Nghiên cứu quá trình sấy khoai lang chín theo phương pháp sấy vi sóng chân không trong chế biến bột khoai lang chín
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.42 MB, 101 trang )
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu q trình sấy khoai lang chín
theo phương pháp sấy vi sóng – chân khơng
trong chế biến bột khoai lang chín
LÊ ANH THÁI
Ngành Cơng nghệ thực phẩm
Giảng viên hướng dẫn:
GVCC.TS. Nguyễn Minh Hệ
Viện:
Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm
HÀ NỘI, 04/2021
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Nghiên cứu quá trình sấy khoai lang chín theo phương pháp sấy
vi sóng – chân khơng trong chế biến bột khoai lang chín
Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên
GVCC.TS.Nguyễn Minh Hệ
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản than tơi, được thực
hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của cán bộ hướng dẫn. Tất cả những tài liệu mà
luận văn có trích dẫn đã được liệt kê đầy đủ và rõ ràng, ngoài ra tác giả khơng
trích dẫn bất kỳ tài liệu nào khác. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong
luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào.
Tác giả luận văn
Lê Anh Thái
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Luận văn được thực hiện tại phòng thí nghiệm bộ mơn Q trình - Thiết bị
Cơng nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm, Viện CNSH & CNTP, trường Đại
học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo GVCC. TS. Nguyễn Minh Hệ với sự tận
tình đã định hướng, chỉ bảo và hỗ trợ tôi trong suốt quãng thời gian nghiên cứu
và trong thời gian hồn thành luận văn tốt nghiệp này.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, trong viện đã
giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tơi có thể học tập và nghiên cứu,
hoàn thành luận văn này.
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
TĨM TẮT NỘI DUNG
Đề tài: Nghiên cứu q trình sấy khoai lang chín theo phương pháp sấy vi
sóng – chân khơng trong chế biến bột khoai lang chín
Tác giả luận văn: Lê Anh Thái
Khóa: 2019A
Người hướng dẫn: GVCC. TS. Nguyễn Minh Hệ
Từ khóa (Keyword): chế độ sấy tối ưu, khoai lang chín, tối đa hóa đa mục tiêu
Nội dung tóm tắt
a) Lý do chọn đề tài:
Khoai lang là cây lương thực lâu đời và được xếp hàng thứ ba sau cây lúa, cây
ngơ và có diện tích trồng đứng thứ sáu thế giới sau Trung Quốc, Mỹ, Uganda,
Nigeria, Tanzania. Việt Nam cũng là một nước có sản lượng khoai lang là 1,32
triệu tấn vào năm 2005, đứng thứ năm trên thế giới [1]. Tuy nhiên hiện nay, diện
tích trồng khoai lang có chiều hướng giảm xuống, nguyên nhân chủ yếu là do
thiếu thị trường tiêu thụ sản phẩm, giống lẫn tạp và thối hóa, đất trồng khoai
thường nghèo dinh dưỡng… Do đó trong những năm gần đây, cơng nghệ chế
biến các sản phẩm khoai lang đã bắt đầu được chú ý và một trong số đó là sản
phẩm bột khoai lang đã được làm chín. Khoai lang sau khi được làm chín sẽ được
đưa về dạng bột để sử dụng dưới dạng ăn liền hoặc làm nguyên liệu cho các q
trình hoặc sản phẩm khác. Bột khoai lang có đặc tính về độ kết dính cao hơn hẳn
so với bột các loại hạt cốc điển hình như bột ngơ, bột lúa mỳ [2]. Do đặc tính đặc
hữu của bột khoai lang nên bột khoai lang được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, y dược. Mặc dù vậy, tuy Việt Nam là nước
có sản lượng trồng khoai lang rất lớn (đứng thứ 5 thế giới) nhưng sản phẩm bột
khoai lang hiện nay các doanh nghiệp trong nước phải nhập khẩu từ nước ngoài
với giá thành cao. Giải thích cho hiện tượng này là do chưa có giải pháp sấy thực
sự phù hợp cho nguyên liệu sấy là khoai lang đã được làm chín. Các sản phẩm
nơng sản nói chung cũng như khoai lang nói riêng là loại nguyên liệu có hàm
lượng nước cao và giàu chất dinh dưỡng nên rất dễ hư hỏng trong quá trình chế
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
biến và bảo quản [3]. Từ đó quy trình sấy khoai lang gần như là một quy trình bắt
buộc đối với công nghệ sản xuất bột khoai lang. Nhưng với các giải pháp sấy
đang được áp dụng phổ biến hiện nay tại Việt Nam đều đang vướng mắc chung
một vấn đề đó là hiệu suất sử dụng năng lượng rất thấp, từ đó dẫn đến giảm hiệu
suất của quá trình sấy, ảnh hưởng khơng tốt đến chất lượng sản phẩm do thời
gian sấy kéo dài, tăng chi phí năng lượng vận hành cũng như giá thành sản phẩm.
Từ thực tiễn đó, “Cơng nghệ sấy vi sóng kết hợp chân khơng” có khả năng khắc
phục các vấn đề mà các giải pháp đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam mắc
phải.
b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu:
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài đặt ra là xây dựng phương pháp và giải quyết
bài tốn thiết lập chế độ sấy vi sóng – chân khơng tối ưu cho q trình sấy khoai
lang chín nhằm cực tiểu hóa thời gian sấy và chỉ số SMER.
Đối tượng đề tài hướng tới là hệ thống sấy vi sóng – chân khơng đang được sử
dụng và phát triển.
c) Tóm tắt cơ đọng các nội dung và phương pháp nghiên cứu:
Dựa trên sự nghiên cứu tổng quan về q trình sấy và các phương pháp sấy,
phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp sấy và các đối tượng thích hợp
với từng phương pháp.
Lựa chọn khoai lang tím làm đối tượng sấy, chọn loại khoai tím được trồng và
thu hoạch tại Mai Châu, tỉnh Hịa Bình để thí nghiệm, xác định thông số ban đầu
về độ ẩm.
