Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phóng điện Coron làm xuyên thủng vỏ quả mọng (Ớt) trong quá trình sấy khô

M ĐOAN - Tơi xin cam đoan: Kết quả nghiên cứu và các số liệu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tơi xin cam đoan: mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Nguyễn Văn Hưng ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phĩng điện coron làm xuyên thủng vỏ quả mọng ( ớt) trong quá trình làm khơ” Tơi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể, đồng nghiệp và những người thân. Tơi xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Nguyễn Đình Lục đã trực tiếp hướng dẫn tìm tài liệu và phương pháp nghiên cứu giúp tơi thực hiện thành cơng luận văn này. Tơi xin chân thành cảm ơn Phịng đo lường hiệu chuẩn VILAS 019 – Viện cơ điện nơng nghiệp và cơng nghệ sau thu hoạch đã tạo điều kiện tốt nhất để tơi thực hiện luận văn. Tơi xin cảm ơn các Thầy giáo, Cơ giáo Bộ mơn cung cấp và sử dụng điện, Bộ mơn điện kĩ thuật – Khoa cơ điện – Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội đã đĩng gĩp những ý kiến quý báu để tơi hồn thiện bản luận văn này. Tác giả Nguyễn Văn Hưng iii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phĩng điện coron làm xuyên thủng vỏ quả mọng ( ớt) trong quá trình làm khơ” * Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài: - Thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 02/2008 đến tháng 10/2008. - Địa điểm: + Phịng đo lường hiệu chuẩn VILAS 019 – Viên cơ điện nơng nghiệp và cơng nghệ sau thu hoạch. + Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội * Mục tiêu của đề tài: Triển khai cơng nghệ và thiết bị xuyên thủng vỏ quả ớt bằng trường phĩng điện coron năng suất 200kg/h nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả làm khơ. * Kết cấu luận văn bao gồm: 05 Chương 64 Trang 07 Bảng biểu 23 Hình và đồ thị 10 tài liệu tham khảo *Nội dung nghiên cứu của luận văn: iv Nhiệm vụ chính của đề tài là nghiên cứu thực nghiệm xác định được các thơng số và chế độ làm việc của các bộ phận, làm cơ sở để chế tạo thiết bị xuyên thủng vỏ quả ớt sử dụng trường phĩng điện coron. Để giải quyết được nhiệm vụ trên của đề tài, cần tiến hành nghiên cứu thực nghiệm các thơng số và chế độ cơng nghệ chính bao gồm: - Thiết kế thiết bị nguồn cao áp tạo dịng coron. - Thực nghiệm các thơng số thiết bị và cơng nghệ xuyên thủng vỏ quả ớt: 1- Khoảng cách kim điện cực răng cưa phĩng điện coron. 2- Cường độ trường phĩng điện corron. 3- Mật độ trường xuyên thủng vỏ quả. 4- Vận tốc chuyển động của quả trong trường coron. 5- Ảnh hưởng kích thước của ớt quả đến quá trình xuyên thủng. * Đối tượng nghiên cứu: - Ớt quả; - Các thơng số của trường phĩng điện coron. * Phương pháp tiếp cận: - Thu thập thơng tin; - Phương pháp thực nghiệm; - Phân tích. * Ý nghĩa khoa học: Xử lý xuyên thủng vỏ quả làm cho nước trong thịt quả khuyếch tán ra ngồi nhanh, sử dụng trường phĩng điện coron là giải pháp cĩ hiệu quả, đặc biệt là đối với quả mọng (ớt). Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ này nhằm hỗ v trợ cho quá trình chế biến và bảo quản (sấy) nơng sản là việc làm cĩ ý nghĩa khoa học và thực tiễn. * Tính thực tiễn của đề tài:- Sử dụng trường phĩng điện coron xuyên thủng vỏ quả là phương pháp mới, chưa được nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam. - Xử lý vỏ quả bằng trường phĩng điện coron làm bốc hơi nhanh, khơng làm dập nát quả và rút ngắn được thời gian sấy, vì vậy nâng cao được chất lượng và hiệu quả kinh tế của sản phẩm. * Hướng phát triển của đề tài: Hồn thiện cơng nghệ và thiết bị Sử dụng trường phĩng điện coron xuyên thủng vỏ quả để áp dụng vào trong thực tiễn sản xuất nhằm nâng cao hiêu quả kinh tế và bảo vệ mơi trường gĩp phần thúc đẩy tiến trình cơng nghiệp hố- hiện đại hố đất nước. vi MỤC LỤC Mục Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU …………………………………….. 