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 5 111 329 0,005092 7,44x10-8 0,99 6 90 400 0,006632 9,69x10-8 0,98 7 69 329 0,005970 8,72x10-8 0,99 8 69 471 0,010248 1,50x10-7 0,94 9 60 400 0,009823 1,43x10-7 0,94 10 90 300 0,004475 6,54x10-8 0,99 11 90 400 0,004473 6,53x10-8 0,96 12 70 60 0,000100 2,00x10-9 0,96 13 60 0,000090 1,00x10-9 0,93
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 (60 o
Kết quả ở Bảng 4.8 cho thấy rằng hệ số khuếch tán ẩm của các mẫu sấy chân không vi sóng cao hơn nhiều so với các phƣơng pháp sấy khác. Đối với quá trình sấy chân không vi sóng, hệ số khuếch tán ẩm của 11 mẫu thí nghiệm dao động từ 1,20x10-7
đến 9,69x10-8 (m2/s), sấy chân không là 2,00x10-9
(m2/s) và sấy đối lƣu là 1,00x10-9
(m2/s).
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 tôm:
t = -8601 + 9379x10-4*Pck + 3222x10-4*MW – 38x10-4*Pck2 – 6x10-
4
*Pck*MW – 3x10-4*MW2
Hình 4.43 Quan hệ giữa các giá trị Thời gian - Pck – MW 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.
4.4.4 So sánh các phƣơng pháp sấy 4.4.4.1 Đƣờng cong sấy 4.4.4.1 Đƣờng cong sấy
Đƣờng cong sấy của các mẫu tôm ứng với 3 phƣơng pháp sấy (chân không vi sóng, đối lƣu và chân không) đƣợc thể hiện ở Hình 4.44.
Standardized Pareto Chart for Thoi gian
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Standardized effect B:MW A:Pck AB BB AA + - 60 MW 500 Main Effects Plot for Thoi gian
16 17 18 19 20 21 T h o i g ia n Pck 120 300 60 MW=300 MW=500
Interaction Plot for Thoi gian
11 13 15 17 19 T h o i g ia n Pck 120 MW=300 MW=500
Estimated Response Surface
60 70 80 90 100 110 120 Pck 300 400 500 600 MW 11 13 15 17 19 21 T h o i g ia n (a) (b) (c) (d)
Hình 4.44 Đƣờng cong sấy của tôm ứng với 3 phƣơng pháp sấy
Biểu đồ Hình 4.39 cho thấy rằng quá trình sấy chân không vi sóng mất khoảng 12 phút trong khi đó quá trình sấy đối lƣu mất 990 phút (16 giờ 30 phút) và phƣơng pháp sấy chân không mất khoảng 600 phút (10 giờ). Nhƣ vậy phƣơng pháp sấy chân không vi sóng có thời gian sấy giảm gần 83 lần so với phƣơng pháp sấy đối lƣu và giảm gần 50 lần so với phƣơng pháp sấy chân không.
4.4.4.2 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 (69 mbar, 471 W), mẫu 2 ứng với phƣơng pháp sấy chân không (70 mbar, 60 oC) và mẫu 3 ứng với phƣơng pháp sấy đối lƣu (60 oC)) đem so sánh với nhau. Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng E.8 (Phụ lục E.6) và Hình 4.45.
Biểu đồ Hình 4.45 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 tốt hơn rất nhiều so với các phƣơng pháp sấy chân không và đối lƣu. Trong các mẫu sấy tôm ở Hình 4.46, mẫu 1 có màu đỏ tƣơi rất đẹp, hình dạng hầu nhƣ không bị co ngót nhiều so với các mẫu sấy chân không và đối lƣu.
Hình 4.46 Các mẫu tôm sấy của 3 phƣơng pháp sấy (Mẫu 1: sấy chân không vi sóng, Mẫu 2: sấy chân không, Mẫu 3: sấy đối lƣu)
4.4.4.3 Đƣờng cong ngậm nƣớc lại của sản phẩm
Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng E.9 (Phụ lục E.6) và Hình 4.47.
Hình 4.47 Đƣờng cong ngậm nƣớc lại của 3 phƣơng pháp sấy tôm Biểu đồ Hình 4.47 cho thấy rằng khả năng ngậm nƣớc lại của sản phẩm sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng là rất lớn. Sự chênh lệch giữa các đƣờng cong trên biểu đồ chứng tỏ rằng cấu trúc của các sản phẩm sau khi sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng có độ trƣơng nở cao, lỗ rỗng nhiều hơn so với các phƣơng pháp sấy khác.
