Đang tải... (xem toàn văn)
xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ sấy lên chất lượng ca cao
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẤY LỚP MỎNG VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SẤY LÊN CHẤT LƢỢNG CA CAO Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ SÂM ĐẶNG ĐÌNH SOÁI Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Niên khóa: 2009 – 2013 Tháng 08/2013 XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẤY LỚP MỎNG VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SẤY LÊN CHẤT LƢỢNG CA CAO Tác giả NGUYỄN THỊ SÂM & ĐẶNG ĐÌNH SOÁI Khóa luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kĩ sƣ ngành Công Nghệ Hóa Học Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS. TRƢƠNG VĨNH Tháng 08 năm 2013 LỜI CẢM TẠ Để thực hiện để tài thành công phải kể đến sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều dù trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đƣờng đại học đến nay, chúng em đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Chúng em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc nhất đến quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Hóa học – trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố HCM với tâm huyết của mình đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trƣơng Vĩnh, trƣởng Bộ môn Công Nghệ Hóa học, trƣờng đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tâm hƣớng dẫn chúng em, thảo luận về các vấn đề thực hiện đề tài để chúng em hoàn thành tốt đề tài. Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn quý báu đến quý Thầy Cô, anh chị, bạn bè và đặc biệt xin gửi lời cảm ơn, tình cảm ấm áp đến Cha Mẹ. TP.HCM, tháng 08 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Thị Sâm Đặng Đình Soái TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao”đƣợc tiến hành tại phòng thí nghiệm I 4 , Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời gian từ 03/2013 đến 08/2013. Mẫu nguyên liệu là ca cao sau khi lên men đƣợc thu mua tại tỉnh Bến Tre. Mẫu ca cao đƣợc tiến hành phân tích một số thành phần nhƣ axit,… ABSTRACT The study "Modelling of thin layer drying kinetics of cocoa beans during artifical and natural drying" was conducted in the laboratory I 4 , Department of Chemical Engineering, University of Agriculture and Forestry, Ho Chi Minh, from 03/2013 to 08/2013. MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT m 1 : khối lƣợng mẫu trƣớc khi sấy, g m k : khối lƣợng khay đựng mẫu ca cao, g m i : khối lƣợng mẫu sau thời gian t, g M: ẩm độ cân bằng, % db a w : ẩm độ tƣơng đối của không khí T: nhiệt độ môi trƣờng, o C hoặc K W wb : ẩm độ theo cơ sở ƣớt, % W db : ẩm độ theo cơ sở khô, % X th : ẩm độ tới hạn, % R: tốc độ sấy R 1 : tốc độ sấy ở giai đoạn đẳng tốc R 2 : tốc độ sấy ở giai đoạn giảm tốc EMC: Equilibrium Moisture Contents (ẩm độ cân bằng của vật liệu) ERH: Equilibrium Relative Humidity (ẩm độ tƣơng đối cân bằng của không khí) EMC M : Equilibrium Moisture Contents Measured (ẩm độ cân bằng đo đƣợc từ thí nghiệm) EMC P : Equilibrium Moisture Contents Predicted (ẩm độ cân bằng dự đoán) RMS: Sai số trung bình căn DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1. Cây ca cao Hình 2.2. Hệ thống thiết bị theo phƣơng pháp Kjeldahl Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm xác định ẩm độ cân bằng Hình 3.2. Sơ đồ quy trình thí nghiệm động học sấy kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng Hình 3.3. Sơ đồ quy trình thí nghiệm động học sấy liên tục Hình 3.4. Sơ đồ quy trình thí nghiệm động học phơi kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng Hình 3.5. Thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn glucose (trƣớc phản ứng) Hình 3.6.Thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn glucose (sau phản ứng) Hình 3.7. Bộ chiết Soxhlet DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1. Những đặc tính chính của Criollo, Forastero, Trinitario Bảng 2.2. Thành phần của bột ca cao Bảng 2.3. Sản lƣợng ca cao trên thế giới (tấn) Bảng 2.4. Một số mô hình toán học Bảng 3.1. Thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn glucose Chƣơng 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Ca cao là cây công nghiệp đƣợc trồng ở vùng nhiệt đới, có giá trị kinh tế về mặt xuất khẩu. Theo giới chuyên môn đánh giá thì Việt Nam rất có tiềm năng về loại cây này. Hạt ca cao ở Việt Nam có khả năng đáp ứng yêu cầu xuất khẩu. Ngƣời trồng ca cao có thể bán các sản phẩm dƣới dạng trái tƣơi hoặc hạt khô đã lên men. Tùy thuộc vào giá cả thị trƣờng, kỹ năng sơ chế, điều kiện cơ sở vật chất,… ngƣời trồng ca cao sẽ lựa chọn các sản phẩm để bán sao cho có hiệu quả nhất. Sản phẩm làm ra từ ca cao có mùi vị và màu sắc đặc trƣng hay không, có bị đắng hay không là tùy thuộc rất nhiều vào quá trình sơ chế ban đầu. Trong tình hình sản xuất nông nghiệp hiện nay, nƣớc ta đang đang chuyển dịch sang trồng các loại cây lâu năm có giá trị kinh tế cao hơn nhƣ cà phê, ca cao, cao su, Trong đó, cây ca cao có khả năng trồng ở nhiều vùng có khí hậu khác nhau nhƣ ở các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long, Bến Tre, Bình Phƣớc, Vũng Tàu, và hiện nay nhà nƣớc đang có xu hƣớng mở rộng diện tích hằng năm, giúp đem lại việc làm cho bà con nông dân đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế. Khi diện tích ca cao đƣợc mở rộng, việc nghiên cứu các loại giống cây trồng, phƣơng thức canh tác hiệu quả đối với ca cao để phổ biến với bà con nông dân rất quan trọng. Đặc biệt hơn nữa, việc nghiên cứu quy trình sơ chế và chế biến ca cao sau khi thu hoạch và áp dụng công nghệ vào trong việc sơ chế và chế biến là vấn đề rất đáng quan tâm để đảm bảo chất lƣợng hạt ca cao cung cấp cho thị trƣờng trong nƣớc cũng nhƣ chất lƣợng để cung cấp cho thị trƣờng thế giới. Trong quá trình sơ chế ca cao sau khi thu hoạch, ca cao lên men sẽ đƣợc phơi khô để bảo quản và giúp hoàn thiện quá trình lên men.Trong quá trình phơi ca cao còn có các phản ứng sinh hóa xảy ra. Vì vậy, để đảm bảo quá trình làm khô ca cao không bị ảnh hƣởng bởi các tác nhân bên ngoài nhƣ thời tiết, thay đổi nhiệt độ của môi trƣờng sấy; đƣợc sự nhất trí của giáo viên hƣớng dẫn, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao”. 1.2. Mục đích đề tài - Đƣa ra mô hình toán phù hợp với đẳng nhiệt hút ẩm ca cao. [...]... chế độ sấy ca cao - Đánh giá ảnh hƣởng của các chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao 1.3 Nội dung đề tài - Khảo sát mô hình sấy lớp mỏng ở các nhiệt độ khác nhau - Tiến hành thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 50oC kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng - Tiến hành thí nghiệm sấy liên tục ở nhiệt độ 50oC - Tiến hành thí nghiệm phơi ca cao kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng - Tiến hành xác định thành phần của hạt ca cao. .. cầu - Phân tích sự phù hợp của các mô hình toán đối với đẳng nhiệt hút ẩm ca cao - So sánh phƣơng pháp sấy liên tục, phƣơng pháp sấy kết hợp ủ qua đêm và phƣơng pháp phơi ca cao kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng - Áp dụng phƣơng pháp sấy kết hợp ủ qua đêm để không bị ảnh hƣởng bởi điều kiện bên ngoài và nâng cao chất lƣợng ca cao - So sánh chất lƣợng ca cao ở các chế độ sấy khác nhau Chƣơng 2 TỔNG... loại cây trồng chủ lực trong thời gian tới Hạt ca cao trồng tại Bến Tre có hàm lƣợng bơ rất cao, tƣơng đƣơng với các quốc gia xuất khẩu ca cao hàng đầu thế giới là Ghana, Côte D‟ivoire Bơ ca cao là chất béo kỳ diệu của thiên nhiên, là sản phẩm có giá cao nhất trong ngành chế biến ca cao 2.3 Thu hoạch và sơ chế ca cao [1,4,5,6] 2.3.1 Thu hoạch ca cao Cây ca cao trồng tới năm thứ ba thì bắt đầu cho trái... chất của vật liệu 2.5.