Đề tài Sản xuất nước trái cây

và cũng được chăm sóc rất công phu nhưng trái không ngon được như trên đất Phúc Trạch. Theo kết quả điều tra của Viện nghiên cứu rau trái và Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Hà Tĩnh, chính loại đất sét mịn, sâu pha lẫn đất phù sa được bồi đắp hằng năm, cộng với vùng tiểu khí hậu mát mẻ, không hề bị ảnh hưởng bởi gió Lào, là điều kiện để bốn xã nói trên trồng giống bưởi ngon này. Hình 42: Bưởi Phúc Trạch Trong vài năm đầu, cây bưởi Phúc Trạch cho năng suất trái tương đối thấp, nhưng từ năm thứ 6 trở đi lượng trái thu được khá ổn định, 90÷120 trái/cây. Trái sai nhất là khi cây ở độ tuổi 11÷15. Cây bưởi càng già trái càng ngon, ngọt đậm. Bưởi Phúc Trạch nổi tiếng nhờ vị ngọt thanh, pha chút vị the mà không chua, không đắng. Trái có hình cầu tròn, vỏ màu xanh vàng, trọng lượng từ 1÷1,5 kg/trái, 14÷16 múi/tép, tép màu hồng, nhiều nước nhưng rất giòn dễ tách ra khỏi múi và không ướt như bưởi Đoan Hùng. Dịch trái chiếm 84÷86 % khối lượng tép, hàm lượng chất khô 11,4÷12,5oBx, lượng acid là 0,5÷0,7%, Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 73 - lượng đường là 7,7÷8,3%, lượng vitamin C là 44÷62mg% tính trên phần ăn được. Bưởi Phúc Trạch chỉ có một mùa thu hoạch vào khoảng tháng 7, 8 và 9 âm lịch. Sản lượng thường không đủ cung cấp cho nhu cầu các tỉnh phía Bắc. Trái có lớp vỏ dày, cứng nên vận chuyễn đi xa rất ít bị giập nát. Bưởi tươi rất lâu mà không cần bất kỳ loại hóa chất bảo quản nào. Ở Hương Khê, một số gia đình chỉ cần vùi bưởi vào cát ẩm hoặc bôi vôi vào cuống rồi để ở nơi thoáng mát là có thể giữ được 3÷5 tháng. Vỏ trái có thể hơi khô héo đi, nhưng chất lượng múi bên trong không hề suy giảm. Hiện nay, diện tích trồng bưởi ở Hương Khê lên đến 1600 ha, trong đó có khoảng 950 ha đã cho trái, sản lượng trái bình quân những năm gần đây đạt 12000÷15000 tấn/năm. 6.1.2.6 Bưởi Đoan Hùng Hình 43: Bưởi Đoan Hùng Bưởi Đoan Hùng từ lâu đã thở thành đặc sản nổi tiếng không những chỉ trng nước mà còn ở cả nước ngoài. Hiện nay, diện tích trồng chỉ riêng cây bưởi, vùng Đoan Hùng đã có tới 749 ha với 11 giống bưởi khác nhau, trong đó nổi tiếng nhất là hai giống bưởi quý hiếm là bưởi Bằng Luân và bưởi Sửu. Đó là hai giống bưởi đặc sản của Đoan Hùng đạt các chỉ tiêu quốc gia. Vừa qua, Bộ Khoa học và Công nghệ đã chính thức cấp thương hiệu xuất xứ địa lý cho bưởi Đoan Hùng. Quyết định ghi rõ đây là tài sản quốc gia vô thời hạn. Bưởi Sửu: phát triển trên đất phù sa sông Lô và sông Chảy thuộc xã Chí Đám, nằm trên đường quốc lộ 2 đi Tuyên Quang. Đất vùng này có nhiều đá cuội trứng gà rất ẩm mát thuận lợi cho cây phát triển. Bưởi Sửu có nguồn gốc cách đây gần 200 năm do lão nông Phùng Văn Sửu (người làng Đám) tuyển giống trồng và nhân ra mà thành. Trái bưởi Sửu có kích thước bình thường, hơi nhô cao ở phần cuống. Khối lượng trunh bình mỗi trái từ 1kg đến 1,1kg. Da bưởi màu vàng xám, không đẹp mã. Múi bưởi dễ tách, màu hồng hoặc trắng phớt, mọng nước, tép bưởi nếm hương vị ngọt mát. Tỷ lệ phần ăn được 55%, hàm lượng chất khô là 8,72÷10,92oBx, lượng vitamin C là 55,81÷82 mg%. Khi bưởi chín, có hương vị thơm đặc trưng, ngào ngạt rất khó quên. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 74 - Xã Chí Đám ngoài giống bưởi Sửu còn có giống bưởi Kinh, thường thu hoạch vào dịp tết Nguyên Đán. Trái với vẻ bề ngoài hơi xấu của bưởi Sửu, trái bưởi Kinh rất đẹp, tép bưởi giòn chắc, vị ngọt đậm. Bưởi Bằng Luân: được tập trung ở xã Bằng Luân. Cây bưởi Bằng Luân cao từ 6÷7m, tán rộng 6,5÷7,5m, năng suất trung bình 300÷400 trái/cây. Trái bưởi có dạng hình cầu, nhỏ hơn bưởi Sửu. Khối lượng mỗi trái khoảng 850÷950g khi chín có màu vàng rơm trông khá đẹp mắt. Màu thịt trái trắng, trục trái đặc, dễ tách múi, tép mềm mọng nước có màu trắng xanh, vị ngọt đậm và thơm. Tỷ lệ phần ăn được chiếm 60 ÷ 63%, hàm lượng chất khô là 10,25 ÷ 11,54oBx, lượng vitamin C 80,55 ÷ 98,46 mg% Cả hai giống bưởi này đều có thể bảo quản bằng cách bôi vôi vào cuống, lót lá chuối khô để trong chùm kín gió từ 6 đến 7 tháng sau khi thu hoạch. Hiện nay, huyện Đoan Hùng đã có 749ha bưởi, trong đó có 300ha đang cho trái với năng suất bình quân 13 tấn trái/ha. Sản lượng bưởi năm 2005 ước đạt 3850 tấn cho giá trị sản phẩm hàng hóa 11,1 tỷ đồng, là một trong những nguồn thu chính của nông dân nơi đây. 6.2 Các thành phần khác 6.2.1 Nước Chiếm 75 – 80% sản phẩm Sử dụng nước sạch theo tiêu chuẩn nước uống 6.2.2 Syrup Sử dụng syrup đường nghịch đảo Nghịch đảo saccharose bằng xúc tác acid: chọn acid citric, liều lượng sử dụng xấp xỉ 750g/100kg saccharose 6.2.3 Khóm Tên khoa học:Ananas comosus Hình 44: Trái khóm Nguồn gốc, phân bố: • Khóm thường được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới. • Có nguồn gốc ở các nước Nam Mỹ, sau đó du nhập vào châu Âu rồi được đưa về trồng rộng rãi ở vùng Thái Bình Dương. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 75 - Thành phần dinh dưỡng trong 100g khóm Bảng 22: Thành phần dinh dưỡng trong 100g khóm [6] Thành phần dinh dưỡng Hàm lượng Đơn vị tính Năng lượng 142.0 kJ Nước 90.5 g Protein 0.8 g Gluxit 6.5 g Na 26.7 mg K 166.9 mg Ca 15.0 mg P 17.0 mg Fe 0.5 mg Zn 0.26 mg Beta carotene 40.0 mcg Vitamin B1 0.08 mg Vitamin B2 0.02 mg Vitamin PP 0.2 mg Vitamin B6 0.09 mg Vitamin C 24.0 mg  Nếu chỉ sử dụng nguyên liệu là bưởi nước bưởi sau khi thanh trùng không còn giữ được mùi vị thích hợp đôi khi có mùi lạ, do bưởi là loại quả có mùi rất nhẹ. Việc phối chế thêm khóm với mục đích lợi dụng mùi thơm mạnh của khóm để lấn át mùi nấu khó chịu của nước bưởi sau khi thanh trùng và tạo cho sản phẩm có màu vàng sáng hơn bưởi nguyên chất. Việc bổ sung khóm phải ở tỉ lệ vừa để không ảnh hưởng đến phẩm chất của nước bưởi. Ở các tỉ lệ khóm từ 0 ÷ 7 % so với nước bưởi, không có sự thay đổi đáng kể nào về cả màu, mùi, lẫn vị của sản phẩm so với sản phẩm nước bưởi nguyên chất. Còn ở các tỉ lệ cao hơn 9% thì làm thay đổi đáng kể, những tính chất đặc trưng tự nhiên của bưởi dần bị thay thế bởi những đặc trưng của khóm. Với tỉ lệ 9% của nước khóm so với nước bưởi ta có thể tạo được cho sản phẩm có mùi vị dễ chấp nhận hơn so với nước bưởi nguyên chất, đồng thời vẫn giữ được