(Đồ Án Hcmute) Nghiên Cứu Chế Độ Công Nghệ Sấy Thăng Hoa Thịt Heo Ứng Dụng Trong Sản Xuất Thực Phẩm Ăn Liền Cao Cấp.pdf

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẢM GVHD TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH HỒ DIỄM HƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 S K L 0[.]

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẢM

GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: HỒ DIỄM HƯƠNG

-*** -

GVHD: Th.S HUỲNH PHƯỚC SƠN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Hồ Diễm Hương MSSV: 13116050

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

- Tổng quan về sấy thăng hoa và thịt heo

- Tổng quan về công nghệ và thiết bị sấy thăng hoa

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến các hàm mục tiêu cần nghiên cứu trong quá trình sấy thăng hoa thịt heo

- Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ sấy thăng hoa sản phẩm thịt heo

- Kết quả và thảo luận

- Kết luận

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 10/02/2017

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 10/07/2017

5 Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Tấn Dũng

Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày tháng năm 2017

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

1 Tên khóa luận: Nghiên cứu chế độ công nghệ sấy thăng hoa thịt heo ứng dụng trong sản xuất

thực phẩm ăn liền cao cấp

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập tại Khoa Công Nghệ Hóa Học & Thực Phẩm Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, tôi xin chân thành cảm ơn sự tận tình giảng dạy của Quý thầy cô với sự trân trọng nhất

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, tôi cũng luôn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn đã giúp tôi có thể hoàn thành đồ án tốt hơn, tôi cũng xin chân thành cảm ơn

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy hướng dẫn – TS Nguyễn Tấn Dũng đã luôn quan tâm, tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Xin gửi lời biết ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Khoa Công Nghệ Hóa Học & Thực Phẩm, đặc biệt là cô Hồ Thị Thu Trang đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi mượn dụng cụ và phòng thí nghiệm

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình nghiên cứu nhưng không thể tránh khỏi sai sót, tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu của Thầy, Cô và các bạn để đồ án có thể hoàn thiện hơn Cuối cùng, tôi xin một lần nữa chân thành cảm ơn tất cả mọi người và gửi lời chúc sức khỏe, thành công trong công việc và cuộc sống!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là do chính tôi thực hiện Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày tháng năm 2017

Ký tên

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xi

TÓM TẮT KHÓA LUẬN xii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 1

3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 1

4 Phạm vi và giới hạn của đề tài 1

5 Nội dung nghiên cứu 2

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

7 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Nguyên liệu 3

1.1.1 Giới thiệu chung 3

1.1.2 Các bộ phận trong cơ thể con vật 3

1.1.3 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thịt heo 3

1.1.4 Các quá trình biến đổi của thịt sau khi giết mổ 5

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thịt heo 7

1.1.6 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng thịt 8

1.2 Sấy thăng hoa 8

1.2.1 Giới thiệu phương pháp sấy thăng hoa 8

1.2.2 Cơ sở khoa học của công nghệ sấy thăng hoa [19], [20], [25] 9

1.2.3 Thiết bị sấy thăng hoa 11

1.2.4 Ảnh hưởng của quá trình sấy thăng hoa đến chất lượng sản phẩm 16

1.2.5 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa 17

1.2.6 Ứng dụng của công nghệ sấy thăng hoa 17

1.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình lạnh đông[18], [24] 18

CHƯƠNG 2 22

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Sơ đồ nghiên cứu 22

2.2 Đối tượng nghiên cứu 23

2.3 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 23

2.4 Phương pháp nghiên cứu 24

2.4.1 Phương pháp thực nghiệm xác định các thành phần hóa học của thịt heo sấy thăng hoa 24 2.4.2 Phương pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ cấp đông làm cơ sở xác định nhiệt độ lạnh đông thích hợp cho giai đoạn 1 sấy thăng hoa 25

2.4.3 Phương pháp xác định chi phí năng lượng của quá trình sấy 28

2.4.4 Phương pháp xác định khả năng hút nước và giữ nước trở lại của sản phẩm 29

2.4.5 Phương pháp xác định độ co rút thể tích của sản phẩm sau khi sấy 29

2.4.6 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 30

2.4.7 Phương pháp điểm không tưởng 36

CHƯƠNG 3 39

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 39

3.1 Xác định tỉ lệ nước đóng băng và nhiệt độ lạnh đông thích hợp giai đoạn 1 sấy thăng hoa 39

3.1.1 Các thông số nhiệt vật lý của thịt heo 39

3.1.2 Xây dựng hàm τ = f(T) 40

3.2 Giải bài toán tối ưu một mục tiêu 41

3.2.1 Giải BTTƯ một mục tiêu là chi phí năng lượng 43

3.2.2 Giải BTTƯ một mục tiêu là độ ẩm sản phẩm 45

3.2.3 Giải BTTƯ một mục tiêu là khả năng không hoàn nguyên 46

3.2.4 Giải BTTƯ một mục tiêu là độ co rút thể tích 48

3.2.5 Giải BTTƯ một mục tiêu là lượng protein tổn thất 49

3.3 Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu 51

3.4 Quy trình công nghệ sấy thăng hoa thịt heo 52

3.5 Thảo Luận 55

3.5.1 Nhận xét 55

3.5.2 Định mức giá thành sản phẩm 56

CHƯƠNG 4 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

4.1 Kết luận 58

4.2 Kiến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHỤ LỤC 62

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Các thành phần trong cơ thể 3

Hình 1 2 Thịt heo 4

Hình 1 3 Đồ thị giản đồ P – t của nước 9

Hình 1 4 Hệ thống sấy thăng hoa DS – 3 14

Hình 1 5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy thăng hoa 15

Hình 1 6 Quá trình hình thành điểm đóng băng 19

Hình 2 1 Sơ đồ nghiên cứu 22

Hình 2 2 Nguyên liệu thịt heo 23

Hình 2 3 Mô hình dạng tấm phẳng 26

Hình 2 4 Không gian hàm mục tiêu của bài toán tối ưu hai mục tiêu 36

Hình 3 1 Đồ thị hàm τ = f(T) của thịt heo 40

Hình 3 2 Sơ đồ quy trình công nghệ sấy thăng hoa thịt heo 53

Hình 3 3 Sản phẩm thịt heo sấy thăng hoa 55

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Tỷ lệ giữa các mô trong thịt heo (% theo khối lượng) [15] 4

Bảng 1 2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt heo 4

Bảng 1 3 Thành phần acid amin không thay thế trong thịt heo[8] 4

Bảng 1 4 Thành phần một số vitamin trong 100g thịt heo [8] 5

Bảng 1 5 Các chỉ tiêu cảm quan [51] 8

Bảng 1 6 Các chỉ tiêu lý – hóa [51] 8

Bảng 1 7 Các chỉ tiêu vi sinh vật [51] 8

Bảng 1 8 Quan hệ giữa áp suất (Pth) với nhiệt độ (Tth) thăng hoa của nước đá [28] 10

Bảng 2 1 Kết quả hệ số m 32

Bảng 2 2 Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố 33

Bảng 2 3 Giá trị α2 34

Bảng 3 1 Giá trị hàm lượng protein và độ ẩm 39

Bảng 3 2 Các đại lượng nhiệt – vật lý của thịt heo 39

Bảng 3 3 Các dại lượng nhiệt – vật lý A, B, C, D của thịt heo 39

Bảng 3 4 Số liệu thực nghiệm giữa thời gian và nhiệt độ lạnh đông 40

Bảng 3 5 Hàm thực nghiệm τ = f(T) và các hệ số a1, b1, c1 của thịt heo 41

Bảng 3 6 Nhiệt độ lạnh đông tối ưu trước khi đóng băng hoàn toàn 41

Bảng 3 7 Các mức yếu tố ảnh hưởng 42

Bảng 3 8 Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai với k = 3, n0 = 4, N = 18 42

Bảng 3 9 Ma trận thực nghiệm với hàm mục tiêu là chi phí năng lượng (y1) 43

Bảng 3 10 Các giá trị của hệ số b 44

Bảng 3 11 Các giá trị của ti 44

Bảng 3 12 Ma trận thực nghiệm với hàm mục tiêu là độ ẩm sản phẩm (y2) 45

Bảng 3 13 Các giá trị của hệ số b 45

Bảng 3 14 Các giá trị của ti 46

Bảng 3 15 Ma trận thực nghiệm với hàm mục tiêu là khả năng không hoàn nguyên (y3) 46

Bảng 3 16 Các giá trị của hệ số b 47

Bảng 3 17 Các giá trị của ti 47

Bảng 3 18 Ma trận thực nghiệm với hàm mục tiêu là khả năng co rút thể tích (y4) 48

