Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸTHUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊNCỨUQUYTRÌNHCÔNGNGHỆSẢNXUẤT SẢN PHẨM XOÀI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊNCỨUQUYTRÌNHCÔNGNGHỆSẢNXUẤT SẢN PHẨM XOÀI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY

THĂNG HOA

GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN PHƯƠNG KHANH

SKL009129

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Trang i

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô giảngdạy tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh nói chung và tất cả cácquý thầy cô đang làm việc tại Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm nói riêng.Trong suốt quá trình học tập 4 năm tại trường, chúng tôi đã được truyền đạt nhữngkiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng vô cùng quý báu bởi sự tận tình, tận tâm từ tất cảcác thầy cô về ngành Công nghệ thực phẩm

Đặc biệt, chúng tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn TấnDũng - Giảng viên Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và đồng thời là Trưởng KhoaCông nghệ Hóa học và Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM.Thầy luôn luôn tận tình hỗ trợ, chỉ dạy và hướng dẫn chúng tôi để truyền đạt nhữngkiến thức, kinh nghiệm, định hướng cho chúng tôi từ khi bắt đầu hình thành ý tưởng

và cách làm việc khoa học cho đến khi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Chúng tôithật sự rất biết ơn, trân trọng điều đó và xin ghi nhớ những lời dạy của thầy

Chúng tôi xin cảm ơn cô Hồ Thị Thu Trang - chuyên viên phụ trách các phòngthí nghiệm và các xưởng thực hành Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm Khoa CôngNghệ Hóa Học-Thực Phẩm và cô Đỗ Thùy Khánh Linh – giảng viên Bộ môn Côngnghệ thực phẩm Các cô đã luôn hỗ trợ và giúp đỡ chúng tôi rất nhiều về máy móc,dụng cụ, thiết bị trong quá trình nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Chúng tôi xincảm ơn quý thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm B108, B212 và xưởng công nghệthực phẩm 3 đã tạo điều kiện tốt nhất để chúng tôi có thể hoàn thành đề tài này Quýthầy cô đã hỗ trợ, giúp đỡ chúng tôi rất nhiều về dụng cụ, máy móc, thiết bị trongquá trình nghiên cứu

Sau cùng, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình và bạn bè đã rất quan tâm, giúp

đỡ, luôn kề vai sát cánh và tạo điều kiện mọi tốt nhất để chúng tôi có thể hoàn thànhtốt khóa luận tốt nghiệp này Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, khó tránh khỏinhững sai sót nên chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý của các quý thầy cô đểluận văn của chúng tôi được hoàn thiện hơn Một lần nữa chúng tôi xin chân thànhgửi lời cảm ơn và kính chúc sức khỏe đến tất cả các thầy cô!

Trân trọng!

Trang iii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHỆP

Trang vii

HỘI ĐỒNG

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN iv PHIEUS ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN vii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHÓA LUẬN x

DANH MỤC BẢNG xx

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xxiii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN xxiv

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu đề tại 2

4 Nội dung nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 3

6.1 Ý nghĩa khoa học 3

6.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

7 Bố cục 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về nguyên liệu 5

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

1.1.1 Nguồn gốc thực vật và đặc điểm hình thái của xoài 5

1.1.1.1.Nguồn gốc thực vật 5

1.1.2 Phân bố 6

1.1.3 Phân loại 6

1.1.4 Thành phần dinh dưỡng của xoài 8

1.1.5 Những đặc điểm sinh học trong chu kỳ phát triển của trái xoài 14

1.1.6 Công dụng và lợi ích sức khỏe của xoài 16

1.1.7 Tình hình sản xuất, thu hoạch và tiêu thụ xoài 17

1.1.8 Một số sản phẩm chế biến từ xoài trên thị trường 20

1.1.9 Tiêu chuẩn chất lượng của xoài nguyên liệu 20

1.2 Cơ sở khoa học về công nghệ sấy thăng hoa 23

1.2.1 Định nghĩa về quá trình sấy thăng hoa 23

1.2.2.Nguyên lý cơ bản của công nghệ sấy thăng hoa 23

1.2.3.Ưu, nhược điểm của kĩ thuật sấy thăng hoa 26

1.2.3.1.Ưu điểm 26

1.2.4.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy thăng hoa 27

1.2.4.1.Nhiệt độ 27

1.2.5 Hệ thống và thiết bị sấy thăng hoa 28

1.3 Công nghệ sản xuất xoài sấy thăng hoa 30

1.3.1 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm xoài sấy thăng hoa 30

1.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa 31

1.3.2.1 Quy trình công nghệ 31

1.3.3 Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sản phẩm xoài sấy thăng hoa 34

