Báo cáo đồ án quá trình thiết bị: Thiết kế hệ thống sấy phun bột cà rốt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐH SPKT TP.HCM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KHOA: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
GVHD: TS. Nguyễn Tiến Lực
SVTH: Nguyễn Ngọc Minh Giao
Trần Lê Tri

16116209
16116186

1. Tên đồ án: Tính toán, thiết kế hệ thống sấy phun bột cà rốt với năng suất 1000kg/mẻ
2. Nhiệm vụ đồ án (yêu vầu về nội dung và số liệu ban đầu).
 Số liệu ban đầu: Năng suất 1000kg/mẻ
 Nội dung:
 Tổng quan về sấy phun.

 Tính toán hệ thống thiết bị.

 Tổng quan về cà rốt.

 Thiết kế hệ thống

 Tính cân bằng vật chất và năng lƣợng

 Bản vẽ chi tiết thiết bị trên giấy A1, A4

3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/09/2019
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 02/12/2019
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019
TỔ TRƢỞNG BỘ MÔN

GIÁO VIỆN HƢỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

…………………………..

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Ngƣời duyệt:……………………………………
Đơn vị:………………………………………….
Ngày bảo vệ:……………………………………
Điểm tổng kết:………………………………….
Nơi lƣu trữ: …………………………………………………….

.………………………………..


LỜI CẢM ƠN
Đồ án môn học Quá trình và thiết bị trong Công nghệ Thực phẩm là một trong hai
đồ án của sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.
HCM. Đồ án với mục tiêu giúp cho sinh viên có thể vận dụng đƣợc các kiến thức đã học

ở các môn Quá trình và thiết bị trong Công nghệ Thực phẩm vào việc tính toán, thiết kế
hệ thống để áp dụng vào thực tế.
Sau 2 tháng nổ lực thực hiện đồ án: ―Tính toán, thiết kế hệ thống sấy phun bột cà
rốt với năng suất 1000kg/mẻ ‖. Ngoài sự cố gắng học hỏi, nghiên cứu của bản thân em
nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ hết mình từ bạn bè và đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy hƣớng
dẫn cùng các thầy cô trong bộ môn. Em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các
anh chị đi trƣớc đã hỗ trợ em trong quá trình thực hiện đồ án này.
Dƣới sự đồng ý và sự chỉ dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tiến Lực, đồ án: ―Tính toán,
thiết kế hệ thống sấy phun bột cà rốt với năng suất 1000kg/mẻ ” đã đƣợc hoàn thành với
nội dung gồm 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan
Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu và tính toán
Chƣơng 3: Tính toán, thiết kế hệ thống sấy phun bột cà rốt với năng suất
1000kg/mẻ.
Với trình độ chuyên môn còn nhiều thiếu sót và đây là đồ án đầu tiên nên không
tránh khỏi những sai sót trong bài làm. Tôi rất mong đƣợc sự đóng góp, nhận xét và bổ
sung để hoàn thiện đồ án này!
Mặc dù em đã có nhiều cố gắng để hoàn thành đồ án nhƣng với thời gian, khả năng
hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của
quý thầy cô và các bạn.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn tất cả những ngƣời đã giúp đỡ em hoàn
thành đồ án quá trình thiết bị này.


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………


NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................... 1
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................... 2
1.1. Cơ sở khoa học của phƣơng pháp sấy phun bột cà rốt ................................................. 2
1.1.1. Một số khái niệm cơ bản ....................................................................................... 2

1.1.1.1. Vật liệu ẩm ..................................................................................................... 2
1.1.1.2. Tác nhân sấy .................................................................................................. 3
a. Không khí ẩm........................................................................................................ 4
b. Khói lò .................................................................................................................. 4
c. Hơi quá nhiệt ......................................................................................................... 4
1.1.1.3. Chất tải nhiệt .................................................................................................. 4
a. Hơi nƣớc ............................................................................................................... 4
b. Nƣớc nóng ............................................................................................................ 4
c. Chất lỏng hữu cơ ................................................................................................... 5
d. Khói lò .................................................................................................................. 5
e. Điện ....................................................................................................................... 5
1.1.2. Qúa trình sấy ......................................................................................................... 6
1.1.2.1. Định nghĩa quá trình sấy ................................................................................ 6
1.1.2.2. Động lực của quá trình sấy ............................................................................ 6
1.1.2.3. Động học quá trình sấy .................................................................................. 7
1.1.3. Qúa trình sấy phun ................................................................................................ 9
1.1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy ............................................................. 11
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc về sấy phun ........................................................... 11
1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc về sấy phun .......................................................... 12
1.4. Nguyên liệu trong sản xuất bột cà rốt ......................................................................... 12
1.4.1. Thành phần hóa học ............................................................................................ 15
1.4.2. Phytonutrients ..................................................................................................... 18


1.5. Công nghệ về sấy phun bột cà rốt .............................................................................. 22
1.5.1. Quy trình công nghệ ............................................................................................ 22
1.5.2. Thuyết minh quy trình ......................................................................................... 22
1.5.2.1. Phân loại ...................................................................................................... 22
1.5.2.2. Công đoạn rửa .............................................................................................. 23
1.5.2.3. Nghiền, chà .................................................................................................. 23

1.5.2.4. Lọc ............................................................................................................... 23
1.2.5.5. Công đoạn phối chế ..................................................................................... 24
1.2.5.6. Công đoạn cô đặc chân không ..................................................................... 24
1.2.5.7. Sấy phun ...................................................................................................... 25
1.2.5.8. Đóng gói bảo quản ....................................................................................... 26
1.6. Thiết bị sấy phun ........................................................................................................ 28
1.6.1. Tổng quan thiết bị ............................................................................................... 28
1.6.1.1. Cơ cấu phun (vòi phun) ............................................................................... 28
1.6.1.2. Buồng sấy .................................................................................................... 32
1.6.1.3. Hệ thống thu hồi sản phẩm .......................................................................... 33
1.6.1.4. Calorifer ....................................................................................................... 34
1.6.1.5. Hệ thống quạt hút ......................................................................................... 35
1.6.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 36
1.7. Giới thiệu một số thiết bị sấy phun............................................................................. 37
1.7.1. Máy sấy phun sƣơng ........................................................................................... 37
1.7.1.1. Khái quát và phạm vi sử dụng ..................................................................... 37
1.7.1.2. Nguyên lí làm việc ....................................................................................... 38
1.7.1.3. Thông số kỹ thuật của thiết bị...................................................................... 39
1.7.2. Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG .................................................................. 40
1.7.2.1. Khái quát và phạm vi ứng dụng ................................................................... 40
1.7.2.2. Nguyên lí làm việc ....................................................................................... 40
1.7.2.3. Thông số máy............................................................................................... 41
1.7.3. Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao ......................................................................... 41


