Giá trị tối ưu của các thông số, vận tốc không khí trong buồng sấy, khoảng cách từ nguồn bức xạ tới nguyên liệu sẽ nằm trong một miền giá trị nhất định của dải thông số làm việc. Để hạn chế số thí nghiệm và tăng độ chính xác của kết quả tìm thông số tối ưu ta sẽ phân tích lý thuyết và tiến hành làm thí nghiệm để xác định miền giá trị mà các thông số tối ưu rơi vào càng hẹp càng tốt.
Tiến hành thí nghiệm để xác định miền thông số tối ưu dựa vào một số đề tài nghiên cứu trước liên quan đến sấy bức xạ, sấy lạnh từ đó đưa ra miền nghiên cứu.
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Cải bó xôi (Spinacia oleracea) còn gọi làrau chân vịt, rau pố xôi, bố xôi, rau nhà chùa,bắp xôi,rau bina là một loài thực vật có hoa thuộchọ Dền(Amaranthaceae),
Nguồn gốc ở miền Trung và Tây Nam Á. Rau chân vịt là loại rau tốt cho sức khỏe, ngoài ra nó còn là một vị thuốc.
Khác với cải xanh, cải bẹ hay cải thìa, cải bó xôi thường có cuống nhỏ và lá xanh đậm, lá mọc chụm lại ở một gốc bé xíu. Thân và lá dòn, dễ gãy, dập.
Hình 2.1: Cải bó xôi (Spinacia oleracea)
2.2. THIẾT BỊ PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU
Tủ sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh (thiết bị do bộ môn Kỹ thuật lạnh trường Đại học Nha Trang thiết kế chế tạo).
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy lạnh kết hợp với bức xạ hồng ngoại
Tủ sấy kết hợp gồm hai phần chính:
Phần máy lạnh có nhiệm vụ tạo ra không khí lạnh có độ ẩm tuơng đối thấp. Sau đó không khí được quạt hút thổi vào tủ tăng cường khuếch tán ngoại từ bề mặt vật sấy vào không khí.
Phần tủ chứa các bóng đèn hồng ngoại dùng để nung nóng nước trong sản phẩm tạo điều kiện khuếch tán nội và tăng nhiệt độ không khí. Trong tủ gồm 4 bóng đèn hồng ngoại, công suất mỗi bóng là 250W. Tủ sấy dùng dòng điện xoay chiều 220V.
Nguyên lý hoạt động
Không khí đi qua dàn lạnh được làm lạnh tách ẩm, nước ngưng tụ được thải ra ngoài. Không khí trước khi được quạt gió thổi vào tủ thì nó được nung nóng sơ bộ nhờ dàn nóng để không khí giảm đi độ ẩm. Sau đó không khí được thổi vào tủ sấy tại đây không khí tiếp tục nhận nhiệt từ bức xạ đèn hồng ngoại và nóng lên, độ ẩm tương đối giảm đi. Không khí có độ ẩm thấp tiếp xúc với vật liệu sấy để lấy ẩm đi. Còn bức xạ từ đèn hồng ngoại chiếu lên sản phẩm để nung nóng nước trong sản phẩm, nước dịch chuyển ra bề mặt sản phẩm, hoá hơi và được không khí mang đi. Không khí nóng được quạt ở trên hút ra ngoài.
Thiết bị đo tốc độ gió điện tử.
Cân điện tử.
2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1 Quy trình tổng quát sản xuất sản phẩm cải bó xôi sấy
Dựa vào đặc điểm thành phần hóa học của cải bó xôi và sau khi tham khảo một số tài liệu, quy trình tổng quát dự kiến sản xuất sản phẩm cải bó xôi sấy được thể hiện trên Hình 2.4.
Nguyên liệu Rữa, cắt khúc Chần Sấy Bao gói Bảo quản Không chần
Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu: Cải bó xôi nguyên liệu phải đảm bảo tươi, đồng đều, không dập nát.
Xử lý cơ học: Cải nguyên liệu sau khi đưa về phòng thí nghiệm được loại bỏ các tạp chất, các loại khác lẫn vào.
Rửa sạch và để ráo: Cải bó xôi sau khi xử lý cơ học được rửa sạch bằng nước. Cải sau khi rửa sạch được để ráo trong 15 phút.
Mẫu
+ Chần: Cải bó xôi sau khi rửa, cắt khúc đêm chần trong nước xôi ở nhiệt độ 70- 80 °C trong 30s, sau đó để ráo và đêm đi sấy khô.
+ Không chần: Cải bó xôi sau khi cắt khúc đêm đi sấy.