1.3.5 Kết luận 37

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

2.1 Nguyên liệu nghiên cứu 39

2.1.1.Lựa chọn nguyên liệu 39

2.1.2.Phương pháp xử lý nguyên liệu 39

2.2 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 40

2.2.1.Dụng cụ thực nghiệm 40

2.2.2.Thiết bị thực nghiệm 41

2.3 Phương pháp nghiên cứu 43

2.3.1.Phương pháp phân tích và tiếp cận hệ thống 43

2.3.2.Phương pháp sấy thăng hoa cho nguyên liệu 45

2.3.3.Phương pháp nghiên cứu và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy thăng hoa 47

2.3.4.Phương pháp xác định các hàm mục tiêu trong công nghệ 47

2.3.5.Phương pháp xác định thành phần hóa học và dinh dưỡng của nguyên liệu xoài ban đầu 50

2.3.6.Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm 51

2.3.6.1.Phương pháp đánh giá thành phần hóa học và dinh dưỡng của sản phẩm xoài sấy thăng hoa 51

2.3.7.Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 52

2.3.8.Phương pháp tối ưu hoa đa mục tiêu trong nghiên cứu công nghệ sản xuất xoài sấy thăng hoa 57

2.3.8.1 Xây dựng BTTƯ một mục tiêu cho quá trình sấy thăng hoa xoài 57

2.3.9 Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm xoài sấy thăng hoa 59 2.3.10.Một số công cụ toán học và công nghệ thông hỗ trợ quá trình nghiên cứu 60

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 61

3.1 Xác định thành phần hóa học và dinh dưỡng của nguyên liệu 61

3.2 Xây dựng bảng yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu sản xuất xoài sấy thăng hoa 62

3.2.1.Nhiệt độ sấy thăng hoa 62

3.2.2.Áp suất sấy thăng hoa 62

3.2.3.Thời gian sấy thăng hoa 64

3.3 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ đến hàm mục tiêu 64

3.4 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu chi phí năng lượng 66

3.5 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu độ ẩm sản phẩm 68

3.6 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu độ tổn thất vitamin C 71

3.7 Xây dựng và giải mô hình toán – hàm mục tiêu độ tổn thất màu 73

3.8 Xây dựng và giải các BTTƯ hóa để xác định chế độ công nghệ cho quy trình sấy thăng hóa xoài 75

3.8.1.Xây dựng BTTƯ một mục tiêu 75

3.8.2.Xây dựng BTTƯ hóa đa mục tiêu 77

3.9 Kết quả thực nghiệm kiểm chứng và bàn luận 80

3.9.1.Kết quả kiểm chứng bằng thực nghiệm 80

3.9.2.Bàn luận 82

3.10.Đánh giá cảm quan sản phẩm xoài sấy thăng hoa ở chế độ công nghệ tối ưu 85 3.11.Đánh giá chất lượng của sản phẩm tối ưu 86

3.11.1.Đánh giá thành phần hóa học và dinh dưỡng của sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa 86

3.11.2.Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật và kim loại nặng trong sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa 86

3.12.Định mức nguyên liệu và giá thành của sản phẩm xoài sấy thăng hoa 88

3.13.Xây dựng quy trình công nghệ sấy thăng hoa bằng phương pháp cấp nhiệt thông thường hoàn chỉnh cho sản phẩm xoài sấy thăng hoa 89

3.13.1.Quy trình công nghệ 89

3.13.2.Thuyết mình quy trình 90

3.14.Triển vọng trong ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa 91

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

PHỤ LỤC 105

Phụ lục 1 Kết quả xử lý số liệu thực nghiệm các hàm mục tiêu bằng Excel 105

Phụ lục 2 Bảng giá trị phân vị của định luật Student 120

Phụ lục 3 Bảng giá trị phân phối chuẩn Fisher F1-p với p = 0,05 121

Phụ lục 4 Kết quả phân tích trong 100mg phần ăn được của xoài keo nguyên liệu về thành phần hóa học và dinh dưỡng 122

Phụ lục 5 Kết quả phân tích trong 100mg xoài sấy thăng hoa về thành phần học, dinh dưỡng, chỉ tiêu ô nhiễm vi sinh vật và kim loại nặng 124

Phụ lục 6 Đánh giá cảm quan thị hiếu 128

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Đặc điểm hình thái của xoài 6