1.7.3.1. Khái quát về máy ......................................................................................... 41
1.7.3.2. Đặc tính của máy ......................................................................................... 42
1.7.3.3. Thông số kĩ thuật ......................................................................................... 43
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN ................................. 44
2.1. Quy hoạch mặt bằng xây dựng xƣởng lắp đặt hệ thống sấy phun bột cà rốt……. ... .44

2.1.1. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà xƣởng ............................................................. 44
2.1.2. Tiêu chuẩn thiết kế nhà xƣởng thực phẩm .......................................................... 44
2.1.2. Những yêu cầu khi bố trí tổng mặt bằng nhà máy .............................................. 46
2.1.3. Chọn địa điểm xây dựng phân xƣởng ................................................................. 46
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu và tính toán ............................................................................. 48
2.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu: ......................................................................................... 48
2.2.2 Tính toán .............................................................................................................. 49
CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN BỘT CÀ RỐT VÀ
THẢO LUẬN .................................................................................................................... 50
3.1. Kết quả. ....................................................................................................................... 50
3.1.1. Nội dung cần thiết hỗ trợ cho sự lựa chọn thông số tính toán. ........................... 50
3.1.2. Các thông số ban đầu cần thiết cho quá trình tính toán. ..................................... 53
3.1.2.1 Tính thành phần dịch ép cà rốt sau khi cô đặc:............................................. 53
3.1.2.2. Xác định khối lƣợng maltodextrin thêm vào dịch ép cà rốt sau khi cô đặc,
khối lƣợng riêng, nhiệt dung riêng trƣớc khi sấy. ............................................................. 54
a. Thành phần dịch cà rốt khi phối trộn thêm maltodextrin. .................................. 55
b. Khối lƣợng riêng của các thành phần dịch ép cà rốt trƣớc khi sấy ở 30oC. ....... 56
c. Khối lƣợng riêng của dung dịch trƣớc khi sấy ở 30oC: ...................................... 56
d. Nhiệt dung riêng của các thành phần dịch ép cà rốt trƣớc khi sấy ở 30oC. ........ 57
e. Nhiệt dung riêng của dung dịch trƣớc khi sấy ở 30oC. ....................................... 57
3.1.3. Tính cân bằng vật chất. ....................................................................................... 58
3.1.4. Tính cân bằng năng lƣợng ................................................................................... 59
3.1.4.1. Độ chứa hơi của không khí ban đầu ............................................................ 60
3.1.4.2. Tính toán năng lƣợng chi tiết của hệ thống. ................................................ 61


a. Enthalpy của dịch ép cà rốt vào (Q1v) ................................................................. 61
b. Enthalpy của bột cà rốt (Q2r) .............................................................................. 61
c. Enthalpy của không khí vào (Qkv) ...................................................................... 66
d. Enthalpy của không khí ra (Qkr) ......................................................................... 66

e. Enthalpy của lƣợng ẩm bốc hơi (Qhh) ................................................................. 66
f. Tổn thất năng lƣợng ............................................................................................ 67
3.1.5. Tính toán thời gian sấy ........................................................................................ 68
3.1.5.1. Tính đƣờng kính giọt lỏng và hạt sản phẩm ................................................ 68
a. Lƣợng chất rắn trong một giọt lỏng .................................................................... 68
b. Lƣợng chất rắn trong một hạt sản phẩm ............................................................. 69
c. Đƣờng kính của hạt lỏng: ................................................................................... 69
3.1.5.2. Tính thời gian sấy ........................................................................................ 70
3.1.6. Tính toán kích thƣớc căn bản của tháp sấy ......................................................... 71
3.1.6.1. Chiều cao tháp sấy ....................................................................................... 71
3.1.6.2. Đƣờng kính tháp sấy .................................................................................... 72
3.1.6.3. Tính chiều cao đáy nón ................................................................................ 72
3.1.6.4. Chiều cao thiết bị ......................................................................................... 72
3.1.6.5. Kích thƣớc nắp tháp ..................................................................................... 72
3.1.6.6. Thể tích tháp sấy .......................................................................................... 72
3.1.7. Tính toán các thiết bị phụ .................................................................................... 73
3.1.7.1. Tính toán chọn cyclone ................................................................................ 73
a. Tiết diện ngang của cyclone ............................................................................... 73
b. Đƣờng kính cyclone............................................................................................ 74
c. Đƣờng kính của ống khí thoát ra ........................................................................ 74
d. Tính toán các kích thƣớc cơ bản của cyclone ..................................................... 75
3.1.7.2. Tính toán chọn bơm ..................................................................................... 76
a. Cột áp toàn phần tạo ra khi chạy bơm ................................................................ 76
b. Công suất của bơm ............................................................................................. 77
3.1.7.3. Tính toán bộ phận tạo sƣơng ....................................................................... 77


3.1.7.4. Tính toán quạt hút ........................................................................................ 79
a. Xác định cột áp toàn phần ΔP ............................................................................. 79
b. Xác định ΔPms ..................................................................................................... 83

c. Xác định ΔPcb ...................................................................................................... 85
d. Công suất quạt .................................................................................................... 86
3.1.7.5. Tính toán calorife ......................................................................................... 86
3.2. Thảo luận .................................................................................................................... 88
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 89
Tài liệu tham khảo trong nƣớc .......................................................................................... 91
Tài liệu tham khảo nƣớc ngoài .......................................................................................... 92


