Nghiên cứu sản xuất củ dền sấy và các yếu tố ảnh hưởng đến chất màu trong củ dền sấy

Sấy là một quá trình không ổn định, có ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sấy: hình dạng, màu sắc, hương vị, chất dinh dưỡng,...Vì thế trong bài luận văn này chúng tôi nghiên cứu và b

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CỦ DỀN SẤY VÀ CÁC YẾU TỐ

ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦ DỀN SẤY

GVHD: TS LẠI QUỐC ĐẠT SVTH: NGUYỄN THỊ NHƯ Ý MSSV: 11116083

S K L 0 0 3 9 7 1

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: Nguyễn Thị Như Ý

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Nghiên cứu sản xuất củ dền sấy và các yếu tố ảnh hưởng đến chất

lượng củ dền sấy

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

Nghiên cứu sấy củ dền bằng phương pháp sấy đối lưu và sấy lạnh, so sánh Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố chần và nhiệt độ đến chất màu trong củ dền sấy

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2014

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 16/07/2014

5 Họ tên người hướng dẫn 1: TS Lại Quốc Đạt

Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận

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

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ hóa học và thực phẩm

đã tận tâm dạy dỗ, truyền đạt các kiến thức cơ bản của ngành công nghệ thực phẩm và tạo mọi điều kiện cho thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin cám ơn TS Lại Quốc Đạt đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện, hỗ trợ tôi thực hiện khóa luận này

Xin cám ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ và đóng góp các ý kiến thiết thực để tôi có thể hoàn thành khóa luận này

Tp HCM, ngày 16 tháng 07 năm 2015

Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Như Ý

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi 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 16 tháng 07 năm 2015

Ký tên Nguyễn Thị Như Ý

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP iii

LỜI CẢM ƠN iv

LỜI CAM ĐOAN v

MỤC LỤC xiii

DANH MỤC HÌNH xv

DANH MỤC BẢNG xvi

TÓM TẮT KHÓA LUẬN xvii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Nội dung nghiên cứu 1

1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 1

1.3 Giới thiệu về củ dền 2

1.3.1 Phân loại khoa học: 2

1.3.2 Phân bố 2

1.3.3 Đặc điểm 3

1.3.4 Thành phần hoá học: 4

1.3.5 Betalain và betacyanin 5

1.4 Quá trình sấy 10

1.4.1 Nguyên vật liệu sấy 10

1.4.2 Phương pháp sấy đối lưu 12

1.4.3 Phương pháp sấy lạnh 13

1.5 Quy trình công nghệ sản xuất củ dền sấy 16

1.5.1 Quy trình sản xuất 16

1.5.2 Thuyết minh quy trình 16

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 17

2.1 Vật liệu sấy 17

2.2 Phương pháp thí nghiệm 18

2.2.1 Dụng cụ và thiết bị 18

2.2.2 Thí nghiệm khảo sát ẩm nguyên liệu và tốc độ sấy: 19

2.2.3 Xác định hàm lượng chất màu bằng phương pháp so màu: 20

2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu 20

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 21

3.1 Ảnh hưởng của quá trình chần đến củ dền sấy 21

3.1.1 Ẩm của nguyên liệu trong suốt quá trình sấy 22

3.1.2 Vận tốc sấy 23

3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới betacyanin 25

3.2 Sấy lạnh và sấy đối lưu 27

3.2.1 Ẩm của nguyên liệu 28

3.2.2 Betacyanin 28

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Củ dền dạng dài và dạng tròn 3

Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của anthocyanins 6

Hình 1.3 Sự tổng hợp các Betalanin 7

Hình 1.4. Cấu trúc của axit betalamic 7

Hình 1.5 Hình 3.Betanidin và isobetanidin được phân biệt bởi C-15 9

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt sử dụng trong máy sấy lạnh 15