Sấy khô: Cải bó xôi sau khi để ráo được đặt trên các tấm lưới rồi đem đi sấy bằng phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh. Cải bó xôi được sấy đến khi đạt độ ẩm 10-13 % đem đi bao gói
Bao gói và bảo quản: Sau khi sấy xong, sản phẩm được bao gói chân không trong túi PA với khối lượng tùy theo yêu cầu và được bảo quản tại nơi thoáng mát.
2.3.2 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu sấy khô cải bó xôi
2.3.2.1 Xác định chế độ chần
Dùng 4 mẫu thí nghiệm, một mẫu khoảng 200g cải bó xôi tươi chần trong nước xôi vào các thời gian chần khác nhau mẫu 1 đối chứng, mẫu 2: 30s, mẫu 3: 1 phút, mẫu 4: 2 phút.
2.3.2.2 Bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy
Nguyên liệu sau khi xử lý xong tiến hành bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh ở chế độ nhiệt độ tTNS = 35 – 50 °C, vân tốc gió vTNS = 1,0 – 2,5 m/s và khoảng cách từ nguồn bức xạ đến bề mặt giá sấy hBX = 30 – 40 cm. Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện trên Hình 2.5.
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy tối ưu
Nguyên liệu
Xử lý, rửa
Cắt khúc
Chần
Sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh ở tTNS =35 – 50 °C, hBX = 30 – 40 cm. vTNS = 1,0 – 2,5 m/s Đánh giá chỉ tiêu Tỷ lệ nước phục hồi Hàm lượng vitamin C Điểm chất lượng cảm quan Vi sinh vật Không chần Lượng ẩm thoát ra trên một đơn vị thời
Giải thích sơ đồ bố trí thí nghiệm
Nguyên liệu cải bó xôi được xử lý loại bỏ hết lá hư, rửa sạch và để ráo nước. Sau đó nguyên liệu được cắt khúc với chiều dài khoảng 2-3 cm và được chia làm hai nhóm. Một nhóm không chần và một nhóm được chần theo chế độ nhiệt độ và thời gian tìm được ở mục 2.3.2.1. Nguyên liệu ở hai nhóm được cân với khối lượng như nhau mục đích để đồng nhất độ dày của lớp nguyên liệu trên giá sấy. Cải bó xôi được sấy trong thiết bị sấy lạnh kết hợp với bức xạ hồng ngoại ở các chế độ nhiệt độ, vận tốc gió và khoảng cách từ nguồn bức xạ đến bề mặt giá sấy khác nhau. Theo thới gian sấy, mẫu được thu nhận để đánh giá cảm quan, xác định hàm lượng nước và hàm lượng vitamin C. Kết quả thu được sẽ được xử lý theo quy hoạch thực nghiệm để tìm chế độ sấy phù hợp nhất cho mỗi loại nguyên liệu (chần và không chần).
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy. Ở đây tôi chọn 3 yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy là: Khoảng cách từ nguồn chiếu bức xạ hồng ngoại đến giá sấy, nhiệt độ không khí trong buồng sấy và tốc độ quạt gió.
Bảng 2. 1: Bảng bố trí thí nghiệm thay đổi đồng thời 3 yếu tố Thí nghiệm Nhiệt độ (°C) Vận tốc gió (m/s) Khoảng cách bức xạ (cm) 1 50 2,5 45 2 40 2,5 45 3 50 1,0 45 4 40 1,0 45 5 50 2,5 35 6 40 2,5 35 7 50 1,0 35 8 40 1,0 35 9 45 1,75 40 10 45 1,75 40 11 45 1,75 40 12 52 1,75 40 13 38 1,75 40 14 45 2,60 40 15 45 0,90 40 16 45 1,75 47 17 45 1,75 32 2.3.3 Phương pháp phân tích 2.3.3.1 Đánh giá cảm quan
Đánh giá cảm quan là kĩ thuật sử dụng các cơ quan cảm giác của con người để nhận biết, mô tả và định lượng các tính chất cảm quan của một sản phẩm như màu sắc, hình thái, mùi, vị và cấu trúc [7].
pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3215-79). Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến ở nước ta và trên thế giới hiện nay. Trong phương pháp này các kiểm nghiệm viên dựa vào nhận xét của mình đối với sản phẩm để cho điểm theo một thang điểm thống nhất [5].
Trong tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3215-79) dùng hệ 20 điểm chia làm 6 bậc: 0, 1, 2, 3, 4 và 5. Điểm 5 là điểm cao nhất cho một chỉ tiêu.