Hình 1 2 Xoài cát hòa Lộc khi chưa chín (trái) và khi chín (phải) 7

Hình 1 3 Xoài keo vàng (trái) và xoài keo xanh (phải) 7

Hình 1 4 Xoài cát chu 7

Hình 1 5 Xoài tượng 8

Hình 1 6 Xoài Úc khi chưa chín (trái) và khi chín (phải) 8

Hình 1 7 Ba giai đoạn đầu trong quá trình phát triển của quả xoài [13] 14

Hình 1 8 Số lượng vườn xoài được cấp mã số theo Cục bảo vệ thực vật [10] 19

Hình 1 9 Diện tích trồng xoài ở một số vùng sản xuất của Việt Nam theo Cục bảo vệ thực vật (2019) [10] 19

Hình 1 10 Các sản phẩm chế biến từ xoài trên thị trường 20

Hình 1 11 Giản đồ biến đổi pha của nước [58] 23

Hình 1 12 Đồ thị hoạt động trong buồng sấy thăng hoa sử dụng nhiệt là nguồn bức xạ với nhiệt độ lạnh đông dao động trong khoảng (-35 ÷ -30)0C [58] 24

Hình 1 13 Hệ thống sấy thăng hoa với thiết bị lạnh đông riêng [58] 29

Hình 1 14 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa 31

Hình 1 15 Sơ đồ mô tả các yếu tố ảnh đầu vào và các yếu tố sản phẩm đầu ra 34

Hình 2 1 Nguyên liệu xoài được mua từ nguồn cố định ở tỉnh An Giang…… .39

Hình 2 2 Đổ khuôn xoài xay nhuyễn 40

Hình 2 3 Xoài xay nhuyễn sau khi được cấp đông 40

Hình 2 4 Tủ lạnh âm sâu Arctiko 41

Hình 2 5 Hệ thống sấy thăng hoa DS – 11 42

Hình 2 6 Cân sấy ẩm hồng ngoại Precisa 42

Hình 2 7 Thiết bị đo màu Konica Minota (Model CR – 400) 43

Hình 2 8 Sơ đồ nghiên cứu hệ thống sản xuất sản phẩm xoài sấy 44

Hình 2 9 Màn hình desktop của thiết bị sấy thăng hoa DS - 11 45

Hình 2 10 Màn hình chính của hệ thống sấy trên thiết bị sấy thăng hoa DS - 11 45

Hình 2 11 Buồng sấy của thiết bị DS – 11 46

Hình 2 12 Giao diện của “Chương trình điều khiển hệ thống sấy” 46

Hình 2 13 Hệ màu CIELAB 50

Hình 2 14 Sơ đồ mối quan hệ mô tả sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đếncác hàm mục tiêu 53

Hình 3 1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ ẩm theo nhiệt độ sấy thăng hoa…… 62

Hình 3 4 Sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa ở chế độ công nghệ tốiưu 81

Hình 3 7 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài bằng phương pháp sấythăng hoa hoàn chỉnh 90

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 2 Thành phần chất dinh dưỡng của xoài trong 100g phần ăn được của xoài

[13] 9

Bảng 1 6 Xuất khẩu xoài của Việt Nam sang thị trường Trung Quốc ở giai đoạn 20

Bảng 2 5 Các phương pháp đánh giả chỉ tiêu kim loại nặng của sản phẩm xoài sấythăng hoa [66] 52

Bảng 3 1 Thành phần hóa học của xoài keo trên 100g phần ăn được………… 61Bảng 3 2 Các mức yếu tố ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình sấythăng hoa sản phẩm xoài 65

Bảng 3 6 Hệ số phương sai tj với hàm mục tiêu là chi phí năng lượng 67

Bảng 3 7 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu

là chi phí năng lượng 68

Bảng 3 11 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu

Bảng 3 15 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu

là độ tổn thất vitamin C 72

Bảng 3 19 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu

là độ tổn thất màu 75

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BTTƯ: Bài toán tối ưu

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

PTHQ: Phương trình hồi quy

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài bằng

phương pháp sấy thăng hoa” được thực hiện để thiết lập và xây dựng ma trận thực

nghiệm trực giao cấp 2 để xác định các hàm mục tiêu như chi phí năng lượng, độ

ẩm, độ tổn thất hàm lượng vitamin C và độ tổn thất màu sắc Từ đó, giải quyết cácbài toán tối ưu để xác định chế độ công nghệ tối ưu như nhiệt độ, áp suất và thờigian sấy thăng hoa bằng phương pháp điểm không tưởng Đồng thời, đánh giá chấtlượng sản phẩm bằng cách xác định thành phần hóa học và dinh dưỡng, chỉ tiêu visinh, kim loại nặng và đánh giá cảm quan để đánh giá độ ưa thích của sản phẩm đốivới thị hiếu người tiêu dùng

