1.7.2.1 Hàm mục tiêu cho đối tượng nghiên cứu
Tối ưu hóa chế độ sấy có các mục tiêu là: tìm ra chế độ sấy tối ưu mà ở đó ta đạt được các hiệu quả như thời gian sấy ngắn, khối lượng ẩm tách ra trên đơn vị thời gian lớn nhất, chất lượng sản phẩm cao. Mà chế độ sấy phụ thuộc vào sự thay đổi của các yếu tố như nhiệt độ, vận tốc không khí trong buồng sấy, khoảng cách từ nguồn bức xạ tới nguyên liệu sấy, độ ẩm của không khí, áp suất khí quyển, kích thước nguyên liệu…Nhưng trong phạm vi nghiên cứu ta chỉ nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ, vận tốc không khí, khoảng cách từ nguồn bức xạ tới nguyên liệu trên cùng một điều kiện đó là cùng kích thước nguyên liệu, độ ẩm không khí tối ưu (50% - 60%) và được tiến hành trên máy sấy hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh. Ba yếu tố được tiến hành nghiên cứu là các thông số quyết định đến hàm mục tiêu của quá trình sấy.
Hàm mục tiêu của đối tượng nghiên cứu được biểu diễn như sau:
W = f(ttns, vtns, hbx) 1.7.2.2 Miền tối ưu của các thông số
Giá trị tối ưu của các thông số nhiệt độ, vận tốc không khí trong buồng sấy, khoảng cách từ nguồn bức xạ tới vật liệu sấy 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 thong 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 tôi ưu rơi vào càng hẹp càng tốt.
Tiến hành thí nghiệm để xác định miền tối ưu của các thông số ta dựa vào một số đề tài nghiên cứu trước liên quan đến sấy bức xạ, sấy lạnh từ đó đưa ra miền nghiên cứu.
1. Cơ sở lý luận
Nghiên cứu của Navarii vào năm 1992 [10] về ưu điểm của việc sấy bức xạ hồng ngoại đã đưa ra kết quả: sấy bức xạ hồng ngoại giúp giảm thời gian sấy nhanh nhờ việc tăng nhanh nhiệt cho nguyên liệu, dễ dàng kiểm soát được nhiệt của sản phẩm, cũng như nguồn bức xạ, giá thành rẽ. Và mang lại hiệu quả cao hơn nếu kết hợp với phương pháp sấy bơm nhiệt. Kết quả nghiên cứu của Yamada và Wada khi sấy cá bằng gốm hồng ngoại với khoảng cách từ nguồn bức xạ đến cá là 20 cm, nhiệt độ 35oC cho sản phẩm với chất lượng cao, tổn thất nhiệt ít.
Các nghiên cứu của Kubota cùng các cộng sự Yamada và Wada [10] trong việc so sánh hiệu quả của sấy bức xạ hồng ngoại so với sấy đối lưu bằng không khí nóng, phơi tự nhiên đã chứng minh: Sấy bằng bức xạ cho chất lượng tốt hơn nhiều so với hai phương pháp kia về màu sắc, giữ lại được hàm lượng nucleotide cao, làm giảm được hoạt động không có lợi của acid phosphatase. Một số nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh bước sóng thương mại sử dụng phổ biến để sấy thủy sản là từ 2.5 µm ÷ 25 µm, áp dụng cho đôi tượng có chiều dày ≤ 4cm.
Ở Việt Nam thì bức xạ hồng ngoại được nghiên cứu chủ yếu để sấy sản phẩm nông sản, mới có một vài đối tượng thủy sản và đã cho kết quả rất tốt. Với phương pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại thì nhiệt được cung cấp băng phương thức bức xạ và quá trình thải ẩm bằng quá trình đối lưu không khí. Tôm là một trong những đối tượng nhạy cảm với nhiệt độ nên cần sấy ở nhiệt độ thấp, độ ẩm tương đối trong không khí ở Việt Nam cao khoảng 80% nên trong quá trình sấy bức xạ việc thải ẩm hết sức khó khăn. Do đó nếu kết hợp việc sấy bằng bức xạ hông ngoại kết hợp với sấy lạnh thì tốc độ sấy sẽ nhanh hơn và chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn.
2. Nguyên liệu thí nghiệm
Sử dụng tôm thẻ chân trắng có kích thước tương đương nhau, khối lượng tôm khoảng 8÷10 g/con. Tôm được mua tại chợ Đầm Nha Trang, tôm nguyên liệu tươi sống, để đảm bảo độ tươi, chất lượng tôm được bảo quản bằng nước đá lạnh về tới
phòng thí nghiệm. Sau đó tôm được xử lý theo quy trình sản xuất tôm khô xuất khẩu tại các xí nghiệp. Tôm xử lý xong tiến hành sấy ở các chế độ thăm dò về nhiệt độ từ 30 ÷ 50oC, vận tốc gió 0.5 ÷ 5 m/s, khoảng cách 20 ÷ 55 cm.
3. Tiến hành bố trí thí nghiệm.
Nhiệt độ: Tôm nguyên liệu sau khi được xử lý tiến hành sấy bức xạ hồng ngoại
kết hợp với sấy lạnh với các chế độ như sau: Nhiệt độ từ 30 – 50oC±1oC, vận tốc gió 2m/s, khoảng cách từ đèn bức xạ tới tôm là 40 cm.
Vận tốc gió: Tôm nguyên liệu sau khi được xử lý tiến hành sấy bức xạ hồng
ngoại kết hợp với sấy lạnh với các chế độ như sau: nhiệt độ từ 40oC, vận tốc gió 0.5÷ 5m/s, khoảng cách từ đèn bức xạ tới tôm là 40 cm.
Khoảng cách bức xạ: Tôm nguyên liệu sau khi được xử lý tiến hành sấy bức xạ
hồng ngoại kết hợp với sấy lạnh với các chế độ như sau: Nhiệt độ từ 40oC, vận tốc gió 2 m/s khoảng cách từ đèn bức xạ tới tôm là 20÷ 55cm.
Các chế độ thăm dò sấy đến sản phẩm có hàm ẩm từ 20 ÷ 22% thì dừng lại và tiến hành nhận xét đánh giá về thời gian sấy và chất lượng cảm quan sản phẩm, từ đó đưa ra miền tối ưu của các thông số. Kết quả nghiên cứu được thể hiện chương 3.
Chương II: ĐỐI TƯỢNG, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1. Vị trí phân loại tôm thẻ chân trắng
Trên cơ sở tìm hiểu đặc điểm, sản lượng và tình hình chế biến một số loài tôm có giá trị kinh tế ở một số vùng của nước ta, tôi chọn đối tượng tôm thẻ chân trắng làm đối tượng sấy. Đây là một trong ba đối tượng nuôi phổ biến hiện nay và có sản lượng khai thác lớn. Ở Việt Nam tôm Thẻ chân trắng là đối tượng phân bố rộng, nó được phân bố ở cả ba miền Bắc, Trung, Nam và có nhiều ở miền Bắc. Đây là loài tôm có giá trị kinh tế cao, là loài tôm dễ nuôi, cho năng suất cao nên được phổ biến rộng, dễ mở rộng sản xuất sau này.
Tôm Thẻ chân trắng có vị trí trong hệ thống phân loại học như sau: Ngành: Athropoda
Lớp: Crustacea
Bộ: Decapoda
Họ chung: Penaeidea
Họ: Penaeus Fabricius
Giống: Penaeus Hình 2.1. Tôm Thẻ chân trắng
.
Loài: Penaeus vannamei
Tên tiếng Anh:White leg shrimp Hình 2.1: Tôm Thẻ chân trắng
Tên tiếng việt: tôm Thẻ chân trắng, tôm Bạc.
