Chương 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về đề tài *Lý do chọn đề tài: Việt Nam là một nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm nên thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, nhất là những sản phẩm lương thực thực phẩm, rau quả và các mặt hàng trái cây. Tuy nhiên do đặc trưng sản của xuất nông nghiệp ở nước ta mang tính thời vụ, rau quả trái cây thường chín đồng loạt, trong khi khí hậu nóng ẩm lại gây ra tổn thất về số lượng và chất lượng nông sản một cách nhanh chóng, gây thiệt hại cho nông dân. Do đó một số sản phẩm nông sản sau thu hoạch được sấy khô nhằm bảo quản dài lâu.
Trong các loại nông sản thì hiện nay ớt là mặt hàng xuất khẩu tương đối có giá trị. Tuy nhiên hiện nay ở nước ta quá trình làm khô ớt thường dùng cách thủ công là dùng sân phơi tự nhiên nhờ bức xạ mặt trời. Hình thức làm khô này có tính kinh tế nhưng cũng có nhiều hạn chế như: sản phẩm khô không đồng đều, lẫn tạp chất do không được che phủ, tính an toàn thực phẩm không đảm bảo, có thể bị phá hủy bởi các động vật, phụ thuộc vào thời tiết và đòi hỏi nguồn nhân lực, không gian rộng. Ngoài ra, thói quen trên còn làm giảm hiệu quả khai thác đất canh tác, đồng thời khiến cho sản phẩm bị lẫn đất cát, độ ẩm hạt cao, dễ bị nấm mốc, làm giảm chất lượng.
Sấy ớt là phương pháp làm khô nhân tạo có thể được xem là một giải pháp với nhiều ưu điểm như sau: chủ động sản xuất, ít tốn thời gian và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên khi sấy ở nhiệt độ cao có thể phá hủy các chất hoạt tính sinh học của ớt như hóc môn, màu, mùi vị, vitamin, protein…làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Sấy lạnh bằng nguyên lý bơm nhiệt là một trong những phương pháp đáp ứng được những yêu cầu khắc khe về chất lượng sản phẩm sau khi sấy. Bởi vì tác nhân sấy có độ ẩm thấp, nhiệt độ sấy thấp nên giữ được màu sắc, mùi vị và hạn chế được sự thay đổi bất lợi so với các phương pháp sấy thông thường.
Bên cạnh đó việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời là vấn đề cần được quan tâm với lý do tiết kiệm các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, bảo vệ môi trường, chống hiệu ứng nhà kính. Trong khi đó Trang 1 Luan van Luận văn thạc sĩ GVHD: TS. Lê Minh Nhựt Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải dài từ 8 độ vĩ Bắc đến 23 độ vĩ Bắc, có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, bình quân có 2.500 giờ nắng mỗi năm, trị số tổng xạ từ 100 – 175 kcal/cm2/năm. Việc sử dụng NLMT sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn, đồng thời, bảo đảm sự bền vững của môi trường.
Chính vì những lý do đó tác giả đã nghiên cứu thực hiện luận văn “nghiên cứu thiết kế chế tạo và thực nghiệm máy sấy ớt sử dụng bơm nhiệt kết hợp năng lượng mặt trời năng suất 5kg/ mẻ dùng để xuất khẩu”. * Vật liệu thí nghiệm Vât liệu thí nghiệm được chọn trong nghiên cứu này là ớt. Lý do vì ớt là cây gia vị có giá trị kinh tế cao, không chỉ là gia vị tươi mà ớt còn được sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và dược liệu để bào chế các thuốc trị ngoại khoa như phong thấp, nhức mỏi, cảm lạnh hay nội khoa như thương hàn, cảm phổi, thiên thời…Đặc biệt, Đồng Tháp là tỉnh có diện tích trồng ớt lớn nhất đồng bằng sông Cửu Long. Thống kê cho biết, năm 2013, diện tích trồng ớt của ĐT là 2.766 ha, với sản lượng đạt được là 30.
