Nghiên cứu công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY MÍT
BẰNG BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG
SVTH: LÊ NGỌC HUYỀN
MSSV: 11116029

SKL 0 0 3 8 1 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ: 2015-11116029

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY MÍT
BẰNG BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng
SVTH: Lê Ngọc Huyền

MSSV: 11116029

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Ngọc Huyền
Ngành: Công nghệ Thực phẩm
1.

Tên khóa luận:
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY MÍT BẰNG BỨC XẠ HỒNG NGOẠI

2.

Nhiệm vụ của khóa luận:
 Tổng quan về nguyên liệu mít và sấy hồng ngoại.
 Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng đến quá trình sấy mít bằng bức xạ

hồng ngoại.
 Xây dựng các hàm mục tiêu: độ ẩm, đƣờng tổng, độ cứng, chi phí năng lƣợng
trong quá trình sấy hồng ngoại mít.
 Xây dựng và giải các bài toán tối ƣu một và đa mục tiêu của quá trình sấy mít
bằng bức xạ hồng ngoại.
 Xây dựng quy trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại.
3.

Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015

4.

Ngày hoàn thành khóa luận: 15/07/2015

5.

Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Dũng
Phần hƣớng dẫn: toàn bộ khóa luận
Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc thông qua bởi
Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày

tháng

năm 2015

Trƣởng Bộ môn

Ngƣời hƣớng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

i

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp
đỡ tận tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bè, đây là nguồn động lực rất lớn giúp tôi có
thể hoàn thành tốt khóa luận.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ
Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Qúy thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa Học Và Thực Phẩm và
Gia đình, đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện khóa luận.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Dũng – giáo viên hƣớng dẫn.
Thầy đã luôn tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Những kiến thức thầy dạy dỗ không chỉ giúp ích trong nội dung đề tài tốt nghiệp mà còn là
nền tảng để tôi có thể tiếp tục học tập và làm việc trong tƣơng lai.
Cuối cùng, tôi xin chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe để có thể cống hiến thật
nhiều trong sự nghiệp trồng ngƣời cao quý của mình.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Tp. HCM, ngày 15 tháng 7 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Lê Ngọc Huyền

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của
riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã
đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định.

Ngày 15 tháng 7 năm 2015
Ký tên
Lê Ngọc Huyền

iii


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................. xi
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ....................................................................................... xii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. xiii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................1
1.1.

1.2.

Cơ sở lý thuyết sấy ........................................................................................1
1.1.1.

Khái niệm ..............................................................................................1

1.1.2.

Cơ sở của quá trình sấy .........................................................................1

1.1.3.

Động học của quá trình sấy ...................................................................1

1.1.4.

Bản chất của quá trình sấy.....................................................................2

1.1.5.

Đặc điểm của quá trình sấy ...................................................................3

1.1.6.

Mục đích của quá trình sấy ...................................................................4

1.1.7.

Phân loại quá trình sấy ..........................................................................4

1.1.8.

Các biến đổi xảy ra trong quá trình sấy.................................................7

Phƣơng pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại ....................................................8
1.2.1.

Cơ sở khoa học của sấy hồng ngoại ......................................................8

1.2.2.

Khái niệm về bức xạ hồng ngoại .........................................................11

1.2.3.

Đặc điểm và tính chất của tia hồng ngoại ...........................................11

1.2.4.

Các nguồn phát ra tia hồng ngoại ........................................................11

1.2.5.

Ứng dụng của tia hồng ngoại ..............................................................12

1.2.6.

Khái niệm sấy bằng bức xạ hồng ngoại ..............................................12

1.2.7.

Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại ..........................12

iv


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1.3.

1.4.

1.5.

1.2.8.

Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại ......................................................13

1.2.9.

Ƣu, nhƣợc điểm của sấy hồng ngoại ...................................................14

Những kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .........................................15
1.3.1.

Những kết quả nghiên cứu trong nƣớc ................................................15

1.3.2.

Những kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc ...............................................15

Nguyên liệu mít ...........................................................................................17
1.4.1.

Đặc điểm sinh học ...............................................................................17

1.4.2.

Thành phần hóa học, các tính chất nhiệt vật lý và dinh dƣỡng của mít
…... ......................................................................................................19

Các yếu tố ảnh hƣởng đến sấy hồng ngoại ..................................................22

CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .26
2.1.

Nguyên liệu..................................................................................................26

2.2.