4.5 Cấu trúc bên trong của các sản phẩm sấy
Qua quá trình sấy bằng phƣơng pháp sấy chân không vi sóng của 4 loại nguyên liệu: xoài, khóm, cà rốt và tôm cho thấy rằng cấu trúc bên trong của các sản phẩm sau khi sấy có nhiều thay đổi rõ rệt so với các phƣơng pháp sấy khác. Các sản phẩm sau khi sấy bằng phƣơng pháp sấy chân không vi sóng cho độ rỗng lớn hơn, các liên kết giữa các mô cơ với nhau bị trƣơng nở tạo cấu trúc tơi xốp do vậy mà thời gian sấy các sản phẩm là rất ngắn và khả năng ngậm nƣớc lại là rất lớn so với các phƣơng pháp sấy khác. Sau đây là một số hình ảnh của các mẫu sấy đƣợc chụp lại nhờ thiết bị kính hiển vi sôi nổi (KHV ViewPoint650/ VT1) (Hình 4.48 và Hình 4.49).
Hình 4.48 Các mẫu của xoài chụp lại qua KHV ViewPoint650/ VT1 Từ trái sang phải: mẫu tƣơi, mẫu sấy đối lƣu, mẫu sấy chân không và mẫu sấy chân không vi sóng
Hình 4.49 Các mẫu của cà rốt chụp lại qua KHV ViewPoint650/ VT1 Từ trái sang phải: mẫu tƣơi, mẫu sấy đối lƣu, mẫu sấy chân không và mẫu sấy chân không vi sóng
CHƢƠNG V
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận
Qua quá trình thực hiện, đề tài đã hoàn thành và đạt đƣợc các kết quả mà mục tiêu của đề tài đã đặt ra. Nghiên cứu này đƣa ra những kết luận nhƣ sau:
Quá trình sấy chân không vi sóng có thời gian sấy rất ngắn và giảm rất nhiều lần so với sấy chân không và đối lƣu. Thời gian sấy dài hay ngắn của quá trình sấy chân không vi sóng phụ thuộc rất lớn vào công suất phát vi sóng trong khi đó áp suất chân không trong miền (60 ÷ 120) mbar thì không có tác động nhiều.
Giá trị cảm quan của các sản phẩm sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng vƣợt trội hơn nhiều cả về màu sắc, vị, hình dạng và cấu trúc so với các phƣơng pháp sấy đối lƣu và chân không. Hàm lƣợng vitamin C của các sản phẩm khóm, xoài và cà rốt sau khi sấy còn lại nhiều hơn so với 2 phƣơng pháp sấy đối lƣu và chân không. Cấu trúc bên trong sản phẩm sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng cho độ rỗng nhiều hơn, các mô liên kết trƣơng nở hơn so với sấy đối lƣu và chân không.
Đƣờng cong ngậm nƣớc lại của các sản phẩm sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng cao hơn nhiều so với sấy đối lƣu và chân không. Trong đó khả năng ngậm nƣớc lại của sản phẩm tôm sấy bằng phƣơng pháp chân không vi sóng là lớn nhất.
Hệ số khuếch tán ẩm bằng mô hình Lewis, đề tài đã xác định đƣợc các hệ số khuếch tán ẩm của từng loại sản phẩm, kết quả cho thấy rằng với phƣơng pháp sấy chân không vi sóng, hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy khóm, xoài tăng gần 10 lần so với 2 phƣơng pháp sấy chân không và sấy đối lƣu. Đối với cà rốt, hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy chân không vi sóng tăng gấp 10 lần so với sấy chân không và gấp 20 lần so với sấy đối lƣu. Còn đối với tôm, hệ số khuếch tán ẩm của quá trình sấy chân không vi sóng tăng gấp 70 lần so với sấy chân không và gấp 110 lần so với sấy đối lƣu.
Quá trình sấy chân không vi sóng trên 4 loại nguyên liệu: khóm, xoài, cà rốt và tôm đề tài đã xác định đƣợc các chế độ sấy thích hợp nhất nhƣ sau:
+ Khóm Cầu Đúc : 60 mbar, 200 W
+ Xoài cát Chu : 69 mbar, 771 W/ 471 W/ 165 W + Cà rốt : 90 mbar, 300 W
5.2 Đề nghị
Do thời gian và điều kiện nghiên cứu có hạn nên đề tài chỉ chọn ra 4 loại nguyên liệu là khóm, xoài, cà rốt và tôm làm thí nghiệm. Qua đây tôi xin đƣợc đề nghị:
- Nghiên cứu công nghệ sấy chân không vi sóng đối với các sản phẩm có giá trị cao, các nguyên liệu dùng làm dƣợc phẩm.