Chế độ công nghệ tối ưu sấy thăng hoa xoài keo mà chúng tôi được xác định là:nhiệt độ là 34,56oC, áp suất là 0,03 mmHg và thời gian là 18,91 giờ Kết quả sau khiphân tích thực nghiệm cho thấy, chi phí năng lượng để sản xuất 1 kg sản phẩm là 7,1kWh và phù hợp với điều kiện đặt ra là nhỏ hơn C1 = 7,46 kWh/kg Độ ẩm sản phẩmthu được sau khi thực nghiệm kiểm chứng là 3,97% nằm trong phạm vi độ ẩm là (2 ÷4,5) %, vừa đem lại cấu trúc giòn xốp đặc trưng của sản phẩm vừa tạo điều kiện bất lợicho các vi sinh vật gây hại và giúp kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm Hàmlượng tổn thất vitamin C là 20,55% là kết quả tối ưu hơn so với các nghiên cứu trước

đó Chế độ công nghệ tối ưu đã hạn chế được sự ảnh hưởng đến loại vitamin dễ nhạycảm nhiệt này và khi hàm lượng vitamin C được bảo toàn thì các chất dinh dưỡng kháccũng sẽ được giữ lại tốt Kết quả của sự tổn thất màu sắc là ∆E

= 1,84 < 2, sự khác biệt này không thể nhận thấy bằng mắt thường, điều này cho thấysấy thăng hoa ở chế độ công nghệ tối ưu không làm ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm

Kết quả phân tích sản phẩm xoài sấy thăng hoa ở chế độ công nghệ tối ưu

được ghi nhận là không có sự phát hiện của Coliforms, Clostridium perfringens, Escherichia coli, số bào tử nấm men và nấm mốc Kết quả này phù hợp với quy chuẩn của QCVN 8-3:2012/BYT dành cho sản phẩm trái cây sấy Đồng thời, chỉ

tiêu kim loại nặng như cadimi và chì trong sản phẩm cũng phù hợp với quy chuẩnQCVN 8-2:2011/BYT dành cho sản phẩm trái cây sấy

Sau khi thực hiện đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm trên thang

9 điểm, có thể thấy rằng điểm đánh giá cảm quan của cả 4 chỉ tiêu đều nằm trongkhoảng điểm từ 6 đến 7 tương ứng với từ “hơi thích” đến “tương đối thích” Cụ thể,

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

điểm cảm quan mùi là 6,63; điểm cảm quan vị là 6,92; điểm cảm quan cấu trúc là 6,5 và điểm cảm quan màu sắc là 6,68

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành nông nghiệp nói chung, đặc biệt là ngành trái cây nói riêng tại Việtnam là ngành có tiềm năng lớn về cả sản xuất và xuất khẩu vì Việt nam là nướcnhiệt đới với nhiều sự ưu đãi về điều kiện khí hậu và đất đai nên rất thích hợp vớinhiều loại trái cây Trong đó, xoài là một trong những trái cây xuất khẩu quan trọngđối với nền kinh tế nông nghiệp Việt Nam chỉ đứng sau chuối (theo Bộ Nôngnghiệp và Phát triển nông thôn) Việt Nam có tổng diện tích trồng xoài khoảng

87000 ha và đứng thứ 13 trên thế giới Ngoài ra, loại trái cây này còn mang lạinhiều lợi ích cho sức khỏe vì nó chứa rất ít protein, chất béo, calo nhưng lại chứanhiều chất xơ, hàm lượng vitamin C, carotenoid và các hợp chất phenolic thiết yếucho cơ thể, giúp duy trì hàm lượng đường trong máu, với lượng calo thấp giúp ngănngừa tăng cân, phòng chống ung thư, tăng cường hệ miễn dịch,… [1] Xoài là mộtnguồn cung cấp tự nhiên các pro-vitamin A, carotene đã được chứng minh là có tácdụng đối với ung thư túi mật [2] Do đó, nhu cầu tiêu thụ xoài như một loại thựcphẩm chức năng ngày càng tăng cao Tuy nhiên, khi vào mùa vụ thì lượng xoàinhiều và vượt nhu cầu tiêu dùng của thị trường dẫn đến mất giá, và thời gian bảoquản sau thu hoạch ngắn dẫn đến hư hỏng và đổ bỏ rất lãng phí Còn khi trái vụ thìlại rất đắt đỏ và không đủ cung cấp cho thị trường tiêu dùng Vì thế, việc nghiên cứuhướng bảo quản sau thu hoạch nhằm tăng thời gian bảo quản của trái cây là vấn đề