Thiết bị và dụng cụ nghiên cứu ...................................................................26

2.3.

Sơ đồ nghiên cứu .........................................................................................29

2.4.

Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................32

2.5.

2.4.1.

Phƣơng pháp xác định độ ẩm ..............................................................32

2.4.2.

Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng đƣờng tổng ...................................33

2.4.3.

Phƣơng pháp xác định độ cứng sản phẩm ...........................................35

2.4.4.

Phƣơng pháp xác định Protein ............................................................35

2.4.5.

Phƣơng pháp xác định Lipid ...............................................................35

2.4.6.

Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng tro tổng .........................................35

2.4.7.

Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu vi sinh vật ....................................36

2.4.8.

Phƣơng pháp tính toán chi phí năng lƣợng .........................................36

Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ƣu ..........................................36
2.5.1.

Thiết lập bài toán tối ƣu các hàm mục tiêu thành phần ......................36

2.5.2.

Thiết lập bài toán tối ƣu cho đa mục tiêu ............................................41

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN...............................................................45
3.1.

Thành phần hóa học của mít ........................................................................45

3.2.
Kết quả thực nghiệm xác định độ ẩm, đƣờng tổng, cấu trúc sản phẩm và chi
phí năng lƣợng...........................................................................................................45

v


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

3.3.
Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng với các hàm
mục tiêu .....................................................................................................................46
3.3.1.
Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm
mục tiêu độ ẩm ...................................................................................................46
3.3.2.

Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm
mục tiêu là đƣờng tổng .......................................................................................51
3.3.3.
Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm
mục tiêu là độ cứng sản phẩm ............................................................................56
3.3.4.
Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới hàm
mục tiêu là chi phí năng lƣợng ...........................................................................61
3.4.

Xây dựng và giải bài toán tối ƣu một mục tiêu ...........................................66

3.5.

Xây dựng và giải bài toán tối ƣu đa mục tiêu ..............................................67

3.6.

Thực nghiệm kiểm chứng tối ƣu .................................................................69

3.7.
Các chỉ tiêu vi sinh trong sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại ở chế
độ tối ƣu ....................................................................................................................69
3.8.
ƣu

Đánh giá cảm quan sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại ở chế độ tối
.....................................................................................................................69

3.9.

Xác lập chế độ công nghệ và xây dựng quy trình sấy .................................71

3.10.

Tính kinh tế ..................................................................................................71

3.11.

Bàn luận .......................................................................................................72

CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................74

vi


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Động học quá trình sấy .............................................................................. 2
Hình 1.2. Đƣờng biểu diễn quá trình sấy................................................................... 3
Hình 1.3. Bức xạ nhiệt tác động lên môi trƣờng hữu hạn ......................................... 9
Hình 1.4. Qủa mít .................................................................................................... 17
Hình 1.5. Cơm mít ................................................................................................... 17
Hình 1.6. Các sản phẩm về mít ................................................................................ 22
Hình 1.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến mít sấy hồng ngoại ........................................ 22
Hình 2.1. Nguyên liệu mít ....................................................................................... 26

Hình 2.2. Máy sấy hồng ngoại ................................................................................. 29
Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu ..................................................................................... 30
Hình 2.4. Sơ đồ sản xuất mít sấy hồng ngoại .......................................................... 31
Hình 2.5. Sản phẩm mít sấy hồng ngoại ở chế độ tối ƣu ......................................... 32
Hình 2.6. Đƣờng chuẩn ............................................................................................ 34
Hình 2.7. Mẫu đo đƣờng tổng.................................................................................. 35
Hình 2.8. Máy đo quang phổ ................................................................................... 35
Hình 2.9. Sơ đồ mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hƣởng với các hàm mục tiêu .... 37
Hình 2.10. Bài toán đa mục tiêu ............................................................................... 41
Hình 2.11. Không gian hàm mục tiêu của bài toán tối ƣu hai mục tiêu ................... 42
Hình 3.1. Trục màu L, a, b ....................................................................................... 70
Hình 3.2. Các sản phẩm mít sấy .............................................................................. 70
Hình 3.3. Quy trình công nghệ tổng quát sấy bức xạ hồng ngoại mít ................... 71

vii


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong 100g thịt mít tƣơi .......................................... 19
Bảng 1.2. Thành phần vitamin trong cơm mít tƣơi .................................................. 19
Bảng 1.3. Thành phần chất khoáng có trong 100 g thịt mít tƣơi ............................. 19
Bảng 1.4. So sánh thành phần dinh dƣỡng của mít với chuối và xoài .................... 21
Bảng 2.1. Số liệu đƣờng chuẩn ................................................................................ 34
Bảng 2.2a. Các mức của yếu tố ảnh hƣởng ............................................................. 38
Bảng 2.2b. Các biến của ma trận quy hoạch cấu trúc tâm hai yếu tố....................... 38
Bảng 2.2c. Ma trận quy hoạch với biến ảo TYT 23 và kết quả thực nghiệm .......... 39

Bảng 2.2d. Các thí nghiệm ở tại tâm ........................................................................ 40
Bảng 3.1. Thông số về thành phần hóa học của nguyên liệu ................................... 45
Bảng 3.2. Kết quả thực nghiệm của các hàm mục tiêu ............................................ 45
Bảng 3.3a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ ẩm theo ma trận trực giao
cấp 2…….. ............................................................................................................... 47
Bảng 3.3b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ ẩm theo ma trận trực giao
cấp 2……. ................................................................................................................. 47
Bảng 3.3c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ ẩm theo ma trận trực giao
cấp 2……… .............................................................................................................. 48
Bảng 3.3d. Hệ số của PTHQ cho độ ẩm ................................................................... 49
Bảng 3.3e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 49
Bảng 3.3f. Sai số trong PTQH của độ ẩm ................................................................ 49
Bảng 3.3g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của độ ẩm ............. 49
Bảng 3.3h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 50
Bảng 3.3i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu độ ẩm ............................... 50
Bảng 3.4a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu đƣờng tổng theo ma trận trực
giao cấp 2 .................................................................................................................. 52
Bảng 3.4b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu đƣờng tổng theo ma trận trực
giao cấp 2 .................................................................................................................. 52
Bảng 3.4c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu đƣờng tổngtheo ma trận trực
giao cấp 2 .................................................................................................................. 53
viii


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Bảng 3.4d. Hệ số của PTHQ cho đƣờng tổng .......................................................... 54
Bảng 3.4e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 54

Bảng 3.4f. Sai số trong PTQH của đƣờng tổng ........................................................ 54
Bảng 3.4g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của đƣờng tổng .... 54
Bảng 3.4h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 55
Bảng 3.4i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu đƣờng tổng ....................... 56
Bảng 3.5a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ cứng theo ma trận trực giao
cấp 2…….. ............................................................................................................... 57
Bảng 3.5b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ cứng theo ma trận trực giao
cấp 2…….. ............................................................................................................... 57
Bảng 3.3c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu độ cứng theo ma trận trực giao
cấp 2…….. ............................................................................................................... 58
Bảng 3.5d. Hệ số của PTHQ cho độ cứng ............................................................... 58
Bảng 3.5e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 59
Bảng 3.5f. Sai số trong PTQH của độ cứng ............................................................ 59
Bảng 3.5g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của độ cứng ......... 59
Bảng 3.5h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 60
Bảng 3.5i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu độ cứng ........................... 61
Bảng 3.6a. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng theo ma
trận trực giao cấp 2 .................................................................................................... 62
Bảng 3.6b. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng theo ma
trận trực giao cấp 2 .................................................................................................... 62
Bảng 3.6c. Kết quả xử lý thực nghiệm hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng theo ma
trận trực giao cấp 2 .................................................................................................... 63
Bảng 3.6d. Hệ số của PTHQ cho chi phí năng lƣợng ............................................. 64
Bảng 3.6e. Phƣơng sai tái hiện ................................................................................. 64
Bảng 3.6f. Sai số trong PTQH của chi phí năng lƣợng ........................................... 64
Bảng 3.6g. Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của chi phí năng
lƣợng…….. .............................................................................................................. 64
Bảng 3.6h. Kết quả tính ̂ và (yi - ̂)2 ................................................................... 65
Bảng 3.6i. Kiểm định Fisher của PTHQ hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng .......... 66
ix

GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Bảng 3.7. Gía trị tối ƣu của hàm mục tiêu thực nghiệm .......................................... 68
Bảng 3.8. Chỉ tiêu vi sinh ......................................................................................... 69
Bảng 3.9. Chỉ tiêu màu sắc....................................................................................... 70
Bảng 3.10. Yếu tố ảnh hƣởng và hàm mục tiêu sau khi tối ƣu ........................................... 71