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Đƣờng cong sấy ...................................................................................................... 8
Hình 2: Đƣờng cong tốc độ sấy ........................................................................................... 9
Hình 3:Sơ đồ bố trí một số buồng sấy trong hệ thống sấy phun ....................................... 10
Hình 4: Phần cà rốt theo chiều dọc .................................................................................... 14
Hình 5: Sản lƣợng thế giới, diện tích thu hoạch và sản lƣợng cà rốt và củ cải từ năm 1994
đến năm 2016 (FAO, 2018). .............................................................................................. 15
Hình 6: Củ cà rốt ............................................................................................................... 16
Hình 7: Cấu trúc của β-carotene ........................................................................................ 19
Hình 8: Các chức năng tăng cƣờng sức khỏe của carotenoids .......................................... 19
Hình 9: Sơ đồ khối quy trình sản xuất bột cà rốt bằng phƣơng pháp sấy phun ................ 22
Hình 10: Sơ đồ hệ thống sấy phun .................................................................................... 26
Hình 11: Cơ cấu vòi phun áp lực và mặt cắt đứng của vòi phun áp lực ........................... 29
Hình 12: Cơ cấu phun đĩa ly tâm ....................................................................................... 30
Hình 13: Vòi phun đĩa ly tâm ............................................................................................ 30
Hình 14: Vòi phun khí động .............................................................................................. 31
Hình 15: Các dạng chuyển động dòng nguyên liệu và tác nhân sấy trong buồng sấy. ..... 32
Hình 16: Hệ thống thu hồi sản phẩm ................................................................................. 34
Hình 17: Điện trở chữ U .................................................................................................... 35
Hình 18: Cấu tạo quạt hút .................................................................................................. 36
Hình 19: Sơ đồ hệ thống sáy phun trên thực tế ................................................................. 36

Hình 20: Máy sấy phun sƣơng........................................................................................... 38
Hình 21: Máy sấy phun sƣơng LPG .................................................................................. 40
Hình 22: Máy sấy phun áp lực cao kí hiệu YPG ............................................................... 42
Hình 23: Sơ đồ tính toán thiết bị ....................................................................................... 49
Hình 24: Thiết kế mô hình hệ thống sấy ........................................................................... 52
Hình 25. Sơ đồ cân bằng vật chất cho thiết bị sấy............................................................. 58
Hình 26. Sơ đồ cân bằng năng lƣợng cho thiết bị ............................................................. 61
Hình 27: Tháp sấy thực tế.................................................................................................. 73


Hình 28: Bộ phận cyclone thực tế ..................................................................................... 76
Hình 29. Đầu phun động cơ Spindle ................................................................................. 79
Hình 30: Thiết bị quạt hút thực tế...................................................................................... 86
Hình 31: Calorifer điện 3 thanh chữ U công suất 330 kW ................................................ 87

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Thành phần hóa học của carrot đƣợc báo cáo bởi Sharma et al. (2012), USDA . 17
Bảng 2: Thành phần hóa học của carrot đƣợc báo cáo bởi Holland et al. (1991) ............. 18
Bảng 3: Năng lƣợng tiêu hao của 3 loại cơ cấu phun (Arun S. Mujumdar, 2006)............ 31
Bảng 4: Thông số kỹ thuật của máy phun sƣơng .............................................................. 39
Bảng 5: Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG ................................................................... 41
Bảng 6: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-I .............................................................. 43
Bảng 7: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II ............................................................. 43
Bảng 8: Giá điện tại khu công nghiệp Long Thành – Đồng Nai ....................................... 48
Bảng 9: Thành phần dinh dƣỡng trung bình của cà rốt ..................................................... 53
Bảng 10: Thành phần dịch ép cà rốt sau khi cô đặc đến 40% ........................................... 54
Bảng 11. Thành phần dịch cà rốt sau khi phối trộn maltodextrin ..................................... 55
Bảng 12: Thông kê những thông số ban đầu thuận tiện cho tính toán .............................. 58
Bảng 13. Thành phần bột cà rốt sau khi sấy ...................................................................... 63
Bảng 14: Thông kê những thông số đã tính toán đƣợc ..................................................... 67

Bảng 15. Thông số kỹ thuật động cơ spindle .................................................................... 78


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, hòa nhịp cùng với sự phát triển của đất nƣớc cùng với
sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp nƣớc ta có những chuyển biến
rõ rệt đặc biệt là ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Bởi lẽ, đời sống của con ngƣời
ngày càng đƣợc nâng cao thì đòi hỏi các sản phẩm thực phẩm phải ngày càng phong phú
và đa dạng để đáp ứng tốt nhất nhu cầu của con ngƣời. Tuy nhiên, đối với thực phẩm nhất
là những thực phẩm ở dạng lỏng nhƣ sữa, nƣớc ép trái cây, rau củ, cà phê,…việc đa dạng
của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế biến do tính chất dễ bị hƣ hỏng dƣới
tác động của vi sinh vật, của môi trƣờng xung quanh…kéo theo thời gian bảo quản và sử
dụng rất hạn hẹp.
Hiểu đƣợc điều đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu và ứng dụng thành công các
công nghệ chế biến mới cho những thực phẩm ở dạng lỏng nhƣ thế này, nổi trội hơn hết
là công nghệ sấy nhƣ: Sấy thăng hoa, sấy phun, sấy tầng sôi, sấy khí động,…nhằm tách
bớt nƣớc ra khỏi thực phẩm, biến thực phẩm ở dạng lỏng thành thực phẩm dạng bột mà
không làm thay đổi tính chất của sản phẩm. Công nghệ sấy ra đời đánh dấu bƣớc chuyển
mình của thực phẩm dạng lỏng, nó giúp cho thực phẩm này bảo quản đƣợc lâu hơn và
đặc biệt là ngày càng thu hút đƣợc sự quan tâm chú ý của ngƣời tiêu dùng nhiều hơn do
sự phong phú của sản phẩm.
Chính vì những lý do trên, là sinh viên trƣờng công nghệ, ngành hóa học và thực
phẩm với đồ án quá trình và thiết bị, em đƣợc giao đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống
sấy phun bột cà rốt với năng suất 1000kg/mẻ”. Với đề tài này, nó đã giúp em bổ sung
những kiến thức còn thiếu của công nghệ sấy phun, biết đƣợc ứng dụng thực tế của nó
trong nhiều ngành đặc biệt là ngành thực phẩm. Và em hy vọng rằng với đề tài này cũng
sẽ giúp cho những bạn học chuyên ngành thực phẩm hiểu hơn về công nghệ sấy phun, hy
vọng nó sẽ là một tài liệu bổ ích cho những ai muốn nghiên cứu sâu hơn về công nghệ
này - một trong những công nghệ có tính ứng dụng thực tế cao.

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

1


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Cơ sở khoa học của phƣơng pháp sấy phun bột cà rốt
1.1.1. Một số khái niệm cơ bản
1.1.1.1. Vật liệu ẩm
Vật liệu sấy chủ yếu là các nông-lâm-hải sản có nhiều dạng khác nhau: từ củ nhƣ
khoai, sắn; quả nhƣ vải, nhãn; con nhƣ tôm, cá v.v... đến các dạng huyền phù nhƣ sữa bò,
sữa đậu nành v.v.... Những vật đem đi sấy đều là những vật ẩm có chứa một khối lƣợng
chất lỏng đáng kể (chủ yếu là nƣớc). Trong quá trình sấy ẩm chất lỏng trong vật bay hơi,
độ ẩm của nó giảm. Trạng thái của vật liệu ẩm đƣợc xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ của
nó. Độ ẩm của vật có thể biểu thị qua độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần, độ chứa ẩm và
nồng độ ẩm (Lê Văn Việt Mẫn, 2011).
 Độ ẩm tuyệt đối
Độ ẩm tuyệt đối là tỉ số giữa khối lƣợng ẩm chứa trong vật với khối lƣợng vật khô
tuyệt đối. Độ ẩm tuyệt đối đƣợc ký hiệu

. Ta có:
(a)

khối lƣợng ẩm chứa trong vật liệu (kg)
khối lƣợng độ khô tuyệt đối (kg)
Độ ẩm tuyệt đối có giá trị từ 0% đến
đối và vật có độ ẩm

. Vật có độ ẩm tuyệt đối 0% là vật khô tuyệt

là vật chứa toàn bộ nƣớc (Lê Văn Việt Mẫn, 2011).

 Độ ẩm toàn phần
Độ ẩm toàn phần là tỷ số giữa khối lƣợng ẩm chứa trong vật với khối lƣợng của vật
ẩm, kí hiệu độ ẩm toàn phần là

ta có:
(b)

Khối lƣợng vật ẩm ,

(kg)

Độ ẩm toàn phần có giá trị từ 0 đến 100%. Vật có độ ẩm toàn phần là 0% là vật khô
tuyệt đối và 100% là vật toàn nƣớc. Nhƣ vậy độ ẩm toàn phần luôn luôn nhỏ hơn 100%
(Lê Văn Việt Mẫn, 2011).
Từ (a) và (b) Ta có quan hệ giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm toàn phần ta có
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

2


 Độ chứa ẩm
Là tỷ số giữa lƣợng chứa ẩm trong vật với khối lƣợng vật khô tuyệt đối. Độ chứa
ẩm kí hiệu là là u. Ta có:
u=

[kg ẩm/kg vật khô] (c)

Độ chứa ẩm đặc trƣng cho toàn bộ vật và từng vật vùng của vật thể. Nếu độ chứa

ẩm phân bố đều trong toàn bộ vật thể thì

(Lê Văn Việt Mẫn, 2011).

 Nồng độ ẩm
Nồng độ ẩm là khối lƣợng ẩm chứa trong 1m3 vật thể. Nồng độ ẩm kí hiệu N. Ta có :
N=

[kg/m3] (d)

Trong đó V- thể tích vật
Nếu gọi

là khối lƣợng riêng của vật khô tuyệt đối thì từ (c) và (d) ta có: N = u.

(Lê Văn Việt Mẫn, 2011).
1.1.1.2. Tác nhân sấy
Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lƣợng ẩm tách ra từ vật sấy. Trong
quá trình sấy môi trƣờng buồng sấy luôn luôn đƣợc bổ sung ẩm thoát ra từ vật sấy. Nếu
lƣợng ẩm này không đƣợc mang đi thì độ ẩm tƣơng đối trong buồng sấy tăng lên, đến
một lúc nào đó sẽ đạt đến sự cân bằng giữa vật sấy và môi trƣờng trong buồng sấy và quá
trình thoát ẩm từ vật sấy sẽ ngừng lại, lúc này phần áp suất hơi nƣớc thoát ra từ vật bằng
với phần áp suất của hơi nƣớc trong buồng sấy. Do vậy cùng với việc cung cấp nhiệt cho
vật để hóa hơi ẩm lỏng đồng thời phải tải ẩm thoát ra khỏi vật trong buồng sấy. Ngƣời ta
sử dụng tác nhân sấy làm nhiệm vụ này. Tác nhân sấy thƣờng là các chất khí nhƣ: không

