Đề tài Quy trình sản xuất Trà xanh đóng chai

ysaccharide và dẫn xuất của chúng. Phần lớn các chất pectin là những chất keo và trong những điều kiện nhất định thì chúng đông tụ lại. Hàm lượng pectin trong lá trà luôn luôn thay đổi, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan sát thấy lá trà càng non thì càng chứa nhiều pectin tan trong nước nhưng tổng hợp pectin thì càng ít so với lá trà già hơn, đặc biệt trong cẫng trà rất giàu pectin. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 17 Bảng 7: Hàm lượng pectin trong các bộ phận khác nhau của búp trà (tính theo % chất khô) Nhóm chất pectin Tôm và lá thứ nhất Lá thứ hai Lá thứ ba Cẫng trà Hòa tan trong nước 2.85 2.10 1.83 2.37 Hòa tan trong acid oxalic 5.10 6.31 6.51 7.11 Hòa tan trong amino oxalat 5.42 7.06 7.94 8.34 Hàm lượng pectin có liên quan mật thiết đến tính chất của trà tươi và trà thành phẩm, ví dụ: trong quá trình chế biến trà, pectin tạo ra tính bám dính giúp cho trà cuộn chặt lại trong thời gian vò hoặc giúp cho khối trà dính chặt vào nhau khi ép nóng trong sản xuất trà ép bánh theo hình dạng của khuôn. Pectin cũng góp phần tạo nên vị ngọt dịu của trà thành phẩm. Tuy nhiên, pectin là chất keo háo nước, cùng với những chất khác có tính hút ẩm làm cho độ ẩm trong trà khô tăng lên, gây khó khăn cho bảo quản trà, và do đó dẫn đến làm giảm chất lượng trà. I.4.1.8 Tinh dầu Hương thơm của trà được hình thành bởi các yếu tố sau: - Lượng tinh dầu có sẵn trong nguyên liệu ban đầu. - Các cấu tử mới của tinh dầu được hình thành trong quá trình chế biến trà (chủ yếu do các quá trình oxy hóa, và dưới tác dụng của nhiệt độ cao), bao gồm + Các sản phẩm caramel hóa khi đường khử chịu tác dụng của nhiệt độ cao. + Các sản phẩm của sự tương tác giữa các acid amin và đường khử dưới tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm - Các chất có tính hấp phụ và giữ mùi. Trong đó, nhóm aldehyde là một trong những thành phần cấu tử quan trọng của tinh dầu trà. Đối với chất lượng trà, các aldehyde bay hơi giữ vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hương thơm của nó vì bản thân một số aldehyde sẵn có mùi thơm, hơn nữa, chúng còn tham gia vào sự tạo thành các phức chất có mùi thơm độc đáo của trà, tham gia vào sự hình thành màu sắc và vị nước trà. Ngoài các aldehyde có sẵn trong nguyên liệu, trà còn có nhiều aldehyde mới được tạo thành trong quá trình chế biến trà. I.4.1.9 Chất tro Thành phần tro của lá trà tươi dao động từ 4 – 7%. I.4.1.10 Vitamin Nhóm vitamin không hòa tan trong nước có trong lá trà là vitamin K (liều lượng 300 – 500 đơn vị sinh lý trong 1g trà). Ngoài ra, lá trà cũng chứa nhiều vitamin C (1-acid ascorbic). Trong thời gian chế biến trà, hàm lượng acid ascorbic giảm đi đáng kể dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Ngoài ra, trong trà còn có nhóm vitamin B, cụ thể là vitamin B1 (tiamin) và vitamin PP (acid nicotinic), vitamin B2 (riboflavin) và acid pantotenic. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 18 I.4.1.11 Chất màu Lá trà có chứa các chất màu, nhờ đó làm cho trà có màu sắc, chất màu thực vật gồm từ chlorophyll, anthocyan là những chất có trong phân nhóm flavonoid và carotenoid có màu vàng cũng như các flavon và flavoncla. Chất màu đầu tiên được xét tới là chlorophyll. Nhờ có chlorophyll mà lá trà có màu xanh lục. Chlorophyll cũng có các tính chất như những chất màu khác là ít hòa tan trong nước nóng hơn so với khi hòa tan cùng với các nhóm chất màu khác trong dung môi hữu cơ. Hàm lượng chlorophyll trong lá trà ảnh hưởng xấu đến chất lượng của trà. I.4.1.12 Enzyme Enzyme là một trong những nhóm chính có trong lá trà. Phần lớn enzyme ở đây thuộc nhóm hydrolase. Các loại enzyme thủy phân thường gặp trong lá trà cần phải kể đến là amylase, invertase, protease, … Ngoài ra, còn có enzyme thuộc nhóm enzyme oxy hóa khử. I.4.2 Các nguyên liệu khác a) Nước Nước được xem là nguyên liệu trong công nhiệp sản xuất trà xanh đóng chai. Đó là do hàm lượng nước chiếm một tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với các hợp chất hóa học khác trong sản phẩm. Ngoài ra, thành phần hóa học của nước nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến những tính chất cảm quan và độ bền hóa lý của sản phẩm thức uống. Tính chất: Nhiệt độ đông đặc: 0oC Nhiệt độ sôi: 100 oC Chỉ số khúc xạ (ở 20oC) so với không khí: 1,333 Nhiệt độ nóng chảy: 6,012 KJ/mol Nhiệt hóa hơi: 44,01 KJ/mol Độ nhớt: 1,004 MPa.s Nhiệt dung riêng ở áp suất 0,101 MPa của: Nước đá (0 o C): 1,039 J/kg.K Nước (15 o C): 4,185 J/kg.K Hơi (100 o C): 2,039 J/kg.K Độ dẫn nhiệt của: Nước đá (0oC): 2,34 W/m.K NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 19 Nước (45oC): 64,5 W/m.K Hơi (100oC): 0,0231 W/m.K Nước tự nhiên được xem là một dung dịch có chứa các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Ngoài ra, trong nước còn có các tế bào vi sinh vật và một hàm lượng nhỏ các khí hòa tan. Chất lượng nước được đánh giá chủ yếu thông qua ba nhóm chỉ tiêu: cảm quan, hóa lý và vi sinh. b) Đường: Tính chất Danh pháp IUPAC: Saccharose Tên khác: Đường, đường mía, sacaroza Phân tử gam: 342.29648 g/mol Bề ngoài: rắn, trắng Tỷ trọng: 1,587 g/cm³ Điểm nóng chảy: 186 °C Độ hòa tan trong nước: 211,5 g/100 ml (20 °C) Bảng 8: Độ hòa tan của saccharose tinh khiết Độ hòa tan của saccharose tinh khiết Nhiệt độ (oC) g Saccharose/g nước 50 2,59 55 2,73 NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 20 60 2,89 65 3,06 70 3,25 75 3,46 80 3,69 85 3,94 90 4,20 Hình 9: Saccharose dạng hạt Saccharose tinh khiết thông thường nhất hay được sản xuất dưới dạng bột kết tinh mịn màu trắng, không mùi với vị ngọt dễ chịu; dưới tên gọi phổ biến là đường hay đường ăn. Nó bao gồm 2 monosaccharide là α-glucose và fructose, được kết nối bằng liên kết glucoside giữa nguyên tử cacbon 1 của khối glucose với nguyên tử cacbon 2 của khối fructose. Cần phải chú ý vì saccharose không giống các polisaccharide khác, liên kết glucoside được tạo giữa đuôi khử của cả glucose và fructose, không phải là đuôi khử của monosaccharide này và đuôi không khử của monosaccharide kia. Do không có nguyên tử C tự do có