Luận văn thiết lập chế Độ sấy vi sóng tối Ưu cho màng gấc bằng phương pháp tối Ưu hóa Đa mục tiêu trên cơ sở thuật toán vượt khe

Nghiên cửu sự biến dỗi hàm lượng carotenoids của gắc trong các diệu kiện khác nhau về tốc độ gió ăn/s trong quả trình sảy vị sỏng...Š7 3.2.4.. DANH MỤC CÁC BẰNG Bang 1.1: Thanh phan định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

NGUYEN TUAN LINH

THIET LAP CHE DO SAY VI SONG TOI CU CHO MANG GAC BANG

PHƯƠNG PHÁP TỎI ƯU HÓA DA MỤC TIỂU TRÊN CƠ SỞ

THUẬT TOÁN VƯỢT KIIE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KIIOA IIQC

KY THUAT NHIET

Hà Nội - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ BẢO TẠO

TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

NGTIVEN TUAN LINH

TULET LAP CLIE DQ SAY V1SONG TOL UU CLIO MANG GAC BANG

PHƯƠNG PHÁP TÔI ƯU HÓA ĐÁ MỤC TIÊU TRÊN CƠ SỞ

'THUẬT TOÁN VƯỢT KHE

LUẬN VĂN THIẠC SĨ KHOA HỌC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tin cam đoan đây lá công trinh nghiên cứu của bản thân tôi, được thục tiện dưới sự hướng dẫn khoa học của tập thể hướng dẫn Tắt cả những tài liệu mà luận văn có trích dẫn đã được liệt kê dầy đủ và rõ ràng, ngoài ra tác giả không trích dẫn bát kỷ tài liệu nảo khác Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trúng thục và chưa lừng được sỉ khác công bố trong bất kỳ công Irinh mào

Tác giả luận văn

Neuyén Tuan Linh

TỜI CẮM ƠN

Trước hết, tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,

Viện Đào tạo 8au Đại học và các Giáo sư, Tiên sỹ của Viên Khoa hoc & Công nghệ Nhiệt Lạnh, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm đã tạo điều kiện

thuận lợi và gop nhiêu ý kiên quý báu giứp tôi hoàn thành luận van nay

Dic biệt, tôi xin bảy tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS TSKH Nguyễn Văn

Mạnh và TS Nguyễn Đức Trung đã hết lòng hướng dẫn, giún đố, tìn tưởng và Lạo

xnọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thục biện để tải

Tôi xin chân thành câm ơn nhóm thực hiện dễ tài T2016-PC-033 “Nghiên

cửu phương pháp sảy mảng gắc nguyên chất từ mảng gắc nhằm giám thiểu sự tốn thất B-Oarotcn và Ticopen”” đã giúp đố, lạo điều kiện cho tôi Lirn hiểu tải liệu và thực hiện các thí nghiệm thực tế

Tôi xin cảm ơn bố mẹ, người thân và bạn bè dã ủng hộ vả động viên tôi

trong quá trinh nghiền cửu

Tôi xin chân thành cám ơn!

Tác giả luận văn

Nguyễn Tuấn Linh

DANH MỤC CÁC BẰNG 0 cào ererree ¬-

MỞ ĐẦU HH HH HH HH gi ¬

1.1 Tổng quan về cây gÃo con nu 3

1.2.3 Giá trị sinh học của hợp chất carotenoids - - 10

1.2.4 Ảnh hưởng của yếu tô ngoại cảnh đến sự biến đổi carotenoids L3

1.3.2 Dặc điểm của sấy vi sóng nen T5

133 tạo chung của hệ thống sấy vi sóng, - - 16

1.4 Các vấn đề tan tai va nội dưng nghiên cửu a1

CHUONG 2: LY THUYET TOL UU HOA VA PHAT TRIEN TOI UU HOA DA

2.1 Khai niệm về bài toán tôi tru hóa và ý nghĩa của nó - - 233

2.2 Phương pháp giải bài toán tối tru hóa đa mục tiêu BT

2.2 Khái quátvẻ bước chuyén đồng trong quá trình tôi tu hóa lặp 31

2.4 Phương pháp xác định bước vượt khe ieceeeeoeeeeu3Ó)

243.1 Xác định bước vượi khe dựa theo đạo hàm 39

2.3.2 Xác định bước vượt khe dựa theo giá trị ham 5¬

25 Sơ để nguyên lý thuật toán tôi tru hóa vượt khe 44 2.6 Hước vượt khe và hưởng trục giao tực nón (hưởng chiều Affine) 46 CHƯƠNG 3: BỘ TRÍ THÍ NGHTỆM VÀ XU LY SO LIRU XAC BINH CHE BO

SAY TOIUU

3.2 Phuong pháp bố trí thí nghiệm - - 35 3.2.1 Phương pháp lẫy mẫu vá xử lý mẫu o5 ¬

3.2.2 Nghiên cửu sự biển đổi trong các điều

kiên khác nhau về chỉ số công suất riêng phân (W/g) trong quá trình sây vì sóng

am hong carotenoids cia

35 3.2.3 Nghiên cửu sự biến dỗi hàm lượng carotenoids của gắc trong các diệu

kiện khác nhau về tốc độ gió ăn/s) trong quả trình sảy vị sỏng Š7 3.2.4 Xác định hàm luong lycopene va f-carotene 58

3.3 Kết quả thí nghiệm tt nu _

3.5 Thống nhất hóa các mye CW ee sscccsescasinsssssssssseeeseeeeesiiessitenveervsesesaseee cB 3.6 Thidt lap ham muc tigu tuong diong vé điều kiện 69 3.7 Cục tiểu hóa hảm mục tiêu tương đương, ceeess 7U

KẾT LUẬN CHURG VÀ ĐÊ XUẤT HƯỚNG NGHIÊK CÚU

TÀI LIEU THAM KHAO

PHU LUC I: CODE PASCAL

3

DANH MỤC CÁC BẰNG

Bang 1.1: Thanh phan định đưỡng trong quả

Bang 1.2: Thành phần acid béo trong màng đỏ quả gấc

Bang 1.3: Mét sé chudn thiét ké dng đẫn sóng

Bang 3.1: Đề trí thí nghiệm trong các điển kiện khác nhau về công suất riêng phan Bang 3.2: Đồ trí thí nghiệm trong các điều kiện khác nhau về tốc độ gió

Bang 3.3: Kết quả thí nghiệm kiểm tra ảnh hưởng của tốc độ gió đến hàm lượng lyeopene và B-carotene

Bảng 3.4: Kết quá thí nghiệm kiểm tra ảnh hướng của công suất vị sóng riêng phẩn đến hàm lượng Ìyeopene và B-carolene

Bang 3.5: Kết quả thí nghiệm kiểm tra ảnh hưởng của tắc độ gió đến hàm lượng lycopene va Ô-carotene đã chuẩn hoa

Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm kiếm tra ảnh hưởng của công suất vi sóng riêng phần dến hàm lượng iycopene và f-oaroteno đã chuẩn hóa

DANH MỤC CÁC HỈNH VẼ, ĐỎ THỊ

Hình 1.1: Câu tạo muội ỗ hợp chả

Hình 1.2: Sự trao dỗi chất và sinh tổng hợp carotenoids (Shan Lai & Li Li, 2008) Hình 1.3: Quá trình chuyến hóa beta-carotene thành vitamin A

caroletoids ( opezynski, 2005)

Tình 1.4: Sự biển đồi cia hop chat carotenoids

Hinh 1.5: Thang sóng diên tir

Hình 1.9: Cầu tạo bên trong dén magnetron

Hinh 1.10: Cầu trúc ông dẫn sóng,

Hinh 2.1: Cực đại của của [Qx) cũng chỉnh là cực tiếu của —[Qx)

Hình 2.2 Nguyên tắc chuyển động vượt khe

linh 2.3 Sự biển thiên hàm mục tiêu dọc theo hướng chuyển động

linh 2.4 Lưu để thuật toán xác định bước vượt khe dua theo dao ham theo hướng Hình 3.5 Dâu hiệu vượt khe đựa theo giá trị hảm tại ba điểm liên tiếp

