Đề tài Quy trình sản xuất trà xanh đóng hộp

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Tại nhiều nước phát triển như Nhật Bản, Singapore, Đài Loan, Malaysia, …, cuộc sống công nghiệp tất bật khiến người ta không thể chuẩn bị cho mình một tách trà xanh theo cách truyền thống, đó là cơ hội kinh doanh lớn cho những nhà sản xuất nước giải khát hàng đầu. Trà xanh xuất hiện dưới nhiều dạng bao bì, phục vụ cho nhiều nhu cầu, đối tượng khác nhau. Tuy nhiên, trà xanh đóng trong chai PET hoặc đóng lon gần đây đã trở thành một xu hướng phổ biến vì nó tiện dụng, mọi lúc mọi nơi. Đề tài của nhóm em là: “Quy trình sản xuất trà xanh đóng hộp”, thuộc môn học Công nghệ chế biến thực phẩm, đề tài này liên quan đến xu hướng phát triển mới của trà xanh, đây là đề tài khá mới mẻ nên trong quá trình thực tìm tư liệu, thông tin, nhóm em gặp khá nhiều khó khăn, nhưng nhờ sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phẩm, mà đặc biệt là thầy Lê Văn Việt Mẫn, nhóm em đã hoàn thành đề tài này, xin cảm ơn sự giúp đỡ của quý thầy cô, cũng như cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của các bạn trong quá trình thực hiện đề tài. Bài báo cáo của nhóm em không tránh khỏi thiếu sót, xin quý thầy cô chỉ dẫn thêm, giúp chúng em có kinh nghiệm để thực hiện những báo cáo tiếp theo, xin chân thành cảm ơn. I. GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU I.1 Nguồn gốc ra đời của cây trà Theo truyền thuyết, vào năm 2737 trước Công nguyên, một vị Hoàng đế của Trung Quốc có tên là Sheng Nung đang ngồi uống nước dưới một gốc cây thì vô tình có một lá cây rớt ngay vào ly nước của ông đang uống. Sự có mặt của chiếc lá đó trong nước nóng đã tạo ra một thức uống có mùi vị rất đặc trưng, khi uống vào lại tạo cho người uống sự minh mẫn, sảng khoái khác thường. Từ đó, trà ra đời. Ngày nay, trà đã trở thành một thức uống phổ biến trên toàn thế giới và ước tính có khoảng 20 tỉ tách trà được uống mỗi ngày. I.2 Đặc điểm thực vật của cây trà: Lá non Tôm trà I.2.1 Đặc điểm: Hình 1: Cây trà Hình 2: Hoa trà Hình 3: Búp trà 1 tôm và 2 lá non Hoa trà: Màu trắng với nhiều nhị vàng. Mỗi hoa gồm 7 cánh và hàng tá nhị dài. Quả trà: thường mọc thành từng chùm 3. Ban đầu có màu xanh của chồi, sau đó tăng trưởng và cứng dần thành quả màu nâu chứa hạt bên trong. Khi quả chín, vết rãnh mở ra. Hạt bên trong có thể được dùng để gieo trồng. Thân cây: đơn trục; 3 loại: thân gỗ, thân bụi và thân nhỡ (bán gỗ). Lá trà: mọc cách trên cành, mỗi đốt có một lá, hình dạng và kích thước thay đổi tùy giống. Lá trà có rõ gân, rìa có răng cưa. Búp trà: là giai đoạn non của một cành trà: được hình thành từ các mầm dinh dưỡng, gồm có tôm (phần lá non trên đỉnh chưa xòe) và 2 – 3 lá non. Có hai loại búp: búp bình thường và búp mù. Trên 1 cành trà: 1 năm có 4 – 5 đợt sinh trưởng của búp. I.2.2 Phân loại thực vật: Ngành Hạt kín Angiospermae Lớp Song tử điệp Dicotylednae Bộ Chè Theales Họ Chè Theaceae Chi Chè Camellia (Thea) Loài C.sinensis Tên khoa học: Camellia sinensis (L) (hay Thea sinensis L.) (1935 – Hội nghị Quốc tế về thực vật) I.3 Thành phần hóa học của nguyên liệu: I.3.1 Thành phần hóa học của lá trà tươi: Lá trà tươi Chất khô (20-25%) Chất khô không hoà tan trong nước Nước (75 – 80%) Chất khô hoà tan trong nước + Catechin + Vitamin + Acid amin + Saponin + Caffein + Fluoride + Saccharide + Flavonoids + Chất khoáng + Pectin Không tan trong dầu + Cellulose + Protein Hoà tan trong dầu + Carotene + Vitamin E + Chlorophyl Nước : Hình 4: Thành phần các chất có trong lá chè tươi Bảng 1: Thành phần hóa học của tôm trà tươi Thành phần % khối lượng chất khô Polyphenol 25 – 30 Epigallocatechin gallate 8 – 12 Epicatechin gallate 3 – 6 Epigallo catechin 3 – 6 Epicatechin 1 – 3 Catechin 1 – 2 Gallocatechin 3 – 4 Flavonols và flavonol glucosides 3 – 4 Polyphenolic acids and depsides 3 – 4 Leuco anthocyanins 2 – 3 Chlorophylls và các chất màu khác 0.5 – 0.6 Khoáng 5 – 6 Caffeine 3 – 4 Theobromine 0.2 Theophylline 0.5 Amino acid 4 – 5 Acid hữu cơ 0.5 – 0.6 Monosaccharide 4 – 5 Polysaccharide 14 – 22 Cellulose và hemicellulose 4 – 7 Pectin 5 – 6 Lignin 5 – 6 Protein 14 – 17 Lipid 3 – 5 Các hợp