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ sấy Bản chất của vật liệu sấy: cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩm,… Hình dạng vật liệu sấy: kích thƣớc mẫu, bề dày lớp vật liệu, diện tích bề mặt riêng của lớp vật liệu,… Độ ẩm ban đầu, độ ẩm cuối và độ ẩm tới hạn của vật liệu Độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ của tác nhân sấy Cấu tạo thiết bị sấy, phƣơng thức và chế độ sấy 2.5.6... Hạt ca cao Bộ phận chính đƣợc sử dụng của cây ca cao là hạt (bean) Hạt ca cao sau khi rang đƣợc xay nhuyễn thành bột nhão ca cao Khi ép bột nhão ta tách đƣợc bơ và bánh dầu ca cao Xay nhuyễn bánh dầu ca cao cho ra bột ca cao (Phạm Hồng Đức Phước, 2006) Bột nhão, bơ và bột ca cao là những nguyên liệu chính cho công nghiệp bánh kẹo, thực phẩm Chocolate là sự pha trộn giữa bột nhão, bơ, đƣờng và các nguyên... Cl kJ 312 520 P Kcal 130 Mg Năng lƣợng Ca 460 (Nguồn: Paul và Southgate, 1978 Trích Phạm Hồng Đức Phước, 2009) Thành phần các chất cấu tạo trong hạt: Lipid (bơ ca cao) : Bơ ca cao chiếm nhiều nhất trong hạt ca cao Bơ ca cao sau khi đƣợc chiết từ hạt ca cao có dạng tinh thể nhỏ, có màu trắng vàng và có mùi thơm đặc trƣng Ở điều kiện nhiệt độ bình thƣờng bơ ca cao cứng, dòn, khá bền và khó bị oxi hóa... ba, hạt lép 2.4.2 Chất lượng hóa học Chất lƣợng hóa học là đặc tính và thành phần hóa học của hạt ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng hạt ca cao Độ pH: độ pH tỉ lệ nghịch với hàm lƣợng acid, tuy nhiên sự biến đổi của độ pH cho ta biết mức độ thích hợp của nguyên liệu cho các phản ứng sinh hóa cho tế bào, mức độ thích hợp cho các vi sinh vật và các enzyme hoạt động Độ pH của loại ca cao tốt nhất là 5.13... ) Chất thơm trong ca cao gồm những chất dễ và khó bay hơi Những chất thơm dễ bay hơi hầu hết sẽ bay hơi trong quá trình rang và trong giai đoạn đảo trộn nhiệt Những chất này thƣờng có mùi khó chịu, tuy nhiên nhờ sự dễ bay hơi của chúng mà vị ngon và hƣơng thơm của cacao trở nên tốt hơn Đối với những chất khó bay hơi ảnh hƣởng lớn đến hƣơng vị của chocolate, những chất này hòa tan trong bơ ca cao và. .. chocolate làm ra độ cứng và độ dòn đặc trƣng, bơ ca cao nóng chảy ở nhiệt độ 35oC vì vậy không để lại trong miệng ngƣời ăn, tạo cảm giác dễ chịu Bơ ca cao chủ yếu gồm các triglycerid của các acid béo no nên có thể hình thành nhiều dạng tinh thể khác nhau Dạng tinh thể phụ thuộc vào nhiệt độ đông đặc của khối chất béo Thebromine trong hạt ca cao: là thành phần đặc trƣng của hạt ca cao, tạo ra vị đắng... mùi, làm pH ca cao khô giảm xuống Thành phần chất thơm Thành phần chất béo: là thành phần quan trọng của hạt ca cao Chất béo của ca cao Việt Nam khoảng 46 – 54% Tỷ lệ đƣờng khử và acid amin: có vai trò quan trọng trong việc tạo hƣơng thơm đặc trƣng cho ca cao Chúng kết hợp với nhau trong quá trình rang tạo các carboxyl dễ bay hơi và pyrazin từ phản ứng Maillard Hàm lƣợng caffein và theobromin: . sấy; đƣợc sự nhất trí của giáo viên hƣớng dẫn, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao . 1.2. Mục đích. ra mô hình toán phù hợp với đẳng nhiệt hút ẩm ca cao. - Khảo sát các chế độ sấy ca cao. - Đánh giá ảnh hƣởng của các chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao. 1.3. Nội dung đề tài - Khảo sát mô hình. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẤY LỚP MỎNG VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SẤY LÊN CHẤT LƢỢNG CA CAO