những đặc tính riêng của nước bưởi. Bên cạnh tạo được hương vị mới cho nước bưởi còn tạo cho sản phẩm có màu vàng sáng hơn bưởi nguyên chất. 6.2.4 Phụ gia Chất ổn định: Sodium Carboxymethyl Cellulose (466) Chất điều chỉnh độ chua: Acid citric Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 76 - Acid citric thường có nhiều trong rau quả với hàm lượng khá cao, đặc biệt là trong các loại quả có múi. Acid citric có vị chua dịu nên thường được sử dụng trong điều chỉnh vị của sản phẩm. Quá trình bổ sung acid citric nhằm làm giảm vị ngọt gắt của đường, đồng thời làm tăng vị chua hài hòa cho sản phẩm, kích thích tiêu hóa, hạn chế sự phát triển của 1 số loài vi sinh vật, góp phần hạn chế sự oxi hóa, làm tăng thêm mùi vị cho sản phẩm. Chất chống oxy hóa: Acid ascorbic Hương tổng hợp: Hợp chất mùi điển hình của bưởi là 1-p-menthene-8-thiol và nootkatone 6.3 Quy trình công nghệ 6.3.1 Lựa chọn và phân loại Mục đích: • Chọn lựa nhằm loại trừ các nguyên liệu đưa vào chế biến không đủ qui cách như sâu bệnh, men mốc, thối hỏng … • Phân loại nhằm phân chia thành nguyên liệu đồng đều về kích thước, hình dáng, màu sắc hoặc độ chín. Nguyên liệu đồng đều thì phẩm chất đồ hộp mới tốt, các quá trình chế biến tiếp sau mới thuận lợi và dễ cơ khí hóa. Yêu cầu: Bưởi không sâu bệnh, thối hỏng và đồng đều về kích thước. Cách thực hiện: • Quá trình chọn lựa và phân loại có thể tiến hành trước khi bảo quản nguyên liệu, hay trong khi chế biến trong phân xưởng sản xuất. • Việc phân loại bằng thủ công tốn nhiều công sức, và do thị giác hoạt động căng thẳng và liên tục nên công nhân chóng mệt mỏi, thường ảnh hưởng không tốt tới chất lượng phân loại. Người ta có thể cơ giới hóa việc lựa chọn và phân loại dựa trên sự khác nhau về kích thước và khối lượng riêng của nguyên liệu. • Ở đây chúng ta sẽ sử dụng máy phân cỡ kiểu dây cáp: bộ phận phân loại là hệ thống dây cáp căng giữa hai trục quay, chuyển động theo chiều dọc của dây. Khe hở giữa hai dây cáp (quả đi giữa hai dây cáp) to dần và quả sẽ rơi dần theo thứ tự từ nhỏ đến lớn. 6.3.2 Gọt vỏ trên băng tải Mục đích: chuẩn bị cho quá trình chần và ép Yêu cầu: vì vỏ bưởi quá dày và chứa nhiều chất có vị đắng nên tách lớp vỏ trắng đến mức có thể. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 77 - Bài khí Thanh trùng Rót hộp Chần Gọt vỏ Phân loại Nguyên liệu Phối chế Lọc Ép Xay Rửa bã Nguyên liệu phụ ðồng hóa Sản phẩm m Bảo ôn Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 78 - Cách thực hiện: • Chủ yếu phải gọt vỏ bằng tay. Người ta có thể gọt vỏ bưởi bằng tay ngay trên băng tải nguyên liệu. Công nhân làm việc ở hai bên băng tải. • Băng tải có vận tốc 0.1m/s, nếu vận tốc lớn hơn thì khó làm việc. • Chiều rộng băng tải không quá lớn, nếu bố trí công nhân có thể chọn lựa nguyên liệu hai bên thì băng tải rộng 60-80cm là vừa, để công nhân có thể gọt vỏ được các trái bưởi ở giữa băng tải. Bưởi phải dàn mỏng đều trên băng tải thì việc chọn lựa gọt vỏ mới không bỏ sót. Hình 45: Băng tải vận chuyển bưởi 6.3.3 Chần Mục đích: • Chuẩn bị cho quá trình ép. • Đình chỉ các quá trình sinh hoá của nguyên liệu, làm cho màu sắc của nguyên liệu không bị xấu đi. Chần làm phá hủy hệ thống men peroxidase, poliphenoloxydase ngăn cản quá trình oxy hoá tạo thành flobaphen có màu đen. • Làm thay đổi thể tích khối lượng nguyên liệu để quá trình chế biến tiếp theo được thuận lợi. • Đuổi bớt chất khí trong gian bào của nguyên liệu. Làm tăng tốc độ thẩm thấu của chất nguyên sinh. • Tiêu diệt 1 phần vi sinh vật, chủ yếu là vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu. Các biến đổi xảy ra • Giảm khối lượng, thể tích. • Tổn thất vitamin C, chất khô, bốc hơi nước, màu: tùy thuộc lượng hơi nước chần, thời gian và nhiệt độ chần. • Vô hoạt enzyme, đình chỉ hoạt động vi sinh vật. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 79 - Cách thực hiện: Ở đây chúng ta sẽ sử dụng thiết bị chần trục xoắn. Hình 46: Thiết bị chần trục xoắn 6.3.4 Rửa Mục đích: làm nguội,tách lớp vỏ trắng sau khi chần, chuẩn bị cho quá trình nghiền. Yêu cầu: • Nguyên liệu sau khi rửa phải sạch, không bị dập nát, các chất dinh dưỡng ít bị tổn thất, thời gian rửa ngắn và tốn ít nước. • Nước rửa cũng như nước dung trong khi chế biến (như chần, nấu, pha chế) phải là nước ăn, đảm bảo các chỉ tiêu do Viện vệ sinh dịch y tế (Bộ y tế) quy định. Cách thực hiện: Quá trình rửa gồm hai giai đoạn: ngâm và rửa xối. • Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, quá trình này được tăng cường bằng tác dụng cơ học (cánh khuấy, cọ bàn chải, thổi khí), bằng tác dụng tẩy rửa của dung dịch kiềm hoặc tăng nhiệt độ của nước. Nhưng tăng nhiệt độ và dung chất tẩy rửa thì lượng chất dinh dưỡng bị tổn thất nhiều hơn. Thời gian ngâm tùy thuộc mức độ bám bẩn của nguyên liệu và tác dụng của dung dịch rửa, có thể từ vài phút đến vài chục phút. • Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo các chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm. Thường dùng tia nước phun (áp suất 1.96-2.94x105 N/m2 tức là 2-3at) hay hoa sen để xối. Nước rửa lại phải là nước sạch, lạnh. Thời gian rửa lại càng nhanh càng tốt. Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn, người ta dùng nước rửa chảy liên tục trong các bể. HôiHơi nước Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 80 - • Ở đây sử dụng máy rửa bơi chèo: máy này là một thùng đựng nước, trong có gắn máy khuấy loại bơi chèo. Khi máy khuấy quay nguyên liệu di chuyển cùng với nước và được làm sạch. Sau đó hệ thống hoa sen sẽ tráng sạch. Máy này có hiệu quả rửa cao. Hình 47: Máy rửa bơi chèo 1. Thùng ngâm 2. Bơi chèo 6.3.5 Xay Mục đích • Chuẩn bị, giúp tăng hiệu suất cho quá trình ép. Trước khi ép, quả được xử lí cơ học (cắt, xé tơi, nghiền thô). • Hiệu quả nghiền đạt được khi phần lớn tế bào bị tác dụng, song vì kích thước tế bào khá nhỏ nên chỉ một số nhỏ tế bào bị phá hủy. Yêu cầu • Kích thước miếng xé : càng nhỏ càng thu được nhiều dịch ép.
< 0.3 cm3 hiệu suất ép giảm do khối nguyên liệu mất độ xốp.
