CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nguyên liệu sấy
1.1.1. Phân loại khoa học
- Tên khoa học: Daucus carota L. ssp. sativus - Bộ: Apiales - Giới: Plantae - Họ: Apiaceae
2
- Ngành: Magnoliophyta - Chi: Daucus
- Lớp: Magnoliopsida - Tên nước ngoài: Carrot (Anh); Carotte (Pháp).
a) Hoa cà rốt b) Hoa và lá cà rốt
c, d) Củ cà rốt
Hình 1.1. Hình dạng của cây cà rốt
Cà rốt có nguồn gốc từ khu vực Bắc Phi, Tây Nam Á và châu Âu, nhưng hiện nay được gieo trồng rộng khắp thế giới, chủ yếu là khu vực ơn đới, thích hợp với các vùng có khí hậu mát, có mưa mùa hè và đầu mùa thu. Hai chủng Nantes và Chantenay của Pháp được trồng phổ biến trên thế giới và tương đối thích hợp với vùng nhiệt đới [1-3].
Ở Việt Nam cà rốt được nhập vào và trồng thí điểm trong những năm cuối thế
kỷ XIX do người Pháp đem từ châu Âu sang. Và hiện nay được trồng ở nhiều nơi như Lâm Đồng, Đồng bằng Sông Hồng....vv.
Giống cà rốt được trồng hiện nay đang được sử dụng là giống địa phương do
nông dân tự sản xuất. Giống này có thời gian sinh trưởng 95-110 ngày, củ dài 18- 22cm, năng suất 25-30 tấn/ha.
Cà rốt được trồng trọt ở Đà Lạt quanh năm, các vùng trồng rau đang trồng phổ biến 2 loại cà rốt: một loại củ có màu đỏ tươi, một loại có màu đỏ ngả sang màu da cam.
3
Loại vỏ đỏ (cà rốt đỏ) được nhập trồng từ lâu, chủ yếu là các giống Văn Đức (miền Bắc) và Đà Lạt (miền Nam). Nó có củ to nhỏ không đều, lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh, kém ngọt, khả năng thích ứng đất đai và thời tiết tốt hơn giống ngoại nhập [3].
. Tuy nhiên mùa nắng cà rốt phát triển thuận lợi và cho năng suất cao hơn mùa mưa. Thời vụ cho năng suất cao nhất là cuối tháng 8 đầu tháng 9 (dương lịch).
Cà rốt được trồng phổ biến với giống địa phương (chủ yếu là giống Đà Lạt) có
thời gian sinh trưởng 95-100 ngày, kích thước 18-22cm x 2,5-3cm, màu đỏ nhạt, năng suất trung bình 20-25 tấn/ha.
1.1.2. Thành phần dinh dưỡng và công dụng
Cà rốt là một trong những loại cây trồng rộng rãi và lâu đời nhất trên thế giới.
Trong củ cà rốt có protein, lipid, carbonhydrat, một số vitamin B, C, E, đặc biệt là
vitamin A, có 15 acid amin trong đó có 9 loại thiết yếu mà cơ thể người không tự sản xuất được; giàu muối khoáng Na, K, Ca, P, Mg, Fe, Zn, Cu,... Trong một số cơng bố thì lượng nước trong củ cà rốt khoảng 88,5% trong 100g cà rốt tươi và cung cấp giá trị năng lượng là 48 calorie.
Các thành phần của cà rốt có thể thay đổi vì nó phụ thuộc vào giống, vị trí địa lý của nơi trồng cà rốt, mùa vụ. Để đánh giá khách quan và chính xác thì cà rốt được sử dụng trong đề tài được kiểm nghiệm thực tế tại phịng Hóa Sinh – Khoa Cơng Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí
Minh.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản và vitamin của cà rốt có trong 100g nguyên
liệu được trồng ở Việt Nam
Thành phần Đơn vị Thành phần hóa học cơ bản có trong 100g Thành phần Đơn vị Thành phần vitamin có trong 100g Nước g 79,06 Vitamin A µg 835,0 Tinh bột g 9,6 Vitamin B1 mg 0,066 Đường g 4,7 Vitamin B2 mg 0,058 Chất g 2,8 Vitamin B3 mg 0,983 Protein g 2,6 Vitamin B5 mg 0,275 Chất béo g 0,24 Vitamin B6 mg 0,138 Khoáng chất g 1,0 Vitamin BC µg 19,00 β- caroten µg 8285 Vitamin C mg 5,900 Vitamin E mg 0,660 Vitamin K µg 13,20
4
Bảng 1.2. Thành phần khống chất của cà rốt có trong 100g nguyên liệu được trồng ở
Việt Nam Thành phần Đơn vị Thành phần khống chất có trong 100g Canxi mg 33 Sắt mg 0,3 Mg mg 12 Mn mg 0,143 P mg 35 K mg 320 Na mg 69 Zn mg 0.24 F µg 3,2 1.1.3. Công dụng của cà rốt
Cà rốt là một trong những loại rau quý nhất được các thầy thuốc trên thế giới đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh đối với con người. Người La Mã gọi
cà rốt là nữ hoàng của các loại rau. Cà rốt giàu đường và các loại vitamin cũng như năng lượng. Các dạng đường tập trung ở lớp vỏ và thịt nạc của củ, phần lõi rất ít [3].
Hình 1.2. Cà rốt sau khi gọt vỏ
Đường trong cà rốt chủ yếu là đường đơn (như fructose, glucose) chiếm tới
50% tổng lượng đường có trong củ, là loại đường dễ oxy hóa dưới tác dụng của enzyme trong cơ thể; các loại đường như levulose và dextrose được hấp thụ trực tiếp.
Trong cà rốt có rất nhiều vitamin C, D, E và các vitamin nhóm B. Ngồi ra, nó cịn chứa β-carotene, sau khi vào cơ thể, chất này sẽ chuyển hóa dần thành vitamin A. Beta carotene có cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học tương tự vitamin A nhưng ở người nó được dự trữ ở khắp các mơ cịn vitamin A được dự trữ ở gan. So với vitamin A thì carotene ít độc hại hơn, vì nó được chuyển dạng theo nhu cầu của cơ thể và ít bị phá hủy hơn. Một số nhà khoa học đã khuyến cáo nên dùng carotene hơn là vitamin A [2].
5
Người ta thường sử dụng cà rốt dưới dạng tươi để ăn sống (làm gỏi, trộn dầu
giấm) hay xào, nấu canh, hầm thịt. Hoặc dùng cà rốt ép lấy dịch, phối hợp với các loại hoa quả khác để làm nước giải khát hoặc nước dinh dưỡng.
1.1.4. Tổng quan về bảo quản nơng sản tại Việt Nam
Có nhiều phương pháp bảo quản sau thu hoạch cà rốt, tùy theo mục đích và tiêu chí bảo quản mà người ta áp dụng phương pháp bảo quản phù hợp.
Sử dụng phương pháp lạnh đông, cà rốt sau khi lạnh đông xuất khẩu thì chúng phải được bảo quản trong mơi trường lạnh thích hợp (-22 ÷ -16)°C, như vậy nó sẽ làm tăng chi phí bảo quản, hơn nữa trong quá trình quản bảo lạnh thì beta-crotene và lycopene bị tổn thất, chất lượng sản phẩm giảm.
Sử dụng phương pháp sấy thơng thường, do q trình sấy ở nhiệt độ cao và luôn tiếp xúc với tác nhân sấy nên sản phẩm cà rốt sau khi sấy bị oxy hóa, bị giảm chất dinh dưỡng, giảm chất lượng sản phẩm.
Sử dụng phương pháp sấy chân không và chân không thăng hoa thì sản phẩm sau khi sấy có chất lượng tốt và rất tốt, nhưng quá trình sấy tiêu tốn rất nhiều năng lượng, làm tăng giá thành sản phẩm, gây khó khăn trong thương mại.
Bảng 1.3. So sánh giữa các phương pháp sấy thực phẩm [4] Tên thiết Tên thiết bị Năng lượng bay hơi 1 kg ẩm Nhiệt độ sấy 0
C Ưu điểm Nhược điểm
Sấy phun 0,5 ÷ 4 kWh 90 ÷ 150
Thời gian sấy ngắn
Lượng ẩm bay hơi lớn
Nhiệt độ sấy cao; chỉ sấy dạng dịch
Khả năng bị oxy hoá cao; năng suất ko cao; thành phẩm dễ bị thất thốt Chi phí đầu tư khá lớn Sấy lạnh
(sấy bơm nhiệt) đối lưu
1,5 ÷ 3 kWh 30 ÷ 50 Chi phí năng
lượng thấp Khả năng bị oxy hoá cao Thời gian sấy khá dài Sấy chân
khơng 4 ÷ 6 kWh 35 ÷ 150 Sản phẩm bị oxy hố khơng nhiều
Thời gian sấy vẫn dài; Chỉ sấy các sản phẩm dạng rắn/ bán rắn Sấy chân không nhiệt độ 5 ÷ 8 kWh 10 ÷ 50
Thời gian sấy ngắn
Nhiệt độ sấy có
Sấy các sản phẩm dạng rắn hoặc bán rắn
6 thấp, có ngưng ẩm thể xuống thấp; Sản phẩm ít bị oxy hố đối lớn
Chi phí đầu tư khá lớn
Sấy thăng hoa 6 ÷ 12 kWh -60 ÷ 45 Sấy các sản phẩm dạng rắn, dạng dịch; Chất lượng sản phẩm cao Chi phí thiết bị rất lớn Lượng sản phẩm nhỏ Qua nghiên cứu tập thể các nhà khoa học Viện khoa học công nghệ Nhiệt Lạnh trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và đã chuyển giao thành công cho nhà máy chế
biến thực phẩm Việt Trì, cơng ty bánh kẹo kẹo Hải Hà để sấy kẹo Jelly, Viện công nghệ thực phẩm, Bệnh viện y học cổ truyền dân tộc… đa đưa ra bảng so sánh chất lượng của sản phẩm khi sấy cà rốt.
Bảng 1.4. So sánh chất lượng thực phẩm sấy bằng công nghệ sấy bơm nhiệt so với các
công nghệ sấy khác
Nguyên liệu Phương pháp sấy Nhận xét chất lượng cảm quan Hàm lượng
vitamin C, % Độ ẩm cuối, % Cà rốt Sấy bằng khơng khí nóng Đỏ tối, kém thẳng - 5,7 Sấy bằng hồng ngoại Đỏ bóng, kém thẳng - 5,6 Sấy bằng bơm nhiệt Đỏ tự nhiên, bóng thẳng - 6,6 Củ cải Sấy bằng khơng khí nóng Xanh tối, khá xốp, kém thơm 32 5,0 Sấy bằng hồng ngoại Trắng ngà hơi đậm, khá xốp 40 5,2 Sấy bằng bơm nhiệt Trắng ngà, thẳng xốp 64 6,1 Hành Sấy bằng khơng khí nóng Xanh tối, xốp, khá thơm 27 6,0 Sấy bằng hồng ngoại Xanh thẫm, xốp, thơm 54 5,2 Sấy bằng bơm
nhiệt Xanh tự nhiên, xốp, thơm ngon 72 6,2 Do vậy trong đề tài nghiên cứu này sử dụng phương pháp sấy lạnh để thực hiện sấy cà rốt, do quá trình sấy tiến hành ở nhiệt độ thấp ở áp suất khí quyển và nhờ hoạt
động của bơm nhiệt, nhiệt độ môi trường sấy dao động (25 ÷ 45)°C, nên chất lượng sản phẩm cà rốt sau khi sấy tốt, bên cạnh đó chi phí năng lượng chỉ bằng 1/4 so với chi phí năng lượng của q trình sấy chân khơng và sấy thăng hoa.
7
1.2. Quy trình cơng nghệ
1.2.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình cơng nghệ chế biến cà rốt sấy 1.2.2. Thuyết minh quy trình 1.2.2. Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu cà rốt chọn củ to, màu sáng, lõi nhỏ. Sau khi thu mua về, cần phải
được phân loại thủ cơng thành các kích thước khác nhau để đảm bảo độ đồng đều cho
sản phẩm sau này. Trong quá trình này, ta cũng loại bỏ những củ bị hư thối, sâu bệnh,....
Sau khi phân loại, phần cuống không sử dụng sẽ được cắt bỏ trước khi tiến
hành rửa cà rốt.
Rửa lần 1: Mục đích nhằm loại trừ hết tạp chất cơ học như: đất, cát, bụi và làm giảm phần nào vi sinh vật ngoài vỏ nguyên liệu cũng như lượng thuốc bảo vệ thực vật.
Tiến hành sấy khô
Xếp cà rốt vào khay và đưa vào buồng sấy Cắt lát cà rốt
Rửa lần 2 để đảm bảo loại bỏ toàn bộ tạp chất Gọt lọa bỏ vỏ lụa cà rốt
Rửa lần một loại bỏ tạp chất sơ bộ Lựa chọn nguyên liệu cà rốt Cắt cuống, loại bỏ tạp chất sơ bộ
8
Cạo vỏ và rửa lần 2: Tiến hành dùng dao loại bỏ lớp vỏ ngoài của cà rốt, q trình cạo vỏ lưu ý khơng để dao phạm quá nhiều vào phần thịt của cà rốt, làm tăng hao hụt của nguyên liệu, sau khi cạo vỏ xong tiến hành rửa lại lần 2 cho sạch những tạp chất dính vào cà rốt trong q trình cạo vỏ, sau đó để cà rốt ráo nước trước khi cắt.
- Cắt lát: Để tạo cảm quan cho sản phẩm cũng như tăng hiệu quả cho quá trình sấy, cà rốt thường được cắt thành lát mỏng hay thành sợi dày 1,5mm ÷ 2mm bằng dao. Yêu cầu của sản phẩm sau quá trình cắt phải đồng đều về kích thước, khơng bị dập nát, gãy, nứt,...
- Sấy khô: Tác nhân sấy đã được giảm ẩm và độ ẩm tương đối được đưa vào buồng sấy, do chênh lệch phân áp suất của hơi nước trong vật liệu sấy. Do đó ẩm sẽ tách ra khỏi vật liệu sấy đi vào tác nhân sấy. Khơng khí sau khi nhận ẩm của vật liệu sấy được thải bỏ ra môi trường một phần và một phần được hòa trộn với khơng khí tươi đi vào dàn lạnh để tách ẩm sau đó đi vào buồng sấy, khép kín chu trình.
- Đóng gói và bảo quản thành phẩm: Sau khi sấy xong, tùy từng mặt hàng, thời gian bảo quản và đối tượng sử dụng mà có quy cách đóng gói khác nhau. Ngồi ra,
điều kiện vận chuyển và bảo quản sản phẩm cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa
chọn bao bì, dạng vật liệu thường dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy các tông và chất dẻo (PE, PVC, xenlophan...).
1.3. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngồi nước. 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Các nhà khoa học tại Phân viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch: đã nghiên cứu công nghệ sấy lạnh và đã ứng dụng sấy một số sản phẩm nơng
sản như mít, mực… Kết quả thời gian sấy giảm đi rất nhiều, chỉ bằng một nửa thời gian sấy nóng, nhưng sản phẩm vẫn thỏa mãn yêu cầu về độ ẩm. Kết quả cảm quan cụ thể như sau:
Bảng 1.5. So sánh hai phương pháp sấy nóng và sấy lạnh đối với mít và mực
Sản phẩm sấy Phương pháp sấy Màu sắc
Mít Sấy lạnh Vàng tươi
Sấy nóng Vàng nâu
Mực Sấy lạnh Màu trắng
Sấy nóng Màu vàng
Phạm Văn Tuỳ và cộng sự (2003): đã nghiên cứu thành công công nghệ sấy
lạnh bằng bơm nhiệt và đã ứng dụng sấy một số sản phẩm như: cà rốt, củ cải, hành lá... Kết quả thu được là các sản phẩm sau khi sấy vẫn giữ được màu sắc tự nhiên dù đã sấy
9
rất khô, hàm lượng vitamin C ở mức cao hơn hẳn so với các sản phẩm rau quả sấy bằng các phương pháp khơng khí nóng hay hồng ngoại, chi phí năng lượng sử dụng cũng thấp hơn các công nghệ sấy khác (giảm 45%) [5].
Trần Đại Tiến và các cộng sự (2004): đã nghiên cứu công nghệ sấy lạnh cho
sản phẩm mực lột da. Kết quả là chất lượng sản phẩm rất tốt đồng thời rút ngắn được thời gian sấy [6].
Hoàng Ngọc Đồng (2009): đã nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trên mơ
hình thiết bị sấy thực tế ở nhiệt độ thấp sử dụng bơm nhiệt. Các kết quả nghiên cứu về
ảnh hưởng của cấu tạo của dàn lạnh đến khả năng tách ẩm và đến khả năng sấy của hệ
thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt. Từ đó đề xuất một số phương pháp làm tăng khả năng làm lạnh, tách ẩm của dàn lạnh nhằm nâng cao hiệu quả bơm nhiệt [7].
Phan Thị Hồng Thanh, Phạm Văn Tùy (2010): đã xác định các thông số chế
độ hợp lý khi sấy lạnh hành tây bằng hệ thống sấy bơm nhiệt máy nén BK- BSH1.4.
Các kết quả là chất lượng hành tây sấy tốt nhất và năng suất sấy cao nhất ở khối lượng vật sấy 10kg, hệ số hồi lưu 55%, tốc độ tác nhân sấy 2m/s, nhiệt độ tác nhân sấy 34°C [8].
Võ Mạnh Duy, Lê Chí Hiệp (2011): đã cơng bố trên Tạp chí Khoa học kết quả
nghiên cứu sấy cà rốt bằng máy sấy bơm nhiệt kiểu thùng quay cho chất lượng tốt khi sấy ở nhiệt độ 40°C, vận tốc khơng khí 2,5m/s và tốc độ quay thùng 15 vòng/phút [9].
Nguyễn Hay cùng các cộng sự (2011): đã công bố các kết quả nghiên cứu sấy
bằng nguyên lý bơm nhiệt cho một số nông sản tại Việt Nam tại hội nghị khoa học lần thứ 20 – ĐHBK Hà Nội [10].
Lê Như Chính, Trần Đại Tiến, Phạm Văn Tùy (2011): đã công bố đề tài nghiên cứu tối ưu hóa chế độ sấy tơm thẻ chân trắng bằng bơm nhiệt máy nén kết hợp với bức xạ hồng ngoại trên Tạp chí Năng lượng nhiệt [11].
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
M. Shafiur Rahman và cộng sự (1997): đã xác định đường giảm ẩm và tốc độ
sấy lớp mỏng của đậu Hà Lan khi sấy bằng máy sấy bơm nhiệt. Thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ khơng khí sấy từ 25 đến 65°C, độ ẩm khơng khí sấy từ 20% đến 60% và tốc độ khơng khí 1,5m/s [12].
S. Prasertsan; P. Saen-saby (1998): đã xác định hiệu quả kinh tế của máy sấy
dùng bơm nhiệt. Tốc độ tách ẩm MER và lượng tách ẩm riêng SMER của gỗ và chuối sấy giảm nhanh theo thời gian nhưng công suất máy nén gần như không đổi. Nếu độ
ẩm cuối của gỗ thấp hơn 10%, MER lớn nhất là 2,854 kg/h và SMER lớn nhất là 0,572