Đồ án Nghiên cứu sản xuất khoai lang tím sấy bằng phương pháp sấy thăng hoa

e hoặc đường nghịch chuyển (g) trong 100g nguyên liệu được tính bằng công thức: độ pha loãng trong đó: G1: trọng lượng đường nghịch chuyển hoặc đường glucose (mg) tương ứng với số ml KMnO4 0,1N đọc ở bảng 3 [tr 225, 9]. G: trọng lượng nguyên liệu cân lúc đầu, tính bằng g. 1000: chuyển từ mg sang g. Lượng tinh bột = lượng glucose x 0,9. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.4. Bảng 3.4: Kết quả xác định gluxit tổng, đường tự do và tinh bột Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình G, g 2,0033 2,0611 2,0038 2,0227 V KMnO4, ml 17,9 17,1 18,5 17,83 G1, mg 60,67 57,67 63 60,45 Gluxit tổng, % 29,19 28,78 29,36 29,11 Đường tự do, % 2,92 3,04 2,86 2,94 Tinh bột, % 26,27 25,74 26,5 26,17 3.1.5. Xác định hàm lượng lipit bằng phương pháp Soxlhet: Tính kết quả: Sau khi tiến hành xác định 3 lần như ở mục 2.2.2 chương 2 chúng tôi lấy kết quả trung bình để tính hàm lượng lipit có trong nguyên liệu. Hàm lượng phần trăm chất béo tính theo công thức: X = , % trong đó: M1: khối lượng bình cầu, g M2: khối lượng bình cầu và lipit sau khi trích ly và sấy khô, g m: khối lượng mẫu ban đầu, g Kết quả được thể hiện ở bảng 3.5. Bảng 3.5: Kết quả xác định lipit Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình m, g 4,5862 4,3904 4,6883 4,55496 M1, g 56,9904 65,0795 60,7294 60,9331 M2, g 57,0023 66,0684 62,0575 61,7094 X, % 0,26 0,24 0,28 0,26 3.1.6. Xác định hàm lượng xơ: Tính kết quả: Cách tiến hành như ở mục 2.2.2 chương 2, xác định 3 lần sau đó lấy kết quả trung bình để tính hàm lượng xơ có trong nguyên liệu. Lượng xơ có trong mẫu tính theo công thức: X = , % trong đó: m1: khối lượng bã sau khi sấy, g m2: khối lượng tro và chén nung sau khi nung, g m3: khối lượng chén nung, g m: khối lượng mẫu, g Kết quả được thể hiện ở bảng 3.6. Bảng 3.6: Kết quả xác định xơ Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình m, g 2,0033 2,0611 2,0038 2,0227 m1, g 0,8390 0,8547 0,8482 0,8473 m2, g 18,5342 21,6915 21,1105 20,4454 m3, g 17,7285 20,8751 20,8876 19,8304 X, % 1,42 1,4 1,44 1,42 3.1.7. Xác định hàm lượng các kim loại nặng: Tiến hành phân tích các kim loại nặng theo qui trình như mục 2.2.3 chương 2. Trong đó các kim loại Zn, Cd, Pb, Cu được xác định trên máy cực phổ xung vi phân CPA-HH3. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.7. Bảng 3.7: Kết quả xác định kim loại nặng Tên chỉ tiêu Đơn vị Thiết bị thử Kết quả Zn mg/kg Cực phổ CPA-HH3 8,637 Cd mg/kg Cực phổ CPA-HH3 0,012 Pb mg/kg Cực phổ CPA-HH3 0,482 Cu mg/kg Cực phổ CPA-HH3 1,420 Theo kết quả khảo sát cho thấy hàm lượng một số các kim loại nặng (Zn, Pb, Cu, Cd) trong khoai lang tím nằm dưới mức giới hạn tối đa cho phép theo quyết định số 867/ 1998/ QĐ-BYT của Bộ Y tế (phụ lục 2). Thành phần hoá học của nguyên liệu được tổng hợp lại ở bảng 3.8. Bảng 3.8: Kết quả tổng hợp thành phần hóa học của khoai lang tím trong 100g nguyên liệu tươi Thành phần hoá học Hàm lượng Đơn vị Nước 67,86 g Anthocyanin 0,06 g Protein 0,311 g Glucid 29,11 g Lipit 0,26 g Xơ 1,42 g Kim loại nặng Zn 0,8637 mg Cd 0,0012 mg Pb 0,0482 mg Cu 0,1420 mg Các thành phần khác 0,978 g Tổng 100 g Nhận xét: Theo kết quả khảo sát cho thấy trong khoai lang tím có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng. Trong đó, hàm lượng anthocyanin xác định được là khá cao khi so sánh với các loại khoai lang khác (0,06%). Ngoài ra, hàm lượng các kim loại nặng cũng nằm dưới mức giới hạn tối đa cho phép theo quyết định số 867/ 1998/ QĐ-BYT của Bộ Y tế. 3.2. Nghiên cứu sản xuất khoai lang tím sấy bằng phương pháp sấy thăng hoa: 3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn qui trình xử lý nguyên liệu trước khi sấy thăng hoa: Trong quá trình xử lý nguyên liệu trước khi sấy thường có các khâu như: chần hấp, xử lý hóa chất. Đây là những nhân tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả sấy. Quá trình chần hấp đem lại những biến đổi hóa lý có lợi cho sự thoát ẩm trong nguyên liệu. Dưới tác dụng nhiệt trạng thái keo biến đổi, mô thực vật mềm ra, tế bào trương nở, không khí thoát ra, chất nguyên sinh đông tụ tách ra khỏi màng tế bào, làm độ thấm hút của tế bào tăng lên. Do vậy khi sấy nước thoát ra dễ dàng. Đối với rau quả giàu gluxit quá trình chần hấp làm tăng độ xốp, đối với rau quả có lớp sáp mỏng làm mất lớp sáp tạo ra vết nứt nhỏ trên bề mặt. Ngoài ra quá trình chần hấp còn có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật, vô hoạt các enzym. Những hóa chất thường sử dụng trong xử lý nguyên liệu là: axit xitric, axit sunfurơ, muối sunfit, chất tạo nhũ tương (monostearat, glyxerin, albumin), CaCl2. Axit xitric có tác dụng làm kìm hãm sự biến màu phi enzym. Axit sunfurơ, muối sunfit có tính khử mạnh, tác dụng với nhóm hoạt động của enzym oxy hóa (ascobinaza, peroxidaza) làm chậm các phản ứng sẩm màu, ngăn ngừa sự tạo thành melanoidin, ổn định vitamin C. Chất tạo nhũ tương được ứng dụng trong kỹ thuật sấy màng bọt, tăng chất lượng sản phẩm sấy. CaCl2 làm chậm lại quá trình sẩm màu, ngăn ngừa hiện tượng nhũn trong quá trình nấu chín, cải thiện tốc độ hồi nguyên và tăng độ cứng của sản phẩm hồi nguyên (tạo phức pectat canxi) [6]. Tuy nhiên mặt trái của các quá trình xử lý trên hoặc là làm tổn thất các chất dinh dưỡng của nguyên liệu hoặc là để lại trong sản phẩm những thành phần không có lợi cho sức khỏe của con người. Sự tổn thất các chất dinh dưỡng có thể khác nhau đáng kể trong các quá trình chuẩn bị trước khi sấy, các điều kiện của quá trình sấy thăng hoa như: nhiệt độ lạnh đông, nhiệt độ sấy, thời gian sấy cũng như điều kiện bảo quản. Tuy nhiên đối với rau quả sự thất thoát các chất dinh dưỡng xảy ra trong quá trình chuẩn bị thường vượt xa so với quá trình sấy. Ví dụ: thất thoát vitamin C trong quá trình chuẩn bị sấy táo (dạng khối) là 8% do quá trình cắt gọt, 6% do chần hấp, 10% do quá trình nghiền pu rê và 5% do quá trình sấy [6]. Do vậy nghiên cứu để lựa chọn ra quy trình xử lý hợp lý nhằm giảm tối thiểu những tổn thất dinh dưỡng do quá trình chuẩn bị gây ra đồng thời tăng hiệu suất của quá trình sấy là một hướng đi cần thiết. 