Nghiên cứu và phát triển hệ thống chiên chân không năng suất 20kg cà rốt mỗi mẻ

Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu cà rốt mẻ, ứng dụng công nghệ hiện đại, đảm bảo chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Minh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tấn Dũng
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu cà rốt/mẻ
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2016 (NGƯỜI HƯỚNG DẪN)
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2016 (PHẢN BIỆN)
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2016 (THÀNH VIÊN HỘI ĐỒNG)
• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• MỤC LỤC HÌNH
• MỤC LỤC BẢNG
• MỞ ĐẦU
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Công nghệ chiên chân không
• 1.1.1. Cơ sở khoa học về quá trình chiên
• 1.1.2. Hệ thống thiết bị chiên chân không
• 1.1.3. Ưu và nhược điểm của công nghệ chiên chân không
• 1.1.4. Ảnh hưởng của chiên chân không tới sự oxy hóa dầu
• 1.1.5. Lợi ích và ứng dụng của công nghệ chiên chân không
• 1.2. Hệ thống thiết bị chiên chân không
• 1.3. Hệ thống điều khiển tự động
• 1.4. Tổng quan về cà rốt
• 1.4.1. Giới thiệu chung và nguồn gốc cà rốt
• 1.4.2. Đặc điểm sinh học
• 1.4.3. Thành phần hóa học
• 1.5. Quy trình công nghệ
• 1.5.1. Sơ đồ quy trình
• 1.5.2. Thuyết minh quy trình
• 2. Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
• 2.1. Sơ đồ nguyên lý tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp tiếp cận hệ thống
• 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu phân tích tổng hợp
• 2.2.3. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu chỉnh các thông số của máy bằng thực nghiệm
• 2.3. Phương pháp tính toán và thiết kế
• 2.3.1. Tính toán chọn các thông số cần thiết cho tính toán thiết kế
• 2.3.2. Tính toán cân bằng vật chất
• 2.3.3. Tính toán cân bằng năng lượng
• 2.3.4. Tính cân bằng lực – kiểm tra bền cho thiết bị
• 2.3.5. Sử dụng công cụ toán học, công nghệ thông tin phục vụ cho tính toán
• 2.4. Phương pháp chế tạo
• 2.4.1. Phương pháp cắt gọt kim loại
• 2.4.2. Phương pháp hàn
• 2.4.3. Phương pháp nắn, uốn kim loại
• 2.4.4. Phương pháp đánh bóng
• 3. Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
• 3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiên chân không
• 3.2. Thông số ban đầu
• 3.3. Tính toán cân bằng vật chất
• 3.4. Tính toán cân bằng năng lượng
• 3.5. Tính toán thiết bị chính
• 3.5.1. Thiết kế buồng chiên
• 3.5.2. Thiết kế khoang nhập liệu
• 3.5.3. Thiết kế cửa nhập liệu
• 3.5.4. Thiết kế khung đặt giỏ nguyên liệu
• 3.5.5. Tính toán bề dày thiết bị chiên
• 3.5.6. Tính toán bề dày lớp cách nhiệt thân thiết bị
• 3.5.7. Tính toán đường kính ống dẫn khí
• 3.5.8. Tính toán lựa chọn bơm chân không
• 3.5.9. Tính toán phụ tải lạnh
• 3.5.10. Tính toán hệ thống ngưng tụ ẩm
• 3.5.11. Tính toán chọn chu trình lạnh
• 3.5.12. Tính toán chọn máy nén lạnh
• 3.5.13. Tính toán diện tích trao đổi nhiệt của dàn nóng chính
• 3.5.14. Tính toán chọn thiết bị phụ
• 3.5.15. Kiểm tra tính bền cho nồi chiên
• 3.6. Xây dựng bản vẽ hệ thống chiên chân không
• 3.7. Chế tạo hệ thống chiên chân không
• 4. Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
• 4.1. Thiết kế phần động lực của hệ thống chiên chân không
• 4.2. Thiết kế phần điều khiển của hệ thống chiên chân không
• 4.3. Chương trình tự động đo lường và điều khiển hệ thống chiên chân không
• 5. Chương 5: KHẢO NGHIỆM THỰC TẾ, HIỆU CHỈNH THIẾT BỊ CHIÊN CHÂN KHÔNG VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
• 5.1. Bố trí thí nghiệm
• 5.2. Đánh giá dựa trên chỉ số peroxide
• 5.3. Kết quả cảm quan
• 5.4. Chỉ số peroxide
• 5.5. Hiệu chỉnh thiết bị
• 5.6. Xây dựng quy trình công nghệ
• 5.6.1. Quy trình
• 5.6.2. Thuyết minh quy trình
• 6. Chương 6: TÍNH TOÁN KINH TẾ
• 6.1. Chi phí chế tạo hệ thống chiên chân không
• 6.2. Tính toán kinh tế cho sản phẩm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Thiết kế hệ thống chiên chân không