Bảng 3.11. Yếu tố ảnh hƣởng và hàm mục tiêu sau khi tối ƣu ............................... 71

x


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Chữ viết tắt

PTHQ

Phƣơng trình hồi quy

BTTƢ

Bài toán tối ƣu

QHTN

Quy hoạch thực nghiệm

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

xi


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Quá trình sấy bức xạ hồng ngoại đƣợc xem là tối ƣu trong kỹ thuật sấy các vật liệu
mỏng nhƣ bánh tráng, các loại rau củ quả, trái cây. Đối với sấy hồng ngoại sự phân bố
đƣờng đẳng nhiệt của một đèn không đều dẫn đến hiện tƣợng vật liệu bị cong vênh. Để
tăng hiệu suất sấy, tiết kiệm nhiên liệu cần lựa chọn các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ nhiệt độ,
thời gian, cƣờng độ bức xạ.
Với đề tài luận văn tốt nghiệp, chúng tôi xin chọn mít Thái là đối tƣợng nghiên cứu.
Tiến hành 18 thí nghiệm với các chế độ khác nhau (53 ÷ 67,070C); (11,17 ÷ 16,82 h); (1,17
÷ 6,8 bóng đèn). Sản phẩm sau quá trình sấy đƣợc tiến hành phân tích độ ẩm, thành phần
hóa học (đƣờng tổng) tại Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, độ cứng sản phẩm
đƣợc đo tại trƣờng Đại Học Công Nghiệp TP.HCM, các kết quả đƣợc đem đi xử lý và tối
ƣu hóa với bốn hàm mục tiêu là: độ ẩm, đƣờng tổng, độ cứng, chi phí năng lƣợng. Từ đó

xác lập đƣợc chế độ công nghệ tối ƣu cho quá trình sấy mít hồng ngoại là: tsấy = 67,070C; T
= 13,534 h. Kết quả sản phẩm đạt: độ ẩm 5,678%, đƣờng tổng 22,249%; độ cứng sản phẩm
171,01 mJ; chi phí năng lƣợng là 6,618. Ngoài ra, các chỉ tiêu vệ sinh an toàn của sản
phẩm đƣợc phân tích tại Trung Tâm Sắc Ký Hải Đăng, Quận 1, TP.HCM.

xii


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề
Việt Nam là một trong những nƣớc có nền nông nghiệp phát triển, các sản phẩm

nông sản của nƣớc ta rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên thời gian bảo quản, sử dụng của
các loại nông sản này không đƣợc dài, nông sản dễ bị hƣ hỏng bởi các yếu tố bên ngoài.
Do đó, vấn đề đặt ra là làm cách nào để có thể bảo quản nông sản một cách tốt nhất, và một
trong những cách bảo quản hiện nay có thể đáp ứng các yêu cầu về màu sắc, chất lƣợng
của sản phẩm là phƣơng pháp sấy. Bên cạnh đó, đất nƣớc ta lại nằm trong vùng khí hậu
nhiệt đới ẩm, gió mùa nên rau củ quả phát triển tƣơi tốt quanh năm. Đây là một đặc điểm
thuận lợi để phát triển ngành công nghiệp sấy các loại rau, củ, quả xuất khẩu có giá trị kinh
tế cao nhƣ: mít sấy, chuối sấy, nhãn sấy....
Qúa trình sấy giúp giảm sự hao hụt về số lƣợng và chất lƣợng của thực phẩm đến
mức thấp nhất, trƣớc các tác nhân gây hƣ hỏng nhƣ: nấm mốc, nấm men, vi sinh vật gây
hại… Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và bắt nguồn từ nhu cầu thực tế, có rất
nhiều phƣơng pháp sấy khác nhau đƣợc ra đời, với mục đích cuối cùng là giúp bảo quản

