2.2.1. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu sự biến đổi ẩm, tốc độ sấy của cá Cơm Săng trong quá trình sấy theo các chế độ khác nhau.
Nghiên cứu sự biến đổi chất lƣợng cảm quan của sản phẩm theo các chế độ sấy khác nhau.
Nghiên cứu sự biến đổi tỷ lệ hút nƣớc trở lại của cá Cơm Săng theo các phƣơng pháp sấy khác nhau.
Nghiên cứu sự biến đổi hàm lƣợng NH3 theo các phƣơng pháp sấy khác nhau.
2.2.2. Nguyên liệu
Địa điểm thu mua: Cá đƣợc thu mua từ các bến cá phƣờng Vĩnh Thọ, cảng
cá Vĩnh Trƣờng thành phố Nha Trang. Do Cá đƣợc mua ngay tại cảng với ngƣ dân nên cá khi mua chất lƣợng đảm bảo tƣơi tốt, không hƣ hỏng theo đúng yêu cầu của nguyên liệu dùng để sản xuất cá cơm khô. Cá mua xong đƣợc bảo quản bằng đá vảy trong thùng xốp cách nhiệt và chuyển về phòng thí nghiệm của trƣờng, vì thời gian vận chuyển ngắn nên chất lƣợng hầu nhƣ không bị ảnh hƣởng gì, sau đó đƣợc rửa sạch và xử lý chế biến.
Địa điểm tiến hành nghiên cứu: Phòng thí nghiệm các bộ môn: công nghệ
chế biến, công nghệ thực phẩm, công nghệ hóa sinh – vi sinh, kỹ thuật nhiệt lạnh của trƣờng Đại học Nha Trang.
2.2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Cá đem về phòng thí nghiệm đƣợc xử lý ngay bằng nƣớc sạch sau đó tiến hành sấy bằng thiết bị sấy gốm hồng ngoại theo các chế độ sấy khác nhau về tốc độ gió từ 1,0 đến 4,0 m/s , khoảng cách từ gốm tới nguyên liệu từ 10 đến 50 cm. Nhiệt độ sấy đƣợc duy trì không đổi ở 35ºC. Cá đƣợc sấy đến khi đạt độ ẩm vào khoảng 22 % thì kết thúc quá trình sấy.
Rửa Luộc cân Chất lƣợng Cảm quan Độ ẩm, tốc độ, thời gian sấy Hàm lƣợng NH3 Đánh giá các chỉ tiêu Tỷ lệ hút nƣớc phục hồi Độ ẩm ~ 22% Sấy Nguyên liệu - Khoảng cách chiếu xạ: ( 10 ÷ 50 cm) - Vận tốc gió: ( 1 ÷ 4 m/s ) - Cố định nhiệt độ 35 ± 1ºC 1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
Ở đây ta bố trí và phân tích số liệu thí nghiệm theo phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm để tìm ra chế độ sấy thích hợp cho sản phẩm cá Cơm Săng khô bằng phƣơng pháp sấy gốm hồng ngoại chọn lọc. Ta xác định thời gian sấy ngắn nhất và điểm cảm tỷ lệ hút nƣớc phục hồi của sản phẩm là cao nhất.
Hàm lƣợng axit béo
- tº = 100 ± 2ºC - Thời gian: 2,5 phút - CNacl = 3%
* Các yếu tố ảnh hƣởng đến thông số tối ƣu:
Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy. ở đây tôi chọn hai yếu tố ảnh hƣởng đến thời gian sấy đó là: khoảng cách từ nguồn chiếu bức xạ hồng ngoại đến vật liệu sấy và tốc độ gió trong tủ sấy. Hàm mục tiêu tôi chọn là thời gian sấy đến độ ẩm vào khoảng 22% là ngắn nhất, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi của sản phẩm là cao nhất.