vô cùng quan trọng mà các nhà chế biến sản xuất nông sản cần phải lưu ý

Bảo quản bằng phương pháp sấy là phương pháp phổ biến và lâu đời nhấtđược sử dụng Phương pháp sấy nhằm mục đích làm giảm độ ẩm, ngăn ngừa sự pháttriển và sinh sản của các loài vi sinh vật gây thối rữa và làm chậm các phản ứng sinhhóa gây hư hỏng khác [3] Tuy nhiên, vẫn có nhiều hạn chế đối với việc sấy trái câynhư làm thay đổi các đặc tính, đặc biệt là làm sụt giảm các chất dinh dưỡng thiếtyếu, mất độ ngon, bị co ngót, bị cứng,… [4] Vì nhu cầu thị trường ngày càng tăng

và khắt khe hơn nên việc nghiên cứu ra quy trình sấy vừa đảm bảo điều kiện vệ sinh

an toàn thực phẩm vừa giữ được các dưỡng chất có lợi cho sức khỏe, hình thức cảmquan của sản phẩm đẹp và bắt mắt là một trong những yêu cầu rất quan trọng củaquy trình sản xuất trái cây sấy

Chính vì vậy, công nghệ sản xuất sấy thăng hoa là một trong những công nghệmới trong nền công nghiệp thực phẩm tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao nhất

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

Công nghệ sấy thăng hoa xảy ra ở nhiệt độ thấp từ đó giúp giảm thiểu thiệt hại cácchất nhạy cảm với nhiệt và bảo toàn được các đặc điểm cảm quan

Hiện nay trên thị trường sản phẩm trái cây sấy thăng hoa từ các thương hiệu nhưVinamit, Asuzac Foods, The Green Way, Nguyên Vũ,…đang được thương mại hóa vàphát triển trên thị trường Nhưng việc sản xuất xoài sấy thăng hoa hiện nay vẫn chưađược phổ biến và phát triển tại Việt Nam vì chi phí đầu tư công nghệ ban đầu cao vàquá trình sấy thăng hoa vô cùng phức tạp đòi hỏi đội ngũ nghiên cứu để tìm ra chế độcông nghệ phù hợp cho từng loại sản phẩm Hằng năm vẫn có hàng nghìn tấn xoài bị ứđọng và rớt giá trầm trọng ở Việt Nam do chưa đạt chuẩn xuất khẩu qua các thị trườnglớn trên thế giới, Trung Quốc đóng cửa khẩu, đặc biệt là khi dịch covid vừa qua khiếnlượng cung nhiều hơn lượng cầu, quá trình vận chuyển bị kéo dài, nhiệt độ bảo quảncao mức khuyến nghị hay sự lây nhiễm chéo của rau quả [5] Thời gian bảo quản xoàithường rất ngắn, xoài chín tự nhiên ở nhiệt độ thường là từ 6-10 ngày và tối đa là 15ngày sau khi thu hoạch, bao gồm thời gian các khâu vận chuyển, phân phối và mua bánxoài [6] Vì thế, việc tiến hành xây dựng và giải bài toán tối ưu hóa thực nghiệm bằngphương pháp sấy thăng hoa bằng nhiệt thông thường nhằm xác lập các thông số côngnghệ sấy thăng hoa là vấn đề vô cùng cấp thiết Dựa trên các quan điểm và cơ sở lập

luận đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy

trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa” nhằm

giải quyết các vấn đề đã đặt ra

2 Mục tiêu của đề tài

Bài nghiên cứu hướng đến mục tiêu tính toán, xây dựng quy trình sản xuấtxoài sấy thăng hoa và xác lập các thông số công nghệ tối ưu trên thiết bị sấy thănghoa DS – 11 để tạo ra các sản phẩm có chất lượng tốt nhất, đáp ứng sự đa dạng chothị trường tiêu dùng trong nước và xuất khẩu để nâng cao vị thế của Việt Nam trongviệc tiếp cận và áp dụng công nghệ cao trong lĩnh vực nông sản nói riêng và trongngành công nghiệp thực phẩm nói chung

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu đề tại

Đối tượng nghiên cứu:

Nguyên liệu xoài (Mangifera indica) được mua từ nguồn cố định ở tỉnh An

Giang, Việt Nam

Giới hạn của nghiên cứu:

Đề tài này tiến hành xác lập chế độ công nghệ tối ưu cho sản phẩm xoài sấythăng hoa trên hệ thống sấy thăng hoa DS – 11 Từ đó xây dựng quy trình côngnghệ cho sản phẩm xoài keo sấy thăng hoa.