> 1 cm3 hiệu suất ép cũng không cao do tỷ lệ tế bào bị phá vỡ thấp. • Tạo điều kiện tốt cho quá trình truyền nhiệt vào nguyên liệu (tăng hệ số truyền nhiệt). Tuy vậy nếu nghiền quá nhỏ, thì khi ép sẽ không tạo thành rãnh thoát nước quả, cũng làm giảm hiệu suất ép. Cách thực hiện: • Cắt nhỏ hay xay nghiền đều tác dụng cơ học để thay đổi hình dạng và kích thước của nguyên liệu, mục đích là để chuẩn bị cho quá trình ép được dễ dàng. • Lưỡi dao là bộ phận hoạt động chủ yếu của thiết bị xay. Cấu tạo lưỡi dao gồm có hai loại: lưỡi phẳng để cắt nguyên liệu mềm, lưỡi răng để cắt nguyên liệu cứng. 1 2 Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 81 - • Để tăng hiệu suất cho quá trình ép, người ta thường dùng máy nghiền dao cong. 6.3.6 Ép Mục đích: khai thác, thu dịch quả còn lại. Yêu cầu: • Trong quá trình ép, hiệu suất ép là chỉ tiêu quan trọng nhất. • Hiệu suất ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: phẩm chất nguyên liệu, phương pháp sơ chế, cấu tạo, chiều dày, độ chắc của lớp nguyên liệu ép và áp suất ép. • Nguyên liệu có nhiều dịch bào thì hiệu suất ép cao. Quả chín có nhiều dịch bào hơn quả xanh. Dịch bào chứa trong không bào bị bao bọc bởi chất nguyên sinh. Chất nguyên sinh của bưởi có tính bán thấm ngăn cản sự tiết dịch bào. Muốn nâng cao hiệu suất ép phải làm giảm tính bán thấm của chất nguyên sinh bằng cách làm biến tính chất nguyên sinh hay làm chết tế bào bằng các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụng chế phẩm enzyme pectinase. • Trong khối nguyên liệu ép, các thành tế vào tạo ra bộ khung mà giữa bộ khung là những ống mao dẫn chưa đầy dịch bào. • Khi ép, dịch bào sẽ theo ống mao dẫn mà chảy ra. Nếu bưởi quá mềm, khi ép sẽ thành một khối đặc, các ống mao dẫn bị phá hủy và dịch bào không chảy ra được. Chiều dày lớp nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng dễ bị tắc. Cách thực hiện: • Ở đây sử dụng thiết bị ép với trục ép nằm ngang. • Áp suất ép o Ban đầu là 4.9 – 5.9x106 N/m2 (50 – 60 at). o Tăng lên 1.96 – 2.45x107 N/m2 (200 – 250 at). • Khi đó áp suất ở nguyên liệu là 8.8 – 11.7x106 N/m2 (9 – 12 at). Hình 48: Thiết bị với trục ép nằm ngang (1-bản ép, 2-lưới, 3-thanh chặn) Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 82 - Thaïch baøo 6.3.7 Lọc thô Mục đích: hoàn thiện dịch nước ép Yêu cầu: • Nước quả ép có chứa các thành phần cặn từ thịt quả và các kết tủa thô. Phần cặn này có thể lọc bỏ bằng cách lọc sơ bộ qua lớp vải lọc. Lớp vải lọc càng dày, lượng cặn bị loại càng nhiều. • Đối với nước quả ép dạng đục cho phép còn lại các phần tử cặn – có thể chỉ cần lọc sơ bộ bằng nhiều lớp vải. Cách thực hiện: nước quả thường lọc ở áp suất không đổi và thấp (2.7 - 4.9x105 N/m2). Nếu áp suất trên 4.9x104 N/m2 (0.5at) thì các cặn hữu cơ sẽ bị kết lại làm tắc bản lọc. Để tạo ra áp suất, người ta bơm nước quả vào máy lọc hay đặt thùng chứa nước quả cao hơn máy lọc 3-4 m. Hình 49: Thiết bị lọc 6.3.8 Phối trộn Thành phần: • Trong quá trình chế biến, tanin trong quả thường bị oxi hóa thành flobafen có màu đen. Để tránh hiện tượng này, người ta pha chế thêm chất chống oxi hóa mà thường dùng nhất là acid ascorbic (vitamin C). Vitamin C vừa có tác dụng ổn định màu sắc, vừa tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm. • Khóm (9% so với nước bưởi) o Cải thiện được hương vị sản phẩm do bưởi có mùi rất nhẹ. o Tạo sản phẩm có màu vàng sáng hơn so với bưởi nguyên chất. • Đường đạt 180Bx o Cho vị ngọt dịu. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 83 - o Giảm bớt vị the. • Acid citric đạt pH = 3.7 o Giảm vị ngọt gắt của đường. o Sản phẩm có vị chua ngọt hài hoà. o Kích thích tiêu hoá, góp phần hạn chế sư phát triển của VSV. o Góp phần hạn chế sự oxi hoá… • Ngoài ra còn bổ sung thêm màu thực phẩm để tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, đồng thời giúp sản phẩm không bị nhạt màu trong quá trình bảo quản. Yêu cầu: • Sản phẩm phải có hương rõ rệt của nguyên liệu, vị chua thích hợp. Sản phẩm thường có nồng độ chất khô vào khoảng 15-20%. • Độ acid tương đương với độ acid của nguyên liệu (0.2-0.5%). Cách thực hiện: quá trình phối chế được thực hiện trong các thùng phối chế chuyên dùng có cánh khuấy để trộn đều. • Từng nguyên liệu phụ sẽ được chuẩn bị theo quy trình riêng. • Đối với chất màu, hương liệu, chất ức chế vi sinh vật… chúng ta cũng thực hiện tương tự như trên. Mỗi thành phần nguyên liệu sẽ được chuẩn bị trong một thiết bị riêng. Cần lưu ý là khi sử dụng chất màu dạng bột, người ta sẽ hòa tan vào nước để tạo thành dung dịch màu có nồng độ dao động trong khoảng 20 – 50%. • Thông thường, tổng thể tích các dung dịch acid, chất màu, hương liệu, chất ức chế vi sinh vật chiếm xấp xỉ 8% tổng thể tích của syrup thành phẩm. • Các bước thực hiện: o Quá trình pha chế được bắt đầu bằng việc bơm syrup nguyên liệu vào thiết bị. o Tiếp theo, cho cánh khuấy hoạt động, người ta lần lượt bổ sung thêm nước, các dung dịch acid, chất màu, chất ức chế vi sinh vật và hương liệu vào. Sự khuấy trộn được thực hiện cho đến khi thu được một hỗn hợp đồng nhất. o Sau cùng, người ta sẽ lấy mẫu syrup thành phẩm để tiến hành kiểm tra đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng. Trong nhóm chỉ tiêu hóa lý, quan trọng nhất là nồng độ chất khô, giá trị pH hoặc độ chua. Thông thường, nồng độ chất khô của syrup thành phẩm dao động trong khoảng 32 - 45% (W/W). Về cảm quan, người ta đánh giá sơ bộ độ trong, màu sắc, mùi của syrup thành phẩm. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 84 - 6.3.9 Đồng hóa Là phương pháp làm cho sản phẩm lỏng hoặc đặc được đồng nhất bằng cách làm cho phần tử của sản phẩm có kích thước rất nhỏ (phần lớn là tới vài chục micromet). Sản phẩm đã qua đồng hóa thì tăng giá trị mùi vị, độ mịn, độ tiêu hóa, và làm giảm sự phân lớp sau này. Mục đích: • Phá vỡ, làm giảm kích thước hạt, phân bố đều các pha trong hạt. • Giúp cho hỗn hợp trở nên đồng nhất hơn. • Nguyên tắc đồng hóa: Đồng hoá bằng phương pháp sử dụng áp lực cao, dựa vào 3 nguyên lý: o Thuyết vi xoáy. o Thuyết xâm thực khí. o Sự va đập. Các biến đổi xảy ra: • Vật lý: o Sự thay đổi kích thước thịt quả: Thịt quả bị chia nhỏ, giảm kích thước. o Sự thay đổi nhiệt độ: nhiệt độ tăng lên do ma sát. • Hoá lý: o Sự phân bố phần thịt quả trong dịch hỗn hợp đồng nhất hơn. o Làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc pha, làm bền hệ nhũ tương. Các yếu tố ảnh hưởng: • Nồng độ chất của thịt quả trong hỗn hợp: Nếu hệ huyền phù có tỉ lệ phần thịt quả thấp thì hệ bền hơn. • Nhiệt độ: nhiệt độ cao quá trình đồng hoá càng hiệu quả hơn, tuy nhiên nhiệt độ cao chi phí năng lượng lớn. Đồng thời xảy ra các phản ứng hoá học không mong muốn. • Áp suất: Áp suất đồng hoá càng lớn, hiện tượng chảy rối và xâm thực khí sẽ càng dễ xuất hiện, do đó kích thước hạt phân tán sẽ bị chia nhỏ và hệ huyền phù thu được có độ bền cao. Cách thực hiện: • Đồng hoá tiến hành sau khi chà hoặc nghiền. • Phương pháp sử dụng áp suất cao: đồng hóa 1 giai đoạn. • Thiết bị: Dùng thiết bị đồng hoá sử dụng áp lực cao: gồm bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp. Bơm cao áp: vận hành bởi động cơ điện thông qua 1 trục quay và bộ truyền động để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston. Các piston chuyển động trong xylanh ở áp suất cao, bên trong Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 85 - thiết bị còn có hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát piston trong suốt quá trình làm việc. • Đầu tiên, hỗn hợp sẽ được đưa vào thiết bị đồng hoá nhờ bơm piston, bơm tăng áp lực cho hệ lên 100-250 bar hoặc cao hơn tại đầu khe hẹp, tạo ra 1 đối áp lên hệ huyền phù bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp. Đối áp này được duy trì bởi 1 bơm thủy lực sử dụng dầu, khi đó, áp suất đồng hoá sẽ cân bằng với áp suất dầu tác dụng lên piston thủy lực. • Vòng đập được gắn với bộ phận tạo khe hẹp, sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối thoát của hệ khi rời khe hẹp. Như vậy, 1 số hạt pha phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập bị vỡ ra và giảm kích thước. • Bộ phận tạo khe hẹp được chế tạo với góc nghiêng trung bình 5o trên bề mặt để gia tốc hệ huyền phù theo hướng vào khe hẹp và tránh sự ăn mòn các chi tiết liên quan. Thông thường, người ta chọn khe hẹp có chiều rộng khoảng 100 lần lớn hơn đường kính hạt của pha phân tán. • Quá trình đồng hoá chỉ diễn ra trong vòng 10-15s. 6.3.10 Bài khí Khí oxy tồn tại trong nước quả có thể dẫn đến những phản ứng làm suy giảm chất lượng của nước quả. 1 mg khí oxy hòa tan có thể phá hủy tới 11 mg vitamin C. Ngoài ra oxy còn thúc đẩy quá trình hóa nâu của nước quả. Trong nước quả mức chấp nhận của O2 là 0.5 - 1.0 mg/l. Để giữ hương vị, màu sắc và các vitamin, nước quả cần được bài khí, bằng cách nhiệt hoặc bằng cách hút chân không. Người ta chỉ có thể bài khí nhiệt đối với nước quả thanh trùng, vì nếu đun nóng nhiều lần quá thì nước quả bị biến màu và có vị nấu do xảy ra phản ứng melanoidin. Mục đích: Loại hết khí trong hộp trước khi ghép kín: bao gồm khí hoà tan trong quá trình chế biến, trong tế bào rau quả, trong khoảng trống của bao bì. Tác dụng: • Tăng hệ số truyền nhiệt, giúp thanh trùng tốt hơn. • Loại bỏ mùi lạ trong sản phẩm. • Hạn chế quá trình oxi hoá. • Giảm áp suất trong hộp khi thanh trùng, tránh biến dạng, bật nắp, nứt mối hàn. • Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí. • Hạn chế hiện tượng ăn mòn hộp sắt. Các yếu tố ảnh hưởng: Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 86 - • Nhiệt độ hỗn hợp: nhiệt độ càng cao, các chất khí ở dạng phân tán hoà tan và các cấu tử dễ bay hơi càng dễ thoát ra khỏi hỗn hợp. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao sẽ xảy ra 1 biến đổi không có lợi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm như 1 số vitamin bị phân hủy, đặc biệt là vitamin C có trong nguyên liệu… • Áp lực chân không: nếu áp lực chân không quá lớn, một phần hơi nước ngưng tụ sẽ bị tách theo các khí, làm chi phí năng lượng tăng. Cách thực hiện: • Dùng nhiệt, kết hợp hút chân không bằng bơm chân không. • Thiết bị bài khí APV dung tích 1.000 – 15.000 l/h. • Nồng độ O2 trong thành phẩm dưới mức 0.5 ppm. Hình 50: Thiết bị bài khí APV 6.3.11 Thanh trùng Mục đích: bảo quản sản phẩm. Yêu cầu: Do sản phẩm có pH thấp nên chỉ cần thanh trùng cũng có thể tiêu diệt các vi sinh vật trong sản phẩm. Cách thực hiện: • Chế độ thanh trùng có thể thực hiện : Nhiệt độ 850C thời gian gia nhiệt 16 phút, thời gian giữ nhiệt 7 phút, thời gian làm nguội 21 phút. • Quá trình bài khí và thanh trùng ở dây sử dụng cùng một thiết bị bài khí APV. • Nguyên tắc làm việc của thiết bị như sau: Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 87 - o Nước quả từ thùng 1 được hút lên bình bài khí 2. Bình bài khí có vỏ thép không gỉ hình trụ, đáy hình nón, bên trong là một thùng hình trụ có đục lỗ. o Nước quả đi vào phía trên của bình, được phun đều rồi chảy theo thành thùng xuống đáy và vào bơm 5. Trong bình độ chân không rất cao (700-730 mmHg) được tạo ra do vòi phun 3 với áp suất làm việc 8.82 - 9.80x105 N/m2. o Bơm đẩy nước quả đi qua thiết bị truyền nhiệt có ba ngăn làm việc độc lập vừa đun nóng vừa làm nguội. o Nước quả qua ngăn thứ 2 và 3, được đun nóng lến 850C gia nhiệt trong 16 phút, sau đó chuyển sang ống ruột gà 5. o Ở ống ruột gà 5, nước quả không được cấp thêm nhiệt, mà chỉ được duy trì trong một thời gian 7 phút để tiêu diệt vi sinh vật trước khi chảy qua ngăn thứ nhất của thiết bị truyền nhiệt để làm nguội trong 21 phút. o Nước đã qua xử lý chảy sang máy rót để rót vào hộp. Hình 51: Sơ đồ thiết bị bài khí APV (1–thùng chứa, 2–bình bài khí, 3–vòi phun, 4–thiết bị trao đổi nhiệt, 5-ống ruột gà) 6.4 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Bảng 23: Thành phần dinh dưỡng và năng lượng sản phẩm nước bưởi ép (tính cho 100g ăn được) Thành phần Đơn vị Hàm lượng Nước g 87.38 Năng lượng kcal 46 Năng lượng kJ 192 Nước nóng Nước lạnh Tuần hoàn Tuần hoàn hơi Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 88 - Protein g 0.58 Lipid tổng g 0.09 Tro g 0.82 Carbohydrate g 11.13 Tổng chất xơ g 0.1 Đường tổng g 11.03 Khoáng Calcium, Ca mg 8 Iron, Fe mg 0.36 Magnesium, Mg mg 10 Phosphorus, P mg 11 Potassium, K mg 162 Sodium, Na mg 2 Zinc, Zn mg 0.06 Copper, Cu mg 0.048 Manganese, Mn mg 0.020 Selenium, Se mcg 0.1 Vitamins Vitamin C, tổng acid ascorbic mg 26.9 Thiamin mg 0.040 Riboflavin mg 0.023 Niacin mg 0.319 Acid pantothenic mg 0.130 Vitamin B6 mg 0.020 Folate mcg 10 Acid folic mcg 0 Folate, DFE