đồ án công nghệ sấy lạnh và tối ưu hóa

Bài nghiên cứu đã tiến hành khảo sát chế độ sấy lạnh trong khoảng nhiệt độ sấy: 35-45oC và tốc độ tác nhân sấy: 8-12m/s. Sau đó giải bài toán tối ưu để tìm được nhiệt độ sấy và tốc độ tác nhân sấy thích hợp đảm bảo hàm lượng alkaloid cao nhất và chi phí năng lượng thấp nhất. Cuối cùng là phối trộn với 0-15% hoa cúc khô rồi đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng tìm ra sản phẩm được ưa thích nhất. Giải bài toán tối ưu hóa quá trình sấy lạnh cho kết quả với nhiệt độ là 41,93oC và tốc độ tác nhân sấy ở buồng sấy là 8,34 m/s thì hàm lượng alkaloid là cao nhất và chi phí năng lượng là thấp nhất. Khi đánh giá cảm quan, sản phẩm được phối trộn với 10% hoa cúc khô được ưa thích nhất.

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

1 Tên khóa luận: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh trong sản xuất trà lạc tiên túi lọc.

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

 Tổng quan nguyên liệu lạc tiên Tổng quan hệ thống sấy lạnh, phương pháp quy hoạchthực nghiệm và tối ưu hóa

 Tối ưu hóa quá trình sấy lạnh trà lạc tiên để tìm chế độ sấy tối ưu

 Đánh giá cảm quan sản phẩm trà lạc tiên

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 06/02/2017

Phần hướng dẫn:

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 20

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính

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

LỜI CAM ĐOAN

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

Ngày tháng năm 2017

Ký tên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN viii

MỞ ĐẦU ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Tổng quan nguyên liệu 1

1.2 Tổng quan về công nghệ và thiết bị chế biến trà 10

1.3 Các sản phẩm từ lạc tiên trên thị trường 20

1.4 Kết luận về nội dung nghiên cứu 22

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 23

2.1 Đối tượng, hóa chất, thiết bị, dụng cụ và địa điểm tiến hành thí nghiệm 23

2.2 Phương pháp thực hiện 24

2.3 Cách tiến hành thí nghiệm 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 39

3.1 Xác định chỉ tiêu đầu vào của nguyên liệu 39

3.2 Tối ưu hóa quá trình sấy lạnh 39

3.3 Đề xuất quy trình công nghệ 48

3.4 Đánh giá cảm quan sản phẩm 52

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 62

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây lạc tiên 1

Hình 1.2 Harmine 3

Hình 1.3 Harmaline 4

Hình 1.4 Harmalol 4

Hình 1.5 Cúc trắng 7

Hình 1.6 Quy trình sản xuất trà xanh túi lọc (A), trà đen túi lọc (B) 11

Hình 1.7 Máy sấy kiểu tấm đẩy 12

Hình 1 8 Máy sấy băng tải 12

Hình 1.9 Máy sấy tầng sôi 13

Hình 1.10 Máy sấy lạnh 13

Hình 1.11 Sơ đồ 1 17

Hình 1.12 Sơ đồ 2 17

Hình 1.13 Thất Diệp An Thần 20

Hình 1.14 Cortonyl 21

Hình 1.15 Lạc tiên phơi khô 21

Hình 1.16 Trà lạc tiên hoa tía của LAVA 21

Hình 3.1 Lạc tiên cắt nhỏ 45

Hình 3.2 Thiết bị sấy lạnh DSL-P-L-T-02 45

Hình 3.3 Lạc tiên sau khi sấy 46

Hình 3.4 Lạc tiên sau khi xay 46

Hình 3 5 Hoa cúc sấy khô 47

Hình 3.7 Từ trái sang: 10%, 15%, phơi khô, thị trường, 5%, 0% 49

Hình 3.8 Kết quả cảm quan thị hiếu 6 mẫu trà 49

DANH MỤC BẢNG B

Bảng 1.1 Bảng thành phần dinh dưỡng của lạc tiên 2

Bảng 1.2 Bảng kết quả khảo sát hoạt tính của dịch chiết ethanol của lá lạc tiên 6

Bảng 1.3 Bảng kết quả nghiên cứu sấy lạnh dược liệu của Phạm Văn Tùy và cộng sự 14

Bảng 1.4 Kết quả nghiên cứu về so sánh giữa phương pháp sấy nóng và sấy lạnh 15

YBảng 2.1 Số liệu thực nghiệm 30

Bảng 2.2 Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố 32

Bảng 2.3 Hướng dẫn đánh giá cảm quan 36

Bảng 2.4 Các mức yếu tố ảnh hưởng 37

Bảng 2.5 Ma trận TYT 22 với biến thực và biến mã hóa 37

Bảng 2.6 Thành lập ma trận thực nghiệm dựa trên các yếú tố mã hóa 37

BYảng 3.1 Kết quả chỉ tiêu nguyên liệu đầu vào 39

Bảng 3.2 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y1- hàm lượng alkaloid 39

Bảng 3.3 Hệ số của PTHQ cho hàm lượng alkaloid 41

Bảng 3.4 Sai số của phương trình trong PTHQ cho hàm lượng alkaloid 41

Bảng 3.5 Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của hàm lượng alkaloid 41

Bảng 3.6 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y2- chi phí năng lượng 42

Bảng 3.7 Hệ số của PTHQ cho chi phí năng lượng 44

Bảng 3.8 Sai số của phương trình trong PTHQ cho chi phí năng lượng 44

Bảng 3.9 Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student của chi phí năng lượng 44

Bảng 3.10 Thông số tối ưu của những yếu tố ảnh hưởng tới qua trình sấy lạnh lạc tiên 47

Bảng 3.11 Yêu cầu túi lọc 51

Bảng 3.12 Tiêu chuẩn cảm quan trà lạc tiên 52

Bảng 3.13 Tiêu chuẩn vi sinh vật 52

Bảng 3 14: Điểm trung bình cho 6 mẫu trà 53

Bảng 3.15 Bảng kết quả kiểm tra vi sinh của mẫu trà lạc tiên tối ưu 55

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

1 QHTN: Quy hoạch thực nghiệm

2 BTTƯ: Bài toán tối ưu

3 TNS: tác nhân sấy

4 PTHQ: phương trình hồi quy

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Lạc tiên là loại thảo dược có tác dụng an thần, chống lo âu, hồi hộp Tuy nhiên, việcnghiên cứu và ứng dụng lạc tiên vẫn chưa phổ biến Phần lớn, dân gian thường sử dụng lạctiên để nấu canh hoặc phơi khô làm nước uống Bài nghiên cứu này chúng tôi đã nghiêncứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh vào sản xuất lạc tiên làm trà túi lọc nhằm tạo ra sảnphẩm tốt cho sức khỏe, đáp ứng nhịp sống nhanh của xã hội

Bài nghiên cứu đã tiến hành khảo sát chế độ sấy lạnh trong khoảng nhiệt độ sấy:

35-45oC và tốc độ tác nhân sấy: 8-12m/s Sau đó giải bài toán tối ưu để tìm được nhiệt độ sấy

và tốc độ tác nhân sấy thích hợp đảm bảo hàm lượng alkaloid cao nhất và chi phí nănglượng thấp nhất Cuối cùng là phối trộn với 0-15% hoa cúc khô rồi đánh giá cảm quan thịhiếu người tiêu dùng tìm ra sản phẩm được ưa thích nhất