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

3

khí, khói, hơi quá nhiệt. Chất lỏng cũng đƣợc sử dụng làm tác nhân sấy nhƣ các loại dầu,
một số muối nóng chảy (Lê Văn Việt Mẫn, 2011),…
a. Không khí ẩm
Không khí ẩm là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại
sản phẩm. Dùng không khí ẩm sản phẩm sấy sẽ không bị ô nhiễm. Tuy vậy, dùng không
khí ẩm cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí (calorife); nhiệt độ không khí sấy
không thể quá cao, thƣờng nhỏ hơn 500 vì nếu nhiệt độ cao thiết bị trao đổi nhiệt phải sử
dụng thép hợp kim hay gốm sứ chi phí cao.
b. Khói lò
Dùng khói lò làm tác nhân sấy có ƣu điểm là phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục độ
đến trên 1000, không cần calorife. Tuy nhiên dùng sấy có nhƣợc điểm là khói có thể làm
ô nhiễm sản phẩm sấy. Vì vậy khói chỉ dùng cho một số vật liệu sấy nhƣ gỗ, đồ gốm, một
số loại hạt có vỏ,… .
c. Hơi quá nhiệt
Dùng hơi quá nhiệt làm tác nhân sấy trong trƣờng hợp sản phẩm dễ cháy nổ và sản
phẩm sấy chịu đƣợc nhiệt độ cao.
1.1.1.3. Chất tải nhiệt
Chất tải nhiệt có nhiệm vụ cấp nhiệt cho môi chất sấy. Chất tải nhiệt thƣờng là hơi
nƣớc, nƣớc nóng, chất lỏng hữu cơ, khói, điện… .
a. Hơi nƣớc
Hơi nƣớc là chất tải nhiệt thông dụng nhất. Dùng hơi nƣớc có ƣu điểm là:
+ Nhiệt độ ổn định
+ Dễ điều chỉnh nhiệt độ
+ Hơi nƣớc ngƣng tụ tỏa nhiệt lớn (ẩn nhiệt hóa hơi lớn) nên hệ số tỏa nhiệt khi
ngƣng tụ lớn dẫn đến bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ.
Tuy nhiên, nhƣợc điểm là khi dùng hơi nƣớc phải trang bị lò hơi.
b. Nƣớc nóng
Dùng nƣớc nóng làm chất tải nhiệt có ƣu điểm:
+ Áp suất sử dụng thấp hơn khi dùng hơi

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

4


+ Lò nƣớc nóng có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ
+ Nhiệt dung riêng của nƣớc lớn nên thiết bị gọn
Nhƣợc điểm khi dùng nƣớc nóng làm chất tải nhiệt:
+ Nhiệt độ bị hạn chế ( thƣờng < 100 ), nếu dùng nhiệt độ cao hơn phải dùng nƣớc
áp suất cao.
+ Cần xử lý nƣớc để chống đóng cặn.
c. Chất lỏng hữu cơ
 Ƣu điểm:
+ Nhiệt độ có thể tăng lên vài trăm độ ở áp suất khí quyển
+ Không có hiện tƣợng đóng cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt
+ Lò gia nhiệt chất lỏng hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn so với lò hơi.
 Nhƣợc điểm khi dùng chất lỏng hữu cơ làm chất tải nhiệt là:
+ Nhiệt dung riêng bé hơn nƣớc nên lƣu lƣợng lớn hơn so với nƣớc khi cùng công
suất.
+ Gía thành đắt hơn nƣớc.
d. Khói lò
 Dùng khói ò làm chất tải nhiệt có ƣu điểm:
+ Không phải trang bị lò hơi nên vốn đầu tƣ ít hơn
 Nhƣợc điểm:
+ Calorife khí – khói làm việc ở nhiệt độ cao cần dùng vật liệu chịu nhiệt
+ Khói lò có hệ số truyền nhiệt thấp nên diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so
với dùng hơi nƣớc hay chất lỏng.
+ Khói làm bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệt
+ Điều chỉnh nhiệt độ khó khăn hơn khi dùng hơi hay chất lỏng.
e. Điện

 Dùng điện để cấp nhiệt có các ƣu điểm:
+ Thiết bị đơn giản, hiệu suất sử dụng cao
+ Dễ điều chỉnh nhiệt độ.

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

5


+ Không gây ô nhiễm môi trƣờng (trong khi dùng hơi hay chất lỏng đều phải dùng
lò hơi hay lò chất lỏng… đều phải đốt nhiên liệu gây ô nhiễm môi trƣờng).
 Nhƣợc điểm:
+ Khi dùng điện là giá thành năng lƣợng cao.
1.1.2. Qúa trình sấy
Sấy là một khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ, đƣợc sử dụng phổ biến ở
nhiều ngành công nghiệp chế biến nông-lâm-hải sản. Sấy không chỉ đơn thuần là tách
nƣớc và hơi nƣớc ra khỏi vật liệu mà là một quá trình công nghệ phức tạp, đòi hỏi vật
liệu sau khi sấy phải đảm bảo chất lƣợng theo một chỉ tiêu nào đó với mức chi phí năng
lƣợng (điện năng, nhiệt năng) tối thiểu. Chẳng hạn, khi sấy gỗ thì không đƣợc nứt nẻ,
cong vênh hoặc khi sấy thực phẩm thì phải đảm bảo giữ đƣợc màu sắc, hƣơng vị và chất
lƣợng của sản phẩm v.v...
1.1.2.1. Định nghĩa quá trình sấy
Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nƣớc ra khỏi mẫu nguyên liệu. Trong quá
trình sấy, nƣớc đƣợc tách ra khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc bốc hơi (evaporation) hoặc
thăng hoa (sublimation). Trong quá trình sấy mẫu nguyên liệu thƣờng ở dạng rắn, tuy
nhiên mẫu nguyên liệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù. Sản phẩm thu
đƣợc sau quá trình sấy luôn ở dạng rắn hoặc bột. (Lê Văn Việt Mẫn, 2011)
1.1.2.2. Động lực của quá trình sấy
Tất cả các vật liệu sấy đều có khả năng hút ẩm từ môi trƣờng xung quanh hoặc nhã
ẩm ra môi trƣờng xung quanh. Sự chuyển động của hơi nƣớc theo chiều nào phụ thuộc

vào trạng thái của môi trƣờng xung quanh và tính chất của vật liệu. (Võ Văn Bang, 2004)
Môi trƣờng xung quanh vật liệu có thể là hơi nƣớc hoặc hỗn hợp hơi nƣớc – không
khí. Nếu kí hiệu pA là áp suất riêng phần của hơi nƣớc và PA là áp suất hơi của nƣớc trên
bề mặt vật liệu thì điều kiện để nƣớc từ vật liệu bay hơi vào môi trƣờng chung quanh là
PA> pA (Võ Văn Bang, 2004).
Áp suất hơi của nƣớc trên bề mặt vật liệu PA phụ thuộc vào độ ẩm của vật liệu, nhiệt
độ và dạng liên kết ẩm với vật liệu. Khi nhiệt độ và độ ẩm của vật liệu tăng thì PA tăng,
lực liên kết ẩm với vật liệu càng lớn thì PA càng giảm (Võ Văn Bang, 2004).
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

