Luận văn Khảo sát sự biến đổi ẩm và chất lượng gạo sấy thăng hoa và chân không

t hòa tan bị cô đặc và nước tinh khiết bị đóng băng. • Đối với các sản phẩm có bề mặt mềm, chứa nhiều nước ở bề mặt và được lạnh đông chậm thì có thể làm xốp bề mặt sản phẩm sau khi sấy thăng hoa. Bảng 3: Sự khác nhau giữa sấy bằng không khí nóng và sấy thăng hoa Sấy truyền thống Sấy thăng hoa Hiệu quả cho các loại thực phẩm Thịt sấy không được như ý muốn Nhiệt độ dao động từ 37-930C Áp suất khí quyển Nước bay hơi từ bề mặt thực phẩm Có sự di chuyển các chất tan và đôi khi gây cứng bề mặt Làm phá vỡ cấu trúc và thực phẩm co rút lại Sự hấp thụ ẩm trở lại không hoàn toàn và chậm Những phần khô hay xốp có khối lượng riêng lớn hơn thực phẩm ban đầu Mùi vị không như sản phẩm tự nhiên Mầu thường sậm Giá trị dinh dưỡng giảm Giá thành thấp Hiệu quả cao cho hầu hết các loại thực phẩm khô thực hiện bằng phương pháp sấy khác. Thành công đối với loại thịt tươi và thịt nấu chính Nhiệt độ thấp hơn điểm đóng băng Áp suất thấp (27 ÷ 133 Pa) Sự thăng hoa của nước từ nước đá Sự di chuyển chất tan rất hạn chế. Những thay đổi cấu trúc và sự co rút giảm tối thiểu Sự hấp thụ ẩm trở lại hoàn toàn, nhanh Những phần xốp có khối lượng riêng nhỏ hơn thực phẩm ban đầu Mùi vị luôn tự nhiên Màu luôn ổn định Dinh dưỡng được giữ lại phần lớn Giá thành cao gấp 4 lần so với sấy truyền thống Nguồn: Frllows, 2000 2.5.3 Các giai đoạn trong quá trình sấy thăng hoa Quá trình sấy thăng hoa bao gồm 3 giai đoạn: giai đoạn lạnh đông, giai đoạn sấy chính và giai đoạn sấy phụ. Giai đoạn lạnh đông: giai đoạn này nhằm làm lạnh đông phần nước tự do trong sản phẩm. Yêu cầu đặt ra cho giai đoạn này là phải hạ nhiệt độ xuống dưới điểm eutectic. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 9 Quá trình lạnh đông có thể thực hiện ở các máy lạnh đông nhanh hay lạnh đông chậm. Quá trình lạnh đông có ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm sau sấy. Nếu lạnh đông chậm thì sẽ tạo ra các tinh thể đá to do đó khi sấy thăng hoa sẽ tạo nhiều lỗ trống trong sản phẩm. Cho nên đối với các sản phẩm có kích thước nhỏ cần được lạnh đông thật nhanh để tạo nên những tinh thể đá nhỏ tránh hiện tượng phá vỡ cấu trúc tế bào. Đối với các sản phẩm dạng lỏng, ta nên lạnh đông chậm để tạo nên lưới tinh thể to để tạo các rãnh trong quá trình thoát hơi ẩm. Giai đoạn sấy chính: để loại bỏ tinh thể nước trong thực phẩm. Gia đoạn này ta hạ áp suất xuống 4,58 mmHg và gia nhiệt để tinh thể đá thăng hoa. Yêu cầu quan trọng trong quá trình sấy này là lượng nhiệt cung cấp cho thực phẩm lạnh đông không được vược quá mức nhiệt độ an toàn. Nếu nhiệt độ được kiểm soát tốt thì tốc độ sấy cao sẽ không xảy ra tình trạng chảy vật liệu hoặc “sụp”. Các tinh thể đá trên bề mặt bốc hơi tạo ra những đường dẫn để hơi từ các tinh thể đá bên trong thoát ra. Hơi nước được loại khỏi thực phẩm bằng việc giữ áp suất dưới áp suất hơi bề mặt của nước đá vì nếu áp suất cao hơn thì hơi ẩm không thể thoát ra được. Hơi nước này được làm ngưng lại thành dạng đá và loại ra ngoài. Giai đoạn này có thể loại bỏ được 90% nước tự do và một phần nước liên kết. Tuy nhiên nếu bề mặt của nguyên liệu không trơn láng thì nó làm giảm nhiệt độ bề mặt khoảng 10C và làm tăng thời gian sấy lên khoảng 10%. Nhiệt độ lúc đầu nên ở 100C. Bên cạnh đó nếu lớp ngoài hay bên trong nguyên liệu có nước trong các sớ (chẳng hạn như rau) thì hơi rất khó thoát ra ngoài. Do đó đối với các nguyên liệu có cấu trúc sớ dài thì ta phải chặt cho nó ngắn lại để giảm đoạn đường di chuyển của hơi nước trong ống mao dẫn. Các trái táo và dạng trái tương tự cũng nên xắt miếng hoặc xắt thành dạng hột nhỏ để hơi dễ thoát ra ngoài. Người ta có thể kết hợp lạnh đông với việc giảm áp suất cùng lúc nhưng đối với các sản phẩm có độ nhớt cao thì không nên vì nó sẽ tạo bọt trong quá trình hút chân không. Giai đoạn sấy phụ: Trong giai đoạn này vật được gia nhiệt thêm và vẫn tiếp tục giảm áp suất. Nhờ thế nước liên kết không đóng băng trong vật được bốc hơi theo đường cong trễ hấp thụ từ lớp sấy của sản phẩm. Giai đoạn này có thể loại thêm 1-3% nước. Giai đoạn này tốn ít thời gian hơn giai đoạn sấy chính ( 30-50% thời gian sấy chín) vì áp suất giữ nước liên kết thấp hơn áp suất giữ nước tự do ở cùng một nhiệt độ. 2.5.4 Các thiết bị cơ bản trong hệ thống sấy thăng hoa Các thiết bị cơ bản trong hệ thống bao gồm: một phòng sấy, một thiết bị ngưng tụ, một bơm chân không, thiết bị làm lạnh và một nguồn nhiệt. Trong các hệ thống sấy thăng Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 10 hoa ngày nay người ta thường lắp thiết bị lạnh đông vào trong buồng sấy để làm gọn hệ thống. Phòng sấy: Thường có cấu tạo hình trụ, có đáy và nắp là các chỏm cầu. Nắp đậy phải kín vì thiết bi làm việc ở môi trường chân không. Các mẫu sẫy đươc đặt trên khay và để vào các giá cố định trong phòng sấy. Vật liệu được làm lạnh trực tiếp trên các giá. Nhiệt đô cấp cho quá trình thăng hoa thực hiện bằng bức xạ từ những hộp kim loại dẹt đặt xen kẽ với các khay trong buồng sấy. Chất tải nhiệt được bơm vào các hộp kim loại. Quá trình tuyền nhiệt bao gồm quá trình bức xạ nhiệt và quá trình dẫn nhiệt từ bề mặt các hộp kim loại dẹt ở dưới và trên các giá cố định. Quá trình sấy phải kiểm soát được nhiệt độ. Bình ngưng tụ: Bình ngưng để ngưng tụ hơi ẩm thoát ra và làm đóng băng chúng. Yêu cầu đối với dàn ngưng là phải có đủ bề mặt ngưng tụ. Nhiêt độ ngưng tụ ở phần lớn các thiết bị thường khoảng -650C. Bơm chân không Bơm chân không dùng để hút khí tạo chân không ban đầu trong phòng thăng hoa và để loại bỏ các khí không ngưng trong quá trình sấy, đảm bảo sự làm việc của thiết bị. Hệ thống làm lạnh Nhiêm vụ của hệ thống làm lạnh là làm lạnh sản phẩm đến nhiệt độ yêu cầu (dưới điểm 3) và làm lạnh bình ngưng để ngưng tụ và đóng băng ẩm thoát ra tạo điều kiện duy trùy độ chân không và chế độ làm việc trong hệ thống. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 11 Hình 3: Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của mãy sấy thăng hoa tác động tuần hoàn Nguồn: ebook.edu.net.vn/resources/iportal/ebook/uploads/File/DHDaNang/GTthietbisinhhoc/Chuong%2013.pdf Giới thiệu quy trình hoạt động của máy sấy thăng hoa tác động tuần hoàn . Thiết bị này gồm phòng sấy hình trụ kín (nồi thăng hoa) 1, ở trong có giàn ống rỗng 2, vật liệu sấy cho vào đây. Nồi thăng hoa làm việc một cách tuần hoàn như một phòng lạnh. Ở chế độ làm lạnh, bơm 5 đẩy tác nhân lạnh ở bên trong ống rỗng 2. Sự làm lạnh của chất tải nhiệt được tiến hành trong bộ trao đổi nhiệt 3 có đính ruột xoắn, chất làm nguội đi qua đó và vào thiết bị làm lạnh 4. Khi nồi thăng hoa làm việc ở chế độ của máy sấy, chất tải nhiệt được đun nóng trong bộ trao đổi nhiệt 7 và đẩy vào các ống rỗng nhờ bơm 6. Hơi được tạo ra trong buồng sấy được đưa vào trong nồi ngưng tụ chống thăng hoa 10. Nó là một bộ trao đổi nhiệt, hỗn hợp hơi - không khí từ nồi thăng hoa vào không gian giữa các ống của bộ trao đổi nhiệt. Chất làm nguội (amoniac, freon) qua các ống 11 của nồi chống thăng hoa vào thiết bị làm lạnh 9. Thường để làm lạnh bề mặt thăng hoa và ngưng tụ, người ta sử dụng máy nén 2 hoặc 3 cấp có khả năng đảm bảo lạnh bề mặt đến nhiệt độ - 60 o C, - 40 o C. Các khí chưa ngưng tụ được tách ra khỏi nồi chống thăng hoa bằng bơm chân không 8. Hơi ngưng tụ được làm lạnh ở dạng lớp đá trên bề mặt các ống lạnh của nồi chống thăng hoa. Vì trong quá trình làm việc của nồi chống thăng hoa, các ống 11 bị phủ bởi một lớp đá đáng kể, nên cần làm tan băng một cách chu kỳ. Để thực hiện điều đó, đẩy nước nóng từ bộ đun 7 vào các ống 11. Hiện nay người ta bắt đầu sử dụng phổ biến các thiết bị thăng hoa tác động liên tục. Sấy thăng hoa liên tục gồm hai nồi thăng hoa và hai bộ chống thăng hoa, chúng làm việc luân phiên nhau. Năng suất của thiết bị thăng hoa tác động liên tục tính theo độ ẩm bốc hơi lớn hơn 200 kg/h. Thời gian có mặt của sản phẩm trong máy sấy từ 40 đến 110 phút, nhiệt độ cao nhất của sản phẩm cuối quá trình sấy nhỏ hơn 270C. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 12 2.5.5 Quá trình truyền nhiệt và truyền khối trong sấy thăng hoa Trong quá trình sấy thăng hoa xảy ra quá trình truyền nhiệt và quá trình truyền khối năng lượng truyền đến các tinh thể đá làm cho nước thăng hoa và hơi nước thoát ra. Quá trình truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt có thể thực hiện bằng sự dẫn nhiệt qua lớp sấy hoặc qua lớp lạnh đông hay bằng sự phát nhiệt từ bên trong lớp lạnh đông do microwave. Đối với quá trình truyền nhiệt bằng microwave, nhiệt được truyền đồng đều trong nguyên liệu vì chúng có khả năng thấm sâu vào nguyên liệu. Tuy nhiên nếu quá trình lạnh đông chưa hoàn tất thì nếu ta gia nhiệt bằng microwave sẽ tạo ra tình trạng gia nhiệt cục bộ, gây ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Tốc độ sấy phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ dẫn nhiệt của thực phẩn và ít phụ thuộc vào tính cản trở nhiệt của dòng hơi bốc lên từ quá trình thăng hoa. Đối với mỗi phương pháp truyền nhiệt thì tốc độ dẫn nhiệt bị ảnh hưởng khác nhau. Đối với phương pháp truyền nhiệt qua lớp sấy (hình a) thì tốc độ truyền nhiệt đến bề mặt thăng hoa phụ thuộc vào bề dày và diện tích của nguyên liệu, độ dẫn nhiệt của lớp sấy và chênh lệch nhiệt độ giữa nước đá trên bề mặt và nhiệt độ buồng sấy. Lớp sấy của thực phẩm có độ dẫn nhiệt rất thấp do đó cản trở quá trình truyền nhiệt. Cho nên nếu giảm kích thước, bề dầy của thực phẩm và tăng sự chênh lệch nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ truyền nhiệt. Nhưng nhiệt độ tăng lên phải có giới hạn sao cho nhiệt độ bề mặt vật liệu nằm trong khoảng 400C-650C nhằm tránh sự biến tính protein và các thay đổi hóa học khác sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm. Đối với phương pháp truyền nhiệt qua lớp lạnh đông (hình b) thì tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào chiều dày và độ dẫn nhiệt của lớp nước đá. Lúc quá trình sấy bắt đầu, bề dầy của lớp nước đá giảm xuống và tốc độ truyền nhiệt gia tăng. Gia nhiệt bằng microwave (hình c): nhiệt thoát ra từ mặt nước đá. Độ dẫn nhiệt của nước đá và bề dầy của lớp sấy không ảnh hưởng tới tốc độ truyền nhiệt. Để quá trình thực hiện thành công thì cần phải kiểm soát quá áp suất và nhiệt độ trong quá trình sấy sao cho không có nước đá nào tan chảy thành nước để tránh quá nhiệt cục bộ. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 13 Quá trình truyền khối Khi nhiệt truyền đến nước đá, nó làm cho nước đá bốc hơi đồng thời làm nhiệt độ và áp suất của hơi nước tăng nhanh. Sự chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt nước đá và áp suất hơi nước trong phòng sấy làm cho hơi nước thoát ra di chuyển vào phòng sấy. Trong công nghiệp sấy thăng hoa, lượng hơi thoát ra rất lớn vì thế đòi hỏi phải loại bỏ khoảng vài trăm mét khối hơi mỗi giây. Tốc độ truyền khối phụ thuộc chủ yếu và sự chênh lệch áp suất hơi nước, vì thế ta phải kiểm soát sự chênh lệch này. Các thông số để kiểm soát sự chệnh lệch áp suất là: • Áp suất trong buồng sấy, trong thự tế người ta hạ áp suất xuống khoảng 13 Pa • Nhiệt độ ngưng tụ hơi, nhịệt độ ngưng tụ hơi thấp nhất là -350C. • Nhiệt độ của nước đá ở mặt thăng hoa. Trong quá trình sấy, hàm lượng ẩm ở vùng lạnh đông cao sẽ giảm xuống thấp ở vùng sấy. Mức độ giảm ẩm phụ thuộc vào áp suất hơi nước trong buồng sấy. Mối quan hệ giữa áp suất trong buồng sấy và áp suất trên bề mặt nước đá khi truyền nhiệt qua lớp sấy được thể hiện trong công thức sau: )( iS s d si b kPP θθλ −+= (1) Trong đó Pi: áp suất riêng phần của nước ở bề mặt thăng hoa, Pa. PS: áp suất riêng phần của nước ở bề mặt, Pa. kd: độ dẫn nhiệt của lớp sấy, W/m.K. b: độ thấm hơi của lớp sấy, kg/s.m. λs: ẩn nhiệt thănh hoa, J/kg. Lớp vật liệu khô Lớp thực phẩm lạnh đông Thiết bị gia nhiệt bản mỏng Truyền nhiệt Truyền khối (a) Truyền nhiệt và truyền khối Thiết bị gia nhiệt bản mỏng (b) Truyền khối Microwave nhiệt vào (c) Hình 4: Các dạng truyền nhiệt cơ bản của sấy thăng hoa. Nguồn: Welti chanes et al.,2004 Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 14 θs: nhiệt độ bề mặt, 0C. θi: nhiệt độ ở mặt thăng hoa, 0C. Các nhân tố kiểm soát thời gian sấy: )(8 )( 212 iSd S d k MMx t θθ λρ − − = (2) Trong đó td: thời gian sấy, s. x: bề dày thực phẩm, mm. ρ: khối lượng riêng của thực phẩm sấy, kg/m3. M1: hàm ẩm ban đầu. M2: hàm ẩm cuối trong lớp sấy. 2.5.6 Các thông số ảnh hưởng tới quá trình sấy Hiệu suất của quá trình sấy thăng hoa và đặc điểm của sản phẩm mới bị ảnh hưởng bởi một số thông số sau: Tốc độ lạnh đông Tốc độ lạnh đông có ảnh hưởng nghiêm trọng tới hình dạng nước đá vì thế cũng ảnh hưởng đến cấu trúc sau cùng của lạnh đông. Nếu tốc độ lạnh đông chậm tạo điều kiện hình thành các tinh thể đá lớn, tạo nên các rãnh lớn nên dễ thoát hơi bên trong làm cho thời gian sấy ngắn hơn (King, 1970). Dòng nhiệt Dòng nhiệt đi đến sản phẩm ảnh hưởng tới tốc độ sấy. Nếu nâng nhiệt nhanh trong quá trình sấy có thể làm cho sản phẩm tan chảy, xẹp xuống. Điều này làm giảm giá trị của sản phẩm và sẽ làm thay đổi tính chất vật lý của sản phẩm sấy. Ngoài ra lượng nhiệt thừa có thể làm các sản phẩm có nhiều đường có thể bị cháy khét. Tốc độ gia nhiệt có thể được làm giảm để điều chỉnh nhiệt độ trong vùng sấy và bề mặt thăng hoa (Lombran, 1997). Áp suất buồng sấy Áp suất buồng sấy là một thông số quan trọng vì nó kiểm soát giá trị trung bình của nhiệt độ thăng hoa và ảnh hưởng tới tốc độ truyền khối. Nếu ta giảm áp suất buồng sấy nhưng vẫn giữ nguyên nhiệt độ thì sẽ làm hạ áp suất hơi ở bề mặt ngoài của sản phẩm vì thế sự chênh lệch áp suất tăng lên làm thời gian sấy giảm xuống. Nhưng nếu Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 15 hạ áp suất quá thấp thì sẽ làm giảm sự di chuyển hơi nước qua sản phẩm vì nó rơi vào chế độ dòng phân tử tự do (Arsem,1990). Nếu tăng áp suất buồng sấy sẽ làm cho độ dẫn nhiệt của lớp sấy tăng lên kết quả là làm cho tốc độ truyền nhiệt từ bề mặt sấy đến lớp nước đá tăng. Tuy nhiên hệ số khuyếch tán qua lớp sấy lại thấp khi áp suất tăng, điều đó làm cho tốc độ truyền khối giảm. Vì thế khi sấy thăng hoa ở áp suất thấp ta cần phải kiểm soát nhiệt, nhưng khi sấy thăng hoa ở áp suất cao ta cần phải kiểm soát tốc độ truyền khối. Trong đa số trường hợp tốc độ sấy bị hạn chế bởi tốc độ truyền nhiệt qua lớp sấy (Litchfied,1981). Nhiệt độ Nhiệt độ sấy trong quá trình sấy thăng hoa có ảnh hưởng đến mùi của sản phẩm, nếu nhiệt độ cao sẽ làm giảm tổn thất hương thơm của sản phẩm. Đối với các sản phẩm dạng khối khi nhiệt độ sấy cao làm nhiệt độ sản phẩm lớn hơn nhiệt độ sụp của sản phẩm thì sản phẩm sẽ bị tổn thất cấu trúc mãnh liệt và được gọi là trải qua giai đoạn sụp (collapse). 2.5.7 Ảnh hưởng của quá trình sấy thăng hoa đối với thực phẩm Về mùi vị: các chất mùi dễ bay hơi không bị cuống theo hơi nước do quá trình thăng hoa. Kết quả là có thể giữ được 80-100% mùi. Về cấu trúc: thực phẩm sấy thăng hoa có cấu trúc tốt, chỉ co lại một ít và không bị cứng bề mặt như sấy bằng không khí nóng. Đối với các nguyên liệu có bề mặt mềm, nhiệt nước thì sau khi sấy có thể làm xốp bề mặt. Về thành phần dinh dưỡng: chỉ có vài thay đổi nhỏ đối với protein, tinh bột và carbonhydrate khác. Nếu sản phẩm bị xốp bề mặt thì sẽ tạo điều kiện cho oxy xăm nhập vào bên trong gây nên sự oxi hóa chất béo. Vì thế sản phẩm sau khi sấy phải được bao gói trong khí trơ. Đối với các vitamin không có tổn thất đáng kể. 2.6 Công nghệ sấy chân không Sấy chân không có từ thập niên 1920 ở Thụy Điển, sau đó được sử dụng khoảng vài thập kỷ ở châu Âu. Gần đây nó được thực hiện ở Mỹ. Người Đức và Nhật đã thử nghiệm nó trong suốt những năm 30 và 40. Nhưng nó được áp dụng trong thương mại từ năm 1965 chủ yếu là ở các nước Mỹ, Ý, Nga. 2.6.1 Phân loại Người ta chia các quá trình sấy chân không thành 2 loại là sấy chân không liên tục và sấy chân không gián đoạn. Sấy chân không liên tục là quá trình chân không được duy trì trong suốt quá trình sấy còn sấy chân không không liên tục là chỉ ở giai đoạn sấy mới tạo môi trường chân không. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 16 2.6.2 Nguyên lý của quá trình sấy chân không Dưới điều kiện áp suất thấp làm cho nhiệt độ sôi của nước trong nguyên liệu giảm nên nước dễ bốc hơi ở điều kiện nhiệt độ thường, ngoài ra áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất giữa hơi nước trong môi trường chân không và áp suất riêng phần trên bề mặt nguyên liệu tăng. 2.6.3 Thiết bị sấy chân không Thiết bị sấy chân không thường bao gồm: thiết bị gia nhiệt, tấm truyền nhiệt, buồng sấy, bơm chân không và thiết bị ngưng tụ, thu hồi. Thiết bị truyền nhiệt: được làm bằng thép không gỉ hoặc hợp kim đặc biệt. Chất tạo nhiệt có thể là nước nóng, hơi nóng hoặc các môi chất khác. Bơm chân không: dùng để làm giảm áp suất trong buồng sấy. Buồng sấy được hàn kín và nối với bơm chân không bằng một ống dẫn. Các loại bơm thường hạ áp suất thấp dưới 100 torr. Hệ thống thu hồi, ngưng tụ: dùng để thu hồi hay ngưng tụ hơi nước, các chất hòa tan. 2.6.4 Những thuận lợi của quá trình sấy chân không Quá trình sấy chân không là quá trình tách nước bằng cách bốc hơi. Không giống như sấy trực tiếp nguyên liệu được đặt vào trong môi trường gia nhiệt và sấy bằng phương pháp đối lưu nhiệt, sấy chân không phương pháp gia nhiệt gián tiếp, nhiệt được truyền tới nguyên liệu do được đặt trên bề mặt được gia nhiệt. Để hiểu được thuận lợi của quá trình sấy chân không ta hãy xét phương trình này TAUQ ∆= .. (3) Trong đó: Q: là lượng nhiệt đươc cung cấp(W). U: Hệ số truyền nhiệt (W/(m2K)). A: Diện tích truyền nhiệt (m2). ∆T: Chênh lệch nhiệt độ giữa vật va môi trường gia nhiệt. Mục tiêu của quá trình truyền nhiệt là đạt được Q lớn. Thường chính đặc tính của nguồn nguyên liệu và loại thiết bị ảnh hưởng tới U và A của quá trình, vì thế khi sử dụng thiết bị sấy mục tiêu của bạn là cố gắng đạt ∆T cao để nâng cao giá trị Q. • Quá trình sấy chân không sẽ kiểm soát áp suất chân không, làm tăng hiệu quả ∆T vì áp suất giảm làm nhiệt đội sôi T0S giảm làm ∆T tăng. Cho nên quá trình sấy diễn ra nhanh hơn ở áp suất thường. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 17 • Quá trình sấy diễn ra ở nhiệt độ thấp cho nên tránh những biến đổi không mong muốn xãy ra ở nhiệt độ cao như vitamin C, maillard,. • Thời gian sấy chân không ngắn hơn do ẩm thoát ra nhanh hơn vì hiệu quả truyền nhiệt tốt và chính áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trong buồng sấy và trên bề mặt nguyên liệu tăng nên nước thoát ra nhanh hơn. • Do môi trường chân không nên hàm lượng khí O2 trong quá trình sấy ít xảy ra các biến đổi màu sắc và mùi vị như quá trình oxi hóa sản phẩm. Do đó chất lượng sản phẩm được duy trì. • Do quá trình sấy được thực hiện trong môi trường kín nên nó đảm bảo an toàn cho công nhân khi sấy các sản phẩm độc hai nguy hiểm như chất độc, thuốc nổ.. Khuyết điểm: • Do đặc trưng của phương pháp này là gia nhiệt qua sự tiếp xúc của nguyên liệu với buồng sấy nên tốc độ tăng nhiệt độ của nguyên liệu trong sấy chân không bị hạn chế bởi diện tích tiếp xúc bề mặt của nguyên liệu với miếng truyền nhiệt. Còn sấy bình thường thì bị hạn chế bởi thể tích khí nóng trong buồng sấy. • Tốn nhiều năng lượng. Hình 5 : Thiết bị sấy chân không Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 18 Khối lượng gạo gãy.100 Khối lượng mẫu gạo Tỉ lệ gạo gãy = 2.7 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo 2.7.1 Tỉ lệ gạo gãy (4) Tỉ lệ gạo gãy phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật sau thu hoạch trong đo có công đoạn sấy gạo. Nếu sấy gạo không tốt thì chính nhiệt độ quá cao sẽ làm tăng lượng gạo gãy. 2.7.2 Độ bền gel Độ bền gel ở các giống lúa có hàm lượng amylose cao như nhau (trên 25%) thì khác nhau về độ bền gel. Trong cùng một nhóm có hàm lượng amylose giống nhau, giống lúa nào có độ bền gel mềm (>24%) thì sẽ được ưa chuộng hơn (Khush và ctv, Julianol 1990). Bảng 4: Tiêu chuẩn quốc tế về độ bền thể gel căn cứ trên chiều dài của thể gel Điểm Chiều dài thể gel (mm) Tính chất 1 3 5 7 9 80-100 61-80 41-620 36-40 <35 Mềm Mềm Trung bình Cứng Cứng (Nguồn: Tang và ctv, 1991) 2.7.3 Màu sắc hạt gạo Màu sắc hạt được xác định bằng máy đo màu. Thông số theo dỗi là độ trắng của hạt (độ L). 2.7.4 Độ cứng cơm: Cấu trúc cơm được xác định bằng máy đo độ cứng, nó thể hiện đắc tính mềm xốp của hạt gạo. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 19 Hình 6: máy đo độ ẩm hạt Kett Hình 7: máy đo màu Colormeter CHƯƠNG III - PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Phương tiện thí nghiệm 3.1.1 Địa điểm thí nghiệm Các thí nghiêm được tiến hành tại bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. 3.1.2 Nguyên liệu thí nghiệm Giống gạo Jasmine 3.1.3 Thiết bị - dụng cụ - hóa chất Thiết bị sấy thăng hoa. Máy đo độ ẩm hạt Kett. Máy đo màu Colormeter. Máy sấy chân không. Dụng cụ phân tích. Hóa chất phân tích. 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 2 lần lặp lại. Kết quả được phân tích bằng phần mềm Excell 3.2.2 Nội dung – bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 1: Khảo sát sự biến đổi độ ẩm và một số chỉ tiêu chất lượng gạo khi sấy thăng hoa Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 20 Mục đích: nhằm tìm ra được sự biến đổi độ ẩm trong quá trình sấy thăng hoa và tìm hiểu xem chất lương của gạo biến đổi như thế nào sau khi sấy thăng hoa. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 1: Khảo sát sự biến đổi độ ẩm và một số chỉ tiêu chất lượng gạo khi sấy thăng hoa ở các nguyên liệu có nhiệt độ khác nhau Thí nghiệm được bố trí dựa trên nhân tố A chế độ xử lý nhiệt trước khi lạnh đông. • A1: lạnh đông -300C • A2: lạnh đông -250C • A3: để ở nhiệt độ phòng. Phương pháp tiến hành: Gạo mua về đo độ ẩm ban đầu, đem hai mẫu đi lạnh đông ở các nhiệt độ -250C và mẫu thứ hai ở nhiệt độ -300C, mẫu còn lại để ở nhiệt độ phòng. Sau khi lạnh đông khoảng hai ngày thì mẫu được đem đi sấy thăng hoa tại áp suất 66 mmTorr (tương đương 0,088 MPa) ở nhiệt độ phòng (280C). Sau khi sấy xong mẫu được để ổn định khoảng 24 h sau đó được đem đi đo ẩm và khảo sát một số chỉ tiêu chất lượng gạo. Chỉ tiêu đánh giá: tỉ lệ gạo gãy, độ trắng của khối hạt, độ bền gel, độ cứng cơm. Gạo Lạnh đông A1 A3 Sấy thăng hoa Bao gói A2 Đo độ ẩm Khảo sát một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 21 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự biến đổi độ ẩm và một số chỉ tiêu chất lượng gạo khi sấy chân không ở nhiệt độ cao. Mục đích: nhằm tìm ra được sự biến đổi độ ẩm trong quá trình sấy chân không và tìm hiểu xem chất lượng của gạo biến đổi như thế nào sau khi sấy chân không. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm trên được khảo sát với 2 nhân tố Nhân tố B: sấy chân không: • B1: Sấy chân không ở nhiệt độ 500C. • B2: Sấy chân không ở nhiệt độ 600C. Nhân tố C: sấy truyền thống, nhiệt đô sấy 600C. Phương pháp tiến hành: Gạo được đem đi sấy ở các điều kiện trên rồi sau đó được đem đi khảo sát một số yếu tố về chất lượng gạo. Chỉ tiêu đánh giá: Gạo được đánh giá chất lượng ở một số chỉ tiêu như: tỉ lệ gạo gãy, độ trắng của khối hạt, độ bền gel, độ cứng cơm. Gạo B B1 C Bao gói B2 Đo độ ẩm Khảo sát một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 22 3.3 Phương pháp phân tích Phương pháp xác định độ bền gel: phương pháp này được thực hiện theo tài liệu nghiên cứu của Viện nghiên cứu lúa Đồng bằng song Cửu Long (1997). Bảng 5: Phương pháp xác định độ bền gel: Các bước Những điểm chủ yếu 1. Nghiên cứu các mẫu Để tất cả các mẫu cùng một điều kiện ít tnhất 2 ngày cho độ ẩm bằng nhau. Để 8 hạt gạo vào máy nghiền thô Nghiền 40 giây cho thành bột mịn 2. Cân các mẫu Cân 100 mg bột (độ ẩm 12%) và cho vào ống nghiệm; lập lại 2 lần. Nếu độ ẩm khác 12% cần điều chỉnh trọng lượng lại cho thích hợp vì nồng độ tinh bột rất quan trọng 3. Hòa tan các mẫu Thêm 0,2 ml ethanol 95% có chứa 0,025% thymol blue (acolhol ngăn cản sự đóng cục của tinh bột trong lúc đông hồ ở dung dịch kiềm; thymol blue cho lên màu để dễ đọc mí trên của thẻ gel) Thêm 2,0 ml KOH 0,2 N bằng ống hút. Dùng máy xay để trộn Phủ mặt ống nghiệm bằng những hạt thủy tinh (để tránh mất hơi nước). Đun 8 phút trong nồi chưng cách thủy đang sôi. Phải chắc chắn mỗi ống phải chứa đến 2/3 chiều cao của ống. Lấy ra khỏi nồi chưng và để yên trong 5 phút Làm lạnh trong nồi nước đá khoảng 20 phút. 4. Chuẩn bị ống nghiệm để đọc chỉ số Để ống nghiệm nằm ngang trên bàn cho gel chảy ra từ từ. Để yên trong 1 giờ đến khi gel đặc lại 5. Ghi độ bền gel Đo chiều dài của thể gel (mm) từ đáy ống lên mí trên của thể gel. Nguồn: Viện nghiên cứu lúa Đồng bằng sông Cửu Long, 1997. Cách nấu cơm: cho 25g mẫu gạo cần phân tích vào cốc nhôm, sau đó cho thêm một lượng nước đã được tính trước sau cho lượng ẩm trong mẫu gạo là 65%. Sau đó đậy bằng giấy nhôm rồi cho vào nồi nấu cách thủy đến khi cơm chín. Phương pháp xác định độ cứng cơm: dùng lực nén 0,5 kg trong thời gian 5 phút sau đó đo độ cứng bằng máy Rheotex. Máy đo cấu trúc sử dụng đầu đo 12 mm. Phương pháp xác định độ trắng hạt gạo: dùng máy đo màu Colormeter để đo độ L của hạt gạo. Phương pháp xác định tỉ lệ gãy: trộn đều mẫu rồi lấy khoảng 20 gram, sau đó phân loại hạt nguyên và hạt gãy rồi đem đi cân khối lượng hạt nguyên, hạt gãy. Tính tỉ lệ gãy theo công thức (4). Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 23 Hinh 8: Sự khác nhau về độ ẩm giữa phương pháp đo và phương pháp tính cân bằng vật chất ở chế độ sấy thăng hoa. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 5 10 15 25 45 65 THỜI GIAN SẤY (phút) % Ẩ M PP ĐO PP TÍNH CHƯƠNG IV KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 So sánh sự khác biệt giữa cách xác định độ ẩm gạo bằng phương pháp đo và phương pháp tính Gạo sau khi được lạnh đông -300C ta tiến hành đem sấy ở áp suất thấp 70 mmHg, sau khi sấy xong gạo được đem đi cân để xác định khối lượng sau sấy và để ổn định khoảng 24 giờ rồi tiến hành đo độ ẩm. Bảng 6: Độ ẩm của các mẫu lạnh đông -300C và sấy thăng hoa được xác định bằng máy đo và phương pháp tính cân bằng vật chất. Số liệu trong cột độ ẩm xác định theo phương pháp đo được thực hiện 4 lần. Nhìn chung giữa phương pháp đo và phương pháp tính khác nhau không đáng kể ở gạo. Ở giai đoạn đầu của quá trình sấy (10 phút), những mẫu có độ ẩm cao (16,4 %; STT Thời gian sấy Độ ẩm đo được (%) Độ ẩm tính được (%) 0 0 16,77 16,77 1 5 16,40 16,35 2 10 15,40 15,49 3 15 15,47 15,75 4 25 14,30 15,08 5 45 13,03 13,77 6 65 11,77 12,54 Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 24 15,4 %) thì độ ẩm xác định được từ hai phương pháp không khác nhau nhiều. Tuy nhiên ở các mẫu sấy lâu thì sự khác nhau thấy rõ. Nguyên nhân là ở nguyên tắc đo ẩm của máy. Do máy đo độ ẩm của khối hạt bằng điện dung của lớp hạt tiếp xúc với máy cho nên đối với các mẫu sấy lâu thì lớp ngoài khô nhưng bên trong vẫn chưa khô, vì thế khi đo, lớp ngoài khô tiếp xúc với bề mặt đo của máy sẽ cho kết quả thấp hơn so với độ ẩm trung bình của toàn hạt. 4.2 So sánh chất lượng giữa các mẫu gạo sấy thăng hoa ở các nhiệt độ lạnh đông và không lạnh đông 4.2.1 So sánh đường cong sấy giữa các mẫu sấy thăng hoa Gạo sau khi được sấy xong đem để ổn định khoảng 23 giờ rồi đo độ ẩm. Bảng 7: Độ ẩm của các mẫu gạo khi sấy thăng hoa ở thời gian khác nhau. Thời gian sấy (phút) Độ ẩm đo được (%) STT -300C -250C 280C -300C -250C 280C 0 0 0 0 17,73 17,73 16,77 1 5 5 3 16,40 16,27 15,10 2 10 15 6 15,40 15,50 14,45 3 15 30 9 15,47 14,25 14,45 4 25 50 15 14,30 13,07 13,98 5 45 90 30 13,03 11,27 12,58 6 65 130 50 11,77 10,32 12,60 Số liệu độ ẩm là kết quả của 4 lần đo Bảng 8: Đồ thị hồi quy dạng Y = a.ebX của các điểm trên đường cong sấy. Điều kiện A b R2 Lạnh đông -300C 20,339 -0,0068 0,959 Lạnh đông -250C 19,877 -0,0046 0,953 Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 25 Nhìn chung đường cong sấy của phương pháp sấy thăng hoa chỉ có hai giai đoạn đó là giai đoạn ẩm giảm nhanh và giai đoạn ẩm giảm chậm. Đối với sấy ở áp suất thường thì cần giai đoạn gia nhiệt để làm nóng vật liệu sấy, ẩm giảm chậm. Đối với phương pháp sấy thăng hoa do áp suất chân không cao nên nhiệt độ bốc hơi của nước thấp cho nên không cần gia nhiệt vật liệu sấy và do lượng ẩm lúc đầu còn cao nên làm nước bốc hơi dễ và nhanh ngay từ đầu. Nhưng càng về sau thì ẩm giảm chậm lại, nguyên nhân là do ẩm lớp ngoài ít lại và lượng ẩm thấp nên nước khó di chuyển ra bên ngoài. Trong đó độ giảm ẩm nhanh nhất là ở chế độ sấy thăng hoa nhiệt độ phòng, kế đó là mẫu sấy thăng hoa ở các mẫu có nhiệt độ lạnh đông -250C, rồi tới -300C. Nguyên nhân làm lượng ẩm giảm nhanh ở mẫu sấy thăng hoa nhiệt độ phòng là do nhiệt độ hạt gạo ban đầu cao dễ bay hơi hơn so với các mẫu gạo ở -250C và -300C. Hình 9: Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian sấy ở các mẫu sấy thăng hoa ở các nguyên liệu có nhiệt độ ban đầu khác nhau. 0 5 10 15 20 25 0 50 100 150 THỜI GIAN SẤY (phút) % Ẩ M (C Ă N BẢ N KH Ô) -30oC -25oC 28oC Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 26 4.2.2 So sánh tỉ lệ gạo gãy giữa