* Bố trí thí nghiệm:
Mỗi thí nghiệm đƣợc thực hiện một cách độc lập. Mỗi yếu tố vận tốc gió, khoảng cách chiếu bức xạ tôi bố trí thí nghiệm theo 2 mức. Số thí nghiệm tối thiểu phải thực hiện là 4 thí nghiệm ứng với các mức khác nhau.Tuy nhiên có thể lặp lại các thí nghiệm để có kết quả chính xác nhất. Cách bố trí thí nghiệm đƣợc thể hiện ở bảng 2.1
Bảng 2.1: Bảng bố trí thí nghiệm
STT Khoảng cách từ nguồn đến
nguyên liệu (cm)
Vận tốc chuyển động của không khí (m/s)
1 10 1
2 50 1
3 10 4
4 50 4
Dùng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần và tối ƣu hóa theo phƣơng pháp đƣờng dốc nhất.
Số thí nghiệm cần thiết N khi hoạch định thí nghiệm yếu tố toàn phần đƣợc xác định bằng công thức:
N = nk (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó: n là số lƣợng các mức yếu tố và k là số các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm mục tiêu.
Từ các kết quả thực nghiệm ta xác định đƣợc các hệ số của phƣơng trình hồi quy dạng:
Trong đó: X1 là yếu tố khoảng cách chiếu xạ. X2 là yếu tố vận tốc gió.
Sau khi lập đƣợc mô hình toán học tiến hành tối ƣu hóa thực nghiệm theo phƣơng pháp đƣờng dốc nhất để tìm đƣợc thông số tối ƣu.
2.2.4. Thiết bị nghiên cứu
Sử dụng thiết bị sấy bức xạ gốm hồng ngoại chọn lọc
Hình 2.2: Thiết bị sấy bức xạ gốm hồng ngoại chọn lọc.
Hình 2.3: Cấu tạo ống gồm hồng ngoại
Cấu tạo: Thiết bị sấy đƣợc cấu tạo gồm 2 phần chính: Buồng sấy và quạt gió. Buồng sấy: Đƣợc cấu tạo là một buồng kín thành buồng sấy đƣợc hàn bởi các tấm tôn kim loại đƣợc cách nhiệt bởi vật liệu bông thủy tinh nhằm ngăn sự xâm nhập nhiệt cũng nhƣ tổn thất nhiệt giữa tủ sấy với ngoài môi trƣờng.đảm bảo nhiệt
Giá đỡ giàn gốm BXHN ( khoảng cách giữa các giá 10cm)
Giá lƣới chứa vật liệu sấy
Lớp cách nhiệt (bông thủy tinh) Chân tủ sấy
Đầu nối điện ống gốm
hồng ngoại
độ trong tủ sấy luôn không đổi trong suốt quá trình sấy, theo chế độ nhiệt độ đã đƣợc cài đặt ban đầu. 2 dàn gốm đƣợc cấu tạo bởi các thanh gốm gắn song song và mắc nối tiếp với nhau trên một bản. Hai dàn gốm này đƣợc lắp trên các ngăn đƣợc bố trí ở phía trên và phía dƣới của dàn lƣới xếp nguyên liệu bởi các gờ kim loại. Các gờ kim loại này đƣợc đƣợc bố trí khoảng cách giữa các gờ là 10cm. Với 5 mức vì vậy có thể thay đổi khoảng cách chiếu xạ từ dàn gốm tới nguyên liệu trong khoảng 10 ÷ 50 cm. Dàn xếp nguyên liệu đƣợc bố trí cố định ở giữa buồng sấy Đảm bảo cho nguyên liệu đƣợc tiếp xúc với tia bức xạ cả phía trên và bên dƣới.
Quạt gió: Đƣợc lắp đặt ở một bên hông của buồng sấy đầu còn lại để trống để không khí thoát ẩm. Quạt gió có thể điều chỉnh đƣợc tốc độ gió cho phù hợp với mỗi sản phẩm sấy.