6


Trạng thái ẩm vật liệu ứng với điều kiện PA = pA gọi là trạng thái cân bằng, quá
trình bay hơi ngừng lại, độ ẩm vật liệu tại điều kiện này gọi là độ ẩm cân bằng. Khi
pA=Pbh (áp suất hơi bão hòa) đƣợc gọi là điểm hút nƣớc. Lƣợng ẩm ứng với vật liệu có độ
ẩm lớn hơn độ ẩm hút nƣớc gọi là ẩm không liên kết và ngƣợc lại là ẩm liên kết. Quá
trình sấy thƣờng chỉ bốc hơi lƣợng ẩm không liên kết và một phần lƣợng ẩm liên kết.
Lƣợng ẩm bốc hơi đƣợc gọi chung là lƣợng ẩm tự do. Quá trình ẩm bay hơi từ vật liệu có
2 giai đoạn (Võ Văn Bang, 2004):
Ẩm trên bề mặt vật liệu bay hơi vào môi trƣờng chung quanh, tốc độ của 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, nƣớc sẽ khuếch
tán 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 đến nơi có nhiệt độ thấp. (Võ Văn
Bang, 2004)
Tốc độ của hai giai đoạn này thƣờng không bằng nhau và ảnh hƣởng đến tốc độ sấy.
(Võ Văn Bang, 2004).
1.1.2.3. Động học quá trình sấy
Động học quá trình sấy khảo sát sự thay đổi của các các thông số đặc trƣng của vật

sấy trong quá trình sấy. Nghiên cứu động học quá trình sấy các thông số này thƣờng lấy
giá trị trung bình. Các thông số đƣợc nghiên cứu thƣờng là độ chứa ẩm u, độ ẩm w, nhiệt
độ vật sấy tv, tốc độ sấy

(hay

). Trong quá trình sấy các thông số này thay đổi theo

thời gian sấy. Các quy luật nghiên cứu đƣợc ở động lực quá trình sấy cho phép tính toán
lƣợng ẩm bay hơi, nhiệt lƣợng cần cung cấp cho quá trình sấy, từ đó xác định thời gian
sấy cũng nhƣ các chế độ sấy phù hợp nhất đối với các loại sản phẩm khác nhau (Lê Văn
Việt Mẫn, 2011).
Sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ tại mỗi phần của vật phụ thuộc vào cƣờng độ và quan
hệ của các quá trình trao đổi nhiệt, chất trong lòng vật và trên bề mặt vật dƣới tác dụng
của môi trƣờng xung quanh vật sấy. Trao đổi nhiệt và chất bên trong vật là quá trình rất
phức tạp bị ảnh hƣởng của dạng liên kết ẩm trong vật thể (Lê Văn Việt Mẫn, 2011).
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

7


Các quy luật cơ bản của quá trình sấy
 Đƣờng cong sấy
Đƣờng cong biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật sấy theo thời gian sấy gọi là đƣờng
cong sấy: u = f( ). Dạng đƣờng cong sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ dạng liên kết
giữa nƣớc và vật sấy, hình dáng, kích thƣớc và đặc tính của vật sấy, phƣơng pháp và chế
độ sấy (Trần Văn Phú, 2008). Ba giai đoạn của quá trình sấy đƣợc biểu diễn ở hình bên
dƣới:

Hình 1: Đƣờng cong sấy

- Giai đoạn 1: đun nóng vật liệu sấy và làm bay hơi nƣớc bề mặt, giai đoạn này
dƣờng cong sấy ở dạng phi tuyến (Bài giảng).
- Giai đoạn 2: quá trình bay hơi nƣớc do quá trình khuếch tán nội và khuếch tán
ngoại xảy ra đồng thời, giai đoạn này là sấy đẳng tốc, đƣờng cong sấy ở dạng tuyến tính
(Bài giảng).
- Giai đoạn 3: quá trình bốc hơi ẩm còn lại cho đến khi đạt tới độ ẩm cân bằng, quá
trình này đƣờng cong sấy ở dạng phi tuyến rất phức tạp (Bài giảng).
 Đƣờng cong tốc độ sấy

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

8


Đƣờng cong tốc độ sấy biểu thị quan hệ giữa tốc độ sấy

và thời gian sấy

hoặc

f( ). Tốc độ sấy tại mỗi thời điểm đƣợc biểu thị bằng độ dốc của đƣờng cong u =
f( ) tại thời điểm đó. Trong quá trình sấy độ ẩm của vật giảm dần nên chiều diễn biến của
đƣờng cong tốc độ sấy là từ phải sang trái (Lê Văn Việt Mẫn, 2011).

Hình 2: Đƣờng cong tốc độ sấy
1.1.3. Qúa trình sấy phun
Sấy là quá trình làm bốc hơi nƣớc ra khỏi vật liệu dƣới tác dụng của nhiệt. Trong
quá trình sấy, nƣớc đƣợc tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do:
+ Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong của vật liệu.
+ Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nƣớc tại bề mặt vật liệu và môi trƣờng

xung quanh.
 Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lƣợng vật liệu, tăng độ bền và bảo
quản sản phẩm đƣợc lâu hơn.
Sấy phun là một công nghệ sấy đặc biệt do khả năng sấy trực tiếp nguyên liệu từ
dạng lỏng sang dạng rắn (bột). Một cách hiểu khác, ―Sấy phun là quá trình chuyển hóa
của nguyên liệu vào (VLS) từ trạng thái chảy (fluid) thành dạng cấu tử khô bằng cách
phun nguyên liệu vào môi trƣờng sấy nóng‖. Hệ thống sấy phun là hệ thống chuyên dùng
để sấy các VLS dạng dung dịch huyền phù, ví dụ trong trong công nghệ sản xuất sữa bột,
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