chất bay hơi 0.01 – 0.02 Bảng 2: Thành phần hóa học liên quan đến màu, mùi, vị của trà Thành phần Màu Thành phần Vị Thành phần Hương Theaflavins Thearubigins Flavonol glycoside Pheophorbide Pheophytin Carotene Nâu vàng Nâu đỏ Vàng sáng Hơi nâu Hơi đen Vàng Polyphenol Amino acid Caffeine Theaflavin Thearubigin Chát Dư vị ngọt Đắng Chát Hơi chát Linalool, Linalool oxide Phenylacetaldehyde, Geraniol Nerolidol,Benzaldehyd Methyl salicylate, Phenyl ethanol Trans-2-Hexenal, Grassy n-Hexanal, b-Ionone, Cis-3-Hexenol, Ngọt Hương hoa cỏ (Floral) Trái cây Hương tươi (Fresh flavour) I.3.1.1 Nước Trong lá trà, nước là môi trường xảy ra sự tác dụng tương hỗ giữa các chất hòa tan. Ngoài ra, nước còn là thành phần chính tham gia vào các phản ứng thủy phân và oxy hóa – khử xảy ra không ngừng trong các tế bào của lá. Xét thành phần khối lượng, nước là thành phần chủ yếu của lá trà. Theo số liệu của Phòng nghiên cứu trà và các cây trồng á nhiệt đới Liên bang do R. Xiloxantri về hàm lượng nước trong búp trà gồm một tôm ba lá trong các tháng bằng % được thể hiện ở bảng 3: Bảng 3: Thành phần độ ẩm thay đổi theo tháng trong năm. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Độ ẩm,% 63.6 63.6 62.9 77.3 77.5 77.5 78.5 77.8 77.2 75.6 73.5 70.3 I.3.1.2 Hợp chất polyphenol Các hợp chất polyphenol trong trà được chia thành 4 nhóm chính: Hợp chất catechin Hợp chất anthoxanthin Hợp chất anthocyanne Các acid phenolcarboxylic cùng các hợp chất khác Hợp chất catechin: Có 6 loại catechin trong trà, bao gồm: D, L catechin L – epicatechin D, L – galocatechin L – eigalocatechin L – eigalocatechinsingalat L – galocatesingalat Các catechin trên chính là thành phần chính của chất tannin trong trà. Catechin gây nên vị đắng và chát nhẹ cho trà. Catechin là tác nhân chính tạo màu cho nước trà khi đã qua chế biến. Bảng 4 : Các chất catechin trong hỗn hợp tannin của búp trà ba lá, giống trà Grudia (theo%) (±) catechin 0.4 (-) epicatechin 1.3 (±) galocatechin 2.0 (-) epigalocatechin 12.0 (-) epicatechingalat 18.1 (-) epigalocatechingalat 58.1 (-) galocatechingalat 1.4 Chế phẩm catechin trà được dùng như một vitamin P rất cần cho cơ thể người (người lớn cần 200mg và trẻ em cần 100mg mỗi ngày). Hiện nay, người ta đã thiết lập được phương pháp thu nhận chế phẩm catechin (vitamin P) từ lá trà già và dùng để chữa bệnh có hiện tượng chảy máu trong cơ thể do nhiễm độc các mao quản, chữa bệnh huyết áp cao và tê thấp tim. Chế phẩm catechin của trà có độ tinh khiết cao, có tác dụng chữa bệnh nhiễm phóng xạ và có hoạt tính chỉ thua kém natrigalat. b. Hợp chất anthoxanthin: Người ta đã tìm thấy một số anthoxanthin có trong lá trà thuộc các giống khác nhau: Campherol và các glycoside của nó. Quexectin và các glycoside của nó. Miricetin và các glycoside của nó. Anthoxanthin có vị đắng chát, tham gia vào sự tạo màu cho nước trà nhưng không nhiều do có lượng tương đối ít so với hợp chất catechin. c. Hợp chất anthocyanne: Tồn tại trong trà dưới dạng liên kết với một gốc đường, tan trong nước, màu sắc phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như nhiệt độ, nồng độ và thành phần các hợp chất khác. Hợp chất anthocyanne có vị đắng, trong lá trà càng chứa nhiều anthocyanne thì vị càng đắng không hợp khẩu vị người tiêu thụ. d. Các acid phenolcarboxylic: Là các hợp chất hữu cơ có công thức hoá học vừa chứa gốc phenol vừa chứa gốc cacboxyl. Trong lá trà tươi có chứa nhiều chất thuộc các acid phenolcacboxylic. Chất đơn giản nhất đã tìm thấy trong lá trà là acid galic. Ngoài ra còn tìm thấy các acid sau: Acid elagic Acid metadigalic Acid izolorogenic Acid clorogenic Acid cafeic Acid paracumaric Acid paracumarilquinic Axit galoilquinic Các acid phenolcacboxylic trong trà có hàm lượng không nhiều, tuy nhiên, các hợp chất này góp phần tạo nên vị trà đặc trưng. Phức chất tannin (chất chát) Trong thành phần hóa học của trà tươi hay trà thành phẩm, chất chát (hay còn gọi là phức chất tannin) giữ một vị trí hết sức quan trọng vì nó quyết định chất lượng của trà. Tannin không những tạo nên vị độc đáo cho trà mà còn tham gia vào các quá trình biến đổi hóa học dưới tác dụng của các enzyme oxy hóa để tạo