Tiến hành thí nghiệm sấy với khối lượng mẫu sấy 250g khoai lang sau khi đã
được làm chín và bóc vỏ. Tiến hành thí nghiệm để so sánh giữa thời gian sấy và
chỉ số SMER khi thay đổi cơng suất vi sóng riêng phần ở các điều kiện áp suất
khác nhau. Công suất vi sóng riêng phần sẽ được điều chỉnh bằng bộ khả lập
trình PLC và áp suất trong buồng sấy được điều chỉnh thông qua hệ thống van
điều chỉnh.
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
Sau khi thu thập kết quả thí nghiệm, sử dụng cơng cụ Design Expert để xây
dựng phương trình mơ tả sự phụ thuộc của cường độ tách ẩm vào các thơng số
của q trình sấy vi sóng – chân khơng. Từ các phương trình xây dựng được tiến
hành tối ưu hóa và tìm ra cơng nghệ sấy tối ưu cho q trình sấy khoai lang tím
chín.
Sản phẩm sấy được nghiền bột và đưa đi phân tích các chỉ tiêu tại Viện
nghiên cứu & phát triển sản phẩm thiên nhiên. Kết quả phân tích chất lượng sản
phẩm là tương đối tốt đối với điều kiện và quy mơ thí nghiệm. Từ đó cho thấy
giải pháp sấy vi sóng – chân không là một giải pháp hiệu quả và khả thi trong
công nghệ chế biến nông sản thực phẩm.
Tác giả mong muốn để nghiên cứu có thể hồn thiện hơn nữa, các hướng phát
triển kế tiếp của đề tài được đặt ra như sau:
• Nghiên cứu các yếu tố cơng nghệ khác ảnh hưởng tới q trình sấy
vi sóng – chân không như là: độ dày lớp sấy, độ dày lát sấy, tốc độ
gió trong buồng sấy, độ tối ưu khi kết hợp với các phương pháp sấy
khác, …
• Xây dựng những hàm mục tiêu khác để tiến tới khảo sát tồn diện
và kỹ lưỡng đối với sản phẩm sấy.
• Dựa trên lý thuyết đồng dạng và các lý thuyết nghiên cứu tương
quan để tiến tới ứng dụng triển khai giải pháp sấy vi sóng – chân
khơng ở quy mơ cơng nghiệp.
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................4
LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................6
TÓM TẮT NỘI DUNG ..........................................................................................8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................3
1.1.
TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM ...................................................3
1.1.1.
Nguồn gốc và phân bố ........................................................................3
1.1.2.
Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ...........................................4
1.1.3.
Cấu tạo ................................................................................................5
1.1.4.
Thành phần hóa học ............................................................................6
1.1.5.
Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của khoai lang trong đời sống ..............7
1.1.6.
Sản phẩm bột khoai lang tím: .............................................................8
1.1.7.
Quy trình sản xuất bột khoai lang tím chín: .......................................9
1.1.8.
Nhu cầu và thực trạng trong nước ....................................................10
1.2.
ĐỘNG LỰC HỌC Q TRÌNH SẤY ...................................................12
1.2.1. Q trình sấy ........................................................................................12
1.2.2. Sấy nhân tạo .........................................................................................13
1.3. Thiết bị sấy vi sóng kết hợp chân khơng ...................................................20
1.3.1. Kỹ thuật sấy vi sóng .............................................................................20
1.3.2. Một số đặc thù và lưu ý trong tính tốn, thiết kế, chế tạo, vận hành và
điều khiển các hệ thống gia nhiệt ứng dụng cơng nghệ vi sóng ....................25
1.3.3. Cấu tạo của hệ thống sấy vi sóng .........................................................29
1.3.4. Hệ số tiêu hao năng lượng SMER ........................................................35
1.4. Yêu cầu đối với sấy thực phẩm: .................................................................35
1.4.1. Phân loại nông sản: ..............................................................................36
1.4.2. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm sấy: .............................36
1.5. Các nghiên cứu về bột khoai lang tím trên thế giới....................................39
1.6. Các vấn đề tồn tại và nội dung nghiên cứu ................................................41
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................43
2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................43
2.1.1. Xuất xứ ...................................................................................................43
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
2.1.2. Bảo quản trong q trình thí nghiệm ...................................................... 43
2.2. Thiết bị sấy vi sóng – chân khơng ............................................................. 43
2.2.1. Thiết bị chính....................................................................................... 43
2.2.2. Các thiết bị điều khiển – giám sát: ...................................................... 44
2.3. Các thiết bị khác: ...................................................................................... 49
2.4. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu .......................................................... 50
2.5. Cơ sở xây dựng thí nghiệm:....................................................................... 52
2.5.1. Thiết kế hỗn hợp tâm xoay: ................................................................. 53
2.5.2. Khảo sát và xác định giới hạn các thông số: ....................................... 54
2.5.3. Phương pháp xác định suất tiêu hao năng lượng sấy (SMER)............ 55
2.6. Bảng thống kê kế hoạch thí nghiệm .......................................................... 56
2.7. Xây dựng kế hoạch thí nghiệm và tiêu chí đánh giá mơ hình: .................. 57
2.7. Kết quả thí nghiệm..................................................................................... 58
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 60
