Đặt vấn đề: Hiện nay, các loại nông sản đang được các cơ sở nghiên cứu, cơ sở kinh doanh phát triển và chế biến thành nhiều loại sản phẩm nhằm kích thích nhu cầu tiêu dùng của khách hàng. Gián tiếp thúc đẩy tăng gia sản xuất và nâng cao giá trị sản phẩm cây trồng. Đồng thời, hạn chế được sự thiệt hại của nông sản sau thu hoạch. Mãng cầu xiêm là một trong những loại nông sản dễ hư hỏng.
Nhằm kích thích tiêu dùng và tạo sự đa dạng sản phẩm trên thị trường, nhiều phương pháp chế biến được hình thành. Tuy nhiên, các quá trình chế biến hầu hết đều gây ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng và các hoạt tính vốn có của sản phẩm. Các yếu tố phổ biến ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm như thời gian, nhiệt độ, các công đoạn xử lí, phụ gia, và một số thông số khác của thiết bị. Trong quá trình sấy các yếu tố chính quyết định đến chất lượng sản phẩm là nhiệt độ và thời gian sấy.
Việc cần thiết cho sự kiểm soát chất lượng sản phẩm là kiểm soát thời gian, nhiệt độ sấy phù hợp để đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên, sự kiểm soát về chất lượng dinh dưỡng sản phẩm chưa đủ để có thể mang lại hiệu quả kinh tế phù hợp. Việc hài hòa giữa chất lượng và hiệu quả kinh tế đang là vấn đề quan tâm của các doanh nghiệp. Sự tiết kiệm các chi phí phục vụ cho quá trình vận hành và giảm thời gian vận hành thiết bị góp phần tăng hiệu quả kinh tế đối với sản phẩm.
Sự thất thoát ẩm trong nguyên liệu của quá trình sấy là một trong những yếu tố cải thiện được hiệu quả kinh tế của sản phẩm. Sự kết hợp đồng thời giữa khả năng thoát ẩm và sự phân hủy hàm lượng dinh dưỡng trong quá trình sấy góp phần lựa chọn điều kiện sấy mang lại hiệu quả đáp ứng về đa khía cạnh. Việc hình thành đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình động học thoát ẩm và động học phân hủy vitamin C và polyphenol của quá trình sấy mãng cầu xiêm (Annona muricata L.) bằng phương pháp sấy lạnh.” được dựa trên tình trạng thực tế nhằm mang lại hiệu quả chất lượng dinh dưỡng và kinh tế. Trong nghiên cứu này đã thực hiện các mô hình động học nhằm làm cơ sở cho các dự đoán hàm lượng dinh dưỡng vitamin C và hoạt tính chống oxy hóa polyphenol tại bất kì thời điểm cụ thể.
Đồng thời, các mô hình động học thoát ẩm cũng giúp 1 dự đoán được hiệu quả khuếch tán ẩm và hàm lượng ẩm tại bất kì thời gian nào trong quá trình sấy. Điều này giúp linh hoạt lựa chọn được thông số phù hợp với đa nhu cầu của nhà sản xuất.2 Mục tiêu & đối tượng nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng các mô hình động học phân hủy polyphenol/vitamin C và động học thoát ẩm trong quá trình sấy lạnh dựa trên 12 mô hình cổ điển trước đây và mô hình phản ứng bậc 1, 2, chỉ ra hiệu suất thu hồi sản phẩm ở các thời điểm sấy. Nghiên cứu lựa chọn mãng cầu xiêm (Annona muricata L.) tại Tân Phú Đông, tỉnh Tiền Giang làm nguồn nguyên liệu chính cho việc thực nghiệm và đánh giá.3 Phân tích đánh giá và tình hình nghiên cứu trước đây: Các mô hình động học thoát ẩm về các loại nguyên liệu như lá mãng cầu xiêm [1], hành tây [2], chanh [3], táo [4], quả mọng [5], kiwi [6]… đã được nghiên cứu và xây dựng trước đây. Các mô hình động học phân hủy vitamin C, polyphenol trong các nguyên liệu như bông cải xanh [7], đậu xanh [8], măng tây [9], đậu Hà Lan, bắp cải, khoai tây, cà rốt [10], ca cao [11], dâu tây [12], dứa [13] cũng đã được điều tra và đánh giá dựa trên các phương pháp sấy phổ biến như sấy đối lưu, sấy năng lượng mặt trời, sấy lạnh, sấy hồng ngoại, sấy chân không, sấy có hỗ trợ vi sóng và sự kết hợp của các phương pháp sấy.
