Báo cáo luận văn thạc sỹ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

BÁO CÁO LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
MỘT SỐ RAU QUẢ THỰC PHẨM
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG
Cán bộ hướng dẫn
TS. NGUYỄN VĂN CƯƠNG

Học viên thực hiện
TRẦN TẤN HẬU
LỚP CNSTH K 19

Cần Thơ, ngày 27 tháng 11 năm 2014


NỘI DUNG BÁO CÁO

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

2

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

33

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4

KẾT QUẢ THẢO LUẬN

5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
2


1. ĐẶT VẤN ĐỀ

 Có giá trị dinh dưỡng cao
 Nhiều chất khoáng
 Hàm lượng vitamin cao

3


1. ĐẶT VẤN ĐỀ (tt)

Đa dạng
sản phẩm

Nâng cao
giá trị sản
phẩm

Sản phẩm
sấy

Bảo quản
tồn trữ

Nhu cầu
tiêu dùng
4


2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu đường cong động học quá trình sấy
MỤC
TIÊU
CỤ
THỂ

Đánh giá chất lượng sản phẩm sau khi sấy
Đường cong ngậm nước lại của sản phẩm sấy
Phân tích, so sánh với các phương pháp sấy khác
Xác định điều kiện sấy thích hợp cho từng loại sản
phẩm sấy
Xây dựng mô hình toán xác định hệ số khuếch tán
ẩm của quá trình sấy
5


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
 Năng suất 2 kg/mẻ
 Tần số phát vi sóng 2450 MHz
 Năng lượng phát vi sóng có thể điều chỉnh
vô cấp từ 0 đến 2000 W
 Độ chân không có thể đạt được là 20 mbar

Thiết bị sấy chân không vi sóng hiệu μWaveVac0150 1c

6


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chuẩn bị nguyên liệu
(xoài, khóm, cà rốt, tôm)

Chuẩn bị mẫu sấy
- Xác định đường cong
sấy, tốc độ sấy
- Xác định hệ số khuếch
tán ẩm (Deff)

Sấy chân không
vi sóng

Các phương pháp sấy
truyền thống (sấy đối lưu,
sấy chân không)

Sản phẩm sấy

- Xoài rửa sạch, gọt bỏ vỏ, cắt lát 5±0,5 mm
- Khóm rửa sạch, gọt bỏ vỏ và mắt, bỏ lõi, cắt
lát 5±0,5 mm
- Cà rốt rửa sạch, gọt bỏ vỏ, cắt lát 5±0,5 mm
- Tôm rửa sạch, bỏ đầu, bỏ vỏ làm sạch

- Giá trị cảm quan: cấu trúc, màu
sắc, vị và hình dạng
- Giá trị dinh dưỡng: vitamin C

Phân tích, so sánh các phương pháp sấy
truyền thống và chân không vi sóng

Xác định điều kiện sấy
thích hợp cho từng loại
sản phẩm

Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

7


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
THÍ NGHIỆM 1: SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TÌM GIÁ
TRỊ BIÊN CỦA KHÓM, XOÀI, CÀ RỐT VÀ TÔM

MỤC ĐÍCH

Xác định các giá trị biên của quá trình sấy

BỐ TRÍ TN Đơn yếu tố
+ Cố định Pck ở 100 mbar thay đổi mức MW
từ cao xuống thấp (800  150) W (TN1a)
+ Cố định MW (W) thay đổi Pck từ thấp lên
cao (60  120) mbar (TN1b)
KIỂM TRA KẾT QUẢ: TỐC ĐỘ GIẢM ẨM, ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN (MÀU SẮC)
8


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)

Xác định các giá trị biên của xoài, khóm, cà rốt và tôm (TN1)
Bảng 3.1 Xác định các giá trị biên (cường độ phát vi sóng) thí nghiệm 1a
Khối lượng (g)
Mẫu

Thời gian
sấy (phút)