Dựa theo tiêu chuẩn Việt Nam 3215-79 và dựa vào một số tài liệu tham khảo cùng với quá trình làm thí nghiệm, các chỉ tiêu đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm cải bó xôi sấy khô được xây dựng và trình bày ở bảng 2.2.
Bảng 2.2: Bảng mô tả điểm cho sản phẩm cải bó xôi sấy khô
Chỉ tiêu Điểm chưa có
trọng lượng Yêu cầu
Màu sắc 5 Màu xanh đậm đặc trưng của cải bó xôi, không lẫn vết đen của cháy.
4 Màu xanh của cải bó xôi
3 Màu xanh nhạt
2 Màu xanh hoa câu, xuất hiện màu vàng nâu
1 Màu xanh vàng hoặc nâu sẫm
0 Màu đen
Mùi 5 Thơm rất đặc trưng của cải bó xôi ,không có mùi lạ 4 Mùi của cải bó xôi .không có mùi lạ
3 Mùi cải bó xôi nhẹ, không có mùi lạ 2 Mùi ít thơm, có mùi lạ xuất hiện
1 Mùi lạ
0 Mùi úng
Vị 5 Vị ngọt đặc trưng của cải bó xôi
4 Vị ngọt của cải bó xôi
3 Ngọt nhạt 2 Vị nhạt 1 Vị sắp hư 0 Vị hư Trạng thái
5 Cải bó xôi khô, không bị quá dòn, bẽ gãy không bị vụn 4 Cải bó xôi khô giòn, bẻ không gãy vụn ít
3 Cải bó xôi khô ít giòn, bẻ gãy vụn
2 Cải bó xôi sau sấy còn ẩm, xuất hện vụn nát 1 Cải bó xôi sau sấy khô không giòn, vụn nát 0 Cải sau khi sấy vun nát hoàn toàn
Bảng 2.3: Bảng hệ số quan trọng cho các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm cải bó xôi sấy khô.
Tên chỉ tiêu Hệ số quan trọng
Màu sắc 1,2
Mùi 0,8
Vị 1,0
Trạng thái 1,0
Nhận xét: Đối với chỉ tiêu màu sắc được chọn cao nhất vì đây là sản phẩm rau sấy nên về phần màu sắc là quan trọng nhất. Vì sản phẩm rau thì màu biến đổi nhiều nhất để giữ được màu tốt nhất cho rau sấy màu xanh của rau rất nhạy cảm với nhiệt.
2.3.3.2 Xác định hàm lượng nước
Tính toán hàm ẩm biến đổi trong quá trình sấy bằng phương pháp cân trọng lượng và áp dụng công thức thực nghiệm:
W2 = 100 -(100 - W1G2 )*G1 (%)
Trong đó:
G1: khối lượng mẫu ban đầu (g) G2: khối lượng mẫu sau sấy (g)
W1: độ ẩm ban đầu của nguyên liệu (%) W2: độ ẩm sau khi sấy (%)
Xác định tốc độ sấy theo công thức: S= dW
dτ (%/h)
2.3.3.3 Xác định hàm lượng vitamin C
Nguyên tắc: Dựa vào tính chất khử của acid ascorbic đối với chất màu để định lượng vitamin C trong nguyên liệu.
Cách làm: cho m (g) nguyên liệu vào cối chày sứ và 10ml HCl 2% vào, tiếp tục nghiền và chắc nước chiết sang cốc. Lặp lại lần thứ 3, kết thúc quá trình chiết. Dùng 10 ml HCl 2% tráng lại cối chày sứ, sau đó chuyển toàn bộ dung dịch chiết sàg bình định mức 50ml, dùng nước cất đẵn đến mức của bình. Để bình định mức trong bóng tối khoảng 10 phút để toàn bộ lượng acid ascorbic hòa tan, lọc lấy dịch trong. Lấy khoảng 10 ml dịch lọc cho vào bình tam giác, rồi thêm vài giọt tinh bột 0,5% lắc nhẹ. Dùng I2 0,01 N chuẩn độ cho đến khi dung dịch có màu xanh lam thì dừng lại.
Tính kết quả: X= Hàm lượng chất khô
Y . 1000
Trong đó:
X: hàm lượng vitamin C có trong nguyên liệu (mg). Y= Vc.V.0,00088
Vf.m .100 (hàm lương vitamin C tính theo %). Vc : số ml dung dịch I2 0,01N chuẩn độ.
Vf : số ml dung dịch mẫu đem phâm tích. V: dung dịch mẫu pha loãng.
