Nghiên cứu sấy khô rong nho (Caulerpa lentillifera) bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại

Dưới đây là thông tin meta tags cho bài viết "Sấy lạnh rong nho bằng bức xạ hồng ngoại": { "ai_description": "Sấy lạnh rong nho bằng bức xạ hồng ngoại:

• Tác giả: Hoàng Thái Hà
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Ngọc Bội
• Trường học: Trường Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản
• Đề tài: Nghiên cứu sấy khô rong nho (Caulerpa lentillifera J. Agardh) bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Khánh Hòa

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu công nghệ bảo quản chế biến rong nho

Rong nho Caulerpa lentillifera là loại rong biển quý, được mệnh danh là trứng cá xanh. Loại rong này chứa nhiều khoáng chất, vitamin và chất chống oxy hóa. Nhu cầu tiêu thụ rong nho ngày càng tăng trên thị trường quốc tế. Tuy nhiên, rong nho tươi có thời hạn bảo quản rất ngắn. Các nghiên cứu về công nghệ bảo quản và chế biến rong nho quy mô công nghiệp còn hạn chế. Tại Việt Nam, đề tài cấp Nhà nước KC07.08/11-15 đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu. Mục tiêu là xây dựng quy trình công nghệ và thiết bị phù hợp. Công nghệ sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại được lựa chọn. Phương pháp này giúp giữ nguyên chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Nha Trang. Kết quả mang tính ứng dụng cao cho ngành chế biến thủy sản.

1.1. Đặc điểm sinh học và giá trị dinh dưỡng rong nho

Rong nho Caulerpa lentillifera thuộc họ Caulerpaceae, phân bố rộng ở vùng nhiệt đới. Loại rong này mọc tự nhiên và được nuôi trồng tại nhiều nước châu Á. Rong nho chứa hàm lượng cao protein, chất xơ, vitamin A, C và khoáng chất. Đặc biệt, rong nho giàu iodine và các polysaccharide sulfat có hoạt tính sinh học. Sản phẩm có vị giòn, lớp nhầy đặc trưng và hương vị biển. Giá trị dinh dưỡng cao khiến rong nho được ưa chuộng trong ẩm thực và y học. Tại Việt Nam, Khánh Hòa là vùng nuôi trồng rong nho trọng điểm.

1.2. Tình hình nghiên cứu công nghệ chế biến rong nho trên thế giới

Các nước Nhật Bản, Malaysia, Thái Lan đã nghiên cứu nuôi trồng rong nho từ lâu. Tuy nhiên, lĩnh vực bảo quản và chế biến rong nho còn rất ít công trình công bố. Tại Philippines, rong nho được bảo quản bằng cách ngâm nước biển rồi đóng gói. Phương pháp bảo quản bằng muối ở nồng độ 15-30% gây mất iodine và vitamin A. Nồng độ muối cao làm giảm tính giòn và mất lớp nhầy đặc trưng. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào phân tích thành phần hóa học. Công nghệ sấy khô hiện đại áp dụng cho rong nho hầu như chưa có.

II. Phân tích vấn đề bảo quản và chế biến rong nho quy mô công nghiệp

Rong nho tươi có hàm lượng nước rất cao, khoảng 90-95% trọng lượng. Điều này khiến sản phẩm dễ bị hư hỏng trong thời gian ngắn. Các phương pháp bảo quản truyền thống không đảm bảo chất lượng lâu dài. Bảo quản bằng muối làm mất đáng kể hàm lượng iodine và vitamin A. Ở nồng độ muối 30%, khoảng 60% iodine bị mất đi. Hàm lượng vitamin A giảm đến 86,3% khi tiếp xúc với nồng độ muối cao. Rong nho tiếp xúc với không khí cũng bị oxy hóa nhanh chóng. Sản phẩm mất tính giòn và lớp nhầy sau quá trình xử lý. Quy mô công nghiệp đòi hỏi thiết bị và quy trình đồng bộ. Việc nghiên cứu công nghệ mới là nhu cầu cấp thiết. Công nghệ phải đảm bảo giữ nguyên giá trị dinh dưỡng và cảm quan. Đây là thách thức lớn đối với ngành chế biến thủy sản Việt Nam.