- Nghiên cứu công nghệ sấy chân không vi sóng trên một số sản phẩm thực phẩm có giá trị cao ở ĐBSCL ứng với các kích thƣớc mẫu khác nhau để đánh giá khả năng ứng dụng so với các phƣơng pháp sấy khác.
- Nghiên cứu, xác định các mô hình toán của Lewis, Page, Henderson and Pabis và tìm ra mô hình toán phù hợp nhất cho từng loại sản phẩm trong quá trình sấy chân không vi sóng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Abbasi, S. and S. Azari, 2009. Novel microwave–freeze drying of onion slices.
International Journal of Food Science and Technology, 44: 974–979.
Abdelgader, M.O. and I.A. Ismail, 2011. Application of Gum Arabic for Coating of Dried Mango Slices Pak. International Journal of Food Science and Technology, 10 (5): 457-462.
Akpınar, E.K, 2010. Drying of mint leaves in a solar dryer and under open sun: Modelling, performance analyses. Energy Conversion and Management, 51: 2407-2418.
Akpinar, E.K. and Y. Bicer, 2004. Modelling of the drying of eggplants in thin- layers. International Journal of Food Science and Technology, 39: 1-9.
Bách khoa toàn thƣ mở Wikipedia, 2003. Bức xạ điện từ. http://vi.wikipedia.org/wiki/Bức_xạ_điện_từ, truy cập ngày 3/7/2014.
Bala, B.K., M.R.A. Mondol, B.K. Biswas and B.L. Das Chowdury, 2001. Solar Drying of Pineapple Using Solar Tunnel Drier. In 4th International Conference on Mechanical Engineering, December 26-28, 2001. Dhaka, Bangladesh. Energy, 47-51. Banga, O., 1957. Origin of the European cultivated carrot. Euphytica 6: 54–76. Banga, O., 1963. Origin and distribution of the western cultivated carrot. Genet Agrar, 17: 357–370.
Bartolomé, A.P., Rupérez, P. and Fúster, C., 1995. Pineapple Fruit: Morphological Characteristics, Chemical Composition and Sensory Analysis of Red Spanish and Smooth Cayenne Cultivars. Food Chemistry. 53: 75-79.
Berardini, N., M. Knodler, A. Schieber and R. Carle, 2005. Utilization of mango peels as a source of pectin and polyphenolics. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 6 (4): 442-452.
Bush Vacuum (Thailand) Co. Ltd., 2014. Bush Vacuum Pumps and systems. http://www.buschvacuum.com, accessed on 3/4/2014.
Caglar, A., I.T. Togrul and H. Togrul, 2009. Moisture and thermal diffusivity of seedless grape under infrared drying. Food biopro process, 87: 292-300.
Crank, J., 1975. The Mathematics of Diffusion (Second Edition), Claredon Press. Printed in great Britain by J.W. Arrowsmith LTD., Bristol. England. 414 pp.
Diamante, L.M. and P.A. Munro, 1993. Mathematical modelling of the thin layer solar drying of sweet potato slices. Solar Energy, 51: 271–276.
Eksis, 2014. Carrot Drying. http://dryer.kurutma.net/Carrot_drying.html, accessed on 5/7/2014.
Eim, V.S., C. Rosselló, A.A. Femenia and S. Simal, 2011. Moisture sorption isotherms and thermodynamic properties of carrot. International Journal Food Engineering, 7(3): Article 13.
Ertekin, C. and O. Yaldiz, 2004. Drying of eggplant and selection of a suitable thin-layer drying model. Journal of food engineering, 63: 349-359.
Erbay, Z. and F. Icier, 2010. Thin-layer drying behaviours of olive leaves (Olea EuropaeaL.). Journal of Food Process Engineering, 33: 287-308.
Esper, A. and W. Muhlbauer, 1996. Solar tunnel dryer. Plant Res. And development, 44(4): 16-64.
FAO, 2011. FAOSTAT. Food and Agriculture Organization of the United Nations.
FAO. 2008. FAOSTAT, Rome.
FAO, 2005. Pineapple production statistics 2004.
Figiel, A., 2009. Drying kinetics and quality of vacuum-microwave dehydrated garlic cloves and slices. J Food Eng, 94(1): 98–104.
Hoàng Văn Chƣớc, 1999. Giáo trình kỹ thuật sấy. Nhà xuất bản Khoa học và