Tình 3.6 Xác định bước vượt khe đựa theo giá trị hàm

Tình 2.7 Sơ để thuật toán tối ưu hóa vượi khe,

Hình 2.8 Sự hình thành hướng chiếu Aline

Tĩnh 2.9 Quá trinh cực tiểu hoá theo thuật toán VAT

Tlinh 3.1 Thiét bị sây vi sóng vận hành từ máy tính

Hình 3.2 Thiết bị sảy và hệ thông diều khiển

Hình 3.3 Mang gắc trên khay sây

vi

Hình 3.4: Mô hình hóa kết quả thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc gió đến hàm lượng lycopene

Hinh 3.5 Các hệ số phương trình dạng bậc 2 trơu từng khúc cia ham 7

Tlinh 3.6: Mô hình hóa kết quả thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc gió đến

hàm lượng f-carotene

Tình 3.7: Các hệ số phương trình đạng bậc 2 trơn tùng khúc của ham

Tinh 3.8: Mô hình hóa kết quả thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc gió đến

ham luong lycopene

Tình 3.9 Các hệ số phương trình dạng bậc 3 trơn từng khúc của hàm

Tinh 3.10: Mê hình hóa kết quả thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc gió đến

hàm lượng -carotene

Tình 3.11 Các hệ số phương trình đụng bậc 3 trơn từng khúc của hàm

vii

MỞ ĐẦU

Carotenoids được biết đến là một chất có giá trị lớn về y học, các hợp chất carotenoids như -carotene, Iyeopene, lutein va zeaxanthin cé kha ning kháng sự phat triển tế bảo ung thu da, ung thu phéi, diéu ti bénh tim mach va bệnh dục thủy tinh thé (Braun & Cohen, 2007) Trong nhỏm carotenoids, lycopene có tác dụng hỗ

tro làm giảm nguy cơ mắc bénh ung thư tuyển tiễn liệt (Karppi et al, 2009), con

lutein giúp lam gidm nguy cơ mắc bệnh ung thứ nội mạc (ở cùng, buồng trứng (Braun & Cohen, 2007) Trong tự nhiên, carotenoids có mặt trong nhiều loại thực vật như đu đủ, carôt, cà chua, gác và nhiều loại quả khác, đây là nguồn cung cấp earolenoids quan trong cho sơ thể cơn người Song, giá trị đình dưỡng về

carotenoids của các loại thực vật này khác nhan và được quyết định bởi thành phân,

hàm lượng các hợp chất trong nhóm carolenoids Đối với các sân phẩm chế biến

giàu carotenoids từ thực vật, sự biển đổi carotenoids xảy ra bởi sự tác dộng của nhiệt độ cao, ánh sáng và một số điều kiện khác, do đó trong các kỹ thuật chế biển, việc đâm bão liạn chế lối đa sự biến đối thành phân và hàm lượng carotenoids đông,

vai trỏ quyết dịnh chất lượng đình dưỡng của sản phẩm

Tại Việt Nam, gắc là một loại trái cây rất giàu carotenoit hàm lượng B-carotencit trong quả gic cao nhất so với các loại trái cây khác (Vuong, 2000), hàm lượng

lycopene gấp 76 lần so với o& chua (ishida et al, 2004), đồng thời trong mảng, hạt gắc còn chứa một lượng lớn vitamin E (Vuong et al, 2006) Béi vay, 4c đã được khai thác làm nguyên Héu chế biển nhiêu san phẩm giảu carolenoids như đầu gac,

Nhiều kỹ thuật, công nghệ ché

đụng như kỹ thuật sảy phun, sấy đối hưu trong chế biến các săn phẩm từ gắc Việc

sử dụng phương pháp sấy bằng nuệt độ làm giảm hàm lượng các hợp chất carotenoids trong gắc (Yardfon et aL, 2014) Khi sấy gắc bằng phương pháp sấy đông khô cho chất lượng tắt nhất hàm lượng carotenoids bị sụt giảm ít nhất so với

các phương pháp sấy khác (T.H.Tran et a, 2007), nhưng phương pháp này không,

thể ấp đụng trong quy mô công nghiệp vì chỉ phí rất lớn

Giàn dây, kỹ thuật sây vi sóng - một kỹ thuật áp dụng hiệu ứng nhiệt chuyển hóa xăng lượng bức xạ điện từ trong một vùng không gian hẹp được ứng đụng trong qua trình sây gác Phương phép này cho phép thoái ẩm lrên một nên nhiệt độ thấp và thời gian sây nhanh Việc áp dụng nhiệt độ thấp trong quá trình sảy có thể hạn chế

sự tác đệng của nhiệt độ đến sự biến đổi thánh phan va ham hiong carotenoids Cac

trghiển củu ứng dụng sẫy vì sóng trong nước đáng chú ý là oủa Nguyễn Đúc Trmg

và cộng sự bước đầu cho thấy khá năng làm tăng tốc độ thoát am cia sin phim

nàng gắc so với sẩy đổi lưu và sấy đồng khô Tuy hàm lượng jycopene và Ø-

carotene sau say thục hiễn trên thiết bị sây vi song cho kết quả tót hơn sấy đổi lưu, nhưng những kết quả thí nghiệm cho thấy việc sử dụng công suất vi sóng riêng phân

lớn hoặc kéo dài thời gian sảy làm giảm hàm lượng nhém lycopene Hơn nữa, cho

đến nay, các kết quá nghiên cửu vẻ tôi ưu hỏa da mục tiêu có ràng buộc cho quả trình sẩy vị sóng được công bé trong nước là rất ít Vì vậy, đẻ nàng cao hiệu quả quá trình sây màng gắc trong thiết bị sây vi sóng, góp phân nâng cao chất lượng va giả trí sân phim mang ge sau tha hoach, rit cin những nghiên cứu toàn điện và kỹ

lưỡng vẻ chế độ sây màng gắc trong thiết bị này

Với những phần tích trên đây, mục liêu nghiên cửu của đề tài đặt ra là xây dụng

phương pháp và giải quyết bải toàn thiết lập chế độ sấy vi sóng tối ưu cho mảng gắc

nhằm cực đại hóa hàm lượng jycapene và Ø-earoføne thu được trên sản phẩm sau

sấy Nội dung nghiên cửu đựa trên cơ sở phát triển áp dụng lý thuyết tối ưu hóa da

„mục tiêu có rằng, buộc bằng thuật toán vượt khe Kết quá nghiên cửu nhằm làm cơ

sở cho việc thiết lập chế độ sây vi sóng cho sản phần màng gắc và phát triển cho các loại sân phẩm nông sân khác

CHUONG 1 TONG QUAN

xuổi năm khô héo một lần nhưng vào mùa xuân nắm sau, Lừ gốc mục ra thân tới, mỗi gốc củ nhiều đây, mỗi đây có nhiên đốt, mỗi đốt có lá Lá gắc mọc so le,

chia thủy khia sâu, đường kính phiến lá 12-20em, đưới đáy là hình tím, trên mặt

có màu xanh lục sâm Gắc có hoa cải và hơa dực riêng biệt, hoa thường nở vào

thang 4-5, cánh hoa có màu vàng nhạt Quả non thường ra vào tháng 6, hình bau

due đài 15-20cr, điL nhợn, bên ngoài có nhiều gai nhỏ, khi chín có màn đỗ cam

Trong quả cỏ nhiều hạt xếp thành hàng dọc, quanh hat co mang mau dé mau Hạt Tất cứng, mâu nâu đen, quanh mép có răng cưa tủ vả rộng, chiều dai khoảng 25-

35mm, rộng 19-31mmn, day 10mm, bén trong hạt eỏ nhân chứa nhiều dầu ( Đỗ

'Tất Lợi, 2004)

