Đặt vấn đề Khử nước là một biện pháp bảo quản thực phẩm lâu đời v nó đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Thông thường để sản xuất thực phẩm khô người ta chọn phương pháp l m khô không khí, sự ảnh hưởng của không khí sẽ gây ra một số biến đổi về sắc hương vị cũng như chất lượng của sản phẩm. Chiên ngập dầu cũng l một phương pháp l m khô thực phẩm, Chiên ngập dầu là quá trình xử lý nhiệt trong đó chất béo vừa là chất tải nhiệt vừa là thành phần dinh dư ng của sản phẩm. Chiên ngập dầu là một quá trình diễn ra dưới nhiệt độ cao ở áp suất khí quyển (khoảng 180°C) (Shyu v cộng sự, 1998).
Trong quá trình chiên, thực phẩm được ngâm trong bể dầu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của nước (Maity v cộng sự, 2014). Khi dầu sôi tiêp xúc trực tiếp với Oxi không khí làm quá trình oxy hóa xảy ra nhanh, dẫn đến chất lượng sản phảm giảm. Bên cạnh đó, phản ứng oxi hóa ở nhiệt độ cao sẽ làm biến đổi thành phần protein, lipid, glucid, carotenoic,… điều đó l m ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm vể giá trị dinh dư ng và cả về màu. Ngoài ra việc sử dụng dầu chiên đi chiên lại nhiều lần cũng gây ra ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Đối với sản phẩm chiên tiêu chí chất lượng quan trọng nhất là sự hấp thụ dầu. Tiêu thụ dầu gây ra các vấn đề sức khỏe đáng kể như bệnh tim mạch v nh, ung thư, tiểu đường và cao huyết áp và không thể hòa hợp với nhận thức của người tiêu d ng đối với việc tiêu thụ các sản phẩm thực phẩm lành mạnh và ít chất béo (Maity v cộng sự, 2014). Vì vậy chiên chân không là một lựa chọn phù hợp để hạn chế kể trên. Trong hoạt động chiên chân không, thực phẩm được làm nóng dưới áp suất chân không trong một hệ thống khép kín làm giảm điểm sôi của dầu chiên v độ ẩm trong thực phẩm.
Nước trong thực phẩm có thể nhanh chóng được loại bỏ khi nhiệt độ dầu đạt đến điểm sôi của nước (Shyu v cộng sự, 1998). Bởi vì thực phẩm được làm nóng ở nhiệt độ thấp hơn v h m lượng oxy trong quá trình chiên chân không, màu sắc v hương vị tự nhiên có thể được giữ nguyên. Công nghệ này mang lại tính ưu Việt bao gồm: (1) có thể làm giảm h m lượng dầu trong sản phẩm chiên,(2) có thể giữ được màu sắc v hương vị tự nhiên của sản phẩm do nhiệt độ thấp và hàm lượng oxy trong quá trình này, và (3) ít ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu hơn (Garayo v cộng sự, 2002). xxxi Cà rốt 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 dư ng cần thiết cho cơ thể.
Cụ thể trong thành phần dinh dư ng của cà rốt chứa nhiều hợp chất chống oxi hóa đẩy l i ung thư. Bên cạnh đó c rốt còn có nhiều tác dụng vượt trội như giảm bệnh tiểu đường, giảm cholesterol trong máu, hạn chế bệnh tim mạch, làm sáng mắt,…Với khao khát tạo ra các sản phẩm ăn liền, chứa nhiều chất dinh dư ng tự nhiên, đặc biệt giải quyết đầu ra, tăng giá trị sử dụng của cây cà rốt, thỏa mãn nhu cầu v 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 l : “NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIÊN CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 20KG NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT/MẺ” Nhiều năm gần đây, diện tích trồng cà rốt của các tỉnh phía Bắc được mở rộng do giá thành cà rổt xuất khẩu cao, tuy nhiên nươc ta lại bị lệ thuộc vào Trung Quốc vì sản lượng cà rốt Trung Quốc tăng thì nước ta sẽ không xuất khẩu được cà rốt vì vậy giá thành cà rốt trong nước giảm. Việc nghiên cứu đồ án cũng giúp cho việc giải quyết đầu ra cho sản lượng cà rốt như hiện nay, đồng thời nếu sản phẩm được thị trường tin dừng thì sẽ tạo ra đầu ra cho người nông dân trông cà rốt. Căn cứ theo các quan điểm đề cập như trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu chế tạo hệ thống chiên chân không với nguyên liệu khảo sát là cà rốt với sự quan tâm hướng dẫn của thầy PGS.
Thầy Nguyễn Tấn Dũng c ng với cộng sự chú KS. Lê Văn Ho ng nhóm nghiên cứu chúng tôi l 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-03" năm 2020. 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-03 được tự động hóa ho n to n 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.
Mục tiêu xxxii Nghiên cứu việc tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg cà rốt/mẻ. Tự động hóa hệ thống thông qua bộ điều khiển 3. Nội dung đồ án - Tổng quan 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 - 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 cà rốt chiên.
- Tính kinh tế của hệ thống chiên chân không và sản phẩm. - Kết luận và kiến nghị. Đối tượng Hệ thống chiên chân không d ng để chiên các thực phẩm tạo ra các sản phẩm chất lượng cao. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung tính toán thiết kế chế tạo hệ thống chiên chân không cho nguyên liệu cà rốt năng suất 20kg/mẻ.
Ý nghĩa khoa học - Đề t i n y l m cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế chế tạo hệ thống chiênchân không. - Đề tài này cho phép khảo nghiệm trên hệ thống chiên chân không để xác định tham số công nghệ l m cơ sở khoa học cho việc xác lập chế độ công nghệ chiên chân không. Ý nghĩa thực tiễn xxxiii 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 Đề t i được trình b y trong 6 chương, ngo i ra còn có phần mở đầu, kết luận v kiến nghị, mục lục, danh sách hình, danh sách bảng, t i liệu tham khảo.
Tất cả được trình b y trong 131 trang. xxxiv Chương 1: T NG QUAN 1. Công nghệ chiên chân không 1. Cơ sở khoa học về quá trình chiên Chiên là một quá trình xử lý thực phẩm trong dầu béo ở nhiệt độ cao.
Khi đó, chất béo vừa là tác nhân gia nhiệt vừa là thành phần của thực phẩm sau khi chiên (Lê Văn Việt Mẫn v cộng sự, 2011). Quá trình chiên bao gồm đồng thời cả quá trình truyền nhiệt và truyền khối, trong đó dầu chiên l môi trường truyền nhiệt vào thức ăn, qua đó hơi ẩm di chuyển ra ngoài và dầu được hấp thụ vào thực phẩm (Budžaki v cộng sự, 2005; Krokida v cộng sự, 2000). Nhiệt độ cao thúc đẩy các phản ứng giữa các thành phần thực phẩm như protein v carbohydrate, sự mất nước trên bề mặt vỏ và sự hấp thu dầu (Gertz, 2014). Trái ngược với phương pháp luộc, sự gia nhiệt đến nhiệt độ cao này mang lại vẻ ngoài (màu sắc), kết cấu (độ giòn) và mùi vị mong muốn (Perkins, 2007).
Chiên là một quy trình hiệu quả hơn so với các phương pháp chế biến khác, v đã trở nên rất phổ biến trong các nhà hàng và ngành công nghiệp thực phẩm vì tốc độ và sự đơn giản trong quá trình vận hành. Thực phẩm được chiên chủ yếu để nấu ăn v l m cho chúng trở nên hấp dẫn, ngon miệng và dễ tiêu hóa hơn. Thông thường, thực phẩm được chiên được ngâm trong dầu nóng ở nhiệt độ từ 120 đến 180°C, tùy thuộc vào nguyên liệu thô và sản phẩm cuối cùng mong muốn (Costa v cộng sự, 1999). Nhiều thay đổi hóa lý diễn ra trong quá trình chiên như sự hồ hóa tinh bột đặc trưng bởi sự trương nở hạt tinh bột; biến tính protein; hóa nâu; sự hình thành lớp vỏ, là kết quả của việc làm khô bề mặt sản phẩm chiên; hình thành thành phần hương vị đặc trưng của thực phẩm chiên; sự giảm khối lượng; và sự trương nở.
Những thay đổi vật lý và hóa học này dẫn đến sự biến đổi cấu trúc ở cả cấp độ vĩ mô v vi mô. Các biến đổi vật lý và hóa học diễn ra trong quá trình chiên được thể hiện trong Hình 1. Chất béo được sử dụng trong quá trình chiên có thể là dầu thực vật, m động vật, bơ, magarine và shortening. Trong sản xuất công nghiệp, người ta chỉ sử dụng shortening để chiên thực phẩm.
Ưu điểm vượt trội của shortening so với các chất béo khác là mức độ oxy 1 hóa thấp hơn trong quá trình bảo quản và chiên vì shortening chỉ chứa các thành phần acid béo no (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2011). Các biến đổi của thành phần trong quá trình chiên Hình 1. Các quá trình vật lý và hóa học diễn ra trong quá trình chiên (Hijmans v cộng sự, 2001) Những thay đổi vật lý trong dầu xảy ra trong quá trình gia nhiệt và chiên bao gồm sự tăng độ nhớt, m u đậm dần, tạo ra nhiều bọt và giảm điểm khói. Có nhiều phương pháp có sẵn để đo lường những thay đổi vật lý này một cách định lượng, nhưng chúng thường được đánh giá một cách chủ quan bằng cách kiểm tra trực quan trong quá trình chiên thực tế.
