Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống sấy sản phẩm mít bằng bức xạ hồng ngoại

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống sấy sản phẩm mít bằng bức xạ hồng ngoại ở điều kiện tối ưu, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Đoàn Thị Hồng Hải
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tấn Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt
• Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy sản phẩm mít bằng bức xạ hồng ngoại ở điều kiện tối ưu với năng suất nhỏ 10kg/mẻ
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tên gọi và tên khoa học
• 1.2. Nguồn gốc phân bố, sinh trưởng và phát triển
• 1.3. Thành phần hóa học, hóa lý
• 1.4. Giá trị của mít
• 1.5. Các yếu tố tác động làm hư nguyên liệu
• 1.6. Sản phẩm từ mít
• 1.7. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan về sấy hồng ngoại
• 1.7.1. Các nghiên cứu trong nước
• 1.7.2. Các nghiên cứu ngoài nước
• 1.7.3. Thảo luận và đề xuất mô hình sấy
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ SẤY HỒNG NGOẠI
• 2.1. Sấy vật liệu ẩm
• 2.2. Các phương pháp sấy vật liệu ẩm
• 2.2.1. Phương pháp sấy nóng
• 2.2.2. Phương pháp sấy lạnh
• 2.3. Vật liệu ẩm và các dạng liên kết nước với vật liệu ẩm
• 2.4. Một số tính chất nhiệt vật lý của vật liệu ẩm liên quan đến quá trình sấy
• 2.5. Động học của quá trình sấy
• 2.6. Phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại
• 2.6.1. Đặc điểm bức xạ hồng ngoại
• 2.6.2. Sấy bằng bức xạ hồng ngoại
• 2.6.3. Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại
• 2.6.4. Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại
• 2.6.5. Hệ thống thiết bị sấy hồng ngoại
• 2.7. Các biến đổi của sản phẩm trong quá trình sấy
• 2.7.1. Biến đổi vật lý
• 2.7.2. Biến đổi hóa học
• 2.7.3. Biến đổi sinh học và hóa sinh
• 2.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại
• 2.8.1. Yếu tố nguyên liệu
• 2.8.2. Yếu tố tác nhân sấy
• 2.8.3. Yếu tố thiết bị sấy
• 2.9. Quy trình công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại cần nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
• 3.1. Phương pháp tiếp cận
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp xác định các thông số công nghệ và các hàm mục tiêu
• 3.4. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 3.5. Phương pháp Mô hình hóa thiết lập bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 3.6. Tối ưu hóa giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong nghiên cứu công nghệ sấy hồng ngoại
• 3.7. Phương pháp tính toán thiết kế
• 3.7.1. Phương pháp tính toán
• 3.7.2. Phương pháp thiết kế
• 3.7.3. Phương pháp chế tạo
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG SẤY
• 4.1. Xác định và lựa chọn các thông số tối ưu cần thiết cho tính toán thiết kế
• 4.2. Mô hình thực nghiệm đa yếu tố. Xác định miền cực trị của thực nghiệm
• 4.3. Bài toán tối ưu một mục tiêu
• 4.4. Bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 4.5. Tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống sấy
• 4.5.1. Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán thiết kế
• 4.5.2. Tính toán thiết kế không gian sấy
• 4.5.3. Tính nhiệt tải cho hệ thống sấy
• 4.5.4. Tổng nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy
• 4.5.5. Thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại
• 4.5.6. Chế tạo hệ thống sấy
• 4.5.7. Tự động điều khiển hệ thống sấy
• 4.6. Tính kiểm tra chất lượng hệ thống sấy. Phía vật liệu sấy (mít)
• 4.7. Về phía nguồn phát hồng ngoại (bóng đèn)
• 4.8. Mô phỏng và thảo luận
• 4.8.1. Mô phỏng các hàm mục tiêu cần nghiên cứu trên đồ thị 3D và 2D
• 4.9. Thực nghiệm kiểm chứng lại các thông số công nghệ tối ưu của quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại
• 4.10. Xác định các thông số công nghệ tối ưu ảnh hưởng đến quá trình bảo quản sản phẩm mít phục vụ cho tiêu dùng và xuất khẩu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

Hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại là một công nghệ tiên tiến, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết kiệm năng lượng. Công nghệ này sử dụng bức xạ hồng ngoại để làm khô mít, giúp giữ lại hương vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế và chế tạo hệ thống sấy với năng suất 10kg/mẻ, nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu.

1.1. Đặc điểm của mít và giá trị dinh dưỡng

Mít là một loại trái cây giàu dinh dưỡng, chứa nhiều vitamin và khoáng chất. Thành phần hóa học của mít bao gồm carbohydrate, protein, và chất béo, giúp cung cấp năng lượng cho cơ thể. Việc sấy mít không chỉ giúp bảo quản lâu dài mà còn giữ lại các giá trị dinh dưỡng quan trọng.

1.2. Lợi ích của công nghệ sấy hồng ngoại

Công nghệ sấy hồng ngoại mang lại nhiều lợi ích như giảm thời gian sấy, tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng sản phẩm. So với các phương pháp sấy truyền thống, sấy hồng ngoại giúp giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng và giữ nguyên màu sắc tự nhiên của mít.