mcg_DFE 10 Vitamin B12 mcg 0.00 Vitamin B12, bổ sung mcg 0.00 Vitamin A, RAE mcg_RAE 0 Retinol mcg 0 Carotene, beta mcg 3 Carotene, alpha mcg 2 Cryptoxanthin, beta mcg 1 Vitamin A, IU IU 7 Lycopene mcg 0 Lutein + zeaxanthin mcg 10 Vitamin E (alpha-tocopherol) mg 0.04 Vitamin E, bổ sung mg 0.00 Vitamin D (D2 + D3) mcg 0.0 Vitamin D IU 0 Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 89 - Vitamin K (phylloquinone) mcg 0.0 Lipids Tổng acid béo bão hòa g 0.012 4:0 g 0.000 6:0 g 0.000 8:0 g 0.000 10:0 g 0.000 12:0 g 0.000 14:0 g 0.000 16:0 g 0.011 18:0 g 0.001 Tổng acid béo không bão hòa đơn g 0.012 16:1 undifferentiated g 0.001 18:1 undifferentiated g 0.011 20:1 g 0.000 22:1 undifferentiated g 0.000 Tổng acid béo không bão hòa đa g 0.021 18:2 undifferentiated g 0.017 18:3 undifferentiated g 0.004 18:4 g 0.000 20:4 undifferentiated g 0.000 20:5 n-3 (EPA) g 0.000 22:5 n-3 (DPA) g 0.000 22:6 n-3 (DHA) g 0.000 Cholesterol mg 0 Thành phần khác Ethyl alcohol g 0.0 Caffeine mg 0 Theobromine mg 0 Nguồn: USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 22 (2009) Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 90 - Phần 7: Thành tựu công nghệ 7.1 Ảnh hưởng của quá trình xử lý với CO2 và sóng siêu âm đến chất lượng của nước ổi [15] Khái niệm chung về sóng siêu âm Sóng siêu âm bắt đầu được nghiên cứu từ trước chiến tranh thế giới thứ II nhằm mục đích nhũ hóa cũng như vệ sinh bề mặt thiết bị. Đến khoảng năm 1960, khi việc ứng dụng sóng siêu âm trong công nghiệp plastic được chấp nhận thì việc nghiên cứu về những ứng dụng của sóng siêu âm phát triển mạnh mẽ. Ngày nay, sóng siêu âm là một lĩnh vực phát triển rất nhanh trong công nghiệp thực phẩm, đồng thời thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học và kỹ thuật vì những tiềm năng hứa hẹn của chúng trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Sóng siêu âm là dạng năng lượng được tạo ra bởi sóng âm (thực chất là áp suất âm) ở tần số cao mà con người không thể nghe thấy – lớn hơn 16 kHz (Jayasooriya et al, 2004). Ảnh hưởng chính của sóng siêu âm lên dòng chất lỏng liên tục là gây ra áp suất âm kết hợp với áp suất thủy tĩnh có sẵn trong dòng chất lỏng. Áp suất âm có dạng hình sin và phụ thuộc vào thời gian t, tần số f và biên độ dao động sóng cực đại Pa max: P2 = Pa max sin (2πft) Sóng siêu âm có thể được chia thành 3 loại theo tần số: power ultrasound (16 – 100kHz), high frequency ultrasound (100 kHz – 1MHz) và diagnostic ultrasound (1 – 10MHz). Ngoài ra sóng siêu âm có thể được phân loại dựa trên năng lượng được tạo ra, được đặc trưng bởi năng lượng âm (W), cường độ âm (W/m2) và mật độ năng lượng âm (Ws/m3). Ở đây, ta chia sóng siêu âm làm 2 loại: sóng siêu âm có tần số cao năng lượng thấp (tần số lớn hơn 100 kHz, cường độ âm nhỏ hơn 1W/cm2) và sóng siêu âm có tần số thấp năng lượng cao (cường độ âm lớn hơn 1W/cm2 , thường là từ 10 – 1000 W/cm2, trong khoảng tần số từ 18 – 100 kHz). Sóng siêu âm có tần số cao năng lượng thấp không làm thay đổi những tính chất lý hóa của nguyên liệu khi truyền qua nên được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm như một kỹ thuật phân tích nhằm xác định các tính chất hóa lý của thực phẩm cũng như thành phần, cấu trúc và trạng thái vật lý của sản phẩm. So với các phương pháp phân tích truyền thống thì việc áp dụng sóng siêu âm sẽ cho kết quả nhanh, chính xác hơn. Trong khi đó, sóng siêu âm có tần số thấp năng lượng cao có thể làm thay đổi tính chất lý hóa của nguyên liệu (ví dụ như gây ra những hư hỏng vật lý hoặc tăng tốc độ của phản ứng hóa học). Ban đầu, sóng siêu âm có tần số thấp năng lượng cao được dùng để tạo hệ nhũ hoặc phá vỡ tế bào. Những năm gần đây sóng siêu âm có tần số thấp năng lượng cao cũng đã được ứng dụng một cách hiệu quả trong các lĩnh vực khác như: điều khiển Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 91 - quá trình kết tinh, loại khí khỏi thực phẩm dạng lỏng, vô hoạt enzyme, tăng hiệu quả quá trình trích ly, sấy, lọc cũng như tăng tốc độ của các phản ứng oxy hóa. Những ích lợi của sóng siêu âm có thể được nhận biết thông qua những ảnh hưởng khác nhau lên các môi trường mà chúng truyền qua (do tác động bởi áp suất cao và sự xuất hiện của gradient nhiệt độ). Hiện nay, người ta tin rằng hầu hết sự tăng hiệu quả các quá trình được xử lý với sóng siêu âm chủ yếu được gây ra do sự sủi bọt khí bởi vì sự sủi bọt khí sẽ làm gia tăng quá trình truyền nhiệt và truyền khối. Sự thay đổi áp suất trong những vùng mà sóng siêu âm truyền quả chủ yếu là do sự hình thành những bọt khí và vỡ bọt khí trong môi trường lỏng. Trong suốt quá trình siêu âm, sóng dao động sẽ được tạo ra khi sóng siêu âm gặp môi trường lỏng, do đó sẽ tạo ra những chu trình nén và giãn nở luân phiên nhau tại những vùng lần lượt có lực nén và giãn nỡ. Khi áp suất chân không được tạo ra nhờ chu trình giãn nỡ trong môi trường lỏng đủ thấp để thắng được lực liên kết giữa các phân tử, những bọt khí nhỏ sẽ được hình thành. Trong suốt những chu trình nén và giãn nở như vậy, những bọt khí sẽ phình to và thu nhỏ. Sự hình thành và phát triển của những bọt khí được biết đến như sự sủi bọt khí trong môi trường lỏng. Lực liên kết giữa các phân tử trong môi trường tinh khiết rất bền vững và do đó rất khó để cắt đứt (Suslick,1989). Tuy nhiên hầu hết chất lỏng đều có chứa những bọt khí nhỏ đóng vai trò là hạt nhân của quá trình sủi bọt khí. Sự sủi bọt khí từ sóng siêu âm có mức năng lượng thấp tạo ra những bọt khí có kích thước nhỏ và ít thay đổi trong suốt các chu trình nén và giãn nở, do đó được gọi là sự sủi bọt khí ổn định (stable cavitation). Tuy nhiên đối với sóng siêu âm có mức năng lượng cao, kích thước của những bọt khí thay đổi rất lớn. Diện tích bề mặt của bọt khí tăng trong suốt chu trình giãn nở. Vì vậy sự thoát khi cũng tăng theo. Kết quả là kích thước của bọt khí tăng lên sau mỗi chu trình. Sau nhiều chu trình nén và giãn nỡ, bọt khí sẽ đạt kích thước giới hạn mà năng lượng âm không còn khả năng giữ pha hơi ở bên trong. Đến chu trình nén tiếp theo, hơi bất chợt ngưng tụ và những bọt khí sẽ vỡ. Những phân tử xung quanh bọt khí va chạm nhau một cách mãnh liệt, tạo ra những vùng có nhiệt độ và áp suất cao lên đến 5500oC và 50MPa. Hiện tượng này gọi là sự sủi bọt khí nhất thời (transient cavitation). Trong suốt quá trình siêu âm, sự sủi bọt khí ổn định có thể trở thành sự sủi bọt khí nhất thời và cũng có thể đồng thời xảy ra (Atchley và Crum,1988). Sự sủi bọt khí phụ thuộc rất nhiều vào số lượng bọt khí được hình thành và cường độ của sự vỡ bọt khí. Số lượng bọt khí gia tăng khi ngưỡng sủi bọt khí giảm và khi biên độ của sóng siêu âm tăng. Ngưỡng để sủi bọt khí sẽ giảm khi nhiệt độ tăng và ngưỡng là zero tại nhiệt độ sôi (ảnh hưởng của nhiệt độ chủ yếu là do làm thay đổi tính chất vật lý của môi trường lỏng). Trong khi đó, cường độ của sự vỡ bọt khí phụ thuộc vào tỷ lệ giữa kích thước lớn nhất và kích thước ban đầu của bọt khí. Tỷ lệ này được quyết định bởi năng lượng sóng siêu âm và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Tại tần số cao Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 92 - (1 MHz) sự sủi bọt khí rất khó xảy ra. Và nếu trên 2.5 MHz thì hiện tượng sủi bọt khí là không thể (Alliger, 1975). Áp suất và nhiệt độ là những yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sủi bọt khí. Áp suất thủy tĩnh cao có thể chống lại sự khuếch tán khí ra khỏi bọt khí, làm giảm sự sủi bọt khí. Do đó sự gia tăng áp suất ngoài (được điều khiển bằng áp suất đối) sẽ làm tăng ngưỡng của sự vỡ bọt khí và giảm lượng bọt khí tạo thành. Tuy nhiên sự gia tăng áp suất ngoài lại làm tăng áp suất bên trong những bọt khí khi chúng vỡ ra, kết quả là sự vỡ bọt khí sẽ diễn ra nhanh hơn và mạnh mẽ hơn. Do đó sự gia tăng áp suất đối là một phương pháp làm gia tăng hiệu quả của quá trình xử lý với sóng siêu âm thay vì thay đổi biên độ dao động. Hình 52: Ảnh hưởng biên độ dao động và áp suất đến năng lượng siêu âm Trong khi đó, nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến áp suất hơi, sức căng bề mặt và độ nhớt của môi trường lỏng (Muthukumaran et al., 2006). Sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm gia tăng số lượng bọt khí tạo thành tuy nhiên cường độ sự vỡ bọt khí sẽ bị giảm do ảnh hưởng của áp suất hơi tăng lên – đóng vai trò như lớp đệm, ngăn cản sự va chạm của các phân tử xung quanh khi bọt khí vỡ. (Alliger, 1975). Ngược lại, sự vỡ bọt khí sẽ khó khăn khi nhiệt độ giảm vì độ nhớt môi trường tăng cao. Sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ nhớt, cho phép sự vỡ bọt khí diễn ra mạnh mẽ hơn. Do đó nhiệt độ phải được điều chỉnh để độ nhớt đủ thấp để làm gia tăng độ mạnh của sự vỡ bọt khí, tuy nhiên nhiệt độ cũng phải đủ thấp để không làm giảm độ mạnh của sự vỡ bọt khí bởi áp suất hơi cao. Tóm lại, có rất nhiều thông số ảnh hưởng đến hiệu quả của việc xử lý bằng sóng siêu âm, do đó điều kiện xử lý cần phải chọn một cách cẩn thận nhằm đạt được hiệu quả tối ưu. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 93 - Giới thiệu Ảnh hưởng của quá trình xử lý CO2 và sóng âm được nghiên cứu cho một vài tính chất hóa lý như màu sắc, sự ổn định độ đục, pH, acid, tổng lượng chất khô hòa tan, hoạt động của pholyphenoloxidase (PPO), thành phần acid ascorbic và vi khuẩn. Thành phần của acid ascorbic được phát hiện cao hơn trong mẫu được xử lý với CO2 và sóng âm hơn là trong mẫu kiểm chứng. Nó được cho rằng là do quá trình xử lý với CO2 cung cấp nhiều nucleic cho quá trinh sủi bọt, cho phép sự khử oxy hòa tan trong nước quả. Hơn thế nữa quá trình xử lý còn làm tăng độ đục và hoạt động của PPO, có thể sử dụng cho những quá trình làm tăng tính bên hệ keo bởi vì có nhiều những hạt nhỏ chứa nhiều hợp chất phenolic. Tuy nhiên thì quá trình xử lý CO2 cùng với sóng âm không phải là phương pháp hiệu quả để ức chế vi khuẩn ở nhiệt độ phòng. Phương pháp xử lý Quá trình xử lý được tiến hành ngay sau khi mẫu nước ổi được chuẩn bị (1l). Nó được chia thành 2 nửa. Nửa đầu được xử lý với CO2 bằng cách bổ sung thêm 250g dạng tinh thể đá khô. Nó được tiếp tục chia thành 2 nửa (khoảng 250ml mỗi nửa) sau khi được ủ ấm khoảng 15 phút đến nhiệt độ phòng(20oC). Đó là mẫu được xử lý với CO2 và được xử lý với sóng âm ở 35khz. Sau đó là mẫu kết hợp của cả 2 phương pháp. Nửa thứ hai được chia làm 2 phần để làm mẫu kiếm chứng và mẫu được xử lý với sóng âm. Tất cả những mẫu kiểm chứng và xử lý đều được tiệt trùng và giữ ở nhiệt độ 4oC trong vòng 24h trước khi phân tích Kết quả Bảng 24: Phân tích hóa học của nước ổi Mẫu pHA % độ acidA Tổng chất rắn hòa tanA (oBrix) Thành phần acid ascorbicA (mg/100ml) Kiểm soát 3,93±0,03a 0,46±0,02a 8,20±0,02a 110±0,5a Xử lý bằng CO2 3,91±0,02a 0,47±0,01a 8,32±0,03a 115±0,8b Xử lý bằng sóng siêu âm 3,92±0,01a 0,46±0,01a 8,16±0,02a 119±0,8c Kết hợp 3,90±0,01a 0,47±0,04a 8,28±0,04a 125±1,1d A Mức ý nghĩa ± SD (n = 4), trong đó cột a với ký tự giống nhau thì không khác biệt đáng kể ở mức khả năng 5%. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 94 - Bảng 25: Ảnh hưởng của việc xử lý bằng CO2 và/hoặc sóng siêu âm trên thuộc tính màu sắc của nước ổi Thuộc tính màu sắcA Mẫu L* a* b* Sự khác biệt màu tổng quátA ∆E* Kiểm soát 94,00±0,04a - 0,01±0,01a 5,57±0,03a NIL Xử lý bằng CO2 94,02±0,08a - 0,03±0,02b 5,56±0,08a 0,08±0,04a Sóng siêu âm 93,30±0,06b 0,06±0,02b 5,98±0,05b 0,84±0,08b Kết hợp 92,62±0,09c 0,16±0,01d 6,40±0,05c 1,62±0,08c A Mức ý nghĩa ± SD (n = 4), trong đó cột a với ký tự giống nhau thì không khác biệt đáng kể ở mức khả năng 5%. Hình 53: Khối phổ minh họa độ bền các đám mây quyết định bởi phần trăm khả năng bức xạ xuyên qua. Bảng 26: Hoạt tính polyphenoloxidase trong ổi sau khi được xử lý Samples Polyphenoloxidase activity (U) Control Carbonated Sonicated Combination 10.1 ± 0.60a 11.0 ± 0.50a 18.0 ± 1.5b 20.1 ± 1.2b Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 95 - Hình 54: Đo lường độ hấp thu ở 410nm với các mẫu được xử lý khác nhau Bảng 27: Ảnh hưởng của việc xử lý bằng CO2 và sóng siêu âm lên sự sống của hệ vi sinh vật trong nước ổi. Samples Microbial survival (log CFU/ml) Yeast and mould survival (log CFU/ml) Control Carbonated Sonicated Combination 4.05 ± 0.02a 3.86 ± 0.15bc 3.94 ± 0.10b 3.79 ± 0.09c 3.22 ± 0.21c 3.33 ± 0.05b 3.06 ± 0.06d 3.47 ± 0.08a Kết luận Ảnh hưởng quả quá trình xử lý CO2 kết hợp với sóng âm đã được chứng minh trên nước ổi. Kết quả chỉ ra rằng quá trình xử lý CO2 làm tăng sự hiển thị của quá trình khử, thành phần của acid ascorbic cao hơn, giảm sự trong và làm tăng hoạt động của pholyphenol oxidase. Phương pháp này không có hiệu quả trong xử lý vi sinh. 7.2 Phương pháp dòng điện cao tần – High Intensity Pulsed Electric Fields (HIPEF) [9] Giới thiệu Phương pháp HIPEF là một phương pháp phi nhiệt (non-thermal) dùng để bảo quản thực phẩm bằng cách sử dụng dòng điện trong một thời gian ngắn để vô hoạt các hoạt động vi sinh nhưng chỉ gây ảnh hưởng tối thiểu hay không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm. Phương pháp HIPEF mang lại Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 96 - những thực phẩm có chất lượng tương tự như thực phẩm tươi nhờ không sử dụng đến nhiệt độ và kéo dài được thời hạn bảo quản. Hiện nay, các nhà khoa học và ngành công nghiệp thực phẩm đang rất quan tâm đến phương pháp này như là một sự thay thế hiệu quả cho các phương pháp nhiệt truyền thống để bảo quản các thực phẩm dạng lỏng. Phương pháp HIPEF có thể sử dụng cho các dạng thực phẩm lỏng hoặc bán lỏng. Hình 55: Hệ thống HIPEF Nguyên lý hoạt động Thực phẩm xử lý bằng phương pháp HIPEF được đặt giữa hai điện cực có xung điện thế cao (từ 20 – 80 kV) trong một vài micro giây Buồng xử lý HIPF gồm ít nhất là hai điện cực được cô lập tạo thành vùng xử lý có điện áp cao. Các cực của điện cực được tạo tử các vật liệu trơ, phổ biến là titanium. Ngay sau xử lý, thực phẩm được đóng gói vô trùng và bảo quản lạnh. Hình 56: Cấu tạo buồng xử lý HIPEF Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 97 - Thí nghiệm Các nhà khoa học Tây Ban Nha đã tiến hành thí nghiệm so sánh giữa hai phương pháp HPIEF và phương pháp thanh trùng truyền thống trên sản phẩm nước cam ép được bảo quản ở 20C và 100C để thấy được những ưu điểm vượt trội của phương pháp HIPEF. Thông số hoạt động của hệ thống HIPEF: • Đường kính buồng xử lý 0,23cm • Khe hở giữa 2 điện cực 0,293 cm • Lưu lượng nhập liệu 60 ml/min • Điện áp 30 kv/cm • Thời gian 100µs Thông số hoạt động của hệ thống thanh trùng: • Nhiệt độ 90 – 990C • Thời gian 15 – 30s Sản phẩm được bảo quản lạnh ở hai chế độ 20C và 100C trong thời gian 8 tuần Kết quả Độ hóa nâu của sản phẩm (browing index) là thang đo thể hiện sự hóa nâu phi enzyme của sản phẩm nước cam ép. Hình 57: Mức độ hóa nâu của nước cam ép xử lý bằng HIPEF và thanh trùng trong suốt quá trình trữ lạnh (2 – 10oC)  Đồ thị thể hiện phương pháp HIPEF có độ hóa nâu thấp hơn so với phương pháp thanh trùng Màu sắc của sản phẩm: được xác định bằng các giá trị L, a, b và sự sai khác về màu sắc được xác định bằng [∆E = (L2 + a2 + b2)1/2] Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 98 - Hình 58: Giá trị L* của nước cam ép được xử lý bằng HIPEF và được thanh trùng trong suốt quá trình trữ lạnh (2 – 10oC) Bảng 28: Giá trị a*, b*, ∆E* của nước cam ép được xử lý bằng HIPEF và được thanh trùng trong suốt quá trình trữ lạnh (2 – 10oC) L: đại lượng thể hiện độ sáng của sản phẩm Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 99 - a: đại lượng thể hiện sự khác biệt giữa màu đỏ và màu xanh b: đại lượng thể hiện sự khác biệt giữa màu vàng và màu xanh dương  Đại lượng ∆E của phương pháp HIPEF ở cà 20C và 100C đều thấp hơn so với phương pháp thanh trùng chứng tỏ nước cam ép được xử lý bằng HIPEF cho màu sắc ít khác biệt với nước trái cây tươi hơn là phương pháp thanh trùng Kết luận Phương pháp HIPEF dùng để bảo quản thực phẩm nhưng lại không sử dụng nhiệt độ nên có thể giữ được trạng thái màu sắc, mùi, vị tương tự như sản phẩm vừa chế biến. 7.3 Ứng dụng sóng siêu âm trong việc xử lý nho khi chế biến nước trái cây [16] Tiến hành thí nghiệm Nguyên liệu trái cây: thí nghiệm được tiến hành trên đối tượng là nho được thu hoạch từ Ninh Thuận, Việt Nam. Nho được rửa sạch và nghiền bằng máy xay từ 2 – 3 phút. pH của khối nho được điều chỉnh đạt giá trị 4,5. Việc tiến hành trên các đối tượng khác như táo, dứa, cam, cà rốt… cũng thu được các kết quả tương tự. Enzyme: • Enzyme được sử dụng là Pectinex Ultra SP-L từ hãng Novozyme, Thụy Sĩ. • Hoạt độ: 26000 PG per ml (polygalacturonase activity per ml) • Nhiệt độ 500C • pH = 4,5 Kết quả Thí nghiệm 1: khối nguyên liệu chỉ được xử lý bằng enzyme. 250 ml khối nguyên liệu được cho vào các erlen 500ml. TN1a: cho lượng enzyme với các nổng độ khác nhau từ 0%v/v – 0,1%v/v vào các erlen và giữ trong thời gian 40 phút. TN1b: cho enzyme với nồng độ 0,04%v/v vào các erlen để xử lý khối nguyên liệu với thời gian từ 10 – 60 phút. Các erlen được đặt trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 500C tạo điều kiện tối ưu cho enzyme hoạt động. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 100 - Hình 59: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme (A) và thời gian phản ứng (B) lên lượng dịch chiết thu được trong thí nghiệm 1 Từ đồ thị ta có thể thấy được nồng độ enzyme 0,04%v/v và thời gian xử lý 40 phút là điều kiện thích hợp cho quá trình xử lý enzyme. Ở điều kiện này lượng dịch chiết thu được cao hơn 9,2% so với mẫu ép không được xử lý enzyme. Ở các nồng độ cao hơn và thời gian lâu hơn không đem lại hiệu quả rõ rệt. Thí nghiệm 2: mẫu được xử lý bằng sóng siêu âm (2 W/cm2) Cho các khối mẫu vào bể siêu âm và giữ trong các khoảng thời gian khác nhau từ 5 – 15 phút và ở các nhiệt độ khác nhau 60 – 80 Bảng 29: Kết quả thí nghiệm về lượng dịch chiết thu được ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau ở thí nghiệm 2 Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 101 - Hình 60: Biểu đồ thể hiện liên hệ giữa lượng dịch chiết, nhiệt độ, và thời gian qua kết quả thí nghiệm 2 Từ đồ thị ta thấy nhiệt độ tối ưu để xử lý bằng sóng siêu âm là 740C và thời gian là 13 phút. Ở điều kiện này lượng dịch chiết thu được cao nhất là 82,3%. Kết quả này cao hơn 12,9% so với mẫu chưa xử lý và 3,4% so với mẫu chỉ xử lý bằng enzyme và thời gian rút ngắn hơn 3 lần. Thí nghiệm 3: mẫu kết hợp xử lý bằng sóng siêu âm và enzyme Các mẫu được cho vào bể siêu âm đồng thời được xử lý với enzyme với các nồng độ từ 0,02%v/v – 0,06%v/v, thời gian từ 4 – 12 phút Bảng 30: Kết quả thí nghiệm về lượng dịch chiết thu được ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau ở thí nghiệm 3 Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 102 - Hình 61: Biểu đồ thể hiện liên hệ giữa lượng dịch chiết, nhiệt độ, và thời gian qua kết quả thí nghiệm 3 Từ đồ thị, với nồng độ enzyme 0,05%v/v và thời gian 10 phút là điều kiện tối ưu để thu được lượng dịch chiết lớn nhất 81,2%. Kết quả này cao hơn 11,4% so với mẫu không được xử lý, và hơn 2% so với mẫu chỉ xử lý enzyme đồng thời rút ngắn thời gian xuống 4 lần. Tuy nhiên kết quả này thấp hơn một ít so với lượng dịch chiết từ phương pháp sóng siêu âm thu được. Điều này có thể lý giải do nhiệt độ xử lý chỉ là 500C để không vô hoạt enzyme vì thế lượng dịch chiết do sóng siêu âm tách ra giảm đi. Nhưng thời gian xử lý lại ngắn hơn so với phương pháp sóng siêu âm. Ngoài ra, sóng siêu âm còn có thể tác dụng lên khả năng thủy phân của enzyme làm giảm hiệu suất. Thí nghiệm 4: mẫu được xử lý trước với sóng siêu âm rồi tiếp tục xử lý với enzyme Ban đầu mẫu được xử lý với sóng siêu âm tương tự như thí nghiệm 2. Sau đó các mẫu được chia làm hai để tiếp tục xử lý với enzyme. Th4a: các mẫu được thêm enzyme vào với các nồng độ khác nhau từ 0%v/v – 0,1%v/v giữ trong thời gian 20 phút. Tn4b: các mẫu được bổ sung thêm enzyme với nồng độ 0,06%v/v nhưng thời gian xử lý khác nhau từ 10 – 40 phút. Các mẫu được giữ ở 500c bằng bể điều nhiệt. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 103 - Hình 62: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme (A) và thời gian phản ứng (B) lên lượng dịch chiết thu được trong thí nghiệm 4 Từ thí nghiêm 2 ta đã biết nhiệt độ và thời gian tối ưu để xử lý sóng siêu âm là 740C và 13 phút. Dựa vào đồ thị thu được từ kết quả thí nghiệm ta có kết quả tại nồng độ enzyme 0,06%v/v và trong thởi gian 20 phút sau khi xử lý bằng sóng siêu âm ta thu được được lượng dịch chiết lớn nhất. Lượng dịch lớn hơn 3,8% so với chỉ sử dụng sóng siêu âm và cao hơn 7,3% so với chỉ sử dụng enzyme. Độ nhớt Enzyme pectinase có khả năng thủy phân các phân tử pectin và các hợp chất keo có trong nho. Nhờ thế phương pháp xử lý enzyme (ET) làm giảm độ nhớt của nước nho. Đối ngược lại, phương pháp sóng siêu âm (ST) với bước sóng 2 W/cm2 lại không có khả năng phá vỡ các phân tử pectin lại còn lôi kéo thêm một số đại phân tử từ thành tế bào nên làm cho độ nhớt của nước nho tăng lên. Phương pháp xử lý enzyme sau sóng siêu âm (ETAS) làm giảm độ nhớt của nước nho do thủy phân được pectin. Tuy nhiên, sóng siêu âm lại trích được những hợp chất keo mà enzyme Pectinex Ultra SP-L không thủy phân được. Do đó độ nhớt phương pháp này vẫn cao hơn so với phương pháp ET. Trong phương pháp kết hợp sóng siêu âm và enzyme (CUET), enzyme làm giảm độ nhớt của dung dịch nhưng sóng siêu âm lại làm tăng nên độ nhớt của dung dịch tương tự như mẫu không xử lý. Lượng đường Từ bảng trên ta thấy độ giảm lượng đường trong các phương pháp ET, ST, CUET, ETAS tăng 6,2%, 12%, 10,9%, và 15,4% so với mẫu không xử lý. Lượng acid tổng Lượng acid tổng trong các phương pháp ET, ST, CUET, ETAS tăng 9,9%, 13,6%, 10,9%, và 14,3% so với mẫu không xử lý. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 104 - Lượng phenolic tổng So sánh với mẫu không xử lý, lượng phenolic tổng cộng tăng 93%, 114,3%, 89,3%, và 120,8% trong phương pháp ET, ST, CUET, ETAS. Sóng siêu âm có thể trích được nhiều phenolic hơn phương pháp enzyme là do sóng siêu âm có thể phá vỡ vách tế bào (tập trung nhiều hợp chất phenolic) tốt hơn enzyme Màu sắc Ngoài ra, phương pháp sóng siêu âm còn mang lại màu sắc đẹp hơn so với phương pháp enzyme. Kết luận Từ các kết quả trên có thể thấy việc ứng dụng sóng siêu âm vào quá trình ép trong công nghệ chế biến nước trái cây mang lại nhiều lợi ích cho các nhà sản xuất lẫn người tiêu dùng. Sử dụng sóng siêu âm riêng lẻ hay kết hợp giúp làm tăng lượng dịch quả thu được đồng thời giảm thời gian sản xuất. Bên cạnh đó các giá trị dinh dưỡng, cảm quan của thực phẩm cũng được tăng cường. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 105 - Tài liệu tham khảo [1] Hoàng Kim Anh, Hóa học thực phẩm, NXb Khoa học và Kỹ thuật, 2007, 382 trang. [2] Lê Bạch Tuyết, Lưu Duẩn, Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, NXB Giáo dục, 1996, 360 trang. [3] Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa, NXB Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2004, 296 trang. [4] Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất thức uống, NXB Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2007, 259 trang. [5] Tôn Nữ Minh Nguyệt, Công nghệ chế biến rau trái – tập 1, NXB Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2007. [6] Viện dinh dưỡng – Bộ Y tế, Thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam, NXB Y học, 1995, 555 trang. [7] Vũ Ngọc Ruẩn, Dinh dưỡng học và những bệnh dinh dưỡng thông thường, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2005, 563 trang. [8] Benjamin Caballero, Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, Elsevier, Academic Press, 2003. [9] Clara Cortés, María J. Esteve, Ana Frígola, Color of orange juice treated by High Intensity Pulsed Electric Fields during storage and comparison with pasteurized juice, Elsevier, 2007. [10] Dennis R. Heldman, Richard W. Hartel, Principles of Food Processing, An Aspen Publication, 1998, 288p. [11] George D. Saravacos, Athanasios E. Kostaropoulos, Handbook of Food Processing Equipment, Kluwer Academic – Plenum Publishers, 202, 698p. [12] H. D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle, Food Chemistry, Springer, 2009, 1070p. [13] Hind A. Bashir, Compositional Changes During Guava Fruit Ripening, Elsevier, 2002. Nước trái cây GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt - 106 - [14] Jorge E. Lozano, Fruit Manufacturing, Springer, 2006, 230p. [15] L. H. Cheng, C. Y. Soh, Effects of sonication and carbonation on guava juice quality, Elsevier, 2007. [16] Le Ngoc Lieu, Van Viet Man Le, Application of ultrasound in grape mash treatment in juice processing, Elsevier, 2009. [17] P. Fellows, Food Processing Technology – Principles and Practice, CRC Press, 2000, 575p.