3.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm và tối ưu hóa đơn mục tiêu hàm SMER: 60
3.1.1. Xây dựng mơ hình thực nghiệm SMER: ............................................. 60
3.1.2. Tối ưu hóa đơn mục tiêu với hàm mục tiêu SMER: ........................... 64
3.2. Xây dựng mơ hình thực nghiệm và tối ưu hóa đơn mục tiêu hàm thời gian
sấy: .................................................................................................................... 65
3.2.1.Xây dựng mơ hình thực nghiệm hàm thời gian sấy: ............................ 66
3.2.2.Xây dựng mơ hình thực nghiệm hàm thời gian sấy: ............................ 71
3.3. Tiến hành tối ưu hóa đa mục tiêu thiết bị vi sóng – chân khơng: .............. 73
3.3.1. Lựa chọn vùng khảo sát tối ưu. ........................................................... 73
3.3.2. Tiến hành tối ưu hóa ............................................................................ 76
3.3.3. Thẩm định chế độ sấy tối ưu đã được tối ưu hóa: ............................... 79
3.4. Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm bột khoai lang tím chín: .............. 79
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 84
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 86
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số chuẩn thiết kế ống dẫn sóng...........................................34
Bảng 2.1. Kế hoạch thí nghiệm ...................................................................57
Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm .....................................................................59
Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm với các thông số tối ưu ................................79
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá chất dinh dưỡng và cảm quan bột khoai lang
tím ...............................................................................................................79
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Củ Khoai Lang ......................................................................... 3
Hình 1.2. Sơ đồ sản xuất bột khoai lang tím chín .................................. 10
Hình 1.3. Tổng quan về phạm vi ứng dụng phát nhiệt của sóng điện từ
(vùng dải tần vi sóng và vùng dải tần RF) ............................................. 22
Hình 1.4. Phương thức truyền lan của sóng điện từ trong khơng gian .. 22
Hình 1.5. Tổng quan phương thức truyền sóng điện từ và sự suy hao
trong quá trình truyền lan trong khơng gian .......................................... 23
Hình 1.6. Tần số và bước sóng tương ứng của sóng điện từ tại các vùng
................................................................................................................ 24
Hình 1.7. Truyền lan của vi sóng trong lồng kim loại tạo ra bức xạ nhiệt
................................................................................................................ 25
Hình 1.8. Phản ứng và hệ số điện môi suy hao của nước, kim loại, phi
kim........................................................................................................... 27
Hình 1.9. Sự phát nhiệt mạnh mẽ hơn ở các phân tử nước gây ra bởi sự
thay đổi hướng liên tục theo thời gian do sự biến thiên của sóng điện từ
................................................................................................................ 27
Hình 1.10. Sự phân bố khơng đồng đều cơng suất phát ra trên khối vật
liệu .......................................................................................................... 29
Hình 1.11. Cấu tạo của hệ thống sấy vi sóng ......................................... 30
Hình 1.12: Cấu tạo của đầu phát vi sóng magnetron ............................ 31
Hình 1.13: Đặc tính điều khiển điện áp vi sóng bằng TRIAC ................ 33
Hình 1.14: Cấu trúc ống dẫn sóng ......................................................... 34
Hình 2.1. Sơ đồ ngun lý thiết bị sấy vi sóng kết hợp chân khơng ....... 44
Hình 2.2. PLC Micrologix 1000 Analog ................................................ 45
Hình 2.3. Giao diện trang giám sát điều khiển hệ thống sấy VSCK ...... 46
Hình 2.3. Cảm biến đo chênh lệch áp suất ............................................. 47
Hình 2.4. Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm ..................................................... 48
Hình 2.5. Cân định lượng ....................................................................... 49
Hình 2.6. Đồng hồ đo áp, dịng, cơng suất và năng lượng đa năng ...... 49
Hình 2.7. (a) Sơ đồ thí nghiệm 22; (b) 4 thí nghiệm dọc trục và 1 thí
nghiệm trung tâm; (c) Thí nghiệm CCD................................................. 53
Hình 2.8. Thí nghiệm CCF ..................................................................... 54
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
Hình 2.9. Bảng ma trận biến mã hóa ......................................................58
Hình 3.1. Bảng kết quả test các dạng phương trình................................60
Hình 3.2. Bảng phân tích các hệ số của mơ hình SMER.........................61
Hình 3.3. Bảng phân tích độ tương hợp của mơ hình SMER. .................61
Hình 3.4. Đồ thị viền hiển thị sự phụ thuộc của hàm SMER vào A và B 62
Hình 3.5. Đồ thị bề mặt 3D thể hiện sự phụ thuộc của hàm SMER vào A
và B ..........................................................................................................63
Hình 3.6. Đồ thị thể hiện sự biến thiên của A và B ảnh hưởng tới chỉ số
SMER .......................................................................................................63
Hình 3.7. Kết quả tối ưu hóa đơn mục tiêu chỉ số SMER .......................65
Hình 3.8. Kết quả tối ưu hóa đơn mục tiêu chỉ số SMER .......................65
Hình 3.9. Bảng kết quả test các dạng phương trình của mơ hình thời
gian sấy ....................................................................................................66
Hình 3.10. Bảng phân tích các hệ số của mơ hình thời gian sấy ............67
