Xu hướng ứng dụng công nghệ sấy tiên tiến trong bảo quản và chế biến nông sản, thủy sản

49 248 0
Xu hướng ứng dụng công nghệ sấy tiên tiến trong bảo quản và chế biến nông sản, thủy sản

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuy ên đề : XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN Biên soạn: Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ Với cộng tác của: - TS Lại Quốc Đạt_Phó Trưởng Khoa, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa TPHCM - Ông Nguyễn Cửu Khuê_ Đại diện Cơng ty TNHH Bắc Nam TP.Hồ Chí-1Minh, 11/2016 MỤC LỤC I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN SAU THU HOẠCH TRÊN THẾ GIỚI Khái niệm trình sấy Sự biến đổi nguyên liệu trình sấy 3 Vấn đề lượng trình sấy Các vấn đề đặt việc ứng dụng kỹ thuật sấy giới Việt Nam Các giải pháp cải thiện nâng cao hiệu trình sấy nông sản giới II XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY NÔNG THỦY SẢN TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản theo thời gian 11 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản quốc gia 12 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản theo số phân loại sáng chế quốc tế IPC 14 Sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản nộp đơn bảo hộ Việt Nam 16 III PHƯƠNG PHÁP SẤY NHIỆT ĐỘ THẤP CÓ HỖ TRỢ BƠM NHIỆT 18 Giới thiệu phương pháp sấy nhiệt độ thấp có hỗ trợ bơm nhiệt lượng mặt trời 18 Hệ thống máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt hỗ trợ lượng mặt trời thiết kế chế tạo trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM 19 Kết sấy khảo nghiệm số loại nông sản 22 Một số sản phẩm nông sản sấy kỹ thuật sấy lạnh dùng bơm nhiệt kết hợp dùng lượng mặt trời Công ty TNHH Bắc Nam 26 IV PHƯƠNG PHÁP SẤY BẰNG HƠI QUÁ NHIỆT 26 Giới thiệu phương pháp sấy nhiệt 27 Nguyên lý sấy nhiệt 27 Kết ứng dụng nhiệt để sấy số loại nông sản thực 29 -2- Các hướng nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy chế biến nông sản thủy sản trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM 31 -3- XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN ************************** I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN SAU THU HOẠCH TRÊN THẾ GIỚI Khái niệm trình sấy: Sấy trình sử dụng nhiệt để làm giảm hàm lượng ẩm có nguyên liệu dựa động lực trình chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt nguyên liệu môi trường xung quanh Trong trình sấy, nước di chuyển từ nguyên liệu môi trường xung quanh chia làm hai trình: nước khuếch tán từ bên nguyên liệu bề mặt nguyên liệu chênh lệch hàm lượng ẩm bên bề mặt; khuếch tán nước từ bề mặt nguyên liệu môi trường xung quanh chênh lệch áp suất riêng phần nước Quá trình sấy chia làm hai giai đoạn: - Giai đoạn đẳng tốc: tốc độ bay ẩm không thay đổi Trong giai đoạn này, lượng ẩm chủ yếu ẩm tự - Giai đoạn giảm tốc: tốc độ bay ẩm giảm dần theo thời gian Trong giai đoạn này, ẩm chủ yếu ẩm liên kết Trong công nghệ sau thu hoạch chế biến nông sản, sấy phương pháp có lịch sử lâu đời sử dụng phổ biến Mục đích cơng nghệ q trình sấy công nghệ sau thu hoạch chế biến nơng sản giảm hàm lượng ẩm có ngun liệu; từ đó, làm giảm hoạt độ nước, ức chế biến đổi có diện nước như: phát triển vi sinh vật, xúc tác enzyme Bên cạnh đó, mục đích cơng nghệ q trình sấy cịn góp phần tạo biến đổi mặt hóa học cảm quan; từ tạo thuộc tnh đáp ứng nhu cầu người têu dùng Nói cách khác, mục đích trình sấy để kéo dài thời gian bảo quản nơng sản, góp phần chế biến nơng sản thành sản phẩm có giá trị gia tăng cao -4- Sự biến đổi nguyên liệu trình sấy: Đối với nông sản sấy, đặc trưng liên quan đến chất lượng sau thường quan tâm: -5- Bảng: Các đặc trưng liên quan đến chất lượng nơng sản sấy Vi sinh vật Hóa học Vật lý Dinh dưỡng - Các độc tố vi - Các phản ứng - Khả tái hút - Sự tổn thất sinh vật gây tạo màu ẩm vitamin - Các vi sinh vật (Maillard, - Khả hòa - Sự biến tính caramel…) gây bệnh protein, làm giảm tan - Các vi sinh gây - Các phản ứng - Sự thay đổi cấu khả tiêu hóa oxi hóa - Sự tổn thất trúc hư hỏng thực phẩm (hư hỏng - Sự thay đổi - Sự co lại thành phần có hoạt tnh sinh học cấu trúc, tổn thất thành phần tạo nguyên liệu (khả chống dinh dưỡng, mùi mùi Độ xốp oxi hóa) vị xấu…) - Sự thay đổi nguyên liệu thành phần tạo - Sự thay đổi cấu màu trúc lỗ - Sự biến đổi xốp nguyên thành phần liệu chất không mong muốn (độc - Sự tạo thành lớp vỏ cứng bề tố…) mặt nguyên liệu - Vi sinh vật trình sấy: Bản chất trình sấy làm giảm hoạt độ nước, từ ức chế phát triển vi sinh vật Q trình sấy khơng tiêu diệt vi sinh vật trình tiệt trùng hay trùng Do đó, vi sinh vật khơng hồn tồn bị tiêu diệt sản phẩm vô trùng Tuy nhiên, thơng qua q trình sấy, tác dụng nhiệt độ việc giảm hoạt độ nước, khả kháng nhiệt vi sinh vật giảm đáng kể Và vi sinh vật bị ức chế, nên độc tố hư hỏng trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật tạo ức chế Tuy nhiên, trường hợp với loại nơng sản có mật độ vi sinh vật ban đầu cao, trình hư hỏng vi sinh vật độc tố sinh giai đoạn đầu trình sấy Khi đó, q trình tiền xử lý cần thực để khắc phục tượng - Các phản ứng tạo màu: Phản ứng tạo màu phổ biến q trình sấy loại nơng sản phản ứng Maillard Đây phản ứng đặc trưng việc sấy loại nguyên liệu có diện đồng thời axit amin tự đường khử Phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, để hạn chế phản ứng này, sử dụng -6- phương pháp sấy có nhiệt độ q trình sấy thấp - Các phản ứng oxi hóa: Trong trình sấy, phản ứng oxi hóa có ảnh hưởng xấu đến chất lượng nông sản phản ứng oxi hóa chất béo -7- Q trình oxi hóa chất béo dẫn đến việc hình thành hợp chất có khả tạo mùi xấu (thường gọi ôi dầu) Đặc biệt, nguyên liệu có enzyme lipase, q trình oxi hóa diễn mạnh Để khắc phục tượng này, thực trình sấy nhiệt độ thấp điều kiện diện oxy tốt - Sự thay đổi tính chất vật lý nguyên liệu: Quá trình sấy thường tạo biến đổi đáng kể cấu trúc Một biến đổi quan tượng co lại nguyên liệu (shrinkage) Nguyên nhân tượng nước, mơ có xu hướng co lại, dẫn đến co lại nguyên liệu Cùng với tượng co lại, khả tái hút ẩm (hồn ngun) thuộc tính quan trọng Khả tái hút ẩm thường tỷ lệ nghịch với co lại nguyên liệu Sự thay đổi hai thuộc tnh định đến tính chất vật lý lại độ xốp, cấu trúc lỗ xốp, độ giịn… Sự thay đổi tính chất vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ bay nước thành phần hóa học nguyên liệu - Sự biến đổi thành phần dinh dưỡng nguyên liệu: Trong loại nguyên liệu giàu vitamin hoạt chất sinh học trái cây, tác dụng nhiệt độ, thành phần dễ bị tổn thất, từ đó, làm giảm giá trị dinh dưỡng nguyên liệu Ví dụ, sấy trái cây, vitamin C bị tổn thất gần hoàn toàn điều kiện khơng khí nóng Hay sấy dâu tây khơng khí nóng o điều kiện 60 C, hàm lượng polyphenol khả chống oxi hóa giảm đến 80% Để hạn chế tổn thất này, cần thực trình sấy điều kiện nhiệt độ thấp diện oxi Vấn đề lượng trình sấy: Quá trình sấy trình tiêu hao lượng nhiều lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch chế biến nơng sản Có thể xem, tiết kiệm lượng trình sấy giải pháp góp phần tăng lợi nhuận đáng kể Theo tính tốn, trung bình tăng hiệu sử dụng lượng 1% q trình sấy tăng lên đến 10% lợi nhuận trình sản xuất Cùng với cạn kiệt nguồn tài nguyên hóa thạch, yêu cầu đặt cho việc phát triển bền vững Năng lượng trở thành vấn đề quan tâm nhiều trình sấy nơng sản Để có đánh giá đầy đủ hiệu sử dụng lượng, cần có kế hoạch khảo sát tổng thể trình sấy hoạt động có sử dụng lượng liên quan đến q trình sấy khơng thể đơn giản dựa lượng tách ẩm -8- Liên quan đến tổn thất lượng q trình sấy, có tổn thất sau: tổn thất dịng khí thải, tổn thất nguyên liệu, tổn thất rò tác nhân -9- sấy tổn thất sấy mức yêu cầu Theo thống kê, giải pháp sau tiết kiệm đáng kể nguyên liệu: - Kiểm sốt tốt q trình sấy để tránh sấy q mức: tiết kiệm 25 – 35% lượng - Hồi lưu tác nhân sấy sử dụng nhiệt cho mục đích hữu ích khác: tiết kiệm 25% lượng - Kiểm soát lưu lượng tác nhân sấy phù hợp: tiết kiệm 25% lượng - Thiết kế vận hành lò phù hợp: tiết kiệm 10% lượng - Cách nhiệt tốt hệ thống sấy: tết kiệm 5% lượng Các vấn đề đặt việc ứng dụng kỹ thuật sấy giới Việt Nam: Trong điều kiện phát triển ngành nông nghiệp chế biến nông sản nay, yêu cầu sau quan tâm để nâng cao hiệu kinh tế việc ứng dụng phương pháp sấy công nghệ sau thu hoạch chế biến nông sản: - Phát triển phương pháp sấy số loại nguyên liệu để tạo sản phẩm có tính chất đặc trưng mà khơng thể tạo thực theo theo phương pháp sấy truyền thống - Nâng cao hiệu sử dụng lượng trình sấy - Cải thiện chất lượng sản phẩm quản lý chất lượng sản phẩm trình sấy tốt - Tìm kiếm giải pháp để thực trình sấy an tồn hơn: giảm nguy cháy nổ, giảm mối nguy liên quan tác nhân sấy, vận hành an toàn - Nâng cao hiệu kinh tế thơng qua việc giảm chi phí thực q trình 10- 4.1 Đường kính ống hút bình tách lỏng Hệ thống trao đổi lượng mặt trời Kích thước ống 4.2 Bình chứa nước 200 4.3 Nhiệt độ trung bình bồn nước 90 22 mm 58x1800 Mm Lít o C Nguyên lý hoạt động hệ thống: Tác nhân sấy khơng khí tuần hồn kín hệ thống sấy, khơng khí sau quạt (1) hút vào qua thiết bị làm lạnh tách ẩm (2) Sau tách bớt ẩm, không khí tiếp tục thổi qua thiết bị gia nhiệt (3) phụ (4) Ở giai đoạn này, khơng khí gia nhiệt, làm giảm phần áp suất nước trở thành tác nhân sấy Tác nhân sấy tiếp tục lưu thông qua buồng sấy, nhận nước bay từ nguyên liệu sấy quạt hút (1) hút vào vịng tuần hồn Nguồn nước nóng lạnh hệ thống cung cấp hệ thống máy nén thiết bị phụ trợ Hình: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt với hỗ trợ lượng mặt trời (1 – quạt; – thiết bị làm lạnh; – thiết bị gia nhiệt; – thiết bị gia nhiệt phụ; – buồng sấy; – thiết bị thu lượng mặt trời; – tank chứa nước lạnh; – bơm nước lạnh; – tank chứa nước nóng ; 10 – bơm nước nóng 1; 11 – tank chứa nước nóng 2; 12 – bơm nước nóng 2) Kết sấy khảo nghiệm số loại nông sản 3.1 Sấy mực: o Hình: Sự biến đổi ẩm mực trình sấy điều kiện 35 C o Bảng: Các đặc trưng trình sấy mực điều kiện 35 C 3.2 Sấy dâu tây: Hình: Sự biến đổi ẩm dâu tây o trình sấy điều kiện 30 C o Bảng: Các đặc trưng trình sấy dâu tây điều kiện 30 C 3.3 Sấy củ dền đỏ: Hình: Sự biến đổi ẩm củ dền đỏ o trình sấy điều kiện 30 C o Bảng: Các đặc trưng trình sấy củ dền đỏ điều kiện 30 C Như vậy, kết thu cho thấy, phương pháp sấy nhiệt độ thấp có hỗ trợ bơm nhiệt lượng mặt trời có hiệu sử dụng lượng (hệ số COP) cao nhiều so với việc sấy không khí nóng thơng thường Đồng thời, sản phẩm thu có tính chất cảm quan tốt hơn, chất lượng sản phẩm tốt Một số sản phẩm nông sản sấy kỹ thuật sấy lạnh dùng bơm nhiệt kết hợp dùng lượng mặt trời Công ty TNHH Bắc Nam  Mít sấy: Mít sấy nhiệt độ 40 C, thời gian sấy 11h, độ ẩm sau sấy 18%  Sen sấy:  Mực sấy, tôm sấy:  Hành sấy: o Hành sấy 4h, nhiệt độ sấy 35 C IV PHƯƠNG PHÁP SẤY BẰNG HƠI QUÁ NHIỆT Giới thiệu phương pháp sấy nhiệt: Sấy nhiệt phương pháp sấy mà tác nhân sấy sử dụng q nhiệt thay khơng khí khô Đây phương pháp sấy quan tâm nhiều, đặc biệt, trường hợp tác nhân sấy sau khỏi buồng sấy tận dụng để khai thác nguồn lượng thải Đồng thời, tác nhân sấy, khơng có diện oxy, nên dù trình tến hành điều kiện nhiệt độ cao, hạn chế tượng oxy hóa diễn ra, đó, chất lượng sản phẩm sau sấy tốt so với trường hợp sấy khơng khí nóng Bên cạnh đó, tác dụng nhiệt độ cao, vi sinh vật (đặc biệt vi sinh vật gây bệnh) bị têu diệt, enzyme bị vô hoạt; ưu điểm mà phương pháp sấy khác khơng có Dưới tác dụng q nhiệt, thành phần mùi xấu bị lôi theo tác nhân sấy thải ngồi ngưng tụ dòng thải tác nhân sấy, tránh thải mơi trường, vừa góp phần cải thiện chất lượng mùi sản phẩm sấy Bên cạnh đó, điều kiện nhiệt, tốc độ sấy diễn nhanh Với ưu điểm vượt trội trên, nay, phương pháp sấy áp dụng để sấy sản phẩm trái cây, loại hạt ngũ cốc, hải sản, gỗ, dược liệu… Tuy nhiên, phương pháp sấy số nhược điểm, cụ thể là: - Hệ thống thiết bị phức tạp, dẫn đến việc lắp đặt, vận hành bảo trì phức tạp - Vốn đầu tư ban đầu lớn sơn với phương pháp sấy truyền thống - Do giai đoạn đầu, ẩm nguyên liệu cao, dẫn đến nhiệt tác nhân sấy giảm, gây tượng ngưng tụ giai đoạn - Một số loại nguyên liệu điều kiện nhiệt độ cao bị tan chảy, nên ứng dụng phương pháp sấy Nguyên lý sấy nhiệt: Nguyên lý hệ thống sấy nhiệt triển khai thiết kế trình bày hình dưới: Hình: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy nhiệt -28-  Ưu điểm: - Tác nhân sấy khỏi buồng sấy hơi, tái sử dụng nguồn lượng vào mục đích khác - Do tác nhân sấy bị thiếu oxy, nên hạn chế tượng oxi hóa, giữ tính chất sản phẩm sấy - Tác độ sấy nhanh sấy khơng khí nóng - Sản phẩm sấy thường có độ xốp cao so với sấy khơng khí nóng, đó, hồn ngun sản phẩm tốt - Có thể thực đồng thời q trình xử lý nhiệt (chần, tiệt trùng, vơ hoạt enzyme…)  Nhược điểm: - Hệ thống có cấu tạo, lắp đặt, vận hành phức tạp - Đòi hỏi phải có phương án tái sử dụng lượng để nâng cao hiệu sử dụng lượng - Có số loại vật liệu bị biến tính nhiệt độ cao (protein) - Những loại nguyên liệu tan chảy nhiệt độ cao Kết ứng dụng nhiệt để sấy số loại nông sản thực 3.1 Sấy bơ: Bơ loại nguyên liệu khó sấy Hiện nay, sấy bơ khơng khí nóng, tác dụng nhiệt độ diện oxi, polyphenol bơ bị oxi hóa làm thịt bơ bị hóa đen Để khắc phục tượng này, bơ sấy phương pháp sấy thăng hoa Tuy nhiên, phương pháp sấy thăng hoa lại có têu hao lượng cao chi phí đầu tư thiết bị tốn mà suất sấy lại thấp Khi ứng dụng kết sấy nhiệt, kết thu cho thấy, thời gian sấy ngắn nhiều, đồng thời, bơ bị tổn hao chất oxi hóa giữ màu xanh đặc trưng thịt bơ Đây giải pháp tiềm để ứng dụng trình sấy thịt bơ để ép dầu làm bột bơ nguyên béo dùng thực phẩm mỹ phẩm -29- Bảng: Các đặc trưng trình sấy thịt bơ 3.2 Sấy cám: Cám sau xay xát thường có độ ẩm khoảng 10 -13% Với độ ẩm này, cám dễ bị ôi hóa enzyme lipase bên cám cịn hoạt động gây tượng thủy phân oxi hóa chất béo, tạo mùi xấu, tăng số acid số peroxide, làm giảm chất lượng cám Nếu thực q trình sấy khơng khí nóng, với điều kiện nhiệt độ cao làm tổn thất vitamin hoạt chất có cám Để khắc phục tượng này, việc sấy nhiệt giải pháp thích hợp Kết nghiên cứu cho thấy, so với sấy đối lưu, trình sấy q nhiệt có thời gian sấy ngắn nhiều, đồng thời, vô hoạt đến 90% hoạt tnh enzyme lipase, đó, sấy đối lưu vô hoạt 12% Tiêu hao lượng tnh theo lượng ẩm bay phương pháp sấy nhiệt têu hao khoảng 60% lượng so với phương pháp sấy đối lưu Điều chứng tỏ phương pháp sấy nhiệt giải pháp phù hợp để sấy cám Bảng: Các đặc trưng trình sấy cám gạo -30- Các hướng nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy chế biến nông sản thủy sản trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM: Hiện nay, Khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP HCM, nội dung nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy nông thủy sản thực bao gồm: - Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sấy nhiệt cho sản phẩm rau củ, trái cây, hải sản, cám gạo, cám lúa mì, gạch tơm… - Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sấy nhiệt độ thấp có hỗ trợ bơm nhiệt để sấy sản phẩm: rau củ, trái cây, rau mùi, hải sản, bột ngũ cốc, dược liệu… - Chuyển giao công nghệ sản xuất sản phẩm nông sản thủy sản sấy - Thiết kế, chế tạo hệ thống sấy theo phương pháp sấy khác nhau: tĩnh, đối lưu, - Tư vấn giải pháp kỹ thuật liên quan đến sấy nông thủy sản: nâng cao chất lượng sản phẩm, sử dụng hiệu lượng, xử lý vấn đề phát sinh… -31- TÀI LIỆU THAM KHẢO CSDL sáng chế Thomson Innovation Tài liệu từ chương trình báo cáo Phân tch xu hướng công nghệ “Xu hướng ứng dụng công nghệ sấy tên tiến bảo quản chế biến nông thủy sản”; 11/2016 Nghị 48/NQ-CP chế, sách giảm tổn thất sau thu hoạch nơng sản, thủy sản Chính phủ ban hành Các đề tài nghiên cứu công nghệ sấy nông sản Sở Khoa học Công nghệ TP HCM -32- ... XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN ************************** I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG... Sáng chế ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông sản chiếm 85% Ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm thủy sản, 15% Ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nơng sản, 85% -11- Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế. .. dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản quốc gia: Sáng chế ứng dụng công nghệ sấy nông sản nộp đơn đăng ký bảo hộ khoảng 51 quốc gia Sáng chế ứng dụng công nghệ sấy thủy sản nộp đơn đăng ký bảo

Ngày đăng: 08/10/2018, 08:30

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan