TÓM TẮT:
Để xác định công nghệ sấy phù hợp cho lá cần tây, nghiên cứu đã sấy thực nghiệm theo ba phương pháp sấy khác nhau bao gồm sấy không khí nóng, sấy bơm nhiệt và sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại ở các nhiệt độ 40, 45, 50 và 55°C. Kết quả đã xác định được rằng sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại ở tốc độ không khí sấy 1,2 m/s, bức xạ hồng ngoại 300 W/m2 và nhiệt độ sấy 45oC là công nghệ sấy phù hợp nhất để sấy lá cần tây. Phương pháp sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại có thời gian sấy là 3,0 giờ, tốc độ giảm ẩm trung binh là 27,26 %/h, độ ẩm của sản phẩm lá cần tây sau khi sấy đạt 5± 0,5%. Phương trình dự đoán độ giảm ẩm độ của lá cần tây theo thời gian trong quá trình sấy đã được xác định.
Từ khóa: cần tây, thời gian sấy, sấy không khí nóng, sấy bơm nhiệt, bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại
EXPERIMENTAL RESEARCH ON IDENTIFYING THE DRYING TECHNIQUE FOR CELERY LEAVES
ABSTRACT:
To determine the appropriate drying technology for celery leaves, the study conducted experimental drying using three different methods: hot air drying, heat pump drying, and infrared-assisted heat pump drying at temperatures of 40, 45, 50, and 55°C. The results indicated that the most suitable drying method for celery leaves was the infrared-assisted heat pump drying at an air velocity of 1.2 m/s, infrared radiation intensity of 300 W/m², and drying temperature of 45°C. This method achieved a drying time of 3.0 hours, a drying rate of 27.26%/h, and a final moisture content of 5 ± 0.5% in the dried celery leaves. A predictive model describing the moisture content reduction of celery leaves over time during the drying process was also established.
Keywords: celery, drying time, hot air drying, heat pump drying, infrared assisted heatpump.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, quá trình làm khô cần tây nói chung được thực hiện bằng cách phơi nắng, sấy thủ công, không khí nóng, và bơm nhiệt, …Tuy nhiên, phơi nắng có nhược điểm là phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, thời gian làm khô kéo dài, tốn nhiều nhân công lao động, mặt bằng và đặc biệt là bụi bẩn có thể bám vào sản phẩm sau khi phơi. Sấy bằng lò sấy thủ công thì cần tây dễ bị hỏng do khó kiểm soát nhiệt độ sấy, chất lượng của cần tây sau khi sấy không đồng đều, màu sắc và mùi vị không đạt yêu cầu. Trong khi đó, sấy công nghiệp như hiện nay thì chi phí đầu tư lớn, mặt khác, nếu nhiệt độ sấy cao dẫn đến hàm lượng các chất trong cần tây, màu sắc và mùi vị có thể bị mất hoặc giảm đáng kể.
Các công trình nghiên cứu đã cho thấy công nghệ sấy có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm cần tây sau khi sấy [11]. Cụ thể, bột cần tây được nghiền từ cần tây sấy khô bằng không khí nóng ở nhiệt độ 70oC có hàm lượng phenolic cao và ức chế DPPH là tốt nhất khi so sánh với sấy khô bằng không khí nóng ở 2 nhiệt độ 60 và 80oC [12]. Cần tây trước khi sấy được mang đi chần ở nhiệt độ 85°C trong ba phút, sau đó nhúng vào dung dịch axit citric 1% được sấy ở các nhiệt độ 50, 60, 70 °C để làm thực phẩm chức năng [13]. Củ cần tây thái lát với chiều dày 5 mm được chần ở 85oC trong 3 phút sau đó nhúng vào dung dịch axit citric 1% được sấy khô bằng không khí nóng ở nhiệt độ 60 oC, vận tốc không khí sấy 2,9 m/s có hoạt tính chống oxy hóa cao và hợp chất phenolic còn lại cao nhất khi so sánh với 2 mẫu được sấy khô ở nhiệt độ 50 và 70oC. Một nghiên cứu