2.1. Hạn chế của các phương pháp bảo quản truyền thống

Phương pháp ngâm muối truyền thống gây tổn thất dinh dưỡng nghiêm trọng. Nồng độ muối 15% làm giảm khoảng 30% hàm lượng vitamin A. Nồng độ muối 30% làm giảm đến 86,3% vitamin A và 60% iodine. Rong nho bị mất nước dẫn đến giảm thể tích rõ rệt. Tính giòn và lớp nhầy đặc trưng bị ảnh hưởng nặng nề. Bảo quản lạnh thông thường chỉ kéo dài vài ngày. Phương pháp sấy nóng truyền thống làm rong nho co ngót và mất màu. Các phương pháp này không phù hợp với sản xuất công nghiệp quy mô lớn.

2.2. Yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rong nho trong quá trình bảo quản

Nhiệt độ là yếu tố quyết định thời hạn bảo quản rong nho. Khoảng 30-35 độ C là điều kiện lý tưởng cho vi sinh vật phát triển. Nhiệt độ càng thấp thì vi khuẩn càng chậm phát triển. Độ ẩm là yếu tố thứ hai ảnh hưởng đến quá trình hư hỏng. Các thành phần như đường, protein, muối tương tác với phân tử nước. Chúng làm giảm tốc độ khuếch tán nước từ tâm nguyên liệu ra bề mặt. Quá trình oxy hóa diễn ra mạnh khi rong nho tiếp xúc không khí. Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm là chìa khóa bảo quản hiệu quả.

III. Giải pháp công nghệ sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại cho rong nho

Công nghệ sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại là giải pháp đột phá. Phương pháp này kết hợp ưu điểm của hai kỹ thuật sấy tiên tiến. Sấy lạnh giúp bảo quản cấu trúc và màu sắc tự nhiên của rong nho. Bức xạ hồng ngoại tăng hiệu quả truyền nhiệt và rút ngắn thời gian sấy. Quá trình sấy diễn ra ở nhiệt độ thấp, thường dưới 40 độ C. Điều này giúp bảo toàn các vitamin nhạy cảm với nhiệt và khoáng chất. Sản phẩm sau sấy có độ ẩm thấp, thuận lợi cho bảo quản dài hạn. Cấu tử như đường, polyol giúp sản phẩm giữ ẩm tốt hơn. Quá trình tái hydrat hóa và hoàn nguyên diễn ra thuận lợi. Thiết bị sấy được thiết kế phù hợp với quy mô công nghiệp. Quy trình công nghệ được tối ưu hóa qua các thí nghiệm. Kết quả cho ra sản phẩm rong nho khô chất lượng cao.

3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại

Sấy lạnh hoạt động dựa trên nguyên lý ngưng tụ hơi nước ở nhiệt độ thấp. Không khí ẩm được làm lạnh để tách nước, sau đó được làm nóng lại. Bức xạ hồng ngoại truyền nhiệt trực tiếp vào bề mặt nguyên liệu. Sự kết hợp giúp tăng tốc độ bay hơi nước hiệu quả. Nhiệt độ sấy được kiểm soát chính xác trong khoảng 30-40 độ C. Áp suất thấp trong buồng sấy hỗ trợ quá trình thoát ẩm. Phương pháp này giảm thời gian sấy đáng kể so với sấy lạnh đơn thuần. Cấu trúc tế bào rong nho được bảo toàn tối đa.