các mẫu Gạo đo ẩm xong được lấy mẫu để xác định tỉ lệ gạo gãy. Bảng 9: Tỉ lệ gạo gãy của các mẫu sấy ở các thời gian và nhiệt độ lạnh đông khác nhau Thời gian sấy (phút) Tỉ lệ gạo gãy (%) STT -300C -250C 280C -300C -250C 280C 0 0 0 0 18,54 13,46 11,45 1 5 5 3 19,31 13,49 11,61 2 10 15 6 18,95 12,34 10,62 3 15 30 9 19,91 13,33 9,90 4 25 50 15 18,11 15,90 10,25 5 45 90 30 15,68 13,13 11,65 6 65 130 50 19,31 11,78 11,22 Số liệu về tỉ lệ gạo gãy là trung bình của 3 lần đếm mẫu 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 5 15 30 50 90 130 THỜI GIAN SẤY (phút) TỈ LỆ G Ạ O G ÃY (% ) (b) (a) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 5 10 15 25 45 65 THỜI GIAN SẤY (phút) TỈ LỆ G Ạ O G ÃY (% ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 3 6 9 15 30 50 THỜI GIAN SẤY (phút) TỈ LỆ G Ạ O G ÃY % (c) Hình10: Tỉ lệ gạo gãy ở các nhiệt độ nguyên liệu khác nhau (a) Gạo có nhiệt độ nguyên liệu -300C (b) Gạo có nhiệt đọ nguyên liệu -250C (c) Gạo không lạnh đông Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 27 Nhìn chung cùng mẫu gạo sấy thì tỉ lệ gạo gãy giữa các thời gian sấy không khác nhau nhiều, mẫu nguyên liệu ban đầu nào có tấm nhiều thì sấy xong có tấm nhiều. Nguyên nhân là do chế độ sấy ở đây là sấy chân không nhiệt độ thấp nên ít gây nên stress do nhiệt độ cao làm nứt hạt như phương pháp sấy truyền thống. Cho nên không có khác biệt gì mấy về tỉ lệ gãy. 4.2.3 So sánh độ trắng giữa các mẫu sấy thăng hoa Các mẫu gạo được đem đi đo màu để xác định chỉ số L. Bảng 10: Độ L của các mẫu gạo ở các điều kiện sấy và thời gian sấy khác nhau. Thời gian sấy (phút) Độ L (%) STT -300C -250C 280C -300C -250C 280C 0 0 0 0 70,23 66,49 67,25 1 5 5 3 70,85 68,73 72,40 2 10 15 6 71,92 69,72 74,29 3 15 30 9 73,54 72,11 75,80 4 25 50 15 75,63 74,93 75,34 5 45 90 30 77,84 76,92 76,64 6 65 130 50 78,54 77,16 79,70 Số liệu trên là kết quả trung bình của 4 lần đo Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 28 Hình 12: Mẫu gạo đục sau khi sấy thănh hoa. Nhìn chung thì độ trắng của hạt tăng dần theo thời gian sấy tuy nhiên càng về sau thì độ trắng tăng chậm. Nguyên nhân làm cho độ trắng tăng là do trong quá trình sấy ở môi trường có độ chân không cao, nước từ trạng thái lỏng hoặc rắn bốc hơi nhanh tạo nên các khe rỗng trong hạt gạo,làm nồng độ chất khô tăng lên do đó làm cho độ chiếc quan trong hạt gạo không đồng nhất, gây nên hiện tượng khúc xạ gây trắng đục hạt gạo. Mẫu sấy ở nhiệt độ phòng là quá trình bay hơi nước chân không thấp, mau khô thì độ L cao trong 10 phút đầu, ngược lại mẫu lạnh đông -250C và -300C đem sấy ẩm giảm chậm nên L thấp. Ở mẫu sấy chân không nhiệt độ phòng, việc chuyển màu diễn ra nhanh hơn các mẫu khác trong thời gian đầu (20 phút) nhưng sau đó chậm lại trong giai đoạn sau. (a) 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 0 5 15 30 50 90 130 THỜI GIAN SẤY (phút) Đ Ộ L 64 66 68 70 72 74 76 78 80 0 1 2 3 4 5 6 THỜI GIAN SẤY (phút) Đ Ộ L 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 3 6 9 15 30 50 THƠI GIAN SẤY (phút) Đ Ộ L (b) (c) Hình 11: Đồ thị thể hiện độ trắng của gạo ở các thời gian sấy và nhiệt độ ban đầu khác nhau (a) Gạo có nhiệt độ ban đầu -300C. (b) Gạo có nhiệt độ ban đầu -250C. (c) Gạo không lạnh đông. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 29 Hình 13: Đồ thị thể hiện sự thay đổi màu sắc của gạo được đựng trong bao bì PA ép chân không 70 % qua các thời gian bảo quản. 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 5 15 30 50 90 130 THỜI GIAN SẤY (phút) Đ Ộ L TB 1 TB 2 TB 3 TB 4 4.2.4 Sự thay đổi màu sắc của hạt trong thời gian bảo quản mẫu sấy thăng hoa có nhiệt độ lạnh đông -250C Sau khi sấy xong, gạo được cho vào bao PA để tránh hút ẩm từ môi trường ngoài và để theo dổi sự đổi màu của khối hạt. Bảng 11: Sự thay đổi màu sắc (độ L) theo thời gian bảo quản ở các mẫu gạo sấy ở thời gian khác nhau Độ L STT Thời gian sấy 0 ngày 5 ngày 10 ngày 15 ngày 1 5 68,73 68,76 69,64 69,54 2 15 69,72 70,18 70,46 70,52 3 30 72,11 72,68 72,62 72,58 4 50 74,93 74,67 74,18 73,82 5 90 76,92 76,20 76,26 76,04 6 130 77,16 77,08 76,90 77,21 Các số liệu về độ L của mỗi cột là trung bình của 4 lần đo Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 30 Nhìn chung sấy càng lâu thì độ trắng của hạt càng tăng. Dựa vào sự biến đổi L ta có thể chia các mẫu sấy thành 3 nhóm sau: • Nhóm 1 có thời gian sấy ngắn (5 phút, 15 phút, 30 phút), có độ ẩm còn cao ( từ 16,2% tới 14,25%) nên nếu để lâu trong bao bì chân không thì ẩm sẽ tiếp tục giảm cho nên độ L tăng lên theo thời gian bảo quản 15 ngày. • Nhóm 2 có thời gian sấy trung bình (50 phút và 90 phút) có độ ẩm thấp ( 13% tới 11%), hạt rất khô lớp ngoài nhưng lớp trong còn ẩm cho nên độ L ban đầu cao. Nếu bảo quản lâu thì ẩm trong hạt chuyển ra lớp ngoài nên làm độ L giảm. • Nhóm 3 có thời gian sấy lâu (mẫu sấy tới 130 phút) vừa sấy xong lớp trong và ngoài đều khô vì độ ẩm rất thấp (10%) nên độ L cao. Do sự chênh lệch độ ẩm bên trong và bên ngoài đều thấp nên L ít thay đổi vì ẩm ít có sự di chuyển từ trong ra ngoài. Hình 14: Các mẫu gạo sấy thăng hoa ở thời gian khác nhau. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 31 4.2.5 So sánh độ bền gel giữa các mẫu gạo sấy thăng hoa Bảng 12: Chiều dài thể gel ở các mẫu gạo sấy thăng hoa Thời gian sấy (phút) Chiều dài gel (mm) STT -300C -250C 280C -300C -250C 280C 0 0 0 0 47,30 49,75 56,72 1 5 5 3 40,00 46,50 54,83 2 10 15 6 43,67 48,50 57,00 3 15 30 9 45,33 50,83 59,34 4 25 50 15 49,67 51,91 56,17 5 45 90 30 47,33 49,00 58,00 6 65 130 50 49,33 52,00 52,00 Số liệu trên là kết quả trung bình của 3 lần lặp lại. (a) (c) 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 25 45 65 THỜI GIAN SẤY (phút) CH IỀ U DÀ I G EL (m m ) (b) 0 10 20 30 40 50 60 0 5 15 30 50 90 130 THỜI GIAN SẤY (phút) CH IỀ U DÀ I G EL (m m ) 0 10 20 30 40 50 60 70 0 3 6 9 15 30 50 THỜI GIAN SẤY (phút) CH IỀ U DÀ I G EL (m m ) Hình 15: chiều dài gel của các mẫu gạo ở các nhiệt độ nguyên liệu khác nhau (a): Gạo có nhiệt độ lạnh đông -300C (b): Gạo có nhiệt độ lạnh đông -250C (c): Gạo không lạnh đông Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 32 Hình 16: chiều dài thể gel của mẫu gạo Nhìn chung chiều dài thể gel không khác nhau giữa các mẫu sấy trong cùng điều kiện nhiệt độ. Nguyên nhân là do cùng giống gạo, nên cùng hàm lượng amylose. Nhưng có sự khác biệt chiều dài gel giữa các nhiệt độ, nguyên nhân là do nguồn nguyên liệu không đồng nhất. 4.2.6 Sự thay đổi độ cứng cơm giữa các mẫu sấy thăng hoa ở nhiệt độ ban đầu và thời gian sấy khác nhau Bảng 13: Độ cứng của các mẫu sấy ở các nhiệt độ nguyên liệu ban đàu và thời gian sấy Thời gian sấy (phút) Độ cứng cơm (mm) STT -300C -250C 280C -300C -250C 280C 0 0 0 0 768 630 680 1 5 5 3 702 576 652 2 10 15 6 850 719 740 3 15 30 9 809 705 711 4 25 50 15 703 673 797 5 45 90 30 779 590 607 6 65 130 50 846 677 737 Số liệu trên là kết quả của 3 lần lặp lại. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 33 Nhìn chung độ cứng của các mẫu cơm trong cùng một nhiệt độ nguyên liệu thì không có gì khác biệt nguyên nhân là do ta thực hiện phương pháp sấy thăng hoa nên không có ảnh hưởng của nhiệt độ cao làm co rút hạt gạo dẫn đến độ cứng cơm tăng lên như phương pháp sấy truyền thống, bên cạnh đó lượng nước nấu cũng được tính sao cho lượng ẩm của mẫu gạo trước khi mẫu là 65%. Nguyên nhân làm cho các mẫu gạo ở các nhiệt độ khác nhau là do nguồn nguyên liệu không đồng nhất. 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 5 10 15 25 45 65 THỜI GIAN SẤY (phút) Đ Ộ CỨ NG CƠ M (gr am lự c) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 5 15 30 50 90 130 THỜI GIAN SẤY (phút) Đ Ộ CỨ N G CƠ M (gr a m lự c ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 3 6 9 15 30 50 THỜI GIAN SẤY (phút) Đ Ộ CỨ NG CƠ M (gr am lự c) (a) (c) (b) Hình 17: Độ cứng cơm của các mẫu sấy thăng hoa (a) Gạo có nhiệt độ lạnh đông -300C (b) Gạo có nhiệt độ lạnh đông -250C (c) Gạo không lạnh đông Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 34 4.3 Đánh giá chất lượng gạo sấy ở nhiệt độ cao trong điều kiện sấy chân không và ở áp suất khí quyển 4.3.1 So sánh đường cong sấy của các mẫu sấy ở nhiệt độ cao trong điều kiện chân không và điều kiện thường Bảng 14: Thời gian sấy và độ ẩm của các mẫu sấy chân không. Thời gian và điều kiện sấy Độ ẩm (%) STT 500C chân không 600C chân không 60 0C 500C chân không 600C chân không 600C áp suất thường 1 0 0 0 16,32 16,32 16,10 2 10 10 10 15,88 15,59 16,07 3 20 20 20 15,66 15,14 15,87 4 30 35 25 15,40 14,58 15,33 5 40 50 30 15,07 13,89 15,27 6 60 75 50 14,62 13,19 14,60 7 105 110 80 13,85 12,33 13,63 8 130 110 13,23 12,53 9 160 12,49 Số liệu trên là kết quả trung bình của 4 lần đo Bảng 15: Đồ thị đường hồi quy dạng Y = a.ebx của độ ẩm mẫu sấy chân không Điều kiện sấy a b R2 600C áp suất thường 19,558 -0,0028 0,9875 500C chân không 19,278 -0,0018 0,9944 600C chân không 19,034 -0,0029 0,9816 Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 35 Hình 18: Đồ thị biểu diễn đường cong sấy ở 500C và 600C trong điều kiện chân không và áp suất khí quyển. 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 THỜI GIAN SẤY (phút) % Ẩ M (C Ă N B Ả N K H Ô) 50oC (CK) 60oC (CK) 60oC – Đối với đường cong sấy của mẫu sấy truyền thống 600C thì nó có 3 giai đoạn • Giai đoạn 1: ẩm giảm chậm vì lúc này lượng nhiệt cung cấp chỉ để làm tăng nhiệt độ của của gạo nên quá trình bốc hơi nước diễn ra chậm (trong 20 phút đầu). • Giai đoạn 2: ẩm giảm nhanh vì lúc này lượng nước trong hạt gạo còn nhiều và đạt tới nhiệt độ bốc hơi. • Giai đoạn 3: là giai đoạn lượng ẩm giảm chậm lại do lúc này nước không còn nhiều và lượng ẩm trong hạt di chuyển châm ra phía ngoài. – Quy luật của đường cong sấy của các mẫu sấy chân không nhiệt độ cao tương tự như ở sấy thăng hoa, chỉ có 2 giai đoạn là giai đoạn ẩm giảm nhanh và giai đoạn ẩm giảm chậm. – Độ giảm ẩm của mẫu sấy chân không 600C giảm nhanh hơn so với mẫu sấy ở 600C ở điều kiện thường nguyên nhân là do chính áp suất thấp làm cho nhiệt độ sôi của nước trong hạt gạo giảm nên nước dễ bốc hơi. Ngoài ra là do sự chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường chân không và trên bề mặt hạt gạo, và do lực hút chân không cũng có tác dụng lôi kéo nước trong hạt gạo thoát ra ngoài theo các mao quản trong hạt gạo. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 36 4.3.2 Tỉ lệ gãy của hạt gạo Bảng 16: Tỉ lệ gãy của các mẫu ở sấy chân không và truyền thống Điều kiện sấy % ẩm Tỉ lệ gãy trung bình 600C áp suất khí quyển 12,53 17,19 500C chân không 12,49 15,04 600C chân không 12,33 16,19 Số liệu trên là trung bình của 3 lần lặp lại. Nhìn chung tỉ lệ gãy của mẫu sấy truyền thống có tỉ lệ gãy cao nhất, kế đó là mẫu sấy chân không ở nhiệt độ 600C và thấp nhất là mẫu 500C. Nguyên nhân là do nhiệt độ cao làm nước ở lớp ngoài bốc hơi rất nhanh làm co lớp bên ngoài hạt gạo, tuy nhiên nước bên trong hạt vẫn chưa thoát ra kịp, nên không bị nức ra. Nhiệt độ sấy thấp thì lực ứng suất không mạnh, cho nên gạo sấy ở nhiệt độ thấp ít bị nức gãy hơn. Hình 19: Đồ thị biểu diễn tỉ lệ gạo gãy giữa các mẫu sấy ở các chế độ sấy khác nhau. 0 4 8 12 16 20 60oC 50oC (CK) 60oC (CK) PHƯƠNG PHÁP SẤY TỈ LỆ G ÃY (% ) Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 37 Hình 20: Độ L của các mẫu gạo ở các điều kiên sấy khác nhau 0 10 20 30 40 50 60 70 80 60oC 50oC (CK) 60oC (CK) ĐIỀU KIỆN SẤY Đ Ộ L 4.3.3 Màu sắc các mẫu gạo sấy chân không và sấy truyền thống Bảng 17: Độ L của các mẫu ở các mẫu sấy chân không và truyền thống Điều kiện sấy % ẩm Tỉ lệ gãy trung bình 600C áp suất khí quyển 12,53 70,63 500C chân không 12,49 71,86 600C chân không 12,33 72,59 Số liệu trên là kết quả trung bình của 3 lần lặp lại Nhận xét: nhìn chung độ L của các mẫu không khác nhau nhiều ở các điều kiện sấy khác nhau. Nguyên nhân là do sấy ở điều kiện chân không thấp cùng với nhiệt độ cao nên nước khuyếch tán đều nên không có xuất hiện các rãnh trong hạt gạo làm đục hạt gạo như ở phương pháp sấy thăng hoa. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 38 Hình 21: Chiều dài gel của các mẫu gạo ở các điều kiện sấy khác nhau 0 10 20 30 40 50 60oC 50oC (CK) 60oC (CK) PHƯƠNG PHÁP SẤY C H IỀ U D ÀI G E L (m m ) 4.3.4 Độ bền gel Bảng 18: Chiều dài gel của các mẫu sấy chân không và truyền thống ĐIỀU KIỆN SẤY CHIỀU DÀI THỂ GEL (mm) 500C chân không 42,33 600C chân không 41,16 600C áp suất khí quyển 39,00 Số liệu trên là kết quảtrung bình của 3 lần lặp lại. Nhìn chung chiều dài gel của các mẫu không khác biệt nhau mấy nguyên nhân là do cùng loại gạo, cùng hàm lượng amylose. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 39 4.3.5 Độ cứng cơm Để đảm bảo các mẫu cơm có độ ẩm giống nhau, sau khi xác định ẩm của hạt gạo, lượng nước được tính và thêm vào để tổng lượng ẩm trong các mẫu gạo có cùng độ ẩm là 65%. Sau khi nấu xong, cơm được nén dưới lực nén 0,5kg trong thời gian 5 phút sau đó đem đi đo độ cứng bằng máy đo cấu trúc Bảng 19: Độ cứng trung bình của các mẫu cơm sau khi nấu ĐIỀU KIỆN SẤY ĐỘ CỨNG TRUNG BÌNH 500C chân không 812,00 600C chân không 785,33 600C áp suất khí quyển 785,33 Số liệu trên là kết quả trung bình của 3 lần đo. Nhìn chung độ cứng trung bình không có gì khác biệt giữa các mẫu nguyên nhân là do lượng ẩm trong gạo trước khi nấu đã được khống chế sao cho bằng nhau. Hơn nữa do cùng loại gạo nên độ cứng cơm không khác biệt gì nhiều. Hình 22: Đồ thị thể hiện độ cứng cơm giữa các mẫu sấy ở các điều kiện sấy khác nhau. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 60oC 50oC (CK) 60oC (CK) PHƯƠNG PHÁP SẤY Đ Ộ CỨ N G CƠ M (g ra m lự c) Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 40 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Qua thời gian 12 tuần thí nghiệm có thể rút kết luận sau • Phương pháp xác định ẩm bằng máy và bằng phương pháp cân bằng vật chất chỉ có sự khác biệt ở các mẫu có độ ẩm thấp (khoảng 12% ẩm trở xuống). • Quá trình sấy thăng hoa và sấy chân không đối với gạo chỉ có 2 giai đoạn là giai đoạn ẩm giảm nhanh và giai đoạn ẩm giảm chậm. • Ở phương pháp sấy thăng hoa, màu sắc các mẫu gạo chuyển sang trắng đục như nếp. Càng sấy lâu thì độ trắng tăng càng chậm. Trong đó mẫu sấy thăng hoa không lạnh đông việc chuyển màu diễn ra nhanh trong thơi gian đầu nhưng chậm hơn trong các giai đoạn sau. • Khi bảo quản các mẫu gạo sấy thăng hoa trong bao bì PA điều kiện chân không thì xãy ra hiện tượng: các mẫu gạo có độ ẩm cao (14,25% tới 16,2%) độ trắng tăng lên một ít, độ trắng các mẫu có độ ẩm thấp (11% tới 13,4%) thì giảm xuống còn mẫu có độ ẩm rất thấp thì ít có sự biến đổi màu. • Không có biến đổi đáng kể giữa màu sắc của mẫu gạo sấy chân không và mẫu gạo sấy truyền thông. • Tỉ lệ gãy, độ cứng cơm và độ bền gel giữa các mẫu sấy chân không cũng như giữa các mẫu sấy thăng hoa không có khác biệt gì đáng kể 5.2 Đề nghị  Khảo sát mẫu sấy chân không ở nhiệt độ cao hơn và độ chân không thấp hơn.  Khảo sát thêm chỉ tiêu đánh giá độ nức hạt khi sấy thăng hoa và sấy chân không.  Khảo sát sấy thăng hoa và chân không cho các giống gạo chất lượng cao khác. Luận văn tốt nghiệp khoá 29 năm 2008 Trường Đại học Cần thơ Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng dụng 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Phượng Lan (200), “Một số vấn đề cần biết về gạo xuất khẩu”, Viện lúa ĐBSCL, NXB Nông nghiệp. Dương Thị Phượng Liên, Hà Thanh Toàn (2002), “Bài giảng Công nghệ sau thu hoạch ngũ cốc”, Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. TS. Nguyễn Văn Mười (2007), “Giáo trình Chế biến và tồn trữ lạnh thực phẩm”, Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. PTs.KHKT Trần Văn Phú, Ts KHKT Lê Nguyễn Đương (1994), “Kỹ thuật sấy nông sản”, NXB khoa học và kỹ thuật. Nhan Minh Trí, Vũ Trường Sơn (2000), “Bài giảng Công nghệ chế biến lúa gạo”, Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. Nguyễn Dư Thừa (2007), “khảo sát chất lượng gạo của một số giống lúa trên thị trường”, Luận văn kỹ sư ngành Công nghệ thực phẩm, Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. Tiếng Anh Arsem, H.B., Y.H Ma (1990). Simulation of a combined microwave and radiantt freeze dryer. Drying Technol 8 (5):993-1016. Christopher G.J.Baker (2005), “Industrial Drying of Foods”, NXB Blackie academic & professional. Bienvenido O.Juliano (1985), “Rice: Chemistry and Technology”, NXB The American Association of Cereal chemists. Fellowws. P. (2000) Food processing technology. 2ndedn,CRC Press, Cambridge, England King C. J.,(1970). Freeze-drying of foodstuffs.Critical Reviews in Food Technology 9:379-451. Litchfeild R.J., A.I.Liapis, F.A. Farhadpocer (1981). Cycled pressure anhd near- optimalpoticies for a freeze dryer. J Food Technol 16:637-646, 1981. Lombrana J.I., MC Villaran (1997). The influence of pressure and temperture on freeze-drying in adsorbent medium and establishment of drying strategies. Food Research Int 30:213-222. Welti-chanes J., D. Bermúde, A.Valdez-Fragoso, H.Majica-Paz, and S.M.Alzamora (2004). Priciples of Freeze-Concentration and Freeze-Drying In: Y.H. Hui (Editor), Handbook of frozen food, Marcel Delker, New York. Internet: www.fao.org (truy cập ngày 10/03/2008) www.google.com.vn www.en.wikypedia.org/wiki/Rice www.freeze-drying.eu www.blackwell-synergy.com www.woodweb.com/knowledge_base/Advantages_of_vacuum_drying.html scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-02198-185538/unrestricted/DISS.PDF.