Đặt vấn đề Hiện nay, công nghệ khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, đời sống của con người ngày một nâng cao, nền kinh tế nước ta đã có những chuyển đổi đáng kể. Bên cạnh những chuyển biến tích cực đó cũng là sức ép cạnh tranh lớn, những yêu cầu về chất lượng sản phẩm lại càng khắt khe khi đã hòa nhập với thế giới. Các ngành công nghiệp sản xuất nói chung và ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng phải thay đổi công nghệ sản xuất để nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng và xuất khẩu. Như chúng ta đã biết, chiên là một quá trình tách nước, tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ sôi của dầu nhằm mục đích thay đổi tính chất lưu biến nguyên liệu ban đầu tạo ra sản phẩm có cấu trúc xốp, giòn, mềm có tính đàn hồi và có giá trị cảm quan cao, kéo dài thời gian sử dụng.
Tuy nhiên, khi chiên ở điều kiện áp suất thường, nhiệt độ sôi của dầu trên 100oC tiếp xúc trực tiếp với O2 không khí làm quá trình phản ứng oxy hóa xảy ra nhanh, dẫn đến chất lượng sản phẩm giảm. Bên cạnh đó, phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao sẽ làm biến đổi thành phần protein, lipid, glucid, ., thành các chất độc hại. Khi các chất này được dung nạp vào cơ thể chúng có khả năng gây ra các bệnh như: tim mạch, huyết áp, béo phì, gan, thận, ung thư… gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người. Ngoài ra dầu chiên ở nhiệt độ cao cũng bị oxy hóa mạnh tạo ra những chất độc, rất nguy hại nếu tái sử dụng dầu chiên này cho những lần tiếp theo.
Để khắc phục nhược điểm đó, Thầy Nguyễn Tấn Dũng cùng với các cộng sự Thầy Lê Tấn Cường và Thầy Lê Văn Hoàng và KS. Lê Trung Hiếu đã hướng dẫn nhóm nghiên cứu chúng tôi là sinh viên năm cuối ngành Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM tính toán, thiết kế và chế tạo thành công "Hệ thống chiên chân không DVF-01" năm 2019. Quá trình chiên chân không (Vacuum Frying) thực hiện trong điều kiện môi trường chân không nên nhiệt độ sôi của dầu giảm và không tiếp xúc với oxy không khí nên ngăn cản quá trình oxy hóa xảy ra, từ đó chất lượng của sản phẩm được nâng cao. Hệ thống chiên chân không DVF-01 được tự động hóa hoàn toàn quá trình chiên, đo lường và điều khiển tất cả các thông số công nghệ (nhiệt độ dầu chiên, áp suất môi trường chiên, thời gian chiên) để khi tiến hành quá trình chiên thì sản phẩm làm ra có chất lượng tốt nhất, chi phí năng lượng thấp, giá thành giảm.
Khoai tây là một loại củ rất phổ biến ở nước ta, là nguồn nguyên liệu phong phú,dễ tìm, giá thành rẻ nhưng lại chứa rất nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể. Với khao khát tạo ra các sản phẩm ăn liền, chứa nhiều chất dinh dưỡng tự nhiên, đặc biệt giải quyết đầu ra, tăng giá trị sử dụng của cây khoai tây, thỏa mãn nhu cầu và đa dạng sự lựa chọn cho người tiêu dùng, phục vụ việc học tập nghiên cứu, tìm hiểu kỹ thuật sản xuất thực phẩm hiện đại để tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao, vì vậy nhóm quyết định chọn đề tài nghiên cứu tốt nghiệp của mình là: “NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIÊN CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 24KG NGUYÊN LIỆU KHOAI TÂY/MẺ” Trang | 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. Nguyễn Tấn Dũng 2. Mục tiêu Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống chiên chân không năng suất 24kg khoai tây/mẻ.
Đáp ứng được yêu cầu công nghệ đặt ra ứng dụng vào thực tiễn sản xuất. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu ❖ Đối tượng của nghiên cứu: hệ thống chiên chân không dùng để chiên các thực phẩm tạo ra các sản phẩm chất lượng cao. ❖ Giới hạn của nghiên cứu: đề tài tập trung tính toán thiết kế chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 24kg/mẻ. Nội dung - Tổng quan tài liệu về nguyên liệu và công nghệ chiên chân không.
- Xác định các thông số công nghệ cần thiết cho tính toán thiết kế. - Tính toán thiết kế hệ thống chiên chân không dựa trên các phương trình cân bằng vật chất năng lượng. - Chế tạo hệ thống chiên chân không bằng các phương pháp cơ khí. - Tính toán thiết kế hệ thống tự động điều khiển.
- Vận hành và khảo nghiệm hệ thống chiên chân không để xác lập chế độ chiên thích hợp. - Xây dựng quy trình chiên chân không cho sản phẩm khoai tây chiên. - Tính kinh tế hệ thống chiên chân không và sản phẩm. - Kết luận và kiến nghị.
Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tham khảo tài liệu, phân tích tổng hợp của quá trình chiên chân không. - Phương pháp thực nghiệm và phân tích hóa học để xác định giá trị của các hàm mục tiêu. - Phương pháp tính toán thiết kế dựa vào các kiến thức chuyên ngành. - Phương pháp chế tạo gia công cơ khí.
- Phương pháp tự động điểu khiển bằng lập trình trên máy tính. Ý nghĩa khoa học - Đề tài này làm cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế chế tạo hệ thống chiên chân không. - Đề tài này cho phép khảo nghiệm trên hệ thống chiên chân không để xác định tham số công nghệ làm cơ sở khoa học cho việc xác lập chế độ công nghệ chiên chân không. Trang | 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.
Nguyễn Tấn Dũng 7. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài này đã tính toán thiết kế chế tạo hệ thống chiên chân không nhằm ứng dụng vào thực tiễn sản xuất thay thế các công nghệ ngoại nhập làm giảm chi phí đầu tư, mang lại lợi thế cho doanh nghiệp, phát triển kinh tế đất nước. Bố cục Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và tính toán Chương 3: Tính toán, thiết kế và chế tạo Chương 4: Khảo nghiệm thực tế, hiệu chỉnh thiết bị chiên chân không Kết quả & bàn luận Kết luận & kiến nghị Trang | 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. Nguyễn Tấn Dũng CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Tổng quan về khoai tây 1.
Giới thiệu chung và nguồn gốc khoai tây Khoai tây, tên khoa học là Solanum tuberosum, là cây lương thực quan trọng thứ tư thế giới sau lúa mì, ngô và gạo với trọng lượng tươi là 388 triệu tấn được sản xuất vào năm 2017. Trong đó ở châu Á sản xuất 196 triệu tấn, châu Âu sản xuất 122 triệu tấn và châu Phi sản xuất 25 triệu tấn, nơi khoai tây là nguồn cung cấp carbohydrate chính trong chế độ ăn uống của hàng trăm triệu người (FAOSTAT). Khoai tây hoang dã đã được tìm thấy trên toàn châu Mỹ, từ Hoa Kì đến miền Nam Chile (Hijmans và Spooner, 2001). Từ xa xưa, khoai tây là nguồn thực phẩm quan trọng của người Inca, khi nó được cho rằng có thể chữa được chứng đau đầu, gãy xương, bệnh về da và thấp khớp, và đã được trồng và sử dụng bởi người Inca hơn 2000 năm trước khi người châu Âu đến Tân Thế giới.
Sau sự kiện Colombus tìm ra châu Mỹ vào năm 1492, khoai tây dần được du nhập vào châu Âu và trở thành loại thực phẩm được ưa chuộng. Khi chế độ thực dân châu Âu lan khắp thế giới, khoai tây đã từng bước du nhập vào Bắc Mỹ, châu Phi và châu Á (Guenthner, 2001). Khoai tây được nhập vào Việt Nam năm 1890. Từ năm 1980, khoai tây được quan tâm và đã có đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước mà Viện Khoa học và kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam là cơ quan chủ trì.
Nhờ vậy, năng suất khoai tây đã được nâng cao, trước thường là 8 tấn/ha, cao nhất là 18-20 tấn/ha, từ năm 1981 đến nay, năng suất bình quân đạt gần 12 tấn/ha, cao nhất đạt 35-40 tấn/ha, có thời điểm khoai tây đã xuất khẩu sang Nga (có năm tới 1. Khi lương thực lúa gạo và ngô dồi dào thì khoai tây được nghiên cứu theo hướng chất lượng và hiệu quả. Phân bố Khoai tây ở Việt Nam chủ yếu trồng vào vụ đông, một số nơi có khí hậu lạnh, như Lâm Đồng, Lào Cai được trồng vụ thu, hoặc vụ xuân hè. Tổng diện tích trồng khoai tây hàng năm của cả nước khoảng từ 25.000 ha, tập trung ở các tỉnh đồng bằng và một số tỉnh miền núi phía Bắc.
Sản lượng khoai tây ở Việt Nam bao gồm hơn 10 giống. Giống Thường Tín vẫn còn được trồng khoảng 8,5% diện tích cả nước, nhất là các tỉnh Thái Bình, Hải Dương, Nam Định và Ninh Bình. Các giống nhập từ châu Âu như Diamant, Mariella và Nicola đang được trồng chủ yếu ở đồng bằng sông Hồng với 15,19% tổng diện tích. Đặc biệt giống VT2 của Trung Quốc chiếm tới 66% tổng diện tích khoai tây vì nó cho năng suất khá cao (khoảng 16-20 tấn/ha).
Trang | 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. Nguyễn Tấn Dũng 1. Phân loại Hiện nay ở Việt Nam có các giống cây trồng chính được thể hiện trong Bảng 1. Giống VT2 hiện đang là giống được các nông dân ưa chuộng nhất bởi thời gian sinh trưởng ngắn và năng suất khá cao.
Các giống cây trồng thông dụng ở Việt Nam [15] Giống Thời gian Năng suất Sức chống chịu Đặc điểm sinh trưởng trung bình (ngày) (tấn/ha) ACT 53 70 – 80 20 – 25 Kháng bệnh mức Củ tròn to, ruột màu (Anh) trung bình, chịu vàng nhạt, mắt nông, nóng và rét khá chất lượng khá Diamant 85 – 90 18 – 20 Kháng bệnh mức Củ to đều hình ovan, (Hà trung bình, chịu vỏ mầu vàng có đốm Lan) nóng trung bình mầu vàng nâu, ruột kém mầu vàng, mắt nông vừa, chất lượng ngon, đạt tiêu chuẩn chế biến Solara 85 – 90 25 – 30 Kháng tốt với bệnh Củ có dạng tròn, cỡ củ (Đức) mốc sương, chậm lớn, vỏ củ màu vàng, thoái hoá, chịu ruột củ vàng đậm, mắt nóng khá củ nông, có khả năng chống lại sự va chạm từ bên ngoài VT2 70 – 80 20 – 25 Kháng bệnh mức Củ tròn to, ruột mầu (Trung trung bình, chịu vàng nhạt, mắt nông, Quốc) nóng và rét khá chất lượng khá PO3 110 – 110 30 – 35 Hàm lượng chất khô khá cao có khả năng chế biến Chips P3 90 – 100 20 – 25 Khả năng kháng Củ dạng tròn, vỏ màu (CIP) với bệnh vi rút rất vàng sáng, mắt củ màu tốt, thoái hoá chậm tím, mầm có màu tím nên rất bền trong đậm, ruột củ màu tím sản xuất nhạt 1. Đặc điểm sinh học Cây khoai tây là cây lưu niên thân thảo cao khoảng 60 cm. Hoa khoai tây có màu trắng, hồng, đỏ, xanh, hoặc màu tím, nhụy hoa màu vàng.