Hình 3.11. Bảng phân tích các hệ số của mơ hình thời gian sấy hiệu
chỉnh ........................................................................................................67
Hình 3.12. Bảng phân tích độ tương hợp của mơ hình thời gian sấy .....68
Hình 3.13. Đồ thị viền hiển thị sự phụ thuộc của thời gian sấy vào A và
B. ..............................................................................................................69
Hình 3.14. Đồ thị bề mặt 3D thể hiện sự phụ thuộc của thời gian sấy vào
A và B. .....................................................................................................69
Hình 3.15. Đồ thị thể hiện sự biến thiên của A và B ảnh hưởng tới thời
gian sấy. ...................................................................................................70
Hình 3.16. Kết quả tối ưu hóa đơn mục tiêu chỉ số thời gian sấy ...........71
Hình 3.17. Kết quả tối ưu hóa đơn mục tiêu chỉ số thời gian sấy ...........72
Hình 3.18. Kết quả tối ưu hóa đơn mục tiêu chỉ số thời gian sấy ...........72
Hình 3.19. Lựa chọn vùng tối ưu yếu tố cơng suất vi sóng riêng phần. .74
Hình 3.20. Lựa chọn vùng tối ưu yếu tố độ chân khơng. ........................75
Hình 3.21. Lựa chọn vùng tối ưu hàm mục tiêu SMER ...........................75
Hình 3.22. Lựa chọn vùng tối ưu hàm mục tiêu thời gian sấy ................76
Hình 3.23. Kết quả tối ưu hóa q trình sấy vi sóng – chân khơng ........76
Hình 3.24. Kết quả tối ưu hóa q trình sấy vi sóng – chân khơng ........77
Hình 3.25. Kết quả tối ưu hóa q trình sấy vi sóng – chân không ........77
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
Hình 3.26. Kết quả tối ưu hóa q trình sấy vi sóng – chân khơng ....... 78
Hình 3.27. Kết quả tối ưu hóa q trình sấy vi sóng – chân khơng ....... 78
Hình 3.28. Kết quả phân tích hóa lý – vi sinh sản phẩm bột khoai lang
tím ........................................................................................................... 80
Lê Anh Thái – CA190020
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
Khoai lang là loại cây lương thực đứng hàng thứ năm trên thế giới và được
canh tác ở trên 100 nước [1]. Sản lượng khoai lang trên thế giới hàng năm ước
khoảng 133 triệu tấn và với hàm lượng dinh dưỡng cao cũng như tỷ lệ tinh bột
lớn, khoai lang đang là mặt hàng lương thực ngày càng được quan tâm và phổ
biến. Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nhu cầu ăn uống của con
người cũng đòi hỏi cao hơn thể hiện qua việc gia tăng các sản phẩm tăng cường
sức khoẻ. Các sản phẩm bột dinh dưỡng được xem là nhóm sản phẩm thực phẩm
bổ dưỡng, tăng cường sức khoẻ của con người. Hệ số tinh bột của khoai lang là
85% [4] thì bột khoai lang là một sản phẩm triển vọng trong việc thay thế các
loại bột từ nguyên liệu khác. Với thành phần chứa nhiều chất dinh dưỡng và màu
sắc đẹp mắt, bột khoai lang tím được sử dụng phổ biến để chế biến đa dạng các
món ăn; sử dụng để phòng, chữa bệnh cũng như ứng dụng như là một thực phẩm
bổ sung hay là nguyên liệu trong các ngành cơng nghiệp. Vì những tính ưu việt
này cùng với Việt Nam là nước có nguồn cung cấp khoai lang tím là rất lớn, sản
phẩm bột khoai lang tím đang là một sản phẩm rất tiềm năng và nhận được sự
quan tâm lớn. Tuy nhiên vấn đề tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và nâng
cao chất lượng chế biến nông sản sau thu hoạch đang là một thách thức đối với
ngành nơng nghiệp Việt Nam nói chung và ngành sản xuất chế biến các sản
phẩm từ khoai lang nói riêng. Trong các quá trình chế biến, bảo quản sau thu
hoạch, ứng dụng các công nghệ sấy nông sản nhằm kéo dài thời gian bảo quản
quản và giữ được phần nào chất lượng ban đầu của sản phẩm rất phổ biến với ưu
điểm chính là có chi phí thấp và ít tiêu hao năng lượng trong khâu bảo quản so
với bảo quản lạnh. Sấy rau củ quả vừa để tạo ra sản phẩm mới, vừa là phương
pháp bảo quản hữu hiệu. Phát triển sản phẩm sấy khơ góp phần giải quyết vấn đề
thời vụ của nguyên liệu rau củ quả, tránh dẫn tới mất mát sau thu hoạch, nhờ đó
mà đem lại hiệu quả kinh tế cho người trồng trọt [5]. Đặc biệt, công nghệ sấy
nông sản ở nhiệt độ thấp trong thời gian gần đây rất được ưa chuộng vì nó có ưu
điểm bảo tồn được các vitamin và các hợp chất hữu cơ có ích của sản phẩm tươi
Lê Anh Thái – CA190020
1
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
cũng như các hình thức về mặt thương phẩm như màu sắc, hình thức tốt hơn các
phương pháp sấy nóng và sấy bằng hồng ngoại, dịng điện cao tần [6]. Đây chính
là phương pháp sấy bằng vi sóng – chân khơng. Phương pháp này cho phép thốt
ẩm trên một nền nhiệt độ thấp và thời gian sấy nhanh. Việc áp dụng nhiệt độ thấp
trong q trình sấy có thể hạn chế sự tác động của nhiệt độ đến sự biến đổi thành
phần và hàm lượng các chất dinh dưỡng sản phẩm nông sản, cụ thể là sản phẩm
khoai lang tím.
Hiện nay, cơng nghệ sấy vi sóng – chân khơng đang là một công nghệ mới và
chưa được áp dụng nhiều tại Việt Nam hiện nay. Chính vì vậy, tơi tiến hành
nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu quá trình sấy khoai lang chin theo phương
pháp sấy vi sóng – chân khơng trong chế biến bột khoai lang chín”
Lê Anh Thái – CA190020
2
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.
TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM
1.1.1. Nguồn gốc và phân bố
Khoai lang (Ipomea Batatas) thuộc chi Ipomoea,
họ Convolvulaceae có mặt ở Trung Mỹ vào những
năm 2600 đến 1000 trước Cơng Ngun, nó được
phổ biến rất sớm trong khu vực này, bao gồm cả
khu vực Caribe. Nó cũng đã được biết tới trước khi
có sự thám hiểm của người phương tây tới
Polynesia, sau đó nó phổ biến sang các nước khác ở châu
Hình 1.1: Củ Khoai Lang
Âu như Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Philippin,
Indonesia, Việt Nam...
Ngày nay, khoai lang được trồng rộng khắp trong các khu vực nhiệt đới và ôn
đới ấm với lượng nước đủ để hỗ trợ sự phát triển của nó.
Ở Việt Nam khoai lang trồng rất phổ biến, trước đây chủ yếu ở đồng bằng các
vùng đất bãi ven sông, nay khoai lang đã được trồng nhiều cả các vùng đồi, trung
du từ Bắc vào Nam.