II. Thách thức trong quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

Mặc dù công nghệ sấy hồng ngoại có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức cần giải quyết. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian sấy và cường độ bức xạ ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa các thông số này là rất quan trọng để đạt được kết quả tốt nhất.

2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm

Nhiệt độ sấy quá cao có thể làm mất đi hương vị và giá trị dinh dưỡng của mít. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ tối ưu cho quá trình sấy hồng ngoại là khoảng 63,43°C, giúp sản phẩm đạt độ ẩm yêu cầu và giữ lại chất lượng tốt nhất.

2.2. Thời gian sấy và cường độ bức xạ

Thời gian sấy quá dài có thể dẫn đến tổn thất dinh dưỡng và giảm chất lượng sản phẩm. Cường độ bức xạ cũng cần được điều chỉnh hợp lý để đảm bảo hiệu quả sấy mà không làm hỏng sản phẩm.

III. Phương pháp nghiên cứu và thiết kế hệ thống sấy

Nghiên cứu này áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xác định các thông số tối ưu cho quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại. Các thông số như nhiệt độ, thời gian sấy và cường độ bức xạ được điều chỉnh để đạt được hiệu quả tối ưu.

3.1. Quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm giúp xác định mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu sử dụng ma trận thực nghiệm để tối ưu hóa các thông số sấy.

3.2. Thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại

Hệ thống sấy được thiết kế với kích thước buồng sấy 800mm x 800mm x 1000mm và tổng công suất bóng đèn hồng ngoại 2000W. Thiết kế này đảm bảo hiệu quả sấy cao và tiết kiệm năng lượng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống sấy hồng ngoại đạt được hiệu quả cao với chi phí năng lượng chỉ 1,46 kWh/kg và độ ẩm sản phẩm đạt 5,13%. Những kết quả này cho thấy công nghệ sấy hồng ngoại có tiềm năng lớn trong việc nâng cao giá trị sản phẩm mít.

4.1. So sánh chất lượng sản phẩm sấy

Sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại có chất lượng tốt hơn so với sản phẩm sấy bằng không khí nóng. Độ tổn thất hàm lượng carbohydrate thấp hơn, giúp sản phẩm giữ được giá trị dinh dưỡng cao.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm

Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng để phát triển công nghệ sấy hồng ngoại cho các loại rau, củ, quả khác, từ đó nâng cao giá trị kinh tế cho ngành nông sản Việt Nam.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại đã đạt được những kết quả khả quan, mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm chi phí sản xuất.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được các thông số tối ưu cho quá trình sấy hồng ngoại, giúp sản phẩm mít đạt chất lượng tốt nhất với độ ẩm và chi phí năng lượng hợp lý.

5.2. Triển vọng phát triển công nghệ sấy hồng ngoại

Công nghệ sấy hồng ngoại có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm khác, từ đó góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho ngành nông sản Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia nhiệt đới sở hữu nguồn nông sản vô cùng phong phú, trong đó cây mít mang lại giá trị kinh tế đáng kể với năng suất trung bình trên 40 tấn/ha và sản lượng thu hoạch đạt từ 210 đến 400 tấn quả/ha/năm tại các vùng chuyên canh trọng điểm như Tiền Giang, Đồng Nai, Bình Phước. Tuy nhiên, múi mít tươi chứa hàm lượng ẩm tự nhiên rất cao, dao động từ 72,0% đến 94,0% (trung bình khoảng 76,08%), khiến nguyên liệu dễ bị thối hỏng nhanh sau thu hoạch do tác động của vi sinh vật và enzyme oxy hóa. Phương pháp bảo quản lạnh đông đòi hỏi chi phí năng lượng duy trì liên tục rất lớn, trong khi công nghệ sấy đối lưu nhiệt nóng truyền thống thường làm caramel hóa đường, gây sẫm màu và làm suy giảm nghiêm trọng hàm lượng dinh dưỡng.

Nghiên cứu tập trung giải quyết vấn đề xác lập chế độ công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại tối ưu nhằm hạ thấp chi phí điện năng, rút ngắn thời gian xử lý và bảo tồn tối đa hàm lượng chất lượng sinh hóa của sản phẩm mít. Mục tiêu cụ thể là thiết lập bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu để tìm ra các thông số sấy lý tưởng, từ đó tiến hành tính toán thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh mô hình máy sấy hồng ngoại có năng suất nhập liệu 10 kg nguyên liệu/mẻ. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh trên các giống mít thương phẩm phổ biến tại miền Nam.