nhóm epime, nó được coi là đường không khử. Saccharose nóng chảy và phân hủy ở 186 °C để tạo ra caramel (đường thắng), và khi cháy tạo ra cacbon, dioxyde cacbon, nước. Nước có thể phá vỡ cấu trúc của saccharose nhờ thủy phân, tuy nhiên quá trình này là rất chậm và vì thế saccharose có thể tồn tại NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 21 trong dung dịch trong nhiều năm mà gần như không thay đổi. Tuy nhiên, nếu enzyme succarose được thêm vào thì phản ứng sẽ diễn ra nhanh chóng. Saccharose thường gặp trong chế biến thực phẩm do nó vừa là chất tạo ngọt vừa là chất dinh dưỡng; nó là thành phần quan trọng trong nhiều loại thực phẩm như bánh bích quy, kẹo ngọt, kem và nước trái cây, trong hỗ trợ trong bảo quản thực phẩm. Saccharose là chất dinh dưỡng vĩ mô dễ dàng tiêu hóa, là nguồn cung cấp năng lượng nhanh chóng cho cơ thể, tạo ra sự gia tăng của glucose huyết trong quá trình tiêu hóa. Tuy nhiên, saccharose tinh khiết thông thường không là thành phần trong khẩu phần ăn của con người để có thành phần dinh dưỡng cân đối, mặc dù nó có thể thêm vào để làm cho một số loại thực phẩm trở nên ngon hơn. Việc sử dụng quá nhiều saccharose có liên quan tới một số các bệnh tật. Phổ biến nhất là sâu răng, trong đó các vi khuẩn chuyển hóa đường (bao gồm cả saccharose) từ thức ăn thành các acid dễ dàng phá hủy men răng. Saccharose, như một hydratecacbon tinh khiết, cung cấp năng lượng 3,94 kilocalo trên một gam (hay 17 kilojoule trên gam). Khi một lượng lớn thực phẩm chứa nhiều saccharose được tiêu thụ thì các thành phần dinh dưỡng có ích có thể bị loại ra khỏi thức ăn, và điều này làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh kinh niên. Người ta khuyến cáo rằng các đồ uống chứa saccharose có thể liên quan với sự phát triển của bệnh béo phì và đề kháng insulin. c) Phụ gia Acid citric: Dạng kết tinh khan hoặc với một phân tử nước. Danh pháp IUPAC: Acid 2-hydroxypropan-1,2,3-tricacboxylic Tên khác: Acid 3-hydroxypentanedioic acid 3-cacboxylic, Citrat hiđrô, E330 Công thức phân tử: C6H8O7 Phân tử gam: 192,123 g/mol (khan), 210,14 g/mol (monohydrat) Tính chất Tỷ trọng: 1,665 g/cm³ Điểm nóng chảy: 153 °C Điểm sôi: phân hủy ở 175 °C Độ hòa tan trong nước: 133 g/100 ml (20°C) NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 22 Độ acid (pKa): pKa1=3,15, pKa2=4,77, pKa3=6,40 Hình 10: Acid Citric Acid citric hay acid xitric là một acid hữu cơ yếu, và là một acid ba lần acid. Nó là một chất bảo quản tự nhiên và cũng được sử dụng để bổ sung vị chua cho thực phẩm hay các loại nước ngọt. Nó được ký hiệu là E330 Ở nhiệt độ phòng, acid citric là chất bột kết tinh màu trắng. Nó có thể tồn tại dưới dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước (monohydrat). Dạng khan kết tinh từ nước nóng, trong khi dạng monohydrat hình thành khi acid citric kết tinh từ nước lạnh. Dạng monohydrat có thể chuyển hóa thành dạng khan khi nung nóng tới trên 74 °C. Đối với các dạng nước giải khát thì phép đo độ ngọt tốt nhất là tỷ lệ đường/acid. Gần đây, việc sử dụng các thiết bị nhạy hồng ngoại đã cho phép đo cả Brix (hàm lượng đường) và độ chua bằng phát hiện đường và acid citric thông qua các dao động phân tử đặc trưng của chúng và điều này cho phép đánh giá chính xác hơn độ ngọt của đồ uống. Acid citric được hầu hết các quốc gia và tổ chức quốc tế công nhận là an toàn để sử dụng trong thực phẩm. Nó hiện diện tự nhiên trong gần như mọi dạng sự sống, các lượng acid citric dư thừa dễ dàng trao đổi và bài tiết ra khỏi cơ thể. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với acid citric khô hay đậm đặc có thể gây ra kích ứng da và mắt, vì thế bảo hộ lao động nên được sử dụng khi tiếp xúc với acid citric. Việc sử dụng quá nhiều acid citric cũng dễ làm tổn hại men răng. Tiếp xúc gần với mắt có thể gây bỏng và làm mất thị giác. Đôi khi hàm lượng quá cao acid citric có thể gây tổn hại cho tóc, do nó mở lớp cutin của tóc. Nó có thể làm mất các chất cần thiết cho tóc và làm tóc bị bạc màu. Ngoài chức năng tạo vị, acid citric còn có tác dụng ức chế vi khuẩn, nấm sợi và nấm men. Đối với nhóm vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm, thí nghiệm của Minor và Marth (1970) cho thấy dung dịch được chỉnh về pH 4,7 và 4,5 bằng acid citric có khả năng ức chế 90% và 99% sự sinh trưởng của tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus. Theo NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 23 Subramanian và Marth (1968), acid citric cũng có tác dụng kìm hãm sự phát triển của Salmonella typhimurium. Acid citric ức chế sự sinh trưởng của nấm sợi cũng như quá trình sinh tổng hợp toxin ở nấm sợi. Theo số liệu nghiên cứu của Reiss (1976), nồng độ acid citric 0,75% không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sinh trưởng của loài Aspergillus parasiticus, tuy nhiên quá trình sinh tổng hợp toxin bị ức chế hoàn toàn. Còn đối với loài Aspergillus versicolor, nồng độ acid citric 0,25% đủ để kìm hãm toàn bộ quá trình sinh tổng hợp toxin ở sợi nấm. Acid citric có khả năng tạo phức (chelation) với các ion kim loại. Các muối citrate canxi, kali và natri đều hòa tan tốt trong nước và chúng cũng có khả năng ức chế vi sinh vật. Màu: Sử dụng chất màu tự nhiên. Hương liệu: Hương chanh, đào, mật ong… Vitamin C: Bột hay tinh thể màu trắng hay hơi vàng, không hôi, vị chua. I.5. Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu I.5.1 Chỉ tiêu chất lượng của lá trà tươi Bảng 9: Chỉ tiêu hóa lý của lá trà tươi Tên chỉ tiêu Mức hàm lượng Hàm lượng chất hòa tan ≤ 8% Hàm lượng tannin, không nhỏ hơn 9.0% Hàm lượng cafein, không nhỏ hơn 1.8% Hàm lượng chất xơ, không lớn hơn 16.5% Hàm lượng tro tổng số 4 – 8% Hàm lượng tạp chất lạ ≤ 0.2% Hàm lượng Fe ≤ 0.05% I.5.2 Chỉ tiêu của nước Chỉ tiêu cảm quan và hóa lý: NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 24 Bảng 10: Các chỉ tiêu cảm quan và hóa lý Chỉ tiêu vi sinh vật của nước a) Phải đảm bảo chất lượng không gây rủi ro cho sức khoẻ người tiêu dùng (Không được có các vi sinh vật gây bệnh) b) Ngoài ra phải tuân thủ các yêu cầu về vi sinh vật sau đây NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 25 Bảng 11 :Chỉ tiêu vi sinh của nước uống (quy định số 80/778/EEC)\ Stt Chỉ tiêu Thể tích mẫu phân tích Mức khuyến cáo Mức cao nhất cho phép Phương pháp đổ hộp (sử dụng membrance vi lọc) Phương pháp MPN 1 Tổng số vi khuẩn hiếu khí 1000 10 cfu (ở 37 o C) 100 cfu (ở 27 o C) 2 Coliforms tổng số 100 0 MPN<1 3 Coliform phân 100 0 MPN<1 4 Faecal streptococci 100 0 MPN<1 5 Sulphite reducing clostridia 20 0 MPN<1 Chú thích: Phương pháp MPN (Most probable Number): Phương pháp sử dụng chỉ số xác suất cao nhất. Tóm lại, để kiểm tra và đánh giá chất lượng nguồn nước nguyên liệu, người ta phải dựa vào đồng thời cả ba nhóm chỉ tiêu: cảm quan, hóa lý và vi sinh. Thông thường, mỗi nhà máy phải tự đề ra mức quy định cụ thể cho từng chỉ tiêu để phù hợp với thực tiễn sản xuất. Tuy nhiên, những quy định này phải nằm trong khoảng cho phép theo quy định chung của từng quốc gia. Nếu chất lượng nước không đạt yêu cầu, ta cần lựa chọn phương pháp phù hợp để xử lý nước trước khi đưa vào sản xuất. I.5.3. Chỉ tiêu của đường: Chỉ tiêu hóa lý: - Hàm lượng saccharose 99.8 (% chất khô) - Độ ẩm 0.05 (% khối lượng) - Hàm lượng đường khử 0.03 (%khối lượng) NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 26 - Hàm lượng tro 0.03 (%khối lượng) Chỉ tiêu cảm quan: Màu trắng óng ánh, tinh thể đồng đều, khô, không vón cục, khi hòa tan trong nước có vị ngọt đặc trưng, không có vị lạ, mùi lạ, dung dịch trong suốt. I.5.4. Chỉ tiêu của phụ gia  Acid citric: Chỉ tiêu hóa học: Bảng 12:Chỉ tiêu của acid citric dùng trong thực phẩm (Rehm và cộng sự, 1996) Tên chỉ tiêu Đơn vị đo Mức quy định Hàm lượng acid citric Tro Chì Arsen Sulphate (%) (%) mg/kg mg/kg % Không thấp hơn 99,5 Không vượt quá 0,05 Không vượt quá 10 Không vượt quá 3 Không phát hiện Chỉ tiêu cảm quan: - Tinh thể không màu hay bột trắng, không vón cục. Dung dịch trong nước cất 20g/l phải trong suốt. - Vị: chua, không có vị lạ. - Mùi: dung dịch 20g/l phải không có mùi. - Cấu trúc: rời và khô. - Tạp chất cơ học: không được có. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 27 II. QUY Quy trình công nghệ dạng sơ đồ khối Saccharose Acid citric Nước Than hoạt tính, bột trợ lọc Nấu syrup Trà xanh Diệt men Vò Trích ly Lọc Rót chai Phối trộnLàm nguội Lọc Ghép mí Tiệt trùng Sản phẩm Tạp chất Phụ gia Bã Chai PET Nước NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 28 III A. QUY TRÌNH 1 1. Nấu syrup a) Mục đích - Chuẩn bị: Đồng nhất dịch syrup để thuận tiện cho quá trình phối trộn. Dưới tác dụng của nhiệt mà đường hòa tan vào hỗn hợp thành phẩm một cách tốt nhất. Đồng thời các vi sinh vật lẫn trong nước đường ( nếu có) sẽ bị tiêu diệt. có tác dụng giải khát chống mệt mỏi nhanh hơn,. - Chế biến: Để thu nhận hỗn hợp đường nghịch đảo. b) Những biến đổi trong quá trình nấu syrup:  Biến đổi vật lý: Nhiệt độ tăng, tăng áp lực thẩm thấu, tăng độ nhớt, sự thay đổi khối lượng riêng, tỉ trọng.  Biến đổi hóa học: • Tăng hàm lượng chất khô. • Phản ứng thủy phân đường saccharose với xúc tác acid và nhiệt độ tạo thành hỗn hợp đường glucose và fructose (có tỉ lệ mol 1:1). • Sự chuyển hóa đường thành syrup được thực hiện qua phản ứng sau: C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 • Phản ứng caramel hóa đường tạo các hợp chất sậm màu.  Biến đổi hóa lý: • Sự hòa tan của đường saccharose vào nước dưới tác dụng của nhiệt. • Sự hấp phụ của than hoạt tính đối với các tạp chất hữu cơ trong syrup, đặc biệt là các hợp chất màu.  Biến đổi về mặt cảm quan: • Sự thay đổi màu sắc do phản ứng caramel hóa đường tạo các hợp chất sậm màu. • Sự có mặt của acid trong nước đường cùng tác dụng của nhiệt độ, nước là các tác nhân chuyển hóa đường saccharose thành đường nghịch đảo làm tăng vị ngọt, độ ổn định của sản phẩm cũng tốt hơn T o > 80 o C pH = 5,5- 6,5 Glucose Fructose NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 29 c) Thiết bị Ñöôøng Boät trôï loïc Than hoaït tính acid citric Hôi nöôùc Hình 11:Mô hình thiết bị nấu syrup Syrup ra NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 30 Hình 12: Thiết bị nấu syrup Cấu tạo thiết bị: • Thiết bị có dạng hình trụ, đáy cầu, được chế tạo bằng thép không rỉ. • Xung quanh phần thân dưới và đáy thiết bị có lớp vỏ áo dùng để gia nhiệt bằng hơi. • Nguyên liệu sẽ được nạp vào qua cửa nạp trên nắp thiết bị. • Bên trong thiết bị có cánh khuấy để đảo trộn nguyên liệu, cánh khuấy được truyền động bởi motor đặt trên nắp thiết bị. • Sản phẩm được tháo ra qua cửa ở đáy thiết bị. • Thể tích sử dụng của thiết bị thường là 75%. Phương pháp thực hiện • Cho nước vào thiết bị và gia nhiệt nước đến nhiệt độ 55 – 60 0 C. • Cho cánh khuấy hoạt động với tốc độ 30 – 50 vòng/phút, rồi cho đường và acid vào. • Khi đường và acid đã hòa tan hoàn toàn vào nước, gia nhiệt hỗn hợp đến nhiệt độ 70 – 800C để thực hiện phản ứng nghịch đảo đường, thời gian không kéo dài quá 2 giờ. • Ở nhiệt độ 700C, thực hiện quá trình tẩy màu hỗn hợp trong 20 – 30 phút, bổ sung cả than hoạt tính và bột trợ lọc vào nồi nấu syrup. • Sau cùng, gia nhiệt nhanh hỗn hợp đến sôi rồi tiến hành lọc và làm nguội syrup. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 31 d) Thông số công nghệ: • Nhiệt độ: 70 – 800C • Thời gian: không quá 2 giờ • Xúc tác acid citric: 0.75% khối lượng so với đường saccharose. Tiêu chuẩn chất lượng syrup • Trong suốt, không màu, không mùi lạ • Hàm lượng đường trung bình 65-70% • Lượng đường chuyển hóa > 90-95% 2. Lọc: a) Mục đích: phân riêng hỗn hợp không đồng nhất qua lớp lọc • Tách tạp chất • Cải thiện độ trong dịch syrup với sự hỗ trợ của bột trợ lọc b) Những biến đổi trong quá trình lọc: • Biến đổi vật lý: Khối lượng riêng hỗn hợp giảm, nhiệt độ giảm. • Biến đổi hóa lý: Chỉ còn một pha đồng nhất. • Biến đổi về mặt cảm quan: Tăng độ trong. c) Thiết bị: Thiết bị lọc khung bản Cấu tạo: • Thiết bị làm việc gián đoạn, huyền phù nhập vào liên tục, nước trong chảy ra liên tục, còn tháo bã theo chu kỳ • Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu bởi khung và bản. • Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào. • Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước lọc. • Khung và bản thường được chế tạo có dạng hình vuông và phải có sự ghép kín giữa khung và bản. • Khung và bản được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ. Giữa khung và bản là vật ngăn lọc.  Vật ngăn lọc thể hiện 3 tính năng cơ bản:  Giữ pha rắn càng nhiều càng tốt, đồng thời trở lực đối với pha liên tục càng nhỏ càng tốt.  Sự phân bố đồng đều các lỗ xốp (mao dẫn) trên bề mặt vách ngăn lọc.  Chịu được tác động của môi trường lọc như: độ thấm ướt, độ bền về áp suất, nhiệt độ, hóa học, cháy nổ, điều kiện tái sinh bề mặt lọc. Vách ngăn lọc có thể có dạng hạt, sợi, tấm, vật xốp. • Ép chặt giữa khung và bản bằng cơ cấu vít đai ốc được thực hiện bởi tay quay. • Lỗ dẫn huyền phù nhập liệu của khung và bản nối liền tạo thành ống dẫn nhô ra để ghép với hệ thống cấp liệu. • Khi tiến hành lọc, phải ép chặt khung và bản để áp suất lọc không làm dịch lọc rò rỉ ra ngoài, vì thế thiết bị lọc khung bản còn gọi là thiết bị lọc ép. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 32 Hình 13: Cấu tạo máy ép khung bản NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 33 Nguyên tắc hoạt động: Hình 14: Mô tả nguyên tắc hoạt động của thiết bị lọc khung bản • Huyền phù vào theo đường nhập liệu sau đó phân ra theo số lượng khung tràn vào khoang trống, dưới áp suất nước lọc đi qua vách ngăn lọc theo các rãng trên bản chảy xuống và nhờ van được lấy ra ngoài. • Bã được giữ trên bề mặt của vật ngăn lọc và được chứa trong khung. • Khi bã trong khung đầy thì dừng bơm nước nóng vào để rữa bã nhằm trích ly thêm chất hòa tan nhưng hiệu quả không cao. • Nén khí để tách hết chất chiết, xả áp, tháo khung, tháo bã vệ sinh thiết bị Ưu điểm: • Thời gian lọc: nhanh. • Lượng nước rửa: ít. • Độ ẩm bã: thấp. • Diện tích bề mặt lọc lớn. • Có thể thay đổi năng suất bằng cách thay đổi diện tích lọc. • Chi phí thấp và bền. Nhược điểm: • Độ tổn thất chất chiết cao. • Thiết bị hở nên không áp dụng cho những thực phẩm dễ nhiễm vi sinh vật. • Mức độ cơ giới hóa và tự động hóa: không cao. • Thiết bị làm việc gián đoạn nên tốn thời gian cho việc tháo bã và rửa bã. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 34 Hình15 : Thiết bị lọc khung bản dùng trong quy mô công nghiệp d) Thông số công nghệ: Áp lực lọc: 3at (được tạo ra bởi bơm nhập liệu). 3. Làm nguội: a) Mục đích: Chuẩn bị: hạ nhanh nhiệt độ dịch nha, chuẩn bị cho quá trình phối trộn. b) Những biến đổi trong quá trình làm nguội syrup: • Biến đổi vật lý: độ nhớt hỗn hợp tăng, nhiệt độ giảm. • Các biến đổi khác không đáng kể. c) Thiết bị: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Cấu tạo NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 35 Hình 16: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng . Đây là loại thiết bị truyền nhiệt có bề mặt truyền nhiệt phẳng, tạo thành từ những tấm bảng ghép vào thành những hộp rỗng nhiều ngăn, chúng có những lỗ nối nhau tương ứng để tạo thành lối chuyển động riêng cho từng lưu chất. Giữa các tấm bản có dùng các tấm đệm kín để đảm bảo ngăn cách hai lưu chất. Bên ngoài có hệ thống các thanh giằng có ốc vặn để ép chặt các tấm bản NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 36 Nguyên tắc hoạt động: Hình 17: Mô tả ngyên tắc hoạt động của thiết bị làm nguội Cứ mỗi giây, ống dẫn mở ra cho lưu chất chảy vào. Giữa mỗi cặp đĩa có một miếng đệm cao su, để ngăn cản lưu chất hòa lẫn vào nhau hoặc rỉ ra bên ngoài. Vì thế, nhiệt được truyền từ lưu chất nóng sang lưu chất lạnh qua các đĩa mỏng làm bằng thép không rỉ. Ưu điểm: - Sử dụng vật liệu mỏng nhất cho bề mặt truyển nhiệt nên quá trình truyền nhiệt đạt tối ưu. - Ngoài ra, dòng chảy rối trong môi trường giúp cho quá trình đối lưu diễn ra thuận lợi hơn, dẫn đến tăng hiệu quả truyền nhiệt giữa các môi trường. - Những dòng chảy rối xuất hiện do bề mặt nhiều khía làm cặn khó hình thành, ưu điểm này nổi bậc so với thiết bị truyền nhiệt dạng ống lòng ống Nhược điểm: Không làm việc dưới áp suất cao và không thích hợp đối với các nguyên liệu dạng nhão và dạng hạt.(Những nếp gấp trên đĩa tạo những điểm “tựa” đã giữ các chất dạng bột nhão và dạng hạt ở lại đó. Vì thế, giữ cho thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng sạch trước khi chạy sản phẩm mới là điều vô cùng khó khăn) NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 37 d) Thông số công nghệ: Nhiệt độ: làm nguội đến nhiệt độ 30-350C. 4. Diệt men a) Mục đích Chuẩn bị: • Trong chế biến chè xanh, không cần tạo nên những biến đổi sinh hóa cho tanin, nên enzyme không có ích cho quá trình chế biến. Vì vậy ngay từ giai đoạn đầu của quá trình chế biến chè xanh người ta phải dùng nhiệt độ cao để vô hoạt enzyme có trong nguyên liệu để không tạo ra sự biến đổi các chất dưới tác dụng của enzyme. • Làm mềm lá chè tạo thuận lợi cho giai đoạn vò tiếp theo b) Những biến đổi trong quá trình diệt men  Biến đổi vật lý: Làm thay đổi trọng lượng , thể tích, các tính chất cơ học chuẩn bị cho giai đoạn vò xoăn cánh chè.  Biến đổi hóa sinh: Trong búp chè có 2 loại enzyme chủ yếu là: • Nhóm enzyme thủy phân : amilase, protease, glucosidase, … • Nhóm enzyme oxi hóa – khử : peroxidase, polyphenoloxidase, … Enzyme peroxidase, polyphenoloxidase đóng vai trò quan trọng nhất và có tác dụng khác nhau ở nhiệt độ cao hơn sẽ bị vô hoạt hoàn toàn.  Biến đổi hóa lý: Các chất mùi dễ bay hơi. Vì vậy, mùi giảm một ít. c) Thiết bị : Thiết bị diệt men bằng không khí nóng Cấu tạo NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 38 Hình 18: Thiết bị Nguyên tắc hoạt động 2 - 3 kg/m 2 120 o C - 125 o 0,45 - 1- 2 58 - 20- 25kg/m 2 30 - , nguy do ít hao hụt các chất tan hơn. d) Thông số công nghệ • : 120 o C - 125 o C • : 1 - 2 • Thời gian làm nguội: 30 - NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 39 5. Vò a) Mục đích Chuẩn bị: Tạo hình xoăn chặt cho cánh chè kết hợp với làm dập một phần tế bào của lá để dịch ép chiết ra ngoài mặt lá tạo thuận lợi cho quá trình trích ly b) Những biến đổi trong quá trình vò  Biến đổi vật lý: -Sự thay đổi về kích thước và hình dạng. -Nhiệt độ tăng do sự cọ xát cơ học của khối trà vào thành máng vò và do quá trình oxy hóa trong khối trà vò.  Biến đổi hóa học: -Giảm lượng chất hòa tan: giảm lượng tannin hòa tan, giảm lượng nhóm chất catechin. -Giảm nhiều lượng chlorophyll. -Sự thay đổi các thành phần khác: các phức chất bay hơi (benzaldehyde, n- pentanol…), các acid hữu cơ, giảm vitamin C ...  Cảm quan: màu sắc do sự oxy hóa tannin trong trà tạo nên các chất màu nâu và đỏ, giảm lượng chlorophyll. c) Thiết bị : Cấu tạo Hình 19 : Thiết bị vò trà NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 40 Thiết bị vò trà thường có 3 bộ phận chính: bộ phận động lực, mâm, thùng chứa nguyên liệu và các bộ phận phụ trợ khác. Trên bề mặt của bàn có những gân nhằm tăng tác dụng vò trà. Nguyên tắc hoạt động Sử dụng lực của máy chuyên dùng làm cho khối trà chuyển động và tự ma sát vào nhau. Sau khi cho lá trà vào máy, khởi động máy, một tay quay sẽ được quay dưới sự điều khiển của motor, 2 tay quay còn lại quay tự do quanh trục của nó. Trục đè sẽ sinh ra áp lực tác dụng khối trà trong suốt quá trình vò trà. Áp lực sinh ra do trục đè cũng sẽ làm cho các chất lỏng trong lá trà được thoát ra ngoài, nhờ đó thực hiện được quá trình vò trà. d) Thông số công nghệ Thời gian vò mỗi mẻ kéo dài khoảng 20 phút. 6. Trích ly: Trích ly là quá trình hoà tan chất tan có trong trà vào dung môi thích hợp. Dung môi thường dùng trong trích ly trà là nuớc. Nước là loại dung môi có nhiều ưu điểm: không có mùi, không độc hại, không gây cháy nổ, rẻ tiền, dễ kiếm….. a) Mục đích: Thu nhận các chất chiết (các chất hòa tan, màu, mùi, …) từ lá trà. b) Những biến đổi trong quá trình trích ly:  Biến đổi vật lý: • Sự khuếch tán của các chất hòa tan vào nước. • Độ nhớt dung môi tăng.  Biến đổi hóa học: • Ở điều kiện nhiệt độ cao, tương tác của acid amin và polyphenol tạo ra các aldehyde dễ bay hơi, tạo hương thơm cho trà. Các acid amin như alanin, phenylalanine, valin, leucine, isoleucine bị giảm đi, trong khi đó hàm lượng các aldehyde như acetaldehyde, aldehyde butyric, aldehyde valeric tăng lên • Phản ứng Maillard - acid amin phản ứng với các đường khử tạo ra màu, mùi của nước trà trích ly.  Biến đổi hoá lý: Có sự chuyển pha Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly: • Đặc tính của nguyên liệu: Hình dạng, kích thước, cấu trúc mao quản của nguyêu liệu. Hàm ẩm của nguyên liệu,hàm ẩm càng cao thì quá trình trích ly càng khó khăn. • Đặc điểm của thiết bị trích ly: Cấu tạo, nguyên lý vận hành, … • Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi phải phù hợp. Dung môi quá nhiều sẽ làm tốn chi phí năng lượng, nếu quá ít thì trích ly không triệt để, tốn thời gian trích ly. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 41 • Nhiệt độ trích ly càng cao càng tốt vì nhiệt độ cao làm tăng độ hoà tan của các cấu tử vào dung môi làm giảm độ nhớt và do đó tăng hệ số khuyến tán và tăng tốc độ quá trình trích ly.Đồng thời sử dụng nhiệt độ cao để vô hoạt enzyme và ức chế vi sinh vật. Nhiệt độ cũng là tác nhân xúc tác cho các phản ứng oxy hóa các hợp chất polyphenol, tạo giá trị cảm quan cho sản phẩm. Tuy nhiên nếu nhiệt trích ly quá cao sẽ gây mất mát các cấu tử mẫn cảm với nhiệt vừa được tạo thành và đồng thới làm tăng độ hoà tan của các chất không mong muốn vào dung dịch. • Phụ thuộc vào thời gian trích ly. • Sự khuấy đảo trong quá trình trích ly. c) Thiết bị: Thiết bị trích ly nhiều bậc Cấu tạo: Thiết bị là một hệ thống gồm nhiều nồi mắc nối tiếp nhau. Hình 20: Thiết bị trích ly nhiều bậc NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 42 Nguyên tắc hoạt động Đây là thiết bị hoạt động gián đoạn. Thường có từ 3-5 nồi chiết. Giữa các nồi thường lắp đặt thêm hệ thống gia nhiệt để điều chỉnh nhiệt cho dòng lưu chất, hay sử dụng vỏ cách nhiệt. Lá trà tươi sau khi qua quá trình vò được nạp vào các nồi và nước nóng sẽ lần lượt đi qua các nồi đó để trích ly chất tan trong trà. Đầu tiên, dung môi được nạp vào nồi 1, từ đó dịch trích ly từ nồi 1 sẽ đi qua nồi 2, quá trình cứ thế tiếp diễn, khi quá trình trích ly ở nồi 4 kết thúc, tháo dịch trích. Bã trà trong các nồi được tháo ra. Nhiệt độ khi vào nồi đầu tiên khoảng 700C tăng dần qua các nồi và khi đến nồi cuối cùng nhiệt độ khoảng 90 0 C. d) Thông số công nghệ • Tỉ lệ trà và dung môi: 1/10 • Nhiệt độ trích ly: 80 – 100oC. • Nồng độ dịch trích: 5- 8%. 7. Lọc a) Mục đích: • Chuẩn bị: cho quá trình phối trộn. • Hoàn thiện: loại tạp chất để tinh sạch và làm trong dịch chiết sau trích ly. b) Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình lọc: • Có sự thay đổi về màu sắc do tạp chất trong dịch trích được tách ra, tăng độ trong, có thể loại bỏ được một số vi sinh vật có hại. • Tổn thất một số chất như: prôtêin kết tủa,chất màu • Trong lọc khung bản có sự tiếp xúc với không khí, nếu diệt men không tốt sẽ làm tổn hao các polyphenol trong trà (bị oxi hóa bởi O2 ) Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc: • Bã lọc trà là loại nén ép được, nên tính chất bã ảnh hưởng rất nhiều. • Việc sử dụng than hoạt tính hoặc bột trợ lọc là bắt buộc . • Vật ngăn lọc được làm bằng vật liệu gì. • Nhiệt độ lọc • Áp suất lọc c) Thiết bị: thiết bị lọc khung bản d) Thông số công nghệ: Áp lực lọc: 3at (được tạo ra bởi bơm nhập liệu). NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 43 8. Phối trộn a) Mục đích Chế biến: Những thành phần nguyên liệu khác nhau bao gồm: nước, syrup đường, dịch chiết từ trà, phụ gia sẽ được phối trộn theo một tỷ lệ xác định để tạo ra sản phẩm. . b) Những biến đổi trong quá trình phối trộn:  Biến đổi vật lý: Sự thay đổi về khối lượng riêng, thể tích của hỗn hợp, các chỉ tiêu vật lý như: độ trong, độ khúc xạ ánh sáng cũng thay đổi, sự biến đổi của các chỉ tiêu nhiệt lý như hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, …  Biến đổi hóa học: - Xảy ra phản ứng Maillard. - pH của hỗn hợp giảm.  Biến đổi hóa lý: Tăng nồng độ chất khô (chất khô của hỗn hợp là tổng chất khô của các cấu tử so với khối lượng của hỗn hợp), tăng độ đồng nhất cho sản phẩm  Biến đổi về mặt cảm quan: Sau khi phối trộn, sản phẩm có vị hài hòa, hương vị đặc trưng. c) Thiết bị: Hình 21: Thiết bị phối trộn d) Thông số công nghệ: - Nồng độ syrup đường đầu vào: 65%. - Nồng độ đường đầu ra: 9- 11%. - pH = 5.5-6 - Nhiệt độ phòng. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 44 9. Tiệt trùng UHT a) Mục đích: - Chuẩn bị: Cho quá trình rót sản phẩm vào chai. - Bảo quản: Đun nóng sản phẩm ở nhiệt độ cao có thể tiêu diệt được vi sinh vật kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm. b) Những biến đổi trong quá trình gia nhiệt:  Biến đổi vật lý: Sự thay đổi về thể tích, khối lượng, tỉ trọng (nước bốc hơi), nhiệt độ…  Biến đổi hóa học: Thay đổi tốc độ các phản ứng hóa học (sự oxy hóa vitamin C, các chất màu).  Biến đổi hóa lý: Độ hòa tan tăng, sự bốc hơi nước, độ nhớt giảm  Biến đổi hóa sinh: Enzym bị vô hoạt  Biến đổi sinh học: Tiêu diệt vi sinh vật trong sản phẩm.  Biến đổi về mặt cảm quan: Độ trong tăng, mùi có thể giảm do sự bay hơi của một số cấu tử hương. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 45 c) Thiết bị tiệt trùng UHT Sử dụng thiết bị truyền nhiệt gián tiếp dạng bản mỏng Hình 22: Thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng Cấu tạo: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng được cấu tạo bởi nhiều đĩa truyền nhiệt rất mỏng, gấp nếp, làm bằng thép không rỉ gắn chặt vào nhau trong khung. Các nếp gấp giúp cho đĩa chống lại sự chênh lệch áp suất, tăng diện tích truyền nhiệt và tạo nên dòng chảy rối trong đường dẫn. Cứ lần lượt như thế , sự chuyển động của dòng chảy rối mang lại hiệu suất truyển nhiệt cao, đây chính là ưu điểm của thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng so với thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ - ống truyền thống NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 46 Nguyên tắc hoạt động: Ban đầu, dung dịch sẽ được gia nhiệt sơ bộ lên đến 95 o C trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng. Tiếp theo, để phối trộn dung dịch và hơi , ta sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ đáy côn. Nhiệt độ phối trộn khoảng 140-150oC. Thời gian tiệt trùng kéo dài trong vài giây. Sau đó, hỗn hợp sẽ được làm nguội và tách bớt 1 phần nước trong thiết bị chân không. Rời thiết bị này dung dịch sẽ giảm nhiệt độ còn 80oC rồi đi vào thiết bị rót sản phẩm Hinh 23: Bộ phận làm nguội d) Thông số kỹ thuật: - Nhiệt độ tiệt trùng : 140oC- 150 oC - Thời gian phối trộn hơi: 2s NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 47 10. Rót chai, đóng nắp: a) Mục đích: • Bảo quản: Rót nóng hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật vào sản phẩm. • Hoàn thiện: Tạo sự thuận tiện trong phân phối, lưu kho, tạo hình thức đẹp hấp dẫn người tiêu dùng. b) Những biến đổi trong quá trình rót chai, đóng nắp: Hầu như không có biến đổi sâu sắc nào diễn ra. c) Thiết bị: Hình 24: Thiết bị chiết rót chai PET tự động dạng tròn Nguyên tắc hoạt động Hỗn hợp sau khi gia nhiệt được chiết rót nóng ở nhiệt độ 75-80 o C vào chai nhựa, sau đó tiến hành đóng kín nắp. Hỗn hợp được bơm từ bồn chứa vào thiệt bị rót với hệ thống tự động, hỗn hợp được rót vào chai với một lượng cố định và chính xác. Sau khi rót, chai được đóng nắp ngay. Thông số công nghệ : Nhiệt độ chiết rót: 75-80oC NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 48 B. QUY TRÌNH 2 Trích ly: Thiết bị trích ly ngược chiều Cấu tạo: • Cửa nhập liệu chất rắn và cửa nhập liệu dung môi. • Cửa tháo liệu chất rắn và cửa tháo liệu dịch trích ly. Hình 25 : Thiết bị trích ly Kenedy Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu đi qua cửa nạp liệu ở đầu thiết bị, còn dung môi đi vào cửa nạp liệu ở cuối thiết bị. Nhờ chuyển động xoay của các cánh quạt đặt từ đầu đến cuối thiết bị tạo động lực đẩy nguyên liệu di chuyển về phía cuối thiết bị, còn dung môi thì đi về phía đầu thiết bị theo đường dốc xuống .Trong quá trình di chuyển, dung môi và nguyên liệu tiếp xúc với nhau, quá trình trích ly diễn ra. Nguyên liệu sau khi tiếp xúc với dung môi và đi về phía cuối thân thiết bị thì được thải bỏ ra ngoài qua cửa tháo liệu, còn dịch trích ly thì đi về phía đầu thân thiết bị và chảy vào bồn chứa. Tốc độ của cánh quạt được điều chỉnh để nguyên liệu lưu lại thiết bị trong một khoảng thời gian cần thiết và lưu lượng của dung môi cũng được điều chỉnh để dịch trích đạt được nồng độ theo yêu cầu. Thông số công nghệ: • Thời gian lưu của nguyên liệu: 0.5 – 2 giờ. • Nhiệt độ dòng dung môi: 80-900C. • Nồng độ dịch trích: 8 – 10%. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 49 C. SO SÁNH HAI QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Quy trình 1 (sử dụng thiết bị trích ly nhiều bậc chéo dòng) Quy trình 2 (sử dụng thiết bị trích ly ngược chiều) Hiệu suất Thấp hơn. Cao hơn, vì dòng dung môi và dòng nguyên liệu chuyển động ngược chiều nhau làm tăng động lực quá trình khuếch tán. Thiết bị Cồng kềnh hơn Ít cồng kềnh hơn Vệ sinh thiết bị Phức tạp Đơn giản (có thể tự vệ sinh) Tổn thất chất dinh dưỡng Tổn thất nhiều hơn, do thời gian lưu của dịch trích trong thiết bị dài hơn Ít tổn thất hơn Chi phí năng lượng Cao hơn, vì tốn nhiều năng lượng để gia nhiệt cho dung môi hơn. Thấp hơn Tính kinh tế Thấp hơn Cao hơn NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 50 IV. CHỈ TIÊU SẢN PHẨM  Chỉ tiêu vật lý: Sản phẩm dạng lỏng  Chỉ tiêu hóa học : Hàm lượng carbohydrate 8-10g/100ml. Hàm lượng natri: 2.5-3.5mg/100ml. pH = 5.5-6. Hàm lượng chất béo : 0 mg Hàm lượng chất đạm : 0 mg Hàm lượng tannin: 2.5mg/lít. Hàm lượng caffein: 0.3mg/lít. Sản phẩm chứa 15-18 mg/100ml chất chống oxy hóa từ lá trà xanh  Chỉ tiêu hóa lý: Sản phẩm chỉ có một pha đồng nhất  Chỉ tiêu sinh học: Giá trị năng lượng: 34kcal/100ml. Không có vi sinh vật gây bệnh: Samonella, E.coli, …nấm men, nấm mốc.  Chỉ tiêu hóa sinh : Enzyme bị hoàn toàn vô hoạt.  Chỉ tiêu cảm quan: Màu: màu vàng nhạt Mùi: hương trà (nếu là trà xanh không độ vị chanh thì có thêm hương chanh) Vị: ngọt, chát, chua  Chỉ tiêu bao bì: Chai phải kín, đảm bảo các yếu tố của môi trường như hơi nước, bụi bẩn, khí, vi sinh vật… không xâm nhập được vào trong thực phẩm. Chai phải đảm bảo không bị biến dạng khi rót nóng sản phẩm vào trong chai. Chai được bao bọc bằng nhãn in màu để hạn chế sự ảnh hưởng của ánh sáng đến sản phẩm. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 51 V. THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ 1. Trích ly có hỗ trợ vi sóng Đã có rất nhiều báo cáo về việc hỗ trợ vi sóng trong quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ thực vật (David T. Bailey, Parh L. Yuhasz, Bo Lin Zheng, Method for isolation caffeine –free catechins from green tea, US patent 6.210.679, 2001; David T. Bailey, Parh L. Yuhasz, Bo Lin Zheng, Method for isolation caffeine – free catechins from green tea, US patent 6.210.679, 2001 ; E.Surducan, Camellia Neamtu, V. Surducan, Gabiela Nagy, S.Filip, Microwave power assisted sample preparation, extraction studies, Studia Universitatis Babes-Bolyai, Physica, Special Issue, 2001). Quá trình trích ly đã được thực hiện trong một lò vi sóng trong nước (Whirpool oven, công suất 450, 600, 800 W). Lá trà tươi được cắt với kích thước 1 – 1.5mm, sau đó ngâm trong nước (tỷ lệ 1:5 đến 1:15 g/ml) trong thời gian nhất định (10 – 30 phút), sau đó được chuyển đến bồn chứa, chỉnh pH rồi đưa vào lò vi sóng. Quá trình ngâm trước khi trích ly giúp dung môi hấp thụ hoàn toàn vào nguyên liệu tăng hiệu suất trích ly. Hiệu suất trích ly chỉ đạt 73.64% khi không có quá trình ngâm và đạt 82.56% khi thời gian ngâm là 30 phút. Việc bức xạ đã được điều chỉnh trong lò vi sóng theo chu kỳ bình thường (một phút bức xạ và hai phút ngưng) để giữ nhiệt độ không tăng lên trên 80oC. Thời gian chiếu xạ là khoảng 6 phút. Sau đó ngừng chiếu xạ và bắt đầu tiến hành trích ly. Quá trình trích được lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi nước trích ly hầu như không thay đổi màu sắc. Thời gian trích khoảng 18 phút. Hình 26: Biểu đồ thể hiện kết quả trích ly bằng vi sóng NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 52 Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ nguyên liệu / dung môi không có nhiều ảnh hưởng đến sản lượng trích ly. Có thể sử dụng số lượng dung môi lớn để đạt hiệu suất trích ly cao hơn, tỷ lệ các chất không mong muốn cũng bị pha loãng (do nước là thành phần chính trong trà xanh đóng chai nên không cần loại bỏ dung môi). Phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng hữu hiệu hơn phương pháp trích ly thông thường về chất lượng, thời gian và chi phí năng lượng. Bảng 13: So sánh kết quả của việc trích ly có hỗ trợ vi sóng và các phương pháp khác Phương pháp Sự trợ giúp của vi sóng Hoàn lưu nước nóng Khai thác ở nhiệt độ phòng Thời gian trích ly 6 phút 60 phút 24 giờ Catechins 16,90 (% trọng lượng khô) 13,45 10,12 NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 53 2. Trích ly trà có hỗ trợ siêu âm Sóng siêu âm làm xuất hiện các bọt khí nhỏ. Các bọt khí này khi biến mất sẽ gây áp suất cục bộ làm tổn thương màng tế bào tạo điều kiện cho các chất hòa tan khuếch tán tốt hơn vào dung môi. Ngoài ra còn có thể giải thích cơ chế của phương pháp này dựa trên nguyên lý nén và kéo. Sóng siêu âm có bản chất là các sóng hình sin có 2 nửa chu kì âm và dương. Trong mỗi nửa chu kì của sóng siêu âm sẽ có hai sự tác động trái ngược nhau lên các phần tử trên màng tế bào như là sự nén và kéo. Hai tác động này làm cho các phần tử “căng thẳng” và bị xé nhỏ ra. Trà sau khi được cắt nhỏ khoảng 1- 1,5 mm được cho vào bể ngâm với nước trong thời gian 20-40 phút. Sau đó tiến hành xử lý trong bể sóng siêu âm (40W và 500 kHz) khoảng 15 phút. Tiến hành trích ly trà bằng nước ở nhiệt độ 300C. Lặp lại quá trình trích cho đến khi nước trà hầu như không thay đổi về màu sắc. Thời gian trích ly là 60 phút, tương ứng với khoảng 3-4 lần trích. 3. Giống trà Trong trà xanh có chứa các loại polyphenol có khả năng chống oxy hóa, có lợi cho sức khỏe con người như catechin, anthoxanthin, anthoxyanne...Do đó quá trình s ản xuất trà xanh nên giữ lại các chất này. Nhưng do trong quá trình chế biến những chất này thường bị oxy hóa bởi các tác nhân oxy hóa như ánh sáng, nhiệt đô, oxy không khí…Vì vậy người ta đã tiến hành nghiên cứu trên 5 giống trà LD97,PH1, HAT, LDP, TB14 từ vùng Bảo Lộc, Lâm Đồng để tìm ra giống trà cho sản lượng các chất trên là cao nhất. Để theo dõi quá trình trích ly trà, caffeine và bốn catechins được chọn làm chuẩn, thành phần của chúng đã được xác định bằng thang so màu HPLC. Trong thử nghiệm, dựa vào các peak để định tính và định lượng catechin (C), epicatechin (EC), epicatechin gallate (ECG), epicagallocatechin gallate (EGCG) và caffeine. s Các kết quả cho thấy trà HAT có lượng catechin ( C / (C + ECG + EC + EGCG) = 20,49%) cao hơn của LD97, PH1, LDP1, TB14 (14.32%, 16.09%, 16.32% và 15.26% tương ứng). Vì vậy, trà HAT nên được sử dụng làm nguyên liệu cho khai thác. Trong số bốn hợp chất catechin xác định, phong phú nhất là epigallocatechin gallate (trong đó chiếm 80% tổng số catechins trong HAT, PH1 và LDP1, 65% trong LD97 và TB14), sau đó là epicatechin gallate (khoảng 12 - 18% của tổng số catechins) và epicatechin (7 -12%). Caffeine được phân phối đều giữa các năm nguồn gốc trà (từ 2,5% đến 3,3%). Lượng caffeine có thể không phụ thuộc vào nguồn gốc trà hoặc điều kiện của các thử nghiệm. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 54 Bảng 14: Phân tích thành phần hợp chất catechin và caffeine trong dịch trích trà Tea breeds Catechin (% dried weight) Caffeine (%dried weight) C EC EGCG ECG Total LD97 0.87 1.78 9.11 2.56 14.32 2.8 PH1 0.39 0.93 12.85 1.92 16.09 3.3 HAT 0.19 1.52 16.30 2.48 20.49 3.2 LDP 0.08 1.03 13.57 1.63 16.32 2.5 TB14 0.41 1.94 10.09 2.82 15.26 3.1 ( Phạm Thành Quân , Nguyễn Hải Hà , Nguyễn Xuân Đề, Trương Ngọc Tuyền - đại học Bách Khoa tp Hồ Chí Minh ,Tống Văn Hằng - đại học Quốc Tế tp Hồ Chí Minh) 4. Nghịch đảo đường bằng xúc tác enzyme invertase Sản xuất đường nghịch đảo bằng phương pháp enzyme có một số ưu điểm so với sử dụng xúc tác là acid : - Điều kiện phản ứng ôn hòa hơn : các chế phẩm invertase hiện nay thường có nhiệt độ tối thích dao động trong khoảng 50 – 60 0 C và pH tối thích nằm trong vùng acid yếu. Điều này sẽ tiết kiệm chi phí năng lượng cho quá trình sản xuất và ngăn ngừa hiện tượng syrup bị sẫm màu. - Chất lượng syrup thu được sẽ tốt hơn Invertase có tên khoa học là β-D fructofuranosidefructrhydrolase với mã quốc tế EC.3.3.3.26. Enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân liên kết glycoside giữa gốc α –D- glucose và β –D-fructose trong phân tử đường saccharose. Cơ chế xúc tác của enzyme này đã được khảo sát bởi Reddy và Maley như sau : - Đầu tiên enzym invertase sẽ tạo phức với cơ chất saccharose thông qua trung tâm hoạt động tại vị trí Glu-204 bằng liên kết hydro. - Tiếp theo gốc fructose trong phân tử saccharose sẽ liên kết với Asp-23 của phân tử enzym bằng liên kết cộng hóa trị tại vị trí C2 và làm cho liên kết glucoside giữa glucose và fructose bị cắt đứt. Khi đó , phân tử α-D- glucose sẽ nhận proton từ Glu-204 và thoát ra khỏi trung tâm hoạt động của enzym. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 55 - Cuối cùng là sự cộng nước vào phân tử fructose và cắt đứt liên kết cộng hóa trị giữa fructose và Asp-23. Phân tử fructose sẽ tách ra khỏi trung tâm hoạt động của enzyme. Ở quy mô công nghiệp, quá trình nghịch đảo đường bằng invertase được thực hiện bởi hai dạng chế phẩm : enzyme hòa tan và enzyme cố định. Enzyme cố định được sử dụng trong thiết bị phản ứng liên tục hoặc được sử dụng nhiều lần trong thiết bị phản ứng gián đoạn. Ngược lại , enzyme tự do thường chỉ được sử dụng một lần trong thiết bị phản ứng gián đoạn. Dựa trên đặc điểm này, khái niệm enzyme cố định bao gồm những trường hợp sau : - Enzyme ( dạng hòa tan) được gắn với chất mang ( dạng không tan ) để tạo phức “enzyme-chất mang” không tan trong môi trường phản ứng pha lỏng ( cơ chất và sản phẩm ở dạng hòa tan). - Enzyme ( dạng hòa tan) được gắn lên chất mang ( dạng hòa tan) để tao phức “enzyme- chất mang” hòa tan trong môi trường phản ứng pha lỏng nhưng sự dịch chuyển của phức “enzyme-chất mang” trong môi trường phản ứng bị hạn chế. - Enzyme ( dạng hòa tan) trong môi trường phản ứng pha lỏng ( cơ chất và sản phẩm ở dạng hòa tan) nhưng vị trí của enzyme trong bình phản ứng bị hạn chế bởi hệ thống membrane. Ứng dụng invertase cố định trong quá trình nghịch đảo saccharose theo phương pháp tĩnh: cố định enzyme trong gel alginate. Hiệu suất thủy phân tăng từ chu kì một đén chu kỳ 4, sau đó giảm dần. hiệu suất thủy phân cao nhát là 95% ở chu kỳ 4 và thấp nhất là 73% ở chu kỳ 10. Mansour và cộng sự (2003) cố định invertase trên chất mang celite và polyacrylamide. Kết quả thực nghiệm cho thấy invertase cố định có thẻ tái sử dụng đến 20 chu kỳ mà hoạt tính enzyme bị giảm đi không đáng kể. Tumturk và cộng sự (2000) khi thủy phân saccharose bàng invertase cố định trên acid-co-alkyl polyamine, các tác giả có thể tái sử dụng invertase cố định đến 50 lần trong 5 ngày liên tiếp. Ở lần sử dụng thứ 50, hoạt tính invertase cố định vẫn giữ được 98% so với giá trị ban đầu. Quy trình thủy phân saccharose bằng invertase cố định được thực hiện tương tự như trong trường hợp sử dụng invertase tự do. Đặc điểm khác biệt là sau mỗi chu kì phản ứng, chúng ta cần lọc hỗn hợp qua rây để tách chế phẩm invertase cố định ra khỏi dung dịch phản ứng. sau đó dung dich phản ứng được đưa trở lại nồi nấu syrup. Ngoài ra, việc đun sôi còn có tác dụng vô hoạt ngững phân tử enzyme invertase bị tách khỏi chất mang và bị rửa trôi vào dung dịch phản ứng trong quả trình thủy phân. Cuối cung syrup được đưa qua thiết bị lọc khung bản để tách các tạp chất không tan còn sót lại rồi được làm nguội trên thiết bị trao bổi nhiệt trước khi được bơm vào bồn bảo quản. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 56 Đối với chế phẩm invertase cố định, sau khi được tách khỏi syrup , sẽ được đem xử lý trước khi tải sử dụng cho mẻ sản xuất tiếp theo. Tùy thuộc vào bản chất của chất mang và phương pháp cố định mà phương pháp sử lý sẽ khác nhau. Ví dụ như trong trường hợp invertase cố định trong gel alginate, đầu tiên người ta sẽ ngâm các hạt gel có chứa enzyme tronng nước vô khuẩn có khuấy đảo nhẹ. Nhiệt độ của nước rửa là 2-4 0 C. Khi đó, một số tạp chất bám trên vùng bề mặt của hạt gel sẽ khuếch tán vào nước. Cần chú ý là sự khuấy đảo trong quá trình rửa các hạt gel cần phải được thực hiện nhẹ nhàng, tránh làm vỡ hạt. Thời gian rửa hạt kéo dài khoảng 15-30 phút. Sau quá trình rửa, các hạt gel chứa invertase có thể được tiếp tục tái sử dụng ngay cho một chu kì sản xuất mới. Trong một số trường hợp, đẻ tăng độ rắn chắc cho các hạt gel, người ta có thể ngâm hạt trong dung dịch CaCl2 2% trong thời gian vài giờ. NƯỚC TRÀ XANH ĐÓNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Trang 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. KS. Bùi Thế Đạt – PGS.PTS. Vũ Khắc Nhượng, Kỹ thuật gieo trồng và chế biến trà và cà phê, Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội, 1999. [2]. Lê Bạch Tuyết, Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản giáo dục, 1996. [3]. Lê Ngọc Tú, Hoá sinh công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002. [4]. Ngô Hữu Hợp, Hóa sinh chè, Nhà xuất bản Đại học Bách Khoa, 1984. [5]. Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống, tập 1 : công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa , Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004 [6]. Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống, tập21 : công nghệ sản xuất thức uống, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004. [7]. Võ Văn Bang-Vũ Bá Minh, Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm, Tập 3: truyền khối, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2001. [8]. Phạm Văn Bôn, Quá trình và thiết bị truyền nhiệt Tập1, tập 2, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004. [9]. Brennan J.G., Butter J.R., Cowell N.D., Lilley A.E.V., Food engineering operations 3 rd edition, Elsevier Applied Science, London & New York, 1990. [10].George Di.Saravacos, Athanasios E.Kostaropoulos, Handbook of food processing equipment, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002. [11]. I.A.Khôtrôlava (dịch: Ngô Hữu Hợp – Nguyễn Đăng Vinh), Kỹ thuật chế biến trà, Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội, 1985. [12]. Malcolm J.W.Povey and Timothy J.Mason, Ultrasound in food processing, Blackie academic & professional. Một số tài liệu tham khảo từ internet.