3.2. Ứng dụng thiết bị và quy trình công nghiệp hóa

Thiết bị sấy được thiết kế với buồng sấy kín và hệ thống bơm nhiệt. Bộ phát bức xạ hồng ngoại bố trí đều trong buồng sấy. Hệ thống điều khiển tự động giám sát nhiệt độ và độ ẩm liên tục. Quy trình bao gồm các bước: sơ chế, định hình, sấy và đóng gói. Công suất thiết bị đáp ứng nhu cầu sản xuất quy mô công nghiệp. Nguyên liệu được xử lý trước khi sấy để loại bỏ tạp chất. Sản phẩm đạt tiêu chuẩn về độ ẩm, màu sắc và giá trị dinh dưỡng. Quy trình được tiêu chuẩn hóa để áp dụng đại trà.

IV. Kết luận và triển vọng ứng dụng công nghệ bảo quản rong nho công nghiệp

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của công nghệ sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại. Sản phẩm rong nho khô giữ được hàm lượng dinh dưỡng cao. Màu sắc, cấu trúc và tính giòn được bảo toàn tốt. Thời hạn bảo quản kéo dài đáng kể so với sản phẩm tươi. Công nghệ phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu có tính ứng dụng thực tiễn cao. Đề tài cấp Nhà nước KC07.08/11-15 đã hoàn thành mục tiêu đề ra. Công nghệ này mở ra hướng phát triển mới cho ngành chế biến rong nho. Nông dân và doanh nghiệp có thể tiếp cận quy trình công nghệ tiên tiến. Sản phẩm rong nho khô có tiềm năng xuất khẩu lớn. Đóng góp vào phát triển kinh tế biển bền vững. Nghiên cứu cần được tiếp tục hoàn thiện và nhân rộng.

4.1. Kết quả đạt được từ luận án tiến sĩ

Luận án đã xây dựng thành công quy trình sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại. Các thông số kỹ thuật tối ưu được xác định qua hệ thống thí nghiệm. Sản phẩm đạt tiêu chuẩn về độ ẩm, hàm lượng dinh dưỡng và cảm quan. Thiết bị sấy công nghiệp được thiết kế và vận hành ổn định. Kết quả được công bố trên các tạp chí khoa học uy tín. Luận án hoàn thành với sự hỗ trợ từ đề tài cấp Nhà nước. Đây là công trình nghiên cứu có giá trị khoa học và thực tiễn cao.

4.2. Triển vọng thương mại hóa và phát triển ngành rong nho

Sản phẩm rong nho khô có tiềm năng xuất khẩu sang Nhật Bản, Hàn Quốc. Thị trường quốc tế ngày càng ưa chuộng thực phẩm biển chức năng. Công nghệ sấy lạnh giúp giảm chi phí vận chuyển và bảo quản. Doanh nghiệp Việt Nam có thể đầu tư dây chuyền sản xuất hiện đại. Nông dân nuôi trồng rong nho được hưởng lợi từ giá trị gia tăng. Ngành chế biến rong nho có thể tạo ra hàng nghìn việc làm. Phát triển bền vững gắn liền với bảo vệ môi trường biển.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Rong nho (Caulerpa lentillifera J. Agardh 1837) là loài rong biển mới được PGS. Nguyễn Hữu Đại di nhập từ Nhật Bản về trồng tại vùng biển Khánh Hòa, Việt Nam trong thời gian gần đây. Hiện rong nho đang được phát triển và nuôi trồng tại các địa phương như Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận và Phú Yên.

Rong có giá trị kinh tế cao, do trong rong nho có chứa nhiều vitamin nhóm A, nhóm B, nhóm C, polyphenol, chlorophyll, các khoáng vi lượng (như sắt, iod, calcium.) cần thiết cho cơ thể con người [6]. Đặc biệt, trong rong nho có caulerpin (dimethhy 6, 13 - dihydrodibenzo phenazine - 5, 12- dicarboxylate, C24H8N2O4), một chất có tác dụng kích thích vị giác làm ngon miệng và tăng cường tiêu hóa cũng như có khả năng chữa bệnh, giúp điều hòa huyết áp, kháng ung thư, chống đông tụ máu, kháng virus, chống oxy hóa [30], [61]. Vì vậy rong nho được nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc, Philipin và một số nước khác ở Đông Nam Á rất ưa chuộng và coi như là món “rau” cao cấp. Do vậy, nhu cầu tiêu thụ rong nho trên thế giới, ngày nay càng tăng.

Giá cả của chúng tại thị trường Nhật Bản vào khoảng 65 USD/kg rong nho tươi. Tuy thế việc nuôi trồng rong nho tại Nhật Bản không đủ cho tiêu thụ trong nước. Vì thế, người Nhật Bản có xu thế nhập khẩu rong nho từ một số nước Đông Nam Á trong đó có Việt Nam. Rong nho cũng giống như các loại rong khác đó là trong rong có chứa nhiều nước và hàm lượng nước trong rong nho có khi tới 95%.

Mặt khác, rong nho lại có cấu trúc mô lỏng lẻo nên dễ bị hư hỏng, dập nát trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Hiện ở Việt Nam, rong nho chủ yếu được sử dụng dưới dạng rong tươi với giá bán trong khoảng từ 100. Tuy nhiên thời gian sử dụng rong nho rất ngắn chỉ từ 1-2 ngày. Do đó việc lưu thông phân phối rong trên thị trường bị hạn chế.

Mặt khác, về mùa mưa, lạnh rong nho thường bị hư hỏng và chậm phát triển nên việc phát triển thương mại rong bị hạn chế. Rong nho là loại rong giàu chlorophyll và các chất có hoạt tính sinh học nhưng các chất này lại kém bền và dễ bị hư hỏng khi làm khô ở điều kiện nhiệt độ cao hoặc khi phơi dưới ánh nắng mặt trời. Do vậy, việc nghiên cứu tìm kiếm một giải pháp sấy khô rong nhưng vẫn đảm bảo rong giữ được màu xanh tự nhiên và ít bị giảm hoạt tính sinh học, cũng như có khả năng hoàn nguyên cao sau sấy là một yêu cầu bức thiết và đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Việc tạo được sản phẩm rong nho khô có những đặc tính như trên sẽ giúp tăng 1 thời gian phân phối lưu thông rong trên thị trường và đa dạng hóa sản phẩm từ rong nho tạo công ăn việc làm cho người dân và giúp nghề nuôi trồng rong nho một cách bền vững.

Một trong những công nghệ mới có nhiều ưu điểm hiện nay là công nghệ sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại, công nghệ này cho phép giảm thời gian và nhiệt độ sấy nên sản phẩm sấy có chất lượng được đảm bảo. Vì thế, Luận án tiến hành: “Nghiên cứu sấy khô rong nho (Caulerpa lentillifera J. Agardh) bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại”. Mục tiêu Luận án Xác định được thời gian thu hoạch và sản xuất được sản phẩm rong nho sấy đạt tiêu chuẩn dùng trong thực phẩm ở quy mô phòng thí nghiệm.

Nội dung nghiên cứu của luận án 1) Xác định thời gian thu hoạch rong nho. 2) Nghiên cứu sơ chế rong nho trước khi sấy. 3) Nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp cho quá trình sấy rong nho bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại. 4) Đánh giá chất lượng rong nho sau khi sấy.

Ý nghĩa khoa học Luận án lần đầu tiên tiến hành nghiên cứu một cách toàn diện từ công đoạn thu hoạch rong nho cho tới nghiên cứu sấy khô rong nho bằng kỹ thuật sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại. Do vậy đề tài có ý nghĩa về khoa học thể hiện ở chỗ Luận án đã chứng minh hoàn toàn có thể sấy rong nho tạo thành sản phẩm rong nho khô - một sản phẩm hoàn toàn mới trước đây chưa có ai nghiên cứu. Mặt khác các số liệu nghiên cứu của luận án là thông tin khoa học có giá trị và tài liệu tham khảo phục vụ cho việc giảng dạy, các học viên cao học và nghiên cứu sinh quan tâm tới lĩnh vực này. Ý nghĩa thực tiễn Luận án lần đầu tiên tạo ra sản phẩm rong nho khô- sản phẩm mới, tiện lợi khi sử dụng.

