Nghiên cứu quy trình sản xuất chuối sấy bằng phương pháp sấy đối lưu

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chuối sấy bằng phương pháp sấy đối lưu, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp

• Tác giả: Bùi Yến Nga
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tấn Dũng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Chuối Sấy Bằng Phương Pháp Sấy Đối Lưu
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.5. Bố cục của báo cáo
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Cơ sở khoa học sấy đối lưu
• 2.2. Định nghĩa sấy đối lưu
• 2.3. Phân loại các thiết bị sấy đối lưu
• 2.4. Lựa chọn phương pháp sấy
• 2.5. Hệ thống thiết bị sản xuất chuối sấy đối lưu
• 2.6. Các biến đổi trong quá trình sấy đối lưu
• 2.6.1. Nguyên liệu chuối
• 2.6.2. Đặc điểm sinh học
• 2.6.3. Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng
• 2.6.4. Sự thay đổi trong quá trình chín của chuối
• 2.6.5. Tiêu chuẩn chất lượng chuối tươi tại Việt Nam
• 2.7. Giá trị sử dụng
• 2.8. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chuối
• 2.9. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.9.1. Các nghiên cứu trong nước
• 2.9.2. Các nghiên cứu ngoài nước
• 2.10. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy đối lưu
• 2.10.1. Yếu tố nguyên liệu
• 2.10.2. Yếu tố công nghệ
• 2.11. Các hàm mục tiêu để đánh giá chất lượng, hiệu quả kinh tế và thời gian bảo quản
• 2.11.1. Chi phí năng lượng
• 2.11.2. Hàm lượng vitamin C tổn thất
• 2.11.3. Độ thay đổi màu của sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nguyên liệu nghiên cứu
• 3.2. Dụng cụ và thiết bị
• 3.2.1. Thiết bị chính
• 3.2.2. Thiết bị phụ
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp tối ưu hoá
• 3.3.2. Phương pháp xác định các yếu tố mục tiêu đầu ra
• 3.3.3. Phương pháp đánh giá cảm quan
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Xác định thành phần của chuối tươi nguyên liệu
• 4.2. Xác định các yếu tố ảnh hưởng
• 4.2.1. Xác định nhiệt độ môi trường sấy ảnh hưởng đến độ ẩm của sản phẩm
• 4.2.2. Xác định nhiệt độ ảnh hưởng đến tổn thất hàm lượng vitamin C
• 4.2.3. Xác định vận tốc tác nhân sấy ảnh hưởng đến độ ẩm của sản phẩm
• 4.3. Kết quả thực nghiệm
• 4.3.1. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu độ ẩm
• 4.3.2. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu chi phí năng lượng
• 4.3.3. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu độ tổn thất hàm lượng vitamin C
• 4.3.4. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu độ thay đổi màu sắc
• 4.4. Xây dựng và giải bài toán tối ưu
• 4.4.1. Xây dựng và giải bài toán tối ưu một mục tiêu
• 4.4.2. Xây dựng và giải bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 4.5. Thực nghiệm kiểm chứng chế độ tối ưu
• 4.6. Đánh giá chất lượng sản phẩm
• 4.6.1. Đánh giá thành phần dinh dưỡng của sản phẩm chuối sấy đối lưu
• 4.6.2. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật và chỉ tiêu kim loại nặng trong sản phẩm chuối sấy đối lưu
• 4.7. Xây dựng quy trình công nghệ sấy chuối đối lưu
• 4.7.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
• 4.7.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
• 4.8. Kết quả cảm quan sản phẩm với các sản phẩm chuối sấy
• 4.9. Định mức nguyên liệu và giá thành sản phẩm
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình sản xuất chuối sấy đối lưu hiệu quả

Quy trình sản xuất chuối sấy đối lưu là một trong những phương pháp hiện đại giúp bảo quản và nâng cao giá trị dinh dưỡng của chuối. Phương pháp này không chỉ giữ lại hương vị tự nhiên mà còn giúp sản phẩm có thời gian bảo quản lâu hơn. Sấy đối lưu sử dụng không khí nóng để loại bỏ độ ẩm, từ đó tạo ra sản phẩm chuối sấy có chất lượng cao.