9


bột trứng, cà phê hoà tan,… (Hoàng Văn Chƣớc, 1999) Cấu tạo chủ yếu của hệ thống
sấy phun gồm một bơm dịch thể, một buồng sấy hình trụ, trong đó bố trí các vòi phun và
cuối cùng là cyclon để thu hồi sản phẩm. VLS đƣợc nén qua vòi phun vào buồng sấy
dƣới dạng sƣơng mù. Ở đây VLS trao đổi nhiệt - ẩm với tác nhân sấy. Quá trình sấy diễn
ra rất nhanh đến mức không kịp đốt nóng vật liệu lên quá giới hạn cho phép do đó có thể
sử dụng tác nhân sấy ở nhiệt độ cao, phần lớn sản phẩm đƣợc sấy khô dƣới dạng bột và
rơi xuống phía dƣới, phần nhỏ còn lại bay theo tác nhân sấy di qua xyclon và đƣợc thu
hồi trở lại. Tác nhân sấy sau khi đi qua xyclon sẽ thải vào môi trƣờng. Sản phẩm thu
đƣợc ở dạng bột mịn. (Hoàng Văn Chƣớc, 1999)
Nhiệt độ dòng khí có thể lên đến 750

và chỉ phụ thuộc vào tính chịu nhiệt của

vật liệu. Dòng khí ra khỏi thiết bị sấy phải qua hệ thống cyclon để thu hồi bụi sản phẩm
bị lôi cuốn theo.

Hình 3:Sơ đồ bố trí một số buồng sấy trong hệ thống sấy phun

 Ƣu điểm: sấy nhanh, sản phẩm thu đƣợc ở dạng bột mịn, chi phí điều hành tƣơng
đối thấp, tháp sấy có năng suất lớn.
 Nhƣợc điểm:
Kích thƣớc phòng sấy lớn mà vận tốc của tác nhân sấy nhỏ nên cƣờng độ sấy nhỏ, tiêu
tốn nhiều năng lƣợng, thiết bị phức tạp nhất là cơ cấu phun và hệ thống thu hồi sản phẩm.
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

10


1.1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy
 Nồng độ chất khô của nguyên liệu
Nồng độ cao: giảm đƣợc thời gian bốc hơi nhƣng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu,
gây khó khan cho quá trình sấy phun.
Nồng độ thấp: tốn nhiều thời gian và năng lƣợng cho quá trình.
Thực tế nồng độ vào khoảng: 45-52%
 Nhiệt độ tác nhân sấy
Đây là yếu tố ảnh hƣởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun. Khi
cố định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm thu đƣợc sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ
tác nhân sấy.
Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao có thể gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên
liệu mẫn cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lƣợng cho toàn bộ quá trình.
 Kích thƣớc, số lƣợng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng
sấy.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến sấy phun là tốc độ bơm đƣa dòng nguyên liệu vào cơ cấu
phun sƣơng, lƣu lƣợng không khí nóng vào buồng sấy, cấu tạo và kích thƣớc buồng
sấy…
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc về sấy phun
- Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy phun trong sản xuất bột chanh dây, tác giả:
Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đào Văn Hiệp (Tạp chí phát triển KH & CN tập 9, số 4, 2006) với

các thông số kỹ thuật nhƣ sau: hàm lƣợng chất khô dịch quả trƣớc sấy là 8%, nhiệt độ
không khí đầu vào là 165oC, áp lực khí nén là 4,25 bar và tốc độ bơm nhập liệu là 22,5
mL/ph thì hiệu suất thu hồi sản phẩm của quá trình sấy phun đạt 75 – 78% và độ ẩm sản
phẩm thấp hơn 5%.
- Tối ưu hóa quá trình sấy phun dịch cà chua, tác giả: Nguyễn Thị Hồng Minh,
Nguyễn Thị Thùy Ninh (Tạp chí khoa học và phát triển 2011 Tập 9 số 6: 1014 – 1020)
với các thông số kỹ thuật nhƣ sau: tỷ lệ maltodextrin/chất khô dịch quả 52%, nhiệt độ
không khí sấy 133oC , tốc độ bơm nhập liệu 27 ml/phút. Khi đó hiệu suất đạt 74,2% và
hàm lƣợng lycopen của sản phẩm là 43,334 mcg%
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

11


- Nghiên cứu sản xuất sản phẩm bột uống liền từ dịch trích ly lá dâu tằm (Morus
alba L.) Việt Nam, tác giả: Hoàng Thị Lệ Hằng (Tạp chí khoa học và phát triển 2012 Tập
10 số 5: 723 – 729) với các thông số kỹ thuật nhƣ sau: Sử dụng dịch trích ly có hàm
lƣợng chất khô hòa tan là 200Bx, nhiệt độ đầu vào khi sấy phun là 130 oC với lƣu lƣợng
bơm nhập liệu là 1500mL/giờ cho hiệu suất thu hồi sản phẩm đạt 60% (Wsp <5%). Để
tạo ra sản phẩm có hƣơng vị hấp dẫn, dịch sấy phun cần đƣợc một số chất phụ gia nhƣ:
0,6% đƣờng cỏ ngọt; 6% hƣơng dâu.
1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc về sấy phun
- Applications of spray-drying in microencapsulation of food ingredients: An
overview, Adem Gharsallaoui et al, Food Research International 40 (2007) 1107–1121.
- Surface composition of industrial spray-dried milk powders. 2. Effects of spray
drying conditions on the surface composition, Esther H.-J.Kim et al, Journal of Food
Engineering, Volume 94, Issue 2, September 2009, Pages 169-181
- How surface composition of high milk proteins powders is influenced by spraydrying temperature, C.Gaiani et al, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 75,
Issue 1, 1 January 2010, Pages 377-384
1.4. Nguyên liệu trong sản xuất bột cà rốt

