Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm tại Việt Nam, rau quả tươi luôn là nhóm nông sản có giá trị dinh dưỡng cao nhưng lại chứa hàm lượng nước lớn (thường chiếm trên 80%), khiến nguyên liệu rất dễ bị hư hỏng bởi các phản ứng hóa sinh và sự phát triển của vi sinh vật sau thu hoạch. Thơm (Ananas comosus (L.) Merr) là cây ăn trái nhiệt đới có sản lượng thu hoạch lớn thứ hai tại Việt Nam, đặc biệt tập trung tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long như tỉnh Tiền Giang. Tuy nhiên, tình trạng "được mùa mất giá", dư thừa nguồn cung cục bộ cùng với việc thị trường xuất khẩu quả tươi bị thu hẹp và công nghệ chế biến sau thu hoạch chưa phát triển đồng đều đã dẫn đến tỷ lệ thất thoát nông sản đáng kể.

Phương pháp sấy truyền thống bằng khí nóng đối lưu thông thường thường đòi hỏi thời gian kéo dài, tiêu tốn nhiều năng lượng và làm suy giảm nghiêm trọng hàm lượng các hoạt chất sinh học nhạy cảm với nhiệt như vitamin C, carotenoid và hệ enzyme bromelain. Trước thực trạng đó, công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại nổi lên như một giải pháp công nghệ hiện đại, cho phép truyền năng lượng trực tiếp đến ẩm bên trong vật liệu mà không cần làm nóng khối không khí xung quanh, giúp rút ngắn chu kỳ sấy, tiết kiệm điện năng và bảo toàn tối đa giá trị cảm quan cũng như dinh dưỡng của sản phẩm.

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Nga, dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Tấn Dũng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (thực hiện tháng 07/2024), tập trung giải quyết bài toán công nghệ này với các mục tiêu và nội dung nghiên cứu cụ thể:

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ hoàn chỉnh sản xuất sản phẩm thơm sấy dẻo bằng phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại.
  2. Xác định và tối ưu hóa đồng thời các thông số công nghệ sấy (nhiệt độ, thời gian, vận tốc tác nhân sấy) nhằm đạt độ ẩm mong muốn, giảm thiểu chi phí năng lượng tiêu thụ và hạn chế tối đa sự tổn thất vitamin C.
  3. Đánh giá toàn diện chất lượng sản phẩm sau sấy về mặt hóa lý, dinh dưỡng, an toàn vi sinh vật, hàm lượng kim loại nặng và thị hiếu cảm quan của người tiêu dùng.

Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu:

  1. Khảo sát thành phần hóa học, đặc tính dinh dưỡng ban đầu của giống thơm Queen nguyên liệu.
  2. Khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố công nghệ đơn lẻ (nhiệt độ, thời gian và vận tốc gió sấy) đến quá trình thoát ẩm của nguyên liệu.
  3. Xây dựng phương án quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 với 3 yếu tố đầu vào và 3 hàm mục tiêu đầu ra.
  4. Thiết lập các mô hình toán học (phương trình hồi quy) mô tả động học độ ẩm, chi phí năng lượng và độ tổn thất vitamin C; kiểm định độ tương thích của mô hình bằng tiêu chuẩn thống kê Fisher và Student.
  5. Giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu bằng phương pháp tập nghiệm Pareto để tìm thông số sấy tối ưu; tiến hành thực nghiệm kiểm chứng.
  6. Đánh giá chất lượng thành phẩm, tính toán định mức tiêu hao nguyên liệu và sơ bộ giá thành sản phẩm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quả thơm giống Queen (thơm nữ hoàng hay còn gọi là khóm) thu hoạch tại vùng chuyên canh huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm, phân tích chỉ tiêu và kiểm thử cảm quan được thực hiện tại các phòng thí nghiệm B108, B209 và Xưởng Công nghệ Thực phẩm 3 thuộc Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện trong thời gian 6 tháng (hoàn thành vào tháng 07/2024).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và nguyên lý công nghệ sấy hồng ngoại

Sấy hồng ngoại là phương pháp sử dụng năng lượng bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 0,78 µm đến 1000 µm (chia làm 3 vùng: hồng ngoại gần $0,78 - 1,4\text{ }\mu\text{m}$, hồng ngoại trung bình $1,4 - 3\text{ }\mu\text{m}$ và hồng ngoại xa $3 - 1000\text{ }\mu\text{m}$). Cơ chế gia nhiệt dựa trên sự hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại của các liên kết phân tử trong thực phẩm. Nước ở trạng thái lỏng có dải hấp thụ bức xạ cực đại trong khoảng bước sóng từ $2,5\text{ }\mu\text{m}$ đến $3,5\text{ }\mu\text{m}$ (cùng các đỉnh phụ tại $4,7\text{ }\mu\text{m}$, $6\text{ }\mu\text{m}$ và $15,3\text{ }\mu\text{m}$).

