Luận án Nghiên cứu sơ chế và bảo quản rong nho (Caulerpa Lentillifera J. Agardh 1837) sau thu hoạch - Lê Thị Tưởng

LỜI CAM ĐOAN.iii

LỜI CẢM ƠN .iv

MỤC LỤC . v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.viii

DANH MỤC CÁC BẢNG.ix

DANH MỤC CÁC HÌNH .xi

TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN . xv

MỞ ĐẦU . 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU. 3

1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ RONG NHO . 3

1.1.1. Tình hình nghiên cứu rong nho ngoài nước . 3

1.1.2. Tình hình nghiên cứu rong nho tại Việt Nam. 13

1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT TƯƠI BẰNG

ĐIỀU CHỈNH KHÔNG KHÍ . 26

1.2.1. Phương pháp bảo quản CA. 26

1.2.2. Phương pháp bảo quản MAP. 27

1.3. NHỮNG BIẾN ĐỔI CHÍNH CỦA THỰC VẬT TƯƠI KHI BẢO QUẢN . 31

1.3.1. Các biến đổi vật lý. 31

1.3.2. Các biến đổi sinh hóa, hóa học. 32

1.4. CÁC YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN THỜI GIAN BẢO QUẢN THỰC

VẬT TƯƠI . 33

1.4.1. Ảnh hưởng chất lượng ban đầu của thực vật tươi . 34

1.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí . 34

1.4.3. Ảnh hưởng độ ẩm tương đối của không khí. 34

1.4.4. Ảnh hưởng của thành phần khí quyển. 35

1.4.5. Ảnh hưởng của ánh sáng môi trường . 35

1.5. SINH HỌC CỦA RONG BIỂN . 36

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 40vi

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU. 40

2.1.1. Rong nho nguyên liệu. 40

2.1.2. Bao bì, khí nitơ . 40

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 41

2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học . 41

2.2.2. Phương pháp phân tích vi sinh . 42

2.2.3. Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan. 42

2.2.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vật lý. 43

2.3. PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM . 45

2.3.1. Phương pháp tiếp cận các nội dung nghiên cứu. 45

2.3.2. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số tối ưu cho từng nội dung nghiên cứu. 46

2.4. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ . 62

2.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU . 63

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. 64

3.1. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG RONG NHO TƯƠI NGUYÊN LIỆU . 64

3.2. NGHIÊN CỨU SƠ CHẾ RONG NHO TIỀN BẢO QUẢN. 66

3.2.1. Nghiên cứu chế độ rửa rong nho nguyên liệu . 66

3.2.2. Nghiên cứu chế độ nuôi phục hồi trạng thái (nuôi lại) rong nho tiền bảo quản . 72

3.2.3. Nghiên cứu thiết kế thiết bị dùng cho nuôi phục hồi rong nho ở quy mô pilot . 81

3.2.4. Nghiên cứu nuôi phục hồi rong nho ở quy mô pilot trên thiết bị đã thiết kế chế

tạo . 92

3.2.5. Xác định chế độ ly tâm tách bớt nước bám trên bề mặt rong nho sau khi nuôi

phục hồi . 103

3.2.6. Đề xuất quy trình sơ chế rong nho tươi. 105

3.3. NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN RONG NHO TƯƠI . 111

3.3.1. Xác định cường độ hô hấp của rong nho. 111

3.3.2. Xác định loại bao bì bao gói rong nho . 113

3.3.3. Xác định môi trường khí điều biến để bảo quản rong nho tươi . 117

3.3.4. Xác định nhiệt độ bảo quản rong nho tươi thích hợp. 130vii

3.4. ĐÁNH GIÁ CÁC BIẾN ĐỔI VỀ VẬT LÝ, HÓA HỌC VÀ VI SINH VẬT CỦA

RONG NHO TƯƠI THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN Ở NHIỆT ĐỘ THÍCH HỢP135

3.4.1. Biến đổi chất lượng cảm quan của rong nho tươi . 135

3.4.2. Biến đổi trọng lượng của rong nho tươi theo thời gian bảo quản . 136

3.4.3. Biến đổi tỷ lệ hư hỏng của rong nho theo thời gian bảo quản. 136

3.4.4. Biến đổi hàm lượng vitamin C của rong nho theo thời gian bảo quản . 137

3.4.5. Sự biến đổi hoạt tính khử gốc tự do DPPH của rong nho theo thời gian bảo quản. 138

3.4.6. Sự biến đổi hàm lượng polyphenol của rong nho tươi theo thời gian bảo quản. 139

3.4.7. Sự biến đổi chỉ tiêu tổng số vi khuẩn hiếu khí của rong nho tươi theo thời gian

bảo quản. 140

3.5. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN RONG NHO TƯƠI THEO

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH KHÍ- MAP. 142

3.6. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ THỜI GIAN BẢO QUẢN RONG NHO BẰNG