1
2
3
4
5
6

7
8

Ban đầu

Kết thúc

(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)

Cường độ
vi sóng
(W)

Áp suất chân
không
(mbar)

800
700
600
500
450
350

200
150

100
100
100
100
100
100
100
100

Ẩm độ
(%)

Bảng 3.2 Xác định các giá trị biên (áp suất chân không) thí nghiệm 1b
Khối lượng (g)

Mẫu
1
2
3

Thời gian
sấy (phút)

Ban đầu
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)
(50 ÷ 100)

Ghi chú: A là giá trị vừa tìm được ở thí nghiệm 1a

Kết thúc

Cường độ
vi sóng
(W)

Áp suất chân
không
(mbar)

A
A
A

60
90

120

Ẩm độ
(%)

9




3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
CÁC GIÁ TRỊ BIÊN CỦA 4 LOẠI NGUYÊN LIỆU
KHÓM
Các giá trị biên
Giá trị lớn nhất (+ α)
Điểm trung bình (0)
Giá trị nhỏ nhất (- α)

Áp suất
chân không
Pck
(mbar)
120
90
60

XOÀI
Năng lượng
vi sóng
MW (W)
250
200
150

Giai đoạn 1
Các giá trị
Giá trị lớn nhất (+ α)
Điểm trung bình (0)
Giá trị nhỏ nhất (- α)

CÀ RỐT
Các giá trị
Giá trị lớn nhất (+ α)
Điểm trung bình (0)
Giá trị nhỏ nhất (- α)

Áp suất
chân không
Pck (mbar)
120
90
60

Pck
(mbar)
120
90
60

MW
(W)
800
700
600

Giai đoạn 2
Pck
(mbar)
120

90
60

MW
(W)
500
400
300

Giai đoạn 3
Pck
(mbar)
120
90
60

MW
(W)
250
200
150

TÔM
Năng lượng
vi sóng
MW (W)
350
300
250

Các giá trị
Giá trị lớn nhất (+α )
Điểm trung bình (0)
Giá trị nhỏ nhất (- α)

Áp suất
chân không
Pck (mbar)
120
90
60

Năng lượng
vi sóng
MW (W)
500
400
300

10


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
THÍ NGHIỆM 2: SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN
KHÓM, XOÀI, CÀ RỐT VÀ TÔM

MỤC ĐÍCH

Xác định điều kiện sấy thích hợp, đánh giá khả năng ứng

dụng so với phương pháp sấy khác, tìm hệ số khuếch tán
ẩm của quá trình sấy.

BỐ TRÍ TN Hai yếu tố: áp suất chân không & cường độ phát vi sóng
theo thành phần điểm trung tâm.
Số thí nghiệm tổng cộng là
N = 2k + 2*k + n0 = 11 thí nghiệm
k là thông số đầu vào (k = 2)
n0 là số thí nghiệm lặp lại tại điểm
trung tâm, chọn n0 = 3

KIỂM TRA KẾT QUẢ: ĐƯỜNG CONG SẤY, ĐƯỜNG CONG
TỐC ĐỘ SẤY, ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN

11


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
KHÓM CẦU ĐÚC
Bảng 3.3 Các giá trị biên của bố trí thí nghiệm sấy khóm với 2 thông
số (Pck, MW) theo code và thông số thật
Mẫu

Giá trị code

Giá trị thực

Pck (mbar)

MW (W)

Pck (mbar)

MW (W)

1

+α

0

120

200

2

0

+α

90

250

3

0

0

90

200

4

+1

+1

111

235

5

+1

-1

111

165

6

0

0

90

200

7

-1

-1

69

165

8

-1

+1

69

235

9

-α

0

60

200

10

0

-α

90

150

11

0

0

90

200

12


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
XOÀI CÁT CHU
Bảng 3.4 Các giá trị biên của bố trí thí nghiệm sấy xoài với 2 thông
số (Pck, MW) theo code và thông số thật
Mẫu

Giá trị thực

Giá trị code

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Giai đoạn 3

Pck (mbar)

MW (W)

Pck (mbar)

MW (W)

MW (W)

MW (W)

1

+α

0

120

700

400

200

2

0

+α

90

800

500

250

3

0

0

90

700

400

200

4

+1

+1

111

771

471

235

5

+1

-1

111

629

329

165

6

0

0

90

700

400

200

7

-1

-1

69

629

329

165

8

-1

+1

69

771

471

235

9

-α

0

60

700

400

200

10

0

-α

90

600

300

150

11

0

0

90

700

400

200

13


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
CÀ RỐT
Bảng 3.5 Các giá trị biên của bố trí thí nghiệm sấy khóm với 2 thông
số (Pck, MW) theo code và thông số thật
Mẫu

Giá trị code
Pck (mbar)
MW (W)

Giá trị thực
Pck (mbar)
MW (W)

1

+α

0

120

300

2

0

+α

90

350

3

0

0

90

300

4

+1

+1

111

335

5

+1

-1

111

265

6

0

0

90

300

7

-1

-1

69

265

8

-1

+1

69

335

9

-α

0

60

300

10

0

-α

90

250

11

0

0

90

300

14


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
TÔM SÚ
Bảng 3.6 Các giá trị biên của bố trí thí nghiệm sấy khóm với 2 thông
số (Pck, MW) theo code và thông số thật
Mẫu

Giá trị code
Pck (mbar)
MW (W)

Giá trị thực
Pck (mbar)
MW (W)

1

+α

0

120

400

2

0

+α

90

500

3

0

0

90

400

4

+1

+1

111

471

5

+1

-1

111

329

6

0

0

90

400

7

-1

-1

69

329

8

-1

+1

69

471

9

-α

0

60

400

10

0

-α

90

300

11

0

0

90

400

15


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
STT

Chỉ tiêu phân tích

Phương pháp phân tích

1

Hàm lượng vitamin C

Định lượng theo phương pháp iot (Phụ lục A.1).

2

Xác định cấu trúc (bên trong sản
phẩm)

Sử dụng thiết bị kính hiển vi sôi nổi ViewPoint650/ VT1 (Phụ lục A.2).

3

Đánh giá cảm quan

Phương pháp QDA (Quantitative Descriptive Analysis) cho từng loại sản
phẩm (Phụ lục A.3).

4

Độ ẩm

(1) Dùng phương pháp tủ sấy: sấy khô sản phẩm ở 105 oC đến trọng lượng
không đổi, cân trọng lượng trước và sau khi sấy, từ đó tính ra phần trăm
nước có trong nguyên liệu (Phụ lục A.4).
(2) Dùng cân phân tích ẩm (Hình 3.4).

5

Đường cong động học quá trình
sấy

Phương pháp biểu diễn bằng đồ thị (Phụ lục A.5).

6

Đường cong ngậm nước lại của
sản phẩm

Phương pháp biểu diễn bằng đồ thị (Phụ lục A.6).

16


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
Xây dựng mô hình toán để xác định hệ số khuếch tán ẩm
Theo định luật Fick thứ 2
�
M
 Deff �2 M
�
t

(1)

Theo Crank, (1975)
MR =

� 2n -1 2  2D t �


8 �
1
eff �
�
exp
�
2
2
2
�
�
 n=1  2n -1
4L
�
�

(2)

Khai triển biểu thức (2) khái quát với n = i

2 2 �
2 2 �
2 2 � �
�
�
�

�
� 1 exp �-  2.1-1  Deff t � 1 exp �-  2.2 -1  Deff t � 1 exp �-  2.3-1  Deff t � ...�
�2.1  1 2 �
�  2.2  1 2 �
�  2.3  1 2 �
� �
4L2
4L2
4L2
8 �
�
�
�
�
�
� �
MR =
�
�
2
� 2.i -1 2  2D t �
 �
(3)