Giải bài toán tối ưu hóa quá trình sấy lạnh cho kết quả với nhiệt độ là 41,93oC và tốc

độ tác nhân sấy ở buồng sấy là 8,34 m/s thì hàm lượng alkaloid là cao nhất và chi phí nănglượng là thấp nhất Khi đánh giá cảm quan, sản phẩm được phối trộn với 10% hoa cúc khôđược ưa thích nhất

MỞ ĐẦU

Hiện nay, sản phẩm thức uống nói chung và sản phẩm trà đóng gói nói riêng giữ mộtthị phần tiêu thụ nhất định Những sản phẩm này không chỉ mang tính chất giải khát màcòn cung cấp các giá trị dinh dưỡng hay bổ sung những chất cần thiết Nói riêng về sảnphẩm trà túi lọc, người tiêu dùng đã quá quen với các sản phẩm từ lá trà như trà xanh, hồngtrà, lục trà, và các phụ phẩm đi kèm như trà xanh hoa cúc, trà đào, Phát triển hơn, cácdoanh nghiệp ngày càng mở rộng đến các sản phẩm trà không xuất phát từ lá trà mà từ cácloại thảo mộc, trong đó có trà từ cây lạc tiên

Trên thị trường nước ta đã xuất hiện và bày bán nhiều loại trà có tác dụng chữa bệnhnhư: trà tiêu độc, trà nhuận gan, trà lợi tiểu, trà sâm, Hiện nay nhiều nước đã và đang sảnxuất trà dược liệu ở quy mô lớn và tự động hóa, nhu cầu sử dụng lớn, có thể phát triển rộngdạng trà này

Trong lạc tiên có hoạt chất tác động trực tiếp lên cơ trơn làm giãn và chống co thắt

nên cũng được dùng để chữa các bệnh đau bụng do co thắt đường tiêu hóa, co thắt tử cung.Ngoài ra còn chứa nhóm harmala alkaloid có tác dụng điều hòa tim mạch, an thần, trị mấtngủ Trà từ lạc tiên sẽ rất phù hợp với cuộc sống phải tiếp xúc với nhiều thực phẩm có tínhnóng như rượu, bia, đồ cay Trước đây lạc tiên được phơi khô rồi nấu lên làm trà, tuy nhiênviệc phơi khô phụ thuộc nhiều vào thời tiết, khó đảm bảo vệ sinh và tổn thất nhiều hoạtchất sinh học trong cây

Từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh trong sản xuất trà lạc tiên túi lọc” nhằm tìm chế độ sấy lạnh tối ưu ứng dụng vào

quy trình sản xuất trà lạc tiên để giữ lại màu sắc, mùi vị cũng như các hoạt chất sinh họcvốn có của lạc tiên

 Mục tiêu của đề tài:

 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất trà lạc tiên túi lọc với chất lượng tốt

 Xác định các thông số tối ưu cho quy trình công nghệ ở giai đoạn sấy và phối trộn

 Đối tượng nghiên cứu của đề tài: nguyên liệu chính: cây lạc tiên, nguyên liệu

phụ: hoa cúc trắng

 Phạm vi nghiên cứu:

 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ở công đoạn sấy lạnh,sau đó sử dụng mô hình toán học để tìm ra thông số tối ưu cho đối tượng côngnghệ

 Phối trộn với hoa cúc khô và chọn ra tỷ lệ thích hợp bằng phương pháp đánh giácảm quan thị hiếu người tiêu dùng

 Nội dung nghiên cứu:

 Tìm hiểu về nguyên liệu chính cây lạc tiên, nguyên liệu phụ hoa cúc, tổng quan cácphương pháp sản xuất trà thảo mộc, tìm hiểu về sấy lạnh, phương pháp quy hoạchthực nghiệm và tối ưu hóa

 Tối ưu hóa quá trình sấy lạnh trà lạc tiên túi lọc và giải bài toán tối ưu

 Khảo sát tỷ lệ phối trộn với hoa cúc và đánh giá cảm quan sản phẩm trà lạc tiên túilọc

 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

 Ngoài ra sản phẩm trà lạc tiên túi lọc thật sự có ý nghĩa với người mất ngủ, giúpđiều hòa nhịp tim, huyết áp, rất tốt cho sức khỏe

1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan nguyên liệu

1.1.1 Giới thiệu về lạc tiên

1.1.1.1 Nguồn gốc, phân loại

Cây lạc tiên còn được gọi là cây: Mác Quánh Mon (tiếng Tày), Chùm Bao, Co HồngTiên (tiếng Thái), Dây Lưới, Dây Nhãn Lồng, Lạc Tiên, Stinking passion-flower, Taguapassion- flower (tiếng Anh), Passion (tiếng Pháp) (T.K Lim, 2012)

Cây lạc tiên thuộc Bộ: Hoa tím, Họ: Passifloraceae Có nhiều loài lạc tiên như:Passiflora foetida L., Passiflora incarnate L (lạc tiên hoa tía), Passiflora edulis Sims,Passiflora quadrangularis (dưa gang tây), Passiflora lutea ( lạc tiên hoa vàng) (Wiart C,2006)

Cây có nguồn gốc từ Nam Mỹ, Trung Mỹ, Mexico, Carribbean sau đó được du nhậpđến các nước thuộc vùng nhiệt đới (Rao và cộng sự, 1995)

Cây lạc tiên dùng trong nghiên cứu này là Passiflora foetida L

1.1.1.2 Hình thái

Hình 1.1 Cây lạc tiên

Lạc tiên là loài dây mọc leo, thân mềm, trên có rất nhiều lông mềm Lá mềm, mọc so

le, hình tim dài 6-10 cm, rộng 5-8 cm, mép lượn sóng và xẻ hơi sâu thành 3 thùy, đáy là

hình tim, mép lá có lông mịn, cuống dài 7-8 cm Đầu tua cuốn thành lò xo Hoa đơn độc, 5cánh màu trắng hay hơi tím nhạt, đường kính 5,5 cm, lá đài màu trắng phía dưới có gânxanh dưới lá đài có 3 gân chính với gân phụ giống như lá mà không có phiến lá mà chỉ cógân lá Một đĩa có 2 tầng tua, mặt tua trên có màu tím trong, vành trong cùng có lông mịn.Trụ cao có đầu tím đỏ, 5 nhị có bao phấn màu vàng gục xuống phía dưới Quả hình trứngdài 2-3 cm Mùa hoa khoảng tháng 4-5, mùa quả vào tháng 5-7 ( Đỗ Tất Lợi, 2006).