PHƯƠNG PHƯÁP ĐIỀU CHỈNH KHÍ (MAP) VỚI PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN

THÔNG THƯỜNG . 143

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 147

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 150

 

pdf219 trang | Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 428 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu sơ chế và bảo quản rong nho (Caulerpa Lentillifera J. Agardh 1837) sau thu hoạch - Lê Thị Tưởng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
143 cfu/g. Tuy nhiên, kết quả phân tích thống kê cho thấy không có sự khác biệt về TSVKHK của mẫu rong rửa thời gian 8 phút và 9 phút - tức là khi rửa với thời gian 8 phút và 9 phút thì TSVKHK của rong sau rửa không khác biệt. Kết quả này có thể giải thích: do quá trình rửa có sự đảo trộn rong nên rong rửa với thời gian 8 phút đã loại bỏ được phần lớn lượng tạp chất và vi sinh vật bám trên rong. Khi tăng thêm thời gian rửa rong > 8 phút thì không làm rong “sạch” thêm do rong đã đạt độ “sạch” về vi sinh vật. Vì vậy để tiết kiệm thời gian, Luận án chọn thời gian rửa 8 phút là phù hợp nhất về chỉ tiêu TSVKHK. * Về chất lượng cảm quan: thời gian ngâm rửa rong nho trong khoảng từ 5 ÷7 phút thì TĐCQTB của rong nho tăng theo thời gian ngâm rửa. Tuy nhiên, khi tăng thời 70 gian rửa lớn hơn 7 phút thì chất lượng cảm quan của rong không tăng, thậm chí còn có xu hướng giảm. Cụ thể, tương ứng thời gian rửa rong 5, 6, 7, 8 và 9 phút, có TĐCQTB rong nho lần lượt 16,5 điểm, 17,8 điểm, 18,6 điểm, 18,6 điểm và 17,6 điểm. Từ kết quả này cho thấy thời gian rửa rong từ 7 ÷ 8 phút, rong sau rửa có TĐCQTB cao nhất - tức chất lượng cảm quan của rong khi ngâm rửa trong khoảng 7 ÷ 8 phút là tốt nhất. Kết quả này được giải thích là do quá trình ngâm rửa, rong được đảo trộn nhẹ, tạo điều kiện cho các tạp chất tách ra khỏi rong. Nếu thời gian ngâm rửa lâu quá (>8 phút/lần rửa), rong sạch hơn nhưng rong có dấu hiệu “bị mệt” do tác động cơ học trong quá trình rửa. Khi thời gian rửa ít (<6 phút/lần rửa) thì chưa đủ thời gian để tách các tạp chất. Như vậy, kết hợp chỉ tiêu TSVKHK và chất lượng cảm quản của rong nho sau rửa cho thấy thời gian ngâm rửa 8 phút thì rong “sạch” về vi sinh và đạt chất lượng cảm quan cao hơn so với các thời gian ngâm rửa khác. Do vậy Luận án lựa chọn thời gian ngâm rửa 8 phút làm thông số cố định cho các lần nghiên cứu kế tiếp. 3.2.1.3. Xác định số lần rửa thích hợp Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm, mỗi mẫu 5 kg rong nho tươi, cố định lượng nước rửa 15 lít/kg rong, thời gian rửa 8 phút và quá trình rửa thực hiện ở nhiệt độ phòng (280C±20C) với số lần rửa từ 1 ÷ 4 lần. Sau khi rửa tiến hành lấy mẫu đánh giá chất lượng cảm quan và phân tích TSVKHK. Kết quả trình bày ở các hình 3.5 và 3.6. Hình 3.5. Ảnh hưởng số lần rửa đến TSVKHK của rong nho sau rửa 71 Hình 3.6. Ảnh hưởng số lần rửa đến TĐCQTB của rong sau rửa Ghi chú: a, b, c, d: Biểu diễn sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất p = 0,05 giữa các giá trị trung bình. Từ kết quả phân tích ở hình 3.5 và 3.6 * Về chỉ tiêu tổng số vi khuẩn hiếu khí (TSVKHK): số lần rửa có ảnh hưởng đến chỉ tiêu TSVKHK của rong sau rửa, số lần rửa càng nhiều thì chỉ tiêu TSVKHK của rong sau rửa càng giảm. Cụ thể, rửa rong lần 1, lần 2, lần 3, lần 4 có TSVKHK lần lượt là 1526 cfu/g, 570 cfu/g, 323 cfu/g và 150 cfu/g. Kết quả này được giải thích là khi tăng số lần rửa, lượng vi sinh vật bám trên rong loại bỏ càng nhiều nên TSVKHK của rong sau rửa càng giảm. Tuy nhiên rửa nhiều lần có thể làm rong “bị mệt” và ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của rong dẫn đến ảnh hưởng đến thời gian bảo quản rong sau này. * Về chất lượng cảm quan: số lần rửa cũng ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của rong nho sau rửa một cách rõ rệt. Khi rửa 1 lần, 2 lần thì chất lượng cảm quan của rong sau rửa tăng không nhiều nhưng khi tăng số lần rửa là 3 lần thì chất lượng cảm quan của rong sau rửa cao nhất và khi tăng số lần rửa lên 4 lần thì chất lượng cảm quan của rong giảm rõ rệt thể hiện thông qua TĐCQTB của rong sau rửa. Cụ thể, TĐCQTB của rong sau rửa lần 1, lần 2, lần 3 và lần 4 lần lượt là 16,6 điểm, 16,8 điểm, 18,2 điểm và 15,2 điểm. Kết quả này được giải thích, trong quá trình rửa rong do tác động cơ học dẫn đến rong “bị mệt” nên ảnh hưởng đến trạng thái, màu sắc của rong vì vậy chất lượng cảm quan của rong bị giảm. 72 Từ các phân tích trên cho thấy, số lần rửa 3 lần thì rong “sạch” về vi sinh và chất lượng cảm quan cao hơn so với các lần rửa khác. Do vậy Luận án lựa chọn số lần rửa 3 lần làm thông số cố định cho các lần nghiên cứu kế tiếp. 3.2.2. Nghiên cứu chế độ nuôi phục hồi trạng thái (nuôi lại) rong nho tiền bảo quản Khi thu hoạch rong nho, cắt thân đứng rời khỏi phần thân bò nên rong bị tổn thương dẫn đến sức khỏe rong bị giảm, rong nhanh bị hư hỏng trong quá trình bảo quản. Do vậy, Luận án tiến hành nghiên cứu nuôi phục hồi trạng thái rong nho nhằm tạo điều kiện môi trường nuôi tốt nhất cho rong nho hồi phục trạng thái và lành vết cắt. 3.2.2.1. Xác định tỷ lệ rong trong môi trường nuôi Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm, cố định thời gian nuôi 3 ngày, mỗi ngày thay nước 1 lần, sục khí liên tục trong suốt thời gian nuôi (hàm lượng oxy hòa tan trong nước khoảng 6-10mg/l), nhiệt độ môi trường nuôi 280C±20C với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 1%, 2%, 3%, 4%, 5%. Sau đó tiến hành lấy mẫu đánh giá tỷ lệ rong lành vết thương và cường độ màu xanh lục của rong nho. Kết quả trình bày ở các hình 3.7 và 3.8. Hình 3.7. Ảnh hưởng tỷ lệ rong trong môi trường nuôi đến tỷ lệ rong lành vết thương 73 Hình 3.8. Ảnh hưởng tỷ lệ rong trong môi trường nuôi đến cường độ màu xanh lục của rong nho Ghi chú: a, b, c, d: Biểu diễn sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất p = 0,05 giữa các giá trị trung bình. Từ kết quả phân tích ở hình 3.7 và 3.8 * Về tỷ lệ rong lành vết thương: tỷ lệ rong trong môi trường nuôi có ảnh hưởng mạnh đến tỷ lệ rong lành vết thương sau nuôi phục hồi. Tỷ lệ rong trong môi trường nuôi càng thấp thì tỷ lệ rong lành vết thương càng cao. Cụ thể, tương ứng với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 5%, 4%, 3%, 2%, 1% thì tỷ lệ rong lành vết thương lần lượt là 43%; 52%; 64%; 73% và 76%. Như vậy, ở tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 1% thì tỷ lệ rong lành vết thương cao hơn so với tỷ lệ 2% cũng như các tỷ lệ khác. Tuy nhiên, kết quả xử lý thống kê cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2% với 1%. Như vậy, tỷ lệ rong lành vết thương sau nuôi cao nhất khi tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 2%. Kết quả này được giải thích là trong quá trình nuôi phục hồi rong hấp thụ các chất dinh dưỡng có sẵn trong nước biển và sử dụng ánh sáng quang hợp sinh tổng hợp các chất giúp rong phục hồi trạng thái và lành vết thương [1], [5]. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy cùng một lượng rong nuôi nhưng lượng nước nuôi càng nhiều thì rong càng được cung cấp nhiều chất dinh dưỡng trong môi trường nước nuôi nên lượng rong phục hồi trạng thái và lành vết thương càng cao. Tuy vậy, nếu tỷ lệ rong nuôi so với nước biển quá nhỏ - tức lượng nước biển nuôi quá lớn dẫn tới tốn diện tích nuôi, tốn nước và tốn năng lượng do hoạt động sục khí, chiếu sáng nên chi phí sản xuất cao hơn. 74 * Về cường độ màu xanh lục: tỷ lệ rong nho trong môi trường nuôi có ảnh hưởng đến cường độ màu xanh lục của rong sau nuôi. Tỷ lệ rong trong môi trường nuôi càng thấp thì cường độ màu xanh lục của rong nho càng cao, chứng tỏ rong có chất lượng cảm quan và “sức khỏe” càng tốt. Cụ thể, tương ứng với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 5%, 4%, 3%, 2% và 1% thì cường độ màu xanh lục rong sau nuôi lần lượt là: 30,4%, 35,3%, 37,8%, 39,4% và 40,1%. Kết quả phân tích cũng cho thấy khi tỷ lệ rong trong môi trường nuôi nằm trong khoảng 2% đến 3% thì rong nho sau khi nuôi có cường độ màu xanh lục ở mức cao gần tương đương với mẫu nuôi có tỷ lệ rong là 1%. Kết quả này chứng tỏ khi nuôi lại rong nho, tỷ lệ rong trong môi trường nuôi nhỏ hơn 3% thì rong có cường độ màu xanh lục cao thể hiện rong được phục hồi trạng thái tốt. Từ các phân tích ở trên cho thấy khi nuôi phục hồi rong nho với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2% ÷3% thì rong sau nuôi lại có tỷ lệ lành vết thương và cường độ màu xanh lục cao nhất thể hiện rong nho được hồi phục tốt nhất. Do vậy Luận án lựa chọn tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2% ÷3% làm thông số cố định cho các lần nghiên cứu kế tiếp. 3.2.2.2. Xác định thời gian nuôi rong Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2%, bơm sục khí liên tục trong suốt thời gian nuôi (hàm lượng oxy hòa tan trong nước khoảng 6-10mg/l), nhiệt độ môi trường nuôi 280C±20C và nuôi trong thời gian khác nhau: 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày và 4 ngày, mỗi ngày thay nước 1 lần. Kết thúc quá trình nuôi phục hồi, tiến hành lấy mẫu đánh giá tỷ lệ rong lành vết thương và cường độ màu xanh lục của rong nho. Kết quả trình bày ở các hình 3.9 và 3.10. Hình 3.9. Ảnh hưởng thời gian nuôi đến tỷ lệ rong lành vết thương 75 Hình 3.10. Ảnh hưởng thời gian nuôi đến cường độ màu xanh lục của rong nho Ghi chú: a, b: Biểu diễn sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất p=0,05 giữa các giá trị trung bình. Từ kết quả phân tích ở hình 3.9 và 3.10 cho thấy: * Về tỷ lệ rong lành vết thương: thời gian nuôi phục hồi có ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ rong lành vết thương và trong khoảng thời gian nuôi phục hồi rong từ 1 ÷ 3 ngày thì tỷ lệ rong lành vết thương tăng theo thời gian nuôi. Tuy vậy, khi thời gian nuôi rong kéo dài đến ngày thứ 4 thì tỷ lệ rong lành vết thương không tăng mà còn bắt đầu có hiện tượng mọc thêm nhánh mới. Kết quả này có thể giải thích: trong quá trình nuôi phục hồi do được tạo điều kiện môi trường thích hợp nên rong liền vết thương, phục hồi trạng thái và khi được hồi phục thì rong bắt đầu sinh sản theo hình thức nảy chồi [4], [12]. Hiện tượng này bắt đầu xuất hiện khi rong nuôi đến ngày thứ 4. Do vậy nếu kéo dài thời gian nuôi đến giai đoạn này sẽ lãng phí. Vì vậy nếu xét theo khía cạnh phục hồi trạng thái của rong thì nên ngừng quá trình nuôi phụ hồi ở giai đoạn này. * Về cường độ màu xanh lục: thời gian nuôi phục hồi rong cũng ảnh hưởng đến cường độ màu xanh lục của rong nho. Cụ thể, nuôi phục hồi rong trong 2 ngày đầu thì màu xanh lục của rong nho đã phục hồi lại tốt (thể hiện cường độ màu xanh lục cao nhất, 41,3%) nhưng tiếp tục kéo dài thời gian nuôi > 2 ngày, cụ thể tới ngày thứ 3 thì cường độ màu xanh lục của rong nho chỉ đạt 43%, tăng không đáng kể so với cường độ màu xanh lục của rong nho nuôi phục hồi ở ngày thứ 2. Nuôi phục hồi tới ngày thứ 4 thì 76 cường độ màu xanh lục của rong nho đạt 43,7%, cũng tăng không đáng kể so với cường độ màu xanh lục của rong nho nuôi phục hồi ở ngày thứ 3. Kết quả xử lý thống kê đối với cường độ màu xanh lục của rong nho không thấy có sự khác biệt giữa cường độ màu xanh lục của rong nho nuôi phục hồi trong 3 ngày và 4 ngày. Như vậy, xét theo khía cạnh cường độ màu xanh lục chỉ nên nuôi phục hồi rong trong 2 ÷3 ngày – thời điểm này rong đã phục hồi trạng thái màu xanh lục tốt nhất. Từ các phân tích ở trên cho thấy khi nuôi phục hồi rong nho với thời gian nuôi từ 2 ÷ 3 ngày thì rong nho sau nuôi có tỷ lệ lành vết thương và cường độ màu xanh lục cao thể hiện rong nho được hồi phục tốt nhất. Do vậy Luận án lựa chọn thời gian nuôi trong khoảng 2 ÷ 3 ngày để tiếp tục nghiên cứu các thông khác. 3.2.2.3. Xác định nồng độ oxy hòa tan trong môi trường nuôi Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm, nuôi phục hồi trong môi trường có tỷ lệ rong/nước là 2%, thời gian nuôi 2 ngày, mỗi ngày thay nước 1 lần, nhiệt độ môi trường nuôi 280C±20C và nuôi trong điều kiện sục khí liên tục để tạo nồng độ oxy hòa tan từ 4 ÷ 10mg/l với bước nhảy là 2mg/l. Sau đó tiến hành lấy mẫu rong nho đánh giá tỷ lệ rong lành vết thương và cường độ màu xanh lục của rong nho. Kết quả trình bày ở các hình 3.11 và 3.12. Hình 3.11. Ảnh hưởng nồng độ oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương 77 Hình 3.12. Ảnh hưởng nồng độ oxy hòa tan đến cường độ màu xanh lục của rong Ghi chú: a, b: Biểu diễn sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất p=0,05 giữa các giá trị trung bình. Từ kết quả phân tích ở hình 3.11 và 3.12 cho thấy: * Về tỷ lệ rong lành vết thương: nồng độ oxy hòa tan trong nước của môi trường nuôi có ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ rong lành vết thương. Nồng độ oxy hòa tan trong khoảng từ 4-8mg/l khi nồng độ oxy càng tăng thì tỷ lệ rong lành vết thương càng cao nhưng khi nồng độ oxy lớn hơn 8mg/l thì tỷ lệ rong lành vết thương tăng không đáng kể. Cụ thể, ở nồng độ oxy hòa tan 4mg/l; 6mg/l; 8mg/l; 10mg/l tỷ lệ rong nho phục hồi thể hiện qua việc lành vết thương lần lượt là 68,0%; 79,7%; 88,7%; 90,7%. Khi nồng độ oxy hòa tan vượt quá 8mg/l thì tỷ lệ rong lành vết thương sau khi nuôi tăng không đáng kể so với nuôi rong trong điều kiện có nồng độ oxy hòa tan 8mg/l, thậm chí còn xuất hiện rong mọc thêm nhánh mới làm cho rong bị “già” dẫn tới thời gian bảo quản rong ngắn và rong “hơi dai” nên người tiêu dùng không thích vì thế nên chọn lượng oxy hòa tan trong nước là 8mg/l. * Về cường độ màu xanh lục: nồng độ oxy hòa tan có ảnh hưởng đến cường độ màu xanh lục của rong nho. Nồng độ oxy hòa tan trong nước khoảng 6 - 10mg/l thì rong nho có cường độ màu xanh lục cao nhất, tức rong phục hồi tốt nhất. Kết quả này có thể giải thích: nồng độ oxy hòa tan trong môi trường nuôi thể hiện mức độ đảo trộn để rong nổi lơ lửng trong nước và có điều kiện tiếp xúc với ánh sáng đảm bảo cho rong quang hợp và thực hiện quá trình trao đổi chất để rong nhanh chóng lành vết thương [41], [51]. Tuy nhiên, kết quả phân tích ở hình 3.11 cho thấy, nếu nồng độ oxy hòa tan 78 trong nước > 8mg/l thì rong xuất hiện mọc thêm nhánh mới làm cho rong bị “già” dẫn tới thời gian bảo quản rong ngắn. Như vậy mức độ sục khí để tạo nồng độ oxy hòa tan trong nước từ 6 - 8mg/l là đủ điều kiện để rong nho nuôi phục hồi tốt nhất. Do vậy, Luận án lựa chọn nồng độ oxy hòa tan trong nước từ 6 - 8mg/l làm thông số cố định cho các lần nghiên cứu kế tiếp. 3.2.2.4. Tối ưu hóa công đoạn nuôi phục hồi rong nho Các yếu tố tối ưu là tỷ lệ rong trong môi trường nuôi (%): U1 [2;3], thời gian nuôi (ngày): U2: [2;3] và lượng oxy hòa tan (mg/l): U3: [6;8]. Hàm mục tiêu là tỷ lệ rong lành vết thương (Y1), với Y1 tiến đến maximum, điều kiện không có hoặc có ít rong mọc thêm nhánh mới (<10%), cường độ màu xanh lục của rong lớn hơn 40%. Tiến hành sử dụng phần mềm Design Expert 8.0 để phân tích ANOVA nhiều yếu tố nhằm tìm hiểu mối quan hệ giữa các thông số gồm tỷ lệ rong trong môi trường nuôi, thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương làm cơ sở cho việc lựa chọn các thông số tối ưu. Kết quả được trình bày ở bảng 3.4. Bảng 3.4. Xác định tỷ lệ rong lành vết thương, tỷ lệ rong mọc nhánh và cường độ màu xanh lục của rong nho Số TN U1 U2 U3 X1 X2 X3 X12 X13 X23 Y1 Y2 Y3 Số thí nghiệm trong phương trình 2k 1 2 2 6 -1 -1 -1 1 1 1 86,0 0 41,7 2 3 2 6 1 -1 -1 -1 -1 1 80,9 0 40,8 3 2 3 6 -1 1 -1 -1 1 -1 82,0 0 41,2 4 3 3 6 1 1 -1 1 -1 -1 76,3 0 40,2 5 2 2 8 -1 -1 1 1 -1 -1 93,6 0 42,4 6 3 2 8 1 -1 1 -1 1 -1 89,4 0 42,3 7 2 3 8 -1 1 1 -1 1 1 85,0 0 41,8 8 3 3 8 1 1 1 1 1 1 79,0 0 40,8 Số thí nghiệm ở tâm 9 2,5 2,5 7 0 0 0 0 0 0 94,7 0 43,2 10 2,5 2,5 7 0 0 0 0 0 0 94,2 0 43,4 11 2,5 2,5 7 0 0 0 0 0 0 94,8 0 43,6 Ghi chú: Y1 Tỷ lệ rong lành vết thương (%) Y2 Tỷ lệ rong mọc thêm nhánh mới (%) Y3 Cường độ màu xanh lục của rong nho (%) 79 X1 Biến mã tỷ lệ rong trong môi trường nuôi (%) X2 Biến mã thời gian nuôi (ngày) X3 Biến mã lượng oxy hòa tan (mg/l) Theo phương pháp trực giao ba yếu tố, phương trình hồi quy được biểu diễn theo dạng: Y1 = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1 X2 + b13 X1X3 + b23X2 X3 (3.1) Giải bài toán quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm Design Expert 8.0 cho các kết quả phân tích ANOVA để biết các hệ số của phương trình hồi quy có nghĩa không và mô hình hồi quy có phù hợp hay không. Kết quả thu được ở bảng 3.5. Bảng 3.5. Phân tích ANOVA về tỷ lệ rong lành vết thương Tỷ lệ rong lành vết thương Hệ số Prob>F Mô hình (Modern) 0,0003 Có ý nghĩa (significant) Hằng số (Constant) + 34,85 X1 -0,42 0,0002 X2 +16,7 0,0001 X3 +11,15 0,0002 X1X2 0,0991 X1X3 0,5962 X2X3 -2,6 0,0020 R2 0,9984 R2 hiệu chỉnh 0,9948 Mức độ không tương thích (Lack of fit) 0,3177 Không có ý nghĩa (not significant) Từ kết quả phân tích ở bảng 3.5 cho thấy trị số Prob>F của mô hình hồi quy về tỷ lệ rong lành vết thương là 0,0003 (giá trị này nhỏ hơn 0,05) và mức độ không tương thích của mô hình có giá trị là 0,3177 (giá trị này lớn hơn 0,05), điều này cho phép đánh giá mô hình hồi quy ảnh hưởng của tỷ lệ rong trong môi trường nuôi, thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương của rong nho hoàn toàn phù hợp và có ý nghĩa. Về giá trị R bình phương và R bình phương hiệu chỉnh đều lớn hơn 0,95, cho phép kết luận hàm hồi quy thu được và các biến độc lập có mức độ phù hợp và tương quan cao. 80 Căn cứ vào trị số Prob>F của các biến nhỏ hơn 0,05 thu được phương trình hồi quy biểu diễn mối tương quan giữa tỷ lệ rong trong môi trường nuôi, thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương như sau: Y1 = 34,85 -0,42X1 + 16,7X2 + 11,15X3 - 2,6X2X3 (3.2) Từ phương trình hồi quy (3.2) cho thấy trong vùng khảo sát tỷ lệ rong trong môi trường nuôi (%): U1 [2;3]; thời gian nuôi (ngày): U2: [2;3] và lượng oxy hòa tan (mg/l): U3: [6;8] thì tỷ lệ rong lành vết thương nghịch biến với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi nhưng đồng biến với thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan trong nước. Nghĩa là khi thời gian nuôi rong càng dài, lượng oxy hòa tan trong nước càng cao thì tỷ lệ rong nho “phục hồi trạng thái” thể hiện qua tỷ lệ rong lành vết thương càng cao và khi tỷ lệ rong trong môi trường nuôi càng lớn thì tỷ lệ rong lành vết thương càng thấp. Ngoài ra, yếu tố thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan trong nước cũng có tương tác với tỷ lệ rong lành vết thương. Khi một trong hai yếu tố này biến động sẽ ảnh hưởng đến tỷ lệ rong lành vết thương. Dựa vào kết quả tiên đoán bằng phần mềm Design Expert 8.0 khi tối ưu hóa, chúng tôi chọn ra 3 giải pháp, sau đó tiến hành kiểm chứng lại kết quả đã tối ưu theo phương trình hồi quy trình bày ở trên (phương trình 3.2). Kết quả kiểm chứng thể hiện ở bảng 3.6 như sau: Bảng 3.6. Kiểm chứng số liệu từ thực nghiệm và phương trình hồi quy theo chế độ nuôi lại rong nho đã chọn STT Điều kiện Từ phương trình Từ thực nghiệm X1 X2 X3 Tỷ lệ rong lành vết thương Tỷ lệ rong lành vết thương 1 2,2 2,3 7,2 86,9 90,8 2 2 2,8 6,4 82,5 81,9 3 2,4 2,5 7,9 85,2 89,5 Từ kết quả kiểm chứng ở bảng 3.6 cho thấy có sự phù hợp và tương quan cao giữa kết quả tính toán tối ưu với kết quả kiểm chứng thực nghiệm. Như vậy, phương trình hồi quy mà Luận án xây dựng là chính xác. Kết quả tối ưu cũng cho thấy khi nuôi phục hồi rong nho với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2,2%, thời gian nuôi 2,3 ngày và lượng oxy hòa tan trong nước 7,2 mg/l 81 cho kết quả tỷ lệ rong lành vết thương cao nhất (90,8%), không có rong nho mọc nhánh và cường độ màu xanh lục của rong lớn hơn 40%. Các kết quả nghiên cứu thăm dò ở quy mô thí nghiệm là cơ sở để Luận án tiếp tục nghiên cứu sơ chế rong nho ở quy mô sản xuất pilot, làm cơ sở cho việc ứng dụng nghiên cứu trong thực tế tại một số cơ sở sản xuất rong nho. Hình 3.13. Rong bị tổn thương sau khi thu hoạch Hình 3.14. Rong lành vết thương sau khi sơ chế Hình 3.15. Màu sắc của rong trước khi sơ chế Hình 3.16. Màu sắc của rong sau khi sơ chế 3.2.3. Nghiên cứu thiết kế thiết bị dùng cho nuôi phục hồi rong nho ở quy mô pilot 3.2.3.1. Xác định nguyên tắc hoạt động của hệ thống thiết bị nuôi phục hồi rong nho tươi * Phân tích đánh giá giải pháp kỹ thuật - Rong nho có đặc tính cấu trúc mềm, dễ bị tổn thương cơ học do vậy ứng dụng nguyên lý động cơ học là không phù hợp. - Rong nho có 2 đặc điểm khác biệt so với rau quả khác: (i) thời gian sơ chế kéo dài (gần 3 ngày). (ii) Trong thời gian nuôi lại rong tiếp tục sinh trưởng để lành vết thương do đó rong cần được cung cấp các chất dinh dưỡng có sẵn trong nước biển tự nhiên. Do vậy hệ thống thiết bị sơ chế xử lý rong nho được đề xuất như sau: 82 * Đề xuất nguyên tắc hoạt động của hệ thống thiết bị nuôi phục hồi rong nho - Hệ thống hoạt động theo nguyên tắc bể làm việc tĩnh với quá trình động bằng sự lưu chuyển của dòng nước tuần hoàn kèm theo quá trình sục khí. Kết cấu bể kiểu tiết diện ngang là hình chữ nhật, đáy cung tròn không có gờ cạnh để đảm bảo cho các “tiểu cầu hay phần nho” không bị rụng gẫy trong quá trình nuôi phục hồi. - Tận dụng dòng lưu chuyển của bơm tuần hoàn để lắp nối tiếp các thiết bị lọc nhằm thu hồi các tạp chất nảy sinh trong quá trình nuôi lại. - Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp bằng ống xoắn kiểu đứng và tổ hợp thiết bị lạnh, nối tiếp trên đường tuần hoàn nước để kiểm soát nhiệt độ nguồn nước nuôi theo yêu cầu công nghệ. - Sử dụng bộ gia nhiệt bằng điện gắn kết hợp với bộ trao đổi nhiệt lạnh, trong trường hợp nhiệt độ môi trường thấp hơn nhiệt độ yêu cầu, có thể chuyển đổi chế độ 2 chiều nóng - lạnh. - Kết cấu tổ hợp máy nén khí chia làm 3 cấp có thể điều khiển năng suất ở 3 mức cấp khí 1/3, 2/3 và 3/3 tùy theo mức oxy hòa tan cần thiết và khối lượng rong nho tại mỗi thời điểm. - Sử dụng hệ thống chiếu sáng đèn led để cung cấp ánh sáng cho môi trường nuôi khi ánh sáng bị thiếu. - Nồng độ muối được kiểm soát nhờ sensor cảm biến và hiển thị, có thể điều chỉnh thủ công để đạt được nồng độ yêu cầu. Thông số kỹ thuật chính của thiết bị: + Nhiệt độ : +200C ÷ + 320C. + Nồng độ muối : 0 ÷ 10%. + Nồng độ khí oxy hòa tan: 0 ÷ 20mg/lít. 3.2.3.2. Xác định một số kích thước cơ bản của hệ thống thiết bị nuôi phục hồi rong nho, năng suất 1000kg nguyên liệu/mẻ * Kích thước buồng làm việc của thiết bị: - Tính toán thể tích buồng nuôi phục hồi của thiết bị tính theo công thức: 83 (3.3) Trong đó: hệ số η được xác định thực nghiệm kết hợp kinh nghiệm thực tế sản xuất đối với quá trình xử lý nguyên liệu rong nho phục vụ chế biến với η = 207 kg/m3. - Thể tích thực của thiết bị: VTT = 1,1.V = 5,3 m3 (3.4) Lựa chọn kiểu kết cấu buồng làm việc của thiết bị có tiết diện mặt chiếu bằng dạng hình chữ nhật (5920mm x 1000mm). Kết cấu đáy dạng cuốn cong có bán kính (R = 950mm). Từ các số liệu tính toán và lựa chọn trên có thể xác định được diện tích tiết diện ngang của buồng nuôi: (3.5) Từ diện tích cơ sở của tiết diện mặt cắt ngang B với kết cấu đã lựa chọn trên ta có thể tính toán, lựa chọn các kích thước cơ bản của bể nuôi và kiểm tra lại diện tích tiết diện ngang như sau: + Chiều rộng mặt cắt ngang: 1000 mm (đã chọn ở trên); + Để đảm bảo thuận tiện trong quá trình thao tác nạp, vớt nguyên liệu, Luận án chọn chiều cao của mặt cắt ngang (phần hình chữ nhật) là: 750 mm, độ cao của mặt cong H = 200 mm; + Với các kích thước đã lựa chọn Luận án tính được diện tích của mặt cắt ngang (phần hình chữ nhật): SCN=1.0,75= 0,75m2 + Diện tích của phần đáy cong được tính như sau: tqc SSS  (3.6) - Trong đó: Sc - là diện tích phần đáy cong; Sq - diện tích hình dải quạt; St - diện tích hình tam giác. Ta có: 2 22 5274,067. 360 95,0.14,3 67. 360 . m R Sq   2375,0 2 75,0.1 mSt  84 Thay các số đã tính toán vào công thức (3.6) ta được: Sc=0,5274-0,375=0,1524m2 (3.7) Diện tích thực của tiết diện mặt cắt ngang là Bt ta thấy: Bt=SCN+Sc=0,75+0,1524=0,9024 m2 (3.8) So sánh (3.8) và (3.5) ta thấy Bt > B vậy kích thước bể đã lựa chọn, tính toán là phù hợp với yêu cầu đặt ra. Biên dạng và kích thước của bể được thể hiện cụ thể trên hình 3.17 Hình 3.17. Tiết diện mặt cắt ngang của buồng thiết bị nuôi phục hồi rong nho ở quy mô pilot 1000 1080 750 1070 950 200 200 R950 67 85 * Kết cấu và kích thước khung chịu lực cho buồng nuôi của thiết bị nuôi phục hồi rong nho ở quy mô pilot Hình 3.18. Kích thước cơ bản khung chịu lực buồng nuôi của thiết bị nuôi phục hồi rong nho Khung đỡ có chiều dài 6000 mm, rộng 1080 mm. Cấu tạo của khung gồm các thanh dọc, ngang, đứng và các thanh giằng. Tất cả các thanh được chế tạo bằng thép hộp 80x40x1,5, vật liệu Inox SU304. Để đảm bảo độ cứng, vững của thiết bị Luận án bố trí 7 chân đứng dọc theo chiều dài của bể. Đáy bể được đỡ bằng các tấm đỡ cắt theo bán kính cong của đáy bể nên đảm bảo liên kết chắc chắn, hình thức đẹp. Ở mỗi khoang của bể có hàn các khung viền bằng Inox SU304 để giữ panel bảo ôn ở hai bên cạnh vừa đảm bảo kỹ thuật và mỹ thuật. Các chi tiết được liên kết với nhau bằng phương pháp hàn, sử dụng phương pháp hàn TIG nhằm đảm bảo mối hàn đẹp và bền. * Kết cấu và kích thước khung giá đỡ phần thiết bị động lực: Hình 3.19. Kích thước cơ bản của khung giá đỡ thiết bị động lực 6000 1150 750 960 1000 1000 1000 1000 960 530 430 400 600 900 1500 1690 1500 110 400 400 430 1240 400 86 Khung có chiều dài 1690 mm, rộng 900 mm, cao 1500 mm. Cấu tạo của khung gồm các thanh dọc, ngang, đứng và các thanh giằng. Tất cả các thanh được chế tạo bằng thép hộp

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_so_che_va_bao_quan_rong_nho_caulerpa_lent.pdf
Tài liệu liên quan