ra hương thơm và màu sắc đặc trưng cho mỗi loại trà. Tannin không phải là một đơn chất mà là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất có đặc tính polyphenol. Trong thành phần của của phức chất tannin của trà gồm có các polyphenol catechin đơn giản các sản phẩm oxy hóa của chúng. Dưới tác dụng của nhiệt và ẩm, sản phẩm thu được là trà xanh có vị chát mạnh, hậu ngọt, có nước màu xanh tươi hoặc xanh vàng, có mùi thơm đặc trưng. Hợp chất alkaloid Alkaloid là những chất không màu, một số ít có màu vàng, chúng có tính kích thích đầu lưỡi, có vị đắng. Thành phần chủ yếu là cafein. Cafein có công thức phân tử: C8H10N4O2, công thức cấu tạo: Cafein là chất alkaloid chủ yếu và quan trọng nhất trong lá trà, có vị đắng, không mùi. Cafein tác dụng với tannin trà sẽ tạo thành váng khi để nguội nước trà, gọi là hợp chất tanat cafein. Theo quan điểm của một số tác giả thì cafein có khả năng giữ lại sự đông tụ của protein. Bảng 5: Hàm lượng cafein của lá trà. Các loại lá Hàm lượng cafein (%) Lá tươi 2.87 Lá héo 2.61 Lá lên men 2.35 Chất lượng trà phụ thuộc nhiều vào lượng cafein, cafein càng nhiều thì chất lượng càng giảm, nhưng không thể thiếu cafein trong thành phần của trà. I.3.1.3 Protein Protein là một trong các nhóm chất chủ yếu và quan trọng trong thành phần của lá trà. Trong quá trình chế biến trà, protein là nguồn cung cấp các acid amin tự do vì một phần protein bị phân giải bởi các enzym tương ứng tạo ra các acid amin kết hợp với tannin hoặc đường trở thành các aldehyde bay hơi, góp phần tăng cường hương thơm cho trà. Trong lá trà, protein chủ yếu là protein có tính tan trong kiềm như glutelin. Ngoài ra, còn có protein hòa tan trong nước, trong rượu và trong acid. Các hợp chất chứa Nitơ có trong lá trà với hàm lượng rất lớn, chỉ tính lượng protein cũng đã chiếm tới 25 – 30% trọng lượng chất khô. Lượng Nitơ trong lá trà tươi chiếm 4.5%, trong đó chủ yếu là Nitơ của protein (khoảng 3%). Về thành phần acid amin có trong lá trà , những phương pháp sắc ký trên giấy đã tìm thấy 17 loại như sau: alanin, serin, threonin, arginin, histidin, lysin, tyrosin, phenylalanin, prolin, aspartic, … I.3.1.4 Acid hữu cơ Trong lá trà tươi, người ta tìm thấy các acid hữu cơ sau đây: Acid oxalic hòa tan 0.20% Acid oxalic không hòa tan 0.82% Acid malic 0.30% Acid citric 0.103% Acid succinic 0.006% Các acid hữu cơ kể trên trong các công đoạn chế biến thường có sự thay đổi về số lượng. I.3.1.5 Glucid Lá trà chứa hầu hết các loại đường như: glucose, fructose, galactose, maltose, citose, arabinose, ribose, … Hàm lượng monose trong lá trà chỉ chiếm 1 – 2% và saccharose chiếm từ 0.5 – 2.5%. Trong khi đó, hàm lượng các polysaccharide trong lá trà lên đến 10 – 12% và cao hơn nữa. Lá càng già thì lượng đường khử và saccharose cũng như tổng lượng đường hòa tan càng lớn. Lượng tinh bột, cellulose và hemicellulose cũng tăng theo mức độ trưởng thành của lá trà . Như vậy, nguyên liệu càng già, chất lượng của nó càng kém, hay nói cách khác, quy luật biến đổi hàm lượng của các hydratecarbon trong lá trà ngược lại với quy luật biến đổi hàm lượng của các hợp chất có giá trị (tannin, cafein, protein, …). Do đó, hàm lượng hydratcarbon trong lá trà càng cao (chủ yếu chứa các polysaccharide không tan) thì chất lượng trà càng thấp. Tuy nhiên, các đường hòa tan trong lá trà dù hàm lượng rất thấp nhưng chúng có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng của trà. Trước hết, chúng góp phần điều hòa vị trà, nhưng quan trọng hơn cả là, các đường khử dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc trong khi tác dụng với tannin, acid amin có mặt trong lá trà sẽ tạo cho trà có hương thơm đặc trưng và ảnh hưởng đến màu sắc của nước trà. Chẳng hạn, trong sự tác dụng tương hỗ giữa glucose và fructose với acid amin phenylalanin và tannin tạo thành các aldehyde bay hơi có mùi thơm của hoa tươi, mùi mật ong. Ngoài ra, cần nhấn mạnh rằng, glucose và fructose dưới tác dụng của nhiệt độ cao trong quá trình chế biến nhiệt cho trà sẽ tham gia vào quá trình caramel hóa tạo cho trà có mùi cốm thơm dễ chịu. I.3.1.6 Lipid Chất béo là chất có tính hấp phụ và là chất giữ mùi. Mặt