TT Phương pháp Nhiệt độ (0 C) Vận tốc (m/s) Độ ẩm ban đầu (%) Độ ẩm sản phẩm (%) Thời gian sấy (phút) Tốc độ giảm ẩm trung bình (%/phút)
1 Sấy bơm nhiệt 43 2,5 75 7,47 690 5,9
2 Sấy khơng khí n ng đối lưu
43 2,5 75 7,42 1320 3,07
Trang 90
Nhận xét: Để sự so sánh được tương đồng giữa các phương pháp sấy, nhiệt độ sấy
bơm nhiệt và sấy khí n ng chọn là 43oC( Thấp hơn so với nhiệt độ tối ưu là 1oC) cho phù hợp với thời tiết khi làm các thí nghiêm phơi nắng vào tháng 5 tại TpHCM, Thực tế khi phơi nắng, nhiệt độ và cường độ bức xạ c ng như tốc độ gi thay đổi nhiều vào từng thời điểm trong ngày, đây c ng chính là nhược điểm của phương pháp sấy phơi nắng, làm thời gian kéo dài và chất lượng sản phẩm thấp.
Tốc độ giảm ẩm trung bình của VLS khi sấy bơm nhiệt nhỏ hơn so với tính tốn ban đầu( 5.9 so với 11,47 ) là do khi tính tốn tốc độ giảm ẩm khơng kể đến các yếu tố ảnh hưởng như tính chất của vật liệu, hàm lượng chất dinh dưỡng, cụ thể như lipid 7,9g/100g Gấc, Glucid 10,5g/100g Gấc, protein 2,1g/100g Gấc. Các chất này c hàm lượng cao hơn các loại trái cây khác, đặc biệt là Lipid cao hơn rất nhiều, chính lượng lipid này tạo nên màng dầu ngăn cản sự bay hơi nước, làm cho quá trình sấy chậm lại đáng kể so với các loại VLS khác và so với tính tốn ban đầu.
Trong phương pháp sấy khí n ng, với độ ẩm cao và nhiệt độ sấy thấp, độ ẩm trong khơng khí đo dược ln ở mức 55-60 , điều này làm giảm đáng kể động lực bay hơi nước vì vậy thời gian sấy kéo dài.
4.5.1. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp sấy đến thời gian sấy
Trang 91
Hình 4.25: Đường cong sấy theo phương pháp sấy bằng khí n ng
Hình 4.26: Đường cong sấy theo phương pháp phơi nắng
Trang 92
Thời gian sấy và tốc độ giảm ẩm trung bình của vật liệu khi sấy màng đỏ hạt gấc cho như (bảng 4.8). Từ kết quả cho thấy thời gian khi sấy bằng phương pháp khí n ng là 22 giờ, thời gian sấy bằng bơm nhiệt là 11 giờ 30 phút, thời gian phơi nắng với điều kiện bức xạ mặt trời trung bình là 600W/m2 là 23 giờ. Tốc độ sấy bằng bơm nhiệt là 5,9%/phút, sấy bằng khí nóng là 3,07%/ phút và làm khô bằng nắng mặt trời là 2,93%/phút.
Thời gian sấy là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá ảnh hưởng đến điện năng tiêu thụ c ng như năng suất sấy. Phương pháp sấy bằng bơm nhiệt c thời gian sấy ngắn nhất và tốc độ sấy cao nhất.
4.5.2. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp sấy đến hàm ƣợng β-carotene ảng 4 13: Đo hàm lượng β- carotene trên 3 phương pháp sấy
Kết quả kiểm nghiệm hàm lượng β-carotene cho trong bảng 4.13 cho thấy phương pháp sấy bơm nhiệt cho sản phẩm sấy c hàm lượng β-carotene cao nhất và suy giảm là thấp nhất. Đối với phương pháp sấy bằng khí n ng và phơi nắng thì hàm lượng β-carotene thấp hơn nhiều. Điều này cho thấy sự suy giảm hàm lương β-carotene chủ yếu bị ảnh hưởng bởi thời gian sấy và thời gian phơi kéo dài.
4.5.3. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp sấy đến màu sắc sản ph m
ảng 4 14: Kết quả đo màu của gấc tươi và sản phẩm sau sấy của 3 phương pháp sấy
TT Phương pháp sấy L* a* b*
1 Màng gấc tươi 36,21 +0,651* 22.79+ 0,865* 18,24 + 0,232*
2 Sấy bơm nhiệt 38,56 + 0,764* 20,89 + 0,851* 17,56 + 0,421*
Phương pháp sấy β–Carotene
(mg/kg)
suy giảm
1 Màng gấc tươi 812 0
2 Sấy bơm nhiệt 776 4,43
3 Sấy khí n ng 196 75,86
Trang 93
3 Sấy khí n ng 34,43 + 0,537* 18,45 + 0,348* 16,26 + 0,536*
4 Phơi nắng 32,68 + 0,532* 16,68 + 0.520* 15,45 + 0,256* Để đảm bảo tính khách quan trong việc đánh giá màu sắc màng gấc, song song với việc quan sát bằng mắt, sự biến đổi màu sắc được thể hiện thông qua hệ màu L* a* b*. Kết quả phân tích thể hiện ở (bảng 4.14).
Màu sắc màng gấc được đánh giá thông qua chỉ số L*(độ sáng) của mẫu gấc tươi bằng 36,21 ± 0,651,chỉ số này tăng nh khi sấy gấc bằng phương pháp bơm nhiệt ở 430C do nhiệt độ cao vừa phải c thể xảy ra sự phân giải một lượng nhỏ Carotenoid và các chất màu khác làm cho mẫu sáng hơn, khi được sấy bằng phương pháp khí n ng và phơi nắng trị số L* giảm do thời gian sấy kéo dài lượng carotene bị phân hủy nhiều hơn làm cho màu sản phẩm sấy sậm hơn so với mẫu tươi chỉ số L* giảm mạnh hơn. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với đánh giá cảm quan và các công bố trước đ 17].
Kết quả so màu sản phẩm với nguyên liệu tươi để đánh giá sự biến đổi màu sắc trong quá trình sấy theo các phương pháp cho thấy với nhiệt độ 43oC khả năng giữ màu của sản phẩm là rất tốt, mùi vị qua cảm quan thơm và không bị khét tuy nhiên đối với sấy phơi và sấy n ng thời gian sấy kéo dài hơn c ng c ảnh hương đến màu sắc, độ sẫm màu của sấy phơi cao hơn so với sấy khí n ng và sản phẩm của phương pháp sấy bơm nhiệt là ít biến màu nhất.
4.6 Đánh giá chất ƣợng gấc sấy khô bằng bơm nhiệt ở chế độ sấy tối ƣu so với các công bố khác
ảng 4 15: So sánh các thông số tại chế độ sấy tối ưu màng đỏ hạt gấc của luận văn
Trang 94
Nhận xét
Từ các kết quả thực nghiệm trên, căn cứ vào các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm màng gấc sấy khô là cần giữ được màu sắc, hàm lượng β-carotene và thời gian sấy (tốc độ giảm ẩm) thì phương pháp sấy bơm nhiệt cho chất lượng sản phẩm cao hơn các phương pháp khác đồng thời thời gian sấy rút ngắn hơn 10 giờ so với sấy khí n ng và hơn 11 giờ so với sấy phơi, việc kéo dài thời gian sấy gây bất lợi lớn cho chất β-carotene vốn là hợp chất quí trong màng gấc, hợp chất này nhạy cảm với nhiệt độ nên hàm lượng giảm nhanh khi tiếp xúc nhiệt độ cao trong thời gian dài, chính sự biến đổi của carotene làm cho màu sắc của sản phẩm không giữ được màu đỏ tươi tự nhiên khiến sản phẩm bị sẫm màu.
Khi sấy màng đỏ hạt gấc bằng phương pháp bơm nhiệt ở nhiệt độ 430C,vận tốc tác nhân 2,5m/s thời gian sấy là 11h30 phút, hàm lương β-carotene là 776 mg/kg sản phẩm khô suy giảm 4,43 so với hàm lượng trong nguyên liệu ban đầu, màu sắc là b a*+ bt đạt độ sáng 95 , sản phẩm c mùi thơm đặc trưng không bị khét do biến đổi dầu ở nhiệt độ cao.
Khi so với các công bố trước đ thời gian sấy rút ngắn được 5h, hàm lượng β – Carotene bị mất ít hơn, tiêu thụ năng lượng nhỏ hơn gần 6 lần [19] và thời gian sấy
TT Phương pháp Sấy
Nhiệt độ sấy( °C)
Thời gian sấy (phút)
Năng lương tiêu thụ (kWh/kg) Suy giảm hàm lượng β – Carotene ( ) 1 Sấy bơm nhiệt 43 690 11,65 4.43 2 Sấy thăng hoa 37] -35.04 707 - - 3 Sấy bơm nhiệt 19] 37,18 976 66,68 5,04
Trang 95
c ng thấp hơn so với sấy thăng hoa, về tiêu thu năng lượng thì khơng có số liệu cụ thể để so sánh nhưng việc sấy thăng hoa còn phải tiêu tốn năng lượng để cấp đông VLS nên c ng c thể đánh giá được phần nào.
Phương pháp sấy bằng bơm nhiệt thích hợp đối với màng đỏ hạt gấc c ng như với loại nguyên liệu c độ nhạy cảm về nhiệt và c hàm lượng chất chống oxi h a cao, là lựa chọn tốt cho sản xuất công nghiệp.
Trang 96
Chƣơng 5
ẾT UẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5 1 ết u n
Luận văn đã hoàn thành các mục tiêu đề ra cụ thể như sau:
- Đề tài đã thực hiện nghiên cứu lý thuyết về sấy màng đỏ hạt gấc bằng bơm. - Đã tính tốn thiết kế và chế tạo được 01 mơ hình sấy bơm nhiệt.
- Đã tiến lựa chọn được các yếu tố đầu vào làm thông số công nghệ sấy màng đỏ hạt gấc bằng bơm nhiệt (gồm nhiệt độ tác nhân sấy,nhiệt độ dàn ngưng tụ và vận tốc tác nhân) và xác định được các hàm mục tiêu của quá trình sấy màng đỏ hạt gấc bằng bơm nhiệt (thời gian sấy, tiêu hao điện năng riêng và hàm lượng beta carotene mất trong quá trình sấy).
- Kết quả thực nghiệm đã xây dựng được 3 mơ hình tốn sấy màng đỏ hạt gấc bằng bơm nhiệt như sau:
: Đối với thời gian sấy
Y1 = 832,8 - 13,24.tTNS + 6,922.tNT – 2,4.vTNS.tTNS + 126,745.vTNS+ 13,85.v2TNS
Đối với tiêu hao điện năng riêng
Y2 = 1771 – 84,029.tTNS – 0,0475.tNT – 3,945.vTNS – 0,007.t2TNS + 0,66.v2TNS + 0,00438.vTNS .tTN
Đối với độ giảm hàm ƣợng beta carotene của sản ph m sau khi sấy
Y3 = 111,565 – 3,472.tTNS – 6,75.tNT – 6,55.vTNS – 0,0358.tTNS.tNT –
0,116 tNT.vTNS + 0,046.t2TNS + 0,245.t2NT + 1,295.v2TNS
Kết quả tối ưu h a đa mục tiêu quá trình sấy màng đỏ hạt gấc bằng phương pháp sấy bơm nhiệt từ thực nghiệm cho thấy nhiệt độ tác nhân sấy trong buồng sấy là 44,160C, nhiệt độ ngưng tụ hơi ẩm tại dàn lạnh là 14,03C, vận tốc tác nhân sấy là 2,6 m/s. Thời gian sấy là 11,27 giờ và mức tiêu thụ năng lượng 4,363 kWh/kg hợp lý hơn so với kết quả nghiên cứu trước đ là 16,257 giờ và 66,77 kWh/kg 19]. Trong khi độ giảm hàm lượng beta carotene của sản phẩm sau khi sấy so với gấc tươi vẫn thấp hơn.
Trang 97
Hàm lượng beta carotene bị mất không đáng kể thu được sản phẩm đáp ứng được yêu cầu về chất lượng dinh dưỡng và màu sắc, năng lượng tiêu thụ giảm một cách đáng kể do vậy c thể áp dụng chế độ công nghệ vào trong sản xuất công nghiệp.
5.2. Kiến nghị
Mặc dù đã c rất nhiều cố gắng trong quá trình nghiên cứu nhưng do hạn chế về mặt thời gian nên tôi chưa thể tiến hành khảo sát toàn bộ các ảnh hưởng của các thông số vận hành đến hiệu quả hoạt động của hệ thống sấy. Khi c điều kiện nghiên cứu sẽ tiếp tục thực hiện tiếp các vấn đề sau:
1. Nghiên cứu sâu về áp dụng sấy bơm nhiệt với tác nhân sấy là khí trơ. 2. Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước vật liệu đến quá trình sấy.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào của quá trình sấy đến hàm lượng Lycopene và các chất dinh dưỡng khác trong màng Gấc.
4. Nghiên cứu áp dụng chế độ sấy hai giai đoạn phù hợp với giai đoạn sấy giảm tốc và công suất của bơm nhiệt nhằm tiết kiệm triệt để năng lượng sử dụng bằng cách giải tích dự đốn đường cong sấy sau đ điều khiển công suất bơm nhiệt phù hợp.
5. Nghiên cứu tích hợp bơm nhiệt và s ng điện từ nhằm giảm thời gian sấy. 6. Chế tạo máy sấy bơm nhiệt đa năng kết hơp nhiều giải pháp.
Trang 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vuong, L. T., Franke, A. A., Custer, L. J., & Murphy, S. P. (2006). Momordica cochinchinensis Spreng.(gac) fruit carotenoids reevaluated. Journal of Food
Composition and Analysis, 19(6), 664-668.
[2]. Tuyen Chan Kha BSc. Effects of Different Drying Processes on the Physicochemical and Antioxidant Properties of Gac Fruit Powder (Food Science and Technology).
[3]. Hoang V. Chuyen, Minh H. Nguyen, Paul D. Roach, John B. Golding & Sophie E. Parks (2014), Gac fruit (Momordica cochinchinensis Spreng.): A rich source of bioactive compounds and its potential health benefits, International Journal of
Food Science and Technology, 50(3), 567-57
[4]. Vuong, L.T. Underutilized β-carotene-rich crops of Vietnam, Food Nutr. Bull. 2000, 21, 173–181
[5]. Kubola, J.; Siriamornpun, S. Phytochemicals and antioxidant activity of different fruit fractions (peel, pulp, aril and seed) of Thai gac (Momordica cochinchinensis Spreng), Food Chem. 2011, 127, 1138–1145
[6]. Tuyen Chan Kha (2010), Effects of Different Drying Processes on the Physicochemical and Antioxidant Properties of Gac Fruit Powder, Master of Philosophy, The University of Newcastle, Australia
[7]. Singh, G., Kawatra, A., & Sehgal, S. (2001). Nutritional composition of selected green leafy vegetables, herbs and carrots. Plant Foods for Human Nutrition, 56(4), 359–364.
[8]. Kandlakunta, B., Rajendran, A., & Thingnganing, L. (2008). Carotene content of some common (cereals, pulses, vegetables, spices and condiments) and unconventional sources of plant origin. Food Chemistry, 106(1), 85-89.
Trang 99
[9]. Vuong, L. T., Dueker, S. R., & Murphy, S. P. (2002). Plasma β-carotene and retinol concentrations of children increase after a 30-d supplementation with the fruit Momordica cochinchinensis (gac). American Journal of Clinical Nutrition, 75(5), 872-879.
[10]. Tuyen C. Kha, Minh H. Nguyen, Paul D. Roach, Sophie E. Parks & Constantinos Stathopoulos (2013), Gac fruit: Nutrient and Phytochemical Composition, and Options for Processing, Food Reviews International, 29(1), 92-106.
[11]. Viện Dinh Dưỡng(1995), Thành phần dinh dưỡng thứ ăn Việt Nam, Nhà xuất
bản Y học, Hà Nội.
[12]. Chua K.J., Chou S.K., Ho J.C. (2002), Heat pump drying: Recent devolopment and future tends, Drying Technology., 20: 1579-1610.
[13]. Arun S. Mujumdar, Vasile Minea (2016), Advances in Heat Pump-Assisted Drying Technology, CRC Press.
[14]. Minea, V., 2008. Design and control optimizations of drying heatpumps. In: Proceedings of the 16th Drying Symposium –IDS2008, vol. B, pp. 739–45.
Hyderabad, India.
[15]. Amin Taheri-Garavand*, Shahin Rafiee, Alireza Keyhani (1998) Study on Effective moisture diffusivity, activation energy and mathematical modeling of thin, Department of Agricultural Machinery Engineering University of Tehran, Karaj, Iran.
[16]. Tuyen C. Kha, Minh H. Nguyen & Paul D. Roach (2010), Effects of Spray Drying Conditions on the Physicochemical and Antioxidant Properties of the Gac (Momordica cochinchinensis) Fruit Aril Powder, Journal of Food Engineering, 98(3), 385-392.
[17]. V Thị Hằng, V Thị Kim Oanh, Nguy n Xuân Bắc, Phạm Mai Hương, Nguy n Thị Hoàn(2015), Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy tới chất lượng màng đỏ hạt gấc,
Trang 100
[18]. Sirithon Siriamornpuna, Onanong Kaisoona, Naret Meeso, Changes in colour, antioxidant activities and carotenoids (lycopene, b-carotene, lutein) of marigold flower (Tagetes erecta L.) resulting from different drying processes, Jounal of Fuctionnal Food 4 (2012) 757 – 776.
[19]. Nguyen Tan Dzung (2011), Application of Multi-Objective Optimization by The Restricted Area Method to Determining the Cold Drying Mode of Gac, Canadian
Journal on Chemical Engineering & Technology. 2(7), 136-143.
[20]. Shi, Q.,Zheng, Y.,Zhao, Y.( 2014) Drying charateristics and qualiry of Yacon during heat pump drying, food sciene 35(3):16-22
[21]. Engin Demiray, Yahya Tulek, Yusuf Yilmaz. Degradation kinetics of lycopene, b-carotene and ascorbic acid in tomatoes during hot air drying, LWT – Food
Sciene and Technology 50 (2013) 172 -176.
[22]. S. de la Fuente-Blanco, E. Riera-Franco de Sarabia, V.M. Acosta-Aparicio, A. Blanco-Blanco, J.A. Gallego-Jua´rez (2006), Food drying process by power ultrasound, Instituto de Acustica, CSIC, Serrano 144, 28006 Madrid, Spain. [23]. Lê Như Chính, Trần Đại Tiến, Pham Văn Tùy (2011) Nghiên cứu tối ưu h a chế
độ sấy tôm thẻ chân trắng bằng bơm nhiệt máy nén kết hợp với bức xạ hồng ngoại. Tạp hí năng lượng nhiệt số 97 tháng 1 năm 2011.
[24]. M.N.A. Hawlader, Conrad O. Perera, Min Tian. Properties of modified atmosphere heat pump dried foods, Journal of Food Engineering 74 (2006) 392–
401.
[25]. A. S. Mujumdar, Handbook of Industrial Drying, Fourth Edition Edited by, CRC
Press: Boca Raton, FL; 2015. ISBN: 978-1-4665-9665-8.
[26]. Paola Russo ∗, Giuseppina Adiletta, Marisa Di Matteo, The influence of drying air temperature on the physical properties of dried and rehydrated eggplant, food
and bioproducts processing 9 1 ( 2 0 1 3 ) 249–256.
[27]. Braun J.E., Bansal P.K. and Groll E.A. (2002), Energy efficiency analysis of air cycle heat pump dryers, International Journal of Refrigeration., 25: 954-965.
Trang 101
[28]. V. Minea, Drying heat pumps e Part I: System integration, International Journal
of Refregeration 36 (2013) 643 -658.
[29]. V. Minea, Improvements of high-temperature drying heat pumps, International
Journal of Refregeration 33 (2010) 643 -658. V. Minea, Drying heat pumps e
Part II: Agro-food, biological and wood products, International Journal of
Refregeration 36 (2013) 643 -658.
[30]. Li Jin Goh, Mohd Yusof Othman, Sohif Mat, Hafidz Ruslan, Kamaruzzaman
Sopian, Review of heat pump systems for drying application, Renewable and
Sustainable Energy Reviews 15 (2011) 4788–4796.
[31]. Phạm Văn Tùy (1999), Hiệu quả sử dụng bơm nhiệt sấy lạnh ở công ty bánh k o Hải Hà (HAIHACO), Tạp chí Khoa h c và Cơng nghệ nhiệt số 2 tháng 3. [32]. Phạm Văn Tùy (2003), Nghiên cứu hút ẩm và sấy lạnh rau củ thực phẩm bằng
bơm nhiệt máy nén, Tạp chí Khoa h c và Cơng nghệ nhiệt số 53 tháng 9. [33]. Phạm Văn Tùy (2004), Nghiên cứu thực nghiệm sấy lạnh dược liệu bằng bơm
nhiệt ở nhiệt độ thấp, Tạp chí Khoa h c và Cơng nghệ nhiệt số 59 tháng 9.
[34]. Trần Đại Tiến (2007) Nghiên cứu phương pháp sấy và bảo quản mực ống khô lột da, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, ĐH Nha Trang.
[35]. Phạm Văn Hậu (2006), Phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu trên máy bơm
nhiệt BK-BSH 1.4 cho nông sản thực phẩm, Luận văn thạc sĩ khoa học,ĐHBKHN, Hà Nội.
[36]. Phan Thị Hồng Thanh, Phạm Văn Tùy, Nghiên cứu hợp lý hóa chế độ sấy lạnh