Ý nghĩa của công trình thể hiện rõ nét qua các chỉ số định lượng cụ thể: hạ độ ẩm thành phẩm xuống 5,13% (đạt tiêu chuẩn bảo quản dài hạn dưới 6%), giảm chi phí điện năng xuống chỉ còn 1,46 kWh/kg thành phẩm và khống chế độ tổn thất carbohydrate ở mức thấp 6,27%. Kết quả này mở ra hướng tiếp cận hiện đại trong công nghệ chế biến sau thu hoạch cho các loại hoa quả nhiệt đới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết truyền nhiệt và truyền khối trong vật liệu ẩm, kết hợp chặt chẽ giữa hiện tượng bức xạ điện từ và động học bay hơi ẩm. Thứ nhất, lý thuyết bức xạ hồng ngoại và định luật dịch chuyển Wien giải thích cơ chế tương tác sóng nhiệt: bức xạ hồng ngoại có bước sóng từ 0,76 đến 1000 micromet truyền thẳng tới bề mặt vật liệu với vận tốc ánh sáng mà không làm nóng môi trường không khí trung gian. Ở vùng bước sóng chọn lọc từ 2,5 đến 3,5 micromet, các liên kết phân tử nước tự do trong mít hấp thụ năng lượng cực đại, gia tăng nội năng và chuyển động nhiệt, thúc đẩy ẩm bốc hơi từ tâm ra bề mặt.

Thứ hai, lý thuyết động học sấy vật liệu xốp mao dẫn mô tả quá trình thoát ẩm qua ba giai đoạn: giai đoạn đốt nóng ban đầu, giai đoạn tốc độ sấy không đổi (ẩm tự do bay hơi tại nhiệt độ kế ướt) và giai đoạn tốc độ sấy giảm dần (tách ẩm liên kết cơ lý và hóa lý). Mít tươi có các thông số nhiệt vật lý đặc trưng gồm khối lượng riêng 1030 kg/m3, nhiệt dung riêng 1,3 kJ/kg.K và hệ số dẫn nhiệt 0,51 W/m.K, đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ gradient nhiệt để tránh nứt nẻ và co ngót cấu trúc.

Thứ ba, phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu bằng điểm không tưởng (Utopian Point Method) được áp dụng để giải quyết đồng thời các hàm mục tiêu mâu thuẫn nhau: cực tiểu hóa chi phí năng lượng riêng, đưa độ ẩm cuối về ngưỡng an toàn và cực tiểu hóa tổn thất carbohydrate. Các khái niệm then chốt xuyên suốt đề tài bao gồm hoạt độ của nước, bức xạ chọn lọc, năng lượng riêng tiêu thụ và suy giảm dinh dưỡng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ quá trình sấy các mẫu múi mít tươi sau khi tách hạt và xơ, được cắt lát đều đặn với độ dày từ 10 đến 15 mm nhằm phù hợp với độ đâm xuyên hiệu dụng của tia hồng ngoại (từ 7 đến 30 mm). Cỡ mẫu thực nghiệm được thiết kế theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 (ma trận cấu trúc tâm xoay vòng) với 3 biến số công nghệ độc lập: nhiệt độ buồng sấy, thời gian sấy và cường độ bức xạ hồng ngoại. Số lượng thí nghiệm tại tâm được bố trí 4 lần lặp lại, tổng cộng thực hiện 20 lượt thí nghiệm ngẫu nhiên hóa nhằm loại trừ sai số hệ thống.

Lý do lựa chọn phương pháp quy hoạch trực giao cấp 2 là khả năng mô hình hóa chính xác các mối tương tác phi tuyến tính phức tạp giữa các thông số công nghệ với số lượng mẫu tối giản nhất, giúp xây dựng các phương trình hồi quy bậc 2 có độ tin cậy thống kê cao. Dữ liệu thực nghiệm được phân tích phương sai (ANOVA), kiểm tra tính tương thích theo chuẩn Fisher và tối ưu hóa giải thuật trên không gian đa chiều. Toàn bộ chu trình từ nghiên cứu thực nghiệm, mô hình hóa toán học, thiết kế bản vẽ cơ khí đến chế tạo máy và sấy kiểm chứng được triển khai hoàn chỉnh trong thời gian 8 tháng tại xưởng thực nghiệm Công nghệ Nhiệt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô hình hóa toán học và giải bài toán tối ưu đa mục tiêu bằng phương pháp điểm không tưởng đã đem lại các kết quả cốt lõi như sau:

Thứ nhất, xác định được bộ thông số công nghệ sấy hồng ngoại tối ưu cho sản phẩm mít gồm: nhiệt độ buồng sấy đạt 63,43 độ C, thời gian sấy kéo dài 7,13 giờ và cường độ bức xạ hồng ngoại duy trì ở mức 6,40 kW/m2.

Thứ hai, mức tiêu hao năng lượng riêng của hệ thống ở chế độ tối ưu đạt 1,46 kWh/kg sản phẩm khô. Khi so sánh với phương pháp sấy đối lưu bằng không khí nóng thông thường tiêu tốn từ 2,8 đến 3,5 kWh/kg, công nghệ sấy hồng ngoại giúp tiết kiệm khoảng 48% đến 58% chi phí năng lượng điện.

Thứ ba, độ ẩm thành phẩm sau quá trình sấy đạt mức 5,13%, giảm sâu so với độ ẩm nguyên liệu ban đầu là 76,08%. Mức ẩm này thấp hơn ngưỡng tiêu chuẩn xuất khẩu quốc tế (dưới 6%), đảm bảo an toàn tuyệt đối trước sự phát triển của nấm men và vi khuẩn.

Thứ tư, hàm lượng dinh dưỡng được bảo tồn vượt bậc với độ tổn thất carbohydrate chỉ ở mức 6,27%, thấp hơn đáng kể so với mức suy giảm từ 15% đến 22% khi sấy bằng không khí nóng ở cùng dải nhiệt độ.

Thảo luận kết quả

Cơ chế giúp sấy hồng ngoại đạt hiệu suất vượt trội bắt nguồn từ việc năng lượng bức xạ thâm nhập trực tiếp vào mô tế bào mít. Do các hợp chất hữu cơ (glucid, protein) ít hấp thụ bước sóng hồng ngoại hơn nước, nhiệt độ chất khô được duy trì ở mức vừa phải (63,43 độ C), tránh xảy ra phản ứng sẫm màu Maillard hay phân hủy đường tự nhiên. Đồng thời, áp suất hơi nước nội tại đẩy ẩm di chuyển nhanh chóng ra bề mặt, rút ngắn chu kỳ sấy xuống 7,13 giờ.

Kết quả này hoàn toàn tương thích với các nghiên cứu quốc tế trước đây, tiêu biểu như công trình của Umesh Hebbar khi sấy rau củ bằng hồng ngoại giúp giảm 63% năng lượng tiêu thụ, hay nghiên cứu của Matsuura ghi nhận thời gian sấy bức xạ giảm 50% so với sấy nhiệt gió.

Dữ liệu thực nghiệm và hàm hồi quy được minh họa trực quan thông qua các biểu đồ mặt đáp ứng 3D và đồ thị đường mức 2D. Các đồ thị biểu diễn rõ nét quan hệ phi tuyến giữa nhiệt độ buồng sấy, cường độ bức xạ với chi phí năng lượng và độ ẩm sản phẩm. Sự hội tụ giữa giá trị tính toán lý thuyết và số liệu đo đạc thực tế trên hệ thống máy sấy chế tạo đạt độ tương đồng trên 97%, khẳng định độ chính xác cao của mô hình toán. Thiết bị sấy thực nghiệm được hoàn thiện với buồng sấy kích thước 800 mm x 800 mm x 1000 mm, trang bị dàn đèn hồng ngoại tổng công suất 2000 W bố trí song song cách đều, cho trường bức xạ đồng đều trên toàn bộ 10 kg nguyên liệu mỗi mẻ.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình công nghệ sấy mít bức xạ hồng ngoại tại các doanh nghiệp chế biến nông sản theo bộ thông số nhiệt độ 63,43 độ C, thời gian sấy 7,13 giờ và cường độ bức xạ 6,40 kW/m2. Mục tiêu đặt ra là cắt giảm tối thiểu 30% chi phí tiền điện vận hành và kiểm soát độ ẩm thành phẩm ổn định dưới 5,5% ngay trong quý đầu tiên áp dụng.

Thứ hai, nâng cấp quy mô thiết kế từ máy sấy tĩnh gián đoạn 10 kg/mẻ sang hệ thống sấy hồng ngoại băng tải liên tục với năng suất từ 200 đến 500 kg/mẻ. Đề xuất các cơ sở cơ khí chế tạo phối hợp với trường đại học triển khai hoàn thiện dự án chuyển giao công nghệ trong giai đoạn 2024–2026 nhằm phục vụ các nhà máy chế biến quy mô công nghiệp.

Thứ ba, tích hợp bộ điều khiển tự động lập trình vi xử lý và cảm biến hồng ngoại đo nhiệt độ bề mặt thực phẩm theo thời gian thực, đảm bảo dung sai nhiệt không vượt quá 0,5 độ C. Giải pháp này cần được các hợp tác xã sản xuất lắp đặt thử nghiệm trong vòng 6 tháng tới để hạn chế tối đa lỗi vận hành do con người.

Thứ tư, mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình tính toán nhiệt và phương pháp tối ưu UPM sang các loại nông sản nhiệt đới có giá trị cao khác như xoài, thanh long, chuối và sầu riêng. Mục tiêu giữ độ suy giảm vitamin và carbohydrate dưới 7%, do các viện nghiên cứu sau thu hoạch chủ trì thực hiện từ năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm kỹ sư thiết kế và chế tạo máy nhiệt: Tài liệu cung cấp toàn bộ công thức tính toán cân bằng nhiệt, nhiệt tải hệ thống, kích thước buồng sấy tiêu chuẩn (800 mm x 800 mm x 1000 mm) và sơ đồ mạch điều khiển công suất dàn đèn 2000 W, phục vụ trực tiếp cho việc thiết kế các dòng máy sấy thực phẩm hiện đại.

Doanh nghiệp và hợp tác xã chế biến mít sấy: Luận văn cung cấp quy trình công nghệ chuẩn xác giúp doanh nghiệp chuyển đổi từ sấy nhiệt truyền thống sang sấy bức xạ hồng ngoại, giảm tiêu hao năng lượng xuống 1,46 kWh/kg và nâng cao chất lượng cảm quan của sản phẩm mít xuất khẩu.

Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt - Nông sản thực phẩm: Công trình là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2, kỹ thuật mô hình hóa toán học và thuật toán tối ưu hóa điểm không tưởng trong việc giải quyết các bài toán kỹ thuật phức tạp.

Cán bộ quản lý nông nghiệp và khuyến nông địa phương: Luận văn đưa ra giải pháp kỹ thuật thiết thực nhằm giảm thiểu tổn thất nông sản sau thu hoạch từ mức trên 20% xuống dưới 5%, nâng cao chuỗi giá trị cho vùng trồng mít tại Đồng bằng sông Cửu Long và Đông Nam Bộ.

Câu hỏi thường gặp

Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại có điểm gì vượt trội so với sấy nhiệt đối lưu truyền thống? Sấy hồng ngoại truyền năng lượng trực tiếp vào vật liệu thông qua sóng điện từ ở bước sóng chọn lọc từ 2,5 đến 3,5 micromet, không tiêu tốn nhiệt làm nóng khối không khí lớn. Nhờ đó, thời gian sấy rút ngắn xuống 7,13 giờ, chi phí điện năng giảm hơn 40% (chỉ 1,46 kWh/kg) và hạn chế tổn thất carbohydrate chỉ còn 6,27% so với mức mất mát trên 15% ở sấy đối lưu.

Tại sao độ dày của múi mít tươi cần được khống chế trong khoảng 10 đến 15 mm trước khi sấy? Bức xạ hồng ngoại có chiều sâu đâm xuyên hiệu dụng vào mô thực phẩm từ 7 đến 30 mm. Nếu lát mít cắt quá dày trên 20 mm, lớp ngoài sẽ bị khô cứng trước khi nước ở tâm thoát ra, gây hiện tượng quá nhiệt bề mặt và nứt nẻ. Việc duy trì độ dày 10 đến 15 mm giúp nhiệt và ẩm truyền đều, đưa độ ẩm cuối về 5,13%.

Hệ thống sấy mít hồng ngoại 10 kg/mẻ có cấu tạo và thông số kỹ thuật như thế nào? Thiết bị được thiết kế dạng buồng sấy tĩnh kích thước 800 mm x 800 mm x 1000 mm. Dàn phát nhiệt sử dụng hệ thống bóng đèn hồng ngoại chuyên dụng với tổng công suất 2000 W bố trí song song, kết hợp quạt đối lưu thải ẩm nhẹ và mạch điều khiển nhiệt độ tự động, duy trì ổn định nhiệt độ buồng ở 63,43 độ C.

Phương pháp điểm không tưởng (UPM) đóng vai trò gì trong việc tìm chế độ sấy tối ưu? Phương pháp UPM giúp giải quyết bài toán đa mục tiêu có tính chất đối nghịch: vừa muốn giảm chi phí năng lượng (y1), vừa muốn độ ẩm đạt chuẩn 5,13% (y2), lại vừa muốn giảm thiểu tổn thất carbohydrate (y3). Thuật toán tìm ra nghiệm tối ưu thỏa hiệp tốt nhất tại nhiệt độ 63,43 độ C, thời gian 7,13 giờ và cường độ bức xạ 6,40 kW/m2.

Sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại có thời hạn bảo quản bao lâu trong thực tế? Nhờ độ ẩm thành phẩm đạt 5,13% (thấp hơn giới hạn an toàn 6%) và tia hồng ngoại có khả năng ức chế vi sinh vật bề mặt, sản phẩm sau khi đóng gói hút chân không trong bao bì màng nhôm có thể bảo quản ổn định từ 12 đến 18 tháng ở nhiệt độ thường mà không cần chất bảo quản, giữ nguyên màu vàng tự nhiên và vị ngọt đậm.

Kết luận

• Xác lập chính xác bộ thông số công nghệ sấy mít hồng ngoại tối ưu: nhiệt độ buồng sấy 63,43 độ C, thời gian sấy 7,13 giờ và cường độ bức xạ 6,40 kW/m2.
• Chế tạo thành công mô hình máy sấy hồng ngoại năng suất 10 kg/mẻ với buồng sấy 800 mm x 800 mm x 1000 mm và dàn đèn công suất 2000 W hoạt động ổn định.
• Đạt các chỉ tiêu kỹ thuật kinh tế vượt trội: chi phí năng lượng riêng đạt 1,46 kWh/kg, độ ẩm thành phẩm đạt 5,13% và tổn thất carbohydrate khống chế ở mức 6,27%.
• Xây dựng hoàn chỉnh mô hình hồi quy thực nghiệm trực giao cấp 2 và biểu đồ đáp ứng 3D phục vụ công tác tính toán, mô phỏng quá trình sấy nhiệt.
• Mở ra tiềm năng to lớn trong việc ứng dụng công nghệ bức xạ hồng ngoại để chế biến và nâng cao giá trị thương mại cho các loại nông sản nhiệt đới tại Việt Nam.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là đã kết hợp nhuần nhuyễn giữa nghiên cứu lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu với chế tạo cơ khí thực nghiệm, tạo ra một giải pháp công nghệ có tính ứng dụng cao. Kế hoạch tiếp theo trong vòng 12 tháng tới là hoàn thiện dây chuyền sấy hồng ngoại liên tục quy mô 50 đến 100 kg/mẻ. Các doanh nghiệp và đơn vị sản xuất quan tâm đến việc chuyển giao công nghệ hãy kết nối với nhóm nghiên cứu để cùng thúc đẩy hiện đại hóa ngành bảo quản nông sản sau thu hoạch.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu  Chƣơng 1: Tổng quan  Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết và công nghệ sấy hồng ngoại.  Chƣơng 3: Phƣơng pháp nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo (sấy hồng ngoại).  Chƣơng 4: Kết quả nghiên cứu, tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống sấy hồng ngoại và thảo luận.  Kết luận và kiến nghị  Tài liệu tham khảo  Mục lục 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.

Tên gọi và tên khoa học Mít thuộc loại dâu tằm với tên khoa học của mít là: Artocarpus intrgrifolia. Nguồn gốc phân bố, sinh trƣởng và phát triển  Nguồn gốc phân bố Mít là loài thực vật ăn quả, mọc phổ biến ở Đông Nam Á và Brasil. Mít có nguồn gốc từ Ấn Độ và Bangladesh, sau đƣợc trồng rộng rãi ở Malaysia, Srilanka, Indonesia, Brazil, Madagascar, Đông Dƣơng, Thái Lan, Việt Nam. và các quốc gia nhiệt đới.

Mít cũng đƣợc tìm thấy ở Đông Châu Phi: Uganda, Tanzania. Quả mít là trái cây quốc gia của Bangladesh, là một trong 3 loại trái cây tốt cùng với xoài và chuối ở Tamil Nadia của Ấn Độ, [1], [2], [3]. Việt Nam cũng có trồng mít từ Bắc vào Nam, từ ven biển, đồng bằng lên miền núi. Ở miền Nam mít đƣợc trồng nhiều ở Đồng Nai, Bình Dƣơng, Vĩnh Long, Đồng Tháp… với mít tố nữ, mít nghệ, mít dừa, mít thái, mít dai, mít mật… [3], [4].

Cơm mít  Phân loại Ở Việt Nam, mít đƣợc trồng ở khắp nơi, có 2 giống mít chính: mít dai có thịt rắn chắc và mít mật có thịt mềm nhão nhiều nƣớc. Ngoài ra, con có nhiều giống mít mới đƣợc nhân giống trồng tại Việt Nam, [1], [6]. - Mít Thái Lan - Mít Viên Linh - Mít Siêu sớm - Mít ruột đỏ - Mít Nghệ cao sản - Mít Mã Lai - Mít Tố Nữ - Mít Dừa  Diện tích và sản lƣợng Mít là loại cây ăn trái ít kén đất, dễ trồng. Vì thế diện tích trồng mít ngày càng mở rộng với nhiều giống mít ngon, mau cho trái nhƣ giống mít Thái siêu sớm, vàng cam, nghệ.

Sản lƣợng tăng nhanh theo từng năm tùy vào giống trồng. Thông thƣờng, 1ha đất trồng đƣợc 200 cây mít, sau khi đƣợc 2 đến 4 năm tuổi mỗi cây sẽ thu hoạch từ (70 ÷ 100) trái/năm tùy theo từng loại giống trồng. Với trọng lƣợng (15 ÷ 20) kg/quả thì 1ha trồng mít sẽ cho thu hoạch (210 ÷ 400) tấn quả/năm. Nếu giá trên thị trƣờng là 2.000 đồng/kg mít quả thì ngƣời trồng mít sẽ thu nhập đạt (420 ÷ 800) triệu đồng/ha/năm.

6 Theo số liệu thống kê chƣa đầy đủ năm 2014, huyện Cai Lậy hiện có gần 1.000 ha trồng mít với tỷ lệ cho trái hơn 70% đƣợc trồng tập trung tại các xã: Cẩm Sơn, Thanh Hòa, Long Khánh và Hội Xuân.; huyện Cái Bè có 200 ha trồng mít tập trung ở các xã: Đông Hòa Hiệp, Hòa Khánh, Hậu Thành, Mỹ Đức Tây, Mỹ Đức Đông, Hòa Hƣng và An Thái Trung, … Với diện tích trồng mít ngày đƣợc mở rộng, cùng với các giống mít mới thì năng suất thu hoạch mít tăng nhanh. Năng suất hơn 40 tấn/ha. Sản lƣợng thu hoạch mỗi năm từ 30. Diện tích trồng mít còn đƣợc mở rộng tại các tỉnh Bình Dƣơng, Đồng Nai, Bình Phƣớc, các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long, cao nguyên Đắc Lắc.

Thành phần hóa học, hóa lý  Thành phần hóa học Mít là loại quả chứa nhiều hàm lƣợng đƣờng, nhiệt lƣợng cao. Trong múi mít chín có protein (0,6 ÷ 1,5) % (tùy loại mít), glucid (11 ÷ 14) % (bao gồm nhiều đƣờng đơn nhƣ fructose, glucose, cơ thể dễ hấp thụ), (1 ÷ 2) % muối khoáng gồm: 18mg% canxi, 25mg% Fe, 0,14 mg% caroten, 4mg% vitamin C, 0,04 mg% vitamin B2 và các chất khoáng nhƣ sắt, canxi, phosphor… [6], [7], [8], [9]. Thành phần hóa học trong 100g thịt mít tƣơi [1], [2] Thành phần Nƣớc Protein Glucid Tro Hàm lƣợng (g) 72,0 ÷ 94,0 1,2 ÷ 1,9 16,0 ÷ 25,4 0,8 ÷ 0,9 Bảng 1. Thành phần Vitamin trong cơm mít tƣơi [8] Thành phần Khối lƣợng Thành phần Khối lƣợng Vitamin A (IU) 175,0 ÷ 540,0 Vitamin C (mg) 7,0 ÷ 10,0 Vitamin B1 (mg) 0,03 ÷ 0,09 Folate, total (mcg) 14 Vitamin B2 (mg) 0,05 ÷ 0,4 Folate, food (mcg) 14 Vitamin B12 (mg) 24 Folate, DFE (mcg) 14 Vitamin B6 (mg) 0,920 β- carotein (mg) 61 Vitamin E (mg) 0,34 β -cryto-xanthin (μg) 5,0 7 Bảng 1.

Thành phần chất khoáng có trong thịt mít tƣơi [8] Thành phần Giá trị Thành phần Giá trị Phospho (mg) 36,0 Sắt (mg) 0,5 ÷ 1,1 Magie (mg) 37,0 Canxi (mg) 20,0 ÷ 37,0 Kali (mg) 303,0 Natri (mg) 3,0  Thành phần hóa lý Mít còn là loại quả có độ ẩm cao, có chứa lƣợng nƣớc dƣới dạng liên kết hóa lý. Nƣớc trong mít đƣợc liên kết dƣới các dạng: - Liên kết cơ học: chủ yếu là nƣớc tự do trong mít và dễ dàng bị tách ra trong quá trình sấy. - Liên kết cơ lý: tồn tại dƣới dạng hấp thụ, hấp thụ giữa lƣợng ẩm và hơi ẩm với mít, lƣợng ẩm này còn gọi là ẩm liên kết, để tách chúng ra khỏi vật liệu sấy cần cung cấp một năng lƣợng cao. - Liên kết hóa học: lƣợng hơi liên kết với vật liệu sấy dƣới các dạng hóa học nhƣ liên kết hidro, liên kết tƣơng tác giữa các điện tử, liên kết ion.

Rất khó tách lƣợng ẩm dạng này ra khỏi vật liệu sấy. Nếu tách chúng ra khỏi vật liệu sấy thì dinh dƣỡng bị biến đổi theo chiều hƣớng giảm nhanh, làm phá vỡ cấu trúc và tính chất của vật liệu sấy. Ngoài ra, nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt và khối lƣợng riêng [1], [2], [3]. Thông số hóa lý của mít Tính chất hóa lý Thông số Độ ẩm (W) 76,08 % Nhiệt dung riêng (Cck) 1,3 (kJ/kg.K) Khối lƣợng riêng (ρ) 1030 (kg/m3) Hệ số dẫn nhiệt (λ) 0,51 (W/m.

Giá trị của mít  Dinh dƣỡng 8 Trong mít có chứa nhiều chất phytonutrient (lignans, isoflavones và saponins) rất có lợi cho sức khỏe, chống lại ung thƣ, tăng huyết áp, viêm loét dạ dày và làm chậm quá trình thái hoá tế bào, tăng sức sống cho làn da. Đây còn là nguồn cung cấp nhiều vitamin C và chất chống oxy hóa giúp củng cố hệ miễn dịch và tăng cƣờng chức năng hoạt động của các tế bào bạch cầu trong cơ thể. Mít còn chứa nhiều vitamin A giúp duy trì thị lực tốt [1], [3]. Là một nguồn phong phú kali, mít có tác dụng điều hòa huyết áp và do đó giúp giảm nguy cơ bị đột quỵ và mắc bệnh tim mạch.

Kali giúp duy trì sự cân bằng chất điện phân trong cơ thể. Mít chứa nhiều chất xơ giúp giảm táo bón và trợ giúp tiêu hóa. Chất xơ trong mít còn giúp tống khứ các hóa chất gây ung thƣ ở ruột. Loại đƣờng tự nhiên nhƣ sucrose, fructose trong mít giúp cung cấp năng lƣợng cho cơ thể và cũng giúp dễ tiêu hóa.

Mặc dù mít là trái cây giàu năng lƣợng, nhƣng nó không có chứa chất béo bão hòa hay các cholesterol nên đây là một trong những trái cây rất tốt cho cơ thể ngƣời. Mít còn chứa nhiều khoáng chất khác nhƣ mangan, sắt, vitamin B6, niacin, axit folic. cần thiết cho việc duy trì hoạt động của cơ thể. Trong múi mít có chứa nhiều chất magiê, một loại dinh dƣỡng có vai trò quan trọng cho việc hấp thụ canxi của cơ thể, đồng thời giúp tăng cƣờng sức khỏe cho xƣơng và ngăn chặn những rối loạn liên quan đến xƣơng nhƣ bệnh viêm khớp xƣơng mãn tính.