1.1. Định nghĩa và lợi ích của chuối sấy đối lưu

Chuối sấy đối lưu là sản phẩm được chế biến từ chuối tươi thông qua quá trình sấy bằng không khí nóng. Lợi ích của chuối sấy bao gồm việc bảo quản lâu dài, giữ nguyên giá trị dinh dưỡng và hương vị tự nhiên.

1.2. Các loại chuối thường được sử dụng trong sản xuất

Các loại chuối như chuối sứ, chuối tiêu thường được lựa chọn để sản xuất chuối sấy. Những loại chuối này có hàm lượng đường cao và dễ dàng chế biến thành sản phẩm sấy.

II. Vấn đề và thách thức trong quy trình sản xuất chuối sấy

Mặc dù quy trình sản xuất chuối sấy đối lưu mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ ẩm không đồng đều, thời gian sấy kéo dài và tổn thất dinh dưỡng là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Độ ẩm và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Độ ẩm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng chuối sấy. Nếu độ ẩm không được kiểm soát tốt, sản phẩm có thể bị hư hỏng hoặc không đạt tiêu chuẩn chất lượng.

2.2. Thời gian sấy và chi phí năng lượng

Thời gian sấy kéo dài không chỉ làm tăng chi phí năng lượng mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa thời gian sấy là cần thiết để giảm thiểu chi phí.

III. Phương pháp sấy đối lưu hiệu quả cho chuối

Phương pháp sấy đối lưu là một trong những giải pháp tối ưu cho việc sản xuất chuối sấy. Phương pháp này giúp duy trì chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng.

3.1. Nguyên lý hoạt động của sấy đối lưu

Sấy đối lưu hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng không khí nóng để loại bỏ độ ẩm từ chuối. Quá trình này diễn ra liên tục và đồng đều, giúp sản phẩm đạt chất lượng cao.

3.2. Thiết bị sấy đối lưu hiện đại

Các thiết bị sấy đối lưu hiện đại được thiết kế để tối ưu hóa quá trình sấy, bao gồm việc điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ không khí, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu sản xuất chuối sấy

Nghiên cứu quy trình sản xuất chuối sấy đối lưu đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Sản phẩm chuối sấy không chỉ được ưa chuộng trên thị trường mà còn có giá trị dinh dưỡng cao.

4.1. Đánh giá chất lượng sản phẩm chuối sấy

Chất lượng sản phẩm chuối sấy được đánh giá dựa trên các tiêu chí như màu sắc, hương vị và độ dẻo. Các sản phẩm đạt tiêu chuẩn đều có sự đồng nhất về chất lượng.

4.2. Thị trường tiêu thụ chuối sấy

Thị trường tiêu thụ chuối sấy đang ngày càng mở rộng, với nhu cầu cao từ người tiêu dùng. Sản phẩm chuối sấy được ưa chuộng không chỉ trong nước mà còn xuất khẩu ra nước ngoài.

V. Kết luận và tương lai của quy trình sản xuất chuối sấy

Quy trình sản xuất chuối sấy đối lưu có tiềm năng lớn trong việc phát triển ngành nông sản thực phẩm. Tương lai của quy trình này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị kinh tế và dinh dưỡng cho người tiêu dùng.

5.1. Tương lai của sản phẩm chuối sấy

Sản phẩm chuối sấy có khả năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai nhờ vào nhu cầu ngày càng tăng từ thị trường. Việc cải tiến quy trình sản xuất sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất chuối sấy, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu, Chương 2. Tổng quan, Chương 3. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu, Chương 4. Kết quả và bàn luận, Chương 5.

Kết luận và kiến nghị. SVTH: BÙI YẾN NGA Trang 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. NGUYỄN TẤN DŨNG CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2. Cơ sở khoa học sấy đối lưu 2.

