ở Bảng E.2 (Phụ lục E.2) cho thấy rằng công suất phát vi sóng tác động nhiều đến quá trình sấy. Những mẫu sấy có công suất phát vi sóng cao nhƣ mẫu 2 (90 mbar, 500 W) có tốc độ thoát ẩm nhanh, thời gian sấy ngắn, ngƣợc lại các mẫu có công suất phát vi sóng thấp nhƣ mẫu 10 (90 mbar, 300 W) thì tốc độ thoát ẩm chậm dẫn đến thời gian sấy kéo dài hơn.
Hình 4.39 Đƣờng cong tốc độ sấy của các mẫu tôm có cùng Pck (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 90 mbar;
(b) Các mẫu thí nghiệm có cùng áp suất chân không là 69 mbar.
b. Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng
Các số liệu ở Bảng E.2 (Phụ lục E.2) và biểu đồ Hình 4.40 cho thấy rằng áp suất chân không không có tác động nhiều đến tốc độ thoát ẩm giữa các mẫu của quá trình sấy. Thời gian sấy và ẩm thoát ra tƣơng đối nhƣ nhau, độ ẩm trung bình còn lại trong sản phẩm đạt 8,5%.
Hình 4.40 Đƣờng cong tốc độ sấy của các mẫu tôm có cùng MW (a) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 400 W;
(b) Các mẫu thí nghiệm có cùng công suất phát vi sóng là 329 W.
4.4.2.3 Giá trị cảm quan
Các mẫu thí nghiệm sau khi sấy Hình E.13 (Phụ lục E.4) đƣợc đánh giá cảm quan về màu sắc, hình dạng, vị và cấu trúc bằng việc so sánh các mẫu thí nghiệm với nhau, thang điểm đánh giá dao động từ 1 đến 5 trong đó 5 là giá trị tốt nhất (Bảng A.4) (Phụ lục A.3). Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng E.3 (Phụ lục E.4) và Hình 4.41.
Hình 4.41 Giá trị cảm quan của các mẫu tôm
Biểu đồ Hình 4.41 cho thấy rằng màu sắc, vị và hình dạng của các mẫu tôm sau khi sấy có sự khác biệt nhiều. Các sản phẩm sau khi sấy (Hình 4.42) thì mẫu 8 (69 mbar, 471 W) cho giá trị cảm quan tốt nhất về màu sắc, vị, hình dạng, cấu trúc và đƣợc chọn làm chế độ sấy thích hợp nhất của quá trình sấy tôm.
Hình 4.42 Các mẫu tôm sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng
MẪU 8*
là chế độ sấy thích hợp nhất của quá trình sấy tôm
4.4.3 Hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy tôm
Để xác định đƣợc hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy, đề tài bƣớc đầu cần xác định đƣợc giá trị tỉ lệ ẩm (MR) và hệ số Ln(MR) của 11 mẫu thí nghiệm, kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng E.4 và Bảng E.5 (Phụ lục E.5).
Dựa vào kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng E.4 và Bảng E.5 (Phụ lục E.5), đề tài xác định đƣợc các hệ số của phƣơng trình (K) và các giá trị Deff, R2 của quá trình sấy, kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng 4.8.
Bảng 4.8 Giá trị K, Deff, R2 của 13 mẫu tôm sấy
Mẫu Pck (mbar) MW (W) t (oC) K (1/s) Deff (m2/s) R 2 1 120 400 0,004988 7,28x10-8 0,94 2 90 500 0,008218 1,20x10-7 0,99 3 90 400 0,005243 7,65x10-8 0,98 4 111 471 0,014568 2,12x10-7 0,98