Nguyên lý hoạt động: Thiết bị hoạt động dựa vào năng lƣợng bức xạ từ các
thanh gốm phát ra làm tăng nhiệt độ nguyên liệu từ đó làm tăng nhiệt độ nƣớc trong nguyên liệu tăng áp suất hơi nƣớc riêng phần làm khuếch tán các phân tử nƣớc ra khỏi nguyên liệu. Không khí có ẩm cao trong tủ sấy đƣợc quạt gió thổi đƣa ra ngoài và thay thế bằng không khí có ẩm thấp hơn. Quá trình sấy diễn ra liên tục cho tới khi nguyên liệu đạt độ ẩm theo yêu cầu.
2.2.5. Phƣơng pháp đánh giá
2.2.5.1. Phần mềm sử dụng để xử lý số liệu
Dùng phần mềm Excel để nhập, xử lý số liệu thu đƣợc tính toán và vẽ đồ thị.
2.2.5.2. Phƣơng pháp đánh giá chỉ tiêu chất lƣợng * Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu [7]: * Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu [7]:
Dùng phƣơng pháp sấy khô ở hai giai đoạn, giai đoạn 1 nhiệt độ từ (60 - 80)0C trong 30 phút, giai đoạn 2 nhiệt độ (100 ÷ 105)0C đến khối lƣợng không đổi.
- Tiến hành:
Sấy cốc đến khối lƣợng không đổi: rửa sạch cốc, làm khô, sấy ở nhiệt độ 1300C trong khoảng 1 giờ, lấy ra làm nguội trong bình hút ẩm → cân → sấy tiếp ở nhiệt độ trên trong khoảng 30 phút → làm nguội trong bình hút ẩm → cân → đến khi nào khối lƣợng cốc giữa hai lần cân không lệch nhau quá 0,5 mg là đƣợc:
Cân chính xác a (gram) mẫu cá đã cắt nhỏ vào cốc sấy đã xác định khối lƣợng không đổi. Chuyển cốc vào tủ sấy, sấy ở giai đoạn 1 nhiệt độ 60 – 800
C trong 30 phút. Sau đó nâng nhiệt lên sấy ở giai đoạn 2 từ 100 – 1050C trong 1 giờ. Sau đó lấy ra để nguội trong bình hút ẩm, cân khối lƣợng rồi tiếp tục cho vào tủ sấy trong thời gian 30 phút, lấy ra để nguội ở bình hút ẩm và cân nhƣ trên cho đến khi khối lƣợng không đổi. Kết quả giữa hai lần cân lệch nhau không quá 0,5 mg là đƣợc.
- Tính kết quả: ( ).100(%) 1 2 1 G G G G X Độ ẩm tính theo %: (2.1) Trong đó: G: Trọng lƣợng cốc cân (g)
G1: Trọng lƣợng cốc cân + mẫu ban đầu (g) G2: Trọng lƣợng cốc cân + mẫu sau khi sấy (g) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sai lệch kết quả giữa 2 lần xác định song song không đƣợc lớn hơn 0,5 %. Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của hai lần xác định song song.
Tính chính xác đến 0,01%.
* Tính toán hàm ẩm biến đổi trong quá trình sấy:
Xác định bằng phƣơng pháp cân trọng lƣợng cứ sau thời gian sấy Δτ=1h và áp dụng công thức thực nghiệm: (%) . ) W 100 ( 100 W 1 1 i G Gi (2.2)
Trong đó: G1: khối lƣợng mẫu ban đầu (g)
Gi: khối lƣợng mẫu cân sau khi sấy ở thời điểm thứ i (g) W1: độ ẩm ban đầu của nguyên liệu sấy (%)
Wi: độ ẩm của nguyên liệu sau khi sấy ở thời điểm thứ i (%)
* Xác định tốc độ sấy theo công thức:
W
* Phƣơng pháp xác định khả năng hút nƣớc trở lại của cá sau khi sấy:
Tiêu chuẩn để đánh giá chất lƣợng của sản phẩm khô sau khi sấy là khi cho chúng vào nƣớc nó có khả năng phục hồi lại đƣợc nhƣ trạng thái ban đầu hay không, khả năng phục hồi của sản phẩm là tiêu chuẩn đánh giá quan trọng.