Khoai lang khơng chịu được sương giá. Nó phát triển tốt nhất ở nhiệt độ trung
bình khoảng 24 °C (75 °F) [7]. Phụ thuộc vào giống cây trồng và các điều kiện
khác, các rễ củ sẽ phát triển đầy đủ trong vòng từ 2 đến 9 tháng. Với sự chăm sóc
cẩn thận, các giống ngắn ngày có thể trồng như cây một năm để cho thu hoạch
vào mùa hè tại các khu vực có khí hậu ơn đới, như miền bắc Hoa Kỳ. Khoai lang
ít khi ra hoa nếu khoảng thời gian ban ngày vượt quá 11 giờ. Chúng được nhân
giống chủ yếu bằng các đoạn thân (dây khoai lang) hay rễ hoặc bằng các rễ bất
định mọc ra từ các rễ củ trong khi lưu giữ bảo quản. Các hạt hầu như chỉ dành
cho mục đích gây giống mà thôi.
Trong các điều kiện tối ưu với 85-90 % độ ẩm tương đối ở 13-16 °C (5561 °F), các củ khoai lang có thể giữ được trong vịng 6 tháng. Nhiệt độ thấp hoặc
cao hơn đều nhanh chóng làm hỏng củ [2].
Lê Anh Thái – CA190020
3
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
Khoai lang phát triển tốt trong nhiều điều kiện về đất, nước và phân bón. Nó
cũng có rất ít kẻ thù tự nhiên nên thuốc trừ dịch hại là ít khi phải dùng tới. Do nó
được nhân giống bằng các đoạn thân nên khoai lang là tương đối dễ trồng. Do
thân phát triển nhanh che lấp và kìm hãm sự phát triển của cỏ dại nên việc diệt
trừ cỏ cũng tiêu tốn ít thời gian hơn. Trong khu vực nhiệt đới, khoai lang có thể
để ở ngồi đồng và thu hoạch khi cần thiết cịn tại khu vực ơn đới thì nó thường
được thu hoạch trước khi sương giá bắt đầu.
Trung Quốc là quốc gia trồng nhiều khoai lang nhất; chiếm tới 80% sản lượng
toàn thế giới (với sản lượng năm 1990 là 130 triệu tấn; bằng khoảng một nửa sản
lượng khoai tây của quốc gia này). Trong quá khứ, phần lớn khoai lang tại Trung
Quốc được trồng để làm lương thực, nhưng ngày nay phần lớn (60%) được trồng
để ni lợn. Phần cịn lại được dùng làm lương thực hay chế biến các sản phẩm
khác cũng như để xuất khẩu, chủ yếu là sang Nhật Bản. Tại Trung Quốc hiện nay
có trên 100 giống khoai lang.
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang
Khoai lang là loại cây lương thực đứng hàng thứ năm trên thế giới sau cây
lúa, lúa mì, bắp và khoai mỳ (sắn). Khoai lang được canh tác ở trên 100 nước
trên thế giới ở châu Á (31 nước), châu Phi (39 nước), và châu Mỹ Latin (31
nước), tập trung ở những nước có thu nhập thấp, bản thân các nước này được
canh tác ở vùng đói nghèo như tỉnh Sichuan Trung Quốc hay tây Kenya, trên đất
đồi, dốc manh mún phân tán nên năng suất và thu nhập không đáng kể. Sản
lượng khoai lang trên thế giới hàng năm ước khoảng 133 triệu tấn, tập trung ở
Trung Quốc 100 triệu tấn, chiếm 82% sản lượng khoai lang trên tồn thế giới,
cịn lại là Nigeria (3,2 triệu tấn, 3% sản lượng), Uranda (2,6 triệu tấn), Indonesia
(1,8 triệu tấn), Việt Nam (1,5 triệu tấn) và Nhật Bản (1,1 triệu tấn) [1].
Sản lượng trên đầu người là lớn nhất tại các quốc gia mà khoai lang là mặt
hàng lương thực chính trong khẩu phần ăn, đứng đầu là quần đảo Solomon với
160kg/người/năm và Burundi với 130 kg.
Lê Anh Thái – CA190020
4
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
Bắc California, bang đứng đầu Hoa Kỳ về sản xuất khoai lang, hiện nay cung
cấp 40% sản lượng khoai lang hàng năm của quốc gia này. Mississippi cũng là
bang chủ lực trong việc trồng khoai lang, tại đây khoai lang được trồng trên diện
tích khoảng 8.200 mẫu Anh. Khoai lang từ Mississippi đóng góp khoảng 19 triệu
USD vào nền kinh tế bang này và hiện nay có khoảng 150 trang trại ở
Mississippi trồng khoai lang [1].
Khoai lang đã từng là một phần quan trọng trong khẩu phần ăn tại Hoa Kỳ
trong phần lớn lịch sử của quốc gia này, đặc biệt là tại khu vực đông nam. Tuy
nhiên, trong những năm gần đây thì nó đã trở nên ít phổ biến hơn. Tiêu thụ bình
quân trên đầu người tại Hoa Kỳ ngày nay chỉ khoảng 1,5-2 kg (4 pao) mỗi năm,
trong khi trong thập niên 1920 là 13 kg (31 pao) [1]. Kent Wrench viết: "Khoai
lang đã gắn liền với thời kỳ khó khăn trong suy nghĩ của tổ tiên chúng ta và khi
họ trở nên giàu có đủ để thay đổi thực đơn của mình thì người ta ít ăn khoai lang
hơn".
1.1.3. Cấu tạo
Khoai lang là một loại rễ củ, rễ bên đã biến đổi, phình to ra với chức năng của
một cơ quan lưu trữ các chất dinh dưỡng. Vì thế, về nguồn gốc nó khác với thân
củ, nhưng chức năng và bề ngồi thì tương tự và gần giống với thân củ.