thực phẩm trƣớc sự tấn công của tất cả các yếu tố có khả năng làm hƣ hỏng chúng.
So với nhiều phƣơng pháp sấy khác, phƣơng pháp sấy bức xạ hồng ngoại là một
trong những kỹ thuật tiên tiến hiện nay. Kỹ thuật này có một số ƣu điểm nổi bật so với các
kỹ thuật sấy khác nhƣ: giá trị dinh dƣỡng, giá trị cảm quan gần nhƣ vẫn còn nguyên vẹn so
với ban đầu do quá trình sấy đƣợc truyền nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại. Chính vì vậy kỹ
thuật sấy hồng ngoại đƣợc ứng dụng trong bảo quản các sản phẩm thực phẩm làm tăng giá
trị kinh tế.
Ở Việt Nam mít là một trong những nông sản phổ biến, có giá trị dinh dƣỡng rất
cao, mít tƣơi có rất nhiều vitamin, khoáng và các chất dinh dƣỡng tốt cho sức khỏe con
ngƣời. Tuy nhiên, mít tƣơi lại chứa nhiều nƣớc nên thời gian bản quản không lâu và các
chất dinh dƣỡng trên thƣờng rất nhạy cảm với ánh sáng, oxy và nhiệt độ. Do đó cần lựa
chọn kỹ thuật sấy thích hợp. Kỹ thuật sấy bức xạ hồng ngoại với nhiệt độ sấy thấp, khả
năng tách ẩm cao sẽ giữ đƣợc tối đa những thành phần giá trị của mít. Hơn thế nữa, kỹ
thuật sấy bức xạ hồng ngoại sẽ làm giảm bớt chi phí so với quá trình sấy thăng hoa mà chất

xiii


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

lƣợng sản phẩm không thay đổi nhiều. Ngoài ra, mít sau khi sấy còn có nhiều ƣu điểm
vƣợt trội so với mít tƣơi nhƣ:
 Hàm lƣợng chất khô cao hơn.
 Hƣơng vị đậm đà tạo cảm giác mới lạ.
 Thời gian bảo quản dài.
 Nhẹ nhàng và thuận tiện khi sử dụng.
2.

Mục tiêu khóa luận
Các mục tiêu cần phải đạt đƣợc trong quá trình thực hiện đồ án là:
 Nghiên cứu, xác định chế độ công nghệ sấy mít bằng kỹ thuật sấy hồng ngoại để

tạo ra đƣợc sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao và giá trị cảm quan tốt mà chi phí năng
lƣợng là thấp nhất.
 Khẳng định đƣợc những tính năng ƣu việt của phƣơng pháp sấy hồng ngoại so với
các phƣơng pháp sấy khác.
3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tƣợng nghiên cứu: Sử dụng mít Thái làm nguyên liệu chính để tiến hành sấy

thực nghiệm.
 Phạm vi nghiên cứu: xây dựng quy trình sấy bức xạ hồng ngoại. Nghiên cứu ảnh
hƣởng của nhiệt độ, thời gian sấy và cƣờng độ bức xạ ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm.
Sử dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ƣu hóa để tìm ra chế độ tối ƣu về
nhiệt độ, thời gian và cƣờng độ bức xạ cho quá trình sấy. Với quy mô thực hiện đề tài là
luận văn tốt nghiệp của sinh viên nên đề tài đƣợc nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm.
4.

Nội dung
Nội dung đồ án bao gồm:
 Tổng quan về quá trình sấy, sấy hồng ngoại, nguyên liệu mít.
 Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy, các hàm mục tiêu.
 Thiết lập và giải bài toán tối ƣu hóa đối với công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng
ngoại.
 Xây dựng quy trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại hoàn chỉnh.
 Tổng kết và bàn luận về kết quả đạt đƣợc.

xiv


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

5.

Cơ sở khoa học các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
 Trong nƣớc
 Nghiên cứu công nghệ mít sấy Vinamit.
 Nghiên cứu công nghệ sản xuất nƣớc giải khát từ mít.
 Nghiên cứu kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm mít.
 Nghiên cứu công nghệ sản xuất kẹo mít.
 Thế giới
 Nghiên cứu mít để làm đồ uống, kem, mứt, halwa và thạch.
 Nghiên cứu dùng mít để lên men.
 Nghiên cứu mít làm nectar.

6.

Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu: nghiên cứu về mít sấy bằng kỹ thuật hồng ngoại.

7.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học
 Khẳng định đƣợc vai trò quan trọng của khoa học kỹ thuật nói chung và kỹ thuật

sấy nói riêng trong việc thu hoạch, chế biến và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.
 Tạo nền tảng cho việc nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật sấy bức xạ hồng ngoại vào
các loại nông sản khác nhƣ nhãn, chuối, sầu riêng, vải….
 Ý nghĩa thực tiễn
 Tạo ra một sản phẩm mít sấy tuyệt vời về giá trị cảm quan mà vẫn giữ đƣợc giá trị
dinh dƣỡng cao, chi phí năng lƣợng thấp. Đặc biệt mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại không
phải qua giai đoạn chiên chân không nhƣ các sản phẩm có trên thị trƣờng hiện nay nên an
toàn cho ngƣời sử dụng.
 Giải quyết đƣợc vấn đề khi sản phẩm mít tƣơi không đƣợc tiêu thụ hết.
 Có thể chuyển giao công nghệ, tạo mối liên hệ giữa nhà trƣờng và doanh nghiệp.
 Có thể giới thiệu trái cây của Việt Nam đến với bạn bè quốc tế bằng cách xuất
khẩu.
8. Bố cục
 Chƣơng một: Trình bày một cách tổng quan nhất về phƣơng pháp sấy: khái niệm,
bản chất, đặc điểm, các phƣơng pháp sấy, sấy hồng ngoại... Tổng quan về nguyên liệu mít:
thành phần hóa học, nguồn gốc, sinh trƣởng, các hƣ hỏng có thể xảy ra trong quá trình thu
hoạch và bảo quản mít, cách xử lý…

xv


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

 Chƣơng hai: Trình bày đối tƣợng, sơ đồ và các phƣơng pháp nghiên cứu, quy trình
công nghệ. Thực hiện quy hoạch thực nghiệm và tối ƣu hóa, giải quyết bài toán tối ƣu của
sấy hồng ngoại.
 Chƣơng ba: Trình bày kết quả và bàn luận, đƣa ra kết luận và kiến nghị.

xvi


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẤY

1.1.1. Khái niệm
Sấy là một phƣơng pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng. Sấy làm
giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm men và nấm mốc bị ức
chế hoặc không phát triển và hoạt động đƣợc, giảm hoạt động các enzyme, giảm kích
thƣớc và trọng lƣợng của sản phẩm.
Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, cụ thể là quá
trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài
bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt sấy ra ngoài môi trƣờng xung quanh. Các quá
trình này xảy ra đồng thời trên vật liệu sấy.
1.1.2. Cơ sở của quá trình sấy
Sấy là quá trình công nghệ phức tạp. Về nguyên tắc, có nhiều phƣơng pháp sấy vật
liệu khác nhau. Loại bỏ ẩm dựa vào năng lƣợng có hai phƣơng pháp chính:
 Phƣơng pháp 1: loại bỏ ẩm nƣớc ra khỏi vật liệu, không làm thay đổi trạng thái
liên kết, nƣớc vẫn ở dạng lỏng. Phƣơng pháp này có thể thực hiện bằng các quá trình: ép,
ly tâm, lọc.

 Phƣơng pháp 2: loại bỏ ẩm khi thay đổi trạng thái liên kết: lỏng biến thành hơi.
Phƣơng pháp này liên quan đến chi phí nhiệt để hâm nóng vật liệu ẩm, bốc hơi nƣớc trên
bề mặt vật liệu và làm sôi lỏng trên bề mặt vật liệu và dần thoát ra ngoài.
1.1.3. Động học của quá trình sấy
Tất cả các vật liệu rắn ẩm đều có khả năng hút ẩm từ môi trƣờng xung quanh hoặc
nhả ẩm ra ngoài môi trƣờng xung quanh. Sự chuyển động của hơi nƣớc theo chiều nào phụ
thuộc vào trạng thái môi trƣờng xung quanh và tính chất vật liệu.
Điều kiện để nƣớc bay hơi từ vật liệu ẩm vào môi trƣờng xung quanh là PA (áp suất
hơi của nƣớc trên bề mặt vật liệu) lớn hơn pA (áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong môi
trƣờng xung quanh).

1


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Áp suất hơi của nƣớc trên bề mặt vật liệu PA phụ thuộc độ ẩm của vật liệu, nhiệt độ
và dạng liên kết ẩm với vật liệu. khi nhiệt độ và độ ẩm vật liệu tăng thì PA tăng, lực liên kết
ẩm với vật liệu càng lớn thì PA càng giảm.
Với độ ẩm tƣơng đối = 1, khi đó pA = PA = Pbão hòa (áp suất hơi bão hòa), đƣợc gọi
là điểm hút nƣớc, độ ẩm vật liệu tƣơng ứng với điều kiện trên đƣợc gọi là độ ẩm hút nƣớc.
Lƣợng ẩm ứng với vật liệu có độ ẩm lớn hơn độ ẩm hút nƣớc gọi là ẩm không liên kết. Qúa
trình sấy thƣờng chỉ bốc hơi đƣợc ẩm không liên kết và một phần lƣợng ẩm liên kết.
Lƣợng ẩm bốc hơi đƣợc gọi là ẩm tự do.
Quá trình bay hơi thƣờng có hai giai đoạn: Ẩm trên bề mặt vật liệu bay hơi vào môi
trƣờng xung quanh, tốc độ quá trình phụ thuộc vào áp suất PA, pA, nhiệt độ và tốc độ
chuyển động của môi trƣờng.
Khi độ ẩm trên bề mặt vật liệu nhỏ hơn độ ẩm bên trong vật liệu, nó sẽ khuếch tán

ẩm từ bên trong ra bề mặt vật liệu nhờ chênh lệch độ ẩm. Khi nhiệt độ trong vật liệu khác
nhau thì nƣớc sẽ di chuyển từ nơi có
nhiệt độ cao về nơi có nhiệt độ thấp.

W
A

B

*Trong đó:
 AB: giai đoạn đốt nóng
 BC: giai đoạn sấy
 K: điểm tới hạn
 Wcb: độ ẩm cân bằng

Wcb

K

C

Hình 1.1. Động học quá trình sấy

1.1.4. Bản chất của quá trình sấy
Bản chất sấy là quá trình khuếch tán ẩm từ bên trong vật liệu sấy ra lớp bề mặt
ngoài và quá trình chuyển hơi ẩm từ bề mặt vật liệu ra môi trƣờng xung quanh, hay nói
cách khác là do sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trƣờng xung
quanh. Đối với hai giai đoạn trong quá trình này xảy ra đồng thời, không có ranh giới phân
biệt rõ ràng, tùy theo thời gian cụ thể trong quá trình sấy mà một trong hai giai đoạn quyết
định tốc độ sấy.

2


GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1.1.5. Đặc điểm của quá trình sấy
Đặc điểm của quá trình sấy đối
với vật thể có độ ẩm tƣơng đối cao,
nhiệt độ sấy và tốc độ chuyển động
của không khí không quá lớn, xảy ra
theo ba giai đoạn đó là: Giai đoạn làm

Tốc
độ Giai
sấy đoạn
gia
nhiệt

Giai đoạn tốc độ không đổi
Giai
đoạn tốc
độ sấy
giảm

nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không
đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảm dần[6].
Đối với các trƣờng hợp sấy với điều

Thời gian
Hình 1.2. Đƣờng biểu diễnsấy
quá(h)
trình sấy

kiện khác, thì quá trình sấy cũng xảy ra bakhô
giai đoạn, nhƣng các giai đoạn có thể đan xen
khó phân biệt hơn.

 Giai đoạn làm nóng vật
Giai đoạn này bắt đầu từ khi đƣa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng,
cho tới khi nhiệt độ vật đạt đƣợc bằng nhiệt độ kế ƣớc. Trong quá trình sấy này toàn bộ vật
đƣợc gia nhiệt. Ẩm trong vật đƣợc gia nhiệt cho đến khi đạt đƣợc nhiệt độ sôi ứng với
phân áp suất hơi nƣớc trong môi trƣờng không khí trong buồng sấy. Do đƣợc làm nóng,
nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do nƣớc tự do trong vật bay hơi, còn nhiệt độ vật tăng
dần cho tới khi bằng nhiệt độ kế ƣớc. Tuy vậy, sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra
không đều ở phần ngoài và phần trong vật. Vùng trong vật đạt đến nhiệt độ kế ƣớc chậm
hơn. Đối với vật dễ sấy thì giai đoạn làm nóng vật xảy ra nhanh.

 Giai đoạn sấy tốc độ không đổi
Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ƣớc. Tiếp tục cung cấp
nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi, còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp chỉ
để hóa hơi nƣớc. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt, nƣớc tự do ở bên trong vật sẽ di
chuyển ra ngoài bề mặt để hóa hơi. Nhiệt độ không khí nóng không đổi nên nhiệt độ vật
sấy cũng không đổi, chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trƣờng cũng không đổi. Điều này
làm cho độ chứa hơi của vật theo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không
đổi.
Trong giai đoạn này biến thiên của độ chứa hơi theo thời gian là tuyến tính. Ẩm
đƣợc thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của vật đạt tới trị số tới hạn Uk =

3


S

K

L

0

0

2

1

5

4