khác, bản thân chất béo có một số cấu tử có sẵn mùi thơm dễ chịu hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ cao chuyển hóa thành các chất có mùi đặc trưng góp phần tham gia trực tiếp vào sự hình thành hương thơm độc đáo của sản phẩm. Ngoài ra, cũng do các tính chất trên của chất béo mà làm cho trà dễ bị nhiễm các mùi lạ và khó khử chúng khi vô ý để trà tiếp xúc với các vật có mùi khó chịu như mùi mốc, mùi bao bì, mùi dầu hỏa, … I.3.1.7 Pectin Hợp chất pectin thuộc nhóm hydratcarbon và là hỗn hợp phức tạp của poly saccharide 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. Bảng 6: 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.3.1.8 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.3.1.9 Chất tro Thành phần tro của lá trà tươi dao động từ 4 – 7%. I.3.1.10 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. I.3.1.11 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.3.1.12 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.3.2 Phụ gia a. Đường: Sử dụng đường RE. Acid citric: Dạng kết tinh khan hoặc với một phân tử nước. Màu: Sử dụng chất màu tự nhiên. Hương liệu: Hương chanh, đào, … Vitamin C: Bột hay tinh thể màu trắng hay hơi vàng, không hôi, vị chua. I.4. Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu I.4.1 Chỉ tiêu chất lượng của lá trà tươi Bảng 7: 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.4.2 Chỉ tiêu của nước Chỉ tiêu hóa lý: Độ cứng tổng: max 2mg đương lượng/L Chất khô: max 850mg/L Sắt, mangan, nhôm: max 0.1mg/L Clo: âm tính Chỉ tiêu vi sinh: Tổng số vi sinh vật hiếu khí: max 75cfu/mL Không có vi sinh vật gây bệnh. I.4.2 Chỉ tiêu của phụ gia Đường: Chỉ tiêu hóa lý: Hàm lượng saccharose ³ 99.8 (% chất khô) Độ ẩm £ 0.05 (% khối lượng) Hàm lượng đường khử £ 0.03 (%khối lượng) 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. Acid citric: Chỉ tiêu hóa học: Acid citric monohydrat >99.5% Tro (%) < 0.1 (thượng hạng) – 0.3 (hạng 1) H2SO4 tự do (%) < 0.01(thượng hạng) – 0.03 (hạng 1) As (%)< 0.00007 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. II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ II.1 Quy trình công nghệ dạng sơ đồ khối Vò Trích ly Lọc Nước Phối trộn Rót chai Gia nhiệt Phụ gia Chai Ghép mí Sản phẩm Trà tươi Bã Bã Saccharosee Acid citric Nấu syrup Lọc Làm nguội Than hoạt tính Bột trợ lọc Nước Cặn Ghép mí Gia nhiệt Gia nhiệt Hình 5: Quy trình công nghệ sản xuất nước trà xanh đóng chai. II.2 Quy trình công nghệ dạng sơ đồ thiết bị II.2.1Quy trình 1 II.2.2 Quy trình 2 II.3 Giải thích quy trình công nghệ II.3.1 Quy trình 1 Nấu syrup: Mục đích: Chuẩn bị: Đồng nhất dịch syrup để thuận tiện cho quá trình phối trộn. Chế biến: Để thu nhận hỗn hợp đường nghịch đảo. 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). 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, mùi vị. Thiết bị: Hình 6: Thiết bị nấu syrup Cấu tạo thiết bị: Thiết bị có dạng hình trụ, đáy cầu, 2được 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%. Cách tiến hành: Cho nước vào thiết bị và gia nhiệt nước đến nhiệt độ 55 – 600C. 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. 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. Nồng độ đường trong syrup: 65% khối lượng. Lọc: Mục đích: Hoàn thiện: tách các hợp chất màu và một số tạp chất khác sau khi đã xử lý syrup với than hoạt tính nhằm hoàn thiện độ trong của syrup. 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. Thiết bị: thiết bị lọc khung bản Cấu tạo: Đây là loại thiết bị lọc làm việc gián đoạn, nghĩa là nhập liệu vào liên tục, nước lọc lấy ra liên tục nhưng bã được tháo theo chu kì. Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu bởi khung và bản. Hình 7: 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 dịch lọc. Khung và bản thường được chế tạo có dạng hình vuông và phải có sự bít kín tốt khi ghép khung và bản. Khung và bản được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ. Giữa khung và bản là vách ngăn lọc. Vách ngăn lọc thể hiện 3 tính năng cơ bản: Giữ pha rắn cảng 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. Hình 8: Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc khung bản. Nguyên lý hoạt động: Dịch lọc chảy từ bản qua hệ thống đường ống và lấy ra ngoài. Bã được giữ trên bề mặt của vách ngăn lọc và được chứa trong khung. Khi bã trong khung đầy thì dừng quá trình lọc để tiến hành rửa và tháo bã (rửa bã là quá trình trích ly các chất hòa tan còn nằm trong pha rắn vào nước rửa). Ưu điểm: Thời gian lọc: nhanh. Lượng nước rửa: ít. Độ ẩm bã: thấp. Diện tích bề mặt lọc lớn. Tính linh động cao (dễ tăng giảm diện tích lọc). Giá bảo trì thấp. 