Định nghĩa sấy đối lưu Quá trình sấy thực phẩm là quá trình loại bỏ ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng cách sử dụng nhiệt. Là một quá trình phức tạp, liên quan đến các cơ chế của các quá trình truyền nhiệt, truyền khối và động lượng kèm theo các biến đổi vật lý, biến đổi hóa học và biến đổi pha (Sabarez, 2012, 2015). Sấy đối lưu là phương pháp sấy cho vật liệu sấy tiếp xúc với không khí nóng, luồng không khí nóng này còn gọi là tác nhân sấy, ẩm trong vật liệu sấy sẽ bốc hơi từ trong ra ngoài. Có hai cơ chế vận chuyển riêng biệt xảy ra đồng thời trong quá trình sấy: Một là truyền nhiệt từ môi trường sấy sang vật liệu sấy nhờ vào sự đối lưu không khí, gây ra sự thay đổi pha của nước từ rắn hoặc lỏng thành pha hơi (ngoại trừ trong trường hợp mất nước thẩm thấu trong đó nước được loại bỏ mà không thay đổi pha).

Hai là vận chuyển nước (trong pha lỏng hoặc hơi) từ bên trong sản phẩm thực phẩm đến bề mặt của nó trong đó hơi ẩm cuối cùng được vận chuyển ra khỏi sản phẩm bằng tác nhân nhân sấy là khí. Tác nhân sấy có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc vuông góc với chiều chuyển động của sản phẩm. Phân loại các thiết bị sấy đối lưu Tuỳ vào nhu cầu sử dụng và tính chất vật liệu sấy mà lựa chọn thiết bị cho phù hợp. Dựa vào chuyển động của vật liệu sấy người ta chia ra thành: 2.

Lớp vật liệu sấy tĩnh Tác nhân sấy sẽ được thổi vuông góc hoặc song song với bề mặt vật liệu sấy. Hầm sấy: Thiết bị hình chữ nhật. Tác nhân sấy có chiều thổi song song với chiều dài của hầm. Nguyên vật liệu được đặt trên giàn riêng biệt có gắn bánh xe.

Thời gian sấy dài vì vật liệu không được đảo trộn. Sấy không đều. Khi nạp và tháo liệu bị mất nhiệt qua cửa. SVTH: BÙI YẾN NGA Trang 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.

NGUYỄN TẤN DŨNG Buồng sấy: Thiết bị hình hộp chữ nhật, bên trong nhiều khay xếp song song 2 bên (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự,2011). Lớp vật liệu sấy chuyển động tương đối Thiết bị sấy băng tải: có cấu tạo tương đương sấy hầm. Bên trong hầm sấy có nhiều băng tải. Lớp vật liệu sấy đặt bên trên băng tải dày khoảng 15-25cm chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy.

Vật liệu sấy ở trạng thái xáo trộn Thiết bị sấy thùng quay: thiết bị dạng hình trụ nằm ngang có thể xoay sấy các loại nông sản dạng rời: bắp, cà phê, sắn lát, bã khoai mì,… với năng suất lớn. Khi thùng quay, vật liệu sấy được mang lên cao tới góc rơi rồi rơi xuống, cùng lúc đó tác nhân sấy là lớp không khí nóng thổi xuyên qua lớp vật liệu và làm khô. Tác nhân sấy có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều nguyên liệu. Nhược điểm: Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị gãy vụn, tạo ra bụi, làm giảm phẩm chất của sản phẩm.

Ưu điểm: Sấy đều đặn nhờ có sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu và tác nhân sấy.Cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được cao. Vật liệu sấy ở trạng thái lơ lửng Thiết bị sấy phun: thiết bị sấy này dùng để sấy các loại dung dịch như sữa bột, trà hoà tan, bột rau quả, bột trứng. Nguyên liệu ở dạng lỏng hoặc huyền phù được phun thành dạng sương vào trong phòng sấy, quá trình sấy diễn ra rất nhanh do đó có thể sử dụng tác nhân sấy ở nhiệt độ cao. Nhược điểm: Vitamin dễ bị phá hủy dưới tác dụng của nhiệt độ.