2.1.2 Đặc điểm hình thái
Như cấu tạo chung của tôm, tôm thẻ chân trắng được chia làm hai phần: đầu ngực (Cephalothorax) và phần bụng (Abdoment). Phần đầu ngực có 13 đốt được dính liền với nhau, được bao bọc phía trên và 2 bên bởi giáp ngực (carapace), phía
trước của giáp đầu ngực kéo dài thành chủy đầu (Rostrum). Phía dưới chủy đầu là mắt kép có cuống.
Phần đầu ngực có 13 đôi phần phụ theo thứ tự từ trước ra sau là: 2 đôi râu (Anten), 1 đôi hàm trên, 2 đôi hàm dưới, 3 đôi chân hàm và 5 đôi chân bò (Pereiopod). Hai đôi râu làm nhiệm vụ xúc giác, đôi râu thứ hai có một nhánh rất dài và mảnh. Ba đôi hàm làm nhiệm vụ nghiền thức ăn. Ba đôi chân hàm góp phần giữ, đưa thức ăn vào miệng và quạt nước, tạo dòng nước lưu chuyển qua mang. Năm đôi chân bò dùng để bám và bò trên nền đáy. Ba đôi chân bò trước có đốt cuối biến thành kìm có tác dụng gắp thức ăn. Ở gốc các chân hàm và chân bò có một phần biến đổi thành mang để hô hấp.
Phần bụng có 7 đốt được bao bọc bởi 7 tấm vỏ. Ở năm đốt đầy của phần bụng, mỗi đốt mang một đôi phần phụ gọi là chân bơi (Pleopod) có tác dụng như mái chèo trong khi tôm bơi. Đốt bụng 6 không có phần phụ. Đốt bụng 7 biến đổi thành một cấu trúc gọi là Telson, hai bên Telson có đôi phần phụ gọi là chân đuôi (Uropod) có tác dụng như những bánh lái, điều khiển hướng trong khi tôm bơi.
Cũng như các loài tôm cùng họ Penaeid, tôm chân trắng cái ký thác hoặc rải trứng ra thay vì mang trứng tới khi trứng nở. Chủy tôm này có 2 răng cưa ở bụng và 8-9 răng cưa ở lưng. Tôm nhỏ lúc thay vỏ cần vài giờ để vỏ cứng nhưng khi tôm đã lớn thì cần khoảng 1-2 ngày.
Trong thiên nhiên, tôm trưởng thành, giao hợp, sinh đẻ trong những vùng biển có độ sâu 70 mét với nhiệt độ 26-28 oC, độ mặn khá cao (35 phần ngàn). Trứng nở ra ấu trùng và vẫn loan quanh ở khu vực sâu này. Tới giai đoạn Potlarvae, chúng bơi vào gần bờ và sinh sống ở đáy những vùng cửa sông cạn. Nơi đây điều kiện môi trường rất khác biệt: Đồ ăn nhiều hơn, độ mặn thấp hơn, nhiệt độ cao hơn ... Sau một vài tháng, tôm con trưởng thành, chúng bơi ngược ra biển và tiếp diễn cuộc sống giao hợp, sinh sản làm chọn chu kỳ.