Bảng 1.1 Bảng thành phần dinh dưỡng của lạc tiên

Năng lượng: 73 Kcal

Ẩm(%) Protein(%) Fat(%) Carbohydrate(%

Vitexin có tác dụng hạ huyết áp mạnh, chống viêm và chống co thắt.( Prabhakar MC,1981) Gần đây vitexin và isovitexin đã được chứng minh có hiệu quả ức chế AGEs - Sảnphẩm glycat hóa bền vững, giảm biến chứng của bệnh tiểu đường (Peng X và cộng sự,2008)

Ngoài ra, Kawasaki M và cộng sự (1994) đã chứng minh Kaempferol, apigenin vàluteolin trong lạc tiên có khả năng chống dị ứng, ức chế phóng thích histamine

 Harmala Alkaloid:

Các alkaloids loại harmala bao gồm Harmaline, Harmalol và Harmine, có tác dụng

ức chế men monoamine oxidase nên đóng vai trò quan trọng trong các tác động sinh học.Krishnaveni và cộng sự (2011) đã sử dụng phương pháp sắc ký cột và phân tíchquang phổ để phân lập, định tính harmaline trong lạc tiên

 Harmine : C13H12N2O

7-Methoxy-1-methyl-9H-pyrido[3,4-b]indole

Hình 1.2 Harmine

Harmine và harmaline là các chất ức chế MAO-A có thể đảo ngược của enzyme và

có thể kích thích hệ thần kinh trung ương bằng cách ức chế sự trao đổi chất của các hợpchất monoamin như serotonin và norepinephrine (Herraiz T và cộng sự, 2010)

Harmaline thúc đẩy sự trao đổi chất anabolic serotonin thành normelatonin hoặc acetylserotonin, và sau đó thành melatonin, hóc môn điều tiết ngủ theo nguyên tắc của cơthể và chất chống oxy hoá mạnh mẽ (Shen và cộng sự, 2010)

n-Harmine có biểu hiện độc tính lên các dòng tế bào gây ung thư máu HL60 và K562,giúp giảm thiểu nguy cơ ung thư (Jahaniani và cộng sự, 2005)

Các thành phần khác:

 Glycoside: Cyanohydrin glycosides tetraphyllin A, tetraphyllin B, deidaclin,volkenin (Andersen và cộng sự, 1998).

 3 polyketides alpha-pyrones được đặt tên là passifloricins A, B, C được phân lập từnhựa cây lạc tiên (Echeverri et al., 2001)

 Fatty acids linoleic acid and linolenic acid (Hasan et al., 1980)

Lạc tiên được dùng để điều trị chứng mất ngủ, động kinh, uốn ván và co thắt cơ(Woode và cộng sự, 2009)

Lạc tiên đã được sử dụng để điều trị bệnh trầm cảm và mất ngủ ở Nigeria (Nwosu,1999) Tại Ấn Độ, lạc tiên được các bộ lạc và các bác sĩ y khoa bản xứ sử dụng để điều trịbệnh tiêu chảy, viêm họng, nhiễm trùng tai, gan, rối loạn, ngứa, sốt và các bệnh ngoài da(Chopra và cộng sự, 1986)

Ở Malaysia, Passiflora foetida đã được sử dụng để điều trị hen suyễn và ở Achentina

để điều trị chứng động kinh Ở Brazil dùng để dưỡng da và trị bỏng da (Chopra và cộng sự,1944)

Kết quả nghiên cứu của Chivapat và cộng sự (2011) cho thấy chiết xuất etanol trong

lá của P Foetida ở những liều nhất định là 16, 160, 800 và 1.600 mg / kg / ngày trong 6tháng không gây ra tác hại ở chuột

Nghiên cứu gần đây cho thấy dịch chiết của lá Passiflora foetida có hoạt tính chống

vi sinh vật Pseudomonas putida, Vibrio cholerae, Shigella flexneri và Streptococcuspyogenes Mohanasundari và cộng sự (2007) đã tiến hành khảo sát hoạt tính kháng khuẩncủa dịch chiết ethanol và acetone của lá lạc tiên với kết quả như sau:

Bảng 1.2 Bảng kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết ethanol và

acetone của lá lạc tiên

Bộ phận Dung

môi

Dịchchiết(mcg/ml)

200300400

1412117

1615128

17191310

20201510Aceton 100

200300400

11131110

12151311

12161412

13171513

Ở Việt Nam chưa thấy nghiên cứu khoa học nào về thành phần hóa học và hoạt tínhsinh học của lạc tiên, chủ yếu là các nghiên cứu đặc tính Đông dược

Ở Việt Nam, Passiflora foetida dùng làm thuốc để điều trị suy nhược thần kinh, mệtmỏi, lo lắng, mất ngủ, kinh nguyệt sớm, phù nề, ngứa và ho Ngoài ra, còn được sử dụng

để điều trị hen suyễn và bệnh đái tháo đường, loại bỏ nhiệt độc và làm mát gan Được sửdụng trong y học cổ truyền để chữa trị các bệnh như tiêu chảy, đường ruột, cổ họng, tai,nhiễm trùng, sốt và các bệnh về da (T.K.Lim, 2012)

Ngọn và lá non làm rau Quả chín ăn được, có tác dụng an thần, điều kinh, chữa ho,phù thũng, suy nhược thần kinh (Nguyễn Tiến Bân, 2003)

Theo sách “Thuốc cổ truyền và ứng dụng lâm sàng” của giáo sư Hoàng Bảo Châu,dây, lá lạc tiên phơi khô có công dụng an thần, giải nhiệt, mát gan, chữa trị chữa đau đầu,mất ngủ, thường phối hợp thêm một số vị thuốc khác

Theo Đỗ Tất Lợi (2006), Lạc tiên có thể chữa hồi hộp, bồn chồn, mất ngủ theo đơnthuốc cao lạc tiên sau: Cây lạc tiên 50g, lá vông 30g, lá dâu tằm 10g, liên tâm 2.2 g, đường90g, nước vừa đủ 100ml, acid benzoic để bảo quản và cồn đủ để hòa tan acid benzoic.Ngày dùng 2-4 thìa to, trẻ em 1-2 thìa cà phê Uống trước khi ngủ

1.1.2 Nguyên liệu phụ: hoa cúc trắng

Tên khoa học Chrysanthemum morifolium Ramat (Chrysanthemum sinese Sabine),

+ 5 olean : maniladiol, erythrodiol, longispinogenin, coflodiol,heliantriol A (l)

+ 2 lupan : calenduladiol, heliantriol B2

+2 cycloartan: 24(S)-25-methoxycylcoartan-3beta, 24“ diol và 24(S) -25

methoxycylcoartan-3beta, 24,28- triol

-Flavanoid:

+Từ phân đoạn etylacetat dịch chiết metanol cúc hoa trắng, phân lập, xác định được 4Flavonoid dạng aglycon: acacetin, apigenin, quercetin và luteolin (Miyazawa M vàcộng sự, 2003)

+Ngoài ra trong hoa cúc trắng còn có Flavonoid khác: acaciin, baicalin (Viện Dược Liệu,2004)

- Các dẫn xuất của acid béo: Trong phân đoạn n-hexan, Ukiya M và cộng sự (2002) đã xác

định có các ester 3-o của acid béo và triterpenoid diol, triol: 26 ester mới và 6 ester đã biết

-Sesquiterpen: Chlorochrymorin, chrysandiol, chrysartemin A, B (Viện Dược Liệu, 2004)

-Thành phần khác:Acid elagic, (Viện Dược Liệu, 2004).

đó, maniladiol và 3-epilupenol có hoạt tính mạnh nhất (Nồng độ ức chếtối thiểu (MIC) = 4 mg/ml) (Akihisa T và cộng sự, 2005)

Cúc trắng còn có tác dụng bảo vệ tim trong quá trình gây thiếumáu cục bộ và tái tưới máu trên tim chuột phân lập và tế bào cơ tâmthất (Jiang H và cộng sự, 2004)

Trong những năm gần đây đã có những công trình nghiên cứu tìmhiểu tác dụng kháng virus của hoa cúc trắng: Acacetin -7-O-beta-

galactopyranosid có tác dụng ức chế sự sao chép của HIV trong tế bàoH9 (Hu CQ và cộng sự, 1994).