Mít cũng chứa sắt nên giúp ngăn chặn chứng thiếu máu và giúp việc tuần hoàn máu trong cơ thể đƣợc tốt [1], [2]. Khoáng chất đồng trong quả mít đóng một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở tuyến giáp, đặc biệt là việc sản xuất và hấp thụ hooc mon. Các nhà khoa học chứng minh đƣợc rằng, thƣờng xuyên ăn mít sẽ giúp tuyến giáp khỏe mạnh hơn những ngƣời không ăn. Ngoài ra, loại trái cây này cũng giàu các vi khoáng chất tốt cho tuyến giáp [3], [6].

Giá trị dinh dƣỡng mít (100g thịt mít tƣơi) [9] Dinh dƣỡng Giá trị Dinh dƣỡng Giá trị Năng lƣợng (kcal) 95,0 Vitamin E (mg) 0,34 Carbohydrat (g) 23,5 Natri (mg) 3,0 Protein (g) 1,72 Kali (mg) 303,0 Chất béo (g) 0,64 Caxi (mg) 34,0 Chất xơ (g) 1,5 Sắt (mg) 0,6 B12 (mg) 24 Magie (mg) 37,0 B6 (mg) 0,920 Mangan (mg) 0,197 B2 (mg) 0,329 Phospho (mg) 36,0 B1(mg) 0,102 Kẽm (mg) 0,42 Vitamin C (mg) 13,7 β -carotene (μg) 61,0 Vitamin A (IU) 110,0 β - cryto-xanthin (μg) 5.0 Ngoài ra, hạt mít cũng có giá trị lƣơng thực nhƣ các loại hạt và củ khác, đƣợc nhân dân dùng chống đói trong những ngày giáp hạt. Hạt mít có thể phơi khô làm lƣơng thực dự trữ, thành phần chất dinh dƣỡng có trong hạt mít. Thành phần dinh dƣỡng trong hạt mít Thành phần Hàm lƣợng Tinh bột 70% Protein 5,2% Lipid 0,62% Khoáng 1,4% Thành phần protein và lipid của hạt mít khô thấp hơn gạo, nhƣng hơn hẳn khoai, sắn khô. Bên cạnh, đó hạt mít có tác dụng bổ trung ích khí gây trung tiện, thông tiểu tiện.

Chất lƣợng của thịt mít so với hai trái phổ biến xoài, chuối (trong 100g phần ăn đƣợc). So sánh thành phần dinh dƣỡng của mít với chuối và xoài Thành phần dinh dƣỡng Xoài Chuối sứ Cơm mít Hạt mít Calo 62 100 94 151 Độ ẩm (%) 82,6 71,6 72,9 60,9 Protein (g) 0,6 1,2 1,7 4,3 Lipid (g) 0,3 0,3 0,3 0,4 Glucid (g) 15,9 26,1 23,7 32,6 Xenlulose (g) 0,5 0,6 0,9 1,5 Tro(g) 0,6 0,8 1,4 1,8 Canxi (mg) 10,0 12,0 27,0 35,0 Photpho(mg) 15,0 32,0 38,0 126,0 Iron(mg) 0,3 0,8 0,6 1,2 Natri(mg) 3,0 0,8 0,6 1,2 Kali(mg) 214,0 401,0 400,0 841,0 Carotein ( g) 1880,0 255,0 237,0 25,0 Vitamin B1( g) 0,06 0,03 0,09 0,18 Vitamin B2( g) 0,05 0,04 0,11 0,51 Vitamin P( g) 0,6 0,6 0,7 0,51 Acid ascorbic ( g) 36,0 14,0 9,0 17,0  Dƣợc phẩm Ngoài giá trị dinh dƣỡng cao, theo quan điểm của Đông y, mít có vị ngọt, tính bình, tác dụng vào tỳ giúp lợi sữa, kháng viêm tốt và có thể phòng tốt cho một số bệnh sau: - Giúp giảm béo, hạ huyết áp: mít có hàm lƣợng nƣớc nhiều, protein thấp, không có chất béo, nhƣng lƣợng chất xơ nhiều, mít thực sự là món ăn lý tƣởng cho ngƣời béo phì, tim mạch, đặc biệt ngƣời muốn giảm cân. Tuy nhiên, lƣợng đƣờng trong mít mật nhiều hơn mít dai, nên những ngƣời béo chỉ nên ăn mít dai. 11 - Giúp chống viêm: hàm lƣợng vitamin C và gluxit cao, giúp cơ thể hấp thu nặng lƣợng tốt, chống viêm tốt, tăng sức đề kháng, nâng cao hệ miễn dịch, đặc biệt tốt cho những miền có mùa đông giá lạnh.

- Giúp sáng mắt: mít là một loại quả màu vàng, vì vậy rất tốt cho mắt.