Phƣơng pháp xác định tỷ lệ hút nƣớc trở lại: Xác định bằng phƣơng pháp cân trọng lƣợng trƣớc và sau khi ngâm vào nƣớc cất (đến khi cân khối lƣợng nguyên liệu không thay đổi). Lấy một lƣợng nhỏ khoảng vài gam mẫu khô, sau đó ngâm chúng vào nƣớc và cứ một giờ ta đem ra cân để xác định lƣợng tăng khối lƣợng, ngâm đến khi khối lƣợng không tăng nữa thì dừng.
Lƣợng nƣớc thẩm thấu trở lại sản phẩm đƣợc tính bằng công thức: % 100 . G W 1 1 2 G G (2.4)
Trong đó: G1: khối lƣợng sản phẩm khô trƣớc khi ngâm vào nƣớc (g)
G2: khối lƣợng sản phẩm sau khi ngâm vào nƣớc (g)
* Xác định hàm lƣợng NH3 bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc:
Nguyên lý: Dùng một chất kiềm mạnh hơn NH3 (nhƣng không mạnh quá) để
đẩy nó ra khỏi các hợp chất. Dùng hơi nƣớc để lôi kéo NH3 ở thể tự do sang một bình hứng và định lƣợng bằng một acid tiêu chuẩn.
Các phản ứng:
2NH4Cl + Mg (OH)2 MgCl2 + 2NH3 + 2H2O 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4
2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O
Tiến hành:
Chuẩn bị cốc hứng: Lấy cốc thuỷ tinh 250ml, cho vào cốc chính xác A (ml)
H2SO4 0,1N, thêm vài giọt mêtyl đỏ và đặt cốc dƣới đầu ống sinh hàn của thiết bị, sao cho đầu ống sinh hàn của thiết bị ngập trong dung dịch trong cốc.
Cân mẫu khoảng a (g) đã đƣợc cắt nhỏ cho vào bình cầu chịu nhiệt, thêm vài giọt phenolphtalein, thêm nƣớc cất vào rồi cho Mg (OH)2 vào cho đến khi dung dịch trong cốc chuyển sang màu hồng thì dừng lại.
Lắp thiết bị, kiểm tra độ kín: Cho nƣớc chảy qua ống sinh hàn rồi tiến hành
chƣng cất khoảng 30 phút kể từ khi dung dịch trong bình chứa mẫu sôi, sau đó tiến hành thử đến khi PH = 7 thì dừng quá trình chƣng cất lại. Lấy cốc hứng ra khỏi thiết bị và dùng NaOH 0,1N chuẩn độ H2SO4 dƣ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ sang vàng thì dừng lại. Hàm lƣợng NH3 đƣợc tính theo công thức: 3 ( ).1,7.100(mg%) a B A NH (2.5) Trong đó: A: số ml H2SO4 đã dùng. B: số ml NaOH đã dùng chuẩn độ. a: số gam mẫu đem thí nghiệm .
1,7: số mg NH3 tƣơng đƣơng với 1ml H2SO4 0,1 N.
* Đánh giá chất lƣợng cảm quan: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Là phƣơng pháp dựa trên việc sử dụng thông tin thu đƣợc nhờ phân tích các cảm giác của các cơ quan cảm thụ: thị giác, xúc giác, vị giác và khứu giác. Các cơ quan cảm thụ đóng vai trò thu nhận cảm giác nhƣ:
- Thị giác thu nhận màu sắc sản phẩm.
- Xúc giác xác định trạng thái nóng lạnh, độ bóng hoặc gồ ghề. Với kinh nghiệm tích luỹ đƣợc con ngƣời phân tích các cảm giác đó để xác định giá trị của các chỉ tiêu chất lƣợng bằng một kết luận so sánh hoặc bảng điểm.