Một số các nghiên cứu trong nước được dựa trên các nguồn nguyên liệu nông sản và các phương pháp sấy phổ biến hiện nay nhằm xây dựng các mô hình phù hợp với điều kiện sấy [10], [11]. Tuy nhiên, đối với việc sấy lạnh các nguyên liệu nông sản hiện nay và trước đây đang là phương pháp hiếm được nghiên cứu mặc dù khả năng và nhu cầu ứng dụng cao. Mặt khác, hầu hết các nghiên cứu trước đây có sự đánh giá rời rạc các quá trình phân hủy và ẩm mà không có sự đồng thời đánh giá chung để lựa chọn điều kiện phù hợp. Đặc biệt đối với nguồn nguyên liệu mãng cầu xiêm được thu hoạch tại huyện Tân Phú Đông, tỉnh Tiền Giang.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Đối với lĩnh vực khoa học: Kết quả nghiên cứu là nền tảng cho sự phát triển các sản phẩm liên quan đến mãng cầu xiêm.
Cơ sở cho sự đánh giá chuyên sâu về sự mất mát các hoạt tính sinh học và tốc độ thoát ẩm của vật liệu mãng cầu xiêm. Các cơ chế được chỉ ra trong nghiên cứu là tiền đề cho các lý luận biến đổi và phân hủy các hoạt chất và dinh dưỡng trong mãng cầu xiêm nói riêng và một số nguyên liệu có cùng tính chất nói chung. Đối với đời sống thực tiễn: Kết quả nghiên cứu cung cấp một cái nhìn tổng quan về quá trình sấy nguyên liệu lát mãng cầu xiêm. Giúp các cơ sở sản xuất kiểm soát được hàm lượng dinh dưỡng và sự phối hợp hài hòa giữa chất và lượng của sản phẩm.
Nhằm mang lại hiệu quả về chất và lượng, đồng thời là cơ sở cho sự kiểm soát về kinh tế. Gián tiếp thúc đẩy tạo việc làm cho các hộ trồng mãng cầu xiêm nói riêng và các loại trái cây khác nói chung, thúc đẩy sự phát triển các ngành công nghiệp, nông nghiệp và thiết bị của quốc gia.5 Mục tiêu hoàn thiện: STT Tên sản phẩm Mục tiêu cần đạt Quy mô Mô hình động học thoát Mô hình có giá trị R2>0.9, 1 ẩm của mãng cầu xiêm chú thích đầy đủ các Phòng thí nghiệm trong quá trình sấy lạnh. thông số Mô hình động học phân Mô hình có giá trị R2>0.9, hủy vitamin C của mãng 2 chú thích đầy đủ các Phòng thí nghiệm cầu xiêm trong quá trình thông số sấy lạnh. Mô hình động học phân Mô hình có giá trị R2>0.9, hủy polyphenol của 3 chú thích đầy đủ các Phòng thí nghiệm mãng cầu xiêm trong thông số quá trình sấy lạnh.
3 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 2.1 Giới thiệu chung: 2.1 Mãng cầu xiêm: Mãng cầu Xiêm hay còn gọi là mãng cầu Xiêm (Soursop) có tên khoa học là (Annona muricata L.) là một loại cây bắt nguồn từ châu Mỹ và Caribe, có chi Annona, thuộc họ Annonaceae [14]. Trong trái mãng cầu Xiêm chứa nhiều vitamin (đặc biệt là acid ascorbic và Thiamin), dồi dào các acid amin tự do, khả năng chống oxy hóa, acid glutamic, acid aspartic, glycine serine, alanine, citrulline, cystein (hoặc cystine), arginine và lysine [15]. Ngoài ra, các thành phần dinh dưỡng trong trái mãng cầu còn được nhắc đến với hàm lượng đường cao, protein hay lipid,. Được sử dụng như một vị thuốc tại Việt Nam, mãng cầu Xiêm mang nhiều lợi ích sức khỏe so với một vài loại trái cây khác cùng họ.
1: Thành phần dinh dưỡng trong 100 g ăn được của mãng cầu xiêm. Moreno – Hernandez et al. Badrie and Schauss. Vwioko et al.2 Công nghệ sấy: Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để làm bay hơi nước tự do ra khỏi vật liệu, nguyên liệu rắn hoặc lỏng.
Điều này nhằm mục đích làm giảm khối lượng 4 nguyên liệu cũng như giảm hàm lượng nước tự do sau khi sấy để tăng độ bền, dẻo đặc biệt là kéo dài thời gian bảo quản tối đa cho sản phẩm. Một số phương pháp sấy phổ biến hiện nay như: Sấy đối lưu, sấy lạnh, sấy thăng hoa – sấy lạnh đông, sấy tiếp xúc, sấy bằng điện trường. Mỗi phương pháp sấy đều có những ưu nhược điểm khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sấy để chọn ra được phương pháp phù hợp. Trên thế giới hiện nay đã phát triển nhiều kỹ thuật và công nghệ giúp gia tăng thời gian bảo quản cũng như chất lượng cảm quan của các sản phẩm nói chung và của trái cây nói riêng.
Để tạo ra một sản phẩm hơn trái tươi cả về giá trị và chất lượng, cần có công nghệ chế biến hiện đại đi kèm các quá trình, máy móc được thiết kế với yêu cầu kỹ thuật cao. Ngày nay, thông qua các quá trình xử lí nhiệt như hấp, chần, chiên, sấy, nướng, phối trộn…đã mang lại hiệu quả cao trong việc gia tăng cảm quan cũng như chất lượng của các sản phẩm thực phẩm trong đó có trái cây. Công nghệ sấy được quan tâm nhiều hơn bởi cơ chế tách nước, tăng thời hạn sử dụng của sản phẩm. Trong đó các kỹ thuật sấy như: sấy thăng hoa, tầng sôi, sấy phun, sấy lạnh hay đối lưu,… Tùy vào tính chất cũng như cảm quan sử dụng mà lựa chọn các phương pháp sấy thích hợp cho từng loại nguyên liệu.
Với tác nhân sấy là dòng không khí khô, sấy lạnh (sấy bơm nhiệt) được biết đến là một kỹ thuật sấy mà ở quá trình này tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp và liên tục trên bề mặt nguyên liệu. Sấy lạnh không chỉ ứng dụng trong thực phẩm, đây còn là công nghệ khá mới được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp hiện nay như công nghiệp giấy, công nghệ sinh học, dệt may, nông nghiệp,…và thực phẩm. Với cơ chế loại bỏ nước dựa trên khả năng chịu nhiệt của liên kết giữa nước và nguyên liệu rất thuận tiện và dễ dàng để cài đặt và thiết kế quy trình tạo ra sản phẩm phù hợp. Kỹ thuật sấy lạnh được áp dụng rộng rãi với quy mô lớn và trên nhiều loại sản phẩm như tạo ra các sản phẩm sấy từ rau trái: lúa mạch, olive xanh rau bó xôi táo nấm rau củ,…vậy nên, việc ứng dụng đa dạng hóa sản phẩm trong thực phẩm từ nguồn nguyên liệu mới – mãng cầu Xiêm được quan tâm rộng rãi [19], [20].3 Mô hình động học: Trong quá trình sấy sự xuống cấp của vitamin C, polyphenol trong quá trình là vấn đề chính của việc giảm chất lượng dinh dưỡng của mãng cầu xiêm.
Thực tế này có tầm quan trọng rất lớn đối với các nhà sản xuất mãng cầu xiêm để chế biến và bảo quản đúng cách trong điều kiện thích hợp, do đó người tiêu dùng sẽ nhận được lợi ích tối đa của hàm lượng dinh dưỡng trong nguyên liệu.