BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC
QUÁ TRÌNH SẤY BÍ ĐỎ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
TS Nguyễn Văn Cương
Tô Kim Khá (MSSV: 1117647)
Ngành: Cơ khí chế biến - Khóa: 37
Tháng 5/2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
Cần Thơ, ngày 05 tháng 01 năm 2015
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HKII - NĂM HỌC: 2014 - 2015
1. Họ và tên sinh viên:
Ngành:
2. Tên đề tài:
Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến động học quá trình sấy bí đỏ
So sánh, đánh giá cảm quan sản phẩm bí đỏ sấy, đề xuất quy trình sấy bí đỏ
7. Giới hạn của đề tài: chỉ nghiên cứu quá trình động học sấy bí đỏ với 3 phương pháp:
đối lưu, chân không, chân không – vi sóng.
8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: các dụng cụ đo ở phòng thí nghiệm máy
và thiết bị chế biến thực phẩm.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: ................đồng
Ý KIẾN CỦA CBHD
Nguyễn Văn Cương
Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Tô Kim Khá
Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV & TLTN
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM PHẢN BIỆN
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
Tô Kim Khá
LỜI NÓI ĐẦU
Bí đỏ là loài quan trọng của chi Cucurbita họ cucurbitaceae (Jeffrey 1980,
Kirkbride 1993), là loại cây trồng dễ tính, có thể trồng quanh năm, thích hợp với mọi
vùng và tiểu vùng khí hậu trong cả nước. Bí đỏ cần rất ít giống khi gieo trồng và ít sâu
bệnh hại, ít phải sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nên được đánh giá là loại thực phẩm an
toàn. Trồng bí đỏ tốn ít công lao động hơn, đầu tư cho bí đỏ thấp hơn so với cây trồng
khác.
Bí đỏ có thể đáp ứng nhiều nhu cầu như ăn quả, ăn thân lá, lấy hạt ăn ngày tết và
chữa bệnh. Tuy nhiên, bí đỏ được coi là cây trồng phụ nên chưa có số liệu thống kê đầy
đủ, chưa được đánh giá đúng vai trò và giá trị sử dụng, chưa có được quan tâm nghiên
cứu đúng mức, quy mô sản xuất manh mún, nhỏ lẻ chủ yếu là do tự phát của người nông
dân, vấn đề giá cả bấp bênh, tiêu thụ gặp khó khăn và sản phẩm cho chế biến thực phẩm
dinh dưởng chưa được chú trọng.
Nhằm nâng cao hiệu quả giá trị kinh tế cho cây bí đỏ, tránh hiện tượng thất thu,
khủng hoảng thừa sản phẩm, góp phần tăng thu nhập cho người nông dân; nghiên cứu
quy trình và thiết bị chế biến trái bí đỏ để có thể làm thực phẩm, thức ăn dinh dưỡng cho
người và cho súc vật là thật sự cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu đó, đề tài “Nghiên cứu
động học quá trình sấy bí đỏ” được thực hiện.
Đây là lần đầu vận dụng lý thuyết để nghiên cứu vấn đề thực tế, nên đề tài không
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các
bạn.