Để đánh giá chất lƣợng cảm quan tôi dùng phƣơng pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng hệ 20 điểm xây dựng trên một thang thống nhất có 6 bậc từ 0 ÷ 5 và điểm 5 cao nhất cho mỗi chỉ tiêu. Sáu bậc đánh giá phải tƣơng ứng với nội dung mô tả trong phần phụ lục 1.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả các thí nghiệm thăm dò truyền thống:
Để tìm miền thí nghiệm cho quá trình tối ƣu hóa bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm em tiến hành làm các thí nghiệm thăm dò truyền thống ở đây cố định nhiệt độ 35ºC.
Tìm miền thí nghiệm là yếu tố vận tốc gió cách bố trí thí nghiệm nhƣ sau: Cố định khoảng cách từ gốm tới nguyên liệu là k = 20cm, đồng thời cho thay đổi vận tốc gió v = 1÷ 4 m/s, thu đƣợc kết quả là thời gian sấy để nguyên liệu đạt độ ẩm vào khoảng 22% trong bảng sau:
Bảng 3.1: Kết quả thời gian sấy ở thí nghiệm thăm dò truyền thống (h)
Khoảng cách bức xạ (cm) Vận tốc gió (m/s) 1 2 3 4 20 9 7.8 7.6 8 9 7.8 7.6 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 vận tốc gió (m/s) th ờ i g ia n s ấ y (h )
Hình 3.1: Sự biến đổi thời gian sấy của cá cơm săng khô theo vận tốc gió Nhận xét và thảo luận:
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.1 và hình 3.1, cho thấy trong quá trình sấy, khi cố định nhiệt độ sấy 35ºC, khoảng cách chiếu xạ 20 cm và cho thay đổi vận tốc gió
thì thời gian sấy cá cơm săng khô cũng thay đổi. cụ thể trong quá trình sấy để nguyên liệu đạt độ ẩm vào khoảng 22% từ độ ẩm ban đầu 72.33% thì ở vận tốc gió 1 m/s thời gian sấy là 9h, vận tốc gió 2 m/s thời gian sấy là 7.8h, vận tốc gió 3 m/s thời gian sấy là 7.6h và ở vận tốc gió 4 m/s thời gian sấy là 8h.
Giải thích: Do trong quá trình sấy, xảy ra quá trình khuếch tán nội đƣa ẩm ra bề mặt và quá trình khuếch tán ngoại đƣa ẩm vào môi trƣờng đồng thời đƣợc tác nhân sấy (không khí) mang đi, do đó độ ẩm của cá trích giảm dần theo thời gian sấy. Nhƣ vậy, tốc độ gió tăng thì thời gian sấy giảm, tuy nhiên chỉ đúng khi tăng vận tốc gió trong khoảng v = 1÷3 m/s thì thời gian sấy giảm từ 9h xuống 7.8h và xuống 7.6h. khi tốc độ gió tăng cao thì thời gian sấy lại tăng lên. Cụ thể khi tăng vận tốc gió từ 3 m/s đến 4 m/s thì thời gian sấy tăng lên từ 7.6h lên 8h. Do khi tốc độ gió cao giai đoạn đầu sẽ hình thành lớp bề mặt cứng làm cản trở quá trình thoát ẩm của giai đoạn sau kết quả quá trình thoát ẩm chậm lại và kéo dài thời gian sấy.
Bảng 3.2: Kết quả tỷ lệ hút nƣớc phục hồi ở các thí nghiệm thăm dò truyền thống (%)
Khoảng cách bức xạ (cm) Vận tốc gió (m/s) 1 2 3 4 20 49.91 51.44 51.54 50.11 49.91 51.44 51.54 50.11 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 vận tốc gió (m/s) tỷ lệ h ú t n ư ớ c p h ụ c h ồ i (% )
Nhận xét và thảo luận:
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.1 và hình 3.1, cho thấy trong quá trình sấy, khi cố định nhiệt độ sấy 35ºC, khoảng cách chiếu xạ 20 cm và cho thay đổi vận tốc gió từ thì kết quả tỷ lệ hút nƣớc phục hồi của sản phẩm cũng thay đổi. Cụ thể ở vận tốc gió 1 m/s thì tỷ lệ hút nƣớc phục hồi của sản phẩm là 49.91%, ở vận tốc gió 2