Bảng 3 19 Các giá trị của hệ số b 48

Bảng 3 20 Các giá trị của ti 48

Bảng 3 21 Ma trận thực nghiệm với hàm mục tiêu là độ tổn thất protein (y5) 49

Bảng 3 22 Các giá trị của hệ số b 50

Bảng 3 23 Các giá trị của ti 50

Bảng 3 24 Bảng Giá trị x1, x2, x3 và giá trị nhỏ nhất của hàm hồi quy ŷi 51

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

PTHQ: phương trình hồi quy

STH: sấy thăng hoa

TYT: thực nghiệm yếu tố toàn phần

BTTƯ: bài toán tối ưu

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Thịt heo sấy là một loại thực phẩm chế biến quen thuộc, có giá trị dinh dưỡng cao và còn giúp cho quá trình bảo quản lâu ngày Tuy nhiên, các phương pháp sấy đơn giản sẽ không giữ được giá trị cảm quan cũng như là giá trị dinh dưỡng của thịt heo Mặt khác, công nghệ sấy thăng hoa là một trong những công nghệ tiên tiến nhất, phù hợp với việc nâng cao chất lượng đó dùng làm nguyên liệu cho các sản phẩm cao cấp Để sản phẩm đầu ra đạt yêu cầu về chất lượng lẫn giá thành, cần phải nghiên cứu, xác định nhiệt độ buồng sấy thăng hoa (Tbth), thời gian sấy, áp suất sấy tối ưu Tbth là thông số quyết định giá thành của sản phẩm, Tbth thấp hoặc quá cao đều làm tăng thời gian sấy dẫn đến tăng chi phí cho quá trình sản xuất, làm tăng giá thành của sản phẩm Do đó, Tbth tối ưu phải đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu (độ ẩm, chi phí năng lượng, tổn thất dinh dưỡng), đồng thời đảm bảo thời gian sấy là ngắn nhất Thông qua kết quả thực nghiệm cùng với một số phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm cho thấy nhiệt độ buồng sấy thăng hoa tối ưu Tbth = 26,08°C, P = 0,15 mmHg trong thời gian 5,74h Với chế độ công nghệ sấy như đã tìm được, ta sẽ nhận được các kết quả tối ưu về chi phí sản xuất và chất lượng của sản phẩm, cụ thể là chi phí năng lượng là 5,37 kWh, độ ẩm của sản phẩm là 6,29%, khả năng hoàn nguyên đạt 94,52%, độ co rút thể tích đạt 5,45% và độ tồn thất protein đạt 2,54% Từ đó, ta sẽ xây dựng được quy trình công nghệ sấy thăng hoa thịt heo tối ưu phục vụ làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất thực phẩm ăn liền cao cấp

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Chăn nuôi là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, là nguồn cung cấp thực phẩm chủ yếu cho người dân Đặc biệt, heo là một trong những loài được chăn nuôi nhiều nhất hiện nay Để có thể tăng thời hạn bảo quản cũng như là tính tiện lợi trong sử dụng thịt heo thì trên thị trường, các sản phẩm từ thịt heo ngày càng đa dạng về mẫu mã và phương pháp chế biến Các sản phẩm có thể dễ tìm thấy hiện nay như: xúc xích heo, chà bông heo, thịt heo xông khói…

Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu sử dụng trong và ngoài nước, chất lượng sản phẩm phải tuân theo các nguyên tắc thương mại quốc tế Đó chính là các yêu cầu về chất lượng khắt khe như hình dáng, kích thước và thể tích sản phẩm, màu sắc sản phẩm, nồng độ vị, chất thơm và các chất khác, sự thấm nước, thấm khí trở lại của sản phẩm, độ ẩm cuối đạt được tùy theo nhu cầu sử dụng và bảo quản sản phẩm

So với nhiều phương pháp sấy khác, phương pháp sấy thăng hoa luôn là phương pháp có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng trên Sản phẩm sau khi sấy thăng hoa không hoặc rất ít làm tổn thất các chất dinh dưỡng, bảo quản trong thời gian dài nhưng không làm thay đổi tính chất thực phẩm và khả năng hoàn nguyên trở về giống trạng thái ban đầu của sản phẩm Vì vậy, có thể dùng phương pháp này để sấy tạo ra những nguyên liệu có chất lượng tốt nhất dùng trong sản xuất các loại sản phẩm thực phẩm cao cấp phục vụ cho nhu cầu ăn uống ngày càng được nâng cao của cuộc sống hiện đại

Do đó, việc “Nghiên cứu chế độ công nghệ sấy thăng hoa thịt heo ứng dụng trong sản xuất thực phẩm ăn liền cao cấp” là cần thiết

2 Mục tiêu của đề tài

Với những ưu điểm của phương pháp sấy thăng hoa cùng với sự cần thiết phát triển các sản phẩm thực phẩm cao cấp trong cuộc sống hiện nay, tôi đã đề xuất thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế độ công nghệ sấy thăng hoa thịt heo ứng dụng trong sản xuất thực phẩm ăn liền cao cấp” nhằm giải quyết các mục tiêu sau:

- Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến sấy thăng hoa thịt heo

- Trên cơ sở đó cho phép xác định chế độ công nghệ sấy thăng hoa

3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: thịt heo với công nghệ sấy thăng hoa

- Sản phẩm tạo thành là sản phẩm thịt heo sấy thăng hoa

4 Phạm vi và giới hạn của đề tài

- Xác định chế động công nghệ sấy thăng hoa thịt heo dùng làm nguyên liệu trong công nghệ sản xuất thực phẩm ăn liền cao cấp

5 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về sấy thăng hoa và thịt heo

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến các hàm mục tiêu cần nghiên cứu trong quá trình sấy thăng hoa thịt heo

- Xây dựng các hàm mục tiêu mô tả cho quá trình sấy thăng hoa thịt heo

- Xây dựng và giải các bài toán tối ưu một mục tiêu

- Xây dựng và giải các bài toán tối ưu đa mục tiêu, xác lập chế độ công nghệ

- Xây dựng quy trình công nghệ sấy thăng hoa thịt heo

- Kết quả và thảo luận

7 Bố cục đề tài

Khóa luận tốt nghiệp đã được trình này trong 4 chương gồm có chương 1: tổng quan tài liệu, chương 2: phương pháp nghiên cứu, chương 3: kết quả và biện luận Ngoài ra còn có lời cảm ơn, lời cam đoan, mục lục, danh mục hình, danh mục bảng, danh mục chữ viết tắt, tóm tắt khóa luận,

mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phần phụ lục

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Nguyên liệu

1.1.1 Giới thiệu chung

Trong khẩu phần thức ăn hằng ngày của con người thịt và các sản phẩm chế biến từ thịt đóng vai trò hết sức quan trọng Đặc biệt, protein trong thịt là loại protein hoàn thiện chứa tất cả các acit amin cho cơ thể[14] Trong đó, thịt heo (thịt lợn) được sử dụng rộng rãi nhất[36]. Vì vậy, sản phẩm chế biến từ thịt heo có giá trị dinh dưỡng cao và là nguồn thực phẩm cần thiết, không thể thiếu cho hoạt động sống của con người

1.1.2 Các bộ phận trong cơ thể con vật

Hình 1 1 Các thành phần trong cơ thể

Người ta xẻ thịt thành những phần nhỏ như thịt vai, thịt đùi, thịt bụng… để thuận tiện cho việc vận chuyển, mua bán, chế biến, giá trị kinh tế của từng bộ phận khác nhau sẽ khác nhau

1.1.3 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thịt heo

Thịt heo là nguồn dinh dưỡng giàu năng lượng, thành phần của thịt heo gồm có: nước, protein, gluxit, lipit, chất trích ly chứa nitơ, chất khoáng, vitamin và enzyme…Tuy nhiên giá trị của thịt phụ thuộc chủ yếu vào protein [44] Protein có thành phần cân bằng thích hợp và tất cả các acit amin cần thiết cho cơ thể Hàm lượng lipit chứa trong thịt cũng có ảnh hưởng đến độ tăng năng lượng cả thịt, làm cho thịt vừa có giá trị năng lượng cao vừa góp phần tăng hương vị thơm ngon của thịt Các chất trích ly trong thịt kích thích sự ăn ngon miệng và sự tiết dịch tiêu hóa[12].

Thành phần hóa học của các mô thịt, gồm có[15] :

Hình 1 2 Thịt heo

Bảng 1 1 Tỷ lệ giữa các mô trong thịt heo (% theo khối lượng) [15]

Bảng 1 2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt heo

(Theo USDA [50])

Thành phần hóa học của thịt tùy thuộc vào giống, tuối giết thịt và vị trí của miếng thịt trên cơ thể (tỉ

lệ mô cơ, mô mỡ, mô liên kết)

Giống như tất cả loại thịt khác, giá trị dinh dưỡng của thịt heo được tạo nên chủ yếu từ protein Hàm lượng protein trong thịt heo chiếm hơn 21%, là một nguồn thực phẩm tuyệt vời giúp cung cấp chất đạm Protein thịt heo chứa tất cả các acid amin thiết yếu cần thiết cho sự phát triển và duy trì

cơ thể Vì lý do này, ăn thịt đặc biệt hữu ích cho quá trình xây dựng cơ thể, phục hồi sức khỏe

Bảng 1 3 Thành phần acid amin không thay thế trong thịt heo [8]

STT Acid amin Hàm lượng % trong protein

• Phốt pho: dồi dào và phổ biến trong hầu hết các loại thực phẩm, cần thiết cho sự tăng trưởng và duy trì sức khỏe cho cơ thể

Bảng 1 4 Thành phần một số vitamin trong 100g thịt heo [8]

1.1.4 Các quá trình biến đổi của thịt sau khi giết mổ

Ngay sau khi chết, trong mô cơ của động vật xảy ra những biến đổi, tùy thuộc vào điều kiện môi trường, trong một thời gian nhất định, cuối cùng sẽ dẫn đến hiện tượng tự phân và sau đó là hư hỏng, thối rữa Những biến đổi này có ý nghĩa quan trọng về thương mại, kỹ thuật Nguyên nhân chính của hiện tượng này là sự trao đổi chất trong các mô chết dừng lại, đồng thời quá trình hóa sinh thuận nghịch bởi enzyme chuyển hóa thành các quá trình không thuận nghịch[8]

Khi chưa có sự tham gia của vi sinh vật, người ta chia sự biến đổi trong mô cơ của động vật sau khi chết thành 3 giai đoạn:

▪ Giai đoạn trước co cứng: mô cơ mềm và đàn hồi

▪ Giai đoạn co cứng: mô cơ trở nên cứng chắc

▪ Giai đoạn sau co cứng: mô cơ trở nên mềm, không đàn hồi sau đó bị phân rã

1.1.4.1 Giai đoạn trước co cứng

Gồm những chuyển hóa trong hệ protein dẫn đến sự biến đổi chức năng độ chắc hay độ mềm mại của mô cơ

Giai đoạn trước co cứng: lá quá trình biến đổi sinh hóa – cơ lý – hóa học trong tế bào động vật chết Thực chất của giai đoạn trước co cứng là do quá trình biến đổi protid trong tế bào chất: Actin, Miozin, Actomiozin[29] Trong tế bào chết do sự trao đổi chất với bên ngoài bị đình chỉ nên quá trình phân hủy acid Adenozin Triphotphat (ATP) thành acid Diphotphat (ADP) và sinh nhiệt năng:

ATP -> ADP + Q[8]

Các sợi cơ bắp giữ tính đàn hồi chỉ khi nào có đủ lượng nhất định ATP, ATP và một số các nucleotide Triphotphat khác có tác dụng phân ly Actomiozin thành Actin và Miozin [8]

Nếu ít Actomiozin thì hàm ẩm thịt heo cao, thịt mềm Ngược lại, nhiều Actomiozin thì thịt giảm

ầm, protid co cứng cuộn tròn, tăng độ bền cơ lý

Muốn cho con vật vượt qua giai đoạn trước co cứng thì phải bảo quản ở nhiệt độ 7 – 9°C[44]

1.1.4.2 Giai đoạn co cứng

Sau khi chết, ATP sẽ dần dần bị mất đi, hàm lượng glycogen cũng giảm dần Nếu cơ thể còn sống thì acid lactic sẽ phá vỡ cân bằng làm cho cơ thể bắt buộc phải lặp lại cân bằng Còn trong cơ thể chết, acid acetic và một số acid khác tạo ra trong các phản ứng trên sẽ tích lũy lại làm cho pH môi trường giảm Khi pH = 5,5 – 5,8 thì Actin và Miozin sẽ bị đông tụ, lúc này mô cơ trở nên cứng chắc.[28]

Thời gian đạt trạng thái co cứng của thịt phụ thuộc vào nhiệt độ[29].

1.1.4.3 Giai đoạn sau co cứng

Trong mô cơ động vật đã chết không xảy ra quá trình:

Actomyozin -> Actin + Myozin

Co cứng Duỗi (mềm)

mà lúc đó trong dịch cơ tương có chứa một số enzyme protease có pHop ở vùng acid:

Enzyme Cathepsine: có khả năng cắt đứt dây chằng trong mô cơ

Enzyme Collagenase: có tác dụng thủy phân collagen, khi đó sẽ phá hủy toàn bộ mô cơ, vì vậy làm

mô mềm và không đàn hồi

Ngoài ra còn một chuỗi các phản ứng nội enzyme xác tác:

Protein -> Polypeptide -> Pepton -> Oligopeptide -> Acid amin

Bên cạnh đó, xảy ra phản ứng deamin hóa, decacboxyl hóa tạo thành những sản phẩm có tính kiềm

vì vậy làm cho pH môi trường tăng lên Cuối giai đoạn mềm, pH đạt trung tính

Lúc này, vi sinh vật bắt đầu hoạt động đặc biệt là các vi sinh vật gây thối rữa, bắt đầu xảy ra quá trình thủy phân thịt

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thịt heo

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của thịt như điều kiện nuôi dưỡng, giới tính, tuối giết thịt, giống loài, đặc biệt yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thịt sau giết mổ là quá trình vận chuyển, tồn trữ và giết mổ

1.1.5.1 Giống loài

Giống được xem là tiền đề trong chăn nuôi heo, các giống khác nhau thì có năng suất và chất lượng thịt khác nhau Các giống heo trong nước có tỷ lệ mỡ cao, tỷ lệ nạc thấp (35 – 40%), tuy nhiên, thường có vị thơm ngon, thớ cơ nhỏ, mịn[47] Vì vậy nên phối hợp nhiều giống con lai để có năng suất cao và phẩm chất thịt tốt

1.1.5.2 Giới tính

Heo đực không thiến sinh trưởng nhanh hơn, tỷ lệ thân thịt cao hơn và chuyển đổi thức ăn hiệu quá hơn heo cái[47] Ngày nay, heo sinh trưởng nhanh hơn và được giết thịt sớm hơn, bởi vậy vấn đề mùi hôi được giảm đáng kể Cả heo đực và heo cái khi đến tuổi trưởng thành đều giảm khả năng tăng trọng và tiêu tốn thức ăn cao[30]

1.1.5.3 Điều kiện môi trường

Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp sẽ giúp heo ăn tốt, tỷ lệ tiêu hóa cao, sinh trưởng phát triển nhanh, thịt

có chất lượng tốt Nhiệt độ 22 - 27°C, độ ẩm 65 - 70°C thích hợp cho sự phát triển của heo thịt[28]

1.1.5.4 Chế độ dinh dưỡng

Nếu heo được cho ăn thức ăn đa dạng, hàm lượng dinh dưỡng cao và phù hợp với các giai đoạn phát triển của chúng thì năng suất và chất lượng thịt sẽ cao, thời gian nuôi ngắn Tỷ lệ protein trong thức ăn cao sẽ giúp giảm độ dày lớp mỡ lung và tăng hàm lượng nạc[12] Ngoài ra, bổ sung thêm các chất chống oxy hóa đặc biệt là vitamin E trong chế độ ăn giúp ngăn ngừa quá trình oxy hóa lipid, tang sự ổn định chất lượng thịt heo[8]

1.1.5.5 Quá trình vận chuyển

Tránh tác động môi trường làm con vật hoảng sợ, căng thẳng thần kinh, gây tiêu hao chất dinh dưỡng dự trữ Hạn chế va chạm cơ học

1.1.5.6 Quá trình giết mổ

Nếu thời gian lấy máu dài, tim suy yếu, máu ngưng chảy, thịt bị thâm và có mùi vị xấu[29]

Ngoài những yếu tố trên, phẩm chất thịt trước khi đến tay người tiêu dùng còn phụ thuộc vào quá trình xử lý sau giết mổ, bảo quản và đóng gói

1.1.6 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng thịt

1.1.6.1 Chỉ tiêu cảm quan

Bảng 1 5 Các chỉ tiêu cảm quan [51]

Trạng thái thịt tươi Trạng thái - Bề mặt khô, sạch, không dính long và tạp chất lạ

Mùi Đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ

Sau khi luộc chín Mùi Thơm, đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ

Vị Ngọt, đặc trưng của sản phẩm, không có vị lạ

Nước luộc thịt Thơm, trong, váng mỡ to, khi phản ứng với đồng sunfat cho phép hơi đục

1.1.6.2 Các chỉ tiêu lý - hóa

Bảng 1 6 Các chỉ tiêu lý – hóa [51]

Phản ứng định tính hydro sulfua (H2S) Âm tính

Hàm lượng ammoniac, mg/100g, không lớn hơn 35

1.1.6.3 Các chỉ tiêu vi sinh vật

Bảng 1 7 Các chỉ tiêu vi sinh vật[51]

1 Tống số vi sinh vật hiếu khí, CFU/g sản phẩm 105

4 Staphyococcus aureus, CFU/g sản phẩm 102

5 Clostridium perfringens, CFU/g sản phẩm 102

6 Salmonella, trong 25g sản phẩm Không cho phép

1.2 Sấy thăng hoa

1.2.1 Giới thiệu phương pháp sấy thăng hoa

Phương pháp sấy thăng hoa hay sấy lạnh đông (Freeze Drying hay Lyophilization) do kỹ sư G.I Lappa – Stajenhexki phát minh năm 1921 “Sấy thăng hoa là quá trình trong đó nước được tách ra khỏi vật liệu sau khi nó được đông lạnh và đặt trong môi trường chân không, bằng cách chuyển đổi trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi mà không qua thể lỏng”[34] Hoặc đơn giản hơn, “sấy thăng hoa là quá trình sấy mà nước được thăng hoa từ sản phẩm sau khi đã được lạnh đông”[13] Quá trình sấy nhằm giúp vật liệu tránh được những hư hỏng trong quá trính bảo quản Bên cạnh các kỹ thuật sấy thường sử dụng thì kỹ thuật sấy thăng hoa là một bước tiến mới trong nền công nghiệp sấy của nhân loại, nó giúp con người có những cách bảo quản sản phẩm có tính ưu việt hơn trong chi phí và thời gian bảo quản được lâu hơn, bảo tồn được nguyên vẹn cấu trúc, màu sắc và hình dáng sản phẩm[25]