Hệ thống chiên chân không được thiết kế nhằm tối ưu hóa quy trình chiên cà rốt với năng suất 20kg/mẻ. Việc thiết kế hệ thống này bao gồm việc xác định các thông số kỹ thuật cần thiết như kích thước, công suất và vật liệu chế tạo. Hệ thống chiên chân không sử dụng nồi chiên hình trụ đứng với đường kính 560mm và chiều cao 1150mm, được làm từ inox 304 dày 6mm, đảm bảo độ bền và khả năng chịu nhiệt. Các thanh điện trở có công suất 4kW mỗi thanh được sử dụng để gia nhiệt dầu chiên, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình chiên. Hệ thống này không chỉ đảm bảo hiệu quả chiên mà còn tiết kiệm năng lượng nhờ vào việc tự động hóa quy trình điều khiển nhiệt độ và áp suất.

1.1. Quy trình chiên chân không

Quy trình chiên chân không diễn ra trong môi trường áp suất thấp, giúp giảm điểm sôi của dầu và loại bỏ độ ẩm trong thực phẩm nhanh chóng. Điều này không chỉ giúp giữ lại màu sắc và hương vị tự nhiên của cà rốt mà còn giảm thiểu sự hấp thụ dầu, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Các thông số như nhiệt độ chiên 120°C và áp suất 80mmHg được xác định dựa trên các nghiên cứu trước đó, đảm bảo rằng cà rốt sau khi chiên đạt được độ giòn và hương vị mong muốn. Hệ thống chiên chân không cũng được trang bị cảm biến để theo dõi và điều chỉnh các thông số trong suốt quá trình chiên, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả cao.

II. Chế tạo hệ thống chiên chân không

Quá trình chế tạo hệ thống chiên chân không bao gồm nhiều bước từ việc lựa chọn vật liệu đến lắp ráp các bộ phận. Các bộ phận chính của hệ thống bao gồm nồi chiên, bơm chân không, và thiết bị ngưng ẩm. Việc sử dụng inox 304 cho nồi chiên không chỉ đảm bảo độ bền mà còn dễ dàng vệ sinh, phù hợp với tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Bơm chân không có công suất 2HP được sử dụng để tạo ra môi trường chân không cần thiết cho quá trình chiên. Thiết bị ngưng ẩm được thiết kế để thu hồi hơi nước trong quá trình chiên, giúp duy trì hiệu suất của hệ thống. Tất cả các bộ phận được lắp ráp và kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.

2.1. Vật liệu và công nghệ chế tạo

Việc lựa chọn vật liệu cho hệ thống chiên chân không là rất quan trọng. Inox 304 được chọn vì tính chống ăn mòn và khả năng chịu nhiệt tốt. Các phương pháp chế tạo như cắt gọt, hàn và đánh bóng được áp dụng để đảm bảo các bộ phận khớp với nhau một cách hoàn hảo. Công nghệ chế tạo hiện đại cũng được áp dụng để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian và chi phí. Hệ thống được thiết kế để dễ dàng bảo trì và sửa chữa, giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm thiểu chi phí vận hành.

III. Hiệu quả và ứng dụng thực tiễn

Hệ thống chiên chân không 20kg cà rốt/mẻ không chỉ mang lại hiệu quả cao trong việc chế biến thực phẩm mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp thực phẩm. Việc tối ưu hóa quy trình chiên giúp giảm thiểu lượng dầu hấp thụ, từ đó giảm chi phí sản xuất và nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Sản phẩm cà rốt chiên chân không có thể được bảo quản lâu hơn và giữ được hương vị tự nhiên, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về thực phẩm an toàn và chất lượng. Hệ thống này cũng có thể được áp dụng cho các loại thực phẩm khác, mở rộng khả năng sản xuất và tăng cường giá trị kinh tế cho doanh nghiệp.

3.1. Tính kinh tế của hệ thống

Tính toán kinh tế cho hệ thống chiên chân không cho thấy rằng việc đầu tư vào công nghệ này sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho doanh nghiệp. Chi phí chế tạo hệ thống được tính toán hợp lý, và với năng suất 20kg/mẻ, hệ thống có khả năng thu hồi vốn nhanh chóng. Việc giảm thiểu lượng dầu sử dụng không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường. Hệ thống chiên chân không cũng giúp nâng cao giá trị sản phẩm, từ đó tăng doanh thu cho doanh nghiệp. Các nghiên cứu cho thấy rằng sản phẩm cà rốt chiên chân không có giá trị thị trường cao hơn so với các sản phẩm chiên truyền thống, tạo ra cơ hội kinh doanh mới cho các nhà sản xuất.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khử nước là giải pháp bảo quản nông sản truyền thống nhằm kéo dài thời hạn sử dụng. Tuy nhiên, các kỹ thuật làm khô thông thường hoặc chiên ngập dầu truyền thống ở áp suất khí quyển đòi hỏi nhiệt độ cao (thường từ 120°C đến 180°C), khiến dầu sôi tiếp xúc trực tiếp với oxy không khí, thúc đẩy quá trình oxy hóa, thủy phân và polymer hóa chất béo. Hiện tượng này làm biến đổi sâu sắc các thành phần dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt như protein, lipid, glucid, carotenoid, đồng thời làm sản phẩm sẫm màu, tăng tỷ lệ ngấm dầu và tiềm ẩn nguy cơ hình thành hợp chất có hại như acrylamide.

Tại Việt Nam, củ cà rốt là nguồn nguyên liệu nông sản dồi dào, giá thành thấp và giàu giá trị dinh dưỡng (đặc biệt là các tiền chất chống oxy hóa và hợp chất hỗ trợ sức khỏe). Mặc dù diện tích gieo trồng ở các tỉnh phía Bắc liên tục mở rộng, khâu tiêu thụ nông sản này vẫn đối mặt với rủi ro biến động thị trường và phụ thuộc lớn vào việc xuất khẩu tươi. Do đó, việc nghiên cứu chế tạo thiết bị chế biến sâu nhằm tạo ra sản phẩm ăn liền có giá trị gia tăng cao, kiểm soát được độ dầu và bảo toàn màu sắc tự nhiên là đòi hỏi thực tiễn của ngành công nghệ thực phẩm.

Khóa luận tốt nghiệp "Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu cà rốt/mẻ" mã số 2020 – 16116211 được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Hoàng Minh và Đỗ Duy Tùng, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Tấn Dũng và ThS. Đỗ Thùy Khánh Linh tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (hoàn thành tháng 01/2021).

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm:

1. Nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh mô hình hệ thống chiên chân không năng suất 20 kg nguyên liệu cà rốt/mẻ (ký hiệu hệ thống: DVF-03).
2. Tự động hóa quá trình vận hành hệ thống thông qua bộ đo lường và điều khiển nhiệt độ, áp suất chân không và thời gian chiên.

Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản phân định theo 7 nội dung cụ thể:

1. Tổng quan về nguyên liệu cà rốt và công nghệ chiên chân không.
2. Xác lập các thông số công nghệ cần thiết phục vụ bài toán tính toán và thiết kế.
3. Tính toán, thiết kế cơ khí các cụm thiết bị chính của hệ thống chiên chân không.
4. Tính toán, thiết kế hệ thống tự động đo lường và điều khiển.
5. Chế tạo thiết bị bằng các phương pháp gia công cơ khí và lắp ráp hệ thống.
6. Vận hành khảo nghiệm thực tế trên nguyên liệu cà rốt, đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu chỉnh thông số máy.
7. Xây dựng quy trình công nghệ chiên chân không cho cà rốt và tính toán kinh tế cho hệ thống cùng sản phẩm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng: Thiết bị và công nghệ chiên chân không cho nông sản thực phẩm.
• Phạm vi nghiên cứu: Tập trung tính toán, thiết kế, gia công chế tạo hệ thống chiên chân không DVF-03 với năng suất tính toán 20 kg cà rốt/mẻ; khảo nghiệm công nghệ thực tế bằng nguyên liệu cà rốt tại xưởng thực nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu dựa trên các cơ sở khoa học nhiệt động học, truyền nhiệt - truyền khối và hóa học thực phẩm:

• Nguyên lý bay hơi của nước trong điều kiện áp suất chân không: Khi giảm áp suất môi trường xuống dưới áp suất khí quyển (dưới 6,65 kPa hay khoảng 80 mmHg), điểm sôi của nước giảm xuống tương ứng. Hiện tượng này cho phép tách ẩm ra khỏi mô tế bào thực vật ở mức nhiệt độ thấp (từ 85°C đến 120°C), hạn chế sự tiếp xúc với oxy phân tử.
• Các phản ứng biến tính dầu trong quá trình gia nhiệt: Hiện tượng thủy phân chất béo giải phóng axit béo tự do; phản ứng tự oxy hóa hình thành hydroperoxide và các sản phẩm phân hủy thứ cấp (ketone, aldehyde, alcohol); phản ứng polymer hóa theo cơ chế Diels-Alder làm tăng độ nhớt của dầu; phản ứng Maillard sinh chất màu tối và acrylamide (được chứng minh có thể giảm tới 94% trong môi trường chân không).
• Tiêu chuẩn đánh giá: Đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm theo tiêu chuẩn TCVN 3215:79 (phương pháp cho điểm theo bậc đánh giá chất lượng); các chỉ số hóa học kiểm soát dầu chiên gồm chỉ số acid, chỉ số iodine và chỉ số peroxide (POV).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tích hợp các nhóm phương pháp kỹ thuật liên ngành:

• Phương pháp tiếp cận hệ thống: Khảo sát mối tương quan đồng thời giữa 4 phân hệ chính: hệ thống buồng chiên áp lực âm, hệ thống hút chân không, hệ thống ngưng tụ ẩm bằng chu trình lạnh, và hệ thống ly tâm tách dầu sau chiên.
• Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập số liệu vật lý, nhiệt dung, khối lượng riêng, độ ẩm ban đầu của nguyên liệu cà rốt và dầu chiên thương phẩm từ các công bố khoa học trong và ngoài nước.
• Phương pháp tính toán kỹ thuật: Áp dụng phương trình cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng để xác định nhiệt lượng gia nhiệt dầu, lượng ẩm cần bốc hơi, phụ tải nhiệt ngưng ẩm; áp dụng lý thuyết sức bền vật liệu và tiêu chuẩn bình chịu áp lực để tính toán ứng suất, bề dày thân vỏ và nắp nồi chiên.
• Phương pháp gia công cơ khí chế tạo: Sử dụng các phương pháp cắt gọt kim loại, uốn, nắn định hình, phương pháp hàn (hàn TIG/MIG liên kết thép không gỉ) và đánh bóng bề mặt chống bám dính đạt chuẩn tiếp xúc thực phẩm.
• Phương pháp thực nghiệm và thống kê: Khảo nghiệm thực tế với các chế độ nhiệt độ chiên (85°C, 90°C, 95°C) và thời gian chiên (14, 15, 16 phút); phân tích phương sai (ANOVA) để so sánh mức độ yêu thích cảm quan của sản phẩm sau 2 ngày bảo quản; đo hàm lượng hydroperoxide để đánh giá tốc độ ôi hóa dầu.

Thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không DVF-03

Căn cứ vào bài toán công nghệ chiên 20 kg nguyên liệu cà rốt/mẻ, các thông số tính toán ban đầu được xác lập: độ ẩm nguyên liệu vào 89%, độ ẩm sản phẩm sau chiên 5%, khối lượng riêng của cà rốt $\rho = 1035\text{ kg/m}^3$, nhiệt độ dầu ban đầu 30°C, nhiệt độ chiên tính toán 120°C, thời gian một mẻ chiên 30 phút, áp suất làm việc 80 mmHg.

Hệ thống DVF-03 được thiết kế và chế tạo gồm các cụm phân hệ kỹ thuật chính:

Cụm thiết bị	Thông số kỹ thuật và vật liệu chế tạo	Chức năng kỹ thuật
Nồi chiên chân không	Dạng hình trụ đứng; đường kính trong $d = 560\text{ mm}$, chiều cao $h = 1150\text{ mm}$. Thân trong làm bằng thép không gỉ Inox 304 dày 6 mm; vỏ ngoài bằng Inox 201 dày 2 mm; lớp giữa cách nhiệt bằng bọt Polyurethane (PU foam) dày 50 mm.	Chứa dầu, cách nhiệt và chịu áp suất chân không; chia làm khoang chứa dầu, khoang nhập liệu và khoang chân không. Tích hợp cơ cấu nâng hạ giỏ nguyên liệu.
Hệ thống gia nhiệt	Gồm 2 thanh điện trở nhiệt dạng chữ U, công suất mỗi thanh 4 kW, đấu nối song song (tổng công suất gia nhiệt 8 kW).	Cung cấp nhiệt lượng duy trì nhiệt độ dầu chiên theo giá trị cài đặt.
Hệ thống tạo chân không	Bơm chân không vòng nước hoặc vòng dầu chuyên dụng, công suất động cơ 2 HP.	Rút không khí và hơi ẩm không ngưng ra khỏi buồng chiên, duy trì độ chân không buồng làm việc.
Hệ thống ngưng tụ ẩm	Thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm vỏ bọc hình trụ, đường kính trong 270 mm (đường kính phủ bọt PU cách nhiệt 30 mm là 330 mm), chiều dài thân 380 mm (chiều dài tổng thể phủ foam là 440 mm). Cấu tạo gồm 209 ống đồng truyền nhiệt.	Làm lạnh và ngưng tụ hơi ẩm bốc ra từ nguyên liệu thành nước lỏng trước khi vào bơm, bảo vệ bơm chân không.
Hệ thống máy lạnh	Máy nén lạnh công suất điện 1 HP; dàn nóng giải nhiệt cưỡng bức công suất 3 HP; kết hợp bình tách lỏng.	Cung cấp môi chất lạnh nhiệt độ thấp cho giàn ống đồng của thiết bị ngưng tụ ẩm.
Bộ điều khiển tự động	Mạch điều khiển trung tâm kết hợp màn hình cảm ứng, công tắc vận hành, nút dừng khẩn cấp, các rơ-le nhiệt và cảm biến nhiệt độ - áp suất.	Kiểm soát độc lập mạch động lực, mạch nhiệt độ dầu (tự động đóng/ngắt điện trở gia nhiệt), mạch dàn lạnh và mạch điều khiển áp suất.
Thiết bị ly tâm tách dầu	Máy ly tâm truyền động động cơ riêng biệt, có giỏ lưới quay quán tính.	Tách dầu thừa bám trên bề mặt lát cà rốt ngay sau khi đưa ra khỏi buồng chiên.

Toàn bộ kết cấu chịu áp lực của nồi chiên đã được kiểm tra bền và biến dạng theo công thức tiêu chuẩn dành cho vỏ trụ chịu ngoại áp, đảm bảo an toàn vận hành ở áp suất âm sâu liên tục.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở khoa học về quá trình chiên ngập dầu và chiên chân không. Tác giả phân tích các biến đổi hóa lý của chất béo: sự thủy phân triacylglycerol tạo thành glycerol và axit béo tự do; phản ứng oxy hóa sinh gốc tự do và hydroperoxide; phản ứng polymer hóa làm tăng độ nhớt; sự tạo thành acrylamide từ phản ứng Maillard giữa asparagine và đường khử. Chương này so sánh 3 phương pháp chiên (chiên áp chảo/pan frying hệ số truyền nhiệt 200–450 W/m²K, chiên xào/stir frying, chiên bề sâu/deep frying hệ số 800–1000 W/m²K). Phân tích tổng quan các hệ thống thiết bị chiên công nghiệp, chiên theo mẻ, chiên liên tục và chiên chân không trong và ngoài nước (như nghiên cứu của Nguyễn Minh Thủy về hành tím, nghiên cứu của Mariscal, Granda trên táo và khoai/cà rốt). Chương 1 cũng trình bày đặc điểm sinh thái, thành phần hóa học của cây cà rốt và sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát.

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo

Chương này xác lập quy trình nghiên cứu logic từ bài toán lý thuyết đến chế tạo thực tế. Tác giả trình bày phương pháp tiếp cận hệ thống; sơ đồ nguyên lý tính toán thiết kế; các phương pháp tính toán cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt lượng, kiểm tra bền cơ khí đối với thân vỏ thiết bị chịu áp suất chân không ngoài. Nội dung cũng mô tả các bước sử dụng công cụ toán học hỗ trợ thiết kế; quy trình gia công kim loại tại xưởng thực nghiệm (cắt gọt Inox, uốn lốc thân trụ, hàn TIG, đổ bọt cách nhiệt polyurethane, mài bóng bề mặt); phương pháp đánh giá cảm quan TCVN 3215:79 và phương pháp phân tích hóa nghiệm xác định chỉ số peroxide.

Chương 3: Tính toán, thiết kế và chế tạo

Đây là chương nội dung kỹ thuật trọng tâm của khóa luận, thực hiện đầy đủ các bước giải bài toán kỹ thuật:

• Tính toán cân bằng vật chất: Với 20 kg cà rốt độ ẩm 89% đưa về độ ẩm 5%, khối lượng ẩm cần tách được xác định chính xác để làm cơ sở cho tính toán phụ tải ngưng tụ.
• Cân bằng nhiệt lượng và tính thiết bị chính: Xác định lượng nhiệt đun nóng dầu, lượng nhiệt hóa hơi ẩm, tính toán chọn 2 thanh điện trở 4 kW (tổng 8 kW).
• Thiết kế hình học: Xác định kích thước buồng chiên ($d = 560\text{ mm}$, $h = 1150\text{ mm}$), bề dày thân trong Inox 304 dày 6 mm, bề dày nắp, tính toán cách nhiệt PU foam 50 mm, tính đường kính ống dẫn hơi.
• Tính toán hệ thống chân không và hệ thống lạnh: Lựa chọn bơm chân không công suất 2 HP. Tính toán phụ tải lạnh ngưng tụ ẩm, chọn chu trình lạnh khô (biểu diễn trên đồ thị T-S và lgP-h), tính toán máy nén lạnh 1 HP, dàn nóng giải nhiệt 3 HP, và thiết kế bình ngưng ống chùm gồm 209 ống đồng ($d = 270\text{ mm}$, $L = 380\text{ mm}$).
• Kiểm tra bền: Kiểm tra ứng suất và độ võng của vỏ trụ chịu áp suất ngoài theo lý thuyết sức bền.
• Gia công chế tạo: Xây dựng bản vẽ kỹ thuật chi tiết và tiến hành chế tạo cơ khí thực tế tại xưởng Khang Thịnh.

Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động

Chương 4 tập trung thiết kế hệ thống điện và tự động hóa cho DVF-03:

• Thiết kế mạch điện động lực: Phân phối nguồn cho bơm chân không 2 HP, cụm điện trở nhiệt 8 kW, máy nén lạnh 1 HP, quạt dàn nóng và động cơ ly tâm tách dầu.
• Thiết kế mạch đo lường và điều khiển: Tích hợp cảm biến nhiệt độ Pt100/can nhiệt và cảm biến áp suất chân không. Thiết lập các vòng lặp điều khiển phản hồi theo sai lệch nhằm tự động đóng ngắt khởi động từ gia nhiệt khi dầu đạt ngưỡng cài đặt, điều khiển chạy/dừng máy nén dàn lạnh và duy trì áp suất chân không ổn định.
• Giao diện điều khiển: Thiết lập tủ điện vận hành gồm màn hình cảm ứng, hệ thống công tắc chọn chế độ (bằng tay / tự động), đèn báo pha và nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop).

Chương 5: Khảo nghiệm thực tế, hiệu chỉnh thiết bị chiên chân không và xây dựng quy trình công nghệ

Chương này ghi nhận quá trình vận hành chạy thử hệ thống với nguyên liệu cà rốt thực tế:

• Bố trí thí nghiệm: Khảo sát thực nghiệm các chế độ chiên lát cà rốt ở các mức nhiệt độ 85°C, 90°C, 95°C kết hợp thời gian chiên 14, 15, 16 phút.
• Đánh giá cảm quan và hóa nghiệm: Tiến hành đánh giá cảm quan độ giòn, màu sắc, mùi vị theo TCVN 3215:79; phân tích phương sai điểm cảm quan; theo dõi chất lượng mẫu sau 2 ngày bảo quản; phân tích chỉ số peroxide của sản phẩm sau các chế độ chiên.
• Hiệu chỉnh thiết bị: Ghi nhận các sai lệch áp suất, nhiệt độ trong quá trình sôi bùng ẩm để căn chỉnh độ nhạy rơ-le, van xả áp và tốc độ quay của giỏ ly tâm.
• Quy trình công nghệ: Xây dựng sơ đồ quy trình hoàn chỉnh kèm thuyết minh chi tiết: Cà rốt tươi $\rightarrow$ Rửa, phân loại $\rightarrow$ Gọt vỏ, cắt lát $\rightarrow$ Chần $\rightarrow$ Ngâm tẩm $\rightarrow$ Chiên chân không trên thiết bị DVF-03 $\rightarrow$ Ly tâm tách dầu $\rightarrow$ Làm nguội $\rightarrow$ Đóng gói sản phẩm.

Chương 6: Tính toán kinh tế

Chương 6 tổng kết chi phí gia công chế tạo mô hình thiết bị và sơ bộ bài toán giá thành sản phẩm:

• Thống kê chi phí vật tư cơ khí (Inox 304, Inox 201, bọt PU, đồng), thiết bị phụ trợ (bơm chân không 2 HP, cụm máy nén 1 HP, dàn nóng 3 HP, ống đồng, phụ kiện van), linh kiện tủ điện điều khiển và chi phí công thợ gia công tại xưởng.
• Phân tích chi phí tiêu hao năng lượng điện, dầu chiên hao hụt và khấu hao máy để tính toán giá thành sơ bộ cho 1 kg sản phẩm cà rốt chiên chân không.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

• Về mặt thiết bị: Chế tạo thành công hệ thống chiên chân không bán tự động DVF-03 năng suất 20 kg/mẻ với các thông số kết cấu chính xác: nồi chiên $d = 560\text{ mm}$, $h = 1150\text{ mm}$ bằng Inox 304 dày 6 mm bọc foam 50 mm; cụm 2 điện trở gia nhiệt 8 kW; bơm chân không 2 HP; thiết bị ngưng ẩm 209 ống đồng làm lạnh bởi máy nén 1 HP và dàn nóng 3 HP. Hệ thống vận hành kín, đạt độ chân không công nghệ và duy trì nhiệt độ ổn định.
• Về mặt công nghệ: Khảo nghiệm thực tế chứng minh thiết bị đáp ứng tốt các chế độ công nghệ chiên lát cà rốt ở dải nhiệt độ thấp (85°C – 95°C, thời gian 14 – 16 phút). Mẫu chiên thử nghiệm đảm bảo cấu trúc giòn xốp, giữ được màu vàng cam tự nhiên của carotenoid, hạn chế sẫm màu do phản ứng Maillard, chỉ số peroxide được kiểm soát ở mức thấp sau bảo quản.
• Xây dựng hoàn chỉnh sơ đồ dây chuyền và thuyết minh quy trình sản xuất cà rốt chiên chân không từ khâu xử lý nguyên liệu, chiên, ly tâm đến đóng gói.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

• Tác giả đề xuất quy trình bảo dưỡng định kỳ hệ thống ngưng ẩm ống đồng và bình tách lỏng nhằm tránh hiện tượng tích đọng nước làm suy giảm hiệu suất chân không.
• Kiến nghị tiếp tục cải tiến tích hợp cơ cấu lồng ly tâm trực tiếp ngay bên trong buồng chiên chân không (thay vì tách dầu ở thiết bị ly tâm rời bên ngoài) để hạn chế tối đa hiện tượng dầu tái hấp thụ vào mao quản sản phẩm khi xả áp suất khí quyển.

Đóng góp của đề tài

• Làm chủ quy trình tính toán, thiết kế và chế tạo trọn vẹn một hệ thống thiết bị chiên chân không quy mô bán công nghiệp (20 kg/mẻ) bằng nguồn vật tư và năng lực cơ khí trong nước.
• Cung cấp cơ sở số liệu thực nghiệm nhiệt động học và thông số thiết bị chế tạo thực tế, góp phần giảm chi phí đầu tư so với dây chuyền công nghệ ngoại nhập.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số hạn chế gắn liền với phạm vi chế tạo và điều kiện khảo nghiệm:

• Cơ cấu ly tâm tách dầu hiện vẫn bố trí độc lập với nồi chiên, đòi hỏi thao tác vớt giỏ nguyên liệu đưa sang máy ly tâm, làm tăng nguy cơ dầu ngấm trở lại khi nhiệt độ sản phẩm giảm nhanh ngoài không khí.
• Hệ thống điều khiển đã tự động hóa việc ổn định nhiệt độ gia nhiệt và ngắt bảo vệ nhưng các công đoạn cấp liệu, đóng mở nắp buồng chiên và nâng hạ giỏ chiên vẫn phải kết hợp thao tác bằng tay.
• Hướng mở rộng nghiên cứu: Tích hợp trục xoay ly tâm đồng trục trực tiếp trong buồng chân không; nâng cấp mức độ tự động hóa chu trình khép kín bằng PLC; tiếp tục khảo nghiệm tối ưu hóa chế độ công nghệ cho nhiều đối tượng nông sản khác ngoài cà rốt (như chuối, mít, hạt sen, đậu bắp).

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với:

• Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Nắm vững nguyên lý nhiệt truyền khối trong môi trường chân không, động học biến tính dầu ăn và quy trình công nghệ chế biến rau củ sấy/chiên giòn.
• Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Máy và Thiết bị Hóa chất - Thực phẩm: Tham khảo phương pháp tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng, tính chọn thiết bị truyền nhiệt ống chùm (209 ống đồng), tính chọn chu trình máy lạnh ngưng ẩm, thiết kế bình chịu áp lực âm và xây dựng bản vẽ chế tạo.
• Các xưởng cơ khí chế tạo và doanh nghiệp chế biến nông sản quy mô vừa và nhỏ: Tham khảo bảng thông số kỹ thuật, cấu hình vật liệu Inox 304/201, sơ đồ mạch điều khiển động lực và dự toán kinh phí để ứng dụng sản xuất thiết bị chiên chân không nội địa hóa.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao hệ thống DVF-03 phải trang bị thiết bị ngưng tụ ẩm gồm 209 ống đồng trước bơm chân không?
Trong quá trình chiên 20 kg cà rốt có độ ẩm ban đầu lên tới 89%, một lượng lớn hơi nước bốc lên từ nguyên liệu. Thiết bị ngưng tụ ẩm (dạng ống chùm gồm 209 ống đồng được làm lạnh bởi máy nén 1 HP) có nhiệm vụ hạ nhiệt và ngưng tụ toàn bộ lượng hơi nước này thành thể lỏng rồi xả vào bình tách. Nếu không ngưng tụ triệt để, hơi nước mang nhiệt sẽ đi thẳng vào bơm chân không, làm hỏng dầu bơm (đối với bơm vòng dầu) hoặc gây quá tải hệ thống, dẫn đến tụt độ chân không của buồng chiên.

2. Kết cấu thành nồi chiên của hệ thống DVF-03 được tính toán và gia công như thế nào?
Nồi chiên dạng hình trụ đứng ($d = 560\text{ mm}$, $h = 1150\text{ mm}$) có kết cấu 3 lớp: vách trong tiếp xúc trực tiếp với dầu chiên và chịu áp suất chân không làm bằng Inox 304 dày 6 mm; lớp ngoài làm bằng Inox 201 dày 2 mm; ở giữa được đổ lớp bọt Polyurethane (PU foam) dày 50 mm để cách nhiệt, tránh thất thoát nhiệt ra môi trường và đảm bảo an toàn cho người vận hành.

3. Công suất gia nhiệt và nguồn động lực của toàn bộ hệ thống là bao nhiêu?
Gia nhiệt dầu chiên sử dụng 2 thanh điện trở chữ U công suất 4 kW mỗi thanh mắc song song (tổng công suất nhiệt là 8 kW). Phân hệ cơ điện gồm bơm chân không công suất 2 HP, máy nén lạnh công suất 1 HP và quạt dàn nóng công suất 3 HP.

4. Dải thông số công nghệ được nhóm tác giả khảo nghiệm trên nguyên liệu cà rốt là gì?
Trong Chương 5, nhóm tác giả tiến hành khảo nghiệm thực tế trên các mẫu cà rốt cắt lát tại dải nhiệt độ chiên 85°C, 90°C và 95°C với các mốc thời gian chiên tương ứng 14 phút, 15 phút và 16 phút; sau đó ly tâm tách dầu và đánh giá cảm quan (độ giòn, màu sắc, vị) cùng chỉ số peroxide sau 2 ngày bảo quản.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Hoàng Minh và Đỗ Duy Tùng đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu tính toán, thiết kế và chế tạo thực tế hệ thống chiên chân không DVF-03 năng suất 20 kg cà rốt/mẻ. Thiết bị kết hợp đồng bộ giữa buồng chiên Inox 304 dày 6 mm bọc cách nhiệt PU foam, bộ gia nhiệt điện trở 8 kW, hệ thống ngưng ẩm 209 ống đồng, bơm hút chân không 2 HP và mạch điều khiển bán tự động. Kết quả khảo nghiệm trên nguyên liệu cà rốt tại dải nhiệt độ 85°C – 95°C chứng minh hệ thống hoạt động ổn định, sản phẩm giữ được màu sắc tự nhiên, độ giòn cao và hàm lượng peroxide thấp. Đề tài đóng góp một giải pháp công nghệ chế tạo máy hoàn chỉnh, có ý nghĩa thực tiễn đối với lĩnh vực cơ khí chế biến nông sản thực phẩm trong nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.