Hàm lượng acid amine và acid béo được xác định tại Viện công nghệ sinh học và môi trường của trường Đại học Nha Trang. Kết quả xác định được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 2.1: Thành phần acid amin của tôm thẻ chân trắng:
STT Tên acid amin Tôm nguyên
liệu 1 Alanine 0.67 2 Glycine 0.54 3 Valine 0.71 4 Leucine 1.98 5 Iso Leucine 0.65 6 Threonine 0.69 7 Serine 0.59 8 Proline 0.36 9 Asparagine 1.11 10 Methionine 0.88 11 Glutamine 1.27 12 Phenylalanine 0.72 13 Lysine 0.74 14 Histidine 0.35 15 Hly 0.47 16 Tyrosin 0.57 Tổng Amino acid 12.3
Bảng 2.2: Thành phần acid béo
2.1.3 Phân bố và mùa vụ khai thác
- Giới hạn phát triển: + Nhiệt độ phát triển tốt từ : 25÷300C + Độ mặn : 15 ÷ 450/00 + Chất đáy : Cát pha bùn - Giới hạn sống: + Nhệt độ tới hạn : 100C ÷ 450C + Độ mặn : 20/00÷ 450/00
- Ngưỡng chết của tôm : < 50C hay biến đổi đột ngột ±100C, độ mặn dưới 20/00
hoặc biến đổi đột ngột ±150/00, nồng độ O2< 2 mg/l. Tôm sinh trưởng quanh năm, mùa vụ từ tháng 2 đến tháng 4 và từ tháng 7 đến tháng 9.
- Khi nhỏ tôm sống ở vùng ven bờ và vùng cửa sông có độ mặn thấp lớn lên di cư ra biển có độ mặn cao, nước sâu và đáy cát.
- Ở biển tôm phân bố từ nông ra sâu đến khoảng 60m tập trung ở độ sâu từ 20- 40m tập trung nhiều ở vùng biển Phú Yên, Khánh Hòa. Tuy nhiên việc đánh bắt tôm gặp nhiều khó khăn do nguồn nguyên liệu không tập trung, nên tôm nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy chủ yếu từ nguồn tôm nuôi tại các bãi triều, đầm, vịnh …
Tên mẫu Lipid SFA (%) MUFA (%) PUFA (%) HUFA (%) TFA (%) TFA/ Lipid (%) Tôm thẻ chân trắng 1.32 0.09 0.18 0.15 0.23 0.64 48.63
2.2. THIẾT BỊ PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU
2.2.1. Thiết bị sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với sấy lạnha. Sơ đồ nguyên lý thiết bị a. Sơ đồ nguyên lý thiết bị
ÐBX
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý
1. Máy nén compelend – gas R12. 2. Dàn ngưng chính. 3. Dàn ngưng phụ. 4. Bình chứa cao áp. 5. Van tiết lưu màng cân bằng ngoài. 6. Van điện từ. 7. Bình tách dầu . 8. Bình tách lỏng.
9. Dàn lạnh. 10. Đèn bức xạ hồng ngoại.
11. Quạt ly tâm. 12. Lưới sấy.
13. Van chặn . 14. Van chặn .
b. Giải thích sơ đồ nguyên lý
Ở dàn lạnh không khí ẩm trao đổi nhiệt với môi chất trong dàn lạnh, hạ nhiệt độ dưới nhiệt độ đọng sương, ẩm trong không khí ngưng tụ trên bề mặt dàn lạnh và tách ra ngoài tủ. Không khí được tách ẩm luân chuyển qua dàn ngưng chính trong tủ tại đây trao đổi nhiệt với hơi môi chất ở trạng thái quá nhiệt và tăng nhiệt độ, được quạt ly tâm thổi qua lưới chứa vật liệu sấy và trao đổi ẩm với vật liệu sấy. Sau khi trao đổi ẩm với vật liệu sấy được tuần hoàn về dàn lạnh tiếp tục lại quá trình.
Thiết bị sấy trên là một thiết bị sấy đa năng, nó có thể trở thành một thiết bị sấy bơm nhiệt thì có hệ thống tắt công tắc đèn hồng ngoại và cũng có thể trở thành một hệ thống sấy bức xạ bằng đèn hồng ngoại khi ta tắt hệ thống máy lạnh và chỉ duy trì hoạt động của quạt ly tâm. Khi cần nâng hoặc hạ nhiệt của không khí trong buồng sấy được điều khiển bởi hệ thống van điện từ ở hệ thống lạnh. Khi muốn nhiệt độ của không khí trong buồng sấy cao hay thấp thì lúc này van điện từ sẽ nhận tín hiệu tắt hay mở lưu lượng hơi quá nhiệt vào dàn ngưng phụ 3.