Ví quá trình sấy thăng hoa là quá trình chuyển trực tiếp ẩm từ thể rắn sang thể hơi, mà ở điều kiện thường, ẩm trong thực phẩm ở dạng lỏng nên để thăng hoa chúng cần được chuyển sang thể rắn bằng phương pháp lạnh đông Quá trình sấy được thực hiện dưới điểm ba thể trạng thái của ẩm O (0,0098°C; 4,58 mmHg)[4], tại nhiệt độ là nhiệt độ kết tinh của nước trong sản phẩm Ở điều kiện này thì sản phẩm sau khi sấy gần như giữ được các tinh chất ban đầu tự nhiên của chúng, cho ra sản phẩm sấy với chất lượng cao nhất so với các phương pháp sấy khác[40]

1.2.2 Cơ sở khoa học của công nghệ sấy thăng hoa [19], [20], [25]

1.2.2.1 Biến đổi trạng thái vật chất trong giản đồ P – t

Nước trong thực phẩm tự nhiên có thể tồn tại ở ba thể rắn - lỏng - khí Sấy thực phẩm là làm cách nào đó để lấy lượng nước ra trong thực phẩm ra khỏi nguyên liệu để làm tăng độ khô, giảm độ ẩm, kéo dài thời gian sử dụng

Hình 1 3 Đồ thị giản đồ P – t của nước

Theo nguyên tắc này có hai phương pháp sấy[21]

Phương pháp 1: chuyển nước ở thể lỏng trực tiếp sang thể hơi, phương pháp này là sấy nhiệt bình

thường làm thay đổi rất nhiều đến đặc tính dinh dưỡng của thực phẩm

Phương pháp 2: chuyển nước ở thể lỏng sang thể rắn, sau đó tạo điều kiện cho thể rắn thăng hoa,

phương pháp này là sấy thăng hoa ở nhiệt độ thấp Đây là phương pháp tiên tiến nhất hiện nay, bởi

vì nó giữ lại toàn bộ đặc tính tự nhiên cũng như phẩm chất dinh dưỡng thực phẩm

Nếu ẩm trong vật liệu sấy có trạng thái đóng băng ở điểm F như trên giản đồ, sau đó được cung cấp nhiệt đến nhiệt độ tD tương ứng với điểm D thì nước ở thể rắn sẽ thực hiện quá trình thăng hoa DE Cũng trên giản đồ trên có thể thấy rằng áp suất càng thấp thì nhiệt độ thăng hoa của nước càng bé

Do đó khi cấp nhiệt cho vật liệu sấy ở áp suất càng thấp thì độ chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt

và vật liệu sấy càng tăng

Điều kiện tiên quyết của quá trình sấy thăng hoa: nhiệt độ vật liệu sấy và áp suất môi trường sấy phải thấp hơn điểm ba thể O (0,0098°C; 4,58mmHg) Quá trình biến đổi pha của nước luôn phụ thuộc vào hai thông số cơ bản đó là nhiệt độ và áp suất, ứng với một giá trị áp suất nhất định sẽ có một giá trị nhiệt độ thăng hoa nhất định.[25]

Mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ thăng hoa của nước đá được biểu diễn ở hình 1.3, áp suất tăng thì nhiệt độ trong quá trình sấy sơ cấp cũng tăng Việc chọn áp suất môi trường sấy thăng hoa phù hợp sẽ quyết định đến thời gian thăng hoa của nước đá, nếu áp suất môi trường sấy thăng hoa không phù hợp sẽ kéo dài thời gian sấy thăng hoa.[40]

Bảng 1 8 Quan hệ giữa áp suất (P th ) với nhiệt độ (T th ) thăng hoa của nước đá[28]

Tth 0,0098 -1,7 -5,1 -9,8 -17,5 -26,6 -39,3 -45,4 -57,6

1.2.2.2 Các giai đoạn của quá trình sấy thăng hoa

Quá trình sấy thăng hoa gồm 3 giai đoạn[7], [25],[42]

a) Giai đoạn 1: Cấp đông nguyên liệu

Trong giai đoạn này, vật liệu sấy được làm lạnh từ nhiệt độ môi trường khoảng (20 ÷ 25) °C xuống nhiệt độ (-18 ÷ -20) °C, ở nhiệt độ này nước trong thực phẩm đóng băng hầu như hoàn toàn Mỗi thực phẩm khác nhau sẽ có nhiệt độ lạnh đông khác nhau, nhưng phải đảm bảo cho

sự đông kết của nước bên trong nó phải đạt (85 ÷ 92) % Ở giai đoạn này, lượng ẩm thoát ra rất

ít, chủ yếu là sự bay hơi nước và thăng hoa nước trên bề mặt thực phẩm Sự thoát ẩm này là do chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí không gian sấy và lớp không khí sát bề mặt thực phẩm Ngoài ra còn sự chênh lệch nhiệt độ thực phẩm lạnh đông với môi trường lạnh đông Đây cũng là nguyên nhân làm bay hơi ẩm để có xu hướng đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt Lượng ẩm thoát ra trong giai đoạn này khoảng (4 ÷ 10) %

Trong giai đoạn này sản phẩm cần được lạnh đông rất nhanh để hình thành các tinh thể băng nhỏ ít gây hư hại đến cấu trúc tế bào của sản phẩm Đối với sản phẩm dạng lỏng, phương pháp

làm lạnh đông chậm được sử dụng để bang tạo thành từng lớp, các lớp này tạo nên các kênh giúp cho hơi nước dịch chuyển dễ dàng

b) Giai đoạn 2: Sấy thăng hoa

Kết thúc giai đoạn cấp đông, bơm chân không bắt đầu làm việc, áp suất buồng sấy hạ rất nhanh tạo môi trường sấy chân không Có áp suất it1thay đổi (0.008 ÷ 1) mmHg Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường sấy và thực phẩm khá lớn, kết quả của giai đoạn này, nước trong thực phẩm đông lạnh bắt đầu thăng hoa mãnh liệt Độ ẩm giảm rất nhanh và gần như tuyến tính, có thể xem là giai đoạn có tốc độ sấy không đổi Ở thời gian cuối của giai đoạn, nhiệt độ sản phẩm sấy tang dần từ (-30 ÷ -25) °C đến 0°C (chính xác là 0,0098°C), tại đây kết thúc giai đoạn thăng hoa

Trong giai đoạn thăng hoa, nhiệt độ môi trường ở lối ra buồng thăng hoa hầu như không đổi, dẫn đến nhiệt độ ở thiết bị ngưng tụ - đóng băng hầu như cũng không đổi trong suốt quá trình thăng hoa Nhiệt độ tấm gia nhiệt và nhiệt độ môi trường giữa các tấm gia nhiệt hầu như không đổi trong suốt quá trình thăng hoa và sấy nhiệt Trong công nghệ sấy thăng hoa này thì nhiệt độ tấm gia nhiệt phải duy trì trong khoảng từ (35 ÷ 45) °C để nhiệt độ giữa các tấm bức xạ gia nhiệt hay nhiệt độ môi trường sấy dao động trong khoảng (30 ÷ 40) °C là thích hợp Giai đoạn này là kết quả của quá trình kết hợp giữa truyền nhiệt với truyền khối[35]

c) Giai đoạn 3: Sấy chân không

Sấy chân không nhiệt độ thấp chỉ xảy ra khi kết thúc quá trình sấy thăng hoa mà độ ẩm vẫn chưa đạt yêu cầu, lúc này cho tiến hành giai đoạn sấy chân không nhiệt độ thấp làm bay hơi lượng ẩm còn lại của sản phẩm Cho đến kho độ ẩm sản phẩm đạt tới độ ẩm yêu cầu thì quá trình sấy kết thúc.[45]

1.2.3 Thiết bị sấy thăng hoa

1.2.3.1 Phân loại hệ thống sấy thăng hoa

- Loại 3: Hệ thống sấy thăng hoa liên tục

❖ Nếu yêu cầu hệ thống sấy thăng hoa năng suất nhỏ dưới 50 kg nguyên liệu/ mẻ thì nên chọn loại

1, đơn giản gọn nhẹ và tiết kiệm Tuy nhiên, hệ thống này cũng có khả năng sấy được các sản phẩm đã được lạnh đông từ 1 tủ cấp đông khác

❖ Nếu yêu cầu hệ thống sấy thăng hoa có năng suất lớn từ 50 kg nguyên liệu/ mẻ đến 1500 kg nguyên liệu/ mẻ (hoặc lớn hơn 1500kg nguyên liệu/ mẻ) thì nên sử dụng loại 2 để điều khiển & kiểm soát quá trình sấy dễ dàng, an toàn cho sản phẩm, tăng năng suất cho hệ thống sấy

❖ Nếu yêu cầu hệ thống sấy thăng hoa năng suất rất lớn, lạnh đông sản phẩm bằng hệ thống lạnh đông nhanh (như hệ thống lạnh IQF) thì nên sử dụng loại 3 (loại này có giá thánh rất cao vì đòi hỏi kỹ thuật rất cao)

