Đặt vấn đề Gấc còn c tên gọi là loại trái cây đến từ thiên đường là loại cây được trồng phổ biến ở VN và các nước Đông Nam. Màng đỏ hạt gấc c hàm lượng Carotene và Lycopene tự nhiên cao gấp 10 lần so với cà rốt và 68 lần so với cà chua [1, 2]. Các loại hợp chất tự nhiên này c công dụng tốt trong việc chống oxi h a, ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt, chữa các bệnh về mắt, làm mỹ phẩm và là chất tạo màu thực phẩm tự nhiên, là loại sản phẩm có giá trị cao. Việc sử dụng các loại thực phẩm carotenoid c nguồn gốc tự nhiên để chất bổ sung dinh dưỡng đang nhận được sự quan tâm đáng kể từ các nhà sản xuất thực phẩm và người tiêu dùng.
Màng đỏ bao quanh hạt có tác dụng tốt đối với sức khoẻ nhưng khả năng bảo quản sau thu hoạch còn thấp và chất lượng không đồng đều do phương pháp sấy còn nhiều hạn chế. Các hoạt chất quan trọng có trong quả gấc rất nhạy cảm với nhiệt độ cao. Quá trình sấy khô màng đỏ hạt gấc được thực hiện bằng nhiều biện pháp: Phơi nắng, sấy bằng khí n ng và sấy phun, sấy thăng hoa, phương pháp sấy phun ở nhiệt độ 1200C trong vài phút c sử dụng chất phụ gia [2] cho kết quả khả quan, phương pháp sấy bằng khí n ng ở các nhiệt độ 50, 60,70,80 và 900C [3] kết luận rằng khi sấy ở nhiết độ dưới 600C sản phẩm cho chất lương và màu sắc tốt nhất nhưng thời gian kéo dài hơn. Khi sấy ở nhiệt độ cao quá 600C trong thời gian dài, sản phẩm càng bị sẫm màu và c mùi khét, hàm lượng các hoạt chất chống oxi h a giảm rất nhanh.
Như vậy chất lượng và màu sắc của loại sản phẩm này phụ thuộc rất nhiều vào thời gian sấy, nhiệt độ tác nhân sấy tức là phương pháp sấy. Để đánh giá đánh giá chất lượng sản phẩm bột gấc sấy khô phụ thuộc vào phương pháp sấy tác giả dựa vào các tiêu chí quan trọng là hàm lượng β- Carotene, màu sắc của sản phẩm so với nguyên liệu đầu vào, tốc độ giảm ẩm trung bình trong vật liệu, chi phí năng lượng tín trên một đơn vị sản phẩm. Do vậy, học viên lựa chọn đề tài ”Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy lạnh trong sấy ấ ” trong đ tập trung vào sấy màn đỏ hạt gấc nhằm xây dựng được chế độ sấy bơm Trang 5 Khoa Cơ Khí - Động Lực Luận Văn Tốt Nghiệp nhiệt màng đỏ hạt gấc đảm bảo duy trì thành phần dinh dưỡng trong vật liệu sấy, tiêu hao điện năng riêng hợp lý, làm đa dạng hóa máy sấy trong vật liệu nói chung và sấy gấc nói chung A. Phạm vi nghiên cứu đề tài - Sấy màng đỏ hạt gấc.
- Dùng máy sấy bơm nhiệt. - Xây dựng thông số công nghệ ảnh hưởng tới hàm lượng dinh dưỡng, màu sắc, thời gian sấy và chi phí điện năng riêng. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Tìm hiểu về phương pháp sấy bơm nhiệt hiện nay và ứng dụng sấy bơm nhiệt cho màng đỏ hạt gấc tại Việt Nam. - Khảo sát được đặc tính của VLS là màng đỏ hạt gấc, ảnh hưởng của phương pháp sấy đến vật liệu.
- Tính toán, thiết kế chế tạo một mô hình sấy bơm nhiệt phù hợp phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm. - Xây dựng và xác định các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trong quá trình sấy. - Tối ưu h a chế độ sấy màng gấc bằng bơm nhiệt. Ý nghĩa khoa học và tính cấp thiết của đề tài - Việc sấy màng đỏ hạt gấc bằng bơm nhiệt cho phép bảo quản sản phẩm sau thu hoạch đạt chất lượng dinh dưỡng và màu sắc g p phần cho ngành dược phẩm.
- Ngoài ra sản phẩm đề tài là mô hình máy sấy bơm nhiệt sấy hoạt động đạt hiệu quả theo mục tiêu đ ng g p 01 mẫu máy cho thực ti n sản xuất công nghiệp. Phƣơng pháp nghiên cứu Phươn pháp kế thừa - Kế thừa các công trình, kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước ở lĩnh vực sấy bơm nhiệt và sấy quả gấc n i chung. - Nghiên cứu tài liệu về kỹ thuật sấy, tài liệu phân tích về các loại máy sấy đã Trang 6 Khoa Cơ Khí - Động Lực Luận Văn Tốt Nghiệp được ứng dụng trong thực tế, chọn lọc những kết quả c thể kế thừa sử dụng trong đề tài nghiên cứu theo hướng lựa chọn. - Xác định những vấn đề cần nghiên cứu bổ sung hoặc nghiên cứu kiểm chứng trong phạm vi sấy nông sản n i chung và sấy gấc n i riêng.
- Kế thừa kinh nghiệm sử dụng, kinh nghiệm sấy bơm nhiệt của các nước tiên tiến áp dụng chọn lọc vào điều kiện trong nước. Phươn pháp iải tí h - Tính toán quá trình sấy lý thuyết, quá trình sấy thực tế, thời gian sấy và các thông số liên quan từ đ tính các thiết bị trao đổ nhiệt, máy nén, buồng sấy, quạt. - Thiết kế, chế tạo thiết bị cho máy sấy bơm nhiệt theo mục tiêu. - Tính toán lý thuyết, áp dụng qui hoạch thực nghiệm làm tiền đề cho nghiên cứu thực nghiệm.
Phươn pháp n hiên ứu thự n hiệm Thiết kế, chế tạo máy sấy bơm nhiệt phù hợp với đặc điểm của vật liệu và thu thập đầy đủ số liệu về các yếu tố đầu vào và các giá trị đầu ra. Bố trí thí nghiệm thăm dò, kết hợp với tham khảo tài liệu tiến hành thí nghiệm đơn yếu tố từ đ xác định miền tối ưu h a các thông số đầu vào. Bố trí thí nghiệm đa yếu tố theo qui hoạch thực nghiệm trên cơ sở miền tối ưu h a tìm được theo phương án qui hoạch trực giao cấp 2. So sánh và đánh giá hiệu quả và chất lượng sản phẩm sấy với các phương pháp sấy và các công bố khác.
Phươn pháp thốn kê và xử lý số liệu Sử dụng phương pháp phân tích hồi quy đa yếu tố với sự trợ giúp của phần mềm SPSS Statistics 15.1 để đánh giá ảnh hưởng của từng thông số đầu vào. Tổng quát các nội dung thực hiện đề tài Nội dung thực hiện qua các chương sau đây: Chương 1: Tổng quan Trang 7 Khoa Cơ Khí - Động Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chương 2: Cơ sở lý thuyết thực hiện đề tài Chương 3: Tính toán, thiết kế mô hình máy sấy bơm nhiệt, xây dựng các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sấy áo hạt gấc. Chương 4: Thực nghiệm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy áo hạt gấc và tối ưu h a các thông số công nghệ. Chương 5: Kết luận và kiến nghị Trang 8 Khoa Cơ Khí - Động Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1 Tổng quan về v t iệu sấy Gấc (Momordica cochinchinensis Spreng) được phân loại như botanically Family Cucurbitaceae, Chi Momordica, và loài Cochinchinensis.
Nó là một trong những loại trái cây truyền thống trong khu vực Đông Nam n i chung và Việt Nam nói riêng. Việt Nam có các loại giống Gấc: Gấc nếp, Gấc tẻ, Gấc đen, Gấc lai.5 kg/ trái trồng khắp các vùng, tuy nhiên chưa c qui hoạch thành vùng nguyên liệu để sản xuất công nghiệp, chủ yếu là sản xuất nhỏ lẻ. Hiện nay nhu cầu sản xuất và xuất khẩu lớn. Các thị trường chính như: Hoa Kỳ, Ấn Độ, Nhật Bản, Thái Lan, thị trường Châu Âu và thị trường trong nước dùng cho nước giải khát, thực phẩm chức năng… Hiện nay giá bột gấc sấy khô khoảng 700.
Việc sử dụng các loại thực phẩm carotenoid c nguồn gốc tự nhiên để chất bổ sung dinh dưỡng hiện đang nhận được sự quan tâm đáng kể từ các nhà sản xuất thực phẩm và người tiêu dùng. Sản lượng Gấc hiện nay chưa đáp ứng được nhu cẩu xuất khẩu do chế biến và bảo quản sau thu hoạch còn lạc hậu và nhỏ lẻ. 1- Vỏ quả gấc; 2 – Lớp màu vàng; 3 – Màng đỏ hạt gấc H nh 1 1 Quả gấc Trang 9 Khoa Cơ Khí - Động Lực Luận Văn Tốt Nghiệp 1 2 Thành phần dinh dƣỡng của quả gấc Gấc có chứa hàm lượng lycopene và β-carotene cao gấp nhiều so với các loại trái cây và rau quả c chứa lycopene và β-carotene khác [1] (bảng.2), hàm lượng β- carotene cao hơn tám lần so với cà rốt [2]. Gấc c ng chứa hàm lượng đáng kể của α- tocopherol(vitamin E) [2] và các axit béo.
Đ là các chất rất quan trọng cần duy trì trong chế biến sản phẩm từ trái cây gấc. Bột gấc khô phải giữ được hàm lượng các chất dinh dưỡng và màu sắc như ban đầu. Carotenoid đã được sử dụng nhiều như là một chất tạo màu thực phẩm tự nhiên do màu vàng-cam-màu đỏ hấp dẫn là chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe, là tiền chất của vitamin A và có hoạt chất chống oxy hóa mạnh mẽ [3,4,5,6]. Do đ việc chế biến và bảo quản để duy trì màu sắc và chất lượng rất quan trọng.
Nhiều công ty dược phẩm sử dụng carotenoid là giải pháp hiệu quả nhất để phòng ngừa thiếu vitamin và điều trị các bệnh khác nhau. Đặc biệt, việc tiêu thụ hàng ngày của các loại thực phẩm giàu chất lycopene giảm nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt và bệnh tim mạch vành. Thành phần khối lượng gấc tươi gồm lớp da 18%, lớp thịt màu vàng 49%, màng đỏ hạt 18%, hạt 14% so với toàn bộ quả [2] H nh 1 2. Hàm lượng lycopene của một số loại quả [7] Trang 10 Khoa Cơ Khí - Động Lực Luận Văn Tốt Nghiệp H nh 1 3.
Hàm lượng β - carotene trong gấc và một số loại rau quả [8,9] Màng đỏ hạt gấc c ng chứa một lượng đáng kể của các axit béo, 50 là axit béo không no[1,2]. xit béo rất c lợi cho sức khỏe con người. Với hàm lượng cao của chất béo trong màng đỏ hạt gấc đ ng một vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các chất dinh dưỡng và carotenes tan trong chất béo khác. Ngoài hàm lượng carotenoid đáng kể nồng độ của α-tocopherol (vitamin E) trong gấc, ở mức 76 mg/g trọng lượng tươi, c ng là tương đối cao [1].
Thành phần muối khoáng và các vitamin trong các loại quả [10,11] Muối khoáng Vitamin(mg%) Loại quả mg trong 100g Ca P Fe Carotene B1 B2 PP C Gấc 56 6,4 - 91,6 - - - - Bí đỏ 24 16 0,5 0,2 0,06 0,03 0,4 8 Cà rốt 43 39 0,08 5 0,06 0,06 0,4 8 Cà chua 12 26 1,4 2 0,06 0,04 0,5 40 Trang 11 Khoa Cơ Khí - Động Lực Luận Văn Tốt Nghiệp ảng 1 2.