Khi chiếu tia hồng ngoại có bước sóng phù hợp, năng lượng bức xạ kích thích các phân tử nước dao động và quay quanh liên kết với tần số cao, sinh ra nhiệt nội tại làm nhiệt độ ẩm tăng nhanh đến điểm sôi cục bộ, phá vỡ liên kết giữa nước tự do và cấu trúc mô tế bào, đẩy ẩm hóa hơi và di chuyển ra bề mặt vật liệu. Trong khi đó, các hợp chất hữu cơ đại phân tử (đường, protein, acid hữu cơ) hấp thụ bức xạ yếu hơn ở dải bước sóng này, do đó cấu trúc dinh dưỡng và màu sắc tự nhiên của sản phẩm ít bị phá hủy so với sấy nhiệt truyền thống.

Yếu tố công nghệ Cơ chế tác động đến quá trình sấy
Nhiệt độ sấy ($X_1$) Tăng hệ số khuếch tán ẩm nội tại, đẩy nhanh tốc độ bay hơi bề mặt; nhiệt độ quá cao làm tăng tổn thất nhiệt ra môi trường và phân hủy vitamin C.
Thời gian sấy ($X_2$) Quyết định lượng ẩm thoát ra để đưa sản phẩm về độ ẩm cân bằng của dạng sấy dẻo; kéo dài quá mức gây hiện tượng sẫm màu (phản ứng Maillard) và lãng phí điện năng.
Vận tốc tác nhân sấy ($X_3$) Tăng cường đối lưu cưỡng bức cuốn hơi ẩm bề mặt ra khỏi buồng sấy; vận tốc quá lớn làm nguội bề mặt nguyên liệu và tăng tải tiêu thụ của quạt gió.

Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

Đề tài sử dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia làm căn cứ kiểm soát chất lượng nguyên liệu và thành phẩm:

  • 10TCN 567:2003: Tiêu chuẩn chất lượng quả dứa tươi (hình thái, độ chín, khuyết tật vỏ, thịt quả và hương vị).
  • 10TCN 608:2005: Tiêu chuẩn khối lượng quả dứa tươi và giới hạn kim loại nặng cho phép trong dứa nguyên liệu (Sn, Cu, Zn, As, Pb, Hg, Cd).
  • TCVN / QCVN liên quan: Quy chuẩn kỹ thuật về giới hạn vi sinh vật và kim loại nặng trong rau quả chế biến khô.

Phương pháp nghiên cứu và bố trí thực nghiệm

  1. Phương pháp phân tích hóa lý:
    • Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi trên tủ sấy Memmert.
    • Xác định hàm lượng tro tổng số bằng phương pháp nung mẫu vô cơ hóa ở nhiệt độ cao.
    • Định lượng đường khử và đường tổng bằng phương pháp hóa học (chuẩn độ oxy hóa khử Fehling/ferricyanide).
    • Xác định hàm lượng acid hữu cơ tổng số bằng phương pháp chuẩn độ trung hòa với dung dịch chuẩn NaOH.
    • Định lượng hàm lượng Vitamin C (Acid ascorbic) bằng phương pháp chuẩn độ Iod với chất chỉ thị hồ tinh bột.
  2. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và xử lý dữ liệu:
    • Bố trí thực nghiệm đa yếu tố theo phương pháp trực giao cấp 2 ($N = 2^k + 2k + n_0$, với $k = 3$ yếu tố: nhiệt độ, thời gian, vận tốc gió).
    • Thiết lập phương trình hồi quy đa thức bậc hai mô tả 3 hàm mục tiêu: độ ẩm sản phẩm ($Y_1$), chi phí năng lượng tiêu thụ ($Y_2$) và độ tổn thất vitamin C ($Y_3$).
    • Đánh giá mức độ ý nghĩa của các hệ số hồi quy thông qua tiêu chuẩn Student ($t_j$) và kiểm tra độ tương thích của mô hình hồi quy với thực nghiệm bằng tiêu chuẩn Fisher ($F$).
    • Giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu bằng giải thuật Pareto và công cụ tối ưu hóa thống kê trên phần mềm Minitab và Microsoft Excel.
  3. Phương pháp đánh giá cảm quan:
    • Sử dụng phương pháp cho điểm thị hiếu (thang điểm Hedonic) đánh giá các chỉ tiêu: màu sắc, mùi, vị, độ dẻo và mức độ ưa thích chung trên hội đồng người tiêu dùng, so sánh đối chứng với hai mẫu sản phẩm cùng loại trên thị trường.

Thiết bị nghiên cứu chính

  • Hệ thống thiết bị sấy hồng ngoại DS.IR-03 do nhóm nghiên cứu chế tạo (năm 2019), trang bị hệ thống gia nhiệt bóng đèn sợi đốt hồng ngoại tự động điều khiển nhiệt độ thông qua vi xử lý và quạt gió điều chỉnh lưu lượng.
  • Tủ sấy đối lưu Memmert, khúc xạ kế đo độ Brix, máy đo pH, cân phân tích độ chính xác 0,0001g và hệ thống dụng cụ chuẩn độ thể tích chuyên dụng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này tổng hợp các cơ sở lý luận và tài liệu khoa học về cây thơm và công nghệ sấy hồng ngoại:

  • Đặc điểm thực vật học và phân loại giống thơm: Quả dứa (Ananas comosus) thuộc họ Bromeliaceae gồm 5 nhóm thương mại chính: Queen, Cayenne, Spanish, Abacaxi và Maipure. Trong đó, nhóm Queen có quả kích thước vừa phải ($600 - 800\text{ g}$), mắt lồi sâu, thịt quả vàng sẫm, cấu trúc giòn, vị ngọt đậm và ít mọng nước hơn Cayenne, là giống nguyên liệu lý tưởng cho chế biến sấy dẻo tại Việt Nam.
  • Thành phần hóa sinh và giá trị dinh dưỡng: Quả thơm chứa $81,2 - 86,2%$ nước; hàm lượng carbohydrate chiếm $85%$ chất khô (chủ yếu là sucrose, glucose, fructose); giàu khoáng chất ($K, Mg, Ca, P, Mn$) và vitamin C ($58,6\text{ mg}/100\text{g}$ theo dữ liệu USDA 2022). Quả chứa enzyme bromelain có hoạt tính protease kháng viêm và hỗ trợ tiêu hóa.
  • Chu kỳ sinh trưởng của quả thơm: Phân chia thành 4 giai đoạn rõ rệt (quả non, tăng trưởng, chín và lão hóa). Biến đổi sinh hóa trong giai đoạn chín đánh dấu bằng sự thoái hóa chất diệp lục, tích tụ đường hòa tan, tăng mạnh hàm lượng carotenoid và este thơm dễ bay hơi.
  • Tình hình sản xuất và thị trường: Phân tích dữ liệu sản lượng xuất nhập khẩu toàn cầu theo FAO (2022) và thống kê vùng nguyên liệu Việt Nam (>47.000 ha theo Cục Trồng trọt 2020), chỉ ra sự cần thiết phải đa dạng hóa sản phẩm chế biến sâu.
  • Cơ sở bức xạ hồng ngoại: Phân tích dải phổ hấp thụ năng lượng của nước và các hợp chất hữu cơ; chỉ ra ưu điểm vượt trội của sấy hồng ngoại trong việc nâng cao tốc độ truyền nhiệt, tiêu diệt vi sinh vật bề mặt và giữ màu sắc tự nhiên.

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị mẫu, bố trí thí nghiệm và các kỹ thuật đo lường:

  • Chuẩn bị nguyên liệu: Lựa chọn thơm Queen Tân Phước đạt độ chín kỹ thuật (mức 2 đến mức 3: vỏ vàng $1/3 - 2/3$ quả theo 10TCN 567:2003), tiến hành gọt vỏ, bỏ mắt, cắt lát định hình với kích thước đồng nhất, xử lý chần nhiệt sơ bộ và ngâm rim với đường tinh luyện và dịch chanh không hạt theo tỷ lệ khảo sát tối ưu.
  • Sơ đồ tiếp cận hệ thống: Thiết lập sơ đồ đối tượng công nghệ và các biến số vào/ra.
  • Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2: Xây dựng khoảng khảo sát cho 3 yếu tố công nghệ đầu vào:
    • Nhiệt độ sấy ($X_1$): dải khảo sát từ $60^\circ\text{C}$ đến $80^\circ\text{C}$.
    • Thời gian sấy ($X_2$): dải khảo sát từ $7\text{ giờ}$ đến $11\text{ giờ}$.
    • Vận tốc tác nhân sấy ($X_3$): dải khảo sát từ $2,0\text{ m/s}$ đến $4,0\text{ m/s}$.
  • Quy trình phân tích: Mô tả chi tiết phương pháp xác định hàm lượng ẩm, đường khử, acid tổng, vitamin C bằng chuẩn độ iod, quy trình đánh giá cảm quan thị hiếu theo tiêu chuẩn và kỹ thuật kiểm tra vi sinh vật/kim loại nặng.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương này trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm, phân tích mô hình hóa và thảo luận khoa học:

  • Thành phần nguyên liệu ban đầu: Đánh giá hàm lượng ẩm ban đầu ($84,5 - 86,0%$), hàm lượng đường tổng, acid hữu cơ và nồng độ vitamin C tự nhiên của thơm Queen Tiền Giang.
  • Kết quả khảo sát đơn yếu tố: Xác định đường cong động học thoát ẩm; chỉ ra sự phụ thuộc phi tuyến tính của tốc độ sấy vào nhiệt độ và vận tốc dòng khí.
  • Xây dựng mô hình toán học và kiểm định:
    • Thiết lập phương trình hồi quy đa thức bậc 2 mô tả độ ẩm sản phẩm ($Y_1$), chi phí năng lượng ($Y_2$) và độ tổn thất vitamin C ($Y_3$).
    • Toàn bộ các hệ số hồi quy được kiểm tra mức ý nghĩa bằng chuẩn Student; các hệ số không có ý nghĩa thống kê bị loại bỏ.
    • Kiểm tra tính tương thích của mô hình bằng tiêu chuẩn Fisher ($F_{\text{tính}} < F_{\text{bảng}}$), khẳng định mô hình toán hoàn toàn tương thích và mô tả chính xác quá trình thực nghiệm.
  • Giải bài toán tối ưu hóa: Tìm tập nghiệm Pareto thỏa hiệp giữa 3 mục tiêu trái ngược nhau (độ ẩm đạt mức sấy dẻo $18 - 20%$, năng lượng tiêu thụ thấp nhất, độ tổn thất vitamin C nhỏ nhất).
  • Kiểm chứng thực nghiệm và đánh giá chất lượng thành phẩm: Sấy mẫu tại chế độ tối ưu và so sánh giữa giá trị mô hình lý thuyết với số liệu phân tích thực nghiệm; đánh giá các chỉ tiêu an toàn vi sinh, kim loại nặng và cảm quan thị hiếu.
  • Quy trình công nghệ đề xuất: Hoàn thiện sơ đồ công nghệ sản xuất thơm sấy dẻo hồng ngoại và thuyết minh chi tiết từng công đoạn từ tiếp nhận nguyên liệu đến đóng gói thành phẩm.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thông số công nghệ sấy tối ưu

Sau khi giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu và tiến hành sấy thực nghiệm kiểm chứng, chế độ công nghệ sấy hồng ngoại tối ưu cho sản phẩm thơm sấy dẻo Queen được xác lập như sau:

Thông số công nghệ Giá trị tối ưu Đơn vị
Nhiệt độ sấy 70,16 $^\circ\text{C}$
Thời gian sấy 9,05 giờ
Vận tốc tác nhân sấy 3,22 m/s

Chất lượng sản phẩm thơm sấy dẻo tại chế độ tối ưu

  • Chỉ tiêu hóa lý và dinh dưỡng: Độ ẩm thành phẩm đạt ngưỡng an toàn cho sản phẩm sấy dẻo ($18 - 20%$), giữ lại được hàm lượng lớn đường tự nhiên, acid hữu cơ hài hòa và tỷ lệ tổn thất Vitamin C được khống chế ở mức thấp.
  • Chỉ tiêu an toàn vi sinh vật và kim loại nặng: Toàn bộ các chỉ tiêu vi sinh vật (tổng số vi sinh vật hiếu khí, Coliforms, Escherichia coli, Salmonella, nấm men và nấm mốc) cùng hàm lượng các kim loại nặng ($Pb, Cd, As, Hg, Cu, Zn, Sn$) đều nằm dưới ngưỡng giới hạn cho phép theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia.
  • Đánh giá cảm quan: Sản phẩm có màu vàng tươi đặc trưng của thơm Queen, bề mặt dẻo dai, không bị chai cứng hay ướt dính, mùi thơm tự nhiên giữ được tốt, vị ngọt thanh chua dịu. Điểm đánh giá thị hiếu của người tiêu dùng đối với mẫu tối ưu vượt trội so với các mẫu thơm sấy đối chứng trên thị trường.

Quy trình công nghệ sản xuất hoàn chỉnh

Tác giả đã xây dựng thành công quy trình công nghệ gồm các công đoạn:

  1. Lựa chọn nguyên liệu: Thơm Queen đạt độ chín kỹ thuật, loại bỏ quả dập nát.
  2. Sơ chế cơ học: Rửa sạch, gọt vỏ, tách bỏ mắt, cắt lát dày đồng đều và loại bỏ lõi thừa.
  3. Xử lý nhiệt sơ bộ và phối trộn: Chần nhanh để bất hoạt enzyme polyphenol oxidase (chống biến màu nâu), ngâm rim dung dịch đường và dịch chanh để cân bằng vị chua ngọt.
  4. Sấy bức xạ hồng ngoại: Vận hành trên thiết bị DS.IR-03 tại thông số $T = 70,16^\circ\text{C}$, $t = 9,05\text{ h}$, $v = 3,22\text{ m/s}$.
  5. Làm nguội và đóng gói: Hạ nhiệt độ sản phẩm về nhiệt độ phòng trong môi trường khô sạch, đóng gói trong bao bì kín màng ghép chống ẩm.

Đóng góp của đề tài

  • Đóng góp khoa học: Ứng dụng thành công lý thuyết quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 và giải thuật tối ưu hóa đa mục tiêu Pareto vào mô hình hóa động học sấy hồng ngoại đối với rau quả nhiệt đới; cung cấp hệ thống phương trình hồi quy đáng tin cậy mô tả mối quan hệ tương hỗ giữa nhiệt độ, thời gian, vận tốc gió với độ ẩm, năng lượng và suy giảm vitamin C.
  • Đóng góp thực tiễn: Cung cấp thông số vận hành chính xác và quy trình công nghệ có tính khả thi cao, có thể chuyển giao trực tiếp cho các cơ sở sản xuất và doanh nghiệp chế biến rau quả nhằm đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao giá trị gia tăng cho trái thơm Tiền Giang và giảm thiểu tổn thất nông sản sau thu hoạch.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  1. Phạm vi thiết bị: Nghiên cứu được thực hiện trên hệ thống sấy hồng ngoại DS.IR-03 quy mô phòng thí nghiệm/bán công nghiệp dạng mẻ (batch drying), chưa đánh giá trên các hệ thống sấy hồng ngoại liên tục dạng băng tải công nghiệp.
  2. Phạm vi nguyên liệu: Khảo sát tập trung chủ yếu trên giống thơm Queen tại Tiền Giang; các biến động về tính chất hóa lý của các giống thơm khác (như MD2, Cayenne) hoặc theo các mùa vụ thu hoạch khác nhau trong năm chưa được so sánh toàn diện.
  3. Thời hạn bảo quản: Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán công nghệ chế biến và đánh giá chất lượng sản phẩm ban đầu, chưa thực hiện các thử nghiệm theo dõi biến đổi chất lượng sản phẩm dài hạn trong các điều kiện bảo quản và loại bao bì khác nhau.

Hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo

  • Thử nghiệm mở rộng quy trình công nghệ trên hệ thống sấy hồng ngoại quy mô công nghiệp (buồng sấy liên tục hoặc kết hợp sóng vi sóng/hút chân không).
  • Nghiên cứu động thái suy giảm chất lượng và xác định hạn sử dụng (shelf-life) của sản phẩm trong các loại màng bao bì hút chân không, màng chống thẩm thấu oxy và ẩm ở các dải nhiệt độ bảo quản khác nhau.
  • Tận dụng phụ phẩm vỏ và bã thơm từ quá trình sơ chế để chiết xuất enzyme bromelain hoặc sản xuất thức ăn chăn nuôi, hướng đến mô hình kinh tế tuần hoàn.

Giá trị tham khảo

Khóa luận tốt nghiệp này là tài liệu chuyên khảo có giá trị cao đối với:

  1. Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Nông sản Sau thu hoạch: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp tiếp cận nghiên cứu thực nghiệm, phương pháp phân tích hóa lý thực phẩm và quy trình chế biến sản phẩm sấy dẻo.
  2. Nghiên cứu sinh, giảng viên và kỹ sư R&D: Cung cấp một case-study điển hình về việc ứng dụng toán học thống kê, quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 và tối ưu hóa đa mục tiêu Pareto để giải quyết bài toán công nghệ kỹ thuật thực phẩm phức tạp.
  3. Các cơ sở chế biến và doanh nghiệp nông sản: Cung cấp chế độ công nghệ sấy chính xác, định mức nguyên liệu và bảng thông số kỹ thuật có thể ứng dụng trực tiếp để vận hành thiết bị sấy hồng ngoại trong sản xuất thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Giống thơm nào được lựa chọn làm nguyên liệu trong nghiên cứu và tại sao?

Đề tài sử dụng giống thơm Queen (thơm nữ hoàng hay khóm) thu hoạch tại huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang. Giống thơm Queen có đặc điểm thịt quả màu vàng đậm, cấu trúc chắc giòn, hàm lượng đường cao, ít nước hơn giống Cayenne và hương vị đậm đà, rất thích hợp cho quá trình chế biến sản phẩm sấy dẻo chất lượng cao.

2. Ba thông số công nghệ sấy hồng ngoại tối ưu được xác lập trong khóa luận là bao nhiêu?

Từ kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu và kiểm chứng thực nghiệm, 3 thông số công nghệ tối ưu được xác định chính xác là:

  • Nhiệt độ sấy tác nhân: $70,16^\circ\text{C}$
  • Thời gian sấy: $9,05\text{ giờ}$
  • Vận tốc tác nhân sấy: $3,22\text{ m/s}$

3. Ba hàm mục tiêu đầu ra được đưa vào bài toán quy hoạch thực nghiệm gồm những chỉ tiêu nào?

Ba hàm mục tiêu đầu ra gồm:

  1. Độ ẩm của sản phẩm ($Y_1$): Đưa về ngưỡng sấy dẻo tiêu chuẩn ($18 - 20%$).
  2. Chi phí năng lượng tiêu thụ ($Y_2$): Tối thiểu hóa lượng điện năng tiêu hao của hệ thống sấy.
  3. Độ tổn thất Vitamin C ($Y_3$): Giảm thiểu tối đa sự phân hủy acid ascorbic do tác động nhiệt trong quá trình sấy.

4. Bức xạ hồng ngoại có dải bước sóng hấp thụ cực đại của nước trong khoảng nào?

Theo cơ sở lý thuyết được trình bày trong đề tài, dải bước sóng bức xạ hồng ngoại an toàn mà nước trong thực phẩm hấp thụ cực đại để chuyển hóa thành nhiệt năng làm bay hơi ẩm là từ $2,5\text{ }\mu\text{m}$ đến $3,5\text{ }\mu\text{m}$.

5. Thiết bị sấy hồng ngoại được sử dụng trong nghiên cứu này mang ký hiệu gì?

Nghiên cứu sử dụng hệ thống thiết bị sấy hồng ngoại mang ký hiệu DS.IR-03 (chế tạo năm 2019) do PGS. Nguyễn Tấn Dũng thiết kế và chế tạo, được lắp đặt tại phòng thí nghiệm của trường.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Nga đã hoàn thành xuất sắc mục tiêu nghiên cứu và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm thơm sấy dẻo bằng phương pháp sấy hồng ngoại. Bằng việc ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 và giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu Pareto, đề tài đã xác lập được chế độ sấy tối ưu tại nhiệt độ $70,16^\circ\text{C}$, thời gian sấy $9,05\text{ giờ}$ và vận tốc gió $3,22\text{ m/s}$. Sản phẩm thơm sấy dẻo thành phẩm đạt độ ẩm tiêu chuẩn, giữ được giá trị dinh dưỡng cao, giảm thiểu tổn thất vitamin C, đảm bảo các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm và nhận được đánh giá cảm quan thị hiếu xuất sắc. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học vững chắc và giá trị ứng dụng thực tiễn cao trong ngành công nghiệp chế biến bảo quản nông sản tại Việt Nam.