TÓM TẮT
Bí đỏlà sản phẩm chứa đựng nhiều yếu tố dinh dưỡnggiúp cải thiện sức khỏe con
người. Tuy nhiên, giá trị sử dụng của bí đỏ chưa được đánh giá, quan tâm, nghiên cứu
đúng mức, quy mô sảnxuất manh mún, tự phát, vấn đề giá cả bấp bênh, tiêu thụkhó khăn,
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................................. 1
1.1. Giới thiệu chung về bí đỏ. ................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ cảu đề tài. ........................................................................ 7
CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT THÁI ................................................... 8
2.1. Cơ sở lý thuyết sấy. ............................................................................................. 8
2.2. Cơ chế truyền nhiệt - truyền chất trong quá trình sấy. .................................... 10
2.3. Động học quá trình sấy. ..................................................................................... 11
2.4. Các phương pháp sấy......................................................................................... 14
2.4.1. Phương pháp sấy đối lưu. ........................................................................... 14
2.4.2.Phương pháp sấy chân không. ..................................................................... 14
2.4.3. Sấy vi sóng. ................................................................................................. 16
2.4.4. Sấy chân không kết hợp với vi sóng. ......................................................... 16
CHƯƠNG III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 18
3.1. Vật liệu thí nghiệm. ........................................................................................... 18
3.2. Thiết bị thí nghiệm............................................................................................. 18
3.2.1. Thiết bị sấy chân không. ............................................................................. 18
3.2.2. Cân điện tử................................................................................................... 19
3.2.3. Cân phân tích ẩm . ....................................................................................... 20
3.2.4. Thiết bị sấy đối lưu. .................................................................................... 20
3.2.5. Thiết bị sấy chân không vi sóng. ................................................................ 20
3.2.6. Bình hút ẩm. ................................................................................................ 21
3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm. ........................................................................ 21
3.4. Phương pháp sấy chân không vi sóng. ............................................................. 23
3.5. Phương pháp sấy chân không. .......................................................................... 23
3.6. Phương pháp sấy đối lưu. .................................................................................. 23
3.7. Phương pháp phân tích, xử lý số liệu. .............................................................. 23
3.8. Quy trình bố trí thí nghiệm................................................................................ 25
CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 26
4.1.Đường cong động học sấy bí đỏ. ....................................................................... 26
Phương pháp thực hiện đề tài là nghiên cứu sấy bí đỏ bằng các phương pháp sấy
chân không vi sóng, sấy chân không, sấy đối lưu, xây dựng đường cong động học quá
trình sấy, phân tích các yếu tố ảnh hưởng, tiến hành so sánh đánh giá cảm quan sản phẩm
sấy và cuối cùng đề xuất điều kiện sấy bí đỏ thích hợp.
Đề tài được trình bày trong 5 chương:
Chương 1: Giới thiệu chung. Trong chương này giới thiệu chung về bí đỏ, mục
tiêu và phương pháp thực hiện đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết: trình bày các khái niệm và lý thuyết chung của quá
trình sấy.
Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu: trình bày vật liệu, thiết bị, phương pháp
và quy trình thí nghiệm.
Chương 4: Kết quả - thảo luận: trình bày kết quả: đường cong động học sấy bí đỏ, các
yếu tố ảnh hưởng, chất lượng cảm quan, đề xuất điều kiện sấy và cùng thảo luận.
Chương 5: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ: đưa ra kết luận và đi đến kiến nghị.
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu chung về bí đỏ
1.1.1. Nguồn gốc
Bí đỏ hay còn gọi là bí ngô, có tên khoa học là Cucurbita pepo L, có tên tiếng Anh
là Pumking là một loại cây dây thuộc chi Cucurbita và họ bầu bí Cucurbitaceae. Đây là
loại cây dễ trồng, không kén đất, có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau, được trồng
khắp ở mọi miền Việt Nam, có mặt ở nhiều vùng sinh thái trong cả nước, có thể trồng
vào tất cả các vụ trong năm.
Bí đỏ gồm 25 loài nhưng phát triển phổ biến nhất ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới
là các loài Cucurbita pepo và Cucurbita moschata còn loài Cucurbita maxima và
Cucurbita mixta thích hợp ở vùng ôn đới có khí hậu mát. Nguồn gốc của bí đỏ chưa được
xác định tuy nhiên theo nhiều nghiên cứu cho thấy bí đỏ có nguồn gốc từ Trung Mỹ và
Canxi
Phospho
Sắt
Magiê
Natri
Kali
Kẽm
Vitamin-A
Thiamin (B1)
Riboflavin
Niacin
B6
C
ĐVT
kcal
g
mg
Hoa bí khô
308
26.9
5.8
51.9
11.5
15.4
904
1653
0
173
2
Lá bí khô
271
43.8
4.2
35.4
15.6
16.7
1323
1000
60.4
0
0
0
0
16979
1.5
1.8
18.8
0
604
Hạt bí khô
578
30.3
48.8
tiêu 2003
2004
2005
2006
2007
2008
DT 1536246 1623280 1550207 1543796 1550707 1529935
Thế
NS 131.59
129.59
132.35
135.29
135.52
136.54
giới
SL 20215169 21035786 20517256 20886455 21015822 20889375
Châu
DT 867937
908136
917375
930500
936932
936590
Á
NS 138.16
137.76
138.23
139.59
141.60
142.97
Dương SL 240761
224134
235448
287206
310805
*
DT 213065
238209
236422
213382
212736
203191
Châu
NS 123.80
114.68
118.69
128.08
125.10
124.81
Mỹ
SL 2637777 2731799 2805982 2732976 2661234 2536052
DT 264553
256599
249462
243635
244318
242955
Châu
NS 75.90
73.51
khổng lồ được trồng từ khắp nơi trên thế giới. Cuộc thi đua thuyền bí đỏ, các thí sinh phải
hoàn thành đường đua bằng những quả bí đỏ khổng lồ, được khoét bỏ ruột.
Hình 2.3 Bí đỏ trong lễ hội
Thực phẩm chữa bệnh và sử dụng trong y tế: bí đỏ chứa lượng calo, chất béo rất
thấp. Trung bình 1kg quả bí đỏ chứa 40 calo nên bí đỏ là thực phẩm được ưu tiên hàng
đầu cho giảm cân, không gây béo phì, tốt cho hệ tiêu hóa. Hạt bí đỏ chứa nhiều dầu có
tác dụng trừ giun sán rất tốt. Vị ngọt nhẹ và tính mát của bí đỏ giúp nhuận tràng, mát gan,
bổ thận, giải độc, trị táo bón. Bí đỏ là món ăn bổ não, trị suy nhược thần kinh, trẻ em
chậm phát triển về trí óc. Bí đỏ cung cấp cho cơ thể một lượng lớn các chất, chứa nhiều
thành phần các chất chống oxi hóa, trung hòa giảm lượng cholesterol, cải thiện lượng
insulin trong máu giúp đẩy nhanh quá trình tạo máu, phòng ngừa bệnh thiếu máu, xơ vữa
động mạch, chống viêm nhiễm ở da, nhanh liền sẹo, giảm nguy cơ mắc bệnh về da:
eczema, vẩy nến, chàm…, điều trị bệnh tiểu đường, tim mạch, huyết áp, ung thư.
Ngoài ra, bí đỏ còn được dùng làm thuốc trừ sâu và hóa chất.
4
1.1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng bí đỏ tại Việt Nam
Từ ngọn, hoa và lá đến quả non, quả già…đều được chế biến thành rất nhiều
những món ăn ngon và được yêu thích. Rau bí luộc, xào, quả bí non xào, canh bí, chè bí,
đã trở thành món ăn rất quen thuộc đối với nhiều gia đình
Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của bí đỏ như sau: nước: 92%;
năng lượng: 27calo; đạm: 0,3g; đường: 6,2g: Ca: 24mg; P: 16mg; Fe: 0,5g; B1: 0,06mg;
C: 8mg; caroten: 0,02mg.
Tuy đã xuất hiện từ lâu và là cây trồng phổ biến nhưng những nghiên cứu về bí đỏ
không nhiều.
Hình 1.4 Bí đỏ trong các món ăn quen thuộc
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
sản cần phải giữ khô vì thừa nước dẫn đến hư hại sản phẩm do tác dộng của vi sinh vật
trong môi trường nước.
Trạng thái vật liệu ẩm được xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ. Trong thuyết sấy, độ
ẩm được phân chia thành độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối.
2.1.1.1 Độ ẩm tương đối
Số phần trăm khối lượng nước chứa trong 1kg vật liệu ẩm. Khối lượng chung của
vật liệu ẩm.
g = ga+gk
Ở đây: ga: khối lượng nước (kg). gk: khối lượng chất khô (kg).
Độ ẩm tương đối: W =
ga
.100%. Trường hợp W = 0, vật liệu khô tuyệt đối.
ga gk
2.1.1.2 Độ ẩm tuyệt đối
Số phần trăm khối lượng nước chứa trong 1kg vật liệu khô.
ga
.100%
gk
Wk
W=
.100%
100 Wk
W
Wk =
.100%
100 W
Wk =
2.2 Cơ chế truyền nhiệt - truyền chất trong quá trình sấy
Quá trình truyền nhiệt, truyền chất xảy ra đồng thời và có ảnh hưởng qua lại lẫn
nhau: quá trình nhiệt truyền từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong
lòng vật sấy ra ngoài bề mặt, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vào môi trường.
Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt và thoát hơi ẩm từ bề mặt vào
môi trường xảy ra liên tiếp. Nếu độ ẩm và nhiệt độ ở lớp bề mặt vật liệu lớn hơn lớp bên
trong thì ẩm chuyển ngược từ ngoài vào trong vật.
Khi sấy đối lưu vật sấy đặt trong dòng không khí hay khói nóng. Quá trình truyền
nhiệt được thực hiện từ bề mặt vào trong vật sấy. Nhiệt độ bề mặt lớn hơn nhiệt độ bên
7
trong vật do đó độ chênh lệch nhiệt độ này ảnh hưởng xấu đến quá trình dẫn ẩm từ trong
vật sấy ra ngoài. Sự bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu tạo nên dòng ẩm trong vật sấy. Hiện
tượng này gây nên sự co ngót, làm vật sấy bị kéo ở các lớp ngoài và bị nén ở các lớp
trong. Quá trình sấy với tốc độ càng lớn thì càng tăng độ chênh độ ẩm giữa bề mặt và bên
trong vật.
Hình 2.1 Sự thay đổi các thông số của vật sấy
a: Sấy đối lưu; b: Sấy tiếp xúc c: Sấy bức xạ
Đối với các vật liệu khi sấy đối lưu phải chọn tốc độ sấy nhỏ do đó thời gian sấy
rất dài. Khi sấy bức xạ bằng tia hồng ngoại, tia này có thể thâm nhập vào chiều sâu vật
thể 3÷5mm, ở chiều sâu này nhiệt độ vật lớn hơn nhiệt độ bề mặt vật thể, làm gia tăng
dòng ẩm thoát ra. Vì vậy, sấy bức xạ bằng tia hồng ngoại rất hiệu quả với các vật liệu
mỏng, chiều dầy nhỏ hơn 10 mm.
Trong quá trình sấy môi chất chuyển động bao bọc lấy bề mặt vật sấy. Khi sấy xảy
ra quá trình bay hơi ẩm từ vật vào môi trường, dòng hơi ẩm thoát ra từ vật vào môi
trường gồm ba thành phần: dòng ẩm khuếch tán, dòng ẩm khuếch tán nhiệt, dòng ẩm
khuếch tán phân tử. Sự truyền nhiệt từ tác nhân sấy đến vật ẩm là nguyên nhân dẫn đến
sự thoát ẩm vào môi trường, đồng thời dòng ẩm thoát ra từ vật sấy vào môi trường cũng
tốc độ sấy không đổi N = const. Sau đó từ điểm chuẩn K1 bắt đầu giảm tốc độ sấy. Trong
thời kỳ giảm tốc độ đặc tính của đường cong phụ thuộc vào cấu trúc của vật liệu, kích
thước mẫu, dạng liên kết ẩm với vật liệu và cơ cấu di chuyển ẩm. Vì vậy đường cong sấy
của vật liệu khác nhau sẽ khác nhau. Trên đường cong có điểm chuẩn thứ hai K2 tương
ứng với độ ẩm chuẩn thứ hai.
2.3.3 Đường cong nhiệt độ sấy
Hình 2.4 trình bày đường cong nhiệt độ sấy với mẫu vật liệu mỏng và dầy khi sấy
đối lưu. Giai đoạn đầu hâm nóng, nhiệt độ bề mặt vật liệu tăng cao, nhanh chóng đạt
nhiệt độ nhiệt kế ướt. Nhiệt độ bề mặt vật liệu không thay thay đổi trong suốt giai đoạn
đầu, bắt đầu bay hơi mạnh, toàn bộ nhiệt lượng bề mặt nhận được dùng để hóa hơi. Trong
thời gian này vật liệu không được hâm nóng và nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ bốc hơi của
lỏng.
Trong giai đoạn tốc độ sấy không đổi, nhiệt độ tâm vật liệu ẩm cũng không đổi.
Khi ẩm không còn bốc hơi mạnh nữa, thì nhiệt độ bề mặt cũng như tâm vật liệu bắt đầu
tăng lên và giai đoạn tốc độ sấy không đổi kết thúc và bắt đầu tốc độ sấy giảm dần. Khi
độ ẩm của vật đạt độ ẩm cân bằng, nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ không khí tK (tác nhân
sấy).
10
Hình 2.4 Đường cong nhiệt độ sấy
Hình 2.5 Phân bố nhiệt độ trong mẫu vật liệu khi sấy đối lưu (thời gian khác nhau).
Trường nhiệt độ đối xứng với trục vật liệu.
11
Giả sử mẫu vật liệu có độ ẩm ở mọi điểm như nhau. Nếu đặt mẫu vào buồng sấy,
2.4.6 Phương pháp sấy chân không
12
Phương pháp sấy chân không được áp dụng để sấy các loại vật liệu có chứa nhiều
hàm lượng tinh dầu, hương hoa, dược phẩm; các nông sản thực phẩm có yêu cầu nhiệt
độ sấy thấp nhằm giữ nguyên chất lượng và màu sắc, không gây phá hủy, biến tính các
chất; và đặc biệt phương pháp sấy chân không được dùng để sấy các loại vật liệu khô
chậm khó sấy (như gỗ sồi, gỗ giẻ...), các loại gỗ quí nhằm mang lại chất lượng sản phẩm
sấy cao đáp ứng được các yêu cầu sử dụng trong và ngoài nước, rút ngắn đáng kể thời
gian sấy, và đặc biệt là có khả năng tiến hành sấy ở nhiệt độ sấy thấp hơn nhiệt độ môi
trường. Do đó sản phẩm sấy chân không giữ được hầu như đầy đủ các tính chất ban đầu
của vật liệu, sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện bên ngoài.
Tuy có nhiều ưu điểm nhưng phương pháp sấy chân không vẫn còn chưa được sử
dụng phổ biến trong công nghệ sấy nước nhà. Bởi do giá thành thiết bị cao, vận hành
phức tạp, rất khó đảm bảo độ kín cho một hệ thống chân không lớn. Do đó phương pháp
sấy này chỉ được áp dụng với quy mô nhỏ, dùng sấy những loại vật liệu quí hiếm, khô
chậm, khó sấy và có yêu cầu cao về chất lượng.
Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không đó là sự phụ thuộc vào áp suất
điểm sôi của nước. Nếu làm giảm (hạ thấp) áp suất trong một thiết bị chân không xuống
đến áp suất mà ở đây nước trong vật bắt đầu sôi và bốc hơi sẽ tạo nên một dòng chênh
lệch áp suất đáng kể dọc theo bề mặt vật, làm hình thành nên một dòng ẩm chuyển động
trong vật liệu theo hướng từ trong ra bề mặt vật. Điều này có nghĩa là ở một áp suất nhất
định nước sẽ có một điểm sôi nhất định, do vậy khi hút chân không sẽ làm cho áp suất
trong vật giảm đi và đến mức nhiệt độ vật (cũng là nhiệt độ của nước trong vật) đạt đến
nhiệt độ sôi của nước ở áp suất đấy, nước trong vật sẽ hóa hơi và làm tăng áp suất trong
vật và tạo nên một chênh lệch áp suất hơi p = (pbh- p h) giữa áp suất bão hòa hơi nước
trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nước trong môi trường đặt vật sấy, đây chính là nguồn
động lực chính tạo điều kiện thúc đẩy quá trình di chuyển ẩm từ bên trong vật ra ngoài
bề mặt bay hơi của quá trình sấy chân không. Ở đấy, dưới điều kiện chân không, quá
Oxy có độ âm điện cao hơn hidro . Việc cấu tạo hình thành ba góc và việc tích
điện từng phần khác nhau của các nguyên tử đã dẫn đến cực tính dương ở các nguyên tử
hidro và cực tính âm ở các nguyên tử oxy, gây ra tính lưỡng cực, việc tạo thành hai
momen lưỡng cực mà vì vậy nước có các tính chất đặc biệt. Vì phân tử nước có tính chất
điện từng phần khác nhau nên một số sóng điện từ nhất định như các sóng cực ngắn có
khả năng làm cho phân tử nước dao động, dẫn đến việc nước được nung nóng. Hiện
tượng này được áp dụng chế tạo lò vi sóng.
14
Copyright: Tài liệu đại học ©