khác, khi cần tây được sấy khô bằng vi song ở các nhiệt độ 50oC, 60oC, 70oC và 80oC cho thấy, sẩn phẩm cần tây được sấy ở 50°C có tỷ lệ co ngót thấp nhất, sản phẩm cần tây được sấy ở 80 °C có tốc độ ngậm nước cao nhất và thời gian sấy ngắn nhất [14]. Công nghệ sấy thân cần tây đã được xác định phù hợp nhất là công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại với nhiệt độ sấy ở 45oC, tốc độ tác nhân sấy 1,2 m/s, bức xạ hồng ngoại 300 W/m2 [15]. Vì vậy, để bảo quản và nâng cao chất lượng sản phẩm cần tây đặc biệt là phần lá cần tây dễ bị hư hỏng nhất trong bảo quản tươi thì công việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ sấy phù hợp cho phần lá cần tây là cần thiết, nhằm sản xuất ra lá cần tây sau khi sấy giữ được hàm lượng các chất dược liệu bên trong, tiết kiệm chi phí trong quá trình làm khô và bảo quản khi đó giá trị của lá cần tây sấy khô được tăng lên rất nhiều.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu sấy: Cần tây tươi sau thu hoạch được loại bỏ thân và rễ, chỉ để lại phần lá, rửa sạch, để ráo nước và được xếp với độ dày 3 - 4 mm vào khay sấy. Ẩm độ tương đối ban đầu của lá cần tây sử dụng trong các thí nghiệm là 86,5 ± 1%, yêu cầu ẩm độ lá cần tây sau khi sấy 5± 0,5%.
Thiết bị sấy: các thí nghiệm được thực hiện trên các máy sấy có thể cài đặt, hiển thị và giám sát các thông số của quá trình sấy bao gồm máy sấy không khí nóng (KKN), sấy bơm nhiệt (BN), sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại (BN-HN). Các công nghệ sấy được thực hiện tại cùng mức nhiệt độ sấy là 40oC, 45oC, 50oC và 55oC. Vận tốc tác nhân sấy trong các thí nghiệm sấy là 1,2 m/s [16]. Các thí nghiệm được lặp đi lặp lại 3 lần độc lập nhau cho mỗi công nghệ sấy, nhằm đảm bảo độ tin cậy của kết quả và kết quả cuối cùng được tính bằng giá trị trung bình. Để xác định công nghệ sấy phù hợp, tốc độ giảm ẩm và chất lượng sản phẩm sau khi sấy là cơ sở để phân tích đánh giá [17].
Phương pháp đo đạc thực nghiệm: các thông số đo trực tiếp như nhiệt độ và vận tốc tác nhân sấy. Ẩm độ ban đầu của cần tây được xác định bằng phương pháp tủ sấy mẫu, sử dụng tủ sấy mẫu hiệu Daihan 101-1, nhiệt độ tối đa 300oC. Ẩm độ tức thời của cần tây trong quá trình sấy được xác định theo công thức (1).
(1)
Trong đó: W1 là ẩm độ ban đầu của mẫu sấy (%); g1 là khối lượng ban đầu của mẫu sấy (g); Wt là ẩm độ tức thời tại thời điểm sấy t (%); gt là khối lượng cần tây ở thời điểm sấy t (g).
Các số liệu thí nghiệm được xử lý thống kê theo phương pháp Giới hạn sai khác nhỏ nhất (LSD - Least Significant Difference) [18].
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả sấy không khí nóng (KKN).
Quá trình giảm ẩm của cần tây khi sấy bằng KKN tại các nhiệt độ sấy 40, 45, 50 và 55oC được biểu diễn trên hình 1. Kết quả cho thấy thời gian sấy thay đổi từ 3,0 đến 7,5 giờ phụ thuộc vào nhiệt độ sấy. Tốc độ giảm ẩm trung bình và thời gian sấy lá cần tây ở các nhiệt độ sấy 40oC, 45oC, 50oC và 55oC lần lượt là 10,81; 13,52; 18,07 và 27,13 (%/h) và 7,5; 6,0; 4,5 và 3,0 giờ được thể hiện trên hình 2. Màu sắc của lá cần tây khi sấy khô bằng KKN ở 4 nhiệt độ khác nhau được thể hiện trên hình 3, trong 4 nhiệt độ sấy thì màu sắc cũng như cấu trúc của lá cần tây sau khi sấy khô ở nhiệt độ 45oC có màu xanh nhưng không đều, một phần lá chuyển sang màu vàng nâu nhẹ, có sự khác biệt với màu sắc so với nguyên liệu lá cần tây tươi, giữ được mùi vị cần tây ở mức độ khá hơn khi so với sản phẩm sấy ở nhiệt độ 40oC, 50oC và 55oC.
Hình 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy KKN đến quá trình giảm ẩm của cần tây.
Hình 2. Biểu đồ giảm ẩm của cần tây khi sấy KKN ở 4 nhiệt độ khác nhau.
|
Mẫu 40oC
Mẫu 45oC |
Mẫu 50oC
Mẫu 55oC |
Hình 3. Màu sắc của cần tây khi sấy KKN
3.2. Kết quả sấy bơm nhiệt (BN)
Quá trình giảm ẩm của cần tây khi sấy bằng BN tại các nhiệt độ sấy 40, 45, 50 và 55oC được biểu diễn trên hình 4. Kết quả cho thấy thời gian sấy thay đổi từ 2,0 đến 5,5 giờ phụ thuộc vào nhiệt độ sấy. Tốc độ giảm ẩm trung bình và thời gian sấy lá cần tây ở các nhiệt độ sấy 40oC, 45oC, 50oC và 55oC lần lượt là 14,73; 20,37; 27,09 và 40,62 (%/h) và 5,5; 4,0; 3,0 và 2,0 giờ được thể hiện trên hình 5. Màu sắc của lá cần tây khi sấy khô bằng BN ở 4 nhiệt độ khác nhau được thể hiện trên hình 6, lá cần tây sau khi sấy BN ở 4 nhiệt độ sấy khác nhau có màu sắc và mùi vị đặc trưng hơn khi so với sấy KKN. Trong 4 nhiệt độ sấy thì màu sắc cũng như cấu trúc của lá cần tây sau khi sấy khô ở nhiệt độ 45oC có màu xanh nhìn khá đẹp mắt, đồng đều và đậm hơn khi so với lá cần tây tươi, lá cần tây không bị co rút, có độ khô giòn và giữ được mùi vị đặc trưng của cần tây như lúc ban đầu.
Hình 4. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy BN đến quá trình giảm ẩm của cần tây.
Hình 5. Biểu đồ giảm ẩm của cần tây khi sấy BN ở 4 nhiệt độ khác nhau.
|
Mẫu 40oC
Mẫu 45oC |
Mẫu 50oC
Mẫu 55oC |
Hình 6. Màu sắc của cần tây khi sấy BN
3.3. Kết quả sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại (BN+HN)
Quá trình giảm ẩm của cần tây khi sấy bằng BN+HN tại các nhiệt độ sấy 40, 45, 50 và 55oC được biểu diễn trên hình 7. Kết quả cho thấy thời gian sấy thay đổi từ 1,5 đến 4,5 giờ phụ thuộc vào nhiệt độ sấy. Tốc độ giảm ẩm trung bình và thời gian sấy lá cần tây ở các nhiệt độ sấy 40oC, 45oC, 50oC và 55oC lần lượt là 18,05; 27,26; 32,42 và 54,28 (%/h) và 4,5; 3,0; 2,5 và 1,5 giờ được thể hiện trên hình 8. Màu sắc của cần tây khi sấy khô bằng BN+HN ở 4 nhiệt độ khác nhau được thể hiện trên hình 9. Trong 4 nhiệt độ sấy thì màu sắc cũng như cấu trúc của lá cần tây sau khi sấy khô ở nhiệt độ 45oC có màu xanh đậm rất đẹp lá không cong vênh, sản phẩm sau khi sấy giữ nguyên mùi vị đặc trưng của lá cần tây khi so với 3 nhiệt độ sấy còn lại.
Hình 7. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy BN+HN đến quá trình giảm ẩm của cần tây.
Hình 8. Biểu đồ giảm ẩm của cần tây khi sấy BN+HN ở 4 nhiệt độ khác nhau.
|
Mẫu 40oC
Mẫu 45oC |
Mẫu 50oC
Mẫu 55oC |
Hình 9. Màu sắc của cần tây khi sấy BN+H
3.5. Xác định công nghệ sấy
Kết quả sấy với các công nghệ sấy khác nhau cho thấy lá cần tây được sấy khô bằng KKN, BN và BN+HN ở nhiệt độ 45oC cho kết quả về màu sắc và mùi vị tốt nhất. Do đó, để xác định công nghệ sấy phù hợp cho cần tây, nghiên cứu đã so sánh dựa trên các kết quả tốt nhất trên từng công nghệ sấy. Công nghệ sấy phù hợp được xác định dựa vào thời gian sấy, tốc độ giảm ẩm, màu sắc và mùi vị lá cần tây sau khi sấy. Quá trình giảm ẩm và tốc độ giảm ẩm trung bình của lá cần tây với ba công nghệ sấy khác nhau được biểu diễn trên hình 10 và hình 11.
Hình 10. Biểu đồ giảm ẩm khi sấy cần tây theo 3 công nghệ sấy
Hình 11. So sánh tốc độ giảm ẩm trung bình của các công nghệ sấy
|
Mẫu KKN 45oC
Mẫu BN 45oC |
Mẫu BN+HN 45oC
|
Hình 12. Màu sắc của cần tây theo 3 công nghệ sấy tốt nhất
Thời gian sấy và tốc đổ giảm ẩm trung bình của các công nghệ sấy KKN 45oC, BN 45oC và BN+HN 45oC có giá trị lần lượt là 6,0 giờ / 13,52 %/h, 4,0 giờ / 20,37 %/h và 3,0 giờ / 27,26 %/h. Nhìn chung, thời gian sấy lá cần tây bằng các công nghệ sấy từ ẩm độ ban đầu 86,5 ± 1% xuống ẩm độ yêu cầu 5 ± 0,5% dao động từ 3,0 giờ đến 6,0 giờ. Trong đó, công nghệ sấy BN+HN có thời gian sấy ngắn nhất và tốc độ giảm ẩm trung bình lớn nhất khi so sánh với 2 công nghệ sấy còn lại. Hình 12 cho thấy trong 3 công nghệ thì sấy BN+HN có sản phẩm lá cần tây sau khi sấy đảm bảo được hình dạng, màu sắc và mùi vị.
Như vậy, từ những kết quả thực nghiệm, phân tích và đánh giá như trên thì công nghệ sấy BN+HN là phù hợp với sấy lá cần tây. Công nghệ sấy này có tốc độ giảm ẩm nhanh, thời gian sấy ngắn, lá cần tây sau khi sấy có màu sắc tốt, mùi vị đặc trưng, đáp ứng được yêu cầu sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất thực phẩm chức năng và điều chế các loại dược liệu trong y học cổ truyền.
Phương trình dự đoán độ ẩm của cần tây so với thời gian sấy trong quá trình sấy đã được xác định: y = 1,607x2 - 21,402x + 115,76 (R² = 0,9892)
4. KẾT LUẬN
Trên cơ sở các đặc tính và tiêu chuẩn chất lượng của lá cần tây, nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm với ba công nghệ sấy là sấy KKN, BN và BN+HN tại các nhiệt độ sấy 40oC, 45oC, 50oC và 55oC nhằm xác định công nghệ sấy phù hợp cho lá cần tây. Việc đánh giá xác định công nghệ sấy dựa trên tiêu chí thời gian sấy, tốc độ giảm ẩm và chất lượng của lá cần tây sau khi sấy.
Kết quả nghiên cứu đã xác định được công nghệ sấy BN+HN là phù hợp cho sấy cần tây với nhiệt độ sấy 45oC, thời gian sấy 3,0 giờ, tốc độ giảm ẩm trung bình là 27,26 %/h, lá cần tây sau khi sấy có màu sắc và mùi vị tốt, đáp ứng được yêu cầu sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất thực phẩm chức năng và điều chế các loại dược liệu trong y học cổ truyền.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tashakori-Sabzevar F., Razavi B.M., Imenshahidi M., Daneshmandi M., Fatehi H., Sarkarizi Y.E., Mohajeri S.A., 2016. Evaluation of mechanism for antihypertensive and vasorelaxant effects of hexanic and hydroalcoholic extracts of celery seed in normotensive and hypertensive rats. Revista Brasileira de Farmacognosia, 26:619
2. Kooti W., Daraei N., 2017. A Review of the Antioxidant Activity of Celery (Apium graveolens L). Journal of Evidence-Based Integrative Medicine, 22:1029
3. Grzanna R, Lindmark L, Frondoza C, 2005. Ginger—an herbal medicinal product with broad anti-inflammatory actions. J Med Food. 8:125–132.
4. Lans CA, 2006. Ethnomedicines used in Trinidad and Tobago for urinary problems and diabetes mellitus. J Ethnobiol Ethnomed. 2:45
5. Sowbhagya HB, Srinivas P, Krishnamurthy N, 210. Effect of enzymes on extraction of volatiles from celery seeds. Food Chem. 120:230–234.
6. Nadkarni KM, 2010. Indian Materia Medica. 2nd ed Mumbai, India: Popular Prakashan.
7. Aydemir T., Becerik S., 2011. Phenolic content and antioxidant activity of different extracts from Ocimum basilicum, Apium graveolens and Lepidium sativum seeds. Journal of Food Biochemistry, 35:62
8. Mencherini T, Cau A, Bianco G, Della Loggia R, Aquino RP, Autore G, 2007. An extract of Apium graveolens var. dulce leaves: structure of the major constituent, apiin, and its antiinflammatory properties. J Pharm Pharmacol. 59:891–897.
9. Atta A, 1998. Anti-nociceptive and anti-inflammatory effects of some Jordanian medicinal plant extracts. J Ethnopharmacol. 60:117–124.
10. Kritikar KR, Basu BD, 2008. Indian Medicinal Plants. 2nd ed Vols 1 and 2 Dehradun, India: International Book Distributors.
11. Mohd Zainol, M.K., Abdul-Hamid A., Abu Bakar, F., Pak Dek, S. 2009. Effect of different drying methods on the degradation of selected flavonoids in Centella asiatica. International Food Research Journal, Vol. 16, 531-537.
12. Nantarat Na Nakornpanom, Arusa Chaovanalikit, Imran Ahmad, Priyaporn Songpra, Ploypilin Thathong, Porntip Sirisoontaralak, 2024. Effects of Drying Temperatures and Drying Methods on Physicochemical and Antioxidant Properties of Celery Powder. Journal of Culinary Science & Technology. https://doi.org/10.1080/15428052.2024.2369808
13. T. Nurkhoeriyati, B. Kulig, B. Sturm, O. Hensel, 2021. The effect of pre-drying treatment and drying conditions on quality and energy consumption of hot air-dried celeriac slices. Optimisation Foods, 10 p. 1758, 10.3390/foods10081758
14. Jingke Wu, Caijin Ling, Yao Chen, Zhenfeng Li, Feihu Song, G.S.V.Raghavan, Guangyuan Jin, Chunfang Song, 2021. Monitoring and control of microwave drying with volatiles detection of celery stalks. Computers and Electronics in Agriculture Volume 187, 106256. https://doi.org/10.1016/j.compag.
15. Le Anh Duc, Nguyen Thanh Phong, 2024. Experimental study to determine of drying methods for Celery (Apium graveolens L.). The 8th International Conference on Saving Energy in Refrigeration and Air-Conditioning (ICSERA2024).
16. Lê Anh Đức, Phạm Trường Sơn, 2016. Nghiên cứu xác định công nghệ sấy dứa thái lát. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Nông Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Số 4/2016, trang 51 – 57.
17. Kundu K.M., Das R., Datta A.B., Chatterjee P.K. 2005. On the analysis of drying process. Drying technology, Vol. 23, 1093 - 1105.
18. Bùi Minh Trí, 2005. Xác suất thống kê và qui hoạch thực nghiệm. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội.
Ngày nhận bài: 25/6/2025
