NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN SẤY BỌT XỐP SẢN XUẤT BỘT TẢO Spirulina

Abstract

This study aimed to develop a foam-mat drying process for producing high-quality Spirulina powder and to evaluate the effects of key processing parameters on the final product. The process consisted of two main stages: Foam formation from a fresh Spirulina slurry and foam-mat drying. The investigated factors included ultrasonic treatment time of the algae slurry (10, 20, 30, 40, 50 minutes), algae-to-solvent ratios (1: 10, 1: 15, 1: 20, 1: 25, 1: 30 w/v), concentrations of the foaming stabilizer carboxymethyl cellulose (CMC) at 0.25, 0.5, 0.75, 1%, whipping times of 1, 3, 5, 7, 9 minutes, foam layer thicknesses of 2, 3, 4, 5, 6 mm, and drying temperatures of 50, 60, 70, 80°C. Optimal foaming conditions were achieved at 30 minutes of ultrasonication, a Spirulina-to-water ratio of 1: 25 (w/v), 0.75% CMC (based on the biomass) and 3 minutes of whipping. In the drying stage, foam layers 3 - 4 mm thick dried at 70 °C required approximately 200 - 220 min and yielded powders with high solids recovery (~ 91%), good solubility, a protein content of about 66.6 g/100 g dry weight and a phycocyanin content of approximately 93.6 mg/g dry weight. Compared with vacuum drying at the same temperature, foam-mat drying markedly shortened the drying time and preserved phycocyanin to a significantly greater extent, while maintaining similar recovery yields. This highlights its potential as a suitable technology for producing Spirulina powders enriched in bioactive compounds. The foam‐mat drying process developed in this study satisfactorily met the research objectives. Optimization of whipping conditions and stabilizer ratios improved drying efficiency while preserving protein content and maintaining the final powder moisture below 5%. The results demonstrate that foam‐mat drying is a suitable method for processing Spirulina, enhancing drying rate, improving powder quality, and providing a foundation for future scale-up.

Tóm tắt

Nghiên cứu này nhằm xây dựng quy trình sấy bọt xốp thu nhận bột tảo Spirulina có chất lượng cao, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của một số thông số công nghệ quan trọng đến sản phẩm cuối cùng. Quy trình gồm hai giai đoạn: (i) tạo bọt từ dịch tảo và (ii) sấy lớp bọt xốp. Các yếu tố khảo sát bao gồm: Thời gian xử lý siêu âm dịch tảo (10, 20, 30, 40, 50 phút), tỷ lệ tảo: dung môi (1: 10; 1: 15; 1: 20; 1: 25; 1: 30 w/v), nồng độ chất tạo cấu trúc carboxymethyl cellulose (CMC) 0,25; 0,5; 0,75; 1%, thời gian đánh bọt 1, 3, 5, 7, 9 phút, độ dày lớp bọt 2, 3, 4, 5, 6 mm và nhiệt độ sấy 50, 60, 70, 80^oC. Kết quả cho thấy, điều kiện thích hợp cho quá trình tạo bọt là thời gian siêu âm 30 phút, tỷ lệ tảo: dung môi 1: 25 (w/v), nồng độ CMC 0,75% (so với khối lượng tảo) và thời gian đánh bọt 3 phút. Trong giai đoạn sấy, lớp bọt dày 3 - 4 mm ở 70°C cho thời gian sấy khoảng 200 - 220 phút, với hiệu suất thu hồi cao (~ 91%), độ hòa tan tốt và hàm lượng protein khoảng 66,6 g/100 g chất khô cùng hàm lượng phycocyanin xấp xỉ 93,6 mg/g chất khô. So sánh với sấy chân không ở cùng nhiệt độ cho thấy, sấy bọt xốp giúp rút ngắn thời gian sấy, đồng thời bảo toàn phycocyanin tốt hơn đáng kể trong khi hiệu suất thu hồi tương đương, qua đó khẳng định tiềm năng ứng dụng của công nghệ này trong sản xuất bột tảo Spirulina giàu hoạt chất sinh học. Quy trình sấy bọt xốp sản xuất được xây dựng đã đáp ứng tốt mục tiêu nghiên cứu. Việc tối ưu điều kiện đánh bọt, tỷ lệ chất ổn định đã nâng cao hiệu quả sấy và bảo toàn hàm lượng protein, độ ẩm bột dưới 5%. Kết quả cho thấy, phương pháp sấy bọt xốp phù hợp để xử lý tảo Spirulina, giúp cải thiện tốc độ sấy, chất lượng bột thu được và là cơ sở để phát triển quy mô lớn hơn.