4 Nội dung nghiên cứu

Tổng quan về nguyên liệu xoài

Các phương pháp xác định thành phần hóa học và dinh dưỡng của nguyên liệu xoài và sản phẩm xoài sấy thăng hoa

Mô tả động học, xây dựng và giải bài toán tối ưu hóa nhằm xác lập chế độ cho công nghệ sản xuất xoài sấy thăng hoa

Tiến hành thực nghiệm để thiết lập quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm xoài bằng phương pháp sấy thăng hoa

Định mức nguyên liệu và tính toán giá thành cho sản phẩm

5 Phương pháp nghiên cứu

Ngoài ra còn có sự hỗ trợ của các công cụ toán học và công nghệ thông tin

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

6.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài này làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng các thông số công nghệ tối

ưu của sản phẩm xoài sấy thăng hoa nói riêng và các sản phẩm từ rau quả sấy thănghoa nói chung Từ kết quả của nghiên cứu này, các nhà khoa học sẽ tiếp tục pháttriển và hoàn thiện bằng việc đánh giá chất lượng sản phẩm sau khi sấy

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Việt Nam đang trong quá trình hội nhập quốc tế cùng với lợi thế nhờ điều kiệnkhí hậu nhiệt đới đã mang đến nguồn tài nguyên nông sản phong phú Song vẫn cònnhiều hạn chế trong việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp bảo quản thích

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

hợp nhưng vẫn giữ được tối đa chất dinh dưỡng Đối với nhu cầu người tiêu dùngngày càng đa dạng và khắt khe dẫn đến thị trường ngày càng cạnh tranh thì việc tạo

ra sản phẩm mới đáp ứng sự so sánh và chọn lựa của khách hàng là cần thiết Vì thế

đề tài sẽ góp phần tạo tiền đề cho sự phát triển công nghệ sấy thăng hoa nói chung

và công nghệ sấy thăng hoa xoài keo nói riêng giúp giữ lại các dưỡng chất quantrọng và mang đến cho các doanh nghiệp một phương pháp bảo quản mới Sự cảitiến và đổi mới các sản phẩm chính là cách để các doanh nghiệp tham gia vào cuộcđua thị trường khắc nghiệt hiện nay Và còn giúp tạo ra các sản phẩm chất lượng đểxuất khẩu ra thị trường thế giới, nâng cao vị thế Việt Nam trong nên công nghiệpthực phẩm

Luận văn nghiên cứu này được trình bày trong các chương bao gồm:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Kết luận – Kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về nguyên liệu

1.1.1 Nguồn gốc thực vật và đặc điểm hình thái của xoài

1.1.1.1 Nguồn gốc thực vật

Xoài (Mangifera indica Linn.) thuộc họ Anacardiaceae là một trong những

loại trái cây nhiệt đới bổ dưỡng và phổ biến nhất của châu Á, đặc biệt là miền Đông

Ấn Độ và được phổ biến trên khắc thế giới vào đầu thế XVI [7], [8] Hiện nay, có

hơn 1000 giống xoài được biết đến và đặt tên trên khắp thế giới

Bảng 1 1 Bậc phân loại của xoài [7]

có màu xanh đậm, chuyển sang màu xanh nhạt và xuất hiện màu vàng khi chín [9].Xoài được cấu tạo bởi 3 thành phần chính (hình 1.1): thịt (mesocarp), vỏ (epicarp)

và hạt (endocarp)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

ThịtVỏHạt

Hình 1 1 Đặc điểm hình thái của xoài 1.1.2 Phân bố

Xoài được trồng rộng rãi và phổ biến ở rất nhiều khu vực nhưng chỉ ở nhữngvùng có khí hậu ấm áp vì cây xoài không thể chịu được lạnh Nhiệt độ tối ưu cho

nhưng phân bố chủ yếu vẫn ở các tỉnh phía Nam Ở phía Nam, đặc biệt là vùng Duyênhải Nam Trung Bộ với Khánh Hòa và Bình Thuận có diện tích trồng xoài lớn nhất, ĐôngNam Bộ với Đồng Nai và Tây Ninh, vùng Đồng Bằng sông Cửu Long có diện tích trồngxoài tập trung ở các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long, Tiền Giang và hậu Giang ởphía Bắc, các vùng Trung Du và miền núi phía Bắc là vùng trồng xoài lớn nhất, chủ yếu

phần thịt có cấu trúc khá chắc, thớ thịt mọn và thơm Phần vỏ thường có màu xanh nhạt, bóng loáng

và chuyển sang màu vàng khi chín Xoài cát khi ăn sống có vị chua nhưng khi chín có vị rất ngọt và mùi thơm đặc trưng.

