2.3.1. Thí nghiệm thăm dò miền.
Từ tài liệu tham khảo, em chọn ra chế độ sấy với v = 3m/s, t = 37,50C, k = 35cm, từ các thông số này em tiến hành bố trí thí nghiệm thăm dò. Cách tiến hành thí nghiệm nhƣ sau: có định 2 trong ba thông số và thay đổi thông số còn lại về hai phía của thông số đó. Từ đó ta giới hạn đƣợc giá trị của thông số đó và thu đƣợc miền thí nghiệm của thông số đó. Miền thí nghiệm này dùng để tiến hành thí nghiệm tối ƣu hóa.
2.3.2. Thiết kế và phân tích thí nghiệm theo phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm các yếu tố toàn phần [7]. nghiệm các yếu tố toàn phần [7].
+ Thiết kế và phân tích thí nghiệm theo phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm các yếu tố toàn phần, có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy, nhƣng tôi chọn
ra 3 yếu tố chính: vận tốc không khí trong tủ sấy, nhiệt độ không khí sấy, khoảng cách từ nguồn chiếu BXHN đến nguyên liệu. Thí nghiệm nhằm tìm ra chế độ sấy tối ƣu đối với nguyên liệu là cá cơm săng với hàm mục tiêu là chất lƣợng cảm quan là tốt nhất, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi là lớn nhất và thời gian sấy là ngắn nhất.
Hàm mục tiêu và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy:
Công đoạn sấy
Thời gian sấy (Y1) Tỷ lệ hút nƣớc phục hồi (Y2) Chất lƣợng cảm quan Vận tốc gió Nhiệt độ không khí Khoảng cách từ nguồn BX đến nguyên liệu
Bố trí thí nghiệm Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Phơi nắng (mẫu đối chứng) Luộc Sấy V= 1 ÷ 5 m/s T= 35 ÷ 450C k= 20 ÷ 50cm Chất lƣợng cảm quan Tỷ lệ hút nƣớc phục hồi Các chỉ tiêu
hóa học Chỉ tiêu vi sinh Sự biến đổi độ ẩm Chất lƣợng cảm quan Tỷ lệ hút nƣớc phục hồi
Mẫu tối ƣu Rửa Nguyên
+Sau khi lập mô hình toán học, kiểm định ý nghĩa các hệ số theo tiêu chuẩn Student.
+ Kiểm định sự tƣơng thích của phƣơng trình theo tiêu chuẩn Fisher.
+ Tối ƣu hóa thực nghiệm theo đƣờng dốc nhất.
+ Phân tích thí nghiệm có sự trợ giúp của phần mềm MS-EXCEL.
2.3.3. Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu bằng phƣơng pháp sấy đến khi khối lƣợng không đổi [6]. đến khi khối lƣợng không đổi [6].
2.3.4. Xác định độ ẩm của nguyên liệu trong quá trình sấy bằng cân điện tử OHAUS MODEL Y31XH20 tử OHAUS MODEL Y31XH20
Hình 2.6. Cân điện tử 2.3.5. Đánh giá chất lƣợng cảm quan [14].
Để đánh giá chất lƣợng cảm quan, dùng phƣơng pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng hệ 20 điểm dựng trên một thang thống nhất có sáu bậc (từ 0 ÷ 5) và điểm 5 là cao nhất cho mỗi chỉ tiêu; sáu bậc đánh giá phải tƣơng ứng với nội dung miêu tả trong bảng 2.2 phụ lục 1.
Để phân cấp chất lƣợng của sản phẩm, ngƣời ta dùng điểm có trọng lƣợng theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 quy định các cấp độ đối với sản phẩm thực phẩm theo bảng 2.3 phụ lục 1.
Dựa vào tài liệu tiêu chuẩn Việt Nam về sản phẩm thủy sản khô và những kiến thức đã học, tôi thành lập hội đồng cảm quan và tiến hành đánh giá chất lƣợng của sản phẩm. Phƣơng pháp mô tả đƣợc tiến hành ở nơi thông thoáng, có ánh sáng tự
nhiên. Mẫu đƣợc mã hóa, đặt mẫu lên một tờ giấy trắng, đặt đối diện với nguồn sáng và với mắt ngƣời quan sát, lần lƣợt kiểm tra các chỉ tiêu. Các thành viên trong hội đồng cảm quan, đánh giá một cách độc lập sau đó lấy giá trị trung bình để đƣa ra điểm cảm quan cho sản phẩm. Điểm cảm quan đƣợc đánh giá theo bảng 2.4 phụ lục 1.
2.3.6. Xác định các thông số liên quan đến quá trình sấy.
+ Xác định tốc độ chuyển động của không khí trong tủ sấy bằng thiết bị đo tốc độ gió, hiệu số : Testo 405 – V1 của Đức.
+ Xác định độ ẩm của không khí trong tủ sấy bằng ẩm kế, hiệu số: Testo 605– H1.
+ Kiểm soát nhiệt độ trong tủ sấy bằng rơle nhiệt độ dixell XR 60C. + Xác định khoảng cách chiếu xạ bằng đo trực tiếp.
Hình 2.7. Bảng điều khiển của tủ sấy
2.3.7. Xác định tỷ lệ gẫy đầu, vỡ miếng bằng phƣơng pháp đếm [6]. 2.3.8. Tỷ lệ hút nƣớc trở lại.
2.3.9. Xác định hàm lƣợng NH3 bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc với thiết bị chƣng cất đạm đơn giản [6]. nƣớc với thiết bị chƣng cất đạm đơn giản [6].
Amoniac là thành phần hƣ hỏng của thực phẩm và nó là sản phẩm của quá trình phân hủy Protein, axit amin…trong thực phẩm. Kiểm tra NH3 để đánh giá mức độ kém chất lƣợng của sản phẩm.
Thiết bị chƣng cất đạm đơn giản 2.3.10. Kiểm tra vi sinh vật
Mẫu kiểm vi sinh vật tại Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY CÁ CƠM SĂNG DỰ KIẾN.
Quy trình công nghệ sấy cá cơm săng bằng máy sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh NGUYÊN LIỆU RỬA LUỘC CÂN SẤY BAO GÓI BẢO QUẢN PHÂN LOẠI
3.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THĂM DÕ.
Sau khi xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu bằng phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi, tôi thu đƣợc kết quả nhƣ trong bảng 3.1:
Bảng 3.1. Độ ẩm của nguyên liệu
Mẫu Độ ẩm (%)
Cá cơm tƣơi 76,00
Cá cơm sau khi luộc 72,33
Cứ sau 1 giờ sấy đem mẫu sấy đi cân một lần để xác định khối lƣợng, sau đó dùng công thức (2.8) để tính toán hàm ẩm trong sản phẩm. Sấy đến khi độ ẩm trong sản phẩm đạt 22 ± 0,2 % thì dừng.
Trƣớc khi tiến hành tối ƣu hóa tìm ra chế độ sấy thích hợp, tôi tiến hành thí nghiệm thăm do để tìm ra miền thí nghiệm của các thông số, rồi tiến hành tối ƣu hóa trong miền thí nghiệm đó. Tham khảo các công trình nghiên cứu khoa học, các luận văn, luận án…tôi chọn các chế độ sấy v = 3m/s; t = 37,50
C; k = 35cm làm thí nghiệm tâm, sau đó tiến hành thí nghiệm bằng cách dịch chuyển từng thông số về 2 phía của tâm để giới hạn miền thí nghiệm.
3.2.1. Xác định miền thí nghiệm của nhiệt độ không khí trong tủ sấy.
Các thí nghiệm tiến hành ở vận tốc 3m/s; khoảng cách 35cm và thay đổi nhiệt độ sấy. Sau khi tiến hành thí nghiệm, tôi thu đƣợc kết quả về sự biến đổi thời gian sấy, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và điểm chất lƣợng cảm quan (ĐCLCQ) lần lƣợt ở: Hình 3.1và bảng 2.21 phụ lục 2; Hình 3.2 và bảng 2.24 phụ lục 2; Hình 3.3 và bảng 2.27 phụ lục 2. 0 2 4 6 8 10 30 35 37,5 40 45 50 Nhiệt độ sấy (0C) Thờ i gi an s ấy ( h)
Từ hình 3.1 và bảng 2.22 phụ lục 2 ta thấy, từ nhiệt độ 37,50C, khi nhiệt độ tăng thì thời gian sấy giảm, khi nhiệt độ bằng 400C thời gian sấy là 5,5h, khi nhiệt độ là 450C thì thời gian sấy là 5h, khi nhiệt độ bằng 500C thời gian sấy giảm xuống còn 4,5h. Nguyên nhân là do khi nhiệt độ tăng làm cho độ ẩm không khí giảm, áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong không khí giảm, do đó làm tăng sự chênh lệch giữa áp suất của hơi nƣớc trên bề mặt cá và áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong không khí, thúc đẩy quá trình khuếch tán ngoại. Đồng thời tăng quá trình khuếch tán nội do sự chênh lệch áp suất hơi nƣớc ở bề mặt cá và các lớp bên trong. Khi nhệt độ giảm thì sự chênh lệch giữa áp suất hơi nƣớc trên bề mặt cá và áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong không khí thấp, quá trình khuếch tán ngoại diễn ra chậm. Vì vậy mà thời gian sấy dài. Thời gian sấy tăng mạnh khi nhiệt độ giảm từ 400
C xuống 350C, thời gian sấy tăng từ 5,5h lên 7h và khi nhiệt độ tăng từ 350C xuống 300C thì thời gian sấy tăng mạnh từ 7h lên 8,5h. Vậy khi nhiệt độ tăng thì thời gian sấy giảm ít, nhiệt độ tăng 50C thời gian sấy chỉ giảm 0,5h, nhƣng khi nhiệt độ giảm thì thời gian sấy tăng mạnh.
0 20 40 60 80 100 30 35 37,5 40 45 50 Nhiệt độ sấy (0C) T ỷ lệ hút nƣ ớc ( % )
Hình 3.2. Biến đổi tỷ lệ hút nƣớc phục hồi theo nhiệt độ sấy.
Từ bảng 2.25 phụ lục 2 và hình 3.2 ta thấy sấy ở chế độ 37,50C cho tỷ lệ hút nƣớc phục hồi cao nhất 86,7%. Khi nhiệt độ sấy tăng, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm, ở 500C chỉ đạt 71,17%. Khi nhiệt độ giảm từ 37,50C, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm khi nhiệt độ giảm từ 37,50C xuống 350C thì tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm ít, nhƣng
khi nhiệt độ giảm từ 350C xuống 300C thì tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm mạnh. Ở 300C tỷ lệ hút nƣớc chỉ đạt 68,17%. 0 5 10 15 20 30 35 37,5 40 45 50 Nhiệt độ sấy (0C) Đ iể m chấ t lƣợ ng cả m qua n
Hình 3.3. Biến đổi ĐCLCQ theo nhiệt độ sấy.
Từ bảng 2.28 phụ lục 2 và hình 3.3 ta thấy, khi nhiệt độ tăng thì điểm cảm quan giảm, nhiệt độ sấy tăng từ 37,50C lên 400C thì ĐCLCQ giảm rất ít, sản phẩm đạt loại tốt. Nhƣng khi nhiệt độ tiếp tục tăng thì ĐCLCQ giảm mạnh. Ở nhiệt độ 500C, điểm cảm chất lƣợng cảm quan giảm còn 15,46, sản phẩm đạt loại khá. Đồng thời khi nhiệt độ giảm dƣới 37,50
C thì ĐCLCQ cũng giảm nhƣng giảm ít hơn so với khi nhiệt độ tăng. Tại nhiệt độ 350C, ĐCLCQ là 17,58, tại nhiệt độ 300C là 16,82.
Vậy khi nhiệt độ tăng lên tuy thời gian sấy giảm nhƣng tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và ĐCLCQ cũng giảm. Tại 500C, thời gian sấy ngắn 4,5h nhƣng nhiệt độ cao làm cho bề mặt thân cá bị quá nhiệt, thân cá bị cong vênh, có màu vàng ngà (do phản ứng tạo màu Maillard), thịt cá khô xác, kém ngọt nên điểm cảm quan thấp. Đồng thời nhiệt độ cao làm một phần protein dễ bị biến tính, đông tụ đặc biệt là protein ở bề mặt thân cá làm cho tỷ lệ hút nƣớc phục hồi kém. Vậy sấy ở nhiệt độ trên 500C là không thích hợp, đồng thời tăng chi phí về năng lƣợng, gây tốn kém. Khi sấy ở nhiệt độ quá thấp, thời gian sấy dài, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và ĐCLCQ cũng giảm. khi thời gian sấy dài sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật, enzyme nội tại cá hoạt động do đó mà tuy trạng thái cá tốt, thân cá tƣơng đối thẳng, không bị cong vênh, khô xác nhƣng màu sắc cá xấu, cá có màu xám, tối màu, thoảng có mùi NH3, khi ăn thấy thịt cá kém ngọt, vì vậy mà tỷ lệ hút nƣớc phục hồi và ĐCLCQ thấp.
Đồng thời khi sấy ở nhiệt độ dƣới 350C đèn hồng ngoại không hoạt động do nhiệt độ không khí trong tủ sấy thấp hơn nhiệt độ môi trƣờng. Vậy ta nên sấy ở nhiệt độ trên 350C. Từ kết quả thí nghiệm tôi chọn miền thí nghiệm của nhiệt độ sấy là 350C ÷ 450C. 3.2.2. Xác định miền tốc độ gió. 0 2 4 6 8 10 0,5 1 2 3 4 5 vận tốc gió(m/s) thờ i gia n sấ y( h)
Hình 3.4. Biến đổi thời gian sấy theo vận tốc gió trong tủ sấy.
Nhìn vào hình 3.4 và bảng 2.23 phụ lục 2 ta thấy ở vận tốc gió 3m/s thời gian sấy là 6,2h. Khi tăng vận tốc gió thì thời gian sấy tăng. Trong khoảng vận tốc 3m/s ÷ 4m/s thời gian sấy tăng ít, trong khoảng vận tốc 4 ÷ 5 m/s thời gian sấy tăng nhiều hơn, ở vận tốc 4m/s, thời gian sấy là 6,5h, khi nhiệt độ tăng lên 5m/s thời gian sấy là 7h. Nguyên nhân là do khi vận tốc lớn thì sự chênh lệch giữa áp suất hơi riêng phần của hơi nƣớc trong không khí và áp suất hơi nƣớc trên bề mặt cá lớn, ẩm từ nguyên liệu thoát mạnh vào không khí, tốc độ khuếch tán ngoại lớn hơn tốc độ khuếch tán nội, do đo dễ tạo lớp màng cứng trên bề mặt thân cá, làm cản trở quá trình thoát ẩm ở giai đoạn sau của quá trình sấy. Thời gian sấy ngắn nhất khi vận tốc gió là 2m/s, thời gian sấy là 6h, nhƣng khi vận tốc gió giảm dƣới 2m/s thì thời gian sấy tăng mạnh, đặc biệt khi vận tốc gió giảm từ 2m/s xuống 1m/s thì thời gian sấy tăng thêm 1,5h. Khi vận tốc gió thấp, sự chênh lệch áp suất giữa hơi nƣớc riêng phần của không khí và hơi nƣớc trên bề mặt thân cá nhỏ, do đó ẩm thoát khỏi nguyên liệu chậm, thời gian sấy kéo dài.
0 20 40 60 80 100 0,5 1 2 3 4 5 Vận tốc gió (m/s) T ỷ lệ h út n ƣớc (% )
Hình 3.5. Biến đổi tỷ lệ hút nƣớc phục hồi theo vân tốc gió trong tủ sấy
Từ hình 3.5 và bảng 2.26 phụ lục 2 ta thấy, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi đạt cao nhất khi vận tốc gió bằng 3m/s. Khi vận tốc tăng thì tỷ lệ hút nƣớc phục hồi giảm, và giảm mạnh khi vận tốc tăng từ 3m/s đến 4m/s, ở 5m/s tỷ lệ hút nƣớc phục hồi chỉ đạt 69,70%. Nguyên nhân do khi sấy ở vận tốc gió lớn sẽ tạo lớp màng cứng ở phía ngoài bề mặt cá, cản trở quá trình hút nƣớc phục hồi, đồng thời khi đó protein bị biến tính một phần do tạo lớp màng cứng và do thời gian sấy kéo dài. Khi giảm vận tốc gió, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi cũng giảm, đặc biệt giảm mạnh trong khoảng vận tốc gió giảm từ 2m/s xuống 1m/s. Tại vận tốc gió 1m/s tỷ lệ hút nƣớc phục hồi bằng với tỷ lệ hút nƣớc phục hồi khi vận tốc gió là 5m/s. Nếu tiếp tục giảm tốc độ gió, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi tiếp tục giảm, tại vận tốc gió là 0,5 m/s, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi chỉ đạt 66,00%. Khi tốc độ gió trong tủ sấy thấp, thời gian sấy dài (tại vận tốc gió 0,5m/s, thời gian sấy là 8h) sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật, các enzyme hoạt động mạnh, tăng quá trình phân hủy cơ thịt cá. Protein bị phân hủy càng nhiều thì tỷ lệ hút nƣớc phục hồi càng thấp. 14 15 16 17 18 19 0,5 1 2 3 4 5 Vận tốc gió (m/s) Đ iể m c hấ t l ƣợ ng cả m qua n
Hình 3.6. Biến đổi ĐCLCQ theo tốc độ gió trong tủ sấy
Từ bảng 2.29 phụ lục 2 và hình 3.6 ta thấy sản phẩm đạt chất lƣợng tốt khi vận tốc gió là 2 ÷ 3m/s. Nhƣng khi tăng vận tốc gió thì ĐCLCQ giảm do khi vận tốc gió lớn, quá trình khuếch tán ngoại diễn ra mạnh mẽ, trong khi đó quá trình khuếch tán nội diễn ra chậm, điều này dãn đến sự tạo lớp màng cứng ở bề mặt cá, thân cá cong vênh, khô không đều, khi ăn thấy khô xác kém ngọt. Khi giảm vận tốc gió thì ĐCLCQ cũng giảm do sấy ở vận tốc gió thấp thì thời gian sấy kéo dài, tạo điều kiện cho vi sinh vât và enzyme nội tại hoạt động làm cho sản phẩm có màu kém sáng, hơi xám, thoảng có mùi lạ, khi ăn thấy kém ngọt,
Vậy từ kết quả thí nghiệm trên ta thấy, sấy ở vận tốc gió trên 5m/s là không có lợi, thời gian sấy dài, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi thấp, ĐCLCQ thấp đồng thời chi phí năng lƣợng cho quá trình sấy cao. Nhƣng khi sấy ở vận tốc gió quá thấp cũng không có lợi, theo kết quả thí nghiệm thì không nên sấy ở tốc độ gió dƣới 1m/s, sấy ở vận tốc gió dƣới 1m/s thời gian sấy kéo dài, tỷ lệ hút nƣớc phục hồi thấp và ĐCLCQ kém. Qua thí nghiệm, tôi chọn vận tốc gió từ 1 ÷ 5 m/s làm miền thí nghiệm để tối ƣu hóa. Kết quả trên cũng phù hợp với một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong quá trình làm khô vận tốc gió không nên quá 5m/s [11], cũng