Kích thước của phòng sấy lớn mà vận tốc của tác nhân sấy lại nhỏ nên cường độ sấy nhỏ.Tốn năng lượng.Thiết bị phức tạp nhất là ở cơ cấu phun bụi, hệ thống thu hồi bụi sản phẩm. Ưu điểm: Tốc độ sấy nhanh. Sản phẩm thu được ở dạng bột mịn. Nhiệt độ vật liệu không tăng cao nên có thể sử dụng để sấy loại vật liệu không chịu được nhiệt độ cao.

Chi phí điều hành tương đối thấp, đặc biệt tháp sấy có năng suất lớn hơn. Lựa chọn phương pháp sấy Để sấy chuối lát, người ta có thể dùng thiết bị sấy chân không, hầm sấy, buồng sấy,. Ở đây, chúng tôi dùng thiết bị sấy buồng, là thiết bị sấy đối lưu chuyên dụng để sấy các vật liệu có dạng cục, hạt hoặc lát với năng xuất không lớn lắm. Thiết bị SVTH: BÙI YẾN NGA Trang 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.

NGUYỄN TẤN DŨNG sấy buồng là thiết bị làm việc theo chu kỳ với ưu điểm: Đơn giản, dễ chế tạo. Dễ vận hành. Giá thành thấp.Việc sấy theo mẻ giúp việc lấy sản phẩm dễ dàng. Hệ thống thiết bị sản xuất chuối sấy đối lưu 2.

Sấy đối lưu dạng buồng Nguyên lý phương pháp sấy đối lưu dạng buồng sấy: Hình 2.1 Nguyên lý phương pháp sấy đối lưu kiểu buồng sấy Tác nhân trong thiết bị buồng sấy ta dùng không khí nóng, không khí đi vào được đốt nóng nhờ calorifer khí – khói. Trong thiết bị buồng tổ chức cho tác nhân sấy lưu động cưỡng bức nhờ hệ thống quạt gió. Sau khi không khí nóng tiếp xúc với vật liệu sấy, không khí nóng mang hơi ẩm thoát ra ngoài. Buồng sấy cần bố trí giá đỡ, khay,… Sao cho tác nhân có thể dễ dàng đi qua vật liệu sấy để truyền nhiệt cho vật liệu và nhận thêm ẩm thải ra ngoài.

Vì vậy mật độ vật liệu sấy trên khay, khe hở giữa thành khay với tường thiết bị sấy, kích thước và vị trí lỗ thoát ẩm có ý nghĩa đặc biệt trong thiết bị sấy buồng. Khe hở giữa thành khay và tường thiết bị được bố trí đủ cho thao tác được dễ dàng. Mật độ vật liệu sấy trên khay cũng có một ý nghĩa đặc biệt. Nếu vật liệu có mật độ quá lớn thì tác nhân sấy khó lưu chuyển dẫn đến thời gian sấy lớn và vật liệu khô không đều, do đó chất lượng và năng suất có thể giảm.

Ngược lại nếu mật độ vât liệu trên khay quá bé, điều kiện truyền nhiệt truyền chất được tăng cường thì thời gian sấy sẽ giảm, chất lượng sản phẩm sấy cao nhưng năng suất thiết bị không lớn. Do đó mật độ vật liệu trên khay có một giá trị tối ưu. Giá trị tối ưu này phụ thuộc vào từng loại vật liệu và thường được xác định SVTH: BÙI YẾN NGA Trang 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. NGUYỄN TẤN DŨNG bằng thực nghiệm.

Cấu tạo thiết bị sấy đối lưu dạng buồng Về kết cấu, phần trên của thiết bị sấy buồng được bố trí dạng chóp, đỉnh chóp là lỗ thoát ẩm. Kích thước lỗ thoát ẩm cân xứng với thiết bị và có cơ cấu điều chỉnh lượng tác nhân thoát ra bằng van con bướm. Thiết bị sấy buồng có kết cấu đơn giản, dễ vận hành, không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng năng suất không cao, khó cơ giới hoá, vốn đầu tư không đáng kể. Do đó thiết bị buồng sấy thích hợp cho các xí nghiệp vừa và nhỏ, lao động thủ công là chính.

Hệ thống sấy đối lưu dạng buồng sấy có các bộ phận như sau: v Hệ thống quạt Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm. Quạt được đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy. v Buồng sấy Là nơi để vật liệu sấy và nơi diễn ra quá trình sấy, vật liệu sấy và tác nhân sấy trao đổi nhiệt và độ ẩm với nhau. Buồng sấy bao gồm nhiều khay sấy.

Thường buồng sấy có dạng khối lập phương, khối hộp chữ nhật đứng hay nằm, hình trụ đứng hoặc nằm, … Tùy theo yêu cầu công nghệ và người kĩ sư tính toán thiết kế và lựa chọn hình dạng thích hợp.2 Buồng sấy SVTH: BÙI YẾN NGA Trang 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. NGUYỄN TẤN DŨNG v Bộ phận cung cấp nhiệt: Calorifer Trong kỹ thuật sấy, người ta sử dụng các loại calorifer khí – hơi, calorifer khí – khói, calorifer khí – điện. Trong bài này chúng tôi chọn calorife điện trở, không khí sẽ được gia nhiệt bằng dòng điện nhờ vào các thanh điện trở cánh tản nhiệt. Điện trở sấy được chế tạo sao cho nhiệt tỏa ra nhanh nhất làm cho không khí khô và nóng; qua đó cung cấp không khí nóng cho quy trình sấy.

Các biến đổi trong quá trình sấy đối lưu Truyền nhiệt và truyền khối trong quá trình sấy có ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng thực phẩm sấy (Patel và Chen, 2005). Biến đổi vật lý Khối lượng giảm. Thể tích giảm. Hình dạng thay đổi: sự co rút, biến đổi độ xốp, cứng bề mặt,… Độ giòn tăng lên.

Biến đổi hóa học và sinh học (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự,2011) Ức chế và tiêu diệt vi sinh vật do hoạt độ nước giảm đi đáng kể. Ức chế và vô hoạt các enzyme do nhiệt độ tăng cao. Phản ứng oxi hoá diễn ra mạnh mẽ vì nhiệt độ tăng. Các vitamin nhạy cảm với nhiệt độ như vitamin C giảm đi đáng kể sau quá trình sấy.

Các hợp chất poly phenol bị oxy hoá làm sản phẩm hoá nâu. Các hợp chất màu như carotenoids, chlorophyl cũng bị oxy hoá làm nhạt màu sản phẩm. Các hợp chất lipid tham gia phản ứng oxy hoá tạo mùi ôi. Phản ứng Maillard: phản ứng giữa đường khử và axit amin tạo màu sậm cho sản phẩm rau quả sấy.

Nhiệt độ của quá trình sấy thường làm giảm số lượng các hợp chất mùi dễ bay hơi ban đầu của rau quả. Do hàm lượng nước giảm nên nồng độ chất vị tăng lên, cường độ vị tăng. Nguyên liệu chuối 2. Đặc điểm sinh học SVTH: BÙI YẾN NGA Trang 7 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.

NGUYỄN TẤN DŨNG Hình 2.3 Các bộ phận của cây chuối Hình 2.4 Các giai đoạn sinh trưởng của cây chuối (A) 1: Cây chuối đã già 2: Cây chuối trưởng thành 3: Cây chuối non, (B) Cây đang ra hoa, (C) Buồng chuối non, (D) Hoa chuối đang nở, (E) Buồng chuối trưởng thành SVTH: BÙI YẾN NGA Trang 8 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. NGUYỄN TẤN DŨNG Cây chuối thuộc về họ Musaceae, thuộc chi Musa. Cây chuối là loài thân thảo lớn nhất, phần mọc lên trên mặt đất chính là “thân giả” của nó, có tên khoa học là pseudostem, cao từ 2 đến 9 m và có đường kính 20 đến 50 cm nhưng một số giống hoang dã có thể cao đến 15m và đường kính đến 80 cm.