Hình 1 2 Xoài cát hòa Lộc khi chưa chín (trái) và khi chín (phải)

giới và nhiều nhất ở các tỉnh miền Nam vì chúng rất dễ thích nghi Xoài keo có hình dạng hơi tròn,

có eo ở giữa và nhỏ dần về đuôi Đặc trưng của giống xoài này là vỏ có màu xanh nhưng bên trong thịt đã chín vàng Trong tất cả các loại xoài thì xoài keo rất ít chua ngay cả khi còn non vì thế nó thường được sử dụng khi trái chưa chín nhiều hơn vì độ giòn của thịt quả.

Hình 1 3 Xoài keo vàng (trái) và xoài keo xanh (phải)

nhưng kích thước nhỏ hơn Khi còn sống, quả có vị khá chua, khi chín thì rất ngọt đậm, mềm, ít xơ.

Hình 1 4 Xoài cát chu

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG

màu xanh và chuyển màu vàng nhạt, ửng ít xanh khi chín Có mùi thơm nhẹ, mọng nước nhưng không ngọt bằng các giống xoài khác.

Hình 1 5 Xoài tượng

❖ Xoài Úc: Là loại xoài đặc trưng của vùng đất Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa và

cả khu vực miền Trung Xoài Úc có hình dáng trong đặc trưng với lớp vỏ có màu xanhnhạt và phần đầu có màu đỏ đậm Khi sống có màu xanh và chuyển sang vàng óng khichín, loại xoài này có thể ăn sống hay chín đều rất thơm ngon và giòn ngọt

Hình 1 6 Xoài Úc khi chưa chín (trái) và khi chín (phải) 1.1.4 Thành phần dinh dưỡng của xoài

Thành phần dinh dưỡng của thịt xoài chủ yếu phụ thuộc vào giống xoài, điềukiện khí hậu của vùng sản xuất, và độ chín của quả [9], [11], [12] Xoài chứa nhiềuloại chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng

Xoài là một nguồn tuyệt vời của các hợp chất hoạt tính sinh học như carotenoidpro-vitamin A, vitamin C và phenolic, cũng như chất xơ, thiết yếu đối với dinh dưỡng

và sức khỏe của con người Hơn nữa, xoài được biết là chứa nhiều carbohydrate vàkhoáng chất khác như canxi, sắt và kali, đồng thời ít calo và chất béo [8]

Bảng 1 2 Thành phần chất dinh dưỡng của xoài trong 100g phần ăn được của

Xoài chứa nhiều loại carbohydrate khác nhau dựa trên giai đoạn chín Xoài chín

là một nguồn giàu đường (fructose, glucose, sucrose), trong khi xoài chưa chín là mộtnguồn cung cấp tinh bột và pectin Trong quá trình chín, tinh bột được chuyển thànhfructose và glucose Fructose là monosaccharide chính trong xoài trước giai đoạn chín[14], trong khi đó sucrose thì chiếm phần lớn ở xoài trong giai đoạn chín

phosphate và tạo ra một “chu trình vô ích” tổng hợp và phân hủy sucrose để kiểm soáthàm lượng glucose, fructose và sucrose [16] Vì thế, trong quá trình chín thì lượngsucrose, fructose và glucose (theo thứ tự giảm dần về nồng độ của chúng) được tạo ranhiều hơn [12], [17] Pectin là một loại carbohydrate cấu trúc có nhiều trong thịt xoài,được xem là một thành phần quan trọng như một loại đường tạo gel và rất quan trọng đểgiữ độ cứng của trái cây Khi xoài ở giai đoạn chưa chín thì pectin sẽ được lưu trữ, nhưngtrong suốt quá trình chín thì trọng lượng phân tử của nó giảm là vì hoạt động của cácenzyme thủy phân pectin trong giai đoạn này và là nguyên nhân làm cho thịt xoài ngọt vàmịn hơn [12]

Xoài có hàm lượng protein thấp so với các chất dinh dưỡng đa lượng khác.Các amino acid như alanin, arginine, serine, leucine và isoleucine đều được tìmthấy ở quả xoài chín với số lượng đáng kể [6]

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG Bảng 1 3 Hàm lượng acid amin trong 100g phần ăn được của xoài [11]

Lipid là chất dinh dưỡng chiếm phần nhỏ trong thịt xoài Các acid béo chủyếu được tìm thấy là palmitic, stearic, oleic và linolenic Còn các acid béo còn lạinhư acid linoceric, acid arachidic, acid linolenic và acid behenic lại xuất hiện ởnồng độ thấp hơn [18]