Các rễ phình to làm cơ quan lưu trữ khác với củ thật sự, nó có các cấu trúc tế
bào bên trong và bên ngồi của các rễ điển hình. Các củ thật sự có cấu trúc tế bào
của thân, cịn trong rễ củ thì khơng có các đốt và gióng hoặc các lá suy thối. Một
đầu gọi là đầu gần có các mơ đỉnh đầu sinh ra các chồi để sau này phát triển
thành thân và lá. Đầu kia gọi là đầu xa, thông thường sinh ra các rễ không bị biến
đổi. Trong các củ thật sự, trật tự là ngược lại với đầu xa sinh ra thân cây. Về mặt
thời gian, các rễ củ là hai năm. Trong năm đầu tiên cây mẹ sinh ra các rễ củ và về
mùa thu cây chết đi. Năm sau các rễ củ sinh ra cây mới và bị tiêu hao trong quá
trình tạo thành bộ rễ mới cùng thân cây và ra hoa. Các mơ cịn lại chết đi trong
khi cây sinh ra rễ củ mới cho năm kế tiếp sau đó.
Cấu tạo khoai lang gồm 3 phần [4]: vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ.
Lê Anh Thái – CA190020
5
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
Vỏ ngoài: mỏng, chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc tố,
cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose.
Tác dụng: làm giảm các tác động từ bên ngoài, hạn chế sự bay hơi nước của
khoai lang trong quá trình bảo quản
Vỏ cùi: chiếm 5 - 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và
dịch thể. Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ.
Thịt củ: gồm các tế bào nhu mơ có chứa: Tinh bột , hợp chất chứa nitơ
1.1.4. Thành phần hóa học
Khoai lang là loại củ khơng có lõi. Cuống củ nối với thân cây có hệ xơ chạy
dọc theo củ, có khi kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đuôi củ. Củ khoai lang cỏ vỏ
mỏng, chứa chủ yếu là xenlulo, có các chất sắc tố. Thịt củ nằm trong củ chứa
các tế bào nhu mô. Trong các tế bào này chủ yếu là tinh bột, ngồi ra cịn một
số chất khác: hợp chất chứa nitơ, các nguyên tố vi lượng...
Củ khoai lang có nhiều tinh bột. Theo Trung tâm nghiên cứu khoai lang Từ
châu (1994) phân tích 790 mẫu xuất xứ, hàm lượng tinh bột thô 37,6 - 77,8%,
Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á (1992) phân tích 1600 mẫu xuất
xứ, tỷ lệ chất khô khoai lang 12,74%-41,2%, hàm lượng tinh bột của khoai khô
đạt 44,59%-78,02%. Bradbury và Hallooway (1988) phân tích 164 giống khoai
lang của 5 nước Châu Á- Thái Bình Dương, hàm lượng tinh bột khoai lang tươi
5,3%-28,4%, bình qn 20,1% [1].
Ngồi phần tinh bột, khoai lang cịn chứa nhiều chất dinh dưỡng khác: đường
hồ tan 3%, prơtêin 2%, vitamin 0,5%. 100g khoai lang tươi có 0,2g chất béo, 0,9
g muối vô cơ (18 mg Ca, 20 mg P2O5, 0,4mg Fe), Caroten 1,31g, vitamin C
30mg, vitamin B1 0,04 mg, axít nicotinic 0,5mg [14]. Khoai lang cịn chứa nước
67% [14], có hồng sắc tố, hồng sắc tố, pectin có gây trở ngại cho chế biến tinh
bột, khoai lang cịn có nhiều polyphenol, khi bị tác động của men oxyhóa, biến
thành màu nâu.
Các thành phần hố học của các củ khơng cố định mà thường thay đổi tuỳ
thuộc giống cây trồng, khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác v.v....Với hàm
Lê Anh Thái – CA190020
6
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
lượng tinh bột lớn, công nghệ tách tinh bột đơn giản nên khoai lang cũng đã
được sử dụng để khai thác tinh bột với số lượng đáng kể.
1.1.5. Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của khoai lang trong đời sống
Khi nhắc đến khoai lang, nhiều người Việt Nam cho nó là loại cây có giá trị
dinh dưỡng thấp, là loại thực phẩm chỉ dành cho người nghèo suốt 3 buổi ăn
khoai trừ cơm lúc đất nước cịn khó khăn. Đến nay khi thu nhập của nhiều người
dân ta được cải thiện đáng kể thì họ quay lưng với loại cây lương thực này, rất
hiếm khi ăn khoai.
Lợi thế của các cây có củ là cung cấp nguồn năng lượng dưới dạng tinh bột và
đường với giá rẻ nhất. Mặc dù trên cùng đơn vị trọng lượng, khoai lang chỉ cung
cấp số năng lượng chỉ bằng 1/3 so lúa gạo và lúa mỳ [7] do có chứa hàm lượng
nước cao hơn. Tuy nhiên về mặt năng suất khoai lang lại cho năng suất cao hơn
lúa do năng suất cao nên tính trên đơn vị diện tích và thời gian, khoai lang cho
năng suất chất bột đường cao gấp 1,5 lần và cho giá trị thu nhập gấp 1,7 lần so
với lúa [4].
Nhược điểm dinh dưỡng của gạo là hàm lượng vitamin A rất thấp trong khi
đó khoai lang có lượng tiền chất vitamin A lên đến 9180 µg/100 củ, chỉ thua cải
xanh (17.535) và cà-rốt (13.485) [16], còn lại cao hơn rất nhiều so với xoài, nho,
đu đủ, táo. Thiếu vitamin A rất phổ biến ở các nước đang phát triển, là ngun
nhân chính gây bệnh khơ võng mạc mắt ở trẻ em. Một ngày trẻ từ 6-12 tháng tuổi
cần 350 mg vitamin A nên Liên hiệp quốc khuyến khích các nước đang phát triển
sử dụng khoai lang để bổ sung nguồn vitamin A [3].
Sắt là thành phần chính của tế bào máu hemoglobine và nhu cầu chất sắt của
trẻ sơ sinh từ 3-12 tháng tuổi là 14 mg/ngày. Hàm lượng sắt trong các loại khoai
lang đều cao, nhất là giống khoai lang tím. Ngồi ra khoai lang cịn chứa khá
nhiều chất kẽm, nhất là giống khoai lang màu trắng và màu cam. Ngồi ra khoai
lang cịn có khá nhiều chất vôi và kali. Ăn khoai lang đơn thuần bảo đảm cung
cấp thừa lượng vitamin A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamine C, 25% chất
manganese, 16% chất đồng, xơ và vitamine B6, 8% chất sắt và kali [2].
Lê Anh Thái – CA190020
7
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
1.1.6. Sản phẩm bột khoai lang tím:
Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nhu cầu ăn uống của
con người cũng đòi hỏi cao hơn thể hiện qua việc gia tăng các sản phẩm tăng
cường sức khoẻ. Các sản phẩm bột dinh dưỡng được xem là nhóm sản phẩm thực
phẩm bổ dưỡng, tăng cường sức khoẻ của con người. Với hệ số tinh bột của
khoai lang là 85% [8] thì bột khoai lang là một sản phẩm triển vọng trong việc
thay thế các loại bột từ nguyên liệu khác.
Bột khoai lang tím thường có thành phần chủ yếu là carbohydrate, protein,
chất xơ và hầu như khơng có chất béo. Carbohydrate là thành phần chính chiếm
đa số trong bột khoai lang tím, bao gồm các loại đường đơn giản như glucose,
fructose, sucrose và maltose. So với tinh bột thì lượng protein trong bột khoai
lang tím tương đối thấp. Protein chiếm 80% [9] trong tổng số protein tìm thấy có
tên là sporamins, có tác dụng chống oxy hố và đem lại tác dụng lớn cho sức
khoẻ. Ngoài ra bột khoai lang tím cũng chứa khá nhiều chất xơ giúp tăng khả
năng nhuận tràng cho cơ thể. Bên cạnh đó, bột khoai lang tím cịn là nguồn cung
cấp tuyệt vời các chất như mangan, vitamin C, kali và 18 loại axit amin rất tốt
cho hệ tiêu hoá.
Với thành phần chứa nhiều chất dinh dưỡng và màu sắc đẹp mắt, bột
khoai lang tím được sử dụng phổ biến để chế biến đa dạng các món ăn; sử dụng
để phịng, chữa bệnh cũng như ứng dụng như là một thực phẩm bổ sung hay là
nguyên liệu trong các ngành công nghiệp.
Một số cơng dụng của bột khoai lang tím đối với sức khoẻ:
• Sử dụng để ngăn ngừa các bệnh tim mạch: khoai lang tím có tác dụng
tốt trong việc phịng chống cao huyết áp. Thành phần vỏ khoai giàu
chất anthocyanin có thể cắc được các cơn đau tim, giảm thiểu nguy cơ
đột quỵ và ngăn cản sự tạo thành các cục máu đơng trong lịng mạch
máu.
• Bảo vệ và phục hồi chức năng gan: theo nhiều kết quả nghiên cứu,
những người thường xuyên sử dụng bột khoai lang tím sẽ giúp bảo vệ
Lê Anh Thái – CA190020
8
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
gan tốt hơn do trong thành phần khoai lang giàu mangan, canxi,
vitamin A, B, choline… rất tốt cho gan.
• Tốt cho người bị tiểu đường: mặc dù trong bột khoai lâng chứa nhiều
tinh bột và đường nhưng đây là những loại đường năng lượng thấp, dễ
tiêu hố rất có lợi cho bệnh nhân tiểu đường. Ngồi ra, anthocyanin có
trong khoai lang tím cịn có tác dụng hiệu quả trong việc điều hoà
lượng đường huyết của những bệnh nhân này [7].
• Ngăn ngừa nguy cơ ung thư: bột khoai lang tím có khả năng ngăn chặn
tế bào ung thư lây lan. Bởi vì tinh bột có trong bột khoai lang tím có
thể tự chuyển đổi thành một loại axit béo có lợi giúp tăng miễn dịch
của đường ruột, từ đó ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và khiến
nó tự tiêu huỷ [7]. Chính vì vậy để ngăn ngừa được căn bệnh nguy
hiểm này nên sử dụng bột khoai lang tím thường xuyên sẽ đem lại hiệu
quả tích cực trong việc phịng chống bệnh ung thư.
• Hỗ trợ giảm cân: trong bột khoai lang tím có chứa nhiều chất xơ, lại ít
chất béo và cholesterol [7], giúp ngăn ngừa hiệu quả q trình chuyển
hố đường trong thức ăn thành mỡ và chất béo trong cơ thể.
• Với màu tím và mùi thơm đặc trưng, bột khoai lang tím được sử dụng
để làm nhiều món ăn như: chè trôi nước, rau câu, bánh trung thu, nấu
cháo, súp… rất ngon và tiện lợi.
1.1.7. Quy trình sản xuất bột khoai lang tím chín:
Quy trình sản sản xuất bột khoai lang tím chín phổ biến hiện nay được thể hiện ở
sơ đồ Hình 1.2.
Lê Anh Thái – CA190020
9
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
Ngun liệu
Lựa chọn và xử lý
Làm chín
Bóc vỏ
Cắt lát
Sấy
Nghiền
Đóng gói
Sản phẩm
Hình 1.2. Sơ đồ sản xuất bột khoai lang tím chín
1.1.8. Nhu cầu và thực trạng trong nước
Tại Việt Nam, khoai lang là cây lương thực lâu đời và được xếp hàng thứ
ba sau cây lúa, cây ngô và có diện tích trồng đứng thứ sáu thế giới sau Trung
Quốc, Mỹ, Uganda, Nigeria, Tanzania [1]. Việt Nam cũng là một nước có sản
lượng khoai lang là 1,32 triệu tấn vào năm 2003 [1], đứng thứ năm trên thế giới.