Khdi lượng quả gắc không đồng đều, thay đổi tùy thu: vào giỏng, điều

kiện ngoại cảnh và chế độ chăm sóc Trong điều kiên chăm sóc tốt, mỗi gốc dây gắc có thể cho 100 quả/năm, trung bình tir 30-50 quã/năm, trọng lượng mỗi quả

oó thé thay đổi từ vải trăm gam đến 1,2-1,5kg, thậm chí lên tới 2-3kpg (Đỗ Tắt

Tượi, 2004) Dựa vào đặc điểm hinh thai, mau sắc gấc được chỉa thành các giống,

khác nhau:

- đắc nếp: quả to trọng lượng quả trung bình từ 1,5-2kp, nhiều lạt, gai to,

hạt thường cô màu đồ nhạt

- Gấc lai: quả tròn (o, chất lượng tốt, trọng lượng trung bình đại 2-3kg, quả ít gai, có màu xanh den, khi chin co mau đó, màng bao quanh hạt cỏ màu đỗ

thấm, cho năng suật cao

Giắc là một loại cây ưa sảng ngày ngắn, cây sinh trưởng tốt trong diều kiện

chiếu sảng mạnh nhưng quả phát triển tốt trong điều kiện chiểu sáng giảm Giai

đoạn quả đang lớn nếu gặp ánh sáng chiếu trực tiếp quả rất dễ bị rắm, thối hoặc

sớm rụng Vì vậy, trồng gắc nên lâm giản dé nang cao chất lượng va phẩm chất của quả Nhiệt độ trung bình cho trái gắc phát triển từ 25-27%, hạt go có thể nảy mâm ở nhiệt đô 13-15%C nhưng tốt nhất ở 25°C Gắc có khả năng chịu han tắt hơn chịu ủng Giai đoạn từ khi mười trồng đến trước khi ra hoa yêu cầu độ âm

của dat dat 65-70%, giai đoạn ra hoa cần độ ảm đạt 75%, khi trỗng nên lâm

vồng, u hay trang ở nơi có khả năng tiêu thoái nước lếL

(http://www haiduong dost gov.vi/nongnghiep/2menu-news&catid-] Kite mid=187&)

1.1.2 Thanh phan định dưỡng trong quê gắc

Quá gắc là một loại trải cây bổ dưỡng với nhiều dưỡng chất, vitamin cân thiết cho cơ thể, đặc biệt giàu B-caroten va lycopen, mang lại lợi ích sức khỏe cho người sử đụng Theo số liệu công bố bởi Viện định dưỡng (2007), trong

100, quá gắc (phần ăn được) chita: 77g nước; 10,5g glueid, 2,1g protein, 7,9, lipid, 1,8g chất xơ Ngoài ra còn chứa calei, sắt, kẽm, các vitamin H1, PP, C, „

va cic hop chat carotenoids (Vuong ef al., 2002) Thanh phan định dưỡng trong

qua gac thé hién 6 Bang 1.1

Bang 1.1: Thanh phan dink dưỡng trang quả gắc

Tìmh đường Gia oi trên 100w phần ăn được

Qua bảng 1.1 cho thay trong gắc có chứa một lượng lớn lycopene (49667

#g/100p) và [-carorene (21756 ng/100g) Ngoài ra còn có protem chiếm 2] % „ lipid chiém 7,9%, cùng với các loại nguyên tố khoảng như calei (56mg/I00g), sắt (12 mg/100g) và phospho (6 mg/100g) Lượng vitamie chiếm 11% trong thành phân đính dưỡng của quả

lâm lượng ÿ-carotene trong gắc cao nhất sơ với các loại trải cây khác (Vuong, 2000), đây là nguồn viatamin A thiên nhiên vô cùng quý giá giúp phỏng, Trgừa và điều trị một số bệnh về mắt, phòng chống ung thư phối và điều trị bệnh Lun anach (Braun & Cohen, 2007) Lycopene trong gắc gấp 76 lần trong cả chua (Ishida

et al., 2004), có tác dụng chỗng oxy hóa, chẳng lão hảa tế bảo, làm giảm nguy cơ

xnắc ung thư tuyển tiên liệt (Braun & Cohen, 2007)

'Trong quá gắc thi mảng, đó bao quanh hạt gắc có chửa lượng acid béo cao

hơn các bộ phận khác (22% khối lượng mảng hại), bao gdm har lượng cao các agid

cid

không no (34,08% acid oleic; 31,43% acid linoleic) va haan Iveng thép hon «:

béo no, trong dé acid palmitic chiém khoang 22,04% Thành phần acid béo trong,

nàng đỗ bao quanh hạt thể hiện ở Bảng 1.2

Rang 1.2: Thành phan acid béo trong mang dé qué gac

Qua bang 1.2 ta thy: trong gc cé diy dit ba loai chit béo khong no Ia oleic,

linoleic va linolenic Tam lượng oleie khá cao lá 3476 mg¿109g, hàm Luong linoleic

cao gan bang với lượng oleic là 3206 mụ/100g Rén cạnh đó làm lượng plauniúc cũng khả cao lá 2248 mg/100g chiếm 22,04 % tổng số acid béo trong gắc lrong

gắc có chưa acid béo linolenic một loại acid béo rất tốt cho sức khỏe, chiếm 2,14 %

tổng số acid béo gủa gắc

Trong các bộ phận của quả gắc thì phần hạt từ lâu đã được sử dựng trong đông y giúp điền trị một số bệnh như quai bị, mụn nhọt, trĩ, phụ nữ sưng vú ( Iilips://vi.wikipedia.org/wiki/Gic) Thành phần của hại gồm có: 684 nước, 55.3%

chất béo; 16,6% chất đạm; 1,8% tanni, 2,8% xenluloza, 2,9% chất vô co; 2,9%

đường, 11,7% chất khoáng Ngoài ra còn có mội lượng nhỗ các men photphatoza, imvcctaza và peroxydaza Theo Hến sĩ Đỗ Tất Lợi (2004), trong hạt gắc không có alkaloid, chứa 47% (so với nhân hạO) đâu béo đặc ở nhiệt độ thường khi mới ép có xuấu xanh lục nhạt nhưng khủ tác dụng nhiệt hay để lâu do tác động của oxy và ánh sang sé sim mau, Dau co tinh chat mtta khỏ, nếu trộn với dầu khô có thé dung tong,

ky nghé son va vée ni

1.1.3 Tink hình vân xuẤt và tiêu thụ gắc

Giấc là một loại cây trồng phỏ biến ở Việt Nam 'Trước đây, gắc thưởng mọc

hoang đại hay được trồng nhỏ lẻ trong các hộ gia đình đế sử dụng trong ấm thục và

y học cỗ truyền, nhưng vì quả gấc là quả giảu dinh dưỡng, mang lại giá trị kinh tế cao cho nên hiện nay gắc được trồng ở quy mô công nghiệp đề có thể phục vụ như cầu trong nước cũng như xuất khẩu Ở miễn Bắc, có khoảng, 18 tỉnh thành tring gắc với diện tich canh tác nhiều và tập trung ở tỉnh Hải Dương khoang 500 hecta, tinh Thai Binh trén 100 hecta, Tung Yên 200 hecta, Bac Giang khoáng 120hecta, các tỉnh còn lại như Tuyên Quang, Điện Điên, Nam Định, Hà Nội với tống diện tích khoảng 150 hecla Ở miền Nam, hiện ray do dự án dẫu tư phải triển ving trong gắc

của công ty cổ phản Nông nghiệp Phương Dông nên diện tích trồng gác tăng lên

đáng kế như Tây Ninh khoảng 170 hecla, Long An 30 hecta, T2aknong là 67 hecla

(ttp:2www.slideshare.nctCty ThaoNguyenXanh/d-n-y-dng -vng-ngưyn-]iu-trng-

øe-xut-khu-18L26369)