1
�
eff
�
exp �2

�... 
�
2
�
 2.i  1 �
4L
�
�
�
�
�
�
2
 Deff
8
ln(MR) = ln( 2 )  (
)t
(4)
π
4 L2

Sơ đồ xây dựng mô hình toán xác định hệ
số khuếch tán ẩm (Deff)

 2 Deff
K
4 L2

Deff 

4 K .L2
2

Dựa vào (5) xác định được Deff

(5)
17


3. PHƯƠNG TIỆN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (tt)
So sánh các phương pháp sấy
KHÓM

- Sấy chân không vi sóng: mẫu sấy có điều kiện thích hợp nhất
- Sấy chân không: 70 mbar, 60 oC
- Sấy đối lưu: 70 oC

XOÀI

- Sấy chân không vi sóng: mẫu sấy có điều kiện thích hợp nhất
- Sấy chân không: 70 mbar, 60 oC
- Sấy đối lưu: 60 oC

CÀ
RỐT

- Sấy chân không vi sóng: mẫu sấy có điều kiện thích hợp nhất
- Sấy chân không: 70 mbar, 60 oC
- Sấy đối lưu: 70 oC

TÔM

- Sấy chân không vi sóng: mẫu sấy có điều kiện thích hợp nhất
- Sấy chân không: 70 mbar, 60 oC
- Sấy đối lưu: 60 oC

KIỂM TRA KẾT QUẢ: ĐƯỜNG CONG SẤY, ĐÁNH GIÁ CẢM
QUAN, GIÁ TRỊ VITAMIN C, ĐƯỜNG CONG NGẬM NƯỚC LẠI

18


4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1 SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN NGUYÊN LIỆU
ĐƯỜNG CONG SẤY

KHÓM CẦU ĐÚC

19


4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN (tt)
4.1 SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN NGUYÊN LIỆU
ĐƯỜNG CONG SẤY
Estimated Response Surface

72

Thoi gian

70
68
66
64
62
60
60 70 80
90 100 110
120
Pck

Các mẫu có cùng Pck = 90 mbar

Các mẫu có cùng MW = 200 W

Ảnh hưởng của Pck ,MW đến thời gian sấy của KHÓM CẦU ĐÚC

270
230
190
150 MW

Đồ thị mặt cầu đáp ứng

20


4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN (tt)
4.1 SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN NGUYÊN LIỆU

ĐƯỜNG CONG SẤY

XOÀI CÁT CHU

21


4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN (tt)
4.2 SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN NGUYÊN LIỆU
ĐƯỜNG CONG SẤY

Estimated Response Surface

47

Thoi gian

45
43
41

270
230
39
190
60 70 80
MW
90 100 110
150
120

Pck
Các mẫu có cùng Pck = 90 mbar

Các mẫu có cùng MW = 235 W

Ảnh hưởng của Pck ,MW đến thời gian sấy của XOÀI CÁT CHU

Đồ thị mặt cầu đáp ứng

22


4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN (tt)
4.1 SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN NGUYÊN LIỆU
ĐƯỜNG CONG SẤY

CÀ RỐT

23


4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN (tt)
4.2 SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN NGUYÊN LIỆU
ĐƯỜNG CONG SẤY

Thoi gian

Estimated Response Surface

Các mẫu có cùng Pck = 90 mbar

Các mẫu có cùng MW = 300 W

Ảnh hưởng của Pck ,MW đến thời gian sấy của CÀ RỐT

47
45
43
41
39
37
370
330
35
290
60 70 80
90 100 110
250 MW
120
Pck
Đồ thị mặt cầu đáp ứng

24


4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN (tt)
4.1 SẤY CHÂN KHÔNG VI SÓNG TRÊN NGUYÊN LIỆU
ĐƯỜNG CONG SẤY

TÔM

25