Dịch chiết hoa Cúc trắng, từ phần tan trong hexane và phần tan trong chất béo, saukhi tinh khiết hóa, đã cho nhiều loại esters acid béo (gần 30 chất khác nhau) và nhiều diol,triol loại triterpene ( 24 hợp chất) Các hợp chất này được thử nghiệm về hoạt tính chốngsưng trên loại sưng viêm nơi tai chuột gây ra bằng 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate(TPA) Kết quả ghi nhận tính chất kháng viêm rất rõ với liều ID50 là 0.03-1.0 mg / tại mỗitai chuột, mạnh hơn cả tác dụng của quercetin (Journal of Agricultural and FoodChemistry Số 49-2001)

Cúc trắng là một trong 7 dược thảo được dùng trong đặc chế PC-SPES để trị ung thưnhiếp hộ tuyến, cho kết quả là làm giảm rõ rệt nồng độ PSA (prostate-specific antigen),diệt được các tế bào ung-thư, đồng thời làm giảm đáng kể testosterones Trong 2 thửnghiệm, nồng độ PSA giảm hạ ngay sau 1 tháng dùng thuốc (New England Journal ofMedicine Số 339-1998)

Theo Đông y, hoa cúc có vị ngọt, hơi đắng, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, giảiđộc, giải cảm, giáng hỏa, mát gan, làm sáng mắt Vì vậy, hoa cúc thường được dùng đểchữa các chứng do phong nhiệt như chóng mặt, nhức đầu, đau mắt, chảy nước mắt, đinhnhọt, sang lở Ngoài ra, hoa cúc còn rất tốt cho những người bị các chứng mất ngủ, ngườinóng bứt rứt khó chịu, tinh thần bị căng thẳng, tính tình nóng nảy, dễ cáu gắt, khó tậptrung… Còn theo các nghiên cứu hiện đại, hoa cúc có thể giúp kháng khuẩn, kháng siêu vigây cảm cúm, làm giãn mạch máu, hạ huyết áp, giảm mỡ trong máu, làm dịu căng thẳngthần kinh và giúp ngủ ngon Đặc biệt, tác dụng giải nhiệt hiệu quả của loại hoa này sẽ rấttốt cho những người thường xuyên bị nhiệt, nóng bức do làm việc văn phòng, thườngxuyên phải ngồi trước máy tính, đối mặt với tình trạng căng thẳng do áp lực công việc, ít

có thời gian vận động, điều kiện ăn uống không đủ dưỡng chất

Qua các tác dụng dược tính nói trên, hoa cúc rất thích hợp khi phối trộn cùng lạc tiên

để làm trà an thần, giứp ngủ ngon, điểu hòa tim mạch Cùng với hương thơm nhẹ nhàng ,

êm dịu của hoa cúc sẽ làm tăng thêm giá trị cảm quan cho trà lạc tiên

Phương thức dùng cúc trắng trong dân-gian :

Để trị mỏi mắt và hoa mắt vì đọc sách quá lâu, làm việc quá nhiều bằng mắt ; dùng 9gram hoa cúc trắng tươi, ngâm trong nước sôi từ 5-10 phút, khi nước đủ ấm, lấy hoa ra đắptrên mắt từ 10 đến 20 phút, lập lại 2-3 lần và đắp thêm buổi tối trước khi đi ngủ Có thểuống nước đã ngâm hoa.

1.2 Tổng quan về công nghệ và thiết bị chế biến trà

1.2.1 Tổng quan về công nghệ chế biến trà

Trên thị trường thế giới, trà thảo mộc đang phát triển mạnh và đối trọng của thụtrường trà trong tương lai Hơn thế nữa, người phương Tây đang có khuynh hướng sử dụngtrà thảo mộc thay các loại nước uống khác, đặc biệt là thị trường tiềm năng Mỹ Cho đếnnay đã có nhiều công ty có sản phẩm cạnh tranh như công ty sản xuất trà và thảo dược nổitiếng khắp thế giới là Celestial Seasionings Công ty đã sử dụng cây cỏ và hương liệu đểchế biến các thức uống có mùi vị thơm như mùi dâu, mùi cam, hay mùi các loài hoa và một

số sản phẩm làm từ các loại cây có dược tính nhằm mục đích giúp dễ ngủ hoặc tốt cho sứckhỏe

Nước ta có nguồn thảo mộc phong phú, chính vì vậy thị trường các mặt trà đangngày càng đa dạng, phong phú Hầu hết các loại trà thảo mộc ngoài chức năng giải khátđều có chức năng bổ trợ, giúp ích cho một hoặc nhiều đối tượng bệnh nào đó Trà hoa hòe

có tác dụng nâng cao sức bền thành mạch và cầm máu Trà gừng có tác dụng giải nhiệt,giải cảm, trị đau bụng, và rất nhiều các sản phẩm trà thảo mộc có nhiều giá trị dược liệukhác nhau

Hiện tại, trên thị trường Việt Nam mới chỉ tồn tại 3 hình thức trà túi lọc là trà xanhkhô, trà đen và trà thảo mộc

Trong các doanh nghiệp sản xuất trà túi lọc ở Việt Nam nổi tiếng nhất là Lipton.Lipton có nhiều mặt hàng trên thị trường nhưng nhãn hàng được mọi người biêt đến nhiềunhất là trà xanh và trà vàng ngoài ra còn có trà thảo mộc như trà hương hoa cúc hay trà tâmsen

Nhãn hàng trà Dilmah cũng rất nổi tiêng với nhiều loại như trà bữa sáng, trà buổichiều hay trà bá tước

Một nhãn hàng được biết đến tại nước ta đó chính là công ty cổ phần trà Kim Anhmột trong những sản phẩm mang phong cách của người Việt Công ty trà Kim Anh cho ra

4 loại sản phẩm mới chất lượng cao là trà Atiso, trà Mimosa, trà Linh chi và trà thảo mộckhông chỉ phục vụ khách hàng trong nước mà còn xuất sang các thị trường Pháp, Đức,Italia Ngoài ra còn rất nhiều công ty sản xuất và kinh doanh mặt hàng trà túi lọc như tràCozzy trà Phúc Long, trà Tâm Lan, trà Thái Bảo

Quy trình sản xuất trà túi lọc tại các cơ sở:

A B

Hình 1.6 Quy trình sản xuất trà xanh túi lọc (A), trà đen túi lọc (B)

Nguyên liệu

Diệt menLàm héo

Cắt

Sàng

Vò nghiền

Bao góiƯớp hương

Sấy khô

Sản phẩm

Nguyên liệu

CắtLàm héo

Vò nghiền

Lên menSàng

Bao góiƯớp hươngSấy khô

Sản phẩm

1.2.2 Các thiết bị sấy trà (Nguyễn Thị Hiền và cộng sự, 2010)

 Máy sấy kiểu tấm đẩy

Hình 1.7 Máy sấy kiểu tấm đẩy

 Chỉ áp dụng cho phân xưởng sản xuất quy mô nhỏ, năng suất khoảng 15-20kg/h

 Chất lượng trà không ổn định

 Vận hành không thuận tiện

Hình 1 8 Máy sấy băng tải

Không khí được đốt nóng bởi caloriphe và được đẩy vào trong máy sấy nhờquạt ly tâm hướng từ dưới lên

Các thông số phù hợp của máy sấy là:

 Nhiệt độ không khí nóng : 95-100oC

 Lưu lượng không khí nóng: 16500m3/h

 Năng suất máy: 120 kg chè khô/h

Hình 1.9 Máy sấy tầng sôi

Máy có ưu điểm là bền, làm việc ổn định nhưng có nhược điểm là tốc độ chuyểnđộng của trà không ổn định, tổn thất trà lớn

1.2.3 Tổng quan sấy lạnh

Hình 1.10 Máy sấy lạnh

Đối với các loại dược liệu yêu cầu hàng đầu khi sấy khô là phải giữ được các hoạtchất và không làm thay đổi những dược tính quan trọng Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đếnnhững hoạt chất sinh học là nhiệt độ Ở nhiệt cao, các hoạt chất này dễ bị bay hơi và biếnđổi nên khi sấy dược liệu bằng phương pháp sấy nóng, sấy phun ở nhiệt độ cao thì chấtlượng sản phẩm thu được không tốt.

Zhongli Pan và các cộng sự (2005), “Nghiên cứu sấy khô hành tây bằng sấy lạnh”, kếtquả cho thấy hành tây sấy bằng phương pháp lạnh cho hiệu quả hơn sấy bằng phương phápđối lưu không khí cưỡng bức Nhiệt độ sấy đối với phương pháp lạnh là 40°C và 45°C.Nghiên cứu của Phạm Văn Tuỳ và cộng sự (2004) cho thấy dược liệu sử dụng

phương pháp sấy lạnh ở nhiệt độ thấp vẫn duy trì được các tính chất đặc trưng của dượcliệu:

Bảng 1.3 Bảng kết quả nghiên cứu sấy lạnh dược liệu của Phạm Văn Tùy và cộng sự

nghệDịch ép gừng Cao màu nâu đen Mùi thơm và vị cay đặc

trưng của gừng

Kết quả nghiên cứu cuả Phạm Văn Tuỳ và cộng sự (2003) cho thấy các sản phẩm rauquả thực phẩm sấy bằng phương pháp sấy lạnh tuy thời gian sấy có lâu hơn nhưng chấtlượng cảm quan và hàm lượng vitamin C được bảo tồn cao hơn so với phương pháp sấynóng:

Bảng 1.4 Kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Tùy và cộng sự về so sánh giữa phương

pháp sấy nóng và sấy lạnh

Nguyên liệu Phương pháp sấy Điểm chất

lượng cảm quan

Hàm lượng vitamin C.

Khả năng bảo tồn (%)

Thời gian sấy (h)

Phương pháp sấy lạnh là ứng dụng công nghệ sấy ở nhiệt độ thấp để chế biến vàbảo quản nông sản, thực phẩm Phương pháp này được thực hiện bằng cách giảm độ ẩmtương đối trong không khí để tạo ra chênh lệch áp suất giữa hơi nước trong không khí vàtrong nông sản, thực phẩm Bằng cách này hơi nước sẽ tách khỏi thực phẩm, nông sản và

đi vào trong không khí Khi làm lạnh không khí trong thiết bị trao đổi nhiệt xuống thấp hơnnhiệt độ đọng sương, không khí bão hòa sẽ ngưng đọng và tách ra khỏi không khí Khôngkhí sau đó đi qua dàn nóng sẽ sấy khô nông sản, thực phẩm

Quá trình truyền nhiệt thực hiện được thông qua sự thay đổi pha làm việc của môichất lạnh Môi chất lạnh trong giàn bay hơi hấp thu nhiệt và bay hơi ở nhiệt độ và áp suấtthấp Khi hơi môi chất lạnh ngưng tụ ở nhiệt độ cao, áp suất cao tại dàn ngưng tụ, nó thảinhiệt ở áp suất cao hơn Khi sử dụng trong quá trình sấy, hệ thống sấy sử dụng bơm nhiệtlàm lạnh không khí của quá trình đến điểm bão hòa và sau đó ngưng tụ (khử ẩm), do đólàm tăng khả năng sấy của không khí Trong quá trình này chỉ tuần hoàn mức nhiệt thấp(nhiệt hiện và nhiệt ẩn) từ không khí

1.2.3.1 Phân loại sấy lạnh

Trong các hệ thống sấy lạnh, nhiệt độ vật liệu sấy có thể trên dưới nhiệt độ môitrường (t>0) và cũng có thể nhỏ hơn 0oC Sấy lạnh có ưu điểm là chất lượng sản phẩm sấytốt nhất nhưng hệ thống sấy phức tạp, vốn đầu tư lớn và chi phí năng lượng cho một sảnphẩm cao Vì vậy, hệ thống sấy lạnh chỉ được sử dụng khi vật liệu sấy không chịu được

nhiệt độ cao và đòi hỏi ngặt nghèo về chất lượng sản phẩm như màu sắc, hương vị, Có thểphân loại hệ thống sấy lạnh theo 3 dạng:

 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t>0

Với hệ thống sấy này, tác nhân sấy thông thường là không khí trước hết được khử ẩmbằng phương pháp làm lạnh hoặc khử ẩm hấp phụ, sau đó được đốt nóng (nếu khử ẩmbằng phương pháp làm lạnh) hoặc được làm lạnh (nếu khử ẩm bằng phương pháp hấp phụ)đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy Khi đó, do phân áp suất phtrong tác nhân sấy bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật pbm nên ẩm từ dạng lỏngtrên bề mặt vật liệu sấy bay hơi vào tác nhân sấy, kéo theo sự dịch chuyển ẩm trong lòngvật ra bề mặt Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm trong các hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t>0hoàn toàn giống như trong các hệ thống sấy đối lưu nói chung Điều khác nhau ở đây chỉ làcách giảm phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy

 Hệ thống sấy thăng hoa

Trong hệ thống sấy này, nước ở dưới điểm ba thể, nghĩa là T<273K, p<610Pa nhậnđược nhiệt lượng (thường là do dẫn nhiệt và bức xạ) thực hiện quá trình thăng hoa để nướcchuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi và đi vào tác nhân sấy Như vậy, trong các hệthống sấy thăng hoa, một mặt ta phải làm lạnh vật liệu sấy xuống dưới 0oC trong các kholạnh và sau đó đưa vật liệu sấy với ẩm dưới dạng rắn vào bình thăng hoa Ở đây, vật liệusấy được đốt nóng và đồng thời tạo chân không trong không gian xung quanh bằng bơmhút chân không

 Hệ thống sấy chân không

Nếu nhiệt độ vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273K nhưng áp suất xung quanh p>610Pa thìkhi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phân tử nước ở thể rắn chuyển thành thể lỏng

và sau đó mới chuyển thành thể hơi để đi vào tác nhân sấy (Trần Văn Phú, 2006)

1.2.3.2 Cơ sở lý thuyết sấy lạnh

Hình 1.11 Sơ đồ 1

Sơ đồ 1 gồm thiết bị sấy (I), máy khử ẩm hấp phụ (II), máy lạnh (III) và quạt (IV).Tác nhân sấy ở trạng thái B (t1,φ1) có độ ẩm tương đối thấp đi vào thiết bị sấy (I) thựchiện quá trình trao đổi ẩm với vật liệu sấy theo đường tăng ẩm đẳng nhiệt BCo Tác nhânsấy sau thiết bị sấy được đưa vào thiết bị khử ẩm hấp phụ Trong thiết bị này tác nhân sấy

bị đốt nóng và khử ẩm theo quá trình CoA Tác nhân sấy ở trạng thái A được làm lạnh nhờmáy lạnh (III) với điều kiện do=d1=const về trạng thái B và sau đó tác nhân sấy lại đi vàothiết bị sấy và quá trình sấy lại tiếp tục

Hình 1.12 Sơ đồ 2

Trong sơ đồ 2, người ta thay quá trình khử ẩm hấp phụ bằng quá trình làm lạnh khử

ẩm CoA2A1 Tác nhân sấy ở trạng thái bão hòa được đốt nóng với điều kiện d= const vềtrạng thái B và đưa vào thiết bị sấy (I) để thực hiện quá trình sấy BCo So với sơ đồ 1 thìtrong sơ đồ 2 người ta tận dụng cả giàn lạnh và giàn nóng Quá trình khử ẩm CoA2A1 đượcthực hiện nhờ giàn lạnh và quá trình đốt nóng A1B nhờ giàn nóng (Trần Văn Phú, 2006)

1.2.3.3 Nguyên lý hoạt động

Không khí ngoài khi vào máy sấy sẽ được đốt nóng lên khi đi qua Calorifer và khi

đi qua vật liệu sấy trong buồng sấy tại đây xảy ra quá trình trao đổi nhiệt và ẩm làm chonhiệt độ không khí giảm xuống, hàm lượng ẩm trong không khí tăng lên Không khí đượcmáy nén hút, sau đó nén lại và đưa lên thiết bị ngưng tụ để làm lạnh xuống dưới nhiệt độđọng sương nên ẩm sẽ ngưng tụ và tách khỏi không khí

Không khí sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ sẽ đi qua bình chứa cao áp để chứa chất lỏngngưng tụ, giải phóng điện tích trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưng tụ, môi chất lạnh tiếp tục điqua phin lọc để loại bỏ chất ẩm ướt và bụi bẩn có trong môi chất lạnh, tiếp tục vào ốngmao để điều tiết lưu lượng gas lỏng cho thiết bị bay hơi và duy trì áp suất hơi hợp lý, phùhợp với nhiệt độ bay hơi yêu cầu trong dàn lạnh Môi chất lạnh đi vào thiết bị bay hơi đểhóa hơi, thu nhiệt từ vật liệu trong buồng sấy lạnh Không khí sau khi ra khỏi thiết bị bayhơi sẽ tiếp tục đi vào thiết bị ngưng tụ để hạ thấp nhiệt độ xuống đến nhiệt độ yêu cầu rồi

đi vào buồng sấy Không khí ra khỏi buồng sấy sẽ đi vào thiết bị bay hơi để bay hơi ẩmvừa nhận từ vật liệu sấy rồi đi vào thiết bị ngưng tụ Chu trình cứ thế tiếp tục

Sau một thời gian hoạt động theo chu trình trên, nhiệt độ sấy sẽ giảm xuống, máynén được bật lên để nâng nhiệt lên bằng nhiệt độ yêu cầu

1.2.3.4 Ưu và nhược điểm

Ở phương pháp sấy lạnh, thời gian thoát ẩm lâu hơn các phương pháp sấy thôngthường hay sấy chân không, nhưng các chỉ tiêu như màu sắc, khả năng bảo toàn các chấtdinh dưỡng và vitamin là cao hơn hẳn

 Phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam

 Nhiệt độ sấy thấp, chế độ sấy phù hợp cho các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ nhưdược liệu, các sản phẩm từ rau quả,

 Có khả năng tự động hóa cao, dễ vận hành, an toàn

 Tiết kiệm năng lượng nhờ sử dụng cả năng lượng dàn nóng và dàn lạnh, hiệu quả

sử dụng nhiệt cao Điện năng sử dụng cũng thấp hơn so với phương pháp dùng máyhút ẩm hấp phụ

 Chi phí đầu tư hệ thống thấp hơn so với các phương pháp khác

 Khả năng giữ màu sắc, mùi vị và các thành phần dinh dưỡng tương đối cao

 Quá trình sấy không cần loại bỏ tác nhân sấy nên đảm bảo rất vệ sinh

 Nhược điểm

 Thời gian sấy lâu

 Trong môi trường có bụi, cần dừng máy để vệ sinh chất hấp thụ, tuổi thọ thiết bịgiảm (Hoàng Văn Chước, 2006)

1.2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy lạnh

 Yếu tố nguyên liệu

 Hàm lượng nước trong nguyên liệu: thực phẩm ít nước thì thời gian sấy ngắn hơnthực phẩm chứa nhiều nước

 Hình dạng nguyên liệu: thực phẩm có bề dày mỏng thì sấy sẽ nhanh hơn

 Các mối liên kết trong vật liệu: các liên kết giữa ẩm với vật liệu khô có ảnh hưởngrất lớn đến quá trình sấy Nó sẽ chi phối diễn biến của quá trình sấy

 Thành phần hóa học trong nguyên liệu: ảnh hưởng đến quá trình sấy và liên quantới sản phẩm, như phân hủy protein, glucid quá trình sấy rau quả thường chuyển sang màuđen hoặc nâu do phản ứng giữa đường khử và acid amin hoạc do sự khử nước của đườngdưới tác dụng của nhiệt độ do pirocatexin bị oxy hóa hoặc bị trùng ngưng (Nguyễn VănMay, 2007)

 Yếu tố công nghệ

 Nhiệt độ sấy

Nhiệt độ càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có hiệu quả cao, nhưngkhông thể sử dụng nhiệt độ quá cao cho rau quả vì rau quả là sản phẩm chịu nhiệt kém Trong môi trường ẩm nếu nhiệt độ cao hơn 60oC thì protein bị biến tính, trên 90oC thìfuctose bắt đầu bị oxy hóa, các phản ứng tạo melanoidin, polyme hóa các hợp chất caophân tử xảy ra mạnh Còn nhiệt độ cao hơn nữa, rau quả có thể bị cháy Do đó thườngdùng chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ và tốc độ tác nhân sấy không quá cao (Nguyễn Văn May,2007)

 Tốc độ tác nhân sấy

Nếu tốc độ tác nhân sấy quá nhanh làm cho tốc độ bốc hơi vật liệu lớn hơn tốc độchuyển dịch chất ẩm từ các lớp bên trong ra bề mặt rau quả bị rắn lại và ngăn cản quá trìnhthoát ẩm Ngược lại nếu tốc độ tác nhân sấy chậm thì cường độ thoát ẩm yếu Do đó làmgiảm hiệu suất và năng suất sấy (Nguyễn Văn May, 2007)

 Bề dày lớp vật liệu sấy

Nếu bề dày lớp vật liệu quá dày làm kéo dài thời gian sấy ngược lại bề dày lớp vậtliệu quá mỏng thì thời gian sấy nhanh nhưng hiệu suất của quá trình sấy lại không cao, sảnlượng sấy trong một mẻ sẽ ít, sản phẩm tiếp xúc với không khí nhiều làm xảy ra nhiềuphản ứng không thuận lợi cho sản phẩm ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị chất lượng sảnphẩm (Nguyễn Văn May, 2007)

1.3 Các sản phẩm từ lạc tiên trên thị trường

 Thất Diệp An Thần

Hình 1.13 Thất Diệp An Thần

 Dạng bào chế: viên nén

 Thành phần: lạc tiên, tâm sen, táo nhân

 Công dụng : Giúp dưỡng tâm, an thần, tạo giấc ngủ sâu, tăng cường sinh lực và sức

đề kháng của cơ thể

 Cortonyl

Hình 1.14 Cortonyl

 Dạng bào chế: thuốc nước

 Thành phần: natri camphosulfonat, lạc tiên

 Công dụng: trợ tim, ngất do suy tim, an thần

 Lạc tiên phơi khô

Từ xưa đến nay chủ yếu mọi người sử dụng lạc tiên đã phơi khô nầu làm thuốcuống trị mất ngủ

Hình 1.15 Lạc tiên phơi khô

 Trà lạc tiên tây

Hình 1.16 Trà lạc tiên hoa tía của LAVA

 Thành phần: lạc tiên hoa tía (Passiflora incarnate) cùng họ Passiflora với passiflorafoetida

 Công dụng : Chống mất ngủ, hồi họp, lo âu

1.4 Kết luận về nội dung nghiên cứu

Trong quá trình sấy yếu tố nguyên liệu rất quan trọng để đưa ra chế độ công nghệsấy, bởi nhiệt độ môi trường sấy ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Nhiệt độ cao thì tốc

độ sấy càng nhanh, quá trình càng có hiệu quả cao, nhưng không thể sử dụng nhiệt quá cao

vì dược liệu chịu nhiệt kém Trong môi trường ẩm nếu nhiệt độ cao hơn 60oC thì protein bịbiến tính, trên 90oC thì fructose bắt đầu bị oxy hóa, các phản ứng tạo melanoidin, polymehóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh Sấy lạnh thường sấy ở nhiệt độ thấp Dựa vàoyếu tố trên ta chọn hai mức nhiệt độ sấy khảo sát là 35-45oC

Để sản phẩm tạo ra có chất lượng tốt, độ ẩm đạt yêu cầu với chi phí năng lượnggiảm đến mức tối thiểu Nếu tốc độ tác nhân sấy quá nhanh làm cho tốc độ bốc hơi vật liệulớn hơn tốc độ chuyển dịch chất ẩm từ các lớp bên trong ra bề mặt dẫn đến lãng phí tácnhân và bề mặt bị co rút Ngược lại nếu tốc độ sấy quá chậm thì cường độ thoát ẩm yếu Vìvậy chọn vận tốc sấy là trong khoảng 8-12m/s.

 Nội dung nghiên cứu:

1 Lựa chọn, đánh giá chất lượng nguyên liệu

2 Xây dựng quy trình sản xuất thực nghiệm

3 Nghiên cứu quá trình sấy trà bằng công nghệ sấy lạnh

 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng và chi phí năng lượng cho sấy trà

 Mô hình hóa quá trình sấy để tìm chế độ sấy thích hợp

4 Đánh giá cảm quan sản phẩm

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Đối tượng, hóa chất, thiết bị, dụng cụ và địa điểm tiến hành thí nghiệm

 Dung môi hữu cơ: cồn ethylic 96o, ether petrol, chlorofom

 Chất chỉ thị màu: metyl red

2.1.3 Thiết bị sử dụng

 Máy sấy đối lưu

 Khoảng nhiệt độ: nhiệt độ phòng + 100C – 3000C

 Thể tích: 60L

 Công suất: 1100W

 Thiết bị Soxlet

 Máy đo pH

 Máy xay sinh tố công suất:1000W

 Máy hút chân không

 Máy sấy lạnh DS-02:

 Nhiệt độ môi trường sấy : 350C-450C

 Nhiệt độ đọng sương: -150C- 250C

 Tốc độ tác nhân sấy: 0m/s-20m/s

2.1.4 Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM.

2.2 Phương pháp thực hiện

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu

Bắt đầu

Tổng quan tài liệu

Lựa chọn nguyên liệu

Phân tích các yếu tố đầu vào

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến

chất lượng và lựa chọn khoảng giá trị

của các yếu tố để tiến hành thực

nghiệm sấy

Độ ẩm, hàm lượng alkaloid

Xác định các hàm mục tiêu trong quá

Thu thập số liệu và xây dựng mô hình

toán cho quá trình sấy lạnh

Tiến hành quy hoạch thực nghiệm

Tối ưu hóa quá trình sấy, xác lập chế

độ công nghệ tối ưu cho công nghệ sấy

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu

2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý

 Xác định hàm lượng ẩm nguyên liệu

Lấy chính xác 5g lá lạc tiên cho vào chén sấy ẩm đã biết trước trọng lượng (đã đượcsấy và cân có trọng lượng không đổi) Cho chén sứ chứa trà vào tủ sấy và sấy ở 105oCtrong 4 giờ Lấy chén ra, để nguội trong bình hút ẩm khoảng 5 phút và cân Sau đó lặp lạimột hai lần nữa (mỗi lần 1 giờ) cho đến khi khối lượng không đổi (Theo TCVN 4326-2001)

G1: trọng lượng chén sấy và trà trước khi sấy (g)

G2: trọng lượng chén sấy và trà sau khi sấy (g)

Hàm lượng chất khô được tính trực tiếp bằng cách lấy 100% trừ đi % độ ẩm

 Kiểm tra hàm lượng alkaloid trong trà

Cân chính xác 5g bột trà đã sấy khô, thấm ẩm bằng amoniac đặc (NH4OH đặc) đểyên trong 1 giờ, sau đó cho vào bình Soxhlet chiết bằng cồn 96o cho đến kiệt alkaloid(chiết trong 4 giờ), sau đó cất thu hồi dung môi Hòa tan cắn thu được trong dung dịchHCL 5% (5 lần×5ml) Tiếp theo lọc, rửa dịch acid bằng ether petrol (3 lần×10ml) Kiềmhóa dịch chiết alkaloid bằng amoniac đặc tới pH=10-11 Sau đó lắc với chlorofom (CH3Cl)(5 lần×10ml) để lấy kiệt alkaloid Tiếp theo đưa dịch chiết có hai dung môi không hòa tanvào nhau vào bình phân chia dung môi, tách riêng được 2 dung môi riêng biệt và lấy dịchchiết có chứa dung môi chlorofom cho bốc hơi dung môi đến khô Hòa tan cắn với mộtlượng chính xác 10 ml HCl 0,1N Thêm 5 ml nước cất và 2 giọt metyl red Sau đó địnhlượng acid thừa bằng kiềm tương ứng (NaOH 0,1N) (Phạm Thanh Kỳ, 1998)

Hàm lượng alkaloid toàn phần được xác định theo công thức:

X: hàm lượng alkaloid toàn phần (%)

v: số ml dung dịch NaOH 0,1 N đã dùng (ml)

m: khối lượng dược liệu trừ độ ẩm (g)

2.2.3 Phương pháp xác định chi phí năng lượng

Công suất tiêu thụ năng lượng của hệ thống sấy lạnh được xác định theo biểu thứcsau:

Ik: cường độ dòng điện cấp cho hệ thống sấy lạnh (A)

k: hệ số công suất

Khi đó năng lượng tiêu thụ cho quá trình sấy cho 1kg sản phẩm được xác định như sau:

Y=Q=Pτ/G (kWh/kg sản phẩm)G: khối lượng sản phẩm (kg)Trong quá trình sấy với các yếu tố ảnh hưởng, cần xác định chi phí năng lượng thấpnhất và sản phẩm sau khi sấy có chất lượng tốt nhất là vấn đề cần thiết Đây là một trongnhững chỉ tiêu thiết lập hàm mục tiêu để xác định chế độ công nghệ

2.2.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm (Nguyễn Cảnh, 2004)

Quy hoạch thực nghiệm được Fisher đề xuất trong những năm 30 của thế kỷ XX đểgiải các bài toán sinh học nông nghiệp Fisher đã đặt ra nền móng cho một lĩnh vực mớicủa thống kê toán học là giải tích phương sai, cho phép ước lượng vai trò của từng yếu tố

trong tổng phương sai Giải tích phương sai và giải tích hồi quy dựa trên cơ sở quy hoạchthực nghiệm có mối liên quan rất phức tạp Phương pháp quy hoạch thực nghiệm từ khiđưa vào giải tích hồi quy đã mở ra những triển vọng mới mẻ.

Nhiều công trình nghiên cứu ở nhiều các lĩnh vực khác nhau đều đưa đến giải các bàitoán cực trị có điều kiện, nhằm tìm điều kiện tối ưu để thực hiện các quá trình hoặc để lựachọn thành phần tối ưu của hệ nhiều phần tử Hệ được nghiên cứu càng phức tạp thì hiệuquả của phương pháp nghiên cứu càng cao Trước lúc tiến hành thí nghiệm người nghiêncứu cần xác định sơ bộ mô hình toán học của đối tượng được nghiên cứu, cần giải thíchnhững yếu tố nào phải thay đổi trong quá trình làm thí nghiệm, những yếu tố nào giữ ởmức độ cố định và mục tiêu cần đạt được tối ưu

Quy hoạch thực nghiệm là cơ sở phương pháp luận của nghiên cứu thực nghiệm hiệnđại Đó là phương pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực Cơ

sở toán học nền tảng của lý thuyết quy hoạch thực nghiệm là toán học xác suất thống kêvới hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi quy

Quy hoạch thực nghiệm có những ưu điểm :

- Số thí nghiệm bố trí sẽ là ít nhất do đó tốn ít thời gian và nguyên vật liệu

- Phản ánh chính xác chế độ công nghệ nhờ thay đổi các yếu tố ảnh hưởng đến đốitượng công nghệ trong quá trình thực nghiệm

- Tính toán để xây dựng mô hình toán thống kê thực nghiệm dễ dàng và chính xác

- Phát hiện những phương án tối ưu để thực hiện quá trình nghiên cứu và rút ngắn giaiđoạn chuyển từ nghiên cứu ở phòng thí nghiệm sang sản xuất

Quá trình nghiên cứu nhờ QHTN là một quá trình lặp gồm các bước:

- Phỏng đoán

- Quy hoạch thực nghiệm (QHTN)

- Thực nghiệm

- Phân tích kết quả

Để xây dựng mô hình toán thống kê thực nghiệm cần thực hiện 6 bước sau:

1 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng và các hàm mục tiêu của đối tượng công nghệ

2 Nhận dạng hàm mục tiêu.

3 Xây dựng mô hình toán thống kê thực nghiệm (xây dựng phương trình hồi quy thựcnghiệm)

4 Kiểm tra tính tương thích của mô hình toán

5 Tìm cực trị (tối ưu hóa)

6 Mô phỏng phân tích và ứng dụng

2.2.4.1 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng và các hàm mục tiêu của đối tượng công nghệ

 Mục đích:

+ Mục đích của việc tiếp cận và phân tích hệ thống nhằm xác định rõ, đầy đủ

và chính xác các yếu tố ảnh hưởng đến đối tượng công nghệ

+ Xác định rõ, chính xác, đầy đủ các mục tiêu cho đối tượng công nghệ

 Các tín hiệu đầu vào, đầu ra của đối tượng công nghệ

+ Các biến đầu ra kiểm tra được và điều khiển được, mà người nghiên cứu cóthể điều chỉnh theo dự định,biễu diễn bằng vectơ : Z= [Z1,Z2, ,Zk] biến thiên trongmiền xác định Ωz.

+ Các tính hiệu đầu ra dùng để đánh giá đối tượng là vectơ Y=(y1, y2, ,yk),thường được gọi là các hàm mục tiêu Biễu diễn hình học của hàm mục tiêu được gọi

là mặ đáp ứng ( bề mặt biễu diễn) Hàm mục tiêu biến thiên trong miền giá trị : Ωf

 Thiết lập bài toán một mục tiêu và đa mục tiêu

 Bài toán một mục tiêu

Đốitượngnghiêncứu

Hình 2.2 Sơ đồ bài toán một mục tiêu

Xét một đối tượng công nghệ gồm m hàm mục tiêu y1(Z), y2(Z), , ym(Z) tạothành véc tơ hàm mục tiêu y(Z)= { yj(Z) } = {y1(Z), y2(Z), ,ym(Z)} , , trong đó j =1÷ m, mỗi hàm thành phần yj(Z) phụ thuộc vào n biến tác động Z1, Z2, , Zn tạo thànhvectơ các yếu tố ảnh hưởng hay gọi là vectơ biến Z Các biến này biến thiên trongmiền giới hạn (miền xác định) Ωz và các giá trị của hàm mục tiêu sẽ tạo thành miềngiá trị của hàm mục tiêu Ωf (miền nằm trong đường cong kín A-f(ZS) – f(ZR) – B –

N – M)

Mỗi hàm mục tiêu yj(Z) cùng với vectơ biến Z= {Zi } = (Z1, Z2, ,Zn ) € ΩZ

(i = 1 ÷ n; j= 1÷ m) hình thành một bài toán tối ưu (BTTƯ) một mục tiêu

Để đơn giản mà không làm mất tính tổng quát, thì BTTƯ m mục tiêu sẽđược trình bày cho trường hợp toàn bộ m BTTƯ một mục tiêu đều là các bài toán tìmcực tiểu có dạng:

yjmin = yj(Z1jopt, Z2jopt, ,Znjopt) = minyj(Z1, Z2, ,Zn) (2.4) Z= {Zi } = (Z1, Z2, ,Zn ) € ΩZ (2.5)

 Bài toán đa mục tiêu

Hình 2.3 Sơ đồ bài toán đa mục tiêu

Do trên cùng một đối tượng công nghệ, các yếu tố công nghệ Z1, Z2, Z3 ảnh hưởngđồng thời đến y1, y2, y3, như vậy đã xuát hiện BTTƯ đa mục tiêu, giả sử các mục tiêuđều tiến tới cực tiểu thì BTTƯ đa mục tiêu có thể phát biểu như sau:

Y1

Y2

Y3

Yjmin = yj(Z1opt , Z2opt, Z3opt) =min yj( Z1, Z2, , Zn) (2.7)

2.2.4.3 Xây dựng mô hình toán thống kê thực nghiệm

Sử dụng phương pháp bình phương độ lệch cực tiểu để xây dựng phương trình hồiquy có dạng tổng quát:

^y = b0x0 + b1x1 + + bkx1 (2.13)Giả sử ta có bảng số liệu thực nghiệm