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. Một số thiết bị lọc khung bản dùng trong quy mô công nghiệp: Hình 9: Thiết bị FDHS 600 × 600 Số bản 40 60 80 100 120 160 Kích thước của mỗi bản lọc (mm) 600 x 600 Diện tích bề mặt lọc (m²) 13.2 19.8 26.5 33.0 39.7 53.0 Áp suất làm việc tối đa (MPa) 0.4 Hình 10: Thiết bị của hãng Niro Kích thước: 400/600/1000/1200mm. Vật liệu: thép không rỉ. Diện tích lọc: 0.3 – 550 m2. Thông số công nghệ: Áp lực lọc: 3at (được tạo ra bởi bơm nhập liệu). Làm nguội: Mục đích: Chuẩn bị: hạ nhanh nhiệt độ dịch nha, chuẩn bị cho quá trình phối chế hoặc bảo quản. 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. Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Hình 11: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản 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 Nguyên tắc hoạt động: 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. Hệ quả của hệ số truyền nhiệt cao trên từng khu vực không chỉ đòi hỏi một bề mặt truyền nhiệt nhỏ hơn mà còn mang lại hiệu quả cao trong quá trình chế biến. Sự chảy rối mạnh giúp khả năng tự lau sạch hiệu quả hơn, giảm thiểu sự đóng cặn trên bề mặt truyền nhiệt. Điều này có nghĩa là thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng giữ cho thời gian bảo dưỡng được lâu hơn. Vì thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng được cấu tạo bởi một khung chứa các đĩa, nên ta có thể thêm nhiều đĩa vào khung để tăng năng suất, và có thể tách các đĩa ra dễ dàng khi vệ sinh thiết bị. Nhược điểm: Không làm việc dưới áp suất cao và không thích hợp cho quá trình chế biến các sản phẩm dạng nhão và dạng hạt. Những nếp gấp trên đĩa tạo nên những điểm tiếp xúc mà tại đó đòi hỏi độ cứng, và những điểm “tựa” được tạo nên 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, thậm chí bất khả thi. Thông số công nghệ: Nhiệt độ: làm nguội đến nhiệt độ 18 ¸ 200C. Vò: Mục đích: Chuẩn bị: Phá vỡ vỏ và màng tế bào chất để chuyển các hợp chất hòa tan trong tế bào ra bề mặt lá chuẩn bị cho quá trình trích ly. Những biến đổi trong quá trình vò trà: 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. Phương pháp thực hiện, thông số kỹ thuật: 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. Thiết bị: Hình 12: Thiết bị vò lá trà 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. Máy hoạt động nhờ vào 3 tay quay gắn chặt vào bàn. Một tay quay được gắn với motor, trong khi 2 tay quay còn lại quay tự do quanh trục của nó. Thông số công nghệ: Thời gian vò: 20 phút Kích thước lá trà sau khi vò: 1 – 2 mm. Trích ly: Mục đích: Khai thác: Thu nhận các chất chiết (các chất hòa tan, màu, mùi, …) từ lá trà. Chế biến: Oxy hóa các polyphenol để tạo màu, mùi đặc trưng. Những biến đổi của nguyên liệu 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: Oxy hóa đồng thời epigallocatechin (L – EGC) và epigallocatechin gallat (L – EGCG) tạo teaflavin. Oxy hóa một mình L – EGCG tạo teaflavingallat. Cả 2 chất trên đều tạo màu vàng cho sản phẩm. Trong 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 tương ứng. Phản ứng Maillard - acid amin phản ứng với các đường khử tạo ra màu, mùi của nước trà trích ly. Biến đổi hóa lý: Sự bay hơi của một số hợp chất mùi. Sự hòa tan các chất. Biến đổi sinh học: Dưới tác dụng của nhiệt độ, phần lớn vi sinh vật trong lá trà tươi bị ức chế hoặc tiêu diệt. Biến đổi hóa sinh: Nhiệt độ cao làm vô hoạt các enzyme oxy hóa và enzyme thủy phân. Biến đổi về mặt cảm quan: Nước trà trích ly có màu đậm hơn và mùi đặc trưng. 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. Nước là môi trường xảy ra tác dụng tương hỗ giữa các chất hòa tan, do đó 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, … Các thông số công nghệ: 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. Đối với trà, thường chọn nhiệt độ trích ly cao. Nhiệt độ cao làm tăng vận tốc chuyển động của các nguyên tử, quá trình khuếch tán và thẩm thấu xảy ra tốt hơn, tăng hiệu quả trích ly. Đồng thời cũng 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. Không nên sử dụng nhiệt độ quá cao vì sẽ gây mất mát các cấu tử mẫn cảm với nhiệt vừa được tạo thành. Thời gian trích ly đủ dài để trích ly triệt để nhưng cũng không quá dài vì sẽ tốn chi phí năng lượng. Thiết bị: thiết bị trích ly nhiều bậc Cấu tạo: Thiết bị là một hệ thống gồm nhiều nồi mắc nối tiếp nhau. Hình 13: Thiết bị trích ly nhiều bậc Nguyên lý hoạt động: Đây là thiết bị hoạt động gián đoạn. Lá trà tươi được nạp vào tất cả các nồi, và dung môi 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 và bã ra khỏi nồi 4, quá trình được lặp lại tương tự như trên. Thông số công nghệ: Tỉ lệ trà và dung môi: 1/10 Nhiệt độ trích ly: 80 – 100oC. Nồng độ dịch trích: 3 – 5%. Lọc: Mục đích: Chuẩn bị: cho quá trình phối trộn. Hoàn thiện: loại tạp chất để tinh sạch dịch chiết. Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình lọc: Thành phần hóa học của nguyên liệu không thay đổi trong quá trình lọc. Có sự thay đổi về màu sắc (do tách tạp chất trong dịch trích) nhưng không đáng kể. Hầu hết protein bị tách ra trong quá trình lọc, do protein kết hợp với các hợp chất hữu cơ có trong lá trà, tạo kết tủa, kết tủa này không có lợi trong sản phẩm về mặt cảm quan. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc: Tính chất của cặn. Việc sử dụng than hoạt tính hoặc bột trợ lọc. Đặc điểm của vách ngăn lọc. Thiết bị: thiết bị lọc khung bản Thông số công nghệ: Trở lực bã lọc: 2at. Phối trộn 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. Hoàn thiện: tạo sự hài hòa về hương vị cho sản phẩm. 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: 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). Xảy ra phản ứng Maillard. pH của hỗn hợp giảm. Biến đổi về mặt cảm quan: Sau khi phối trộn, sản phẩm có vị hài hòa, hương vị đặc trưng. Thiết bị: Hình 14: Thiết bị phối trộn Thể tích: 7500 lít Mã số: 2347 Nhà sản xuất: Scanima Cấu tạo bởi thép không rỉ Thiết bị đặt thẳng đứng Hình dạng: trụ tròn Khối lượng: 4050kg Có cánh khuấy Áp suất làm việc: -0.8/+0.1bar Nhiệt độ làm việc: 0 – 100oC Kích thước tổng thể: đường kính 740mm, chiều cao 4363mm. Thông số công nghệ: Nồng độ syrup đường đầu vào: 65%. Nồng độ đường đầu ra: 5 – 8%. pH = 3.5 – 4.0 Nhiệt độ phòng. Gia nhiệt 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. 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)… 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. Biến đổi hóa sinh: Enzym bị vô hoạt. Biến đổi sinh học: Ức chế 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. Thiết bị: thiết bị gia nhiệt dạng bản mỏng Thông số công nghệ: Nhiệt độ: sản phẩm được đun nóng đến nhiệt độ 80-900C. Áp suất: 1at. Rót chai, đóng nắp: 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. Những biến đổi trong quá trình rót chai, đóng nắp: Hầu như không có biến đổi sâu sắc nào diễn ra. Thiết bị: Hình 15: Thiết bị chiết rót Phương pháp thực hiện: Hỗn hợp sau khi gia nhiệt được chiết rót nóng ở nhiệt độ 80-90oC vào chai nhựa, sau đó tiến hành đóng kín nắp. Hỗn hợp ñöôïc bôm töø boàn chöùa vaøo thieát bò roùt vôùi heä thoáng töï ñoäng, hỗn hợp ñöôïc roùt vaøo chai với moät löôïng coá ñònh vaø chính xaùc. Sau khi roùt, chai ñöôïc ñoùng naép ngay. II.3.2 Quy trình 2 Trích ly: thiết bị trích ly ngược chiều Cấu tạo: 2 trục vít xoay ngược chiều nhau. Cửa nhập liệu chất rắn và cửa nhập liệu dung môi. Cửa tháo liệu chất rắn và cửa tháo liệu dịch trích ly. Hình 16: Thiết bị CONTEXTM Extractor và nguyên lý hoạt động Nguyên lý 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 ngược chiều nhau của 2 trục vít và từ đầu đến cuối thiết bị tạo thành một độ dốc mà nguyên liệu di chuyển về phía cuối thiết bị, còn dung môi thì đi về phía đầu thiết bị, trong quá trình di chuyển, dung môi và nguyên liệu tiếp xúc với nhau, hệ thống cung cấp nhiệt ở thân dưới của thiết bị có nhiệm vụ cung cấp nhiệt lượng để quá trình trích ly diễn ra thuận lợi, 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 trục vít 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 thiết bị: Thể tích làm việc: 2.700 lít (2.7m3). Năng suất: 500 – 1000 kg/giờ. Kích thước của nguyên liệu từ 0.9 – 50mm. Hình 17: Thiết bị trích ly ngược chiều Niro áp dụng cho cà phê, trà, thảo mộc, … Thông số công nghệ: Thời gian lưu của nguyên liệu: 0.5 – 2 giờ. Nhiệt độ dòng dung môi: 1100C. Lưu lượng dòng dung môi: 1.7m3/h. Năng suất nhập liệu: 1000kg/h. Nồng độ dịch trích: 8 – 10%. II.4 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 III. SẢN PHẨM Hình 18: Sản phẩm trà xanh không độ Chỉ tiêu hóa lý: Hàm lượng đường: 80g/lít trà xanh. Hàm lượng natri: 50mg/lít. pH = 4. Hàm lượng tannin: 2.5mg/lít. Hàm lượng caffein: 0.3mg/lít. Chỉ tiêu sinh học: Giá trị năng lượng: 160kcal/500ml. Không có vi sinh vật gây bệnh: Samonella, E.coli, … Chỉ tiêu cảm quan: Màu: màu xanh – vàng nhạt Mùi: hương trà (nếu là trà xanh không độ vị chanh thì có thêm hương chanh) Vị: chát, chua IV. THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ Hướng nghiên cứu gần đây: “TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ TRÀ XANH SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TRÍCH CÓ HỖ TRỢ VI SÓNG” TÓM TẮT Dịch trích trà xanh được trích ly từ lá trà xanh sử dụng dung môi trích theo hai phương pháp: phương pháp trích ly thông thường và phương pháp trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng. Một số yếu tố ảnh hưởng như dung môi (rượu – nước), tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (1/5 – 1/15), pH, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly và thời gian ngâm của hai phương pháp được khảo sát. Ở cùng điều kiện khảo sát, phương pháp trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng cho hiệu suất cao với thời gian ngắn hơn (82.6 % trong 360 giây) phương pháp trích ly thông thường (62.1% trong 180 phút). Dịch trích trà xanh theo phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng có hàm lượng polyphenol (36%) cao hơn phương pháp trích ly thông thường. 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. Trong bài tiểu luận này, vài yếu tố liên quan đến phương pháp trích ly có sự hỗ trợ vi sóng được nghiên cứu và so sánh với phương pháp trích ly thông thường. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Các thuốc thử Thuốc thử Folin – Ciocalteau pH dung dịch đệm citrate – phosphate Ethanol và một số hóa chất khác. Phương pháp trích ly trà xanh Phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng: Lá trà tươi được cắt với kích thước 1 – 1.5mm, sau đó ngâm trong dung môi (tỷ lệ 1:5 đến 1:15 g/ml) trong thời gian nhất định (0 – 90 phút), sau đó được chuyển đến bồn chứa, chỉnh pH rồi đưa vào lò vi sóng (công suất 450W) (thời gian: 300 – 420 giây), sự phát xạ được thực hiện trong những khoảng thời gian đều đặn (cách nhau 30 giây) để giữ nhiệt độ không cao hơn 70oC. Sau đó, dịch ngâm được làm lạnh xuống nhiệt độ phòng, được lọc để tách bã và được cô đặc bằng thiết bị cô đặc chân không thùng quay. Cuối cùng, dịch ngâm được tàng trữ trong tủ lạnh ở 4oC. Phương pháp trích ly thông thường: Cách tiến hành cũng giống như phương pháp trên, ngoại trừ thời gian trích ly là 180 phút. Xác định tổng lượng polyphenol Tổng lượng polyphenol thu được trong dịch ngâm được xác định bằng phổ quang kế đo độ hấp thụ sau khi sử dụng thuốc thử Folin – Ciocalteau, sử dụng phổ quang kế Jenway 6505 UV – VIS ở bước sóng 700nm. Thành phần của dịch trích ly trà được xác định bằng TLC. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY Ảnh hưởng của thời gian trích ly Hình 1 cho thấy hiệu suất khi sử dụng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng tăng theo thời gian trích ly và hiệu suất đạt giá trị cao nhất (82.56%) ở thời gian 360 giây, trong khi phương pháp trích ly sử dụng nhiệt thông thường: hiệu suất cao nhất là 61.14% đạt được sau 180 phút trích ly. Trong phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng, khi đã đạt hiệu suất tối đa, nếu tiếp tục tăng thời gian trích ly thì hiệu suất không tăng nữa, khi tăng thời gian trích ly vượt quá 420 giây thì hiệu suất trích ly giảm xuống dưới 50%, có thể do ảnh hưởng của tia bức xạ trong lò vi sóng đến các phân tử polyphenol. Hình 1: Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến tổng lượng polyphenol thu được Ảnh hưởng của thời gian ngâm Quá trình ngâm trước khi trích ly giúp tăng hiệu suất trích ly, nhưng không đáng kể. Quá trình ngâm giúp dung môi hấp thụ hoàn toàn vào nguyên liệu. 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. Hình 2 cho thấy khi thời gian ngâm tăng gấp đôi (60 phút) thì hiệu suất trích ly giảm nhẹ xuống còn 81.59%. Trong yếu tố này, phương pháp trích ly thông thường cũng có xu hướng thay đổi tương tự, mặc dù hiệu suất trích ly thấp hơn. Hình 2: Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến tổng lượng polyphenol thu được Ảnh hưởng của pH Polyphenol có tính oxy hóa mạnh, vì vậy chúng dễ dàng bị oxy hóa ở pH cao. Quá trình trích ly sử dụng pH acid vì hoạt tính oxy hóa cao của polyphenol thể hiện rõ nét trong môi trường pH kiềm hoặc trung tính. Nói cách khác, pH thấp hơn đồng nghĩa với polyphenol được bảo vệ tốt hơn và hiêu suất trích ly cao hơn. Trong hình 3, hiệu suất trích ly cao nhất 82.56% trong điều kiện pH = 2.5, giảm nhẹ xuống còn 79.09% khi pH = 2, nhưng giảm liên tục khi pH trên 2.5, ở pH = 6, hiệu suất chỉ đạt 52.5%. Phương pháp trích ly thông thường cũng cho kết quả tương tự với hiệu suất trích ly cao nhất là 74.57% tại pH = 3. Hình 3: Ảnh hưởng của pH đến tổng lượng polyphenol thu được Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Polyphenol trong nguyên liệu đi vào dung môi bằng cơ chế khuếch tán, vì vậy hiệu suất trích ly phụ thuộc vào tỷ lệ nguyên liệu/dung môi. Trong hình 4, tỷ lệ 1/10 cho hiệu suất trích ly cao nhất (82.56%), ở tỷ lệ 1/5, hiệu suất trích ly chỉ đạt 43.28%. Nhưng nếu tăng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi lên 1/15 thì hiệu suất trích ly giảm xuống còn 59.18%, vì phải tốn thêm thời gian để gia nhiệt cho một thể tích dung môi lớn, trong khi thời gian trích ly trong phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng đạt hiệu quả cao nhất chỉ có 360 giây. Đối với phương pháp trích ly thông thường, tỷ lệ thấp hơn 1/5 sẽ cho hiệu suất trích ly rất thấp, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi từ 1/5 đến 1/10 không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất trích ly vì thời gian cho quá trình trích ly dài (180 phút). Hình 4: Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến tổng lượng dung môi thu được Ảnh hưởng của dung môi Dung môi có ảnh hưởng lớn nhất trong thí nghiệm này là ethanol 70o. Hiệu suất trích ly khi sử dụng ethanol 70o là 82.56%, cao hơn so với hiệu suất trích ly khi sử dụng ethanol 80o (81.36%) và ethanol 60o (78.64%). Hình 5: Ảnh hưởng của dung môi đến tổng lượng polyphenol thu được KẾT LUẬN So sánh với phương pháp trích ly thông thường ở các yếu tố: dung môi, thời gian ngâm, pH, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng cũng cho những sự thay đổi tương tự, nhưng đạt hiệu suất trích ly cao hơn 36%. Về vấn đề thời gian, phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng tốn ít thời gian hơn: 6 phút cho quá trình trích ly và 36 phút tổng cộng – tính cả quá trình ngâm, trong khi phương pháp trích ly thông thường tốn 180 phút cho quá trình trích ly và 210 phút tổng cộng. Do đó, phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng cần được nghiên cứu nhiều hơn nữa để ứng dụng trong sản xuất. IV. PHỤ LỤC Hình 19: Trà xanh đóng chai PET Hình 20: Trà xanh đóng lon Hình 21: Trà xanh đóng hộp V. 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]. Brennan J.G., Butter J.R., Cowell N.D., Lilley A.E.V., Food engineering operations 3rd edition, Elsevier Applied Science, London & New York, 1990. [6]. George Di.Saravacos, Athanasios E.Kostaropoulos, Handbook of food processing equipment, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002. [7]. I.A.Khôtrôlava (dịch: Ngô Hữu Hợp – Nguyễn Đăng Vinh), Kỹ thuật chế biến trà, Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội, 1985. Một số tài liệu tham khảo từ internet.