Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu kỹ thuật sấy đối lưu và microwave cho khổ qua Momordica charantia L

• Tác giả: Nguyễn Thị Vân Linh
• Người hướng dẫn: GVC. Trần Bích Lam
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Kỹ Thuật Sấy Đối Lưu Kết Hợp Microwave Cho Khổ Qua Momordica Charantia L
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT LUẬN ÁN
• ABSTRACT
• LỜI CÁM ƠN
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của luận án
• 2. Mục tiêu của luận án
• 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. CÔNG NGHỆ SẤY RAU TRÁI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
• 1.1.1. Giới thiệu về quá trình sấy ở nhiệt độ thấp
• 1.1.2. Những biến đổi chất lượng của rau trái khi sấy ở nhiệt độ thấp
• 1.1.3. Thành tựu trong và ngoài nước liên quan đến sấy nhiệt độ thấp
• 1.1.4. Ưu nhược điểm khi sấy rau trái ở nhiệt độ thấp
• 1.2. CÔNG NGHỆ SẤY RAU TRÁI DƯỚI TÁC DỤNG CỦA VI SÓNG (MICROWAVE)
• 1.2.1. Giới thiệu vi sóng và cơ chế gia nhiệt của vi sóng
• 1.2.2. Sấy rau trái dưới tác dụng của bức xạ MW
• 1.2.3. Những biến đổi chất lượng của rau trái khi sấy có sự tác dụng của MW
• 1.2.4. Thành tựu trong và ngoài nước về quá trình sấy rau trái dưới tác dụng của MW
• 1.2.5. Ưu và nhược điểm của quá trình sấy rau trái dưới tác dụng của MW
• 1.3. GIÁ TRỊ CỦA KHỔ QUA VÀ NGHIÊN CỨU SẤY KHỔ QUA
• 1.3.1. Gọi tên và phân loại khổ qua
• 1.3.2. Thành phần hóa học và giá trị dược lý của khổ qua
• 1.3.3. Những nghiên cứu liên quan đến quá trình sấy khổ qua
• 1.4. Tổng kết chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT – THIẾT BỊ
• 2.1.1. Nguyên liệu khổ qua
• 2.1.2. Thiết bị phân tích
• 2.2. THIẾT BỊ SẤY ĐỐI LƯU BỞI TÁC NHÂN SẤY NHIỆT ĐỘ THẤP CÓ SỰ KẾT HỢP VỚI MICROWAVE
• 2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.4. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
• 2.4.1. Đánh giá khả năng kết hợp vi sóng với không khí khô nhiệt độ thấp trong việc giải phóng nhiệt của vật liệu sấy
• 2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện sấy
• 2.4.3. Nghiên cứu động học sấy trong quá trình sấy LTMWAD
• 2.4.4. Nghiên cứu động học biến đổi của một số thành phần hóa học trong suốt quá trình sấy LTMWAD
• 2.4.5. Nghiên cứu động học biến đổi màu sắc trong suốt quá trình sấy LTMWAD
• 2.4.6. Nghiên cứu động học hydrate hóa của các lát khổ qua sau khi sấy bằng LTMWAD
• 2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.5.1. Phương pháp nghiên cứu mô phỏng thiết lập điều kiện sấy
• 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu động học sấy trong quá trình sấy LTMWAD
• 2.5.3. Phương pháp nghiên cứu động học biến đổi thành phần hóa học trong suốt quá trình sấy
• 2.5.4. Phương pháp nghiên cứu động học biến đổi màu sắc trong suốt quá trình sấy
• 2.5.5. Phương pháp nghiên cứu động học hydrate hóa của lát khổ qua sấy
• 2.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 2.6.1. Xác định pH dịch ép khổ qua
• 2.6.2. Xác định sự co rút của lát khổ qua
• 2.6.3. Xác định các chuẩn số
• 2.6.4. Xác định hàm lượng phenolic tổng
• 2.6.5. Xác định hàm vitamin C
• 2.6.6. Xác định khả năng chống oxy hóa (khử DPPH)
• 2.6.7. Xác định khả năng khử sắt (FRAP)
• 2.6.8. Xác định thông số màu sắc
• 2.6.9. Xác định tỷ lệ hút nước
• 2.7. XỬ LÝ SỐ LIỆU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU KHỔ QUA TRONG NGHIÊN CỨU
• 3.2. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP VI SÓNG VỚI KHÔNG KHÍ NHIỆT ĐỘ THẤP TRONG VIỆC GIẢI PHÓNG NHIỆT CỦA VẬT LIỆU SẤY
• 3.2.1. Mô phỏng phân bố điện từ trong lò vi sóng và phân bố nhiệt ở các lát khổ qua
• 3.2.2. Đánh giá khả năng kết hợp vi sóng với không khí nhiệt độ thấp trong việc giải phóng nhiệt của vật liệu sấy
• 3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY ĐẾN KHẢ NĂNG THOÁT ẨM VÀ CHẤT LƯỢNG LÁT KHỔ QUA SẤY KHÔ
• 3.3.1. Ảnh hưởng của MWPD
• 3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân sấy
• 3.3.3. Ảnh hưởng của vận tốc tác nhân sấy
• 3.4. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC SẤY TRONG QUÁ TRÌNH SẤY LTMWAD
• 3.4.1. Mô hình toán học tiên đoán sự thay đổi tỉ lệ ẩm trong suốt quá trình sấy
• 3.4.2. Ảnh hưởng của điều kiện sấy LTMWAD đến hệ số khuếch tán ẩm
• 3.4.3. Năng lượng hoạt hoá cho quá trình thoát ẩm khi sấy các lát khổ qua bằng phương pháp LTMWAD
• 3.5. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC BIẾN ĐỔI MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA KHỔ QUA TRONG SUỐT QUÁ TRÌNH SẤY LTMWAD
• 3.5.1. Ảnh hưởng của quá trình sấy LTMWAD đến sự biến đổi của TPC
• 3.5.2. Ảnh hưởng của quá trình sấy LTMWAD đến sự biến đổi của vitamin C
• 3.6. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC BIẾN ĐỔI MÀU SẮC CỦA CÁC LÁT KHỔ QUA SẤY LTMWAD
• 3.7. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC HYDRATE HÓA CỦA CÁC LÁT KHỔ QUA SẤY KHÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP LTMWAD
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• A. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• A.1. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TPC
• A.2. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VITAMIN C
• A.3. XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG KHỬ GỐC DPPH
• A.4. XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG KHỬ SẮT
• B. CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM KHÁC
• B.1. KẾT QUẢ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG TPC TRONG SUỐT QUÁ TRÌNH LTMWAD
• B.2. KẾT QUẢ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG VITAMIN C TRONG SUỐT QUÁ TRÌNH LTMWAD
• B.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HỒI QUY PHI TUYẾN ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TƯƠNG THÍCH CỦA CÁC MÔ HÌNH ĐẾN SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN TPC VÀ VITAMIN C TRONG SUỐT QUÁ TRÌNH LTMWAD
• B.4. XỬ LÝ THỐNG KÊ DỮ LIỆU THỰC NGHIỆM

I. Giới thiệu về kỹ thuật sấy

Kỹ thuật sấy là một phương pháp quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm, giúp loại bỏ độ ẩm từ nguyên liệu, từ đó tăng cường tính ổn định và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Trong nghiên cứu này, kỹ thuật sấy đối lưu kết hợp với microwave được áp dụng cho khổ qua (Momordica charantia). Phương pháp này không chỉ giúp giảm thời gian sấy mà còn duy trì được các hoạt chất sinh học có lợi trong khổ qua. Theo nghiên cứu, việc kết hợp giữa sấy đối lưu và sấy microwave đã cho thấy hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống. "Kỹ thuật sấy kết hợp không khí khô và bức xạ vi sóng có thể khắc phục nhược điểm của phương pháp sấy nhiệt độ thấp".

1.1. Đặc điểm của khổ qua

Khổ qua là một loại rau quả giàu dinh dưỡng, chứa nhiều vitamin và khoáng chất, đặc biệt là vitamin C và các hợp chất phenolic. Những thành phần này có tác dụng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ sức khỏe con người. Tuy nhiên, khổ qua có hàm lượng nước cao, dẫn đến việc dễ bị hư hỏng sau thu hoạch. Do đó, việc áp dụng công nghệ sấy là cần thiết để bảo quản và gia tăng giá trị dinh dưỡng của khổ qua. "Khổ qua được chọn lựa làm vật liệu đại diện để nghiên cứu vì đây là một nguyên liệu giàu hoạt chất chống oxy hóa".

II. Nghiên cứu kỹ thuật sấy LTMWAD

Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát kỹ thuật sấy đối lưu nhiệt độ thấp kết hợp với microwave (LTMWAD) trên khổ qua. Các yếu tố như công suất vi sóng (MWPD) và nhiệt độ tác nhân sấy (Tair) được điều chỉnh để tối ưu hóa quá trình sấy. Kết quả cho thấy, việc tăng MWPD và Tair sẽ làm tăng tốc độ thoát ẩm và cải thiện chất lượng sản phẩm. "Khi tăng MWPD và/hoặc tăng Tair đã làm tăng tốc độ thoát ẩm và tăng cả tốc độ biến đổi thành phần hóa học". Điều này cho thấy sự kết hợp giữa hai phương pháp sấy có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc bảo quản khổ qua.

2.1. Ảnh hưởng của MWPD và Tair

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng MWPD và Tair có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sấy. Cụ thể, khi MWPD tăng từ 1,5 đến 4,5 W/g và Tair từ 20 đến 30°C, tốc độ thoát ẩm cũng tăng lên. Điều này đồng nghĩa với việc thời gian sấy được rút ngắn, giúp bảo toàn các hợp chất dinh dưỡng trong khổ qua. "Mô hình Weibull được xác định phù hợp để mô tả sự thoát ẩm của khổ qua trong quá trình sấy". Sự kết hợp này không chỉ cải thiện hiệu suất sấy mà còn bảo vệ các hoạt chất sinh học trong khổ qua.

III. Đánh giá hiệu quả sấy

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng kỹ thuật sấy LTMWAD không chỉ giúp giảm thời gian sấy mà còn duy trì được chất lượng của khổ qua. Việc áp dụng phương pháp này đã cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc bảo quản các hợp chất dinh dưỡng như vitamin C và phenolic. "Sự phân hủy TPC và vitamin C trong nghiên cứu này được giả định chủ yếu do quá trình phân hủy bởi enzyme". Điều này cho thấy rằng việc kiểm soát các yếu tố trong quá trình sấy là rất quan trọng để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.

3.1. Tác động của sự co rút

Trong quá trình sấy, hiện tượng co rút của khổ qua đã ảnh hưởng lớn đến hiệu quả thoát ẩm. Sự co rút này không chỉ làm giảm khả năng thoát ẩm mà còn gây ra những tổn thương trong cấu trúc bên trong của khổ qua. "Sự co rút cũng đã làm biến đổi cấu trúc bên trong, gây ra những tổn thương bất thuận nghịch trong quá trình sấy". Điều này cho thấy rằng việc nghiên cứu và điều chỉnh các yếu tố trong quá trình sấy là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.