Hình 1.7 Quy trình sản xuất củ dền sấy 16

Hình 3.1 Mẫu củ dền sấy ở 50oC khi còn khoảng 65% ẩm 21

Hình 3.2 Mẫu củ dền sấy ở 60oC khi còn khoảng 65% ẩm 21

Hình 3.3 Mẫu củ dền sấy ở 70oC khi còn khoảng 65% ẩm 22

Hình 3.4. Sự thay đổi ẩm của củ dền không chần trong suốt quá trình sấy 22

Hình 3.5. Sự thay đổi ẩm của củ dền đã chần trong suốt quá trình sấy 23

Hình 3.6. Sự thay đổi vận tốc sấy của mẫu không chần 23

Hình 3.7. Sự thay đổi vận tốc sấy của mẫu đã chần 24

Hình 3.8. Sự thay đổi vận tốc sấy của mẫu chần và không chần ở 70oC 24

Hình 3.9. Sự thay đổi hàm lượng betacyanin theo chất khô của mẫu không chần 25

Hình 3.10 Sự thay đổi hàm lượng betacyanin theo chất khô của mẫu đã chần 25

Hình 3.11 Một số con đường suy giảm của betanin 26

Hình 3.12 Sự thất thoát và tái tạo của betanin 27

Hình 3.13 Mẫu củ dền sấy lạnh khi còn 64% ẩm 27

Hình 3.14 Ẩm của nguyên liệu trong quá trình sấy lạnh và sấy đối lưu và sấy lạnh28 Hình 3.15 Hàm lượng betacyanin trong mẫu củ dền sấy lạnh và sấy đối lưu 28

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần của củ dền tươi 4

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Củ dền là một loại rau củ có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, đặc biệt là thành phần chất màu betacyanin có khả năng chống oxy hóa, giúp ngăn ngăn các bệnh về tim mạch,, ngăn ngừa ung thư hoặc sử dụng như một nguồn cung cấp chất màu thực phẩm Do đó không chỉ là một loại thực phẩm phổ biến mà củ dền còn được sử dung như một vị thuốc trong Đông Y hay trích ly chất màu làm phụ gia thực phẩm Cũng giống như các loại rau củ khác, củ dền sau khi thu hoạch nếu không được bảo quản thì sẽ nhanh bị hư hỏng Sấy là phương pháp hàng đầu được sử dụng để bảo quản củ dền Chúng tôi tiến hanh sấy củ dền bằng hai phương pháp là sấy đối lưu dùng không khí nóng và sấy lạnh Sấy là một quá trình không ổn định, có ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sấy: hình dạng, màu sắc, hương

vị, chất dinh dưỡng, Vì thế trong bài luận văn này chúng tôi nghiên cứu và bàn luận đến các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng củ dền sấy bao gồm quá trình xử lý mẫu trước khi sấy (chần), nhiệt độ cùng với so sánh chất lượng củ dền sấy lạnh và sấy đối lưu

Thí nghiệm sấy đối lưu được tiến hành ở ba nhiệt độ sấy là 50o

C, 60oC và 70oC, gồm

có mẫu chần trước khi sấy và mẫu không chần trước khi sấy

Thí nghiệm sấy lạnh: nhiệt độ tác nhân sấy là 35o

C, 25% ẩm, lưu lượng không khí

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Nội dung nghiên cứu

Rau quả sấy ngày nay đã là sản phẩm quen thuộc đối với người tiêu dùng Trên thị trường thường phổ biến các loại rau quả sấy như: cà rốt, hành lá, nhãn, mít, chuối, Nhưng

củ dền sấy thì chưa được phổ biến rộng rãi lắm và chưa được quan tâm nghiên cứu sâu Củ dền là loại củ phổ biến ở Việt Nam, nhưng khó bảo quản, dễ bị nấm mốc, hư thối Bên cạnh việc đượcc sử dụng để chế biến thành các món ăn thì củ dền còn là nguồn cung cấp chất màu thực phẩm dồi dào Nhiều người ngại sử dụng củ dền tươi vì ngại màu đỏ của củ dền dễ bám vào tay và quần áo khi chế biến Do đó củ dền sấy không những sẽ giúp giải quyết vấn đề bảo quản, vận chuyển mà còn cung cấp tính tiện lợi cho người tiêu dùng Thành phần đặc biệt trong củ dền là betacyanin vừa là chất tạo màu vừa là chất chống oxy hóa tốt, giúp phòng ngừa nhiều bệnh liên quan đến tim mạch Vì vậy hàm lượng betacyanin trong củ dền sấy là vấn đề quan tâm hàng đầu Trong bài luận văn này chúng tôi tiến hành nghiên cứu các ảnh hưởng và biến đổi của củ dền sấy nói chung và betacyanin nói riêng khi sấy lạnh và sấy đối lưu cùng với các yếu tố: chần, nhiệt độ sấy

