MỞ ĐẦU Chương này trình bày các van đê có liên quan đên dé tài như: ly do chon đê tài, mục tiêu của đê tài, đôi tượng và phạm vi nghiên cứu của đê tài, ý nghĩa khoa học và thực tiên cua dé tai. Lý do chọn đề tài Làm lạnh chân không là một trong những phương pháp làm lạnh sơ bộ, có thời gian làm lạnh nhanh (khoảng 20 tới 30 phút). Bản chất của phương pháp này là làm lạnh sản phẩm trong điều kiện chân không có khử âm nhờ dàn bay hơi của hệ thống lạnh. Do sản phẩm được làm lạnh nhanh trong môi trường chân không nên sản phẩm không bị thối rữa, giữ nguyên màu sắc, hương vị và chất lượng gần như ban đầu.
Chính vì phương pháp này có nhiều ưu việt nên tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dung công nghệ làm lạnh chân không trong việc bảo quan bắp”. Mục tiêu của đề tài Tìm hiểu khả năng ứng dụng công nghệ làm lạnh chân không trong việc bảo quản rau quả. Viết chương trình tính toán máy lạnh chân không bang Matlab. Thử nghiệm công nghệ làm lạnh chân không dé làm lạnh bắp ngô.
Lập mô hình toán nhằm mô phỏng nhiệt độ tâm trái bắp theo thời gian làm lạnh chân không. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 1. Đối tượng Đối tượng nghiên cứu là trái bắp loại hạt vàng. Phạm vi nghiên cứu Khi xây dựng mô hình toán để mô phỏng nhiệt độ tâm trái bắp theo thời gian thì xem trái bắp như vật thé đồng chất hình trụ.
Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Kết quả đề tài này, có thể dùng làm tài liệu thiết kế hệ thống làm lạnh chân không, với quy trình vận hành va thông số làm việc tương ứng với từng loại san phẩm rau quả khi công nghệ này được pho biến rộng rãi. Y nghĩa thực tiễn Đề tài này cho thấy khả năng khả năng áp dụng công nghệ làm lạnh chân không trong việc bảo quản rau quả vao thực tế với những ưu thế nhất định so với các phương pháp làm lạnh thông thường như: sản phẩm giữ được mùi vị sẵn có, không bị biến chất, không bị phân hủy do nhiệt vì được làm lạnh ở nhiệt độ thấp và sản phẩm có độ tươi nhất định, với thời gian làm lạnh nhanh. nhằm làm tăng giá trị sản phầm đạt chât lượng cao phục vụ cho nhu câu xuât khâu sang nước ngoài.
CHƯƠNG 2: TONG QUAN Chương này trình bay các van dé có liên quan đến dé tài như: các phương pháp bảo quản rau quả, tác dụng của việc bảo quản ở nhiệt độ thấp và tách nước, trong đó có mô tả phương pháp làm lạnh chân không (so đồ nguyên lý, hoạt động. ưu nhược điểm, và thông số làm lạnh chân không của một số rau quả), nêu bảng đề nghị phương pháp làm lạnh của một số sản phẩm, so sánh tiêu hao năng lượng giữa một số phương pháp làm lạnh, tình hình nghiên cứu làm lạnh chân không trong và ngoài nước, trong đó có nêu tinh cấp thiết của dé tai và phương pháp nghiên cứu khoa học. Giới thiệu một số phương pháp bảo quản rau quả 2. Các van dé chung khi bảo quan rau qua Rau quả sau khi thu hoạch, muốn không bị hư hỏng và thời gian sử dụng lâu dài thì phải nhanh chóng đem đi bảo quản.
Công nghệ bao quan rau quả phải đáp ứng ba mục tiêu chính sau: [1] 1. Giữ vững chất lượng (hình dáng, kết câu, hương vị và giá trị dinh dưỡng). Bảo vệ thực phẩm an toản. Giảm tốn thất giữa thời điểm thu hoạch và tiêu dùng.
Bao quản thực phẩm bang nhiều phương pháp khác nhau, có 3 nguyên tắc chính: [2| 1. Ức chế hoặc ngăn ngừa vi sinh vật gây thối hỏng thực phẩm: - Ngăn ngừa vi sinh vật gây thối hỏng thực phẩm bằng cách vô trùng thực phẩm. - Ngăn ngừa vi sinh vật gây thối hỏng thực phẩm băng cách loại bỏ vi sinh vật. - Ngăn ngừa vi sinh vật gây thối hỏng thực phẩm băng cách tiêu diệt vi sinh vật.
- Ức chế vi sinh vật gây thối hỏng thực phẩm băng cách cản trở sự sinh trưởng và hoạt động của chúng. Ức chế hoặc ngăn ngừa sự tự thối hỏng của thực phẩm: - Ức chế hoặc ngăn ngừa thực phẩm tự hỏng băng cách phá hủy hoặc vô hoạt các enzym có trong thực phẩm. - Ức chế hoặc ngăn ngừa thực phẩm tự hỏng băng cách ức chế hoặc ngăn ngừa các phản ứng hóa học trong thực phẩm. Ngăn ngừa những nguyên nhân gây hại như côn trùng, chuột bọ, chim chóc, hóa chất.
Như vay, các phương pháp bảo quản khác nhau dựa trên các nguyên tắc sau: - Bảo quản ở nhiệt độ thấp - Say khô / tách nước - Điều kiện yếm khí / lên men - Hóa chat bảo quan Trong phạm vi đề tài này, chúng ta chỉ nói 2 nguyên tặc bảo quản: bảo quản ở nhiệt độ thấp và tách nước. Tác dụng của việc bảo quản ở nhiệt độ thấp [2] Sử dụng nhiệt độ thấp dé làm chậm hoặc làm dừng sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm. Tuy nhiên, nó cũng làm các phản ứng hóa học và hoạt động của enzym trong thực phẩm chậm lại. Nam mốc, nâm men, vi khuẩn được coi là tạp chat làm nhiễm ban thực phẩm, mà chỉ cần điều kiện phù hợp chúng sẽ phát triển làm cho thực phẩm thay đổi không tốt.
Mỗi loại vi sinh vật có nhiệt độ tốt nhất cho sự phát triển và nhiệt độ thấp nhất mà tại đó vi sinh vật không sinh sản được. Khi nhiệt độ giảm từ nhiệt độ tốt nhat xuống gan nhiệt độ thập nhất thì tốc độ phát triển của vi sinh vật giảm xu6ng va chậm nhất tại nhiệt độ thập nhất. Nhưng vi sinh vật vẫn có thể tiếp tục hoạt động trao đổi chất. Vì vay, làm lạnh thực phẩm từ nhiệt độ thường xuống nhiệt độ thấp sẽ có tác động khác nhau đến các vi sinh vật đang có trong thực phẩm.
Nhiệt độ giảm đến 10 °C thi 1 số vi sinh vật ngừng phát triển, các vi sinh vật khác phát triển chậm nhưng phạm vi này sẽ khác nhau với mỗi loại vi sinh vật. Nhiệt độ giảm xuống dưới 10 °C thì nhiều loại vi sinh vật sẽ ngừng phát triển, và các vi sinh vật khác phát triển chậm. Vì vậy, bảo quản ở nhiệt độ thấp có ảnh hưởng lớn đến loại vi sinh vật phân hủy. Sự phát triển và các phản ứng trao đôi chat của vi sinh vật đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ mà lại phụ thuộc vào các enzym và tốc độ các phản ứng enzym cua vi sinh vat.
Vi vay, khi ha thap nhiét do thi lam giam tốc độ phát triển của vi sinh vật, bên cạnh đó còn làm giảm tốc độ các phản ứng. Làm lạnh đông ức chế sự phát triển của hâu hết các vi sinh vật trong thực phẩm và làm tốc độ phát triển của vi sinh vật cham lại. Nhiệt độ khoảng 5 + 6 °C, hoặc thấp hơn có tác dụng làm chậm sự phát triển của toàn bộ vi sinh vật phân hủy thực phẩm, ngoại trừ Clostridium botulium. Tác dụng của việc bao quan khi tach nước [2] Có thé ức chế các vi khuẩn phân hủy thực phẩm băng cach say khô và tách nước của thực phẩm.
Các vi sinh vật khác nhau đòi hỏi lượng âm dé phát triển khác nhau và được biểu thị băng hoạt độ nước. Rau quả có lượng âm lớn cho phép vi sinh vật hoạt động tốt hơn. Loại bỏ 4m trong rau quả, tức làm giảm lượng âm có giá trị (hoạt độ nước) trong thực phẩm, làm cho thực phẩm bị khô héo. Một trong các ví dụ là tách nước băng phương pháp thấm thấu.
Các phương pháp bảo quản lạnh Hiện nay, có nhiêu phương pháp bảo quản rau quả sau thu hoạch như: bảo quản tự nhiên và bảo quản nhân tạo. Bảo quản tự nhiên là phương pháp dựa vào điều kiện thiên nhiên gân nơi thu hoạch như: sử dụng nước giêng làm mat [1], lợi dụng độ cao (nhiệt độ không khí sẽ giảm di 10 °C khi độ cao tăng lên 1 km so với mặt nước biến [1]). Bảo quản nhân tao là phương pháp bảo quản dùng thiết bi, máy móc. Phương pháp bảo quản lạnh bao gôm: làm lạnh sản phẩm băng cách đối lưu cưỡng bức không khí (forced-air cooling), làm lạnh sản phẩm trong nước lạnh (immersion hydrocooling), làm lạnh bang cách phun nước lên sản phẩm (hydraircooling), làm lạnh sản phẩm trong môi trường chân không (vacuum cooling) [3].
Lam lạnh sản phẩm bang cách đôi lưu cưỡng bức không khí (forced-air cooling) Đây là phương pháp làm lạnh phố bién nhất. Gid lạnh được quạt thổi vào kho lạnh dé làm lạnh sản phẩm, trao đổi nhiệt VỚI Sản phẩm xong, gió có nhiệt độ cao được hồi về dàn lạnh để hạ thấp nhiệt độ xuống, rồi nhờ quạt thôi vào kho lạnh. Vận tốc 210 tối ưu khoảng 1,5 đến 2 m/s. [3] * Ưu diem: Thời gian làm lạnh có thế đạt được gấp 4 đến 10 lần kiểu làm lạnh đối lưu tự nhiên.
* Nhược điểm: Rau quả có thé bị mat nước (tùy thuộc vào nhiều yếu tố: tốc độ gió, nhiệt độ va độ âm phòng lạnh).- —H Quạt \ Dàn lạnh khóa cài khay đề sản phẩm _—— Gió lạnh ^ a Hình 2. 1 Làm lạnh đối lưu cưỡng bức không khí [3] 2. Làm lạnh sản phẩm trong nước lạnh (immersion hydrocooling) Sản phẩm được nhúng vào bé nước lạnh. Bé nước lạnh này được làm lạnh nhờ hệ thống lạnh.
Thông số làm việc: [3] - Lưu lượng nước lạnh đi qua sản phẩm khoảng 6. - Vận tốc nước khoảng 75 đến 100 mm/s. - Nhiệt độ tác nhân lạnh trong dàn lạnh khoảng -2 °C, còn nhiệt độ nước lạnh đi ra dàn lạnh khoảng 1 °C. Sản phẩm đã Sản phẩm được làm lạnh đi vào Băng tải Ỉ Bơm Nước tuần hoàn Hình 2.
2 Làm lạnh san phẩm trong nước lạnh [3] * Ưu điểm: Sản phẩm không bị mắt nước. * Nhược điểm: Sản phâm dé hap thụ các chat hòa tan trong nước lạnh nếu nước lạnh có pha hóa chất. Làm lạnh bằng cách phun nước lên sản phẩm (hydraircooling) Đây là kiểu kết hợp giữa hydrocooling và forced-air cooling Nước lạnh được bơm từ bề lên được làm lạnh rồi phun vào sản phẩm, sau khi trao đối nhiệt với sản phẩm, nước lại rớt xuống bể nước phía dưới, rồi được bơm tuần hoàn lên phía trên. Nước lạnh này lại được làm lạnh nhờ hệ thống lạnh.
Nước tuần hoàn Bộ phân phối nước 2 —— HN 3 Sản phẩm vào §.{ 5 3: - l tptge ả San pham ã da SSS Ltt it tt Sy 1 ey 1 yey, SAPPORO << , ao DAD ARAYA ATR 9ạ346, AO?