Giấc được đìng trang cả âm thực lần y học Trong ẩm thực, phẩn màng đô bao quanh hạt gắc thường dược đúng dẻ nâu xöi tạo nên sắc đỗ rất bắt mắt bởi vậy, xôi gắc thường được đùng trong các dip khao vọng, đỉnh đám trong các địp lễ tết thay cưới hồi Lá gắc non thái chỉ côn được dựng như một loại gia vị không thẻ thiểu trong món cú niễng xảo rươi, một món ăn đặc biệt ở miễn Bắc Trong y học, màng,

đỏ của hạt được đủng đề hỗ trợ điều trị bệnh khô mắt, giứp tăng cường thị lực, là

nguồn bổ sung vitamin A dỗi dào đưới dang carotenoid Hạt gắc là một vị thuốc trong Dông y có tên goi là “mộc tiết tú” giúp điều trị các trường hợp sang thương,

mụn nhọ, trí, sưng vú ở phụ nữ ( https://vi wikipedia.orp/wiki/Gac) Ngoài ra, rễ

gắc sao vàng, lấn nhô dũng chữa trị tê thấp, sưng chân (Đỗ Tắt Lợi, 2004 Chỉnh

bởi gắc có nhiều công dụng như vậy cho nên trong những năm trở lại dây đã có

nhiên sản phẩm từ gắc được thương mại hóa như đâu gâc, viên nang mềm đâu gắc,

ước ép họa quả, bột gắc để có thể đáp ứng ru cầu ngày một lăng cửa thị trường

Với nhiều ứng dung trong chế biến sản phẩm thực phẩm cũng như dược phẩm cho nên nhu câu về nguyên liệu gac dé san xuất cững từ đỏ má tăng lên Thị trường trong nước liêu thụ khoảng trên 1 triệu lắmmắm dé sẵn xuất các sẵn phẩm: như nước ép, thực phẩm chức năng, gia vị thay thế phẩm máu Bên cạnh đỏ thị

trường xuất khẩu cũng ngày cảng trỏ nên lớn mạnh với đa đạng các mặt hàng như

gấc quả, bột gắc, gắc tươi dông lạnh, đâu gắc Các nước tiêu thụ nhiều gắc của nước

ta điển hình nhu Nhat Ban trên 4 triệu tản/năm, Thái lan khoáng ] triệu tân/năm, cáo mước Châu Âu trên 2 triệu tẳn/năm, Hoa Ki tir 500-1000 tan/nim va An Dé la

300-500 tắn/năm (http://www slideshare.net/Cty LhaoNguyenXanb/d-n-xy-dog-vng- nguyn-liu-tng-ge-xut-khu-18126369)

1.2 Hop chat carotenoid

1.2.1 Céu tan héa học

Carotenoids la mét nhóm đa dang các sắc tố từ vàng đến đỏ được tim thây trong rất

nhiều các loại hơa, ái cây và rau, Chúng không chỉ được tổng hợp Irong các sinh

vật quang hợp, vị khuẩn lam mả còn tổng hợp bởi một số vị khuẩn không quang

hop và nắm (Shan Lu & Lä Li, 2008) Carotenoids tan trong, đung mỗi hữu cơ,

không hòa lan trong nước Cầu lao của carotenoids là chuối hydroeaebort gồm các dơn vị isoprene, các carotenoids có chuối hydrocacbon chưa bão hòa, nỗi œ tiếp

cách có thẻ khép vòng ở đầu, đôi khi có sự đối xửng trong phân tử Dụa vào đặc

điểm cầu Irúc phân tử carolenoids chứa làm hai nhóm, Nhóm thử nhất, trong công

thức phân tử có chưa oxy được gọi lả xanthophylls như lutein, zeaxanthin và nhiều dẫn xuất chứa nhóm hydroxyl, aldehyde và keton Nhóm thứ hai, cấu tạo phân tử chỉ cỏ cacbon và hydro không chứa oxy như lycopcne, Ä-carotene, ø-carotene được

goi là carotene (https://en wikipedia org/wiki/Carotenoid)

là bước dâu tiên cho sự hình thành các hợp chất carotenoids Các PSY xúc tác tạo

san pham phytoene, hai đồng phân cis-trans isomerase của Z-ISO va xúc tác chuyển Tióa poly-cia-phytoene thành đạng trans-lycopene Tỉ lycopene có Hai hướng, dưới xúc tác bởi lyeopene e-cyclase (LƠYE) và lyeopene [-cyelase (LƯYH) tạo ra ơ~

caroten hoặc niêu chỉ có sự xúc tác của lycopene B-cyclase (LCYT) sẽ tạo ra B-

© định tý lệ Ö- carotene/u-oaroten a-Carotene Từ GGDP, reductase peraaylserany] (GGR) xúc tác carolone Du dé, LCYE dong mot vai tro quan long long vid

giảm GGDP vào phylel trở thánh chuối bên của chlorophyll, phyÏfnquione và

tocopherols GGDP cũng là chất nén cho ent-copaly! diphosphate synthase (CPS)

cừng với ent-kaurene synthase (KS) cho sự trao đối chất và sinh tổng hợp

gibberellins (Hinh 1.2) Môi nhánh trao đối chất quam trọng tỔn tại cùng với con đường tông hợp carotenoids là sự sinh tổng, hợp cúa thiamine và pyridoxal từ Ì-

deoxy-D-xylulose 5-phosphate (DXP) ( Shan Lu & LiLi, 2008) Su trao đối chất và sinh tổng hợp carotenoids dược thể hiện ở Hình 1.2

Carotenoids la chat chéng oxy hóa mạnh mẽ giúp bão vệ chống lại “stress oxy hóa”

‘bang cách dập tất các oxy đơn géc ur do, te ché su peroxide chat béo (Semuba ef al, 2007) Nhiều nghién ctru di chi ra ring cac hgp chat P-carotene, lycopene, lutein va zcaxathin có khả năng chống lại một loại các bệnh như trụ thư, bệnh tìm tuạch, thoái hóa diễm vàng và đục thủy tỉnh thể

10

f-carotene có nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe, lợi ích đầu tiên phải kể đến đỏ là khả năng chuyển hóa thành vitamin À trong cơ thẻ Quá trình chuyên hóa B-carotene thanh vitamin

A (Hình 1.3) là một quả trình phức tạp vả diễn ra ở thành ruột non, -carotene không

chuyển hóa hết mà chỉ khoảng 70-80% chúng chuyên hóa thành vitamin A (Nguyễn

Minh Thủy, 2005) Vitamin A được biết đến với vai trò giúp sảng mắt, điều trị một số

bệnh như bệnh khô mắt, quáng gả, trẻ em chậm lớn, dễ mắc bệnh truyền nhiễm đường

hé hap, bénh tring ca, da toc mong khô giỏn, làm chóng lành vết thường vết bỏng,

(https:/vi.wikipedia org/wikU/Vitamin_A), ngăn chặn và làm châm bien ching tien ung thư biểu bì (Nguyễn Minh Thủy, 2005) Chính vi vậy, việc tiêu thụ các thực phẩm giàu B-carotene giúp tổng hợp đôi dào lượng vitamin A tự nhiên tốt cho cơ thẻ

Hinh 1.3: Qua trinh chuyén héa beta-carotene thanh vitamin A

(Nguyễn Minh Thủy, 2005)

B-carotene cỏ khả năng ngăn ngừa sự phát triển của một số bệnh ung thư như ung

thư da, ung thư miệng, ung thư vú vả đặc biệt là ung thư phỏi (Braun & Cohen,

2007) Theo một nghiên cứu của Krinsky & Iolhnson (2005) đã kết luận rằng có một

mỗi tương quan giữa lượng J-carotene trong huyết thanh mau va kha năng phòng,

chống ung thư Các nghiên cửu phỏng chồng ung thư đã cho thây việc giảm kha

11

xăng ung thư, đặc biệt là ung thư dạ đây khi có sự bỗ sung B-carolene, vilamin Eva

selen (Krinsky & Johnson, 2005)

Trong 36 cae hop chat carotenoids, lycopene có khả năng chồng oxy hóa cao nhất, piúp báo vệ té bao lipid, protein, DNA từ sự tác động của oxy hóa Các nghiên cửu dich tế học, nuôi cây raö các động tê bào ung thư ở người, động vật và thử nghiệm làm sảng trên người đã chứng mình lycopene có tác dụng hỗ trợ phòng chống ung thư (Karppi et al., 2009) Một nghiên cửu dịch tễ học của liraun & Cohen (2007) cho thây một chế đô ăn có bố sung Ïycopene giúp giảm nguy có mắc tnp thư tuyên tiền hệt, thứ nghiệm lâm sảng cũng, cho thầy những người bị ung thư tuyến tiền liệt khi sử dụng nước sốt cà chua giảu Ïycopene giúp giảm một lượng đáng ké khang nguyén tryén tién liét cap (PSA) Lycopene còn có tác dụng tức chế sự phát triển của một số bệnh ung thư khác như ung thu vú, phổi, cỗ tứ cung, buồng trửng và tuyên tụy (Rao & Rao, 2007) Bên cạnh đỏ, iycopene cên giúp phỏng chồng bệnh tìm mạch, làm giảm cholesterol lipoprotein ty trọng thấp, ngần nga nguy cơ nhôi

xnảu cơ tim (Rao & Rao, 2007),

Cùng với [-carotene, lycopene thỉ hai hợp chất carotenoid khác là lutcin và

zeaxanthin cũng được các nhá nghiên cửu quan tâm vì những lợi ích sức khóe mả

nó đem lại Lutein va zeaxanthin gitp giâm nguy cơ mắc bệnh đục thấy tỉnh thể, thoái hóa diễm vàng, viêm véng mac (Braun 6 Cohen, 2007) Theo nghiên cứu của lrerrari (2007), những người tiêu thụ nhiều thục phẩm có chủa lutein và zeaxanthin giúp giảm 22% nguy co mắc bệnh đục thủy tỉnh thế Nghiên cứu địch tế học cho thay cósự giảm nguy cơ bị thoái hỏa diễm vàng ở mắt khi sử dụng nhiều các loại

rau, trái cây chứa lutein va zeaxanthin (Roberts ef af, 2009) Lutein va zeaxanthin

còn có tác dụng lọc ánh sáng màu xanh trên mô võng mạc có lác dựng giảm sai lệch: miau trong bước sóng ánh sáng nhìn thầy (Krinsky đ: Johnson, 2005) Không chỉ có tác dụng tốt cho mắt, lưtein còn oó táo đụng làm giăm nguy eơ mắc các bệnh tng,

thư như nội mạc tử cung, gỗ lử cùng, buẳng trừng va ung tue thanh quan (Braun &

Cohen, 2007),

12

1.2.4 Ảnh hưởng cầa yêu tỖ ngoại cảnh đến sự biển đỗi carotenoidy

Các hợp chat carotenoids rat để bị tôn thất trong, quả trình chế biến và tên trữ thực phẩm, nguyên nhân la do enzyme lipoxygenase thúc đây quá trình oxy hóa

carolenoid, tao thành các peroxide làm sẵm mâu thực phẩm Một ng yên nhân nữa dần đến sự oxy hỏa carotenoids là tác động của nhiệt dộ và ánh sáng, bởi các nỗi đôi trong phân tử carotenoids rât nhạy cảm với hai yếu tổ này (Nguyễn Minh Thủy, 2005) Sự oxy hỏa làm mắt mảu caroLenoids là một vẫn để quan trọng được chủ ý nhiều trong chế biến các loại thực phẩm chứa nhiều hợp chất này Thời gian chế

biển nhiệt cảng đài, nhiệt độ cảng cao làm cho sự tốn that carotenoids cang nhiều

Su tac động của yêu tổ như acid, nhiệt xử lý, ảnh sáng dẫn đến sự dòng phân hóa từ

dang trans-carotenoid thành dạng, cis-carotenoid (LIinh 2.4) diễn ra nhanh hơn từ đó

lam tốn thất lượng, carotenoids trong thực phẩm

13

1.3 Kỹ thuật sấy vi sóng

Vi song (mierowave) là một loại sóng cực ngắn hay còn gọi là sóng siêu tân, sóng

UHE.Vi sóng nằm trong phỏ của quang phỏ điện từ có bước sỏng từ 1mm đến Im

tương ứng với tân số từ 300 MHz đến 300 GHz Trong khoảng phổ nảy có tân số được sử dụng cho điện thoại di động, radar, thông tin liên lạc, truyền hình vệ tỉnh,

Ủy ban Truyền thông liên bang Mỹ (CC) đã đề ra hai dải tần số phô biến nhất

được sử dụng cho ISM (công nghê, khoa học, y tế) là 0,915 và 2,45 GHz Lò vi

sóng cho hộ gia đình hiện nay thường hoạt động ở tần số 2,45 GHz trong khi đo hệ

thống lỏ vi sóng công nghiệp hoạt động ở tần số 915 MHz và 2,45 GHz

Dải ứng dụng ISM (Công nghiệp, Khoa học, Y tế) Tần ốf(MHz)

Vi sóng có thê làm nóng là do khả năng hap thụ năng lượng vi sỏng của vật liêu vả

chuyển đổi nỏ thành nhiệt Vỉ sóng làm nóng nguyên liệu thực phẩm chủ yêu xảy ra

do cơ chế lưỡng cực và ion Sự có mặt của hơi âm hoặc nước trong vật liệu gây ra

nhiệt điện môi do tính chất lưỡng cực của nước Khi một điện trường dao động lả sự

cổ trên các phân tử nước, các phân tử lưỡng cực vĩnh viễn phân cực có gắng tỏ chức

14

lại theo hướng của điệu trường Dưới tần số cao của điện trường, điều tây xây ra hàng triệu lần mỗi giây và gây ra ma sát nội bộ của các phân tử dẫn dến sự nóng lên của vật liệu

Cơ chế làm nóng của vị sóng cũng có thể do sự di chuyển dao động của các lon

trong thục phẩm tạo ra nhiệt đưới sự hiện chiên của một điện đường đạo động vúi tân số cao Có nhiều yếu tổ ảnh hưởng dến cơ chế làm nóng của vị sóng và phân phdi nhiệt của n nhưng quan trọng nhất trong số đỏ là các tính chất điện mỗi và độ sâu thâm nhập của vi sóng

1.3.2 Đặc điểm của sấy vì sóng

Công nghệ sấy vì sóng là một công nghệ tiên tiển dựa trên hiệu ứng nhiệt eda

chuyển hóa năng lượng bức xạ điện từ trong một ving không gian hẹp Iliệu năng sấy (tỹ số của hương ấm thoát ra theo mỗi đơn vị năng lượng năng lượng) cao do quá Irình phát nhiệt diễn ra chủ yếu đối với nước niên thời gian sấy nhanh do ẩm

được đây từ sâu bên trong vật liệu ra ngoài Hơn nữa, công nghệ sảy này cho phép Thoát ấm trên một nền nhiệt độ thấp vị thể chất đình dưỡng trong vật liệu sây được

giữ lại cao hơn

ủe xã diện từ hình thành bởi nguồn phát vĩ sóng Tốc độ tăng nhiệt độ của vặt hộu điện môi bị gia nhiệt bởi vi sóng cao hơn nhiều lần sơ với các phương pháp truyền

nhiệt thông thường (cần nhiệt, bức xạ, đối lưu) Công suât nhiệt hình thành tức thời

trên khỏi vật liệu chủ yếu đo sự quay tròn của các phân tử lưỡng cực gây ra bởi sự thay đổi liên bục theo thời gian của trường điện tử với tấn số của vị sóng trong