Một số ưu nhược điểm đối với hệ thống sấy thăng hoa tự cấp đông và cấp đông riêng[48]

Hệ thống sấy thăng hoa tự cấp đông sản phẩm Hệ thống sấy thăng hoa cấp đông riếng sản phẩm

Ưu điểm

• Do buồng cấp đông sản phẩm cũng chính là

buồng thăng hoa nên sản phẩm không cần

vận chuyển từ giai đoạn cấp đông sang giai

đoạn sấy thăng hoa

• Không ảnh hưởng đến nhiệt độ sản phẩm

trước khi thực hiện sấy thăng hoa

• Không tốn nhân công hoặc máy móc thiết bị

vận chuyển sản phẩm từ buồng cấp đông

riêng vào buồng sấy

• Rất thích hợp cho các máy có năng suất nhỏ

dưới 50kg nguyên liệu/mẻ

• Đối với hệ thống này vẫn có khả năng sấy

thăng hoa bằng sản phẩm đã được cấp đông

riêng

• Do buồng cấp đông sản phẩm riêng với buồng thăng hoa nên quá trình sấy rất an toàn không sợ gây nổ do tăng áp suất gas khi cấp nhiệt cho quá trình sấy ở giai đoạn cuối

• Không có sự cố về gas lanh, như rò, xì gas lạnh gây hư hỏng sản phẩm

• Luôn đảm bảo vệ sinh, an toàn cho sản phẩm

• Buồng thăng hoa không cần bọc bảo ôn, nếu

có thì chỉ một lớp mỏng dán, dễ dàng cho việc vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa

• Thích hợp cho tất cả các hệ thống sấy thăng hoa có năng suất khác nhau từ nhỏ cho đến lớn và rất an toàn

• Hệ thống tự động điều khiển an toàn hơn, bền hơn

• Hệ thống lạnh chỉ chạy cho thiết bị hóa đá nên thiết kế phù hơp, tiết kiệm được năng lượng dễ dàng hơn

• Năng suất thiết bị hệ thống sấy thăng hoa tăng

Nhược điểm

• Nếu năng suất thiết bị lớn hơn thì năng suất

lạnh giữa buồng thăng hoa và thiết bị hóa đá

không tương thích nhau, vì thế hệ thống lạnh

chạy cho buồng thăng hoa và thiết bị hóa đá

• Do buồng cấp đông sản phẩm riêng với buồng thăng hoa nên quá trình sấy phải có thời gian vận chuyển sản phẩm từ buồng cấp đông đến buồng thăng hoa Vì thế, để không

không thể thiết kế chung nhau mà phải dùng

hai hệ thống, làm thiết bị cồng kềnh

• Do buồng cấp đông sản phẩm cũng chính là

buồng thăng hoa nên phải bố trí các ống gas

(môi chất lạnh Freon/NH3) vào trong buồng

thăng hoa chiếm thể tích không gian lớn,

buồng sấy lớn gấp đôi, gấp ba so với bình

thường

• Khi gas lạnh đi trong buồng nếu có sự cố về

rò gas (môi chất lạnh Freon/NH3) sẽ làm ảnh

hưởng đến màu sắc, mùi, vị của sản phẩm,

làm hư hỏng sản phẩm ngay, sản phẩm

không còn sử dụng được nữa

• Trong quá trình sấy thì việc gia nhiệt cho quá

trình sấy là không tránh khỏi, khi nhiệt độ

tăng dẫn đến áp suất gas tăng ở thiết bị bay

hơi cấp đông trong buồng thăng hoa, gây sự

cố nguy hiểm và sự cố nguy hiểm nhất là bề

ống gas, rất nguy hiểm, điều này tối kỵ trong

ngành kỹ thuật và sấy thăng hoa cững như

trong sản xuất

• Đối với hệ thống sấy thăng hoa với năng suất

lớn hay nhỏ về mặt kỹ thuật để đảm bảo an

toàn là phải cấp đông sản phẩm riêng Tuy

nhiên, ở một số hệ thống năng suất nhỏ thì hệ

thống lạnh an toàn hơn, kiểm soát dễ, nếu

xảy ra sự cố ảnh hưởng ít hơn, khắc phục dễ

dàng hơn Để tiện cho quá trình sấy, người ta

thiết kế hệ thống lạnh cấp đông sản phẩm

ngay trong buồng sấy thăng hoa

• Do buồng cấp đông sản phẩm cũng chính là

buồng thăng hoa nên buồng thăng hoa phải

bọc bảo ôn kỹ, gây khó khăn trong chế tạo,

cũng như trong bảo trì, bảo dưỡng

ảnh hưởng về độ tăng nhiệt độ của sản phẩm thì thời gian vận chuyển nhanh (điều này hoàn toàn thực hiện được)

• Tốn nhân công hoặc máy móc thiết bị vận chuyển sản phẩm từ buồng cấp đông riêng vào buồng sấy

• Hệ thống tự động điều khiển phức tạp và ít ổn

định khi thay đổi về điều kiện, môi trường,

vận hành

1.2.3.2 Giới thiệu máy sấy thăng hoa DS – 3[22]

Thiết bị sấy thăng hoa DS – 3 là thiết bị sấy khá hiện đại, lần đầu tiên được chế tạo tại Việt Nam Thiết bị DS – 3 hoạt động ở quy mô công nghiệp và đã được tự động hóa hoàn toàn Hệ thống đo lường và điều khiển tự động bằng chương trình được lập trình trên máy tính (Computer) hoặc trong các mạch vi xử lý (Microprocessor), vi điều khiển (Microcontroller) và nó điều khiển hệ thống quy trình công nghệ một cách mềm dẻo bằng máy tính

Dung tích sấy tối đa (8 ÷ 10) kg nguyên liệu, nhiệt độ lạnh đông vật liệu tối đa từ (-49 ÷ -45)°C; hệ chân không đạt gần như tuyệt đối; hệ thống lạnh chạy cho thiết bị ngưng tụ - đóng băng có nhiệt độ

bề mặt ngưng tụ đạt từ (-45 ÷ -40)°C; thời gian lạnh đông 3,5 ÷ 4h; thời gian sấy 10 ÷ 14h; hệ thống

tự động điều khiển và đo lường bằng máy tính đảm bảo đo chính xác các thông số công nghệ: Nhiệt

độ vật liệu sấy, nhiệt độ môi trường sấy, nhiệt độ tấm bức xạ, nhiệt độ cửa ra của buồng thăng hoa,

áp suất môi trường thăng hoa, độ ẩm vật liệu sấy.[48]

Hình 1 4 Hệ thống sấy thăng hoa DS – 3

Hình 1 5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy thăng hoa

1.2.3.3 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thăng hoa DS – 3

Gồm 3 giai đoạn [22]:

a) Giai đoạn 1: Là giai đoạn lạnh đông vật liệu sấy, chuyển ẩm trong vật liệu sấy từ trạng thái lỏng

sang trạng thái rắn, hạ nhiệt độ vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu xuống nhiệt độ cấp đông

▪ Cài đặt nhiệt độ cấp đông tcđ [°C] (temperature sensor: S1, S3)

▪ Cài đặt nhiệt độ tấm bức xạ nhiệt tbx [°C] (temperature sensor: S2)

▪ Cài đặt độ ẩm vật liệu sấy ban đầu Wbđ [%] và độ ẩm cuối cùng Wcc [%] (humidity ratio sensor: S4)

▪ Đưa chuột đến nút Start để khởi động hệ thống sấy thăng hoa làm việc Lúc đó máy nén SV4: cấp thấp và cấp cao (compressor 1, compressor 2) của hệ thống lạnh cấp đông vật liệu sấy hoạt động, van điện từ 1 và van điện từ 2 (solenoid valve 1, solenoid valve 2) hoạt động, đồng thời quạt làm mát của thiết bị ngưng tụ (condenser – fan) hoạt động

▪ Khi nhiệt độ vật liệu sấy tvls [°C] là (S3) = tcd và nhiệt độ buồng lạnh đông tbld [°C] là (S1) = tbl thì quá trình cấp đông kết thúc, khi đó máy nén cấp thấp và cấp cao (compressor 1, compressor 2) của hệ thồng lạnh cấp đông sản phẩm vật liệu sấy ngừng hoạt động, đồng thời van điện từ 1 và van điện từ 2 (SV1: solenoid valve 1, SV2 solenoid valve 2) ngừng hoạt động

▪ Van điện từ 5 (SV5: solenoid valve 5) hoạt động trong khoảng 15 ÷ 30s rồi ngắt, tại thời điểm này bắt đầu chuyển qua giai đoạn 2

▪ Đo lường S1, S2, S3, S4, S5 rồi vẽ đồ thị biểu diễn quá trình

b) Giai đoạn 2: là giai đoạn sấy thăng hoa, hạ áp suất buồng thăng hoa xuống áp suất chân không và

nhỏ hơn áp suất của điểm ba thể (4,58mmHg), chuyển ẩm trong vật liệu sấy từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi, kết thúc giai đoạn sấy thăng hoa khi nhiệt độ tâm vật liệu sấy đạt tới 0°C (chính xác

là 0,0098°C)