Theo nghiên cứu của Bandyopadhyay và Gholap [19], cho thấy có mối quan

hệ giữa cường độ mùi vị với tỉ lệ giữa acid palmitic và acid palmitoleic Khi tỷ lệnày lớn hơn 1 thì trái cây sẽ có mùi vị mạnh và ngược lại

Acid hữu cơ đặc trưng cho tính acid yếu Những hợp chất này có từ trọnglượng phân tử thấp như oxalic acid và citric acid cho đến các acid trọng lượng phân

tử lớn như acid humic với nhân thơm bao gồm các nhóm chức thay thế nhưcarboxylic và phenolic [20] Acid hữu cơ rất cần thiết cho quá trình trao đổi chấthiếu khí và là thành phần tạo nên hương vị giúp cải thiện các đặc tính cảm quan,chất lượng và độ acid của trái cây [21]

Các hợp chất acid hữu cơ xác định được trong các giống xoài có thể khácnhau và hàm lượng phụ thuộc vào quá trình tổng hợp acid, quá trình phân hủy, sửdụng và các tác nhân bên ngoài như nhiệt độ, ánh sáng, phân bón, lượng nước,…

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS TS NGUYỄN TẤN DŨNG 1.1.4.2 Chất dinh dưỡng vi lượng

Thịt xoài bao gồm bốn loại vitamin tan trong nước và chất béo khác nhau.Hàm lượng vitamin A và C chiếm ưu thế hơn so với hàm lượng vitamin B, E và K,nên ăn xoài thường xuyên có thể cung cấp đủ lượng cần thiết của các vitamin này[22, 23]

Vitamin C hay còn gọi là acid ascorbic, là một chất chống oxy hóa và tăngcường miễn dịch, cần thiết cho quá trình tái tạo collagen, giúp ngăn ngừa bệnh còi

và hấp thu sắt Hàm lượng vitamin C giảm dần khi xoài bắt đầu chuyển qua giaiđoạn chín [24] Sự hụt giảm vitamin C này là do sự tham gia của các con đườngtrao đổi chất khác nhau như quá trình sinh tổng hợp ethylene, oxalate và tartrate vìvitamin C là coenzyme của các enzyme tương ứng [25]

Vitamin A và các chất chuyển hóa của nó rất được quan tâm đến do có tácdụng chống oxy hóa, có lợi cho thị lực, khả năng miễn dịch và chống lại bệnh ungthư và tim mạch [40] Hàm lượng vitamin A được tìm thấy trong xoài chiếmkhoảng 1000 đến 6000 IU Vì thế khi ăn một quả xoài (có khối lượng khoảng 250 -

300 g) sẽ cung cấp cho cơ thể 10–12% lượng retinol được khuyến nghị hàng ngày(RAE) Do đó, tiêu thụ xoài là một trong những cách tốt nhất để ngăn ngừa sựthiếu hụt vitamin A [24]

Vitamin E và K xuất hiện ở hàm lượng thấp trong quả xoài tươi [15] Hàmlượng vitamin E có thể tăng hoặc giảm ở giai đoạn chín Những thay đổi này là vìvitamin C tham gia vào quá trình sinh tổng hợp dạng oxy hóa của vitamin E và gốctocopheroxyl dẫn đến sản xuất -tocopherol và ngược lại, khi vitamin C giảm thìhàm lượng -tocopherol cũng giảm theo [26]

Phức hợp vitamin B trong quả xoài liên quan đến các đồng yếu tố enzyme hòatan trong nước và các dẫn xuất của chúng tham gia vào các quá trình trao đổi chất vàdinh dưỡng khác nhau ở thực vật và ở người Các vitamin bao gồm: thiamin (B1),riboflavin (B2), niacin (B3), acid pantothenic (B5), pyridoxine, pyridoxal vàpyridoxamine (B6), Biotin (B8), và folate hoặc folic acid (B9), ngoại trừ biotin thì đềuđược tìm thấy trong quả xoài [27] Tất cả các loại vitamin B này đều quan trọng đốivới chế độ dinh dưỡng của con người vì con người không có khả năng tự tổng hợpchúng Các vitamin này cũng có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố trước và

sau khi thu hoạch, cũng như giai đoạn sinh trưởng vì sự tổng hợp vitamin B có liênquan đến trạng thái biệt hóa của tế bào [28].

Bảng 1 4 Thành phần vitamin trong 100g phần ăn được của xoài [13]

K, P và Ca, và hàm lượng Na, Zn, Fe thì được tìm thấy thấp hơn [13]

Bảng 1 5 Hàm lượng chất khoáng trên 100g phần ăn được của xoài [13]