+khoảng từ 300MHz đến 300GHz Nhiệt năng được hình thành và lan tỏa ngay trong lòng vật liệu khiến cho vật liệu được lâm nóng muột cách nhưnh phông ở cỗ lâm cững, thư toản bộ khối vật liệu Với các phương pháp truyền nhiệt thông thường, tường nhiệt độ được hình thành có quán tính lớn, quá trình truyền nhiệt trong thời gian dài kéo theo sự thất thoát nhiệt nắng lớn cũng như han chế răng suất của thỏi bị Riêng,

với phương pháp truyền nhiệt băng vi sóng cho tắc độ tăng nhiệt độ nhanh, vỉ vậy

xuả nhiều nước trên thể giới đã áp dụng công nghệ này vào các quá trình liên quan

15

Thư sấy, rang, nung Các lĩnh vực sản xuất ứng dung vì sông nhiều có thế kể đến các nhà máy được phim, nhà máy chế biện thực phẩm chất lượng cao, nhà máy sản

xuất cắm xứ

Không giống như các thiết bị sấy đối hưu thông thường- nhiệt độ tác nhân sây thoát

ra khôi buông sấy thấp hơn nhiệt độ tác nhân say khi vào buồng sấy, chiều truyền nhiệt (từ tác nhân sây ra dến vật liệu) và truyền âm (từ vật liệu ra tác nhân sấy) là ngược nhau Dôi với thiết bị sây vi sóng, hiện tượng diễn ra hoàn toàn ngược lại bức

là chiêu truyền nhiệt và truyền 4m cùng chiều nhau (cùng từ vật liệu ra đến tác nhân sấy) Bức xạ diện từ dược truyền dân không can dày dẫn điện, mỏi trường truyền dẫn có thể là một số phi kim, không khí hoặc chân không Khả năng truyền lan với tốc độ ảnh sáng trong mỗi trường không khí cùng với khả năng đâm xuyên vào sân bên trong vật liệu cũng như việc hình thành bức xạ đẳng thời trên toàn bộ khối vật

liệu của vi sóng là những đặc điểm nổi bật được tận đụng trong thiết bị sây vi sóng,

Điều này giúp lác nhân sây đi vào buông sáy là không khí có nhiệt độ thường, hấp

thụ âm và lây nhiệt từ vật liệu khiến cho tác nhân sảy di ra có nhiệt độ cao hơn tác nhân sảy đi vào

Ngoài sự khác biệt trên, phương pháp sảy vị sóng còn có tốc độ sảy cao hơn các

phương pháp sây đối lưu thông thường khác, dụa vào linh tim tác của lượng ấm: chứa trong vật liệu với nắng lượng bức xạ điện từ của vi sóng niẻn Âm từ tâm vật liệu ra khỏi bê mặt vật liệu thoát ra khỏi buồng sảy nhờ sự lỗi cuốn của táo nhân sấy Tuy nhiên, trang quá trình sảy, vật liệu có thể bị cháy đo lượng nước trong vật liệu liên tục giảm má công suất vị sóng đư sẽ làm nóng các vật liệu phi kim còn lại như lỗng s đĩa sấy và vật liệu cần sây, làm cho vật liệu bị phảt nhiệt quá ngưỡng

gây ra hiện lượng cháy vật liệu Vì vậy, trong quá trình

ông sual phat

nguồn phát liên tục được điều chính giảm xuống để tránh hiện tượng này,

1.3.3 Cia tan chung của hệ thông sấy ví sóng

TIề thống say vi sóng có câu tạo khác biệt so với các hệ thông gia nhiệt vị sóng

thông thường khác ở chỗ có đường đẫn tác nhân s y đi vào và đi ra Tác nhân sắt

16

có nhiệm vụ lôi cuốn hơi ẩm thoát ra từ vậy liệu đi vào khoang sây Cấu tao chung

của hệ thống sảy vi sóng được thể hiện ở Hình 1.6

‡ Tác nhân sẵy đi vào

Tac nhan say di ra ‡

Hinh 1.6: Câu tạo chưng của hệ thống sẩy vì sông

1.3.3.1 Nguồn phát vị sóng

Đầu phát vĩ sóng là nguồn năng lượng hình thành dao động sớng điện lừ vĩ sóng Đề

có thể đạt công suất cao và tân số yêu cầu làm nóng thục phẩm của y¡ sóng hâu hết nguồn phát vi sóng sử dụng là ông chân không Các dau phát vi sóng bức xạ điện từ được sử dụng rửnz Magnetrors, Klystrơns, Gyrolrons, ống phái sông, Trong các

loại nguồn phát vị sóng trên thì dên Magnetrons (Hình 1.7) hay dược dùng nhất

17

Hình 1.7: Nguồn phát vì sóng dạng đèn Magnetrons (http://vietnamese.alibaba.com/g/microwave-power-magnetron.html)

Trong mét magnetron một nam châm bên ngoài được sử dụng đẻ tạo ra một tử

trường với điện trường và từ trường được ứng dụng để tạo ra một lực vòng trỏn trên

electron khi nỏ được gia tốc đến cực đương Lực này làm cho eleetron di chuyên

theo hướng xoắn óc, và điều nảy tạo ra một đám mây xoáy của các điện tử Khi các electron di qua các khoang công hưởng, các khoang thiết lập dao động trong đám

mây điện tử, và tần số của dao động phụ thuộc vảo kích thước của các khoang Năng

lượng điện từ được kết hợp tử một trong các khoang công hưởng đẻ các đường day

truyền tải thông qua một đường cáp đỏng trục hoặc óng dân sóng

Hình 1.8: Hình ảnh về đèn magnetron

18

Hình 1.9: Cấu tạo bên trong đèn magnetron

Có hai phương pháp thường được sử dụng đẻ kiêm soát sản lượng điện trung bình

của Ống magnetron.Công suất đầu ra của magnetron có thẻ được kiểm soát thông, qua việc điều chỉnh thời gian hoạt động hoặc điều chỉnh dòng điện âm cực hoặc cường độ từ trường,

1.3.3.2 Ông dân sóng và bộ điều hợp tải

But xạ điện từ được truyền dẫn trong khoang bức xạ điện từ chứa vật liệu cân gia

nhiệt thông qua óng dần sóng vả bộ điều hợp tải Ông dẫn sóng phỏ biên có câu tạo

dang hình hộp chữ nhật với hai đầu hở, một đầu kết nỏi với đâu phát vi sóng một

dau kết nói với khoang bức xạ vi sóng đề tránh rỏ rỉ vi song Trong nhiều trường, hợp khác nhau, câu tạo của ông dẫn sóng cỏ thẻ khác đi để phủ hợp nhưng bản chat

không thay đổi

19

Hình 1.10: Cầu trúc Ống dẫn sóng Một trong những thông số quan trọng của ông dân sóng lả các kích thước của hình chữ nhật (chiều rộng vả chiêu cao) tại các mặt cắt ngang của éng dan song tir dau

phát vi sóng tới khoang bức xạ sóng Thông số này tỷ lê thuân với bước sóng của

nguồn phát và tỷ lệ nghịch với tân số kích thích của nguồn phát vì thể nó được đưa ngay vào mã thiết kế Việc chọn phủ hợp thông số này sẽ tạo ra phẩm chất tốt cho

chum bức xạ điện từ vi sóng với dải tần hẹp, tập trung vào giả trị tân số cộng hưởng

giúp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng

Không gióng với hệ thông gia nhiệt vị sóng thông thường, hệ thông sáy vi sóng cỏ

thêm đường dẫn tác nhân sây đi vảo và đi ra, vì vậy, vi sóng có thể bị rỏ rỉ tại các vị