3.2.1.1. Qui trình 1: • Sơ đồ qui trình: Khoai lang tím Rửa sạch Để ráo Cắt thành khối hình chữ nhật 10x10x30mm Chần • Thuyết minh qui trình: - Khoai lang tím phải đạt những tiêu chuẩn như phần 2.1.1 chương 2. - Rửa sạch: những củ khoai lang tím đạt tiêu chuẩn sẽ được loại bỏ hết đất cát bám trên vỏ củ. - Tiếp theo dùng dao cắt thành khối hình chữ nhật có kích thước 10x10x30mm. Quá trình này yêu cầu phải tiến hành nhanh tránh sự tác dụng của các enzyme oxy hóa làm biến màu sản phẩm. Trong công nghiệp quá trình này được thực hiện bằng máy cắt. - Chần: trên cơ sở tham khảo các tài liệu [13], [14] chúng tôi tiến hành các thí nghiệm khảo sát cụ thể trên nguyên liệu khoai lang tím. Sau khi chần xong tiến hành xác định một số chỉ tiêu của bán thành phẩm như: độ ẩm, hàm lượng anthocyanin và đánh giá cảm quan. Kết quả thể hiện ở bảng 3.9. Bảng 3.9: Kết quả xác định độ ẩm, hàm lượng anthocyanin và đánh giá cảm quan sau chần Nhiệt độ nước chần, 0C Thời gian chần, phút Độ ẩm, % Hàm lượng anthocyanin, % Đánh giá cảm quan 90 3 67,65 0,223 Bề mặt ngoài khô, chín không đều. 90 5 67,70 0,226 Bề mặt ngoài khô, chín đều, màu đậm. 90 7 67,74 0,220 Bề mặt khô, màu nhạt, quá chín. Sau khi tiến hành xử lý nguyên liệu theo quy trình 1 chúng tôi nhận thấy chất màu anthocyanin thất thoát vào nước chần khá nhiều. Do vậy chúng tôi tiếp tục chuyển sang khảo sát theo qui trình 2. 3.2.1.2. Qui trình 2: • Sơ đồ qui trình: Khoai lang tím Rửa sạch Để ráo Cắt thành khối hình chữ nhật 10x10x30mm Hấp • Thuyết minh qui trình: - Khoai lang tím làm nguyên liệu cùng loại với quy trình 1. - Rửa sạch: giống quy trình 1. - Cắt thành khối hình chữ nhật: giống quy trình 1. - Hấp: khoai lang tím sau khi được cắt thành dạng khối hình chữ nhật sẽ được hấp ở những thời gian khảo sát khác nhau. Sau khi hấp xong chúng tôi tiến hành xác định một số chỉ tiêu của bán thành phẩm như: độ ẩm, hàm lượng anthocyanin và đánh giá cảm quan. Kết quả thể hiện ở bảng 3.10. Bảng 3.10: Kết quả xác định độ ẩm, hàm lượng anthocyanin và đánh giá cảm quan sau hấp Nhiệt độ hơi nước, 0C Thời gian hấp, phút Độ ẩm, % Hàm lượng anthocyanin, % Đánh giá cảm quan 100 3 67,85 0,228 Mẫu chưa chín, cứng, bề mặt còn mủ. 100 4 67,76 0,23 Mẫu chín, không quá mềm, bề mặt ướt. 100 5 67,80 0,225 Mẫu quá chín, mềm, một vài mẫu bị bể. Dựa vào kết quả thu được cho thấy sự tổn thất anthocyanin khi xử lý theo quy trình này ít hơn so với qui trình 1, quan sát các hình 3.2, 3.3 chúng ta có thể thấy được điều này. Hình 3.3: Mẫu khoai lang tím sau hấp Hình 3.2: Mẫu khoai lang tím sau chần Từ các kết quả khảo sát theo trên chúng tôi đưa ra qui trình xử lý nguyên liệu tốt nhất như sau: Khoai lang tím Rửa sạch Để ráo Cắt thành khối hình chữ nhật 10x10x30mm Hấp T = 4 phút t = 100 0C • Nhận xét: - Hàm lượng anthocyanin trong bán thành phẩm sau xử lý xác định được là 0,23 % tăng lên vượt trội hơn so với trong nguyên liệu tươi là 0,06 %. Như vậy quá trình xử lý không những vô hoạt được các enzym oxy hóa, làm chín nguyên liệu, tăng hiệu quả cho quá trình sấy mà còn làm tăng anthocyanin tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Sở dĩ như vậy là do trong quá trình xử lý nhiệt tinh bột bị hồ hóa, các tế bào bị phá vỡ tạo điều kiện giải phóng anthocyanin. 3.2.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy thăng hoa khoai lang tím: Với mục đích là nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình sấy thăng hoa khoai lang tím chúng tôi tiến hành tối ưu hoá các thông số kĩ thuật của công nghệ sấy thăng hoa bằng các thí nghiệm. Để tiến hành các thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của khoai lang tím sấy tôi sử dụng phương pháp toán học vì đây là công cụ giúp chúng tôi giảm bớt số thí nghiệm mà vẫn có thể xác định được điều kiện công nghệ thích hợp. 3.2.2.1. Chọn yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu: Trong công nghệ sấy thăng hoa chất lượng sản phẩm chịu tác động của nhiều yếu tố nhưng ở đây chúng tôi chọn 3 yếu tố: Z1: nhiệt độ lạnh đông, 0C Z2: nhiệt độ sấy, 0C Z3: thời gian sấy, giờ Đối với sản phẩm sấy thì có rất nhiều chỉ số để đánh giá chất lượng của nó nhưng trong đề tài này chúng tôi chọn độ ẩm và hàm lượng anthocyanin làm hàm mục tiêu: Y1: hàm mục độ ẩm của sản phẩm, % Y2: hàm mục tiêu hàm lượng anthocyanin của sản phẩm, % Trong điều kiện công nghệ nhất định mục tiêu đặt ra là độ ẩm sản phẩm càng thấp càng tốt và hàm lượng anthocyanin càng ít tổn thất càng tốt. Vì vậy chúng tôi biểu diễn mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu như sau: Y1 = f( Z1, Z2, Z3) Y1 Min Y2 = f( Z1, Z2, Z3) Y2 Max 3.2.2.2. Các bước thực hiện bài toán quy hoạch: ► Chọn phương án quy hoạch: Để xác định hướng đi của đề tài và nhanh chóng tiến tới miền tối ưu tôi chọn phương án quy hoạch trực giao cấp I (TYT 2k) thực nghiệm yếu tố toàn phần hai mức, k yếu tố ảnh hưởng. Từ quá trình khảo sát và tham khảo các tài liệu [13], [14], [15] chúng tôi chọn mức quy hoạch cho 3 yếu tố như sau: Nhiệt độ lạnh đông (Z1): -60 ÷ -30 0C. Nhiệt độ sấy (Z2): 30 ÷ 45 0C. Thời gian sấy (Z3): 6 ÷ 10 giờ. ► Tổ chức các thí nghiệm trực giao cấp I: Theo [1] số thí nghiệm trong phương án là 2k = 8 (k = 3) và 3 thí nghiệm tại tâm, điều kiện thí nghiệm được ghi ở bảng 3.11. Bảng 3.11: Các mức của các yếu tố ảnh hưởng Các mức Các yếu tố ảnh hưởng Z1, 0C Z2, 0C Z3, h Mức trên (+1) -30 45 10 Mức cơ sở (0) -45 40 8 Mức dưới (-1) -60 35 6 Khoảng biến thiên 15 5 2 Từ cách chọn phương án và điều kiện thí nghiệm, chúng tôi xây dựng ma trận thực nghiệm theo biến mã và tiến hành thí nghiệm theo ma trận. Kết quả ở bảng 3.12. Bảng 3.12: Ma trận quy hoạch với biến ảo TYT 23 và kết quả thực nghiệm STT Biến thực Biến mã y1 y2 Z1, 0C Z2, 0C Z3, h x1 x2 x3 1 -30 45 10 + + + 4,48 0,168 2 -60 45 10 - + + 3,8 0,158 3 -30 35 10 + - + 5,69 0,19 4 -60 35 10 - - + 4,64 0,186 5 -30 45 6 + + - 5,58 0,215 6 -60 45 6 - + - 3,84 0,195 7 -30 35 6 + - - 7,95 0,233 8 -60 35 6 - - - 4,98 0,200 9 -45 40 8 0 0 0 4,78 0,203 10 -45 40 8 0 0 0 4,97 0,197 11 -45 40 8 0 0 0 4,68 0,194 Trong đó: x1: nhiệt độ lạnh đông, 0C. x2: nhiệt độ sấy, 0C. x3: thời gian sấy, giờ. y1: độ ẩm của sản phẩm, %. y2: hàm lượng anthocyanin của sản phẩm, %. ► Xây dựng mô tả toán học