Tuy nhiên hiện nay, diện tích trồng khoai lang có chiều hướng giảm xuống,
Lê Anh Thái – CA190020
10
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
nguyên nhân chủ yếu là do thiếu thị trường tiêu thụ sản phẩm, giống lẫn tạp và
thối hóa, đất trồng khoai thường nghèo dinh dưỡng… Do đó trong những năm
gần đây, công nghệ chế biến các sản phẩm khoai lang đã bắt đầu được chú ý và
một trong số đó là sản phẩm bột khoai lang đã được làm chín. Khoai lang sau khi
được làm chín sẽ được đưa về dạng bột để sử dụng dưới dạng ăn liền hoặc làm
nguyên liệu cho các quá trình hoặc sản phẩm khác. Bột khoai lang có đặc tính về
độ kết dính cao hơn hẳn so với bột các loại hạt cốc điển hình như bột ngơ, bột lúa
mỳ. Do đặc tính đặc hữu của bột khoai lang nên bột khoai lang được sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, y dược. Mặc dù vậy, tuy
Việt Nam là nước có sản lượng trồng khoai lang rất lớn (đứng thứ 5 thế giới)
nhưng sản phẩm bột khoai lang hiện nay các doanh nghiệp trong nước phải nhập
khẩu từ nước ngồi với giá thành cao. Các sản phẩm nơng sản nói chung cũng
như khoai lang nói riêng là loại nguyên liệu có hàm lượng nước cao và giàu chất
dinh dưỡng nên rất dễ hư hỏng trong quá trình chế biến và bảo quản. Từ đó quy
trình sấy khoai lang gần như là một quy trình bắt buộc đối với cơng nghệ sản
xuất bột khoai lang. Giải thích cho hiện tượng này là do chưa có giải pháp sấy
thực sự phù hợp cho nguyên liệu sấy là khoai lang đã được làm chín.
Trong q trình sấy, sinh chất anthocyanin trong khoai lang tím dễ dàng bị
biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ. Khi sấy tại nhiệt độ cao sẽ gây ra sự phân
hủy và mất màu anthocyanin rất nhanh. Ngoài ra nhiệt độ cao trên 90oC còn dẫn
đến phản ứng Maillard (đặt biệt khi có mặt oxy), làm anthocyanin biến thành
màu nâu [3]. Mặc dù vậy hiện nay các phương pháp sấy đang được áp dụng phổ
biến tại Việt Nam là các giải pháp sấy ở điều kiện nhiệt độ cao trong khi các giải
pháp sấy nhiệt độ thấp có chi phí và giá thành cao và khơng phù hợp với sản
phẩm bột khoai lang tím. Ngồi ra với các giải pháp sấy đang được áp dụng phổ
biến hiện nay tại Việt Nam đều đang vướng mắc chung một vấn đề đó là hiệu
suất sử dụng năng lượng rất thấp, từ đó dẫn đến giảm hiệu suất của q trình sấy,
ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm do thời gian sấy kéo dài, tăng chi
phí năng lượng vận hành cũng như giá thành sản phẩm. Từ thực tiễn đó, “Cơng
Lê Anh Thái – CA190020
11
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNSH & CNTP
Luận văn tốt nghiệp
nghệ sấy vi sóng kết hợp chân khơng” có khả năng khắc phục các vấn đề mà các
giải pháp đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam mắc phải.
1.2.
ĐỘNG LỰC HỌC Q TRÌNH SẤY
1.2.1. Q trình sấy
Sấy là phương pháp làm cho nước trên bề mặt vật liệu sấy (VLS) hóa hơi, tạo
ra áp suất riêng phần (ASRP) của nước trên bề mặt VLS cao hơn môi trường
xung quanh và khuếch tán hơi nước ra môi trường [5]. Sau đó nước bên trong
VLS được thẩm thấu và truyền ẩm dần ra bề mặt nhờ hiện tượng mao dẫn, khi
nước ra đến bề mặt VLS lại tiếp tục nhận năng lượng, hóa hơi, khuếch tán ra mơi
trường. Cứ như thế đến khi VLS đạt đến độ ẩm cân bằng khi ASRP của hơi nước
trong, trên bề mặt VLS và mơi trường cân bằng nhau thì q trình này dừng lại.
Đây là phương pháp phổ biến và được dùng rộng rãi trong các ngành công
nghiệp, kể cả trong đời sống [10].
Sấy là một trong những phương pháp làm khô thực phẩm xuất hiện từ lâu đời
nay. Từa xa xưa người ta đã biết phơi khơ ngồi nắng hay hong khơ gần bếp lửa.
Sấy cũng là phương pháp làm khô được dùng rộng rãi nhất. Chúng ta thường bắt
gặp phương pháp sấy ở mọi nơi, đủ các loại thực phẩm, đủ các loại nguyên liệu
đều có thể được đem sấy. Tuy nhiên, tùy mỗi loại nguyên liệu, với các đặc tính
khác nhau mà người ta áp dụng hoặc phát minh những phương pháp sấy khác
nhau.
Có nhiều rất nhiều phương pháp sấy khác nhau và cũng có nhiều cách phân
loại khác nhau.
1.2.1.1. Sấy phơi tự nhiên
Ta nhận thấy khi để các nông sản mới thu hoạch ở ngồi khơng khí bình
thường trong một thời gian thì nơng sản đó héo dần đi và khối lượng giảm dần
(héo là hiện tượng mất nước của các mao mạch, mô tế bào làm cho chúng xẹp
xuống, gây hiện tượng vỏ nhăn nheo, lá mềm rũ xuống rồi quắt dần lại). Bản chất
của vấn đề là ASRP trong và trên bề mặt nông sản tươi thường cao hơn ASRP
của hơi nước trong khơng khí thơng thường. Do hiện tượng nước từ nơi có ASRP
Lê Anh Thái – CA190020
12