Năm 2013, tổng thu nhập ớt của ĐT là 2.128 tỷ đồng và tổng lợi nhuận là 394 tỷ đồng. Ớt Đồng Tháp xuất khẩu 97,4% sản lượng, chủ yếu xuất sang thị trường Trung Quốc hơn 80% sản lượng ớt khô. Tuy nhiên, ớt chủ yếu xuất khẩu tiểu ngạch sang Trung Quốc dưới dạng phơi khô chưa đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Bên cạnh đó điều kiện thời tiết bất ổn do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, làm cho viêc phơi khô càng gặp khó khăn.
Từ thực trạng đó, trong đề tài nghiên cứu về mô hình máy sấy bơm nhiệt kết hợp năng lượng mặt trời. Tác giả đã chọn trái ớt chỉ thiên, vốn là một giống ớt địa phương trong nghiên cứu thực nghiệm, nhằm đánh giá hiệu suất làm việc của máy sấy, và phẩm chất của ớt sau sấy. Thị trường xuất khẩu chủ yếu mà đề tài này hướng đến là thị trường Trung Quốc. Qua tìm hiểu và khảo sát đến các vùng chuyên canh ớt trên địa bàn tỉnh Đông Tháp, thì hiện nay chưa có một tiêu chuẩn cụ thể nào đối với ớt khô.
Bộ khoa học và công nghệ đã ban hành tiêu chuẩn Việt Nam 2080:2007 về ớt chilli và ớt capsicum (nguyên quả hoặc dạng xay), tuy nhiên vẫn chưa có tiêu chuẩn nào đối với ớt khô được ban hành Người thương lái Trung Quốc khi đến mua ớt thường dựa trên cảm tính. Điều đó làm cho việc thực hiện nghiên cứu này khó khăn trong việc đánh giá chất lượng của ớt sau sấy. Tuy nhiên để được người thương lái Trang 2 Luan van Luận văn thạc sĩ GVHD: TS. Lê Minh Nhựt chấp nhận mua.
Ớt phải đạt đủ độ khô và giữ được màu sắc đỏ. Vậy để đánh giá chất lượng của ớt sấy, tác giả đã sử dụng các thiết bị đo để thực hiện so sánh độ ẩm và màu sắc của ớt sấy đối với ớt khô xuất khẩu đang có trên thị trường. Quá trình sấy ớt thành phẩm phải qua các công đoạn như sau: - Công đoạn 1: Chọn Chọn ớt chín đỏ, đều. Loại bỏ những quả có dấu hiệu không đạt: -Công đoạn 2: Rửa sạch Rửa sạch bằng nước ấm, nhặt bỏ tạp chất.
Có thể dùng vòi khí nén để làm sạch. Sử dụng máy hoặc tay để loại bỏ cuống ớt. -Công đoạn 3: Chần Công đoạn này rất quan trọng, ảnh hưởng tới thời gian sấy và chất lượng ớt thành phẩm. Người ta chần ớt bằng nước nóng ở nhiệt độ 70-80 độ C trong thời gian 4-6 phút.
Chần ớt sẽ giúp phân hủy các emzym kích thích quá trình ô-xy hóa mất màu và ảnh hưởng tới mùi vị tự nhiên của ớt, giúp sản phẩm ớt sấy sẽ bảo quản được lâu hơn nhiều. Bên cạnh đó, việc chần nước nóng sẽ làm mềm và phá vỡ lớp màng ngoài của ớt, để quá trình thoát ẩm diễn ra dễ dàng hơn. -Công đoạn 4: Sấy Tốt nhất sau khi chần, phải mang ớt vào lò sấy ngay. Sấy bằng mặt trời chi phí thấp nhất, nhưng lại quá phụ thuộc vào thời tiết nắng và khô.
Sản phẩm lại không sạch nên khó xuất đi nước ngoài. Phương pháp phổ biến hiện nay là sấy gió nóng liên tục hoặc gián đoạn. Cần khống chế gió nóng thích hợp để tránh biến đổi bất lợi cho sản phẩm. Dễ nhận thấy nhất là ảnh hưởng cho màu sắc khi nhiệt độ sấy quá cao và sấy quá lâu.
Sự tổn thất của các vitamin có lợi cũng tăng theo nhiệt độ. -Công đoạn 5: Đóng gói Làm nguội ớt cho đến khi đạt nhiệt độ bình thường rồi đóng gói. Đóng gói ớt sấy trong bao tải sợi PP (bao dứa) có lót túi PE bên trong, khâu kín miệng và bảo quản ở kho khô ráo thoáng mát. Việc bảo quản ớt sấy cũng như các loại rau sấy khác là một điều hết sức quan tâm trong dây truyền công nghệ sấy.
Hàm lượng ẩm của ớt sấy khá thấp, khả năng hút ẩm rất mạnh nên bao bì phải đủ kín và môi trường trong kho tương đối khô. Nếu ớt hút ẩm trở lại, vi sinh vật có điều kiện phát triển sẽ gây hư hỏng. Trang 3 Luan van Luận văn thạc sĩ GVHD: TS. Lê Minh Nhựt 1.
Tình hình nghiên cứu của đề tài ➢ Tình hình nghiên cứu ở trong nước. - Võ Mạnh Duy và Lê Chí Hiệp [1] đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình sấy bơm nhiệt kiểu thùng quay. Kết quả thực nghiệm cho thấy cà rốt được sấy ở chế độ nhiệt độ là 40oC, vận tốc tác nhân sấy là 2,5 m/s đạt hiệu suất tách ẩm tốt nhất, sản phẩm sấy giữ được màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng và mùi sắc tốt hơn so với các phương pháp sấy thông thường.1: Sơ đồ nguyên lý mô hình sấy bơm nhiệt kiểu thùng quay - Bùi Tuấn Sơn và Võ Như Quang [2] đã xác định mối quan hệ giữa chế độ sấy và thời gian sấy. So với chế độ sấy liên tục thì thời gian sấy của chế độ sấy dịu tăng lên nhưng thời gian làm việc của hệ thống lại giảm nên công suất điện tiêu thụ thấp hơn so với chế độ sấy liên tục.
Tác giả cũng so sánh kết quả khi sấy bằng bơm nhiêt và kết quả khi sấy bằng điện trở, kết quả cho thấy sấy bằng bơm nhiệt giữ được màu sắc và mùi vị tự nhiên hơn so với phương pháp sấy bằng điện trở.2: Hình dạng thực tế mô hình sấy bơm nhiệt kiểu thùng quay. Trang 4 Luan van Luận văn thạc sĩ GVHD: TS. Lê Minh Nhựt - Hoàng Ngọc Đồng và Lê Minh Trí [3] đã nghiên cứu mô hình sấy bơm nhiệt tại trường đại học công nghiệp Huế. Một số thực nghiệm trên mô hình đã cho thấy: khi giảm tỷ số nén của bơm nhiệt, nhiệt độ sấy tăng mạnh, độ ẩm giảm nhiều.
Tác giả cũng đề xuất nhiệt độ bay hơi hợp lý nhất là từ -5oC đến 0oC. Tác giả kết luận khi sấy bằng bơm nhiệt thì thời gian sấy và lượng điện tiêu thụ đều giảm hơn so với sấy bằng điện trở do độ ẩm tác nhân sấy giảm mạnh nên chênh lệch áp suất hơi nước trong tác nhân sấy tăng lên nhiều, làm giảm thời gian sấy.3: Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo của máy sấy bơm nhiệt. - Phạm Văn Tuỳ và các cộng sự [4] đã thực hiện nghiên cứu hút ẩm và sấy lạnh rau củ thực phẩm bằng bơm nhiệt, kết quả cho thấy khi sấy rau củ bằng bơm nhiệt thì thời gian sấy có lâu hơn phương pháp sấy nóng truyền thống và phương pháp sấy bằng tia hồng ngoại, nhưng các chỉ tiêu chất lượng như màu cảm quan, khả năng bảo toàn vitamin C cao hơn hẳn. Điều đó cho thấy phương pháp sấy bằng bơm nhiệt rất triển vọng trong việc sấy các loại rau quả tươi với khả năng bảo quản tốt hơn chất dinh dưỡng và màu cảm quan thực phẩm.4: Sơ đồ nguyên lý và hình dạng của máy sấy bơm nhiệt Trang 5 Luan van Luận văn thạc sĩ GVHD: TS.