1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước

Về các yếu tố ảnh hưởng đến betacyanin thì đã có nhiều nghiên cứu và bài báo nước ngoài Von Elbe cùng các cộng sự đã nghiên cứu sự hao hụt và tái tao lại của các sắc tố betacyanin trong suốt quá trình xử lý betacyanin (J.H.Von Elbe et al, 1981) Họ đã tiến hành

xử lý bằng cách bảo quản củ dền ở 0oC trong 10 giờ, đóng hộp củ dền trong nước nóng 180o

C

và xử lý mẫu ở 126oC trong 10 phút , bảo quản ở nhiệt độ phòng trong 6 tháng và quan sát sự hao hụt của betacyanin Tương tự, họ xử lý nước ép củ dền ở các nhiệt độ và pH khác nhau

để quan sát sự tái tạo lại của betacyanin

Herbach cũng đã nghiên cứu các yếu tố có thể làm suy thoái hàm lượng betacyanin như nhiệt độ, pH, hoạt độ nước, ánh sáng, kim loại nhằm đưa ra các điều kiện tối ưu khi sử dụng chất màu betacyanin để bổ sung vào nước ép trái cây

Về công nghệ sấy lạnh, năm 2005, tập thể các nhà khoa học thuộc bộ môn Kỹ thuật Lạnh và Điều hòa không khí, Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt - Lạnh trường ĐH BKHN,

do PGS Phạm Văn Tùy chủ trì, đã thiết kế và chế tạo thành công bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh kiểu tổ hợp lắp ghép, trong khuôn khổ đề tài NCKH cấp Bộ: "Nghiên cứu hút ẩm và sấy

lạnh rau quả thực phẩm” Đây là lần đầu tiên máy hút ẩm và sấy lạnh các sản phẩm nông sản, thực phẩm, dược liệu được thiết kế và chế tạo trong nước, giá cả hợp lý, đạt hiệu quả kinh tế

và KH-KT cao

PGS TS Phạm Văn Tùy, KS Vũ Huy Khuê, KS Nguyễn Đắc Tuyên (2003) đã nghiên cứu hút ẩm và sấy lạnh rau củ thực phẩm bằng bơm nhiệt máy nén cho các nguyên liệu: cà rốt, củ cải, hành và thìa là

1.3 Giới thiệu về củ dền

Tên gọi khác: Cây củ dền đỏ

Tên tiếng Anh: Common beetroot

Tên khoa học: Beta vulgaris var rubra (L.) Moq

Tên đồng nghĩa: Beta vulgaris L subsp vulgaris

1.3.1 Phân loại khoa học:

 Bộ: Cẩm chướng (Caryophyllales)

 Họ: Rau dền (Amaranthaceae)

 Chi: Củ cải ngọt (Beta)

 Loài: Beta vulgaris

 Phân loài: Beta vulgaris var.rubra

Loài Củ dền Beta vulgaris có 3 Phân loài quan trọng là:

 Phân loài Củ dền: Beta vulgaris (Beta vulgaris ssp vulgaris convar vulgaris)

 Phân loài Củ cải đường biển: Beta maritima (Beta vulgaris ssp maritima).Là tổ tiên chung của các loài củ cải đượng

 Phân loài Củ cải đường Thụy sĩ: Beta cicla (Beta vulgaris ssp vulgaris convar cicla)

làm rau ăn, vừa làm thuốc Lá và hạt cũng được sử dụng; lá thu hái quanh năm để dùng tươi; hạt lấy ở quả già

Phân loài Củ dền trồng ở Đà Lạt (Việt Nam) là Beta vulgaris var rubra (L.) Moq

 Thân: Thân đứng có vằn, ít phân nhánh Cao 40-50 cm

 Quả: Quả bế hợp sinh ở đầu gần với bao hoa; vỏ quả mọng hay cứng lại ở ngoại biên

 Hạt: Hạt nằm ngang, hình cầu hơi thuôn; vỏ hạt dai, bóng, rời khỏi vỏ quả; nội nhũ hình khuyên hoặc gần hình khuyên; ngoại nhũ nhiều

Hình 1.1 Củ dền dạng dài và dạng tròn

Củ dền thường được chế biến thành các món luộc, nướng, nấu canh, salad hoặc cũng

có thể ăn sống, ép nước Củ dền cũng có thể được sản xuất thương mại bằng cách đun sôi và khử trùng hoặc muối dưa Ở Đông Âu, súp củ dền Phần lá xanh bên trên của củ cũng ăn được Cách chế biến phổ biến nhất là luộc và hấp, khi đó nó có mùi vị và bề ngoài giống như rau chân vịt