Đặc biệt sản phẩm rong nho khô dễ bảo quản và vận chuyển, cũng như có thể lưu giữ trong thời gian dài tới một năm trong khi rong tươi chỉ từ 2-3 ngày đã bị hư hỏng. Do vậy, luận án có ý nghĩa thực tiễn cao ở chỗ sẽ giúp mở rộng đầu ra cho sản phẩm rong nho, góp phần tạo công ăn việc làm ổn định cho nghề nuôi trồng rong nho. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN RONG NHO TRÊN THẾ GIỚI 1.

Giới thiệu về rong nho Rong nho biển (Caulerpa lentillifera J. Agardh, 1873) “Sea Grapes” lần đầu tiên được J. Agardh, 1873 mô tả, là một loài rong thuộc chi Cầu lục Caulerpa, một chi rong phổ biến và đa dạng loài, sống ở vùng nhiệt đới và ôn đới. Chi rong này được Lamouroux mô tả năm 1809 và có màu xanh đậm, gồm có phần thân bò chia nhánh có hình trụ tròn, đường kính 1-2mm, trên thân bò mọc ra nhiều thân đứng, trên thân đứng mọc ra nhiều nhánh nhỏ, tận cùng là các khối hình cầu (ramuli), giống quả nho, đường kính 1,5-3 mm, mọc dày kín xung quanh các thân đứng.

Đây là phần có giá trị sử dụng, trên thân bò có nhiều “rễ giả” phân nhánh thành chùm như lông tơ, bám sâu vào đáy bùn. Đặc điểm rong nho là có dạng mọc bò gồm phần thân bò mọc dài, phân nhánh vào vật bám nhờ hệ thống rễ. Từ phần thân bò sẽ mọc ra các thân đứng. Phần này rất đa dạng và nhờ đó phân biệt các loài với nhau.

Chúng có thể có dạng phiến, có răng cưa hay không, hình lông chim hoặc có dạng những quả cầu nhỏ. Các nhánh đứng này có thể phân nhánh. Hiện nay, có hơn 30 taxon (loài và dưới loài) của chi rong này được tìm thấy ở Philipin, 20 taxon được tìm thấy ở Nhật Bản, 14 taxon tìm thấy ở Việt Nam, 11 taxon tìm thấy ở Thái Lan và 9 taxon tìm thấy ở Hawaii…[2], [3], [4], [6], [12], [13]. Về mặt phân loại, rong nho là chi rong cầu lục Caulerpa thuộc họ Caulerpaceae, bộ Caulerpales, lớp Chlorophyceae, ngành rong lục Chlorophyta.

Chi rong nho cầu lục là chi rong biển rất phổ biến ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, thành phần loài của chúng rất đa dạng, nhưng trong hơn 10 loài được tìm thấy thì rong nho là loài có giá trị nhất. Theo phân loại của Yoshida [84], hệ thống phân loại rong nho như sau: Ngành Chlorophyta; Lớp Chlorophyceae [84]; Bộ Caulerpales [84]; Họ Caulerpaceae [84]; Chi Caulerpa [84]; Loài Caulerpa lentillifera [84]. Agardh, 1873, Caulerpa lentillifera là một loài thực vật thân bò có thể phát triển chiều cao lên đến 10cm. Phân nhánh bò lan, cắt ngang phần thân bò đo được đường kính là 1-1,5mm, rong nho có một thân bò, các thân đứng mọc từ thân bò, thân đứng được bao phủ bởi mật độ tiểu cầu (rumali) xung quanh, đường kính tiểu cầu đo được từ 1-3mm, rong nho thường được tìm thấy trên bãi cát lẫn bùn, nơi có dòng chảy yên tĩnh.

Hình ảnh về rong nho (Caulerpa lentillifera) (Hình ảnh do đề tài KC 07.08/11-15 chụp) * Hình thức sinh sản: Theo nghiên cứu của Trono và Granzon Fortes, 1988 [78], rong nho sinh sản bằng cả hai hình thức là sinh sản hữu tính và sinh sản sinh dưỡng, nhưng chủ yếu là sinh sản sinh dưỡng. * Sinh sản sinh dưỡng: Tất cả các bộ phận dinh dưỡng của rong nho đều có thể phát triển thành cây rong mới. Trong hình thức sinh sản sinh dưỡng của rong nho, phần thân bò sẽ mọc dài ra, phân nhánh nhỏ hình cầu này cũng có thể tái sinh lại toàn bộ thành một cây rong mới. Cách sinh sản sinh dưỡng từ những quả cầu nhỏ của rong nho sử dụng, thao tác dễ dàng, ít tốn kém và nhất là có hiệu quả cao nên đã được áp dụng rất rộng rãi.

Sau khi được trồng bằng hình thức sinh sản sinh dưỡng từ các nhánh rong nho đã bị cắt khúc, rong nho sẽ phát triển và có thể đạt tốc độ tăng trưởng chiều dài khoảng 2cm/ngày trong điều kiện thuận lợi. * Sinh sản hữu tính: Từ mùa xuân đến mùa hè hàng năm, thời điểm thời tiết ấm áp, khi đó rong nho sinh sản theo hình thức hữu tính, các tế bào dinh dưỡng ở vùng vỏ của các nhánh nhỏ hình cầu (ramuli) tích lũy đầy chất dinh dưỡng, biến thành các tế bào sinh sản đực và cái hay còn gọi là giao tử đực và giao tử cái, có 2 roi (biflagellate) có thể bơi lội được. Những giao tử này được phóng thích vào môi trường nước và sẽ kết hợp với nhau thành hợp tử, hợp tử sẽ bám trên sỏi, đá hoặc trên trầm tích và nảy mầm phát triển thành cây con [12]. * Vòng đời: Trong quá trình phát triển, trên cây bào tử (2n) các tế bào sinh sản hình thành túi bào tử.

Từ túi bào tử diễn ra hoạt động giảm phân hình thành giao tử 4 đực và giao tử cái (1n). Hai loại giao tử này kết hợp với nhau, hình thành hợp tử (2n). Hợp tử không qua phân chia giảm nhiễm, phát triển trực tiếp thành cây bào tử (2n). Trong chu kỳ sinh sản, có sự luân phiên thay thế giữa cây bào tử và hợp tử, thuộc loại hình giao thế hình thái không rõ ràng.

* Nuôi trồng rong nho ở Nhật Bản (Okinawa): Kỹ thuật nuôi trồng rong nho tại Nhật Bản là sử dụng cách sinh sản dinh dưỡng với phương pháp trồng treo. Các đoạn rong dài chừng 10cm, nặng 10g, được treo trong các túi lưới hình trụ. Các túi lưới này được treo trong biển. Nếu vùng nuôi quá nông không thể treo được, có thể sử dụng các mảnh lưới có kích cỡ mắt lưới dày như lưới muỗi, kích thước 1x10 mét, căng sát nền đáy và trên đó cột các nhánh rong khoảng 10g, cách nhau 0,5-1 mét.

Các túi treo và dàn lưới được yêu cầu phải làm vệ sinh thường xuyên. Khi độ mặn hạ thấp do mưa (dưới 25‰), phải hạ các túi rong nho xuống sâu hơn để bảo đảm độ mặn.