▪ Sau khi van điện từ 5 (SV5: solenoid valve 5) ngừng hoạt động thì máy nén 3 (compressor 3) của hệ thống lạnh chạy cho biết bị ngưng tụ - đóng băng (condensing – freeze steam equipment/tank) hoạt động, bơm chân không (vacuum pump) hoạt động, đồng thời van điện từ 3, van điện từ 4 (SV3: solenoid valve 3, SV4: solenoid valve 4) hoạt động

▪ Đo lường S1, S2, S3, S4, S5 rồi vẽ đồ thị biểu diễn quá trình

▪ Điện trở bức xạ làm việc theo đặc tính sau:

- Khi (S2) = tbx thì ngừng cấp nguồn cho điện trở bức xạ

- Khi (S2) = tbx – 15 thì cấp nguồn cho điện trở bức xạ hoạt động

▪ Khi nhiệt độ vật liệu sấy (S3) = 0[°C] sẽ báo tín hiệu quá trình sấy thăng hoa kết thúc, sau đó trực tiếp chuyển sang giai đoạn 3

c) Giai đoạn 3: Là giai đoạn sấy chân không nhiệt độ thấp, kết thúc giai đoạn này khi có sự cân bằng

nhiệt xảy ra (nhiệt độ vật liệu sấy bằng nhiệt độ tấm bức xạ, bằng nhiệt độ môi trường thăng hoa và

độ ảm đạt tới độ ẩm theo yêu cầu)

▪ Sau khi kết thúc giai đoạn 2 (sấy thăng hoa) thì máy nén 3 (compressor 3) của hệ thống lạnh chạy cho thiết bị ngưng tụ - đóng băng (condensing – freezing steam equipment) hoạt động, bơm chân không (vacuum pump) hoạt động, đồng thời van điện từ 3, van điện từ 4 (SV3: solenoid valve

3, SV4: solenoid valve 4) vẫn hoạt động

▪ Khi nhiệt độ vật liệu sấy bằng nhiệt độ môi trường sấy và bằng nhiệt độ tấm bức xạ nhiệt, có nghĩa: (S3) = (S1) = (S2) đồng thời độ ẩm vật liệu sấy bằng độ ẩm cuối cùng, có nghĩa (S4) = Wcc thì kết thúc quá trình sấy, hệ thống sấy thăng joa sẽ ngừng hẳn

1.2.4 Ảnh hưởng của quá trình sấy thăng hoa đến chất lượng sản phẩm

Sản phẩm sấy thăng hoa hoàn lưu lại rất tốt các đặc tính cảm quan, chất lượng dinh dưỡng và thời gian bảo quản dài khi được bao gói đúng cách Chỉ có những thay đổi nhỏ về chất lượng protein, tinh bột và các hydrocacbon khác [45]

Các chất dễ bay hơi không bị cuốn vào hơi nước sinh ra trong quá trình thăng hoa mà bị mắc lại trong khung sản phẩm Kết quả là 80 – 90% mùi được giữ lại [7]

Kết cấu của sản phẩm được duy trì tốt: ít bị co ngót và không bị hiện tượng cứng Cấu trúc xốp cho phép quá trình làm ướt trở lại nhanh chóng và hoàn toàn, nhưng nó dễ vỡ và cần bảo vệ tránh bị hư

hại cơ học[45] Tuy nhiên cấu trúc xốp của sản phẩm có thể để cho oxy xâm nhập và gây oxi hóa lipid[7] Vì vậy, sản phẩm phải được bao gói trong khí trơ Những thay đổi của thiamin và acit ascorbic trong quá trình sấy thăng hoa ở mức độ vừa phải và sự thất thoát của các vitamin khác không đáng kể[40]. Tuy nhiên, sự thất thoát các dinh dưỡng do các quá trình chuẩn bị trước khi sấy, đặc biệt là quá trình chần hấp ít nhiều có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy thăng hoa[34]

1.2.5 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa

❖ Ưu điểm

- Hình dáng, màu sắc, dinh dưỡng, hương thơm, thành phần, vị của nguyên liệu chỉ biến đổi ít hoặc không biến đổi

- Tăng độ ổn định của sản phẩm ở trạng thái khô[42]

- Cấu trúc sản phẩm không đổi, dễ phục hồi nguyên trạng, thời gian phục hồi nhanh

- Thời gian bảo quản dài do 95 – 99.5% lượng ẩm đã mất đi, vận chuyển và bảo quản ở điều kiện bình thường[35]

- Có thể đạt được và duy trì tính vô trùng của sản phẩm[35]

❖ Nhược điểm

- Trang thiết bị đắt, thao tác khó, khó hoạt động ở nhiệt độ dưới –60°C, cần máy hạ áp suất phải

có hiệu suất cao, chi phí vận hành rất tốn kém[45]

- Khi đóng gói cần phải lưu ý thật kỹ, vì khô nên nó có tính hút ẩm rất cao, nên cần phải đóng gói kín hút chân không hoàn toàn

- Giá thành thiết bị cao, vận hành cần công nhân kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, tiêu thụ năng lượng lớn hơn các phương pháp sấy khác[23]

- Các hợp chất dễ bay hơi có thể bị mất đi trong môi trường chân không[13]

1.2.6 Ứng dụng của công nghệ sấy thăng hoa

• Dược phẩm và công nghệ sinh học

Các công ty dược phẩm thường sử dụng phương pháp sấy thăng hoa để tăng thời hạn bảo quản của các sản phẩm, như vắc-xin và các loại thuốc chích khác[34] Bằng cách tách nước ra khỏi vật liệu và niêm phong vật liệu trong lọ, vật liệu có thể dễ dàng cất giữ, vận chuyển và sau đó được tái tạo thành dạng ban đầu để tiêm

• Công nghiệp thực phẩm

Hầu hết thực phẩm có chứa hàm lượng nước cao (nhiều loại trái cây có chứa đến 80 – 90% nước), bằng cách sấy thăng hoa có thể giúp loại bỏ lượng nước này làm cho thực phẩm nhẹ hơn rất nhiều, thuận lợi cho quá trình vận chuyển[39].

Các công ty chuyên về các đồ dùng cho trang trại quân sự và cắm trại cũng cung cấp thực phẩm sấy thăng hoa để giúp khách hàng dễ dàng hơn trong việc mang theo thực phẩm NASA cũng đã có những thực phẩm sấy thăng hoa phục vụ cho cuộc sống ngoài vũ trụ[13]

• Công nghiệp kỹ thuật

Trong quá trình tổng hợp hóa học, các sản phẩm thường được làm đông lạnh để làm cho chúng ổn định hơn, hoặc dễ dàng hòa tan trong nước để sử dụng tiếp theo Trong phân tách sinh học, sấy đông có thể được sử dụng để giúp làm sạch giai đoạn cuối bởi vì nó hiệu quả trong việc loại bỏ các dung môi Hơn nữa, nó có khả năng tập trung các chất có trọng lượng phân tử thấp quá nhỏ để có thể được loại bỏ bằng màng lọc[9]

1.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình lạnh đông [18], [24]

Lạnh đông là một quá trình bảo quản thực phẩm và vật liệu sinh học khác một cách có hiệu quả vì

sự biến đổi của nước từ trạng thái lỏng thành tinh thể đá làm giảm hoạt động của nhiều emzyme và

vi sinh vật.[3]

Quá trình lạnh đông hạ nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống dưới điểm đóng băng của dịch bào Tại nhiệt độ này các tinh thể băng bắt đầu hình thành trong mô tế bào (nhiệt độ kết tinh hay nhiệt độ nóng chảy) Khi nhiệt độ hạ xuống thêm nữa càng có nhiều tinh thể băng hình thành làm cho nồng độ dung dịch trong thực phẩm được cô đặc lại Trong quá trình lạnh đông thực phẩm, yếu tố quan trọng nhất đến sự đóng băng là nồng độ phân tử gam của dịch tế bào Bởi vì như chúng

ta biết mỗi một phân tử dịch tế bào đều liên kết với một phân tử nhất định Để đóng băng được mỗi phân tử nước liên kết này cần phải làm lạnh đến 1,84°C

Đó chính là độ hạ băng điểm Δt trong định luật Raun:

Quá trình lạnh đông phải được tiến hành nhanh nhất có thể, với tốc độ phù hợp như thế sẽ ít hoặc không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Tránh lạnh đông chậm sẽ tạo ra các tinh thể nước

đá lớn, gây hiện tượng phá vỡ cấu trúc tế bào làm các sản phẩm bị chảy nước dịch bào và sản phẩm

bị nhũn ra sau khi bị tan giá Ngược lại làm lạnh đông nhanh dẫn đến sự hình thành các phân tử nước đá nhỏ giữ gần như nguyên vẹn chất lượng sản phẩm [hh] Ở khoảng nhiệt độ (-20 ÷ -10) °C các tinh thể tạo thành có kích thước lớn không đều, ở nhiệt độ (-22 ÷ -20) °C các tinh thể tạo thành

có kích thước nhỏ đều Nếu nhiệt độ (-40 ÷ -10) °C thì các tinh thể đá tạo ra rất nhỏ và nếu nhiệt độ

đông lạnh đạt -80°C thì chất lỏng sẽ không tạo thành các tinh thể mà chỉ tạo thành các chất rắn vô định hình.[18]

Hiện tượng ở nhiệt độ dưới 0°C, dưới điểm kết tinh mà nước chưa kết tinh thành đá gọi là hiện tượng quá lạnh Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nồng độ chất tan, cấu trúc màng tế bào và tốc