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN……………………………………… 5 1.1 Khái niệm về quả mọng……………………………. 5 1.2 Lịch sử hình thành và phát triển cây ớt…………….. 5 1.3 Tình hình làm khơ ớt quả ở ngồi nước……………. 7 1.4 Tình hình làm khơ ớt quả trong nước………………. 8 1.4.1 Một số phương pháp xử lý trước khi sấy…………… 10 1.4.2 Một số phương pháp sấy……………………………. 12 1.5 Mục tiêu của đề tài………………………………….. 18 1.6 Phương pháp tiếp cận……………………………...... 18 1.7 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu….. 18 1.7.1 Đối tượng nghiên cứu………………………………. 18 1.7.2 Nội dung nghiên cứu………………………………... 18 1.7.3 Phương pháp nghiên cứu…………………………… 19 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYỂT TRƯỜNG PHĨNG ĐIỆN CORON……………………………………………. 24 2.1 Khái quát về trường phĩng điện coron……………... 24 2.2 Phương pháp phĩng điện trong khơng khí…………. 25 2.3 Xác định các thơng số của trường phĩng điện coron 30 2.3.1 Phương pháp giải tích gần đúng gồm cĩ…………... 31 a Phương pháp dẫy (chuỗi)…………………………… 31 b Phương pháp Deitr-popkov…………………………. 31 c Phương pháp Tcưr lin………………………………. 32 2.4 Nguyên lý tạo trường coron………………………… 32 vii 2.4.1 Xác định cường độ điện trường của dây dẫn hoặc điện cực răng cưa…………………………………. 34 2.4.2 Xác định cường độ điện trường của hệ điện cực gồm nhiều dây dẫn hoặc điện cực răng cưa ……………... 34 CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ XUYÊN THỦNG VỎ QUẢ MỌNG (ỚT) SỬ DỤNG TRƯỜNG PHĨNG ĐIỆN CORON 37 3.1 Xác định các thơng số của ớt quả………………… 37 3.2 Nghiên cứu cấu tạo của vỏ ớt quả………………….. 41 3.3 Nghiên cứu tổng quan, chọn nguyên lý kết cấu hệ thống………………………………………………... 41 3.3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị xuyên thủng vỏ quả sử dụng trường phĩng điện coron…... 41 a. Cấu tạo …………………………………………….. 41 b. Nguyên lý làm việc của thiết bị ……………………… 44 c. Cơ chế tác động xuyên thủng vỏ quả của dịng coron 46 3.4 Thiết kế hệ thống điện cực phĩng điện trường coron 47 3.5 Nghiên cứu lựa chọn nguồn cao áp ………………….. 57 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………… 48 4.1 Kết quả kiểm tra khả năng xuyên thủng của trường coron………………………………………………... 48 4.2 Xác định khoảng cách kim điện cực phĩng điện dạng răng cưa………………………………………. 50 4.3 Xác định cường độ trường phĩng điện coron……… 53 4.4 Xác định mật độ trường xuyên thủng vỏ quả……… 55 4.5 Xác định vận tốc chuyển động của ớt quả…………. 57 4.6 Ảnh hưởng kích thước đường kính của vỏ quả đến quá trình xuyên thủng…………………………………….. 59 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………. 61 5.1 Kết luận…………………………………………….. 61 5.2 Kiến nghị…………………………………………… 61 Tài liệu tham khảo……………………………….... 63 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, tồn cầu hố và khu vực hố đang diễn ra ngày càng sâu sắc mà khơng một quốc gia nào cĩ thể đứng ngồi. Các quan hệ kinh tế quốc tế trở nên sơi động hơn bao giờ hết và cĩ tác động to lớn đến sự phát triển của các quốc gia. Trong bối cảnh đĩ, nền kinh tế Việt Nam trên đà phát triển và đang nhanh chĩng hội nhập với các nước trong khu vực và hội nhập vào cộng đồng kinh tế thế giới. Việt Nam đã trở thành thành viên của diễn đàn hợp tác kinh tế Châu Á - Thái Bình Dương, đã kí kết hiệp định thương mại song phương với Hoa Kỳ, và trở thành thành viên của tổ chức thương mại thế giới (WTO). Bên cạnh đĩ, Việt Nam cịn thiết lập quan hệ hợp tác kinh tế – thương mại với nhiều tổ chức kinh tế quốc tế và hầu hết các quốc gia trên thế giới. Hiện nay, Việt Nam là nước cĩ khoảng 80% dân số cả nước làm nơng nghiệp, thu nhập chính của họ dựa vào các sản phẩm nơng nghiệp chính vì vậy việc nâng cao chất lượng sản phẩm sau thu hoạch, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng là một vấn đề cấp thiết và được nhiều người quan tâm. Các sản phẩm nơng sản khơ phổ biến ở nước ta là chuối sấy, vải khơ, ớt khơ… một số loại cĩ sản lượng khá lớn, gĩp phần đáng kể trong kinh ngạch xuất khẩu nơng sản như vải thiều sấy khơ, long nhãn, chuối sấy, ớt khơ… (năm cao nhất Việt Nam đã xuất khẩu được 7.000 tấn chuối sấy và gần 500 tấn vải thiều sấy khơ). Rau quả khơ cĩ ưu điểm gọn nhẹ, dễ vận chuyển và bảo quản được lâu, cĩ rất nhiều phương pháp làm khơ nơng sản sau thu hoạch, tuỳ từng loại nơng sản mà người dân cĩ cách bảo quản khác nhau. Một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là sấy khơ. Sấy là một trong những phương pháp chế biến và bảo quản nơng sản cổ điển và đơn giản nhất vì khơng yêu cầu các thiết bị đặc biệt như là các 2 phương pháp khác như đĩng hộp hay làm lạnh (UIUC, 1984). Quá trình sấy bao gồm việc làm cho nước trong nơng sản từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái hơi và thốt khỏi bề mặt sản phẩm làm cho chúng cĩ khả năng bảo quản lâu hơn. Các sản phẩm sấy cĩ mùi vị hấp dẫn, giá trị dinh dưỡng cao, cĩ khối lượng nhẹ, dễ chuẩn bị và dễ sử dụng (Whitfield, 2000; Makeni et al., 2001). Năng lượng tiêu hao cần thiết thấp hơn so với các phương pháp chế biến khác (chẳng hạn đồ hộp hay làm lạnh) và diện tích kho ít hơn so với các đồ hộp hay là các thùng bảo quản lạnh. Sự hao tổn giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm sấy là thấp nhất so với các các sản phẩm chế biến khác.Vitamin A sẽ được duy trì trong quá trình sấy. Tuy nhiên, do vitamin A rất nhạy cảm với ánh sáng nên để duy trì vitamin A, các sản phẩm sấy cần được đĩng trong các loại bao bì sẫm màu.Vitamin C sẽ bị tiêu hủy trong quá trình sấy do tiếp xúc với nhiệt độ cao (tuỳ từng loại rau quả và tuỳ từng phương pháp sấy mà tổn thất vitamin C cĩ thể lên tới 90%), tuy nhiên cĩ thể hạn chế bằng cách xử lý lưu huỳnh. Các sản phẩm sấy cĩ hàm lượng chất xơ và Carbonhydrates cao, ít chất béo vì thế nên được người tiêu dùng ưa chuộng. Các sản phẩm sấy rất dễ vận chuyển và cĩ giá thành vận chuyển thấp và dễ bảo quản chính vì thế giúp cho nhà nơng chủ động trong việc tiêu thụ sản phẩm vào thời điểm thích hợp mà họ muốn. Vì vậy các sản phẩm sấy tăng cường an ninh lương thực qui mơ hộ gia đình, tạo thêm cơng ăn việc làm và nguồn thu nhập ổn định. Ớt (Capsicum annuum), đã là một phần trong ẩm thực của lồi người ít nhất là 7500 năm trước cơng nguyên, là một loại rau phổ biến và được ưa thích trên khắp thế giới nhờ màu sắc, hương vị và giá trị dinh dưỡng (Berke et al., 2004), nhiều khi khơng thể thiếu trong bữa ăn của nhiều gia đình, nhất là khu vực Châu Á. Cây ớt là một trong những loại cây trồng đầu tiên ở châu Mỹ. Đến nay, ớt được trồng ở hầu hết các nước trên thế giới và được sử dụng 3 làm gia vị, rau và thuốc. Các quốc gia trên thế giới đều rất thích ớt trong bữa ăn hàng ngày, nhất là Indonexia, Malaixia, Thái Lan , Hàn Quốc, Trung Quốc… Với khơng ít người, ớt là loại gia vị khơng thể thiếu trong các bữa ăn, giúp làm tăng cảm giác ngon miệng. Nhưng cĩ lẽ ít ai biết ớt cịn là một vị thuốc rất quý trong y học cổ truyền. Nghiên cứu của y học hiện đại cũng thống nhất với y học cổ truyền về tác dụng chữa bệnh của ớt. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc cho thấy quả ớt cĩ rất nhiều lợi ích cho sức khoẻ. Trong ớt cĩ chứa hoạt chất: Capsicain là một Alkaloid chiếm tỷ lệ khoảng 0,05 ÷ 2%. Cấu trúc hố học đã được xác định là acidisodexenic vanilylamit, cĩ đặc điểm bốc hơi ở nhiệt độ cao. Ngồi ra cịn cĩ Capsaicin, là hoạt chất gây đỏ, nĩng, chỉ xuất hiện khi ớt quả chín, chiếm tỷ lệ từ 0,01 ÷ 0,1%. Một điều lý thú là Capsaicin cĩ tác dụng kích thích não bộ sản xuất ra chất Endorphin, một chất Morphin nội sinh, cĩ đặc tính như những thuốc giảm đau, đặc biệt cĩ ích cho những bệnh nhân bị viêm khớp mạn tính và các bệnh ung thư. Ngồi ra, ớt cịn cĩ tác dụng ngăn ngừa tình trạng huyết áp tăng cao. Một số nghiên cứu cho thấy, những loại ớt vỏ xanh, trái nhỏ cĩ hàm lượng Capsaicin nhiều hơn. Trong ớt quả cũng chứa nhiều loại vitamin như vitamin C, B1, B2, acid citric, acid malic, beta caroten… Chính vì vậy, ngồi việc dùng làm gia vị ớt quả cịn được nhân dân ta sử dụng làm thuốc chữa bệnh từ ngàn xưa. Trong kho tàng y học dân gian, khơng ít bài thuốc quý trong đĩ cĩ ớt. Sản phẩm ớt quả được dùng rất đa dạng như: ớt quả tươi, ớt bột, ớt quả muối, tương ớt. . . . Hiện nay, ở các nước cĩ nền nơng nghiệp phát triển đã sử dụng mơt số phương pháp làm khơ hiện đại, cĩ thể điều khiển được quá trình nhiệt ẩm và tự động hố nên chất lượng sản phẩm rất tốt, giảm đáng kể chi phi năng lượng, rút ngắn thời gian sấy. Ở nước ta, ớt quả dược làm khơ chủ 4 yếu bằng phơi nắng tự nhiên: Sau khi hái lượm về để nguyên quả mang phơi nắng nên thời gian làm khơ kéo dài, quá trình bốc hơi chậm, ớt dễ bị chuyển màu xám, chất lượng giảm, phụ thuộc nhiều vào các yếu tố thiên nhiên. Ở một số cơng ty chế biến ớt xuất khẩu của nước ta đã sử dụng phương pháp chần (hấp), phương pháp này rút ngắn được thời gian sấy xuống cịn (8÷10)h, tuy nhiên phương pháp cĩ nhược điểm màu sắc và mùi vị sản phẩm ớt quả khơ bị thay đổi cĩ màu sẫm hơn. Ở Nga, Ucraina đã nghiên cứu thành cơng cơng nghệ làm khơ nơng sản như (nho, cỏ xanh, . . . ) bằng trường phĩng điện coron. Cơng nghệ này cĩ nhiều ưu điểm: Giữ được các chất dinh dưỡng trong rau quả, giảm được 30 ÷ 40% chi phí năng lượng do rút ngắn được thời gian sấy. Xử lý xuyên thủng vỏ quả sử dụng trường phĩng điện coron là giải pháp mới, đặc biệt hiệu quả đối với quả mọng. Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ này nhằm hỗ trợ cho quá trình chế biến và bảo quản (sấy) nơng sản là việc làm cĩ ý nghĩa khoa học và thực tiễn đang được nhiều người quan tâm. Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn đặt ra, được sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Đình Lục tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phĩng điện coron làm xuyên thủng vỏ quả mọng (ớt) trong quá trình làm khơ”. 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niện về quả mọng. Về phân loại thực vật, cĩ các loại quả khác nhau [1]: quả cĩ múi, quả hạch, quả mọng,... cấu tạo giải phẫu gồm cĩ: hạt ( nội nhũ, vỏ hạt), thịt quả, vỏ quả. Vỏ quả cĩ vai trị bảo vệ thịt quả và hạt quả, vỏ quả được cấu tạo chủ yếu bằng màng xenluloz. Tuy nhiên tuỳ từng loại quả mà vỏ cĩ cấu tạo khác nhau mặc dù bản chất vẫn là màng xenluloz. Đối với quả mọng [2] ( ớt, nho, cà chua, cà tím, cà pháo,...) vỏ quả dính chặt với thịt quả. Cấu tạo vỏ quả là màng xenluloz gồm các chuỗi xếp đơi song song tạo thành sợi cĩ đường kính khoảng 3,5 nm. Các sợi lại kết hợp với nhau thành bĩ gọi là mixen cĩ đường kính 20 nm, giữa các sợi trong mixen cĩ những khoảng trống gọi là khí khổng ( khi tế bào cịn non, những khoảng chứa đầy nước) và được gắn chặt với nhau bởi polyxacarit- phân tử lượng khơng lớn lắm gọi là pectin. Dù cấu tạo vỏ chỉ là lớp rất mỏng, nhưng mật độ khí khổng ít hơn, kích thước khí khổng cũng bé hơn rất nhiều so với các loại vỏ quả khác, do đĩ nước trong thịt quả rất khĩ khuyếch tán ra bề mặt vỏ, cho nên quả mọng rất khĩ bị mất nước ở điều kiện tự nhiên so với các loại quả khác. Vì vậy, để làm khơ quả mọng người ta thường phải dùng phương pháp cơ học làm vỡ vỏ quả, hoặc dùng phương pháp chần (hấp) để làm nứt vỏ quả, nhờ vậy mà nước trong thịt quả bay hơi nhanh hơn. 1.2 Lịch sử hình thành và phát triển cây ớt. Ớt đã là một phần trong ẩm thực của lồi người ít nhất là 7500 năm trước Cơng nguyên và cĩ lẽ sớm hơn. cĩ những bằng chứng khảo cổ ở các khu vực ở tây nam Ecuador cho thấy ớt đã được thuần hố hơn 6000 năm về trước, và là một trong những loại cây trồng đầu tiên ở châu Mỹ. Người ta cho rằng ớt đã được thuần hố ít nhất năm lần bởi những cư dân tiền sử ở các khu 6 vực khác nhau của Nam và Bắc Mỹ, từ Peru ở phía Nam đến Mexico ở phía Bắc và một số vùng của các bang Colorado và New Mexico bởi các dân tộc Pueblo cổ đại. Trong cuốn sách đã xuất bản Svensk Botanisk Tidskrift ( 1995), giáo sư Hakon Hjelmqvist đã xuất bản một bài viết về ớt trong thời kỳ tiền columbus ở Châu Âu. Trong một nơi khai quật khảo cổ của St. Botulf ở Lund, các nhà khảo cổ đã tuyên bố tìm thấy một Capsicum frutescens trong một lớp cĩ niên đại thế kỷ 13. Hjelmqvist cũng tuyên bố rằng Capsicum đĩ đã được miêu tả bởi Therophrasteus người Hy Lạp (370 - 286) trước cơng nguyên. Christopher columbus đã là một trong những người Châu Âu đầu tiên thấy ớt (ở Caribbean), và gọi chúng là “Tiêu” vì chúng cĩ vị cay tương tự (khơng phải bề ngồi giống nhau). Ớt đã được trồng khắp nơi trên thế giới sau thời columbus. Diego Aslvarez Chanca, một thầy thuốc trong chuyến đi của columbus đến west Indiesnawm 1493, đã mang những hạt ớt đầu tiên về Tây Ban Nha, và lần đầu tiên viết về tác dụng dược lý của chúng vào năm 1494. Từ Mexico, vào thời đĩ đang là thuộc địa của Tây Ban Nha, cũng là một nước kiểm sốt thương mại với Châu Á, ớt đã nhanh chĩng được chuyển qua Philippines và sau đĩ là Trung Quốc, Triều Tiên, Nhật Bản với sự chợ giúp của các thuỷ thủ Châu Âu. Gia vị mới này đã nhanh chĩng được sủ dụng trong chế biến thức ăn của các quốc gia này. Một con đường khác mà ớt di chuyển đĩ là do người Bồ Đào Nha lấy từ Tây Ba Nha, sau đĩ đưa qua Ấn Độ như được miêu tả bởi Lizzie Collingham trong cuấn sách của bà Currry. Bằng chứng là ớt được sử dụng rất nhiều trong chế biến thức ăn ở vùng Goan của ấn Độ, Goan vốn là một thuộc địa của Bồ Đào Nha. Collingham cũng miêu tả chuyến hành trình của ớt từ Ấn Độ, qua trung Á và Thổ Nhĩ Kỳ, đến Hungary, nơi ớt trở thành một loại gia vị quốc gia dưới dạng paprika. 7 Hiện nay, Ấn Độ là nước sản xuất ớt lớn nhất thế giới với khoảng một triệu tấn mỗi năm, nơi chỉ riêng Chợ Guntur (lớn nhất Châu Á) cĩ tới một triệu bao ớt (100lb mỗi bao). 1.3 Tình hình làm khơ ớt quả ngồi nước. Ở các nước cĩ nền nơng nghiệp phát triển, việc sơ chế làm khơ hoặc sấy nơng sản gắn chặt với sản xuất nơng nghiệp cứ 200 ÷ 400 hecta (ở các nước cĩ quy mơ trang trại lớn như: Úc) hoặc 20 ÷ 200 hecta (ở các nước cĩ quy mơ trang trại nhỏ như: Nhật Bản, Đài Loan) lại cĩ một xưởng sơ chế làm khơ. Các xưởng này do trang trại viên, hợp tác xã hay doanh nghiệp đầu tư quản lý. Nhờ đẩy mạnh việc sơ chế mà tổn thất sau thu hoạch giảm đáng kể, giá trị của sản phẩm tăng lên. Ở Nhật Bản, làm khơ và sấy đã giảm tổn thất từ 20% xuống cịn 8%, ở Inđơnêxia qua sơ chế đã tăng giá trị rau quả từ 10 ÷ 22%. Trên thế giới, tại nhiều nước như Nhật Bản, Inđơnêxia, Ấn Độ, Châu Phi. . . Nhất là Hungary chồng hàng ngàn hecta ớt, mỗi năm xuất khẩu từ 2500 ÷ 3000 tấn ớt khơ. Cĩ những cơ quan chuyên nghiên cứu chồng ớt, chọn giống, hướng dẫn cách thu hái, chế biến và cĩ các xí nghiệp chuyên chế biến ớt. Làm khơ là phương pháp bảo quản chế biến nơng sản được áp dụng lâu dài nhất. Nhiều vùng trên trái đất đã phơi nắng một lượng lớn rau quả như Hy Lạp, Tây Ban Nha, các nước vùng địa trung hải, các nước Ả Rập, Châu Úc. . . Phương pháp làm khơ hiện đại, sấy rau quả với điều kiện khống chế được nhiệt độ và độ ẩm đang được ứng dụng rơng rãi trong thực tế sản xuất nơng nghiệp, rau quả sấy khơ ngọn nhẹ chi phí chế biến thấp dễ bảo quản và vận chuyển. Tuy nhiên, rau quả sấy khơ cĩ nhược điểm bị giảm hương vị và màu sắc kém. Để khắc phục các nhược điểm đĩ, các nhà khoa học đã đầu tư nghiên cứu và ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực sấy khơ nơng sản nhất là sấy khơ rau quả. Trong đĩ ớt khơ là một nguyên liệu phổ 8 biến và quan trọng của các nước cĩ truyền thống thích gia vị và được sử dụng trong việc chuẩn bị đồ ăn cũng như tăng vẻ hấp dẫn của thực phẩm kể cả một số đồ hộp. Ngồi ra, ớt sấy được xem là một loại sản phẩm cĩ giá trị cao. Nếu được sấy tốt, ớt sẽ giữ được mùi vị đặc trưng như của ớt tươi khi được hồn nguyên. 1.4 Tình hình làm khơ ớt quả trong nước. Hiện đai hố sản xuất nơng nghiệp trên nền tảng cơng nghiệp truyền thống được xem là phương pháp hữu hiệu để tăng năng suất lao động và chất lượng sản phẩm, đặc biệt hơn là nước ta đã trở thành thành viên thứ 115 của tổ chức thương mại thế giới (WTO). Để tăng 1% sản phẩm nơng nghiệp cần tăng 2 ÷3% chi phí năng lượng. Thực tiễn cho thấy cùng với lợi ích trước mắt, sử dụng điện theo phương pháp truyền thống cũng nhanh chĩng làm kiệt quệ nguồn tài nguyên thiên nhiên, gây ơ nhiễm mơi trường sống. . . Cùng với việc khai thác các nguồn năng lượng khơng truyền thống, sử dụng năng lượng một cách cĩ hiệu quả bằng các phương pháp cơng nghệ mới, dựa trên nguyên lý tác động điện vật lý trong sản xuất và bảo quản, chế biến nơng sản nhằm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. Khác với các phương pháp và cơng nghệ sử dụng điện năng truyền thống dưới dạng cơ năng, nhiệt năng trong truyền động điện và quá trình biến đổi điên nhiệt. Nghiên cứu ứng dụng các dạng năng lượng điện từ trường, điện xung và điện tích... thơng thường được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm. Khĩ khăn thường gặp phải trong việc khái quát hố lý luận là do phương thức sử dụng điện năng ở đây khá đa dạng, mới mẻ và độc đáo. Tuy nhiên, các phương pháp và cơng nghệ mới này đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất ở các nước phát triển với các ưu điển như: 9 Điện từ trường cao áp một chiều (tĩnh điện và coron), mơi trường ion hố (ở dải liều lượng rộng). Dễ điều khiển tự động và điều khiển chính xác thơng qua điều khiển năng lượng điện. Tác động trực tiếp lên đối tượng, khơng phế thải, khơng tạo ra sản phẩm phụ độc hại tăng năng suất, chất lượng sản phẩm. Sử dụng các lợi thế của năng lượng điện, các phương pháp và cơng nghệ mới tiên tiến này cĩ thể giảm chi phí năng lượng đến mức tối thiểu và tăng năng suất cũng như chất lượng sản phẩm. Trong một số trường hợp, điện từ trường cường độ cao, cĩ vai trị như là cơ cấu tác động trực tiếp lên đối tượng bảo quản, phân loại, sấy nơng sản, cĩ hiệu suất sử dụng cao. Tác động tốt lên một số tính chất hố sinh và nơng sinh, thúc đẩy quá trình chuyển hố trong đối tượng mà khơng làm biến dạng hay dập nát nguyên liệu, sản phẩm... Sử dung năng lượng điện từ trường cao tần, siêu cao tần trong các quá trình sản xuất, chế biến nơng sản cho phép rút ngắn thời gian cơng nghệ, tăng khả năng giữ được lượng vitamin sẵn cĩ trong thực phẩm, đảm bảo vệ sinh trong quá trình sấy và chế biến. Hầu hết các quá trình nhiệt đều cĩ thể áp dụng cơng nghệ cao tần. Đây là một trong các cơng nghệ tiết kiệm năng lượng (giảm từ 25 ÷ 40 % chi phí năng lượng so với cơng nghệ truyền thống), khơng phế thải, dễ tự động hố quá trình sản xuất, rất phù hợp cho các sản phẩm hàng tiêu dùng và xuất khẩu. Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp và cơng nghệ điện vào sản xuất và chế biến, bảo quản nơng sản là hướng đi đúng đắn cĩ nhiều triển vọng. Tuy nhiên, nhiều vấn đề liên quan đến cơ chế tác động của các yếu tố vật lý lên các đối tượng khác nhau cần được tiếp tục nghiên cứu, kiểm chứng trong thực tiễn sản xuất nhằm tao ra các phương tiện kỹ thuật, cơng nghệ phù 10 hợp, tiến tới thoả mãn các yêu cầu của sản xuất nơng nghiệp sạch, chất lượng cao, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ mơi trường. Hiện nay ở nước ta mới chỉ ứng dụng, chế tạo được thiết bị và cơng nghệ phân loại hạt bằng trường phĩng điện coron ở hai dạng: Máy phân loại hạt coron kiểu điện cực phẳng; Máy phân loại hạt coron kiểu trống quay, đối với các lĩnh vực khác hiện chưa thấy cĩ. Hiện nay khu vực nơng thơn nước ta làm khơ ớt quả chủ yếu bằng phơi nắng thời gian kéo dài phụ thuộc vào thời tiết, ở một số cơ sở chế biến ớt xuất khẩu đã sử dụng phương pháp chần (hấp) để xử lý trước khi sấy cho thời gian sấy nhanh nhưng do tác dụng nhiệt và ẩm nên ớt dễ bị sẫm mầu. Ở việt nam, ớt rất được ưa chuộng nhất là ở miền Nam và một số tỉnh miền Bắc, hầu như khơng thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày của người miền Trung. Cĩ lẽ chính vì lẽ đĩ mà ớt được trồng khắp mọi miền, nhưng trồng tập trung nhiều nhất là ở Quang Trị với diện tích khoảng 2000 hecta, Quảng Binh 1700 hecta, Thừa thiên Huế trên 1000 hecta, cĩ năng suất trung bình 4 ÷ 5 tấn/ha. Ớt quả chủ yếu hái quả dùng tươi, đĩng hộp, phơi hoặc sấy khơ. Nước ta hiện nay các phương pháp hỗ trợ làm khơ chủ yếu bằng cơ học, chần hấp. . . 1.4.1. Một số phương pháp xử lý trước khi sấy. v Phương pháp cơ học: phương pháp này chủ yếu cho quả qua lơ lăn để làm vỡ vỏ, yêu cầu của phương pháp là kích thước quả phải đều, bề dầy cấp quả đi qua lơ lăn chỉ được một lớp quả, điều này khĩ thực hiện, do vậy lượng quả dập nát nhiều, năng suất thấp. v Phương pháp chần (hấp): 11 Chần (hấp) là quá trình nhúng nguyên liệu trong nước nĩng trong một thời gian ngắn nhằm ức chế hoạt động của các enzyme gây biến màu và mùi của sản phẩm trong quá trình sấy và bảo quản, “phá vỡ” lớp vỏ cứng và sáp của nguyên liệu làm cho nước thốt ra dễ dàng hơn do đĩ giảm thời gian sấy (UIUC, 1984; Berke et al., 2004). Ngồi ra, chần cịn cĩ tác dụng tiêu diệt một số vi khuẩn và cơn trùng gây hại. Nếu chần bằng nước sơi thì thời gian chần thơng thường khoảng 30 ÷ 50 giây, nguyên liệu ngay sau khi chần phải được làm mát trong nước lạnh (UIUC, 1984). Chần cĩ thể được tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn (65 0C), nhưng thời gian chần sẽ dài hơn, khoảng 3 phút (Berke et al., 2004). Hơn nữa, chần chỉ nên nhằm mục đích làm mềm vỏ hơn là sử dụng các dung dung dịch xút như dung dịch kiềm ( 0.5-3%) vì các yếu tố độc hại khi sử dụng (UIUC, 1984). Nĩi chung, chần cĩ hiệu quả thấp hơn so với sử dụng lưu huỳnh trong việc duy trì màu sắc của sản phẩm. Đối với rau quả cĩ lớp sáp mỏng trên bề mặt như (mận, ớt, cà chua…), chần làm mất lớp sáp này, tạo ra các vết nức nhỏ li ti trên bề mặt, do đĩ gia tăng quá trình trao đổi ẩm giữa quả với mơi trường xung quanh, dẫn đến rút ngắn thời gian sấy. v Xử lý hố chất: Để ngăn ngừa quá trình ơxy hố trong quá trình sấy, người ta thường sử dụng các chất chống ơxy hố như Axit sunfurơ, axit ascobic, axit xiric và các muối natri của axit sunfurơ (như metabunsunfit, bisunfit, sunfit…). Axit xitric cĩ tác dụng kiềm hãm biến màu khơng do men. Axit sunfurơ và các muối natri của nĩ cĩ tính khử mạnh, tác dụng với nhĩm hoạt động của men oxy hố và làm chậm các phản ứng sẫm màu cĩ nguồn gốc men. Ngồi ra, chúng cịn cĩ tác dụng ngăn ngừa sự tạo thành melanoidin (chất gây hiện tượng sẫm màu) và ổn định vitamin C, làm cho vitamin C khơng bị tiêu hố. Hàm lượng tối thiểu của SO2 để cĩ khả năng chống oxi hố là 0,02% (tính theo khối lượng). 12 Đối với rau quả cĩ lớp sáp mỏng trên bề mặt như (mận, nho, ớt…), chần làm mất lớp sáp này, tạo ra các vết nứt nhỏ li ti trên bề mặt, do đĩ gia tăng quá trình trao đổi ẩm giữa quả với mơi trường xung quanh, dẫn đến rút ngắn thời gian sấy. Tuy nhiên, ớt quả khơ qua chần hấp màu sắc thay đổi do tác dụng của nhiệt và ẩm nên tính chất hố lý của nguyên liệu bị biến đổi. Một phương pháp làm bay hơi nhanh, rút ngắn thời gian sấy, tạo lỗ thủng nhỏ trên bề mặt quả sử dụng trường phĩng điện coron [5,6] là phương pháp mới được ứng dụng cho nho quả và cỏ lá… Nghiên cứu hiệu ứng coron xuyên thủng vỏ quả mọng là một hướng mới thuộc lĩnh vực cơng nghệ tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm phục vụ hàng tiêu dùng và xuất khẩu. Phương pháp này cĩ nhiều ưu điểm: Mật độ đánh thủng quả lớn, khơng làm dập nát hoặc thay đổi màu sắc, biến dạng quả. 1.4.2. Một số phương pháp sấy. Để chủ động việc làm khơ phải sử dụng các thiết bị sấy. Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm hố hơi một phần nước trong nguyên liệu. Đĩ là quá trình khuếch tán nước từ các lớp bên trong ra bề mặt sản phẩm và hơi nước từ bề mặt sản phẩm khuếch tán ra mơi trường xung quanh. Quá trình sấy phụ thuộc vào các yếu tố nguyên liệu như: kích thước, cấu tạo, dạng liên kết ẩm, tính chất hố lý, trạng thái bề mặt. Yêu cầu quá trình sấy đảm bảo giữ được tính chất và chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ sấy khơng được quá cao đến mức làm chín sản phẩm. Nhiệt độ sấy phù hợp, đặc biệt đối với ớt, nằm trong khoảng từ 50 ÷ 65 0C, nhưng cĩ thể sử dụng nhiệt độ cao hơn để sấy sản phẩm ở thời điểm ban đầu khi hàm lượng ẩm cịn cao. Tuy nhiên, trong phương pháp phơi nắng, hoặc sấy khơ bằng năng lượng mặt trời, rất ít khi đạt được khoảng nhiệt độ này. Khay sấy cĩ thể được làm từ các 13 tấm thép khơng rỉ, hoặc từ các mảnh gỗ mỏng. Khơng nên làm bằng nhơm, vì nĩ sẽ phản ứng với axit trong quả. Kim loại được mạ điện, đồng, sợi thủy tinh, hoặc các tấm vinyl cũng khơng dùng được. Sản phẩm nên được sấy khơ nhanh, nhưng khơng được nhanh đến mức khiến cho lớp vỏ bị khơ cứng trước khi ẩm bên trong vận chuyển ra bề mặt để bay hơi. Quá trình sấy khơng được bị gián đoạn trong thời gian dài. Nấm mốc và sinh vật gây thối hỏng cĩ thể phát triển trên một bộ phận sản phẩm đã sấy khơ. Ớt được làm khơ xuống độ ẩm 8 ÷ 12%. Tỉ số giữa trọng lượng quả tươi và sản phẩm sấy là khoảng 5/ 1. Các thiết bị sấy thơng thường sử dụng khí nĩng làm tác nhân sấy, bao gồm: các tủ sấy, lị sấy thủ cơng hoặc các máy sấy cĩ bộ phận cấp nhiệt và quạt giĩ. v Bản chất đặc trưng của quá trình sấy. 2τ 1τ 0τ U Ud Ud UA UB UC 0 A C B τ 1α 2α Đ 14 Hình 1.1: Đồ thị đường cong sấy Giai đoạn ĐA: Vật sấy được hun nĩng. Giai đoạn AB: Quá trình hố hơi phần ẩm trong vật sấy ổn định. Giai đoạn BC: Quá trình hố hơi phần ẩm trong vật sấy giảm dần và đạt đến độ chứa ẩm cân bằng. 15 v Phương pháp làm khơ đơn giản nhất là phơi nắng. Phơi nắng là phương pháp sấy đơn giản nhất và kinh tế nhất. Sản phẩm được đổ trên khay sấy hoặc đổ lên một tấm phủ trên mặt đất (trên chiếu, hoặc trên tấm nhựa), và phơi dưới ánh nắng mặt trời. Một cơng ty thương mại lớn đang sản xuất sản phẩm ớt sấy chất lượng cao bằng phương pháp phơi nắng. Quy trình bắt đầu bằng 12 giờ xơng khí SO 2 để giữ màu sắc và hương vị, ngăn cản sinh vật gặm nhấm, cơn trùng và các loại chim ăn quả. Trước khi sấy, quả được chuẩn bị theo một quy trình, từ phân loại tuyển chọn, loại bỏ hạt, đến rải ra khay sấy. Dưới điều kiện của phương pháp phơi nắng truyền thống, mặc dù sản phẩm thường cĩ chất lượng kém và khơng vệ sinh, khơng tránh được bụi, mưa giĩ, cũng như cơn trùng, các loại chim và lồi gặm nhấm, nhưng cĩ thể k._.