2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Thống kê để lựa chọn quy trình dự kiến2.3.1.1. Quy trình dân gian 2.3.1.1. Quy trình dân gian
+ Ưu điểm:
- Phương pháp đơn giản, dễ làm.
- Không tốn chi phí đầu tư máy móc, thiết bị và nhiên liệu. + Nhược điểm:
- Thời gian làm khô kéo dài.
- Quá trình làm khô phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
- Hao hụt dinh dưỡng trong quá trình làm khô nhiều, các biến đổi bất lợi cho sản phẩm dễ xảy ra.
- Sản phẩm không đảm bảo an toàn vệ sinh, chất lượng cảm quan kém. Nguyên liệu Xử lý cơ học Rửa Luộc Phơi Bao gói Bảo quản
2.3.1.2. Quy trình áp dụng tại các cơ sở sản xuất
+ Ưu điểm:
- Thời gian sấy rút ngắn.
- Sản phẩm đảm bảo an toàn vệ sinh. + Nhược điểm:
- Sản phẩm bị tổn hao dinh dưỡng nhiều do sấy bằng máy ở nhiệt độ cao. - Vốn đầu tư cho trang thiết bị, máy móc, nhiên liệu cao.
Nguyên liệu Xử lý Luộc (Hấp) Sấy khô Bóc vỏ Bao gói Bảo quản Nguyên liệu Xử lý Luộc (Hấp) Bóc vỏ Sấy khô Bao gói Bảo quản Hoặc
2.3.1.3. Quy trình dự kiến
+ Ưu điểm:
- Thời gian sấy rút ngắn, sấy ở nhiệt độ thấp nên chất lượng sản phẩm tốt. - Sản phẩm đảm bảo an toàn vệ sinh.
+ Nhược điểm:
- Tổn thất chất dinh dưỡng ở công đoạn hấp, tôm dễ bị co không đều do sấy bức xạ hồng ngoại Bao gói Hấp (15phút) ở 100oC Sấy Bóc vỏ Bảo quản to bq≤ 5oC Nguyên liệu Xử lý Rửa 1 Rửa 2 và ngâm muối 2.5% Sấy
Thuyết minh quy trình Nguyên liệu:
Sử dụng tôm thẻ chân trắng có kích thước tương đương nhau, khối lượng tôm khoảng 8÷10 g/con. Tôm phải còn sống hoặc vừa mới chết, màu sắc tươi sáng tự nhiên, đầu còn dính chặt vào thân. Được mua ở chợ có được bảo quản lạnh đúng kĩ thuật.
Rửa 1:
Nguyên liệu sau khi mua về được rửa bằng nước lạnh đảm bảo nhiệt độ <100C nhằm loại bỏ tạp chất và một số vi khuẩn gây thối rửa. Nếu mua với số lượng lớn sau khi rửa sạch cho vào túi PE theo khối lượng từng mẻ sấy đem bảo quản đông.
Xử lý:
Tôm thẻ chân trắng sau khi rửa được đem bỏ đầu rút chỉ. Dùng dao chuyên dụng bóc đầu, ngàm vào cạo sạch nội tạng, dùng mũi dao chích rút chỉ.
Chú ý: • Trong suốt quá trình chế biến, nước dùng để xử lý phải đảm bảo nhiệt độ lạnh theo tiêu chuẩn chế biến (sử dụng nước đá vảy).
• Thao tác đúng kĩ thuật tránh làm đứt thịt ngàm làm tăng định mức chế biến • Cần rút chỉ cẩn thận tránh làm đứt chỉ
Mục đích:
• Vặt đầu, rút nội tạng trước khi hấp là để tránh sự lây nhiễm của vi sinh vật, tách các enzyme nội tạng, tránh những biến đổi do vi sinh vật và các enzyme ở các công đoạn sau.
• Tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau.