Nghiên Cứu Xác Định Chế Độ Sấy Tôm Khô Nguyên Vỏ Với Hỗ Trợ Bức Xạ Hồng Ngoại Tại Trường Đại Học

Chế độ sấy tôm khô nguyên vỏ là một trong những yếu tố quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm. 138 trang · Trường Đại Học Nông Lâm · 2023.

• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Xác Định Chế Độ Sấy Tôm Khô Nguyên Vỏ Với Sự Hỗ Trợ Của Bức Xạ Hồng Ngoại
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU TÔM
• 1.2. Giới thiệu chung về nguyên liệu tôm ở nước ta
• 1.3. Thành phần hóa học của tôm
• 1.4. Thành phần dinh dưỡng của tôm khô
• 1.5. Tôm khô nguyên vỏ và những Ưu điểm
• 1.6. Tình hình phơi sấy tôm khô hiện nay
• 1.7. Phương pháp truyền thống - Phơi nắng
• 1.8. Phương pháp sấy bằng tủ sấy điện trở
• 1.9. Phương pháp sấy thăng hoa
• 1.10. Phương pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại
• 1.11. Tổng quan các công trình nghiên cứu đã công bố trên thế giới và tại Việt Nam về sấy tôm và ứng dụng của bức xạ hồng ngoại trong sấy thủy hải sản, nông sản
• 1.12. Các công trình nghiên cứu đã công bố trên thế giới
• 1.13. Các công trình nghiên cứu trong nước
• 1.14. Phân tích, đánh giá các công trình trên, điểm mới cho đề tài đang nghiên cứu
• 1.15. Phân tích, đánh giá các công trình trong nước và trên thế giới
• 1.16. Điểm mới cho đề tài đang nghiên cứu
• 1.17. Mục tiêu của đề tài
• 1.18. Nội dung nghiên cứu của đề tài
• 1.19. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
• 1.20. Giới hạn đề tài
• 1.21. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 1.21.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.21.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Lý thuyết trao đổi nhiệt
• 2.2. Trao đổi nhiệt đối lưu
• 2.3. Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp
• 2.4. Lý thuyết về sấy
• 2.5. Khái niệm về sấy
• 2.6. Đồ thị không khí ẩm của quá trình sấy
• 2.7. Biến đổi của tôm trong quá trình sấy
• 2.8. Lý thuyết về bức xạ hồng ngoại
• 2.9. Khái niệm về bức xạ hồng ngoại
• 2.10. Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại
• 2.11. Nhiệt bức xạ hồng ngoại
• 2.12. Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại
• 2.13. Ưu và nhược điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU KHẢO NGHIỆM
• 3.1. Chuẩn bị nguyên liệu
• 3.2. Chuẩn bị trang thiết bị
• 3.3. Thiết bị thực nghiệm máy sấy không khí nóng kết hợp hồng ngoại
• 3.4. Chỉ tiêu đánh giá
• 3.5. Kết quả khảo nghiệm
• 3.6. Khảo nghiệm với máy sấy bằng không khí nóng
• 3.7. Khảo nghiệm với máy sấy bằng không khí nóng kết hợp hồng ngoại
• 3.8. Thực nghiệm xác định phương pháp sấy
• 3.9. So sánh thời gian sấy tôm có hấp bằng KKN và KKN + HN
• 3.10. Kết quả khảo nghiệm màu của tôm
• 3.11. Thực nghiệm xác định chế độ sấy
• 3.12. So sánh hàm lượng đạm tổng (N2) còn trong sản phẩm sấy
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY
• 4.1. Xác định các thông số thiết kế ban đầu
• 4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy sấy
• 4.3. Nguyên lý cấu tạo
• 4.4. Nguyên lý hoạt động
• 4.5. Tính toán thiết kế máy sấy
• 4.6. Tính toán kích thước khay
• 4.7. Tính toán kích thước khung đỡ khay sấy
• 4.8. Tính toán kích thước buồng sấy
• 4.9. Tính toán quá trình sấy
• 4.10. Thông số các điểm nút của quá trình sấy
• 4.11. Tính cân bằng ẩm
• 4.12. Nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy
• 4.13. Chọn điện trở
• 4.14. Chọn đèn và cách bố trí đèn hồng ngoại
• 4.15. Tính toán quạt cấp tác nhân sấy
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về chế độ sấy tôm khô nguyên vỏ hiệu quả

Chế độ sấy tôm khô nguyên vỏ là một trong những yếu tố quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các điều kiện sấy tối ưu, đặc biệt là việc sử dụng bức xạ hồng ngoại. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp giảm thời gian sấy mà còn bảo toàn chất dinh dưỡng và màu sắc của tôm khô. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về quy trình sấy tôm khô nguyên vỏ.

1.1. Ảnh hưởng của bức xạ hồng ngoại đến chất lượng tôm khô

Bức xạ hồng ngoại có khả năng làm giảm thời gian sấy và giữ lại màu sắc tự nhiên của tôm. Nghiên cứu cho thấy, tôm khô được sấy bằng bức xạ hồng ngoại có chất lượng tốt hơn so với các phương pháp truyền thống.

1.2. Lợi ích của việc sấy tôm khô nguyên vỏ

Sấy tôm khô nguyên vỏ giúp bảo toàn hương vị và giá trị dinh dưỡng. Sản phẩm này không chỉ được ưa chuộng trong nước mà còn có tiềm năng xuất khẩu cao.

II. Thách thức trong chế độ sấy tôm khô nguyên vỏ hiện nay

Mặc dù có nhiều phương pháp sấy, nhưng việc áp dụng công nghệ hiện đại vẫn còn hạn chế. Các phương pháp truyền thống như sấy bằng không khí nóng thường gặp khó khăn trong việc kiểm soát nhiệt độ và thời gian sấy. Điều này dẫn đến chất lượng sản phẩm không đồng đều và tỷ lệ hao hụt cao.

2.1. Vấn đề chất lượng sản phẩm sau sấy

Chất lượng tôm khô thường bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ sấy quá cao, dẫn đến mất màu và giảm giá trị dinh dưỡng. Việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng.

2.2. Tác động của thời tiết đến quy trình sấy

Thời tiết có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu quả sấy. Trong mùa mưa, độ ẩm cao làm tăng thời gian sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

III. Phương pháp sấy tôm khô nguyên vỏ bằng bức xạ hồng ngoại

Phương pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại đã được chứng minh là hiệu quả trong việc sấy tôm khô nguyên vỏ. Nghiên cứu cho thấy, việc kết hợp giữa không khí nóng và bức xạ hồng ngoại giúp tối ưu hóa quy trình sấy, giảm thời gian và nâng cao chất lượng sản phẩm.

3.1. Quy trình sấy tôm khô bằng bức xạ hồng ngoại

Quy trình sấy bao gồm các bước chuẩn bị nguyên liệu, thiết lập nhiệt độ và cường độ bức xạ. Nghiên cứu đã xác định được chế độ sấy tối ưu cho tôm khô nguyên vỏ.

3.2. Đánh giá hiệu quả của phương pháp sấy

Kết quả cho thấy, phương pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại giúp giảm thời gian sấy xuống còn 4 giờ, với chất lượng tôm khô đạt yêu cầu cao nhất.

IV. Kết quả nghiên cứu về chế độ sấy tôm khô nguyên vỏ

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế độ sấy tôm khô nguyên vỏ ở cường độ 600 W/m2 và nhiệt độ 65°C là tối ưu. Chất lượng tôm khô đạt cao nhất với màu sắc và hàm lượng dinh dưỡng được bảo toàn tốt.

4.1. Phân tích chất lượng tôm khô sau sấy

Chất lượng tôm khô được đánh giá dựa trên màu sắc, hàm lượng dinh dưỡng và thời gian sấy. Kết quả cho thấy, tôm khô sấy bằng bức xạ hồng ngoại có màu sắc đẹp và giữ được độ ẩm tối ưu.

4.2. Thời gian và tốc độ sấy tôm khô

Thời gian sấy tôm khô nguyên vỏ chỉ mất 4 giờ, với tốc độ sấy đạt 14,07%/h, cho thấy hiệu quả vượt trội của phương pháp này.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được chế độ sấy tối ưu cho tôm khô nguyên vỏ với sự hỗ trợ của bức xạ hồng ngoại. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho ngành chế biến thủy sản, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

5.1. Tương lai của công nghệ sấy tôm khô

Công nghệ sấy bằng bức xạ hồng ngoại có tiềm năng lớn trong việc cải thiện quy trình chế biến tôm khô. Việc áp dụng công nghệ này sẽ giúp nâng cao giá trị sản phẩm và tăng cường sức cạnh tranh trên thị trường.

5.2. Khuyến nghị cho ngành chế biến thủy sản

Ngành chế biến thủy sản cần đầu tư vào công nghệ mới và nghiên cứu thêm về các phương pháp sấy hiện đại để nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành thủy hải sản giữ vị trí chiến lược trong cơ cấu xuất khẩu của Việt Nam, trong đó diện tích nuôi tôm trên cả nước đạt khoảng 260.000 ha với sản lượng cung ứng hàng năm dao động từ 45.000 đến 47.000 tấn. Riêng tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, tôm thẻ chân trắng chiếm tỷ trọng áp đảo từ 80% đến 90% tổng sản lượng nuôi trồng. Mặc dù tôm khô là mặt hàng có giá trị gia tăng cao, phương pháp chế biến truyền thống hiện nay bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng. Hoạt động phơi nắng tự nhiên làm phân hủy tới 75% hàm lượng sắc tố astaxanthin, gia tăng cholesterol oxy hóa lên 8,6 lần (đạt nồng độ lipid 372,9 ± 16,3 μg/g), đồng thời kéo dài thời gian làm khô và phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện thời tiết. Trong khi đó, kỹ thuật sấy đối lưu bằng không khí nóng đơn thuần thường gây chai cứng bề mặt, làm sụt giảm phẩm cấp thương phẩm và tiêu tốn nhiều điện năng.

Nhằm giải quyết triệt để vấn đề trên, đề tài tập trung nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ sấy tối ưu cho tôm thẻ chân trắng nguyên vỏ bằng phương pháp kết hợp không khí nóng và bức xạ hồng ngoại, đồng thời tính toán thiết kế hệ thống máy sấy công nghiệp đạt công suất 50 kg/mẻ. Nghiên cứu được triển khai trên đối tượng tôm thẻ chân trắng tươi kích cỡ chuẩn 90 đến 100 con/kg trong điều kiện phòng thí nghiệm chuyên ngành kỹ thuật nhiệt.

Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn to lớn khi rút ngắn thời gian sấy xuống chỉ còn 4 giờ, nâng tốc độ bốc ẩm trung bình lên 14,07%/giờ, đưa độ ẩm cuối của sản phẩm về dưới mức tiêu chuẩn 22% theo TCVN 5650:1992. Đồng thời, công nghệ này duy trì độ lệch màu ở mức tối ưu 16,0, bảo tồn trọn vẹn 75,6 g protein trên 100 g chất khô cùng cấu trúc thịt dai ngọt đặc trưng, mở ra giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế cho các cơ sở chế biến quy mô vừa và nhỏ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng của các quy luật truyền nhiệt và ẩm học kinh điển. Đầu tiên là lý thuyết trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức theo định luật làm lạnh của Newton, mô tả sự truyền nhiệt giữa dòng không khí nóng và bề mặt vật liệu sấy thông qua hệ số tỏa nhiệt đối lưu và diện tích tiếp xúc. Thứ hai là lý thuyết bức xạ hồng ngoại, ứng dụng bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 700 nm đến 1 mm. Năng lượng bức xạ hồng ngoại chuyển hóa trực tiếp thành nhiệt năng bên trong vật liệu nhờ sự kích thích dao động của các liên kết phân tử nước, với độ xuyên thấu hiệu dụng đạt từ 7 đến 30 mm.

Mô hình nghiên cứu kết hợp hai cơ chế truyền nhiệt: bức xạ hồng ngoại đóng vai trò gia nhiệt thể tích tức thời, trong khi dòng không khí nóng đóng vai trò chất mang cuốn ẩm bay hơi ra môi trường. Ba khái niệm cốt lõi được ứng dụng bao gồm: động học quá trình sấy (biểu diễn tốc độ giảm ẩm theo thời gian), hiện tượng đồng chiều gradient nhiệt ẩm (nhiệt truyền từ ngoài vào trong trùng hướng với ẩm khuếch tán từ trong ra ngoài giúp triệt tiêu hiện tượng nứt nẻ bề mặt), và chỉ số duy trì hoạt chất sinh học (đánh giá độ biến tính protein và hàm lượng nitơ tổng số).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn nguyên liệu phục vụ nghiên cứu là tôm thẻ chân trắng tươi sống, đồng đều về kích cỡ (90 - 100 con/kg), có độ ẩm ban đầu từ 70% đến 80% và hàm lượng đạm chiếm 18% đến 23% khối lượng ướt. Cỡ mẫu thực nghiệm được thiết kế theo ma trận trực giao đa yếu tố với 4 mức nhiệt độ sấy (55°C, 60°C, 65°C, 70°C) và 4 mức cường độ bức xạ hồng ngoại (200, 400, 600, 800 W/m²), kết hợp vận tốc tác nhân sấy duy trì từ 0,5 đến 2,0 m/s. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cơ lý của từng mẻ tôm.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thực nghiệm kết hợp giải tích truyền nhiệt là nhằm thu thập chính xác các thông số động học sấy thực tế, từ đó xây dựng phương trình cân bằng nhiệt - ẩm phục vụ thiết kế máy. Dụng cụ đo kiểm bao gồm cân điện tử độ chính xác 0,01 g, máy đo vận tốc gió chuyên dụng, thiết bị đo cường độ bức xạ quang phổ hồng ngoại và máy đo màu trắc quang xác định độ lệch màu tổng thể. Toàn bộ lộ trình nghiên cứu thực nghiệm, phân tích hóa lý và tính toán cơ khí được tiến hành liên tục theo quy chuẩn kiểm nghiệm nhiệt lạnh hiện đại.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã làm sáng tỏ nhiều quy luật biến đổi nhiệt ẩm và chỉ tiêu chất lượng của tôm khô nguyên vỏ:

• Hiệu quả rút ngắn thời gian và gia tăng tốc độ bốc ẩm: Phương pháp sấy không khí nóng kết hợp bức xạ hồng ngoại ở nhiệt độ 65°C chỉ mất đúng 4 giờ để hoàn thành mẻ sấy, đạt tốc độ tách ẩm trung bình 14,07%/giờ. So với phương pháp sấy không khí nóng đối lưu thông thường ở cùng nhiệt độ (kéo dài từ 6 đến 8 giờ), công nghệ kết hợp hồng ngoại đã nâng tốc độ sấy lên hơn 45%.
• Xác lập chế độ sấy tối ưu: Thực nghiệm đối chứng ở 4 mức cường độ bức xạ (200, 400, 600, 800 W/m²) chỉ ra rằng mức bức xạ 600 W/m² kết hợp nhiệt độ 65°C là chế độ công nghệ chuẩn xác nhất. Ở cường độ 800 W/m² hoặc nhiệt độ 70°C, bề mặt vỏ tôm xuất hiện hiện tượng quá nhiệt cục bộ làm sẫm màu; trong khi ở mức 200 - 400 W/m² và 55°C, thời gian sấy bị kéo dài quá mức cần thiết.
• Bảo toàn dinh dưỡng và màu sắc tự nhiên: Tại chế độ 65°C và 600 W/m², hàm lượng nitơ tổng số và giá trị đạm trong sản phẩm được giữ lại cao nhất, đạt mức tương đương 75,6 g protein/100 g thành phẩm khô. Chỉ số độ lệch màu trắc quang của vỏ tôm giữ được giá trị ổn định ở mức 16,0, giữ nguyên màu đỏ cam sáng bóng của sắc tố astaxin tự nhiên.
• Tính toán thiết kế thành công máy sấy 50 kg/mẻ: Đã xác định toàn bộ thông số kỹ thuật buồng sấy đa tầng, khoảng cách bố trí giàn đèn hồng ngoại tối ưu từ 35 đến 50 cm so với mặt khay sấy inox, giúp giảm 25% lượng điện năng tiêu thụ trên mỗi kilôgam sản phẩm so với máy sấy điện trở truyền thống.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tạo nên sự vượt trội của phương pháp sấy kết hợp bức xạ hồng ngoại bắt nguồn từ cơ chế trao đổi nhiệt bức xạ trực tiếp. Bức xạ hồng ngoại thâm nhập sâu vào các lớp mô cơ thịt tôm bên dưới lớp vỏ kitin, làm nóng các phân tử nước tự do từ bên trong. Điều này tạo ra một áp suất hơi nội tại đẩy dòng ẩm di chuyển cực nhanh ra bề mặt ngoài, nơi dòng không khí nóng mang đối lưu tức thời cuốn đi, ngăn chặn hoàn toàn tình trạng đóng màng bề mặt.

So sánh với các công bố quốc tế, kết quả này hoàn toàn tương thích với nhận định của nhiều chuyên gia khi nghiên cứu sấy hải sản lai ghép giữa nhiệt đối lưu và hồng ngoại. Dữ liệu thực nghiệm của luận văn có thể được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ đường cong giảm ẩm theo thời gian và bảng so sánh hàm lượng đạm tổng số giữa các mức nhiệt độ từ 55°C đến 70°C. Sự kết hợp này giải quyết trọn vẹn bài toán vừa gia tăng tốc độ thoát ẩm vừa bảo vệ các liên kết protein không bị biến tính nhiệt.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, 4 giải pháp công nghệ và quản lý thực thi được đề xuất cụ thể như sau:

• Tiêu chuẩn hóa quy trình vận hành sấy tôm khô nguyên vỏ: Áp dụng thống nhất chế độ công nghệ sấy ở nhiệt độ 65°C, cường độ bức xạ hồng ngoại 600 W/m², vận tốc gió 1,2 m/s và khoảng cách bức xạ 40 cm. Mục tiêu đạt thời gian sấy chuẩn 4 giờ/mẻ và độ ẩm thành phẩm dưới 20%. Thời gian triển khai ngay trong quý tới, chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật công nghệ tại các cơ sở chế biến.
• Chế tạo và chuyển giao hệ thống máy sấy hồng ngoại công suất 50 kg/mẻ: Tiến hành gia công buồng sấy bằng inox chuyên dụng, lắp đặt cụm bóng sấy hồng ngoại điều khiển công suất vô cấp cùng quạt cấp gió tuần hoàn tiết kiệm nhiệt. Mục tiêu cắt giảm 25% chi phí năng lượng vận hành trong vòng 6 tháng. Chủ thể thực hiện là các doanh nghiệp cơ khí chế tạo máy phối hợp cùng hợp tác xã thủy sản.
• Kiểm soát nghiêm ngặt khâu tuyển chọn nguyên liệu và tiền xử lý: Thực hiện phân loại tôm thẻ chân trắng sống đạt kích cỡ đồng đều 90 - 100 con/kg và duy trì công đoạn hấp nhiệt định hình trước khi đưa vào buồng sấy nhằm cố định màu đỏ cam tự nhiên của sắc tố astaxin. Thời gian áp dụng thường xuyên tại các phân xưởng sơ chế, chịu trách nhiệm bởi đội ngũ kiểm soát chất lượng.
• Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm tôm khô nguyên vỏ cao cấp: Hoàn thiện hồ sơ công bố chất lượng đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn TCVN 5650:1992, gắn nhãn dinh dưỡng minh bạch với hàm lượng đạm đạt trên 75 g/100g và không sử dụng bất kỳ hóa chất tạo màu. Lộ trình thực hiện trong 12 tháng, do các hiệp hội ngành hàng phối hợp với cơ quan khuyến công địa phương triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn cung cấp nguồn tài liệu học thuật và ứng dụng chuyên sâu cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Doanh nghiệp và chủ cơ sở sản xuất tôm khô: Tiếp cận quy trình công nghệ chuẩn xác và bản vẽ thiết kế máy sấy 50 kg/mẻ để thay thế phương pháp phơi nắng thủ công, nâng cao năng suất và đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm khắt khe.
• Kỹ sư thiết kế nhiệt - lạnh và chế tạo máy chế biến thực phẩm: Khai thác phương pháp tính toán cân bằng năng lượng, cân bằng ẩm, thông số khí động buồng sấy và bố trí nguồn nhiệt bức xạ để ứng dụng vào các dòng máy sấy nông thủy sản công nghiệp.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Cơ khí: Sử dụng làm tài liệu tham khảo giá trị về động học quá trình sấy, cơ chế truyền nhiệt bức xạ kết hợp đối lưu và phương pháp phân tích chất lượng hóa lý thủy sản sau thu hoạch.
• Cơ quan khuyến nông và xúc tiến thương mại địa phương: Tham khảo căn cứ khoa học để xây dựng mô hình trình diễn kỹ thuật, hỗ trợ vốn đổi mới công nghệ cho bà con nông dân và các hợp tác xã chế biến thủy sản ven biển.

Câu hỏi thường gặp

• Phương pháp sấy không khí nóng kết hợp bức xạ hồng ngoại vượt trội hơn phơi nắng truyền thống ở điểm nào? Sấy kết hợp bức xạ hồng ngoại giúp kiểm soát chính xác nhiệt độ 65°C và cường độ bức xạ 600 W/m², rút ngắn thời gian làm khô còn 4 giờ thay vì mất 2 đến 3 ngày phơi nắng. Phương pháp này loại bỏ hoàn toàn nguy cơ nhiễm khuẩn, bụi bẩn, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng phân hủy 75% sắc tố astaxanthin tự nhiên do tác động kéo dài của tia cực tím ngoài trời.

• Vì sao nhiệt độ 65°C và cường độ bức xạ 600 W/m² lại được chọn là chế độ tối ưu? Dữ liệu thực nghiệm chứng minh ở 65°C và 600 W/m², tốc độ bốc hơi ẩm đạt đỉnh 14,07%/giờ mà không gây nứt nẻ vỏ hay chai cứng cơ thịt tôm. Nếu tăng lên 70°C hoặc 800 W/m², sản phẩm dễ bị sẫm màu và suy giảm đạm; ngược lại, ở các mức nhiệt và bức xạ thấp hơn, thời gian sấy kéo dài gây lãng phí năng lượng.

• Việc sấy nguyên vỏ có tác dụng gì đối với chất lượng tôm khô thương phẩm? Vỏ tôm đóng vai trò như một lớp màng bảo vệ tự nhiên giúp giữ lại trọn vẹn vị ngọt thanh, độ dẻo dai và mùi thơm đặc trưng của gạch tôm. Đồng thời, cấu trúc vỏ ngăn ngừa sự tiếp xúc trực tiếp giữa oxy không khí với cơ thịt, bảo toàn màu đỏ hồng của astaxin và hạn chế tối đa các phản ứng oxy hóa lipid trong suốt thời gian bảo quản 6 đến 8 tháng.

• Máy sấy quy mô 50 kg/mẻ được thiết kế có phù hợp với hộ sản xuất nhỏ lẻ không? Thiết kế buồng sấy 50 kg/mẻ sử dụng kết cấu cơ khí gọn gàng, vật liệu inox bền bỉ cùng hệ thống điều khiển công suất bóng đèn hồng ngoại đơn giản, dễ vận hành. Chi phí đầu tư hệ thống này thấp hơn nhiều so với máy sấy thăng hoa hoặc máy sấy lạnh công nghiệp, trong khi lượng điện năng tiêu thụ giảm 25%, rất phù hợp với năng lực tài chính của hộ sản xuất.

• Hàm lượng dinh dưỡng của tôm khô nguyên vỏ sấy bằng công nghệ này có bị suy giảm không? Hàm lượng dinh dưỡng được bảo toàn gần như nguyên vẹn nhờ thời gian tiếp nhiệt ngắn. Trong 100 g sản phẩm tôm khô thành phẩm, hàm lượng protein đạt mức rất cao là 75,6 g, canxi đạt 236 mg, phốt pho đạt 995 mg và không chứa cholesterol xấu, hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn dinh dưỡng cao cấp cho người tiêu dùng.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu xác định chế độ sấy tối ưu cho tôm thẻ chân trắng nguyên vỏ bằng việc kết hợp không khí nóng và bức xạ hồng ngoại.
• Xác lập thành công bộ thông số kỹ thuật chuẩn ở nhiệt độ sấy 65°C, cường độ bức xạ 600 W/m², giúp rút ngắn thời gian sấy xuống 4 giờ với tốc độ giảm ẩm đạt 14,07%/giờ.
• Chất lượng tôm khô nguyên vỏ đạt mức cao nhất với độ lệch màu tối ưu 16,0, giữ trọn 75,6 g protein/100 g chất khô và độ ẩm dưới 22% đạt chuẩn TCVN 5650:1992.
• Hoàn thành bản vẽ và tính toán thiết kế chi tiết máy sấy tôm công suất 50 kg/mẻ, tiết kiệm 25% điện năng tiêu thụ và có tính khả thi cao trong chế tạo thực tế.
• Mở ra giải pháp đột phá thay thế phương thức chế biến thô sơ, nâng cao giá trị gia tăng cho ngành thủy sản xuất khẩu của Việt Nam.

Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung tích hợp hệ thống điều khiển tự động PLC và cảm biến độ ẩm trực tuyến trên thiết bị sấy. Các cơ sở chế biến và doanh nghiệp thủy sản hãy chủ động liên hệ chuyển giao công nghệ để tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng tầm thương phẩm tôm khô trên thị trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TÓM TẮT Nghiên cứu đƣợc thực hiện để xác định ảnh hƣởng của điều kiện sấy bằng bức xạ hồng ngoại đến các đặc tính làm khô của tôm nguyên vỏ. Hai phƣơng pháp làm khô khác nhau bao gồm sấy khô bằng không khí nóng và sấy khô bằng không khí nóng có sự hỗ trợ của bức xạ hồng ngoại đã đƣợc thực hiện. Ở mỗi phƣơng pháp, tôm nguyên vỏ đƣợc sấy ở nhiệt độ sấy bốn cấp từ 55 đến 70oC. Chế độ sấy thích hợp cho tôm khô đƣợc lựa chọn trên cơ sở phân tích tốc độ sấy và chất lƣợng tôm khô, cụ thể là màu sắc và hàm lƣợng chất dinh dƣỡng.

Kết quả cho thấy, phƣơng pháp sấy khô bằng không khí nóng có sự hỗ trợ của bức xạ hồng ngoại là phƣơng pháp thích hợp để làm khô tôm. Kết quả thí nghiệm ở bốn mức cƣờng độ bức xạ 200, 400, 600, 800 W/m2 đã xác định đƣợc chế độ sấy phù hợp ở cƣờng độ 600 W/m2 và nhiệt độ 65oC. Ở chế độ này, chất lƣợng tôm khô nguyên vỏ đạt cao nhất, thời gian sấy 4 giờ, tốc độ sấy 14,07% /h, màu sắc vỏ tôm giữ lại tốt hơn các mẫu khác ở giá trị độ lệch màu phòng thí nghiệm là 16,0. v ABSTRACT The study was performed to determine the effects of infrared radiation drying conditions on drying properties of shell shrimp.

Two different drying methods including hot air drying and hot air assisted infrared radiation drying were carried out. In each method, shell shrimp was dried at the five drying temperature levels of 55, 60, 65 and 70oC. The suitable drying regime for shell shrimp was selected based on the analysis of drying rate and quality of dried shell shrimp. The results showed that hot air-assisted infrared radiation drying is an appropriate method for shell shrimp drying.

Experimental results at four radiation intensity levels of 200, 400, 600, 800 W/m2 have determined the suitable drying regime at intensity of 600 W/m2 and temperature of 65oC. At the regime, the quality of shell shrimp is the highest, the drying time of 4 hours, drying rate of 14.07%/h, Shrimp shell color retaining was 16.0, the color deviation value of the experimental was better than other samples in laboratory condition. vi MỤC LỤC Trang tựa LÝ LỊCH KHOA HỌC. i LỜI CAM ĐOAN.

iii LỜI CẢM ƠN. vii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. xi DANH SÁCH CÁC HÌNH. xiv DANH SÁCH CÁC BẢNG.

xviii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU TÔM. Giới thiệu chung về nguyên liệu tôm ở nƣớc ta. Thành phần hóa học của tôm.

Thành phần dinh dƣỡng của tôm khô. Tôm khô nguyên vỏ và những ƣu điểm. Tình hình phơi sấy tôm khô hiện nay. Phƣơng pháp truyền thống - Phơi nắng .2 Phƣơng pháp sấy bằng tủ sấy điện trở.

Phƣơng pháp sấy thăng hoa. Phƣơng pháp sấy bằng bức xạ hồng ngoại. Tổng quan các công trình nghiên cứu đã công bố trên thế giới và tại Việt Nam về sấy tôm và ứng dụng của bức xạ hồng ngoại trong sấy thủy hải sản, nông sản. Các công trình nghiên cứu đã công bố trên thế giới.

Các công trình nghiên cứu trong nƣớc. Phân tích, đánh giá các công trình trên, điểm mới cho đề tài đang nghiên cứu.1 Phân tích, đánh giá các công trình trong nước và trên thế giới. Điểm mới cho đề tài đang nghiên cứu. Mục tiêu của đề tài.

Nội dung nghiên cứu của đề tài. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài. Giới hạn đề tài. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.

Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn.33 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Lý thuyết trao đổi nhiệt. Trao đổi nhiệt đối lƣu [44].

Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp [44]. Lý thuyết về sấy [46]. Khái niệm về sấy. Đồ thị không khí ẩm của quá trình sấy.

Biến đổi của tôm trong quá trình sấy [2], [3]. Lý thuyết về bức xạ hồng ngoại [4]. Khái niệm về bức xạ hồng ngoại .2 Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại. Nhiệt bức xạ hồng ngoại.

Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại. Ƣu và nhƣợc điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại .45 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU KHẢO NGHIỆM. Chuẩn bị nguyên liệu. Chuẩn bị trang thiết bị.

Thiết bị thực nghiệm máy sấy không khí nóng kết hợp hồng ngoại. Chỉ tiêu đánh giá:. Kết quả khảo nghiệm:. Khảo nghiệm với máy sấy bằng không khí nóng.

Khảo nghiệm với máy sấy bằng không khí nóng kết hợp hồng ngoại. Thực nghiệm xác định phƣơng pháp sấy. So sánh thời gian sấy tôm có hấp bằng KKN và KKN + HN:. Kết quả khảo nghiệm màu của tôm:.

Thực nghiệm xác định chế độ sấy. So sánh hàm lƣợng đạm tổng (N2) còn trong sản phẩm sấy. 84 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY. Xác định các thông số thiết kế ban đầu:.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy sấy:. Nguyên lý cấu tạo:. Nguyên lý hoạt động:. Tính toán thiết kế máy sấy:.

Tính toán kích thƣớc khay. Tính toán kích thƣớc khung đỡ khay sấy:. Tính toán kích thƣớc buồng sấy. Tính toán quá trình sấy :.

Thông số các điểm nút của quá trình sấy:. Tính cân bằng ẩm:. Nhiệt lƣợng cần thiết cho quá trình sấy:. Chọn điện trở:.

Chọn đèn và cách bố trí đèn hồng ngoại:. Tính toán quạt cấp tác nhân sấy:. 103 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO .114 x DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1.

Các chữ viết tắt TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam KKN: Không khí nóng KKN + HN: Không khí nóng kết hợp hồng ngoại 2. Các ký hiệu a: tiết diện ống nhỏ hộp điện trở m2. ak: chiều dài khay sấy, m A : tiết diện ống lớn hộp điện trở m2. bk: chiều rộng khay sấy, m cinox: chiều dày thanh inox dạng hộp vuông để chế tạo khay, m dL: chiều dày thanh L đỡ khay sấy, m d1: độ chứa hơi tại thời điểm ban đầu của không khí ẩm (g/kgkk) d3: độ chứa hơi của không khí ẩm sau khi bị đốt nóng và đi qua vật sấy (g/kgkk) D: đƣờng kính ống, m.

RH: bán kính thủy lực, m. f: hệ số ma sát F: diện tích buồng sấy (m2) G1: khối lƣợng ban đầu của vật liệu sấy (kg). GH20: khối lƣợng nƣớc cần bay hơi. G2: khối lƣợng sản phẩm lấy ra sau khi sấy (kg).

Gk : khối lƣợng khay sấy (kg) Gkh: khối lƣợng khung đỡ khay sấy (kg) Gkkk: lƣu lƣợng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy tính theo khối lƣợng (kgkkk/s) Gp: lƣu lƣợng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy tính theo thể tích (m3/s) xi Hx: chiều cao khung, m Hbs: chiều cao buồng sấy, m l: lƣợng không khí khô cần để bốc hơi 1kg ẩm (kgkkk/ kg ẩm ) L0: lƣợng không khí khô cung cấp cho quá trình sấy (kgkkk/h) L: chiều dài ống, m. Lx: chiều dài khung, m Lbs: chiều dài buồng sấy, m mbs: khối lƣợng buồng sấy (kg) n: số khay sấy : công suất quạt (kW) Nđc: công suất động cơ vận hành (kW) OL: tỷ lệ lỗ sàn. P: công suất cần thiết của đèn hồng ngoại (kW) q2-1: nhiệt lƣợng để làm nóng khung và các khay sấy (kJ) q2-2: nhiệt lƣợng làm nóng buồng sấy (kJ) q2: tổng nhiệt lƣợng làm nóng buồng sấy và khay sấy (kJ) Q: tổng lƣợng nhiệt cho quá trình sấy (kW) Q1: nhiệt lƣợng làm nóng vật liệu sấy (kW) Q2: nhiệt lƣợng làm nóng buồng sấy, khay sấy (kW) Q3: nhiệt lƣợng cần thiết để nƣớc trong vật liệu sấy hóa hơi (kW) Q4: tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt (kW) Q5: tổn thất nhiệt do bức xạ (kW) Qhn: nhiệt để cung cấp trong quá trình làm nóng vật liệu sấy và khay sấy, buồng sấy đến nhiệt độ sấy (kW) S: diện tích mặt sàn sấy (m2)  : thời gian sấy (giờ) Vm: vận tốc tác nhân sấy (m/s) vận tốc trung bình trong ống, m/s. 1: ẩm độ ban đầu của vật liệu sấy (%).

xii 2: ẩm độ sau khi sấy của vật liệu sấy (%). Wx: chiều rộng khung Wbs: chiều rộng buồng sấy W: lƣợng nƣớc bốc hơi trong 1 giờ (kg/h) x1: khoảng cách giữa các khay sấy, m x2: khoảng các của khay cuối cùng so với đế khung đỡ khay sấy, m x3: khoảng cách giữa 2 khung đỡ khay sấy, m x4: khoảng cách giữa khung buồng sấy và khung đỡ khay sấy, m x5: khoảng cách giữa khung đỡ khay sấy và vách trên cùng, m ΔPlo: tổn áp qua sàn lỗ, Pa. ΔPong: tổn áp trong ống, Pa.  m : vận tốc bề mặt m/s.

vl: tỷ lệ khoảng trống của vật liệu sấy. : khối lƣợng riêng không khí, kg/m3. P: cột áp toàn phần của quạt. hiệu suất quạt % 1: Hệ số tỏa nhiệt vách trong, W/m2K 2: Hệ số tỏa nhiệt vách ngoài, W/m2K xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.

Tôm thẻ chân trắng…………………………………………. Tôm khô không vỏ…………………………………………. Tôm khô nguyên vỏ………………………………………… 8 Hình 1. Thực trạng phơi tôm khô nguyên vỏ……………………….

Tủ sấy điện trở Kenview ………. Sấy tôm nguyên vỏ bằng máy sấy bơm nhiệt………………. Hình a là sản phẩm tôm sú sú sấy thăng hoa, .……… 13 hình b là sản phẩm tôm sấy nhiệt thông thƣờng Hình 1. Các loại đèn hồng ngoại…………………………………… 14 Hình 1.

Hệ thống sấy hồng ngoại…………………………………. Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp………………………. Đƣờng đặc tính của không khí ẩm trong quá trình sấy.3: Đƣờng cong phân bố nhiệt độ trong thí nghiệm. 40 của Hersel Hình 2.

Biểu đồ phân vùng - ánh sáng và bƣớc sóng. Tôm nguyên liệu. Thiết bị đo vận tốc gió. Cân điện tử.

Đèn hồng ngoại. Bộ điều khiền nhiệt độ đèn hồng ngoại. Bộ điều khiển công suất đèn hồng ngoại. Thiết bị đo cƣờng độ bức xạ hồng ngoại.

Thiết bị đo độ lệch màu……………………………………. Thiết bị sấy thực nghiệm tôm nguyên vỏ. Mô hình sấy không khí nóng và không khí nóng.51 kết hợp hồng ngoại Hình 3. Bố trí khai sấy, đèn hồng ngoại, cảm biến.52 trong máy sấy thực nghiệm Hình 3.

Máy sấy điện trở kết hợp với bức xạ hồng ngoại. 53 và sản phảm sau khi sấy Hình 3. Đồ thị biểu diễn quá trình giảm ẩm của tôm. 56 không hấp sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 60oC.

Hình ảnh tôm không hấp sau khi sấy bằng KKN. 57 ở mức nhiệt độ 60oC Hình 3. Đồ thị biểu diễn quá trình giảm ẩm của tôm có. 58 hấp sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 55oC.

Hình ảnh tôm có hấp sau khi sấy bằng KKN ở. 59 mức nhiệt độ 55oC. Đồ thị biểu diễn quá trình giảm ẩm của tôm có. 60 hấp sấy bằng KKN ở mức nhiệt độ 60oC.

Hình ảnh tôm có hấp sau khi sấy bằng KKN ở. 61 mức nhiệt độ 60oC.