cho hàm mục tiêu độ ẩm của sản phẩm: - Chọn phương trình hồi quy: Phương trình hồi quy có dạng: y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3 (3.1) trong đó: b0: hệ số hồi quy. b1, b2, b3: hệ số tuyến tính. b12, b13, b23: hệ số tương tác đôi. b123: hệ số tương tác ba. - Tính hệ số b: Vì phương án được chọn là quy hoạch trực giao cấp I, theo [1] các hệ số b trong phương trình hồi quy (3.1) được xác định theo công thức sau: bj = với: j = (1, k) bij = i ≠ j = (1, k) (3.2) bijk = i ≠ j ≠ k = (1, k) Từ số liệu thực nghiệm bảng 3.12, áp dụng công thức (3.2) ta tính được các hệ số b: b0 = 5,12 b12 = - 0,2 b1 = 0,805 b13 = - 0,3725 b2 = - 0,695 b23 = 0,1825 b3 = - 0,4675 b123 = 0,1075 - Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình 3.1: Các hệ số được kiểm định theo chuẩn Student (t) (3.3) - So sánh tj với tp(f). trong đó: tp(f) là chuẩn Student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = n0 – 1 bj: hệ số trong phương trình hồi quy đã chọn. Sbj: độ lệch của các hệ số bj Nếu tj > tp(f) thì hệ số bj có nghĩa. Nếu tj < tp(f) thì hệ số bj bị loại khỏi phương trình. - Xác định Sbj: (3.4) trong đó: là phương sai tái hiện = (3.5) f: số bậc tự do, f = m -1 = 2. m: số thí nghiệm tại tâm, m = 3. Để xác định phương sai tái hiện tôi dùng 3 thí nghiệm tại tâm: y10 = 4,78 ; y20 = 4,97 ; y30 = 4,68 với = 4,81 Thay các giá trị vào các công thức (3.4), (3.5) ta có: 0,0217; 0,002713; 0,052082 Để kiểm định theo chuẩn Student (t) ta thay hệ số bj, Sbj vào công thức (3.3) ta có các giá trị tj: t0 = 98,30652 t12 = 3,840098 t1 = 15,4564 t13 = 7,152183 t2 = 13,34434 t23 = 3,50409 t3 = 8,97623 t123 = 2,064053 Tra bảng 2, [ 1, tr 152] ta có tp(fth) = t0,05(2) = 4,3 Do t12 < tp(fth), t23 < tp(fth), t123 < tp(fth) nên các hệ số b12, b23, b123 loại ra khỏi phương trình. Vậy phương trình hồi quy của độ ẩm sản phẩm có dạng: 5,12 + 0,805x1 - 0,695x2 - 0,4675x3 - 0,3725x1x3 (*) - Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi quy với thực nghiệm: Sự tương thích của phương trình với thực nghiệm được kiểm định theo chuẩn Fisher (F). F = (3.6) Trong đó: là phương sai dư = (3.7) Yu: giá trị thực nghiệm ở thí nghiệm thứ u được ghi ở bảng 3.12. : giá trị theo phương trình ứng với điều kiện thứ u. fdư = N- l = 8 - 5 = 3, N: số thí nghiệm, l: số hệ số có nghĩa trong phương trình hồi quy. Thay các giá trị vào công thức (3.6), (3.7) ta có: 0,2263 ; F = 10,42857 Tra bảng 4 [1] ta được F1-p(f1, f2) = F0,95(3,2) = 19,2 với f1= N – 1 = 3, f2 = m-1 =2 Ta có F < F1-p. Vậy mô hình toán học đã chọn phù hợp với thực nghiệm. Phần tính toán xem mục 3.1 phụ lục 3. Phương trình hồi quy ở trên có dạng tuyến tính, cả 3 yếu tố là nhiệt độ lạnh đông, nhiệt độ sấy, thời gian sấy đều ảnh hưởng đến độ ẩm của sản phẩm. Vậy phương trình hồi quy này mô tả được là trong các khoảng của các yếu tố đã chọn khi giảm nhiệt độ lạnh đông, tăng nhiệt độ sấy, tăng thời gian sấy thì độ ẩm của sản phẩm sẽ giảm. Điều này có thể giải thích như sau: khi nhiệt độ lạnh đông càng thấp tức là mức độ lạnh đông càng sâu sẽ làm cho nước trong nguyên liệu chuyển thành đá triệt để hơn do đó sau giai đoạn sấy chính, ẩm còn lại sẽ ít hơn, còn khi sấy ở nhiệt độ càng cao và thời gian sấy càng dài thì ẩn nhiệt thăng hoa cấp cho sản phẩm càng lớn do vậy ẩm trong bán sản phẩm sẽ được tách ra nhiều hơn. - Biểu diễn các yếu tố tương tác đối với độ ẩm trên đồ thị Matlab: Để biểu diễn mối quan hệ bằng đồ thị thông qua phương trình hồi qui ta phải biến đổi về dạng chưa mã hóa như sau: Thay các giá trị: X1 = L, X2 = S, X3 = T; X10 = L0 = -45; X20 = S0 = 40; X30 = T0 = 8 ta có : x1 =  ; x2 =  ; x3 = Thay các giá trị x1, x2, x3, vào phương trình hồi qui (*) ta được : 5,12 + 0,805. - 0,695. - 0,4675. - 0,3725.. Để biểu diễn hàm trên đồ thị không gian 3 chiều ta cố định một trong 3 yếu tố là nhiệt độ lạnh đông, nhiệt độ sấy, thời gian sấy. Để biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ sấy và thời gian sấy đến độ ẩm sản phẩm ta cố định L = -45 0C và được phương trình : = 5,12 - 0,695. - 0,4675. Tương tự để biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh đông và thời gian sấy đến độ ẩm sản phẩm ta cố định S = 40 0C và được phương trình : = 5,12 + 0,805. - 0,4675. - 0,3725.. Và để biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh đông và nhiệt độ sấy đến độ ẩm sản phẩm ta cố định T = 8 giờ và được phương trình: = 5,12 + 0,805. - 0,695. Dùng phần mềm Matlab (phần 4.1 phụ lục 4) để biểu diễn , , ta được các đồ thị ở hình 3.4a, 3.4b, 3.4c. Hình 3.4a: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy và thời gian sấy đến độ ẩm sản phẩm Hình 3.4b: Ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh đông và thời gian sấy đến độ ẩm sản phẩm Hình 3.4c: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy và nhiệt độ lạnh đông đến độ ẩm sản phẩm Ý nghĩa: Với những đồ thị này trong nghiên cứu cũng như trong sản xuất ta có thể kiểm soát sự ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ đến độ ẩm và hàm lượng anthocyanin của sản phẩm một cách nhanh chóng . Ví dụ: ở hình 3.4a ứng với nhiệt độ lạnh đông là -45 0C ta có thể xác định được độ ẩm của sản phẩm tại nhiệt độ sấy và thời gian sấy bất kỳ trong khoảng khảo sát một cách dễ dàng bằng cách từ nhiệt độ sấy và thời gian sấy dóng các đường thẳng lên mặt phẳng biểu diễn hàm lượng ẩm sẽ có một điểm trên mặt phẳng này. Từ điểm này dóng một đường thẳng lên mặt phẳng độ ẩm của hệ trục tọa độ không gian 3 chiều ta sẽ xác định được độ ẩm của sản phẩm. ► Xây dựng mô tả toán học với hàm mục tiêu hàm lượng anthocyanin: - Chọn phương trình hồi quy: Phương trình hồi quy được chọn theo phương trình 3.1 ở mục 3.2.2.2. Các hệ số b1, b2, …, b123 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu hàm lượng anthocyanin (y2) và theo công thức (3.2). Kết quả tính các hệ số b trong phương trình hồi quy của hàm anthocyanin: b0 = 0,193125 b12 = - 0,000875 b1 = 0,008375 b13 = 0,004875 b2 = - 0,009125 b23 = -0,003375 b3 = - 0,017625 b123 = 0,002375 - Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình hồi quy: Các bước kiểm tra tương tự như đối với các hệ số b trong phương trình hồi quy hàm mục tiêu độ ẩm. Kết quả tính các tj: t0 = 119,1994 t12 = 0,540062 t1 = 5,169163 t13 = 1,465882 t2 = 5,632073 t23 = 2,083095 t3 = 10,87839 t123 = 1,465882 Sau khi kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số b ta có: t12, t13, t23, t123 < tp(fth) = t0,05(2) = 4,3 nên các hệ số b12, b13, b23, b123 đều bị loại ra khỏi phương trình. Vậy phương trình hồi quy của hàm lượng anthocyanin trong sản phẩm có dạng: 0,193125 + 0,008375x1 - 0,009125x2 - 0,017625x3 ( **) - Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi quy với thực nghiệm: Các bước kiểm tra cũng tương tự như đối với hàm mục tiêu là độ ẩm. Thay các giá trị vào công thức (3.4), (3.5), (3.6), (3.7) ta có: 0,000021; 0,000002625 ; 0.001620185; 0,000111 ; F = 5,277778 Tra bảng 4 [1] ta được F1-p(f1, f2) = F0,95(3,2) = 19,2 với f1= N – 1 = 3, f2 = m-1 =2 Ta có F < F1-p. Vậy mô hình toán học đã chọn phù hợp với thực nghiệm. Phần tính toán xem mục 3.2 phần phụ lục 3. Phương trình hồi quy ở trên có dạng tuyến tính, cả 3 yếu tố là nhiệt độ lạnh đông, nhiệt độ sấy, thời gian sấy đều ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm mà trực tiếp là hàm lượng anthocyanin. Trong các khoảng của các yếu tố đã chọn khi tăng nhiệt độ lạnh đông, giảm nhiệt độ sấy, giảm thời gian sấy thì hàm lượng anthocyanin sẽ tăng. Sở dĩ như vậy là vì: khi lạnh đông ở mức độ càng thấp thì các tinh thể đá hình thành trong bán thành phẩm càng ít không gây biến dạng, rách tế bào do đó trong quá trình thăng hoa anthocyanin trong tế bào không bị cuốn theo hơi ẩm ra ngoài. Mặt khác, anthocyanin là một hợp chất dễ bị phá hủy bởi nhiệt độ và ánh sáng do vậy khi sấy trong điều kiện nhiệt độ thấp và thời gian ngắn sẽ đỡ tổn thất anthocyanin hơn. - Biểu diễn các yếu tố tương tác đối với hàm lượng anthocyanin Tương tự như cách biểu diễn các yếu tố tương tác đối với độ ẩm của sản phẩm ta cũng biểu diễn được sự ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ lạnh đông, nhiệt độ sấy, thời gian sấy đến hàm lượng anthocyanin của sản phẩm trên đồ thị không gian 3 chiều. Những đồ thị này cũng có ý nghĩa trong nghiên cứu và sản xuất tương tự như những đồ thị của độ ẩm. Chương trình vẽ ở phần 4.2 phụ lục 4. Kết quả được thể hiện ở hình 3.5a, 3.5b, 3.5c. Hình 3.5a: Ảnh hưởng của thời gian sấy và nhiệt độ sấy đến hàm lượng anthocyanin Hình 3.5b: Ảnh hưởng của thời gian sấy và nhiệt độ lạnh đông đến hàm lượng anthocyanin Hình 3.5c: Ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh đông và nhiệt độ sấy đến hàm lượng anthocyanin 3.2.3. Tối ưu hoá các điều kiện công nghệ sấy thăng hoa khoai lang tím: 3.2.3.1. Tối ưu hóa các điều kiện công nghệ để sản phẩm có độ ẩm nhỏ nhất và hàm lượng anthocyanin lớn nhất: Sau khi đã có phương trình hồi quy của độ ẩm sản phẩm và hàm lượng anthocyanin của sản phẩm chúng tôi tiến hành tối ưu các điều kiện công nghệ sấy thăng hoa để thu được sản phẩm có độ ẩm nhỏ nhất và hàm lượng anthocyanin là lớn nhất. Để nhanh chóng tìm ra các giá trị tối ưu đó chúng tôi sử dụng công cụ Solver để tìm giá trị cực trị của từng hàm (phụ lục 5). Kết quả được thể hiện ở bảng 3.13 và 3.14. Bảng 3.13: Kết quả sau khi tối ưu hàm mục tiêu độ ẩm bằng Solver Biến thực Biến mã y1min, % Z1, 0C Z2, 0C Z3, h x1 x2 x3 -60 45 10 - + + 3,525 Nhìn vào bảng 3.13, kết quả tối ưu bằng Solver trùng với thí nghiệm thứ 2 với các điều kiện công nghệ: nhiệt độ lạnh đông -600C, nhiệt độ sấy 450C, thời gian 10 giờ và xác định được độ ẩm nhỏ nhất là 3,525 %. Tại điều kiện công nghệ này chúng tôi xác định được hàm lượng anthocyanin của sản phẩm theo hàm y2 là 0,158 %. Đây chưa phải là hàm lượng anthocyanin cao nhất. Vì vậy chúng tôi tiến hành tìm điều kiện công nghệ tối ưu để thu được sản phẩm có hàm lượng anthocyanin cao nhất. Bảng 3.14: Kết quả sau khi tối ưu hàm mục tiêu hàm lượng anthocyanin bằng Solver Biến thực Biến mã y2max, % Z1, 0C Z2, 0C Z3, h x1 x2 x3 -30 35 6 + - - 0,228 Từ bảng 3.14 chúng tôi nhận thấy kết quả tối ưu bằng Solver cho điều kiện công nghệ trùng thí nghiệm thứ 7 với điều kiện công nghệ tương ứng là: nhiệt độ lạnh đông -600C, nhiệt độ sấy 350C, thời gian sấy 6 giờ và hàm lượng anthocyanin đạt giá trị cao nhất tìm được là 0,228 %, Tại điều kiện công nghệ này chúng tôi xác định được độ ẩm của sản phẩm theo hàm y1 là 7,46 %, sản phẩm chưa đạt độ ẩm nhỏ nhất. Qua các kết quả tối ưu trên cho thấy ở điều kiện công nghệ mà hàm lượng anthocyanin đạt max thì độ ẩm không thể đạt min và điều kiện công nghệ làm cho độ ẩm nhỏ nhất ta lại không thể có hàm lượng anthocyanin của sản phẩm lớn nhất. Như vậy không thể tìm được điều kiện tối ưu thỏa mãn một lúc hai mục tiêu nghiên cứu bằng phương pháp này. Do vậy, chúng tôi tiến hành tối ưu hóa hàm đa mục tiêu bằng phương pháp thoát ly khỏi vùng cấm để tìm ra một nghiệm thỏa hiệp. 3.2.3.2. Tối ưu hóa hàm đa mục tiêu bằng phương pháp thoát ly khỏi vùng cấm: Quá trình sấy thăng hoa khoai lang tím được đặc trưng bởi hai phương trình (*) và (**) mục 3.2.2.2. Hai phương trình này thể hiện sự tác động của các yếu tố công nghệ đến độ ẩm và hàm lượng anthocyanin của sản phẩm khoai lang tím sấy. Khi có sự thay đổi của bộ ba số liệu (x1, x2, x3) trong bảng 3.12 thì cho các giá trị thực nghiệm y1, y2 khác nhau và y1min, y2max cũng khác nhau. Với mục đích sản xuất ra được sản phẩm khoai lang tím sấy có độ ẩm thấp nhất và hàm lượng anthocyanin cao nhất nhiệm vụ của chúng tôi là phải tối ưu hóa hàm đa mục tiêu để tìm giải pháp công nghệ thực tiễn tốt nhất cho cả hai hàm mục tiêu, đồng thời nâng cao tính toàn diện và tính thuyết phục cho kết quả thu được. Theo kết quả tối ưu ở mục 3.2.3.1 ta thấy không thể có một nghiệm chung cho cả hai phương trình để đạt được y1min, y2max mà chỉ tìm được nghiệm thỏa hiệp (x1, x2, x3) để các giá trị y1, y2 nằm gần y1min, y2max. Để tìm được nghiệm thỏa hiệp chúng ta có thể dùng phương pháp chập tuyến tính. Tuy nhiên trong phương pháp này chúng ta phải tiến hành thêm các thí nghiệm leo dốc để tìm điều kiện tối ưu sau khi đã có hàm chập đa mục tiêu. Để giảm bớt số thí nghiệm, rút ngắn thời gian nghiên cứu chúng tôi đã áp dụng phương pháp thoát ly khỏi vùng cấm trong tổ hợp chập phi tuyến. ►Nội dung của phương pháp [5]: y2 A ykt Ωx y2max T O B α2 α1 y1 y1min Hình 3.6: Đồ thị thể hiện nội dung của phương pháp Trong đó: y1min, y2max là các giá trị tối ưu của hàm y1, y2 giải bằng Solver ykt: hiệu quả không tưởng, ykt = {y1opt, y2opt} Ωx: miền cấm Miền T (diện tích AOBykt): phạm vi tìm kiếm tối ưu của R(x) α1: giới hạn trên của hàm y1 α2: giới hạn dưới của hàm y2 Từ mỗi bài toán xây dựng một hàm mục tiêu chung: ï î ï í ì - - = 0 ) ˆ ( 1 1 1 1 1 1 kt y y y a a r y1(x) <a1 y1(x) >a1 y2(x) > a2 y2(x) < a2 Hàm mục tiêu tổ hợp chập R(x) tính theo công thức: R(x) = r1(x).r2(x) max Bài toán được giải theo phương pháp luân phiên từng biến của (Gauss Seidel) với ngôn ngữ lập trình Pascal. Ý nghĩa: R(x) max, tức là cực đại hóa khoảng cách (thoát càng xa miền cấm thì càng gần điểm không tưởng). Dạng bài toán: Tìm nghiệm tối ưu xopt sao cho Ropt(x) = R(xopt) = max R(x), x Є Ώx. Sau khi chạy chương trình với 200 vòng lặp như phần phụ lục 6 chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.15. Bảng 3.15: Kết quả sau khi chạy chương trình tổng hợp từ phụ lục 6 X1 tối ưu, 0C X2 tối ưu, 0C X3 tối ưu, h y1 tối ưu, % y2 tối ưu, % -60 44,95 6 3,7219 0,2005 Nhận xét: Theo kết quả trên, điều kiện tối ưu (nghiệm thỏa hiệp) tìm được đều nằm trong khoảng đã chọn và các giá trị y1tối ưu = 3,7219 và y2tối ưu = 0,2005 cũng nằm gần với giá trị của y1min = 3,525 và y2max = 0,228. Do vậy, có thể kết luận rằng kết quả trên hoàn toàn chấp nhận được. 3.2.4. Thực nghiệm kiểm chứng: Sau khi tìm được nghiệm thỏa hiệp cho cả hai hàm mục tiêu độ ẩm và hàm lượng lượng anthocyanin ở trên, chúng tôi tiến hành làm thí nghiệm tại các điều kiện công nghệ tương ứng để kiểm chứng. Theo kết quả tối ưu ở mục 3.2.3.2, thí nghiệm kiểm chứng ứng được thực hiện với các thông số kỹ thuật sau: Nhiệt độ lạnh đông: -600C. Nhiệt độ sấy: 44,950C. Thời gian sấy: 6 giờ. Vì trong thực tế không thể có được những thông số trên nên chúng tôi làm tròn các thông số như sau: Nhiệt độ lạnh đông: -600C. Nhiệt độ sấy: 450C. Thời gian sấy: 6 giờ. Sau khi có mẫu kiểm chứng chúng tôi tiến hành xác định độ ẩm và hàm lượng anthocyanin của sản phẩm để so sánh với kết quả tìm được theo phương pháp toán học. Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần và kết quả được thể hiện ở bảng 3.16. Bảng 3.16: Kết quả thí nghiệm kiểm chứng Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Độ ẩm, % 3,72 3,78 3,75 3,75 Anthocyanin, % 0,198 0,202 0,203 0,201 Nhận xét: Từ kết quả thực nghiệm tại điều kiện tối ưu chúng tôi nhận được sản phẩm có độ ẩm là 3,75 % và hàm lượng anthocyanin là 0,201 %. Kết quả này cho thấy chúng ta không thể tìm được một điều kiện công nghệ mà tại đó cho ta sản phẩm có độ ẩm bằng y1min = 3,525% và hàm lượng anthocyanin đạt giá trị của y2max = 0,228 %. Tuy nhiên, các giá trị tìm được cũng gần thõa mãn giá trị của y1tối ưu, y2tối ưu. Do vậy, có thể kết luận rằng độ tin cậy của phương pháp tối ưu là khá cao và điều kiện tốt nhất để sấy thăng hoa khoai lang tím là: nhiệt độ lạnh đông -60 0C, nhiệt độ sấy 45 0C, thời gian sấy 6 giờ. Cuối cùng, để kiểm tra chất lượng sản phẩm khách quan hơn chúng tôi tổ chức một cuộc thí nghiệm đánh giá cảm quan đối với mẫu kiểm chứng. 3.2.5. Đánh giá cảm quan: Đây là một sản phẩm mới, để biết được mức độ ưa thích của người tiêu dùng chúng tôi tổ chức ra một hội đồng đánh giá cảm quan thị hiếu 60 người bao gồm các bạn lớp 02H2A, 03SH, 05MT trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng. Thí nghiệm được tổ chức tại phòng thí nghiệm đánh giá cảm quan của bộ môn Công nghệ thực phẩm thuộc Khoa Hóa, chia làm 3 lượt thử: 2 lượt mỗi lượt 28 người và 1 lượt cho 4 người còn lại. Trong đó, sản phẩm sẽ được đánh giá mức độ ưa thích về màu sắc, độ khô dòn, vị và mức độ ưa thích chung trên thang 9 điểm theo phiếu hướng dẫn ở mục 7.1 phụ lục 7. Kết quả được tổng hợp ở bảng 3.17. Bảng 3.17: Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan từ phần 7.3 phụ lục 7 Điểm mức độ ưa thích về màu sắc Điểm mức độ ưa thích về độ khô dòn Điểm mức độ ưa thích về vị Điểm mức độ ưa thích chung Điểm trung bình 8,01 6,71 6,23 6,5 Nhận xét: Theo kết quả nhận được đối chiếu với thang đo của phiếu hướng dẫn thí nghiệm ở mục 7.1 phụ lục 7 ta thấy: - Sản phẩm này được người tiêu dùng khá thích. - Người tiêu dùng rất thích màu sắc của khoai lang tím sấy. Điều đó cho thấy khoai lang tím sấy theo phương pháp này bảo tồn gần như nguyên vẹn anthocyanin. - Về độ khô dòn và vị của sản phẩm cũng được người tiêu dùng tương đối thích. - Vì đây là sản phẩm hoàn toàn tự nhiên trong quá trình chế biến hoàn toàn không bổ sung một gia vị và phụ gia nào nên chưa được người tiêu dùng đánh giá cao. Nhưng sản phẩm này sẽ rất tốt cho những người ăn kiêng vì hạn chế tối đa các chất béo và rất có lợi cho sức khỏe vì hạn chế được các hóa chất độc hại cũng như cung cấp cho con người một lượng anthocyanin quý giá cùng với các chất dinh dưỡng có sẳn trong khoai lang tím. 3.2.6. Đề xuất qui trình sản xuất khoai lang tím sấy bằng phương pháp sấy thăng hoa ở quy mô pilot: Dựa trên nguyên tắc làm việc của quá trình sấy thăng hoa và kết quả nghiên cứu chúng tôi đề xuất qui trình công nghệ sấy thăng hoa khoai lang tím như sau: ► Qui trình sản xuất khoai lang tím sấy thăng hoa ở quy mô pilot: Khoai lang tím Rửa sạch Cắt thành khối hình chữ nhật 10x10x30mm Hấp T = 4 phút Lạnh đông -60 0C Sấy t = 45 0C T = 6 giờ Làm nguội, phân loại Đóng gói Sản phẩm ► Thuyết minh qui trình công nghệ: Khoai lang tím dùng để sản xuất khoai lang tím sấy phải đạt những tiêu chuẩn như phần 2.1.1 chương 2. Nguyên liệu sau khi rửa sạch được đưa vào máy cắt để cắt thành những khối hình chữ nhật có kích thước 10x10x30mm. Tiếp theo, khoai lang tím được hấp trong các nồi hấp ở điều kiện áp suất bình thường trong khoảng thời gian là 4 phút. Quá trình hấp kết thúc, khoai lang tím sẽ được dàn đều đưa đi lạnh đông ở nhiệt độ -60 0C. Sau khi đạt nhiệt độ yêu cầu khoai lang tím sẽ được chuyển ngay vào máy sấy thăng hoa thực hiện quá trình làm khô sản phẩm ở nhiệt độ 45 0C trong 6 giờ. Sản phẩm sau khi sấy khô được làm nguội trước khi đóng gói nhằm tránh hiện tượng đổ mồ hôi trong bao bì dẫn đến làm hư hỏng sản phẩm. Vì sản phẩm sấy thăng hoa có cấu trúc xốp dễ bị oxy xâm nhập gây phá hủy lipit do đó cần phải được bao gói trong khí trơ. Quá trình bao gói được thực hiện nhờ máy đóng gói chân không tự động với bao bì PE có kích thước 18x26cm. Mỗi gói thành phẩm có khối lượng khoảng 50-70g. KẾT LUẬN Sau quá trình thực hiện đề tài này chúng tôi đã rút ra được những kết luận như sau: Đã khảo sát được thành phần của khoai lang tím. Đây là một loại thực phẩm rất bổ dưỡng, hàm lượng các kim loại nặng như Zn, Pb, Cd, Cu đều ở dưới mức giới hạn cho phép của Bộ Y tế. Đặc biệt còn chứa một hàm lượng khá cao dược chất anthocyanin (0,06%). Đã lựa chọn được quy trình xử lý nguyên liệu thích hợp trước khi sấy thăng hoa: nguyên liệu qua quá trình hấp ở điều kiện áp suất bình thường trong 4 phút sẽ giảm tối thiểu tổn thất về anthocyanin và tăng hiệu quả cho quá trình sấy. Bằng phương pháp toán học kết hợp với thực nghiệm đã chứng minh được các điều kiện công nghệ của quá trình sấy thăng hoa như: nhiệt độ lạnh đông, nhiệt độ sấy, thời gian sấy ảnh hưởng rất lớn đến độ ẩm và hàm lượng anthocyanin của khoai lang tím sấy. Trong các khoảng đã khảo sát, khi giảm nhiệt độ lạnh đông, tăng nhiệt độ sấy, tăng thời gian sấy thì độ ẩm sản phẩm sẽ giảm xuống còn hàm lượng anthocyanin sẽ bị tổn thất nhiều hơn. Nó được biểu hiện qua 2 phương trình hồi quy: - 5,12 + 0,805x1 - 0,695x2 - 0,4675x3 - 0,3725x1x3 - 0,193125 + 0,008375x1 - 0,009125x2 - 0,017625x3 Điều kiện tốt nhất đối với quá trình sấy thăng hoa khoai lang tím là: nhiệt độ lạnh đông -60 0C, nhiệt độ sấy 45 0C, thời gian sấy 6 giờ. Ở điều kiện này sản phẩm thu được có độ ẩm là 3,75 % và hàm lượng anthocyanin là 0,201 %. Qua điều tra thị hiếu cho thấy sản phẩm này chỉ được người tiêu dùng đánh giá tương đối cao. Điều đó giúp chúng tôi có định hướng để có thể tạo ra sản phẩm khoai lang tím sấy hoàn thiện hơn. Đã đề xuất được quy trình công nghệ sản xuất khoai lang tím sấy thăng hoa ở quy mô pilot. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 1. Khảo sát toàn bộ thành phần hóa học của khoai lang tím sau khi sấy. 2. Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện sản phẩm khoai lang tím sấy ngon hơn thích hợp với nhiều đối tượng người tiêu dùng. 3. Tiếp tục nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật và thiết bị trong các công đoạn của qui trình công nghệ sản xuất khoai lang tím sấy thăng hoa ở quy mô phòng thí nghiệm. 4. Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày, hình dạng nguyên liệu đến hiệu quả của quá trình sấy thăng hoa và chất lượng của sản phẩm. 5. Mở rộng nghiên cứu sản xuất một số sản phẩm sấy thăng hoa trên những nguyên liệu rau quả khác. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Cảnh (1993), Quy hoạch thực nghiệm, Đại học Bách Khoa TP. HCM. Hoàng Thị Kim Cúc (2004), Nghiên cứu thu nhận và ứng dụng anthocyanin trong thực phẩm, Trường Cao đẳng lương thực- thực phẩm Đà Nẵng. Hoàng Thị Kim Cúc, Phạm Châu Huỳnh, Nguyễn Thị Lan, Trần Khôi Uyên (2004), “Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai”, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, 3(7), 47-54. Trần Bích Lam, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu (2004), Thí nghiệm hóa sinh thực phẩm, NXB Đại học quốc gia TP. HCM. Nguyễn Thị Lan (2006), Bài giảng quy hoạch thực nghiệm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng. Đặng Minh Nhật (2006), Giáo án kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng. Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương (1991), Kỹ thuật sấy nông sản, NXB Khoa học và kỹ thuật. Nguyễn Xuân Phương (2003), Kĩ thuật lạnh thực phẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật. Phạm Văn Sổ, Bùi Thị Như Thuận, Bùi Minh Đức (1975), Kiểm nghiệm lương thực thực phẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật. Lê Ngọc Tú (2000), Hóa sinh thực phẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật. Hà Duyên Tư (1991), Kỹ thuật phân tích cảm quan, Tổng cục tiêu chuẩn – đo lường – chất lượng. Viện dược liệu (2004), Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam-tậpII, NXB Khoa học và kỹ thuật. Yeu-Pyng Lin, Jen-Horng Tsen, V. An-Erl King (2004), “Effect of far-infrared radiation on the freeze-drying of sweet potato”, Journal of Food Engineering, 68, 249-255. M. K. Krokida, V. T. Karathanos và Z. B. Maroulis (1998), “Effect of Freeze-drying Conditions on Shrinkage and Porosity of Dehydrated Agricultural Products”, Journal of Food Engineering, 35, 369-380. Luanda G. Marques, Maria C. Ferreisa, José T. Freice (2006), “Freeze-drying of acerola (Malpighia glabra L.)”, Chemical Engineering and Processing, 46, 451-457. Ikuo SUDA, Tomoyuki OKI, Mami MASUDA, Mio KOBAYASHI, Yoichi NISHIBA, Shu FURUTA (2003), “Physiological Funtionality of Purlple-Fleshed Sweet Potatoes Containing Anthocyanin and Their Utilization in Foods”, JARQ - (Vol. 37 No. 3 ). PHỤ LỤC 1 (Xác định anthocyanin trong khoai lang tím) 1.1. Pha dung dịch đệm pH = 1: + Lấy 25 ml dung dịch gốc HCl 0,2M. + Lấy 67 ml dung dịch KCl 0,2M (14,9g/l). + Định mức thành 100 ml. 1.2. Pha dung dịch đệm pH = 4,5: + Lấy 400 ml dung dịch CH3COONa 1M (136g/l). + Lấy 240 ml dung dịch HCl 1N (83ml/l). + Định mức thành 1000 ml. PHỤ LỤC 2 Mức giới hạn tối đa cho phép của một số kim loại nặng và độc tố trong sản phẩm rau tươi (Theo Quyết định số 867/ 1998/ QĐ-BYT của Bộ Y tế) STT TÊN NGUYÊN TỐ VÀ ĐỘC TỐ Mức giới hạn (mg/ kg) 1 Asen (As) ≤ 0.2 2 Chì (Pb) ≤ 0.5 – 1.0 3 Thủy Ngân (Hg) ≤ 0.005 4 Đồng (Cu) ≤ 5.0 5 Cadimi (Cd) ≤ 0.02 6 Kẽm (Zn) ≤ 10.0 7 Bo (B) ≤ 1.8 8 Thiếc (Sn) ≤ 1.00 9 Antimon ≤ 0.05 10 Patulin (độc tố) ≤ 0.005 11 Aflattoxin (độc tố) ≤ 150 PHỤ LỤC 3 (Tính toán các phương trình hồi quy) 3.1. Tính toán phương trình hồi quy của hàm mục tiêu độ ẩm sản phẩm: 3.1.1. Tính các hệ số b: b0 = (3,8 + 4,48 + 4,64 + 5,69 + 3,84 + 5,58 + 4,98 + 7,95) = 5,12. b1 = (4,48 - 3,8 + 5,69 - 4,64 + 5,58 - 3,84 + 7,95 - 4,98) = 0,805. b2 = (4,48 + 3,8 - 5,69 - 4,64 +5,58 +3,84 - 7,95 - 4,98) = -0,695. b3 = (4,48 + 3,8 + 5,69 + 4,64 -5,58 -3,84 - 7,95 - 4,98) = -0,4675. b12 = (4,48 - 3,8 - 5,69 + 4,64 +5,58 -3,84 - 7,95 + 4,98) = -0,2. b13 = (4,48 - 3,8 + 5,69 - 4,64 +5,58 -3,84 + 7,95 - 4,98) = -0,3725. b23 = (4,48 + 3,8 - 5,69 - 4,64 -5,58 -3,84 + 7,95+ 4,98) = 0,1825. b123 = (4,48 - 3,8 - 5,69 +4,64 -5,58 +3,84 + 7,95 - 4,98) = 0,1075. 3.1.2. Tính các chuẩn Student tj: = y10 + y20 + y30 = 4,78 + 4,97 + 4,68 = 4,81. Sth2 = = = 0,0217. Sbj = = = 0,052082. t0 = = = 98,30652; t1 = = = 15,4565 t2 = = = 13,34434; t3 = = = 8,97623 t12 = = = 3,840098; t13 = = = 7,152183 t23 = = = 3,50409; t123 = = = 2,064053 3.1.3. Tính giá trị chuẩn Fisher: = 5,12 + 0,805 - 0,695 - 0,4675 - 0,3725 = 4,39 = 5,12 + 0,805 - 0,695 - 0,4675 - 0,3725 = 3,525 = 5,12 + 0,805 + 0,695 - 0,4675 - 0,3725 = 5,78 = 5,12 - 0,805 + 0,695 - 0,4675 + 0,3725 = 4,915 = 5,12 + 0,805 - 0,695 + 0,4675 + 0,3725 = 6,07 = 5,12 - 0,805 - 0,695 + 0,4675 - 0,3725 = 3,715 = 5,12 + 0,805 + 0,695 + 0,4675 + 0,3725 = 7,46 = 5,12 - 0,805 + 0,695 +0,4675 - 0,3725 = 5,105 Sdư2 = ((3,8 – 3,525)2 + (4,48 – 4,39)2 + (4,64 – 4,915)2 + (5,69 – 5,78)2 + (3,84 – 3,715)2 + (5,58 – 6,07)2 + (4,98 – 5,105)2 + (7,95 – 7,46)2) = 0,2263. F = = = 10,42857. 3.2. Tính toán phương trình hồi quy của hàm mục tiêu hàm lượng anthocyanin của sản phẩm: 3.2.1. Tính các hệ số bj: b0 = (0,169 + 0,158 + 0,19 + 0,186 + 0,215+ 0,195 + 0,233+ 0,2) = 0,193125. b1 = (0,169 -0,158 + 0,19 -0,186 + 0,215- 0,195 + 0,233- 0,2) = 0,008375. b2 = (0,169 +0,158 - 0,19 -0,186 + 0,215+ 0,195 - 0,233- 0,2) = -0,009125. b3 = (0,169 +0,158 + 0,19 +0,186 - 0,215- 0,195 - 0,233- 0,2) = -0,017625. b12 = (0,169 -0,158 - 0,19 +0,186 + 0,215- 0,195 - 0,233+ 0,2) = 0,000875. b13 = (0,169 -0,158 + 0,19 -0,186 - 0,215+ 0,195 - 0,233+ 0,2) = 0,004875 b23 = (0,169 +0,158 - 0,19 -0,186 - 0,215- 0,195 + 0,233+ 0,2) = -0,003375. b123 = (0,169 -0,158 - 0,19 +0,186 - 0,215+0,195 + 0,233- 0,2) = 0,002375. 3.2.2. Tính các chuẩn Student tj: = y10 + y20 + y30 = 0,203 + 0,197 + 0,194 = 0,198. Sth2= = = 0,000021. Sbj = = = 0,00162. t0 = = = 119,199351; t1 = = = 5,169162 t2 = = = 5,632072; t3 = = = 10,878387 t12 = = = 0,540061; t13 = = = 3,009259 t23 = = = 2,083095; t123 = = = 1,465881. 3.2.3. Tính giá trị chuẩn Fisher : = 0,193125 + 0,008375 - 0,009125 - 0,017625 = 0,17475 = 0,193125 - 0,008375 - 0,009125 - 0,017625 = 0,158 = 0,193125 + 0,008375 + 0,009125 - 0,017625 = 0,193 = 0,193125 - 0,008375 + 0,009125 - 0,017625 = 0,17625 = 0,193125 +0,008375 - 0,009125 + 0,017625 = 0,21 = 0,193125 - 0,008375 - 0,009125 + 0,017625 = 0,19325 = 0,193125 + 0,008375 + 0,009125 + 0,017625 = 0,22825 = 0,193125 - 0,008375 + 0,009125 + 0,017625 = 0,2115 Sdư2 = ((0,158 – 0,158)2 + (0,168 – 17475)2 + (0,186 – 0,17625)2 + (0,19 – 0,193)2 + (0,195 – 0,19325)2 + (0,215 – 0,21)2 + (0,2 – 0,2115)2 + (0,233 – 0,22825)2 = 0,000111. F = = = 5,277778. PHỤ LỤC 4 (Vẽ đồ thị hàm mục tiêu bằng phần mềm Matlab) 4.1. Chương trình Matlab vẽ độ thị hàm mục tiêu độ ẩm của sản phẩm: l = -60:3:-30; s = 35:5:45; t = 6:0.4:10 h1 = figure(1) [S T] = meshgrid(s,t); yl = 5.12 - 0.139*(S - 40) - 0.23375*(T - 8); Mesh(S,T,yl); Xlabel('Nhiet do say, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',-40) ; Ylabel('Thoi gian say, gio','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',5) ; Zlabel('Do am, %','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman'); h2 = figure(2) [L T] = meshgrid(l,t); ys = 5.12 + 0.05367*(L+45) - 0.23375*(T-8)- 0.0124*(L+45)*(T-8); Mesh(L,T,ys); Xlabel('Nhiet do lanh dong, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',-5); Ylabel('Thoi gian say, gio','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',25); Zlabel('Do am, %','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman'); h3 = figure(3) [L S] = meshgrid(l,s); yt = 5.12 + 0.05367*(L+45) - 0.139*(S-40); Mesh(L,S,yt); Xlabel('Nhiet do lanh dong, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',-20); Ylabel('Nhiet do say, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',20); Zlabel('Do am, %','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman'); 4.2. Chương trình Matlab vẽ đồ thị hàm mục tiêu hàm lượng anthocyanin của sản phẩm: l = -60:5:-30; s = 35:5:45; t = 6:0.5:10 h1 = figure(1) [S T] = meshgrid(s,t); yl = 0.193125 - 0.001825*(S - 40) - 0.0088125*(T - 8); Mesh(S,T,yl); Xlabel('Nhietj do say, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',15) ; Ylabel('Thoi gian say, gio','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',-15) ; Zlabel('Ham luong anthocyanin, %','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman'); h2 = figure(2) [L T] = meshgrid(l,t); ys = 0.193125 + 0.0005583*(L + 45) - 0.0088125*(T - 8); Mesh(L,T,ys); Xlabel('Nhiet do lanh dong, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',10); Ylabel('Thoi gian say, gio','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',-10); Zlabel('Ham luong anthocyanin, %','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman'); h3 = figure(3) [L S] = meshgrid(l,s); yt = 0.193125 + 0.0005583*(L + 45) - 0.001825*(S - 40); Mesh(L,S,yt); Xlabel('Nhiet do lanh dong, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',5); Ylabel('Nhiet do say, Do C','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman','Rotation',-20); Zlabel('Ham luong anthocyanin, %','Fontsize',10,'Fontname','Times New Roman'); PHỤ LỤC 5 (Quy hoạch phương án tối ưu bằng công cụ Tools – Solver) Bảng 5.1. Bảng tính các điều kiện công nghệ Bảng 5.2. Bảng thực hiện phương án tối ưu của hàm mục tiêu độ ẩm Bảng 5.3: Bảng thực hiện phương án tối ưu của hàm mục tiêu hàm lượng anthocyanin PHỤ LỤC 6 (Chương trình tối ưu hóa hàm đa mục tiêu) program TOI_UU_HOA_DA_MUC_TIEU; Uses crt; Const Lamda=0.001; Type Solieu=record a,b:array[0..3,0..3] of real; End; Var f1:Text; i,j,k:integer; Tam:Solieu; x:array[0..3] of real; Rmax,X1,X2,X3:real; Y1,Ybig1,Y2,Ybig2:real; Ykt1,Ykt2,alpha1,alpha2,Ro1,Ro2,R:real; f:file of Solieu; vong:integer; chon:byte; Procedure nhap; Begin ......................................................... END; Procedure Tinh; Begin ....................................................... End; End; Procedure Ketqua; Begin ClrScr; Write(' Nhap Ykt1: '); Readln(Ykt1); Write(' Nhap Ykt2: '); Readln(Ykt2); Write(' Nhap alpha1: '); Readln(alpha1); Write(' Nhap alpha2: '); Readln(alpha2); ................................................... Writeln(f1,' Nhap Ykt1: ', Ykt1:5:3); Writeln(f1,' Nhap Ykt2: ',Ykt2:5:3); Writeln(f1,' Nhap alpha1: ',Alpha1:5:3); Writeln(f1,' Nhap alpha2: ',alpha2:5:3); Writeln(f1,' '); Writeln(f1,' KET QUA THU DUOC SAU GHAY CHUONG TRINH'); Writeln(f1,' '); Writeln(f1,' Y1 toi uu = ',Ybig1:6:4); Writeln(f1,' Y2 toi uu = ',Ybig2:6:4); Writeln(f1,' X1 toi uu = ',X1:6:3); Writeln(f1,' X2 toi uu = ',X2:6:3); Writeln(f1,' X3 toi uu = ',X3:6:3);; Writeln(f1,' Rmax = ',Rmax:6:4); Readln; End; {------------------------} BEGIN k:=12; Assign(f1,'C:\TRIỂN 02 H2A\BIN\Ketqua.pas'); Rewrite(f1); Writeln(f1,' CHAY CHUONG TRINH TOI UU HOA HAM DA MUC TIEU '); Writeln(f1,' Voi cac so lieu cua bai toan toi uu '); Writeln(f1,' '); Writeln(f1,' Lamda = ',Lamda:5:4); Repeat ClrScr; Writeln(' ---- Menu ----'); Writeln(' [1] Nhap so lieu'); Writeln(' [2] Tinh & Ket qua'); Writeln(' [3] Ra khoi chuong trinh'); Write(' CHON CONG VIEC: '); Readln(Chon); Case Chon of 1:Nhap; 2:Begin assign(f,'Solieu.dat'); reset(f); If k=9 then Begin Write('Phai nhap so lieu truoc khi tinh'); Readln; Halt; End; Read(f,tam); Close(f); Ketqua; End; End; Until chon=3; Close(f1); END. CHAY CHUONG TRINH TOI UU HOA HAM DA MUC TIEU Voi cac so lieu cua bai toan toi uu Lamda = 0.010 x1max=1 x1min=-1 x2max=1 x2min=-1 x3max=1 x3min=-1 nhap cac he so a,b..., a[0,0]=5.12 a[0,1]=0.805 a[0,2]=-0.695 a[0,3]=-0.4675 a[1,1]=0.0 a[1,2]=0.0 a[1,3]=-0.3725 a[2,2]=0.0 a[2,3]=0.0 a[3,3]=0.0 b[0,0]=0.193125 b[0,1]= 0.008375 b[0,2]=-0.009125 b[0,3]=-0.017625 b[1,1]=0.000 b[1,2]=0.000 b[1,3]=0.000 b[2,2]=0.000 b[2,3]=0.000 b[3,3]=0.000 Nhap Ykt1: 3.525 Nhap Ykt2: 0.228 Nhap alpha1: 4 Nhap alpha2: 0.15 dang tinh vong thu:1 dang tinh vong thu:2 dang tinh vong thu:3 dang tinh vong thu:4 dang tinh vong thu:5 dang tinh vong thu 6 dang tinh vong thu 7 dang tinh vong thu 8 dang tinh vong thu 9 dang tinh vong thu 10 dang tinh vong thu 11 dang tinh vong thu 12 dang tinh vong thu 13 dang tinh vong thu 14 dang tinh vong thu 15 .......................... .......................... dang tinh vong thu 190 dang tinh vong thu 191 dang tinh vong thu 192 dang tinh vong thu 193 dang tinh vong thu 194 dang tinh vong thu 195 dang tinh vong thu:196 dang tinh vong thu:197 dang tinh vong thu:198 dang tinh vong thu:199 dang tinh vong thu:200 KET QUA THU DUOC SAU GHAY CHUONG TRINH Y1 toi uu = 3.7219 Y2 toi uu = 0.2005 X1 toi uu = - 1.000 X2 toi uu = 0.990 X3 toi uu = -1.000 Rmax = 0.3788 PHỤ LỤC 7 (Đánh giá cảm quan-thị hiếu) 7.1. Phiếu hướng dẫn đánh giá cảm quan-thị hiếu: PHIẾU HƯỚNG DẪN ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN- THỊ HIẾU Trình tự thử mẫu Anh/Chị được nhận 1 mẫu Khoai lang tím sấy và đánh giá mức độ ưa thích về độ khô dòn, mức độ ưa thích về vị, mức độ ưa thích về màu sắc và mức độ ưa thích chung của sản phẩm Khoai lang tím sấy bằng cách đánh dấu X vào ô tương ứng về mức độ ưa thích. Các bước tiến hành như sau: Bước 0: Bạn nhận được tờ PHIẾU HƯỚNG DẪN, PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN và đọc kỹ. Nếu chưa hiểu rõ, bạn hỏi lại người điều khiển thí nghiệm rồi mới bắt đầu tiến hành thí nghiệm. Bước 1: Bạn tiến hành thử 1 miếng Khoai lang tím mẫu do người chuẩn bị thí nghiệm đưa. Sau đó bạn thanh vị bằng nước. Bước 2: Bạn tiến hành đánh giá mẫu được đưa ra lần lượt theo mức độ ưa thích về độ khô dòn, mức độ ưa thích về vị, mức độ ưa thích về màu sắc và mức độ ưa thích chung của sản phẩm. Ví dụ sau khi bạn đã tiến hành xong bước 1, bạn tiến hành đánh giá như sau: Bạn cắn mẫu và tiến hành nhai trong 5 s và đánh giá mức độ ưa thích về độ khô bằng cách đánh dấu X vào Mức độ ưa thích về độ khô dòn theo thang điểm tương ứng. Sau đó bạn được nhận phiếu đánh giá về Mức độ ưa thích về vị và bạn tiến hành nhai tiếp và đánh dấu X vào Mức độ ưa thích về vị theo thang điểm tương ứng. Tiếp theo bạn được nhận phiếu đánh giá về Mức độ ưa thích về màu sắc và đánh dấu X vào Mức độ ưa thích về màu sắc theo thang điểm tương ứng Cuối cùng bạn nhận được phiếu đánh giá về Mức độ ưa thích chung và bạn đánh vào dấu X vào Mức độ ưa thích chung theo thang điểm tương ứng. Thang đo Anh/Chị nhận mẫu Khoai lang tím đánh giá mức độ ưa thích về vị, độ khô dòn, màu sắc và mức độ ưa thích chung của sản phẩm theo thang 9 điểm. Hoàn toàn không thích Rất không thích Không thích Tương đối không thích Không ghét không thích Tương đối thích Thích Rất thích Hoàn toàn thích 7.2. Phiếu đánh giá cảm quan-thị hiếu: Phiếu số 1 PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN- THỊ HIẾU Mức độ ưa thích về độ khô dòn          1 2 3 4 5 6 7 8 9 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Phiếu số 2 PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN- THỊ HIẾU Mức độ ưa thích về vị          1 2 3 4 5 6 7 8 9 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Phiếu số 3 PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN- THỊ HIẾU Mức độ ưa thích về màu sắc          1 2 3 4 5 6 7 8 9 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Phiếu số 4 PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN- THỊ HIẾU Mức độ ưa thích chung          1 2 3 4 5 6 7 8 9 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 7.3. Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan-thị hiếu: Kết quả được tổng hợp ở bảng 3.1. Bảng 3.1: Tổng kết đánh giá cảm quan thị hiếu đối với sản phẩm khoai lang tím Thành viên Điểm Độ khô dòn Vị Màu sắc Chung 1 8 5 8 6 2 9 7 9 8 3 8 6 9 7 4 8 5 7 7 5 7 7 9 6 6 6 6 8 8 7 7 6 8 7 8 6 5 8 6 9 6 5 8 6 10 4 6 9 5 11 5 5 8 5 12 8 6 7 5 13 6 5 9 5 14 5 6 7 7 15 4 7 6 6 16 7 6 8 7 17 8 5 7 7 18 8 7 9 7 19 6 7 8 7 20 8 6 8 6 21 6 6 7 5 22 7 8 8 7 23 8 7 8 8 24 5 5 8 5 25 7 5 8 7 26 4 7 7 6 27 6 6 8 6 28 7 7 8 7 29 6 5 8 6 30 4 7 8 6 31 5 7 8 6 32 6 5 9 6 33 7 6 8 6 34 7 6 8 6 35 7 5 7 6 36 9 8 9 7 37 9 7 8 7 38 5 5 8 5 39 9 9 9 9 40 8 7 7 8 41 4 6 8 4 42 5 6 9 5 43 9 8 8 8 44 7 5 8 5 45 8 6 8 7 46 7 5 7 7 47 8 6 7 7 48 6 8 8 8 49 5 6 8 5 50 7 6 8 6 51 8 9 8 8 52 7 9 7 8 53 9 8 9 9 54 8 7 9 8 55 6 5 8 6 56 7 7 8 6 57 7 6 8 6 58 4 5 8 6 59 7 5 9 7 60 8 5 9 7 Tổng điểm 403 374 481 390 Trung bình 6,71 6,23 8,01 6,5