M: khối lượng nguyên liệu đem đi phân tích (g). 0,00088: số g vitamin C tương đương 1ml I2 0,01N. Hàm lượng chất khô = (G1G-W)*3
1 (g)
G1 : là trọng lượng mẫu trước khi sấy (g). W: độ ẩm cuối cùng của mẫu (%).
3: là trọng lượng mẫu sấy khô đêm đi xác định hàm lượng vitamin C (g).
2.3.3.4 Xác định các chỉ tiêu vi sinh vật
Chỉ tiêu vi sinh vật là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Ngày nay, chỉ tiêu này càng quan trọng hơn khi vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm được các nước nhập khẩu cũng như người tiêu dùng nói chung hết sức quan tâm và có sự đầu tư lớn cho việc bảo vệ sức khỏe và giảm thiểu các chi phí do thục phẩm không đảm bảo vệ sinh gây ra.
Theo danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với thực phẩm (giới hạn ô nhiễm vi sinh trong thực phẩm) ban hành kèm theo Quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT ngày 31 tháng 8 năm 2001 của Bộ trưởng Bộ y tế thì rau khô yêu cầu chỉ tiêu vi sinh đúng như bảng 2.4.
Bảng 2.4: Yêu cầu vi sinh đối với sản phẩm rau khô
Stt Chỉ tiêu Yêu cầu số khuẩn lạc/ 1g sản
phẩm 1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí 104 2 Coliforms 10 3 E.coli 0 4 Cl.perfringens 10 5 B.cereus 102 6 TSBTNM-NM 102 2.3.3.5 Xác định tỷ lệ hút nước phục hồi
Xác định tỷ lệ hút nước phục hồi sau khi sấy bằng phương pháp ngâm và nước cất đến khi trọng lượng nguyên liệu không đổi. Lượng nước thẩm thấu trở lại được tính bằng công thức:
W = G2G1-G1 100%
Trong đó:
▪ G1: trọng lượng sản phẩm khô trước khi ngâm vào nước (g) ▪ G2: trọng lượng sản phẩm sau khi ngâm vào nước (g)
2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
Thiết kế và phân tích số liệu thí nghiệm bằng phương pháp Quy hoạch thực nghiệm, tối
ưu hóa thí nghiệm bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất, có sự trợ giúp của phần mềm Microsoft Excel (Microsoft Corporation, US)[7], [10].
Dùng phương pháp quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần và tối ưu hóa bằng phương pháp đường dốc nhất[10].
Hoạch định thí nghiệm cho phép biến đổi đồng thời mọi yếu tố và thu được ước lượng định lượng các hiệu ứng cơ bản và hiệu ứng tương tác. Những hiệu ứng quan tâm được xác định với sai số nhỏ hơn so với các phương pháp nghiên cứu cổ điển, tăng hiệu quả thục nghiệm và giảm được số lượng lớn các thí nghiệm.
Sau khi lập được mô hình toán học, tiến hành tối ưu hóa thực nghiệm bằng phương pháp Box-Willson để tìm điều kiện tối ưu.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA QUY TRÌNH
3.1.1 Kết quả thực nghiệm xác định chế độ chần
Tiến hành lấy 4 mẫu thí nghiệm, 1 mẫu 200g cải bó xôi tươi chần trong nước nóng khoảng 70-80 °C với thời gian chần khác nhau: mẫu 1 đối chứng, mẫu 2: 30 s, mẫu 3: 1 phút, mẫu 4: 1 phút 30 s, mẫu 5: 2 phút (Hình 3.1).
Cải bó sôi chần trong thời gian 30 giây Cải bó sôi chần trong thời gian 1 phút
Cải bó sôi chần trong thời gian 1,5 phút Cải bó sôi chần trong thời gian 2 phút
Nhận xét:
Về mùi: qua đánh giá cảm quan cho thấy sản phẩm hầu như ít biến đổi về mùi khi
thay đổi thời gian chần từ 30s-2 phút.
Về màu sắc: Thời gian chần ảnh hưởng khá lớn đến màu sắc của sản phẩm. Cụ thể
với thời gian chần cải bó xôi 30s thì cho sản phẩm cải bó xôi có màu xanh tươi, màu đẹp và giữ được màu xanh của rau cho màu đẹp nhất, ở mẫu chần ở 1 phút; 1,30 phut và 2 phut màu cảu sản phẩm đậm bị biến đổi mạnh, sản phẩm kém hài hòa.
Về vị: các mẫu cải bó xôi chần với thời gian khác nhau và sấy khô cùng điều kiện
lại có sự khác biệt về vị. Cụ thể mẫu không chần và mẫu chần 30s cho mùi vị giống của sản