20

trí này, Đây là một trong những lưu ý quan trọng trong thiết kế và chế lạo hệ thống

sảy vi sóng bởi sóng đỏ không chỉ ảnh hưởng tới các thiết bị diễn tử, do lường, diều

khiến mà còn ảnh hưởng tới sức khỏe con người Giải phán để ngăn chặn việc vỉ

song bi rd ri la sit dụng các lưới kim loại có kích thước mắt lưới nhỏ (nhố hon 10%

bước sóng) lắp đặt tại các vị trí dẫn và thoát khi

1.4, Các vẫn đề Lần tại và nội dung nghiền cứu

Như đã trình bảy ở trên, , gốc là một loại trải cây rất

au carotenoit, hàm lượng B-

carotencit trang qua gắc cao nhất so với cáo loại trái cây khác (Vuong, 2000), ham

lượng lycopene giip 76 lin so véi ca chua (Ishida ef aZ., 2004), đẳng thời trong

smang hat gfc con chita mét long 1én vitamin I (Vuong ef al, 2006) Béi vay, gc

đã được khai thác làm nguyên liệu chế biến nhiều sản phẩm giảu carotenoids như: dầu gắc, bột gắc, viên nang mềm dầu gắc Nhiều kỹ thuậi, công nghệ chế biến di được áp dụng, như kỹ thuật sây plxun, sây đổi lưu trong, chế biển các sản phẩm từ

ắc Việc sử đụng phương phap say bang nhiệt độ làm giảm hàm lượng các hợp

chat carotenoids trong gac (Yardfon e¢ al., 2014) Khi say gac bang phương pháp say đông khô cho chất lượng tốt nhất, hảm lượng carotenoids bị sụt giấm it nhất so

với các phương pháp sấy khác (T.H.Tran ø! 2#, 2007), nhưng phương pháp này

không thể áp dụng trong quy mô công nghiệp vỉ chỉ phi rất lớn

Giàn dây, kỹ thuật sấy vi sóng - một kỹ thuật áp dụng hiệu ứng nhiệt chuyển hóa

năng lượng bức xạ điện tử trong một vủng không gian hẹp được ửng đụng trong qua trình sây gắc Thương, pháp này cho phép thoát âm trên một nền nhiệt độ thập và

0 thé han che

thoi git p đụng nhiệt độ thấp trong qua trình

sự tác động của nhiệt độ đến sự biến đổi thành phan va ham hrong carotenoids Cac nghiên cứu ứng dụng sấy vi sóng trong nước đáng chú ý là của Nguyễn Đúc Trung

và công sự bước dâu cho thây khả năng làm tăng tốc độ thoát âm của sân phẩm

nàng gắc so với sấy đối lun và sấy đồng khỏ Tuy hàm lượng ÿ'copene và -

xrhưng những kết quả thí nghiệm cho thay việc sử đụng công suất vị sông riêng phân

lớn hoặc kéo đài thai gian say lam giảm hàm lượng nhóm Ìyeopene Hơn nữa, cho

đến nay, các kết quả nghiên cứu về tôi tru hóa đa mục tiêu có rang buộc cho qua

trình sấy vị sống được công bố trong nước lá rất íL Vì vậy, để nâng cao hiệu quả

quả trình sây mảng ắc trong thiết bị sây v¡ sóng, góp phản nâng cao chất lượng và giả trị sản phẩm màng gâc sau thu hoạch, rât cân những nghiên cứu toàn điện và kỹ

lưỡng về chế dộ sấy màng gấy trong thiết bị này

Để tài “Thiết lập chế độ sấy vi sóng tôi tru cho mảng gắc bằng phương pháp tỗi ưu

hóa da mục tiêu trên cơ sơ thuật toán vượt khe” nhằm xác dịnh trị số tối tru của các

thông sẻ chẻ độ cơ bản trên thiết bị sấy vi sóng là công suât riêng phân và tốc độ gió tác động đến quá trình say mang gc đề đâm bảo hàm lượng ÿ/£opene và f-carotene của sản phẩm sau sấy đạt mức tốt nhất, ứng, dung cho thiết kế và vận hành thiết bị

sấy vi sóng,

22

CHUONG 2: LY THUYET TOI UU HOA VA PHAT TRIEN TOI UU HOA

DA MUC TIEU TREN CO SỞ THUẬT TOÁN VƯỢT KHE

2.1 Khái niệm về bài toán tôi ưu hóa và ý nghĩa của nó

Như chủng ta đã biết thi trong mọi quá trình lập dự án, thiết kế hay vận hanh va

điều khiển một hệ thống, chúng ts thường muốn tìm ra phương án tôi tru nhật Tỏi tru nhất ở dây dược hiểu theo nghĩa là giá thành, chỉ phí, nguyên vật liệu bỏ ra là thấp nhất, hiệu quả thu được là cao nhất, tiết kiệm thời gian nhất, chất lượng sản phẩm đạt cao nhất Khi chuyển về dưới đạng mô hình toán học thủ các bài toán néu

trên đều trở thánh bài toàn từn cực trị (hoặc cực tiếu hoặc cực đại) của một ham

Tiầm có thế được nêu dưới dang tong minh hoặc dang hộp đen tuỳ theo từng

trường hợp cụ thể, tuy nhiên bao giỏ cũng hình thành một quan hệ hàm giữa các yếu

tổ đầu vào và yếu tổ đầu ra

Ngành khoa học nghiên cửu bài toán tìm cực trị, cụ thể thường là cực tiểu, dược gọi

là Tếi tt hoá hay Quy hoạch toán học Bài toán tim cục đại cũng sẽ được quy về bai toán tìm cực tiếu, ÝŒ)_ >T4# có thể biến đối tương đương thành — Ế(S) > mun

Thơng thường các biến số đầu vào của hàm số thường bị giới hạn bởi những điêu

kiện kỹ thuật cụ thể, ví dụ như nhiệt độ của quá trinh bị giới hạn, kich thước của

thiết bị bị giới hạn, đây chính là hình hệp khống chế cáo khộng biển Ngồi việc

các biển bị giới hạn, bài tốn tối ưu thường cĩ các yêu cau kèm theo, ví đụ như thời gian của dự án, của quá trình phái nhỏ hơn 1 thời gian yêu cầu nảo dĩ, số vén dau

tư cung cấp cho đự án là cổ định .Do đĩ một bài tốn tối ưu hố vơ điêu kiện được phát biểu như sau

F(x) > min ret ev

trong do, ¥~ O14») _ yécto téi uu hoa; 4) — am téi wu hoa hay thuong goi

là hàm mục tiêu, Ê” khơng gian Uclit n chiéu

Nếu tơn tại bát cử diễu kiên nào doi với miền biển thiên oda cde bit:

tốn tơi tru hố cĩ ràng buộc,

Bài tốn tối ưu hố cĩ điều kiện (ràng buộc) được phát biểu như sau:

Nếu rắng buộc ban dẫu cĩ dang &2*° thy cĩ thể biến đổi thành — #09 S0,

Nếu tổn tại nhiều ruụe tiêu muốn đạt tối ưn, thì hệ thức (2.1) hay (2.2) viết lại là

24

Alomin 4 TE

Thư vậy, mọi bài toàn kỹ thuật có thể đưa về bài toàn lối trà hoá tương đương, Tuy nhiên trong thực tiễn bài toán tối ưu hoá quan trọng nhất là bài toán tối tru hoá đa

mục tiên mà các mục tiêu này có xu hướng trải ngược nhau Điều nay lả đo trong

thực lẾ ruột quả trình công nghệ hay một thiết bị được đánh giả bởi nhiều chỉ tiêu chất lượng khác nhau, các chỉ tiêu này đôi khi cùng chiều nhưng da phần là ngược chiều Ví dụ như một thiết bị trao đổi nhiệt vùa phải nhỏ gọn vừa phải có điện tích trao đỗi nhiệt lớn, trở lực qua thiết bi phải nhồ Trên cơ sở đó hình thành lớp bài

toán tôi tưu hoá đa mục tiêu

Điều nay thể hiện dược vai trỏ quan trọng của ngành Tỏi ưu hỏa déi với khoa học,

ky thuật nói riêng và đời sống xã hội nói chưng

Về ý nghĩa của bài toán tôi ưu hoá, chứng ta có thê thây, tối ưu hoá là một trong những vẫn đề có tính kinh điến của toán học, có ảnh hưởng sâu rộng tới các lĩnh vực khoa học — công nghệ và kih tế - xã hội Việc xác định được phương án lỗi tru khi thiết lập dự an, thiết kế, vận hành, điều khiển một hệ thống công nghệ cũng nlưz các quá trình khác trong đời sông kinh tế - xã hội sẽ giúp chứng ta có phương án hợp lý nhất, tốt nhất, chỉ khi dựa trên lời giải tối wu thi ching la indi co kha ning lap kế hoạch hợp lý, tiết kiệm chỉ phí, tài nguyên, nguồn lực mả lại cho hiệu quả cao nhất, tránh gây lãng phí nguần lực và thời gian trong mọi công việc

Những bài toán tôi nu hóa trong Tĩnh vực nhiệt có thê kế như sau:

-_ Giải hệ phương trình hay bất phương trình bằng phương pháp tối ưu hoá;

- Xáo định quy luật biển thiên của một chuỗi só liệu thực nghiệm,

-_ Xấp xỉ tôi ưu một dại lượng vật lý nhiệt bởi một hàm toán học;

~ Nhận đạng và mô hình hoá đối tượng điều khiển,

~_ Tổi ưu hoá chất lượng quả trình điều khiến;

25

~ Tối uu hóa chế độ cháy của lò hơi;

- Phan phéi phụ tải tôi ưu giữa các tế máy nhiệt dién trong nha may điện, -_ Phân phối phụ tài tối ưu giữa các máy lạnh trong hệ thông lạnh và điều hòa

Như vậy, tùy mức độ thê hiện mờ hay tô những luôn luôn có sự hiện điện của bài

toán tôi tru da mục tiều

Về hình thức, bài toán tối ưa hỏa đa mục tiểu viết đưới dạng,

3.2 Phương pháp giải bài toàn tối ưu hỏa a mục Liêu

Lý thuyết tối ưu hỏa đa mục tiêu là một lĩnh vục toán học dược phát triển từ

khả lâu với nhiều kết quả phong phú, vi du xem trong [JlaspemreesO ET-1986,

'Kalyatmoy Deb-2001, B.M.Trí-2005J Tuy nhidi

ới mục đích thực tiểu áp dựng cho những bải toàn cụ thể trong lĩnh vực nhiệt, chủng ta chỉ tập trung vảo những phương pháp giải phử hợp và đễ áp dung nhất Phương pháp luận chung là đưa các Tnục tiên về một mục tiêu thống nhất trên dựa lrên một nguyên lắc thỏa hiệp nhất định Sau đỏ, đưa bài toàn tối ưa hóa có ràng buộc về một bàm mục tiêu vỏ điều kiện tương đương để tim lời giải lời giải thỏa hiệp Quá trình giải bài toán tôi ta hóa đa mục tiêu bao gòm.4 bước chính sau:

1-Chuẩn hoá các hàm mục tiêu, nhằm đưa chúng vẻ đạng phí thứ nguyên

2-Thống nhật hóa các mục tiên trên cơ sở một nguyên tắc thỏa hiệp nhất định 3- Thiết lập hàm mục tiều võ điều kiện, tương đương với bài toán một mục tiêu

4-Cực tiểu hóa hàm mục tiên tương đương bằng thuật toán tối ưu hóa vô điều

kiện

Điểm cực tiểu của hảm tục tiêu tương đương; chính là lời giải của bài toàn tối

+ơu hóa đa mục tiêu ban đầu

Bước 1.Chuẩn hoá các hàm mục tiểu

Bước này thực hiện việc biến đổi tương đương các hàm muc Liêu của bởi toán ban dâu về dạng phi thứ nguyên va biến thiên trong vúng nhất dịnh, ví dụ trong khoảng [0;L] Biển đổi tương đương ở đây nhằm đưa các mục tiên về một sân chơi bình đẳng nhưng không làm thay đôi lời giải của bài toàn da ruục tiêu ban đầu

Tinh chất và điểm tối ưu của hàm mục tiêu sẽ không thay đối nêu ta đứng phép biển đổi tuyến tính như sau:

27

£690

trong dé f=", 72” — cận dưới và cận trên của chỉ tiêu tôi ưu thử #

Từ đó nhận được các chỉ tiêu tương đương không có thứ nguyên:

Do vay, cách tiếp cận hiệu quá nhất thường áp dụng trong thực tế (theo

Taretto) là thông nhât hóa các mục tiéu, dua vé dang bải toán một mục tiêu Phố

‘brén ba cach thông nhật hóa các mọc tiêu, như sau:

1) Xây dựng mục liễu thống nhái bằng tổngcác hàm tnục liêu có trọng số

©

fel

trong đó: 7, Yn My — cae trong sé,

2) Xác đỉnh mục tiêu thống nhất theo qui tắc min-max

28

Foon (X)— trax TEC) (2.9)

3) Chọn mục tiêu chính, dòng thời xác dịnh giới hạn cho các chỉ tiêu còn lạt

#„()=1,G9, #,Gœ)<H7,L<Ä<X,Erm, (2.10)

trong đỏ, 77„(5) - mục tiêu chính; #7 - gidi han nbugng bé cia chi tidu phy thir k

Tâài toán tối ưu hoá tương ủng, sau khi thông nhất các mục tiêu, có dang

29

quả lính loắn vào thực tế Đó là công việc mất nhiều tời gian và đôi hỏi sự kiên nhẫn và thận trọng

Bước 3.Thiết lậphàm mục tiêu tương đương vô điều kiện

Bai toán (2.11)242.14) có dang một bài toán tối ưu hóa phí tuyển tổng quát

'Tên tại nhiều cách giải khác nhau trong lý thuyết qui hoạch phi tuyến Irong số đỏ,

có thể sử dụng phương pháp nhân tử Lagrange hoặc phương pháp qui về bài toán vô diễu kiện tương dương, bằng các ham phạt Tuy nhiền, phương pháp sau có hiệu qua

và áp dụng đơn giản hơn đối với lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ nhiệt nên ta chọn

và sẽ trình bày chỉ tiết theo phương pháp nảy

Hàm mục tiên tương đương vô điều kiện được thành lập, như sau:

I@= fag OP) SVG YG) 342(6)| min, (2.15)

trong do: f,, @) - ham mue Géu thống nhất hỏa nhận dược trên cơ sở mot nguyên

ly théa hiép nhét dinh gitta cae myc tigu; P —hé sd phat

Cac ham phat trong (2.15) xây dụng như sau:

la ham phạt có tác dung đâm bảo diều kiện ràng bude ding thie: A(x),

30

la ham phạt có tác dụng đãm bão điều kiện ràng buộc bát đẳng thức: g (x)

Pt

là hảm phat có tác dụng đảm bảo các chỉ tiêu phụ không vượt quá giới hạn nhượng

bộ #ƒ cho trước

Bước 4.Cực tiêu búa hàm mục tiêu Hương đương

Lời giải của bải toán (2.11)-(2.14) xác định bằng cách cực tiểu hỏa hàm mục tiêu tương đương (2.15) Dặc điểm của hàm mục tiểu này là có tỉnh khe rất r rệt Hơn nữa, rong nhiều trường hợp dé 1 bam không khả vì liên lục vả thậm chỉ chỉ lâm hàm tỉnh dược, tức không cho đưới dạng, biểu thức giải tích hiện

Với tắt cả những dặc điểm phức tạp như trên, công cụ hiệu quả nhật hiện nay

đề giải bải toán tôi ưu hỏa vô điều kiện (2.15) lả sử dựng thuật toán Vượt khe hướng, chiéu Affine [Manh-1992-99]

3.2 Khải quát về hước chuyển dộng trong quả trình tối ưa hỏa lặp

Chúng ta đã xét khái quát các thuật toán kinh điển giải bài toán tối mì vỏ điều

kiện Nguyên lý chung của các thuật toán này lả thục hiệu liên tiếp các bước lặp,

dua qui dao từn kiếm tiến dân đến nghiệm tổi ưu Mỗi bước lặp thục hiện theo

phương trình:

ha

x _ xt tay nsể, k— L2 (2.16)

31