Cà rốt (Daucus carota L) là một trong những loại rau củ phổ biến đƣợc trồng trên
khắp thế giới và là nguồn carotenoids quan trọng nhất ở các nƣớc phƣơng Tây bao gồm
Hoa Kỳ (Block 1994; Torronen et al. 1996). Cà rốt là một trong những loại rau củ quan
trọng giàu hợp chất hoạt tính sinh học nhƣ carotenoids và chất xơ với mức độ đáng kể
của một số thành phần chức năng khác có đặc tính tăng cƣờng sức khỏe đáng kể.
Cà rốt không phải là nguồn năng lƣợng chính trong chế độ ăn uống của con ngƣời
nhƣng là nguồn dinh dƣỡng đáng kể trong số các loại trái cây và rau quả khác (Alasalvar
et al., 2001). Cà rốt đƣợc biết đến nhiều nhất với hàm lƣợng phenolics cao, đặc biệt là các
caroten nhƣ α- và-carotenes tạo ra màu cam đặc biệt. Đây là những tiền chất quan trọng
đối với vitamin A trong quá trình trao đổi chất của con ngƣời có liên quan đến sự phát
triển lành mạnh và chức năng của răng, xƣơng, da và mắt (NIH, 2018). Carotenoids hoạt
động nhƣ chất chống oxy hóa để vô hiệu hóa các gốc oxy tự do và oxy nhóm đơn và cũng
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

12


có liên quan đến lợi ích sức khỏe bao gồm: ức chế một số bệnh ung thƣ, phòng ngừa bệnh
tim mạch, giảm nguy cơ hình thành đục thủy tinh thể, ngăn ngừa thoái hóa cơ bắp và tăng
cƣờng chức năng hệ thống miễn dịch (Sharma et al., 2012). Hoạt tính chống oxy hóa của
cà rốt đã đƣợc báo cáo là cao nhất trong số các loại rau phổ biến ở mức tƣơng đƣơng
4256μmol vitamin C trên 100 g (Nayak et al., 2015). Do những lợi ích sức khỏe liên quan
đến các loại rau màu đỏ và cam giàu sắc tố caroten, USDA khuyến nghị ngƣời lớn nên ăn
tới 350g các loại rau này mỗi tuần (USDA, 2015). Cà rốt có màu sẫm (đỏ hoặc tím) rất
giàu sắc tố anthocyanin, đây cũng là chất chống oxy hóa quan trọng trong dinh dƣỡng của
con ngƣời và cũng đƣợc chiết xuất và sử dụng làm chất màu thực phẩm tự nhiên
(Bradeen và Simon, 2007). Cà rốt thƣờng có độ ẩm từ 86% đến 89%, tƣơng đối ít protein
và chất béo, và giàu carbohydrate và chất xơ. Hàm lƣợng sinh hóa chung của cà rốt sống
đƣợc thể hiện trong Bảng 1.
Nguồn gốc của củ cà rốt đƣợc sử dụng ngày nay có thể đƣợc truy nguyên từ Ba Tƣ

cổ đại vào thế kỷ thứ 10 sau Công nguyên (Banga, 1957), nơi nó đƣợc phổ biến về Địa
Trung Hải từ Afghanistan ngày nay (Banga, 1963). Cà rốt phổ biến nhất thời bấy giờ
đƣợc cho là có màu tím do nồng độ sắc tố anthocyanin cao (Banga, 1963). Kể từ đó, các
màu khác nhau của cà rốt đã phát triển cụ thể là: vàng, trắng, cam, đỏ và tím hoặc đen.
Một số cơ chế phát triển các màu khác nhau từ cà rốt tím ban đầu đã đƣợc đề xuất
(Bradeen và Simon, 2007) bao gồm: các đột biến màu dẫn từ tím sang vàng, vàng sang
trắng và vàng sang cam (Banga, 1963); lai giữa mầm cây đƣợc trồng và hoang dã; hoặc
sự kết hợp của sự giao thoa giữa tế bào mầm đƣợc trồng và tự nhiên và chọn lọc con
ngƣời (Heywood, 1983).
Cây cà rốt là một loại cây hàng năm thân thảo với lá kép xen kẽ, bộ sƣu tập hoa
hình chiếc ô màu trắng và một chiếc vòi hình nón có thể kéo dài tới 5-50 cm (Bradeen và
Simon, 2007). Các phần mô tả chính của phần gốc của củ cà rốt có thể đƣợc nhìn thấy
trong hình 1. mô tả khu vực ở gốc cuống lá và điểm nối với gốc. Thịt (phloem) của cà rốt
kéo dài từ mép ngoài về phía trung tâm và có thể có độ dày và kết cấu khác nhau. Lõi
(xylem) là phần trong cùng của củ cà rốt và đƣợc mô tả tƣơng tự nhƣ phloem. Rễ chính
kết thúc ở gốc và một cái vòi mỏng hơn kéo dài xuống dƣới.
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

13


Hình 4: Phần cà rốt theo chiều dọc
1. Neck (phần cổ)

5.Secondary root (rể con)

2. Collar (lông cổ)

6. Core (lõi)

3. Shoulder (vai)

7. Base (phần đầu)

4. Flesh (phần thịt)

8. Taproot (rể cái)

Việc tiêu thụ cà rốt và các sản phẩm của nó đang tăng đều đặn do đƣợc công nhận là
một nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên quan trọng có hoạt tính chống ung thƣ (Dreosti
1993; Speizer et al. 1999). Ngoài ra cà rốt đƣợc sử dụng thƣờng xuyên trong món salad
và chế biến các món cà ri ở Ấn Độ, chúng có thể đƣợc thƣơng mại hóa chuyển đổi thành
các sản phẩm chế biến giàu dinh dƣỡng nhƣ nƣớc trái cây, cô đặc, bột khô, đóng hộp, bảo
quản, kẹo, dƣa chua, và gazrailla. Phần sơ của cà rốt chứa khoảng 50% β-carotene – tiền
chất của vitamin A có thể đƣợc sử dụng một cách có lợi cho việc bổ sung các sản phẩm
nhƣ bánh, bánh mì, bánh quy và chuẩn bị một số loại sản phẩm chức năng.

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP

14