1.3.4 Thành phần hoá học:

Bảng 1.1 Thành phần của củ dền tươi

Giá trị dinh dƣỡng 100g (3,5 oz)

Năng lượng 180 kJ (43 kcal)

Trong củ đều có các vitamin A, B, C, PP, nhiều đường, các chất khoáng như K (chỉ thua men bia), Mg, P, Rb, Ca, Fe, Cu, Br, Zn, Mn, và các acid amin; asparagin, betain, glutamin Màu đỏ của củ đều là do có chất Betacyanin (betanidin) Hàm lượng chất sắt tỏng

củ dền mặc dù không cao nhưng có chất lượng cao nhất và tốt nhất

 Lợi ích của củ dền:

- Ổn định trạng thái tinh thần: Củ dền có chứa một hợp chất nitrogen gọi là bataine có tác dụng thư giãn tinh thần vì kích thích quá trình tổng hợp serotonin, vốn là chất dẫn truyền thần kinh

- Bảo vệ gan: do chứa betaine, chất này cũng đóng vai trò trong việc tăng cường chức năng gan, cũng có nghĩa sẽ giúp cơ thể “giải tán” mỡ, ngăn ngừa chứng mệt mỏi…

- Bảo vệ tim mạch: củ dền có chức năng hạ cholesterol, chống oxy hóa, vì vậy được cho là một trợ thủ đắc lực trong việc bảo vệ tim mạch

- Ngăn ngừa ung thư: nhiều nghiên cứu cho thấy củ dền có tác dụng ngăn ngừa ung thư phổi và ung thư da Nhiều nghiên cứu cho thấy củ dền là một trong mười loại quả có tác dụng oxy hóa mạnh nhất (Hanvorsen và công sự., 2002; Ou và cộng sự., 2002) Đó là do tỏng

củ dền có chứa một lượng lớn betacyanin có tác dụng như một chất chống oxy hóa nhờ khả năng bắt giữu các gốc tự do có thể làm đột biến tế bào và gây ra những rối loạn trong sự trao đổi chất Bên cạnh đó, betacyanin còn được hấp thụ tốt bởi thành ruột non và có sự gắn kết dễ dàng với màng tế bào giúp khả năng chống oxy hóa phát huy tốt hơn

1.3.5 Betalain và betacyanin

1.1.5.1 Betalain

a Giới thiệu và phân loại

Betalain là là các sắc tố có chứa nitơ tan trong nước tạo sắc tố đỏ và vàng được tìm thấy trong các loài thực vật họ Caryophyllales, thay thế sắc tố anthocyanin Betalain cũng

có trong các họ nấm Chúng thường có nhiều trong cánh hoa, tạo màu sắc cho các loại trái cây, lá, thân và rễ của cây có chứa chúng Màu đỏ đậm của củ cải, hoa giấy, rau dền và các loại xương rồng đều do sự có mặt của thành phần betalain Thường thấy nhiều nhất là trong củ dền

Tên “betalain” xuất phát từ tên Latin của loại củ mà được dùng để trích ly betalain đầu tiên là củ dền (Beta vulgaris) Các sắc thái từ màu đỏ đến màu tím thì rất đặc biệt và không giống như của sắc tố anthocyanin được tìm thấy trong hầu hết các loại thực vật

Có hai loại betalain:

 Betacyanin bao gồm các betalain tạo màu đỏ đến tím Các betacyanin có trong thực vật gồm betanin, isobetanin, probetanin và neobetanin

 Betaxanthin là các betalain tạo màu từ vàng đến cam Các betaxanthin có trong thực vật gồm vulgaxanthin, miraxanthin, portulaxanthin và indicaxanthin

Sinh lý học thực vật không chắc chắn về chức năng của betalain đối với các thực vật

có chứa chúng, nhưng có một số bằng chứng sơ bộ rằng chúng có tính diệt nấm Hơn nữa, betalain còn được tìm thấy trong hoa huỳnh quang

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của anthocyanins (delphinidin),

betacyanins (betanidin) và betaxanthins

Hình 1.3 Sự tổng hợp các Betalanin Acid betalamic (Hình 1.3a) là chất mang màu chung cho tất cả các sắc tố betalain (Strack et al., 2003) Số lượng acid betalamic sẽ quyết định phân loại sắc tố betacyanin hay betaxanthin (tương ứng với hình 1.3b và 1.3c)

Hình 1.4 Cấu trúc của axit betalamic (a), betacyanin (b) và betaxanthin (c)

Betanin: R1 = R2 = H R3 = amin hoặc nhóm amino axit (Stracket al., 2003)

b Chức năng sinh học và ứng dụng

Betalain/betacyanin tạo màu sắc cho hoa của nhiều loại thực vật, hấp dẫn các loài côn trùng và giúp cho quá tình thụ phấn cũng như phát tán hạt được dễ dàng

Từ lâu người ta đã sử dụng betalain làm chất tạo màu cho thực phẩm (chất màu có mã

số E162) Đặc biệt betacyanin được ứng dụng để tạo màu cho nhiều loại thực phẩm khác

nhau như thịt, xíc xích, thịt muối, kem lạnh, yaourt, các loại nước giải khát, các loại mứt kẹo, các sản phẩm từ cà chua,

Do betalain/betacyanin bị phân hủy do pH, nhiệt độ và hoạt độ nước trong quá trình bảo quản nên sẽ bị phai màu dần Với đặc điểm đó, betalain/betacyanin có thể sử dụng như chất chỉ thị màu trong thực phẩm để cho biết độ tươi mới của sản phẩm

Betalain có nhiều ứng dụng trong nhều loại thực phẩm như các món tráng miệng, bánh kẹo, đồ khô, sữa và các sản phẩm từ thịt nồng độ của các sắc tố tinh khiết cần thiết để

có được màu sắc mong muốn là tương đối nhỏ, hiếm khi vượt quá 50 mg-1kg, được tính bằng lượng betanin (Delgado-Vargas et al., 2000)

c Biến đổi của betalain trong bảo quản và chế biến

Betalanin có thể bị phân hủy thành betalamic acid và cyclo-DOPA-5-O-b-D-glucoside do:

 Điều kiện bình thường

 Màng tế bào bị phá hủy

 Xúc tác của enzyme α, β-glucosidase

Ảnh hưởng của bảo quản lạnh đến hàm lượng betalain được thấy trong vỏ của củ cải đường Lượng betanin giảm trong 140 ngày trữ ở 5o

C, sau đó lại bắt đầu tăng trong suốt 46 ngày tiếp theo Điều này là hợp lý vì phản ứng giảm sắc tố của betalain và phản ứng tái tổng hợp trong suốt thời gian bảo quản đó là thuận nghịch

1.1.5.2 Betacyanin

 Cấu trúc hóa học:

Betacyanin được hình thành do sự kết hợp của axit betalamic với nguyên tử cyclo-DOPA (cyclo-3,4-dihydroxyphenylalanine) (Wyler and Dreiding, 1961)

Tất cả các betacyanin đều cần hai nguyên tử tyrosine như là tiền chất

Betacyanin đơn giản nhất là non-glycosylated betanidin hoặc isobetanidin chromophores được tạo thành do sự kết hợp của cyclo-DOPA với axit betalamic (Wyler et al., 1963) Các phân tử này được phân biệt bởi nguyên tử C-15

Betacyanin phổ biến nhất là betanidin-5-O-β-glycoside (betanin), sắc tố chính có trong củ dền (Stintzing & Carle, 2004) Betacyanin được hấp thụ cực đại ở hai mức – một là trong vùng UV (270-280 nm) bởi cyclo-Dopa và hai là trong vùng khả kiến (535-540 nm, tùy thuộc vào dung môi)

Hình 1.5 Betanidin và isobetanidin được phân biệt bởi C-15

 Một số thông số vật lý của betacyanin

Các phân tử betacyanin có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến trong vùng từ 534-554

nm, tạo nên màu đỏ đến tím

Các betacyanin kém bền trong môi trường kiềm hay môi trường có hoạt độ nước cao

do bị thủy phân thành acid betalanin (có màu vàng) và amin (không màu) Axit betalamic hình thành có thể tiếp tục bị phân hủy và mất màu

Môi trường kiềm mạnh có thể làm betacyanin bị thủy phân thành betanidin (màu đỏ) hay thành betaxanthin (màu vàng) Tuy nhiên, phản ứng thủy phân betacyanin có tính thuận nghịch Khi thêm acid ascorbic, isoascorbic, metaphosphoric hoặc acid gluconin vào dung dịch sẽ có màu sắc như ban đầu (Elbe and et., 1981; Bilyk and Howard, 1982)

Mặc dù có bị thay đổi khi pH thay đổi nhưng betalain không dễ bị thủy phân như anthocyanin Betalain tương đối ổn định trong phạm vi pH rộng từ 3 đến 7 (Jackman & Smith, 1996), điều đó giúp cho việc ứng dụng vào thực phẩm có axit thấp Khoảng pH tối ưu cho tính ổn định tối đa của betalain là 5-6 (Huang & von Elbe, 1985, 1987; Castellar et al, 2003; Vaillant et al, 2005)

 Ảnh hưởng của ánh sáng, oxy không khí, nhiệt độ và kim loại

Betacyanin bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng Sự suy thoái betalain do ánh sáng phụ thuộc vào oxy, vì các tác động do ánh sáng là không đáng kể trong điều kiện yếm khí (Attoe & von Elbe, 1981; Huang & von Elbe, 1986)

Một vài nghiên cứu đã đưa ra rằng khi nhiệt độ tăng thì sự suy thoái của betalain càng tăng (Saguy et al, 1978; Havlíková et al 1983,; Garcı'a Barrera et al 1998) Do đó, betacyanin thường chỉ dùng để tạo màu cho các thực phẩm bảo quản lạnh như kem, sữa chua, thức uống từ sữa, (Pasch and et.,1975) Tuy nhiên, betacyanin không bị biến đổi khi thanh trùng sản phẩm có chứa hàm lượng đường cao

Môt số kim loại như sắt, đồng, thiếc và nhôm được báo cáo là làm đẩy nhanh sự suy thoái của betanin (Pasch & von Elbe, 1979; Attoe & von Elbe, 1984; Czapski, 1990; Sobkowska et al., 1991) Các chất axit citric và EDTA có thể ổn định betanin chống lại sự thoái hóa do xúc tác kim loại (Savolainen & Kuusi, 1978; Pasch & von Elbe, 1979; Attoe & von Elbe, 1984; Hanet al., 1998; Herbach et al., 2006a)

1.4 Quá trình sấy

1.4.1 Nguyên vật liệu sấy

Các dạng liên kết trong vật liệu ẩm

Các liên kết giữa ẩm với vật khô có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy, nó sẽ chi phối diễn biến của quá trình sấy Vật ẩm thường là tập hợp của ba pha: rắng, lỏng và khí (hơi) Các vật rắn đem đi sấ thường là các vật xốp mao dẫn hoặc keo xốp mao dẫn Trong các

lệ khối lượng của nó so với phần rắn và phần ẩm lỏng có thể bỏ qua Do vậy trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồm phần rắn khô và chất lỏng

Có nhiều cách phân loại các dạng liên kết ẩm Trong đó phổ biến nhất là cách phân loại theo bản chất hình thành liên kết của P.H Robinde Theo cách này có ba dạng liên kết giữa ẩm và vật liệu: liên kết hóa học, liên kết hóa lý và liên kết cơ lý (liên kết dính)

b Liên kết hóa lý

Liên kết hoá lý không đòi hỏi nghiêm ngặt về tỷ lệ thành phần liên kết Có hai loại: liên kết hấp phụ (hấp thụ) và liên kết thẩm thấu Liên kết hấp phụ của nước có gắn liền với các hiện tượng xảy ra trên bề mặt giới hạn của các pha (rắn hoặc lỏng) Các vật ẩm thường là những vật keo, có cất tạo hạt Bán kính tương đương của hạt từ 10-9

- 10-7 m Do cấu tạo hạt nên vật keo có bề mặt bên trong rất lớn Vì vậy nó có năng lượng bề mặt tự do đáng kể Khi tiếp xúc với không khí ẩm hay trực tiếp với ẩm, ẩm sẽ xâm nhập vào các bề mặt tự do này tạo thành liên kết hấp phụ giữa ẩm và bề mặt Liên kết thẩm thấu là sự liên kết hoá lý giữa nước

và vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hoà tan ở trong và ngoài tế bào Khi nước ở

bề mặt vật thể bay hơi thì nồng độ của dung dịch ở đó tăng lên và nước ở sâu bên trong sẽ thấm ra ngoài Ngược lại, khi ta đặt vật thể vào trong nước thì nước sẽ thấm vào trong

c Liên kết cơ lý

 Đây là dạng liên kết giữa ẩm và vật liệu được tạo thành do sức căng bề mặt của ẩm trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật Liên kết cơ học bao gồm liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính ướt - Liên kết cấu trúc: là liên kết giữa ẩm và vật liệu hình thành trong quá trình hình thành vật Ví dụ: nước ở trong các tế bào động vật, do vật đông đặc khi nó có chứa sẵn nước Để tách ẩm trong trường hợp liên kết cấu trúc ta có thể làm cho

ẩm bay hơi, nén ép vật hoặc phá vỡ cấu trúc vật Sau khi tách ẩm, vật bị biến dạng nhiều, có thể thay đổi tính chất và thậm chí thay đổi cả trạng thái pha

 Liên kết mao dẫn: nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản Trong các vật thể này có vô

số các mao quản Các vật thể này khi để trong nước, nước sẽ theo các mao quản xâm nhập vào vật thể Khi vật thể này để trong môi trường không khí ẩm thì hơi nước sẽ ngưng tụ trên

bề mặt mao quản và theo các mao quản xâm nhập vào trong vật thể - Liên kết dính ướt: là liên kết do nước bám dính vào bề mặt vật Ẩm liên kết dính ướt dễ tách khỏi vật bằng phương pháp bay hơi đồng thời có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học như: lau, thấm, thổi, vắt

Trong máy sấy đối lưu bằng không khí nóng, không khí được gia nhiệt lên đến nhiệt

độ sấy (bằng cách sử dụng bộ gia nhiệt hoặc bộ gia nhiệt sử dụng nhiên liệu) để làm tăng tốc

độ truyền nhiệt trong quá trình sấy Điều này làm tăng áp suất hơi nước bên ngoài và tốc độ khuếch tán ẩm trong vật liệu theo hướng thoát ra bề mặt vật liệu, từ đó lượng ẩm này sẽ khuếch tán vào trong dòng tác nhân sấy (TNS)

1.2.2.2 Các giai đoạn của quá trình sấy

 Giai đoạn tốc độ sấy không đổi (đẳng tốc)

Lúc bắt đầu sấy trong vật liệu còn nhiều nước, tốc độ khuếch tán của nước bên trong vật liệu lớn hơn tốc độ vật hơi nước trên bề mặt vật liệu, vì thế tốc độ sấy trong giai đoạn này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ bay hơi nước trên bề mặt vật liệu, không phụ thuộc vào các yếu

tố bên trong vật liệu (bề dày lướp vật liệu, độ ẩm ban đầu ) mà chỉ phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài (nhiệt độ, tốc độ, độ ẩm của không khí sấy, ) Khi các yếu tố bên ngoài không đổi thì tốc độ sấy cũng không đổi Vật muốn tăng tốc độ sấy trong giai đoạn này thì chủ yếu thay đổi các yếu tố bên ngoài, trong trường hợp này có thể tăng nhiệt độ sấy cao hơn nhiệt độ cho phép của vật liệu vì bề mặt vật liệu còn đang ướt nên nhiệt độ vật liệu gần bằng nhiệt độ bầu

 Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần (giảm tốc)

Lúc này vật liệu tương đối khô, lượng nước trong vật liệu còn ít nên tốc độ khuếch tán của nước trong vật liệu giảm xuống nhỏ hơn tốc độ bay hơi của nước trên bề mặt vật liệu

Do đó tốc độ sấy trong giai đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của nước bên trong vật liệu Lượng ẩm khuếch tán giảm dần nên lượng ẩm bay hơi cũng giảm do đó tốc độ sấy cũng giảm Vậy tốc độ sấy trong giai đonạ này phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố bên trong vật liệu cho nên muốn tăng tốc độ sấy ở giai đoạn giảm tốc phải khắc phục tở lực khuếch tán của nước ở bên trong vật liệu Nhiệt độ vật liệu sấy tăng dần nên trong giai đoạn này phải giữ nhiệt độ của không khí sấy không lớn hơn nhiệt độ cho phép của vật liêu

1.2.2.3 Ưu và nhược điểm:

 Ưu điểm:

 Thời gian sấy ngắn hơn so với phương pháp sấy lạnh

 Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp

 Nhược điểm:

 Chỉ sấy được các vật sấy không có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ

 Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao

1.4.3 Phương pháp sấy lạnh

1.4.3.1 Cơ sở khoa học của quá trình sấy lạnh

Trong phương pháp sấy lạnh người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy (VLS) và TNS bằng các giảm phân áp suất hơi nước trong TNS nhờ giảm độ chứa

ẩm d Với hệ thống sấy này, TNS thông thường là không khí trước hết được khử ẩm bằng phương pháp làm lanh hoặc khử ẩm hấp phụ, sau đó được đốt nóng (nếu khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh) hoặc được làm lạnh (nếu khử ẩm bằng phương pháp hấp phụ), đến nhiệt độ mà yêu cầu công nghệ đặt ra rồi cho đi qua VLS Ở phương pháp sấy lạnh, nhiệt độ

bề mặt ngoài của vật nhỏ hơn nhiệt độ bên trong vật, đồng thời do tiếp xúc với TNS có độ ẩm

và phân áp suất hơi nước nhỏ nên bề mặt cũng có phân áp suất hơi nước nhỏ hơn phía bên trong vật Nói cách khác, ở đây gradient nhiệt độ và gradient áp suất có cùng dấu nên gradient nhiệt độ không kìm hãm quá trình dịch chuyển ẩm trong lòng vật ra bề mặt ngoài

Do phân áp suất trong TNS bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật nên ẩm từ dạng

lỏng trên bề mặt VLS bay hơi vào TNS, kéo theo sự dịch chuyển ẩm trong lòng vật ra bề mặt Khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt ngoài và từ bề mặt vào môi trường có thể lớn hơn hoăc nhỏ hơn nhiệt độ môi trường hoặc cũng có thể nhỏ hơn 0o

C

Như vật, quy luật dịch chuyển ẩm trong hệ thống sấy lạnh hoàn toàn giống như trong các hệ thống sấy đối lưu nói chung Điều khác nhau ở đây chỉ là cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS

1.4.3.2 Nguyên lý làm việc của máy sấy lạnh

TNS là không khí ẩm được xử lý tách ẩm trước khi đưa vào buồng sấy Nguyên tắc tách ẩm TNS bằng cách sử dụng dàn lạnh của máy lạnh để làm giảm nhiệt độ của TNS dưới nhiệt độ điểm sương để hơi nước trong không khí ẩm ngưng tụ và được thải ra ngoài Ở trạng thái này, không khí có độ ẩm 100% và nhiệt độ không khí thấp Do đó ta phải gia nhiệt cho không khí bởi dàn nóng của máy lạnh rồi đưa vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy

1.4.3.3 Máy sấy lạnh có sử dụng bơm nhiệt

Một dòng nhiệt thông thường di chuyển từ một vùng nóng đến một vùng lạnh, Nicholas Carnot đã đề xuất ra một thiết bị có thể sử dụng để đảo ngược quá trình tự nhiên đó Quá trình phát triển bơm nhiệt sẽ điều chỉnh dòng nhiệt từ một vùng lạnh đến một vùng ấm hơn được hình thành Ngày nay, bơm nhiệt đã trở nên rất quen thuộc trong các lĩnh vực điều hòa không khí, sấy, hút ẩm, đun nước,

Trong phương pháp sấy có sử dụng bơm nhiệt thì TNS được quạt đưa vào dàn lạnh và được làm lạnh dưới nhiệt độ đọng sương, nên ẩm sẽ ngưng tụ và tách ra khỏi TNS Dung ẩm của không khí giảm, không khí lúc này trở thành không khí khô, không khí khô được thực hiện một trong hai quy trình sau:

 Không khí khô (TNS) tiếp tục được quạt đưa vào dàn nóng và được gia nhiệt đến nhiệt độ sấy, sau đó không khí khô sẽ được đưa vào buồng sấy, hấp thụ ẩm của VLS, độ ẩm của TNS tăng lên và được quạt hút và dàn lạnh Tiếp tục chu trình

 TNS đi thẳng vào buồng sấy, do độ chênh áp của độ ẩm trong vật sấy và TNS cao,

ẩm sẽ di chuyển từ trong vật ra bề mặt và hóa hơi vào tác nhân sấy, độ ẩm tác nhân sấy tăng lên và được hút về dàn lạnh Chu trình tiếp tục

Máy sấy lạnh dùng bơm nhiệt có thể ứng dụng cho các sản phẩm không bền nhiệt, dễ