độ hạ nhiệt của môi trường xung quanh Nhiệt độ điểm quá lạnh và nhiệt độ điểm đóng băng hoàn toàn khác nhau.[10]

Các tinh thể đá xuất hiện ở điểm quá lạnh, tỏa ra ẩn nhiệt đóng băng làm tăng nhiệt độ thực phẩm Bởi vì, tốc độ thải nhiệt không kịp với tốc độ sinh nhiệt do tạo mầm tinh thể đá Ở điểm này, chủ yếu nước tự do cấu trúc bị tách ra và kết tinh Nhiệt độ thực phẩm tăng đến mức cao nhất và dừng ở

đó một lúc để hình thành quá trình đóng băng nước, đây là điểm đóng băng, sau đó tiếp tục giảm nhiệt độ Mỗi loại thực phẩm sẽ có điểm quá lạnh và điểm đóng băng khác nhau.[24]

Quá trình lạnh đông trải qua 3 giai đoạn được thể hiện ở hình 1.6[18], [24]:

Giai đoạn 1: Giai đoạn AB làm lạnh, hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ phòng 25°C xuống nhiệt độ

kết tinh => hiện tượng quá lạnh Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nồng độ chất tan, cấu trúc màng tế bào, tốc độ làm lạnh đông Nhiệt độ quá lạnh sẽ ảnh hưởng đến chất lượng quá trình lạnh đông Nếu độ quá lạnh lớn (nhiệt độ quá lạnh thấp) thì sự tạo thành tinh thể đá sẽ chậm, nhưng khi

đã tạo được mầm tinh thể đá thì sẽ xảy ra nhanh chóng, đồng loạt và hạt tinh thể đá rất nhuyễn Nếu

độ quá lạnh tang đến một mức nào đó sẽ không tạo được tinh thể đá mà chỉ tạo được chất rắn vô định hình.[15]

Giai đoạn 2: Giai đoạn BCD – giai đoạn kết tinh, nhiệt độ kết tinh không thay đổi Tkt = const Giai đoạn này gồm các giai đoạn nhỏ: BC khi nhiệt độ thực phẩm đạt đến nhiệt độ kết tinh nhưng nước chưa kết tinh, nhiệt độ giảm dưới điểm kết tinh Lúc này ẩm bắt đầu kết tinh Quá trình BC xảy ra rất nhanh Sau đó nhiệt độ sản phẩm sẽ tang bằng nhiệt độ kết tinh và thực hiện quá trình kết tinh Quá trình kết tinh về lý thuyết nhiệt độ không thay đồi nhưng thực tế nhiệt độ có thay đổi.[20]

Hình 1 6 Quá trình hình thành điểm đóng băng

Giai đoạn 3: Giai đoạn lạnh đông sâu, có thể gọi là quá trình cân bằng nhiệt Sau khi kết tinh xong

nhiệt sẽ giảm đến nhiệt độ cuối cùng theo yêu cầu công nghệ đặt ra

Trong suốt giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh, nhiệt độ giảm nhanh xuống dưới điểm lạnh đông của nước (0°C)[10] Nước trong tế bào vẫn chưa đóng băng, vì trong tế bào có chất tan cần hạ nhiệt

độ < 0°C mới tạo mầm tinh thể Khi đó lượng nhiệt yêu cầu tách ra lớn trong giai đoạn 2 để chuyển lượng lớn nước liên kết thành nước đá, sự thay đổi nhiệt độ rất ít vì giai đoạn này được gọi là giai đoạn ngưng nhiệt Có khoảng ¾ nước được chuyển đổi tạo thành nước đá, nhiệt độ một lần nữa bắt đầu giảm và trong suốt giai đoạn thứ 3 này hầu như lượng nước còn lại đóng băng Một lượng nhỏ nhiệt đã được tách ra trong suốt giai đoạn 3 này

Khi nhiệt độ của sản phẩm giảm xuống dưới 0°C, dung dịch đầu tiên được làm lạnh xuống nhanh, sau đó dung dịch bắt đầu kết tinh hoặc hình thành kết tủa và tinh thể nước đá hình thành ở giai đoạn

2 Đầu tiên có một ít phân tử, đó là những phân tử nhỏ của chất lơ lửng không hòa tan trong chất lỏng hoặc sử kết hợp ngẫu nhiên của các phân tử nước để tạo thành tinh thể nước đá theo tiêu chuẩn

Sang giai đoạn 2 các tinh thể lớn dần lên, lượng nhiệt tách ra chậm kết quả làm cho quá trình lạnh đông chậm lại, tinh thể đá hình thành với kích thước lớn hơn và số lượng ít hơn, có thể gây ra sự phá vỡ vách tế bào, kết quả làm mất chất dịch và làm thay đổi cuấ trúc của sản phẩm khi tan giá Ngược lại, lượng nhiệt tách ra nhanh là kết quả của quá trình lạnh đông nhanh, tạo ra số lượng lớn tinh thể nước đá nhỏ Vì vậy, giảm sự hao hụt chất dịch và sự phá vỡ vách tế bào.[24]

1.4 Kết luận tổng quan

Qua tổng quan, phân tích và tổng hợp cho thấy rằng thịt heo là một thực phẩm quen thuộc có nhiều giá trị dinh dưỡng, cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cơ thể Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm được chế biến từ thịt heo Tuy nhiên, sau khi trải qua các phương pháp chế biến thì thịt heo không còn giữ được nguyên vẹn các đặc tính vật lý và các giá trị dinh dưỡng như ban đầu Vấn đề được đặt ra là làm thế nào để bảo toàn được các tính chất cũng như các thành phần dinh dưỡng tuyệt vời trong sản phẩm thịt heo mà vẫn giúp sản phẩm bảo quản được lâu hơn Một phương pháp mới được sử dụng để chế biến cũng như bảo quản đang được sử dụng là phương pháp sấy thăng hoa Lạnh đông dùng để bảo quản tỷ lệ nước đóng băng yêu cầu khoảng 80- 90%, bởi vì ở tỷ lệ nước đóng băng này vi sinh vật không có khả năng xâm nhập và có thể bảo quản thực phẩm trong thời gian dài Nhưng trong sấy thăng hoa, quá trình lạnh đông yêu cầu tỷ lệ nước đóng băng là 100% vì ở điều kiện này nước sẽ thăng hoa hoàn toàn, hiệu suất quá trình sấy sẽ đạt Đồng thời sấy thăng hoa sẽ giữ được màu sắc cũng như các thành phần của sản phẩm, protein là một thành phần quan trọng trong thịt heo Đặc biệt protein thịt heo chứa các acid amin thiết yếu, là một protein hoàn thiện cho cơ thể Với những lý do trên cho thấy rằng quá trình sấy bình thường không phù hợp cho bảo quản thịt heo Quá trình sấy thăng hoa là một phương pháp tối ưu cho quá trình

bảo quản hịt heo Vì vậy yêu cầu đặt ra là tỷ lệ nước đóng băng phải đạt 100% Ta phải tiến hành xây dựng mô hình toán phù hợp với tính chất vật lý cũng như thành phần hóa học của thịt heo, nghiên cứu những yêu cầu trong quá trình lạnh đông thịt heo Vì thế nhóm chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu giai đoạn 1 của quá trình sấy thăng hoa- quá trình lạnh đông thịt heo để tạo ra sản phẩm thịt heo chất lượng tốt ứng dụng làm nguyên liệu cho các sản phẩm cao cấp

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Sơ đồ nghiên cứu

Hình 2 1 Sơ đồ nghiên cứu

Sản phẩm và bảo quản

Kết luận

Đ

Không đạt yêu cầu

Thẩm định lại khâu phân tích đối tượng công nghệ

Thẩm định lại

mô hình

Thẩmđịnh lại kết quả tối ưu

Thẩmđịnh lại khâu thực hiện

Xác lập quy trình công nghệ STH thịt heo

Nghiên cứu công nghệ STH

thịt heo

Cài đặt và vận hành hệ thống STH thịt heo theo các chế độ trên quy trình đã thiết lập

Xem lại các hàmmục tiêu

Xem lại khâu xác lập QTNC Hiệu chỉnh lại khâu thực hiện

Đánh chất lượng sản phẩm thịt heo STH

Công nghệ sấy thăng hoa

Phát triển công sau giết

mổ

đề

Thẩm định lại khâu đặt vấn đề

Qua phân tích và tiếp cận hệ thống sấy thăng hoa theo sơ đồ hình 2.1 ta thấy, quá trình sấy thăng hoa gồm 2 giai đoạn (lạnh đông và sấy thăng hoa) Đây là các quá trình hóa lý phức tạp, vừa truyền nhiệt lạnh đông vừa truyền nhiệt tách ẩm và chuyển pha Vì thế, phương pháp xác định công nghệ sấy thăng hoa cũng khá phức tạp, và được thực hiện theo các bước sau[28]:

• Xác định thành phần hóa học của thịt heo, đồng thời quan tâm đến các thành phần hóa học và các chỉ tiêu quyết định đến chất lượng của sản phẩm (giá trị dinh dưỡng, giá trị dược phẩm và giá trị mỹ phẩm)

• Mô hình hóa và tối ưu hóa, xác lập chế độ công nghệ giai đoạn sấy thăng hoa

• Xác định các thông số nhiệt, vật lý cần thiết và mô tả động học cho quá trình sấy thăng hoa

• Xác lập chế độ công nghệ sấy thăng hoa

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Thịt heo được mua từ cửa hàng thực phẩm Vissan

Hình 2 2 Nguyên liệu thịt heo

Các bước chuẩn bị mẫu

▪ Bước 1: Thịt nạc đùi heo mua về rửa sạch để loại bỏ các chất bẩn, bụi và long hoặc máu có thể

bị dính lên thịt

▪ Bước 2: Cắt thịt thành từng khối nhỏ khối lượng khoảng 100g để giảm thời gian hấp

▪ Bước 3: Bỏ thịt vào nồi hấp hơi nước đang sôi, hấp cho đến khi thịt chín khoảng 20- 25 phút,

không hấp lâu quá thịt bị tổn hao chất dinh dưỡng, tốn thời gian và chi phí năng lượng

▪ Bước 4: Cắt thịt thành từng miếng nhỏ hình vuông có kích thước khoảng 2cm và có độ dày

khoảng 2mm

▪ Bước 5: Định lượng khối lượng thịt trên mỗi khay và xếp thịt thành lớp, hạn chế các miếng thịt

bị chồng lên nhau Sau đó, cho vào tủ cấp đông

2.3 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu

Trong thí nghiệm này, các loại thiết bị dùng để tiến hành không quá phức tạp

Thiết bị chính của quá trình nghiên cứu là hệ thống sấy thăng hoa DS – 3 của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Cách sử dụng:

▪ Cắm điện, mở công tắc để chuẩn bị sử dụng máy sấy

▪ Khởi động máy tính, chạy phần mềm sấy thăng hoa đã được cài đặt trong máy tính, đóng van xả nước

▪ Đưa chuột đến nút Start để ấn khởi động hệ thống sấy thăng hoa làm việc

▪ Khi nhiệt độ trong buồng thăng hoa hạ xuống nhiệt độ âm sâu (khoảng 40°C) tạo điều kiện tiêu diệt vi sinh vật có hại thì cho sản phẩm vào, khóa van của máy hút chân không

▪ Cài đặt áp suất cần sấy, cài đặt nhiệt độ để khới động quá trình sấy thăng hoa

▪ Khi quá trình sấy chân không bắt đầu thì tiến hành cấp nhiệt để đạt nhiệt độ cần khảo sát

Thiết bị chính để cấp đông mẫu là tủ cấp đông được đặt tại xưởng công nghệ thực phẩm 3, khoa Công Nghệ Hóa học & Thực phẩm – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, tủ lạnh hạ nhiệt độ sản phẩm xuống khoảng -45°C

Ngoài ra, còn có các thiết bị khác như:

- Cân khối lượng, cân điện từ 4 số, sai số cho phép ±0,1 g

- Bộ đo nhiệt độ bề mặt mẫu và đo nhiệt độ tâm mẫu Dual Digital Thermometer được sản xuất ở Nhật Bản Nhiệt kế đo nhiệt độ bề mặt mẫu có giới hạn nhiệt độ là -50 ÷ -70°C, sai số là ±1, nhiệt kế đo nhiệt độ tâm mẫu với biên độ nhiệt chính xác là -10 ÷ -50°C, sai số ±0,05°C

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp thực nghiệm xác định các thành phần hóa học của thịt heo sấy thăng hoa 2.4.1.1 Phương pháp xác định độ ẩm

Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đối lưu đến khối lượng không đổi

➢ Nguyên lý: Dùng sức nóng làm bay hết hơi nước trong thực phẩm Cân khối lượng thực phẩm trước và sau khi sấy khô, từ đó tính ra phần tram nước trong thực phẩm

là M1 (g)

Đặt cốc vào tủ sấy đang ở nhiệt độ 105°C, sấy khoảng 4h thì lấy cốc mẫu ra để nguội 15 phút trong bình hút ẩm có chất hút ẩm Cân cốc mẫu đã sấy

Cân xong để cốc vào sấy tiếp khoảng 2 giờ thì cân lại lần nữa cho đến khi trọng lượng cốc mẫu giữa các lần sấy không đổi Ghi nhận khối lượng M2 (g)

Ta tiến hành 2 lần thí nghiệm và lấy kết quá trung bình của hai lần

➢ Tính kết quả:

Độ ẩm tính bằng phần trăm (X1) theo công thức

Trong đó: M1: khối lượng chén sấy và mẫu trước khi sấy (g)

M2: khối lượng chén sấy và mẫu sau khi sấy (g)

M0: khối lượng chén sấy (g)

Xác định độ ẩm bằng máy đo độ ẩm

Máy sấy khô bằng tia hồng ngoại, máy thường gắn liền với cái cân đặt mẫu Sau khi trải đều mẫu trên đĩa cân rồi bật nút cho tia hồng ngoại đi qua để làm nóng mẫu và làm bốc hơi nước trong mẫu Khi kết thúc, máy sẽ hiển thị độ ẩm của mẫu lên màn hình

2.4.1.2 Phương pháp xác định hàm lượng protein

Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Kjeldahl, sản phẩm được đem đi phân tích ở trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3 ở Quận 5, TP.HCM

Phương pháp Kjeldahl được trình bày chi tiết ở phần Phụ Lục

2.4.2 Phương pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ cấp đông làm cơ sở xác định nhiệt độ lạnh đông thích hợp cho giai đoạn 1 sấy thăng hoa

2.4.2.1 Cơ sở khoa học xác định tỷ lệ nước đóng băng [19], [20], [21]

Các giả thiết ban đầu:

Hàm mục tiêu cần xây dựng có dạng: = f (Te, T0, τ, R)

Trong đó: xem các thông số nhiệt – vật lý vật liệu ẩm gần như không đổi

- Te (°C): nhiệt độ trung bình của vật liệu ẩm cuối quá trình lạnh đông, Te < Tkt

- Tkt (°C): nhiệt độ kết tinh của nước trong vật liệu ẩm lạnh đông, Tkt = (-1,15 ÷ -1,5) °C

- T0 (°C): nhiệt độ môi trường lạnh đông

- Tf (°C): nhiệt độ môi trường lạnh đông (Tf < Te)

- δ = 2R (m): bề dày của lớp vật liệu ẩm cần nghiên cứu

- δ0 (m): bề dày của khay inox

- ρ (kg/m3): khối lượng riêng của vật liệu ẩm

- Cpn (kJ/(kg.K)): nhiệt dung riêng của ẩm (nước) có trong vật liệu ẩm

- Cpb (kJ/(kg.K)): nhiệt dung riếng của ẩm đóng băng (nước đá) bên trong lớp vật liệu ẩm

- Cck (kJ/(kg.K)): nhiệt dung riêng của chất khô tuyệt đối trong vật liệu ẩm

- λ (W/(m.K)): hệ số dẫn nhiệt lớp đóng băng ở vùng (I)

- λ0 (W/(m.K)): hệ số dẫn nhiệt qua lớp inox

- ωtb = [0,1]: tỷ lệ nước đóng băng trung bình theo nhiệt độ lạnh đông của vật liệu ẩm

- ω = Gnb/Gn = [0,1]: tỷ lệ ẩm (nước) đóng băng của ẩm trong vật liệu ẩm

- Gnb, Gn, G (kg): khối lượng ẩm (nước) đã đóng băng và tổng khối lượng ẩm (nước) có trong vật liệu ẩm

- Wa = Gn/G = (0,1): tỷ lệ ẩm (hay độ ẩm tương đối) có trong vật liệu ẩm và được phân bố đều

- L (kJ/kg): ẩn nhiệt đông đặc của nước

- τ (h): là thời gian làm lạnh đông vật liệu ẩm ở dạng tấm phằng

Lạnh đông thịt heo với mô hình dạng tấm phẳng (hình 2.2), trong đó:

- dx: bề dày của lớp nước đóng băng trong vật liệu ẩm khi Te bắt đầu bé hơn Tkt

- F (m2): tiết diện trao đổi nhiệt của lớp vật liệu ẩm ở dạng tấm phẳng

- α (W/(m2.K)): hệ số tỏa nhiệt của môi trường làm lạnh đông

- Điều kiện ban đầu: khi Te = Tkt thì τ = 0, ω = 0, = 0

- Điều kiện biên: khi τ = 0 thì x = 0; khi τ = τ thì x = δ

Hình 2 3 Mô hình dạng tấm phẳng

2.4.2.2 Thiết lập bài toán xác định tỷ lệ nước đóng băn [19], [20], [21]

Phương trình cân bằng nhiệt trong quá trình lạnh đông được viết như sau:

Nhiệt lượng của vật liệu ẩm trao đổi nhiệt với môi trường bằng tổng nhiệt lượng lấy ra để làm kết tinh ẩm bên trong vật liệu ẩm và nhiệt lượng lấy ra để làm giảm nhiệt độ vật liệu ẩm từ nhiệt độ kết tinh Tkt xuống nhiệt độ Te

(2.6)Biến đổi (2.6) rồi lấ tích phân 2 vế sẽ thu được:

(2.7) Biến đổi (2.7) và thay δ = 2R sẽ thu được: