Báo cáo dự án phát triển sản phẩm dự án 4 sản xuất và bao gói sản phẩm đề tài trà kombucha hồng xiêm

Báo cáo dự án phát triển sản phẩm dự án 4 sản xuất và bao gói sản phẩm đề tài trà kombucha hồng xiêm Báo cáo dự án phát triển sản phẩm dự án 4 sản xuất và bao gói sản phẩm đề tài trà kombucha hồng xiêm Báo cáo dự án phát triển sản phẩm dự án 4 sản xuất và bao gói sản phẩm đề tài trà kombucha hồng xiêm

KHOA HÓA

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO

DỰ ÁN PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM

DỰ ÁN 4: SẢN XUẤT VÀ BAO GÓI SẢN PHẨM ĐỀ TÀI: TRÀ KOMBUCHA HỒNG XIÊM

GVHD: TS NGUYỄN THỊ ĐÔNG PHƯƠNG

1.1.6.1 Chất điều chỉnh độ acid E330: 13

1.1.6.2 Chất bảo quản E212: 14

1.2 Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm 15

CHƯƠNG 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 17

2.1 Quy mô thủ công 17

2.1.1 Sơ đồ quy trình quy mô thủ công: 17

2.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 18

2.1.2.1 Gia nhiệt nước - Trích ly: 18

2.2 Quy mô công nghiệp: 22

2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ: 22

2.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ: 22

2.2.2.1 Gia nhiệt nước - Trích ly: 22

2.2.2.7 Chuẩn bị giống vi sinh vật: 28

2.2.2.8 Lên men lần hiếu khí: 29

2.2.2.9 Lọc dịch lên men hiếu khí: 31

2.2.2.10 Phối Trộn – Lên men kị khí: 31

2.2.2.11 Thanh trùng, làm nguội: 32

2.2.2.12 Chiết rót và đóng chai: 33

2.3 So sánh quy trình quy mô công nghiệp và thủ công: 33

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 36

3.1 Xác định một số thông số quan trọng của quy trình sản xuất 36

3.1.1 Xác định thông số tối ưu cho sản phẩm trong quá trình lên men: 36

3.1.1.1 Thực hiện quá trình lên men kombucha F1: 36

3.1.1.2 Khảo sát quá trình lên men Kombucha F2: 36

3.1.2 Xác định thông số tối ưu cho sản phẩm trong quá trình thanh trùng 36

3.2 Thiết kế thí nghiệm 37

3.3 Tổng kết thông số tối ưu và thực nghiệm sản xuất: 38

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 52

4.1 Tính toán cân bằng vật chất 52

4.1.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 52

4.1.2 Thông số ban đầu: 53

4.1.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất trà kombucha: 55

4.1.3.1 Quá trình trích ly: 56

4.1.3.2 Quá trình lọc: 57

4.1.3.3 Quá trình nấu syrum: 57

4.1.3.4 Quá trình phối trộn: 57

4.1.3.5 Quá trình thanh trùng, làm nguội: 58

4.1.3.6 Quá trình lên men hiếu khí: 58

4.1.3.7 Qúa trình lọc sau lên men hiếu khí: 59

4.1.3.8 Qúa trình phối trộn, lên men kỵ khí: 59

4.1.3.9 Quá trình lọc sau lên men kị khí: 60

4.1.3.10 Quá trình thanh trùng, làm nguội: 60

4.1.3.11 Quá trình chiết rót: 60

4.1.3.12 Quá trình dán nhãn, đóng chai, đóng thùng: 60

4.1.4 Tổng Kết: 60

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT THIẾT BỊ CHO QUY MÔ PILOT 62

5.1 Các thiết bị dùng trong dây truyền sản xuất của nhà máy: 62

5.4.5Thiết bị thanh trùng, làm nguội: 66

5.4.6Thiết bị lên men hiếu khí: 67

CHƯƠNG 6: BẢO QUẢN THỰC PHẨM 75

6.1 Các dạng hư hỏng và nguyên nhân hư hỏng: 75

6.1.1 Kombucha bị chua: 75

6.1.2 Kombucha có mùi lưu huỳnh: 75

6.1.3 Kombucha có mùi giấm: 76

6.1.4 Kombucha có vị khó chịu và thay đổi màu sắc: 76

6.2 Các phương pháp bảo quản: 77

6.2.1 Các phương pháp truyền thống 77

6.2.1.1 Phương pháp sử dụng nhiệt 77

6.2.1.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của vi sinh vật: 77

6.2.1.1.2 Phương pháp sử dụng nhiệt độ cao (thanh trùng): 77

6.2.1.1.3 Phương pháp sử dụng nhiệt độ thấp: 78

6.2.1.2 Phương pháp hiệu chỉnh ph (phương pháp lên men): 78

6.2.1.2.1 Ảnh hưởng của ph đến chất lượng sản phẩm: 78

CHƯƠNG 7: BAO GÓI SẢN PHẨM 85

7.1 Phương pháp, kỹ thuật, vật liệu bao gói sản phẩm: 85

7.1.1 Định nghĩa về bao bì thực phẩm: 85

7.1.2 Chức năng của bao bì thực phẩm: 85

7.1.3 Dạng bao bì: 85

7.1.4 Vật liệu bao gói: 86

7.1.5 Vật liệu được lựa chọn cho sản phẩm: 87

7.1.6 Các loại nguyên liệu để làm nhãn dán, thông tin sản phẩm bên ngoài: 88

MỞ ĐẦU

Trà Kombucha còn được gọi là trà thủy sâm, trà nấm, trà Kargasok hay trà Mãn Châu; được lên men từ nước trà đường bởi hệ vi sinh vật cộng sinh nấm men và các vi khuẩn Với nguồn nguyên liệu trà có nhiều giá trị dược liệu kết hợp với các hoạt động có lợi của vi sinh vật trong quá trình lên men trà Kombucha là một dòng sản phẩm chức năng có giá trị hơn hẳn so với nước trà thông thường

Thành phần vi sinh vật trong trà Kombucha thay đổi tùy theo nguồn gốc, vị trí địa lý, điều kiện khí hậu; nhưng luôn có sự hiện diện của nấm men, vi khuẩn acetic và vi khuẩn lactic Quá trình lên men trà Kombucha xảy ra đồng thời lên men rượu của nấm men, lên men acetic của vi khuẩn acetic và lên men lactic của vi khuẩn lactic Thành phần của trà Kombucha bao gồm: ethanol; các acid hữu cơ (acetic, gluconic, glucuronic, citric, lactic, malic…); các loại đường (sucrose, glucose và fructose); các vitamin nhóm B (B1, B2, B3, B6, B12); acid amin; sắc tố màu; chất béo; protein; một số enzym thủy phân; CO2; polyphenol trà; khoáng chất; cũng như các sản phẩm lên men khác của nấm men, vi khuẩn acetic và vi khuẩn lactic tạo hương vị đặc trưng cho trà Kombucha

Tại Việt Nam, trà Kombucha chủ yếu được lên men thủ công theo quy mô hộ gia đình từ nhiều nguồn giống khác nhau, thường không kiểm soát được vi sinh vật gây bệnh, gây hại dẫn đến dễ bị tạp nhiễm; không chủ động được giống, cũng như tỷ lệ các chủng vi sinh vật trong giống; không khai thác được triệt để lợi ích của các chủng vi sinh vật có lợi dẫn đến chất lượng sản phẩm không ổn định

Nhận thấy đây là những điều kiện thuận lợi để nghiên cứu và phát triển hướng sản phẩm này Dưới sự hướng dẫn của cô Nguyễn Thị Đông Phương, và các thầy cô trong khoa Hóa trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, nhóm LAB chúng em tiến hành nghiêm cứu sản phẩm trà Kombucha hồng xiêm Đây là sự kết hợp mới mẻ về nguyên liệu, cho ra một sản phẩm mới lạ về hương vị, mang nhiều chức năng có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng Với ý tưởng “Trà Kombucha hồng xiêm” và những dự án phát triển sản phẩm 1,2,3 ở những học kì trước, chúng em rất vui mừng được chia sẻ cho thầy cô và các bạn về những kiến thức liên quan đến dự án 4 – “ Sản xuất và bao gói sản phẩm” lần này

Xin chân thành cảm ơn!

LỊCH TRÌNH DỰ ÁN

Tuần 1-2: Tìm hiểu các phương pháp, thiết bị chế biến sản phẩm (quy mô thủ công/ công

nghiệp)

Tuần 3: Báo cáo phân tích chọn các phương pháp, thiết bị chế biến dự kiến Tuần 4-8: Thực hành sản xuất các sản phẩm prototype:

Xác định thông số kỹ thuật tối ưu

Xác định chỉ tiêu hóa lý, cảm quan tối ưu

Tuần 9-10: Đề xuất dây chuyền công nghệ:

Tính cân bằng vật chất Tính và chọn thiết bị

Vẽ sơ đồ kỹ thuật dây chuyền công nghệ

Tuần 11: Tìm hiểu các phương pháp, kỹ thuật, vật liệu bao gói cho sản phẩm Tuần 12: Thiết kế nhãn sản phẩm

Tuần 13: Thực hành bao gói sản phẩm Tuần 14-15: Báo cáo tổng kết

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm 1.1.1 Tổng quan về hồng xiêm:

Nguồn gốc và phân bố:

Cây hồng xiêm có nguồn gốc ở Mehico và Trung Mỹ, hiện nay được trồng ở nhiều nước thuộc vùng nhiệt đới Trong thời kỳ thực dân, cây được đưa sang Philipin và sau đó đến vùng nhiệt đới Á Châu và đến Sri Lanka vào 1802 Hồng xiêm được trồng sớm nhất ở

Tây Ấn vào khoảng năm 1513 – 1525

Trên thế giới:

Cây được trồng rất nhiều tại vùng ven biển Ấn Độ (Maharastra, Madras, Bengal…), có những đồn điền rộng đến 2000 hecta Diện tích trồng hồng xiêm ở Ấn Độ khoảng 5000 ha và đƣợc xem là nước trồng nhiều hồng xiêm ở châu Á Ở châu Á, ngoài Ấn Độ ra còn có một số nước khác trồng hồng xiêm như Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Việt Nam, Philipin, Trung Quốc Ở châu Mỹ có Mehico, Hoa Kỳ (trồng ở bang Floria, Hawai…)

Tại Mehico, có đến 4000 hecta dành riêng để trồng hồng xiêm chỉ để lấy nhựa chicle Cây được khai thác thương mại tại Sri Lanka, Philipin, vùng Palestine

Tại Đông Nam Á, Thái Lan là nơi trồng nhiều hồng xiêm nhất (gần 20 ngàn hecta, thu hoạch trên 55 ngàn tấn/năm)

Tại việt nam:

- Ở nước ta hồng xiêm được trồng từ bao giờ cho đến nay chưa có ai nghiên cứu Nguyễn Đình Khang trong Tạp chí Người làm vườn, số 1 năm 1992 có ghi “Trái Sabôchê, do cha Gernet đưa từ Mỹ đến năm 1890”

- Ở phía Bắc, hai vùng trồng hồng xiêm nhiều và ngon nổi tiếng là Xuân Đỉnh, Từ Liêm (hơn 13.500 cây) và Thanh Sơn – Thanh Hà – Hải Dương ( khoảng 18.700 cây)

- Ở đồng bằng sông Cửu Long hồng xiêm là loại quả có tính hàng hóa và thị trường tiêu thụ mạnh, có những nơi trồng khá tập trung như ở cù lao Mỹ Phước, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng Theo tài liệu của Viện Nghiên cứu cây ăn quả miền Nam, năm 2000 ở đồng bằng sông Cửu Long có 5.134 ha hồng xiêm, chiếm 2.15% tổng diện tích cây ăn quả toàn vùng Trong đó nhiều nhất là tỉnh Tiền Giang 2.300 ha, Sóc Trăng 1400 ha, Trà Vinh 668 ha, Cần Thơ 500 ha

Đặc tính thực vật:

Cây thuộc loại thân mộc, lớn chậm, sống lâu năm, tại vùng nhiệt đới có thể cao đến 30 - 40m, tuy nhiên các cây ghép thường thấp hơn (10 - 15m) Cây chịu được gió mạnh, thân phân cành nhiều Vỏ thân có chứa một chất nhựa dính gọi là chicle Lá dầy, dài 7.5 - 15 cm rộng 2.5 - 3.5 cm, mọc so le, lá hình thuôn trái xoan hay hình trứng, gốc lá thuôn, đầu lá tù hay hơi nhọn; mặt trên màu xanh lục bóng, mặt dưới nhạt hơn

Hoa nhỏ, đường kính chừng 1 cm, dạng hình chuông, mọc đơn độc ở nách lá, màu trắng hay vàng nhạt Cây trổ hoa và kết quả mỗi năm hai đợt

Quả mọng, hình trứng, có khi gần như tròn, đường kính 4 - 8 cm; vỏ mỏng màu nâu Phần thịt phía trong màu thay đổi từ vàng nhạt đến nâu đất, khi chín có mùi thơm và vị ngọt khá ngon Quả chứa từ 2 đến 10 hạt Hạt dẹt, cứng, màu đen hay nâu có viền màu trắng, bóng, dài chừng 1.5 - 2 cm, có móc nhọn ở một đầu, rất dễ tách ra khỏi phần thịt của quả Quả hồng xiêm lúc chưa chín chứa nhiều tanin (loại proanthocyanidins) nên rất chát Khi quả chín, tannin được chuyển đổi hầu như hoàn toàn, chỉ trừ trong phần vỏ Lượng tannin trong quả thay đổi từ 3.16% đến 6.45%

Hồng xiêm là loại cây đòi hỏi thời tiết của vùng nhiệt đới: Cây trưởng thành có thể chịu nhiệt độ lạnh đến -3ºC, cây non sẽ chết khi nhiệt độ xuống dưới -1ºC

Tại nhiều vùng trên thế giới, các nhà trồng cây ăn trái đã lai tạo được nhiều chủng hồng xiêm khác nhau Các chủng này được phân biệt theo hình dạng của quả như quả “tròn”, quả “hình trứng”

Thành phần hóa học:

- Hạt chứa axit xyanhhydric và dầu béo 23%

- 100g quả hồng xiêm chứa chất đạm 0.44g, chất béo 1.10g, sắt 0.8mg, beta-carotene 60IU, phốt pho 12mg, canxi 21mg, riboflavin (vitamin B2) 0.02mg, pyridoxine (vitamin B6) 0.037mg, pantothenic acid (vitamin B5) 0.252mg, potassium 193mg, vitamin C 14.7mg,…

- Quả xanh và nhựa chứa gôm nhựa, trong gôm nhựa chứa 1.7% hydrat cacbon, 40% nhựa, 35% nước và một số chất khác

Tiêu chuẩn: hồng xiêm sau khi thu hoạch được chọn lọc ra những trái tốt nhất, không

bị bầm dập, độ chín thích hợp và đảm bảo được bảo quản bằng cá phương pháp hiện đại

Một số sản phẩm chế biến từ hồng xiêm:

Quả hồng xiêm khi chín thường được sử dụng để ăn tươi, hay tốt hơn ướp lạnh Hồng xiêm được xem là món ăn tráng miệng lý tưởng, tuy nhiên cẩn thận đừng nuốt hột, vì hột có móc có thể gây tổn thương họng Thịt của quả có thể xay chung với một số trái cây khác để làm nước uống giải khát Tại Indonesia, quả hồng xiêm còn được xắt lát mỏng để xào, tại Malaysia quả được hầm chung với nước cốt chanh hay gừng

Một sản phẩm phụ của cây là chất nhựa dẻo (gummy latex), gọi là chicle, chứa 15% cao su và 38% nhựa Nhựa cây ăn được, được sử dụng làm một thành phần trong kẹo chewing gum

Gỗ thân cây hồng xiêm thuốc loại gỗ cứng, bền, được dùng làm ván lót sàn nhà, cán dụng cụ và trước đây đã được thổ dân Maya dùng để xây cất đền thờ

1.1.2 Tổng quan về trà đen:

Trà đen hay còn gọi là Hồng Trà là kết quả của phản ứng lên men từ trà xanh Phản ứng này mang đến một loại trà mới có vị thơm ngon rất đặc biệt và cho ra một màu khác với nước trà xanh Loại trà này khi pha ra sẽ có màu đỏ, độ đậm nhạt của màu còn phụ

thuộc vào mức độ oxy hóa trong quá trình ủ men Cũng chính vì màu sắc này mà người ta đặt tên cho trà đen là hồng trà

Đặc điểm:

- Ngoại hình: xoăn chặt, màu nâu đen - Màu nước pha: nâu đỏ, có viền vàng - Hương: hương thơm nhẹ, đặc trưng - Vị: chát dịu, có hậu vị

1.1.3 Tổng quan về đường: Mục đích sử dụng:

- Tạo vị, tăng chất lượng cảm quan cho sản phẩm

- Là nguồn cơ chất cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men - Các loại đường thường được sử dụng trong sản xuất nước giải khát: - RE: là chữ viết tắt của Refined Extra - Đường tinh luyện thượng hạng - RS: là chữ viết tắt của Refined Standar - Đường tinh luyện tiêu chuẩn

Tính chất vật lý:

Tinh thể trong suốt, tỷ trọng 1,5897 g/cm3, tonc = 186 – 188, cỡ hạt không đều, tan trong nước, tan trong dung môi phân cực, không tan trong dung môi không phân cực

Độ quay cực: quay phải, góc quay + 66,5oC

Tính chất hóa học:

Dưới tác dụng của chất oxy hóa thì không bị khử (do trong thành phần cấu tạo của saccharose không có gốc - OH glucozit)

Dưới tác dụng của to = 200oC bị caramel hóa ( màu nâu đen) - Trong môi trường nhiệt độ và acid chuyển thành đường nghịch đảo là: glucose và fructose

Trong môi trường kiềm saccharose chuyển thành sản phẩm có màu như fucfurol, acid acetic, acid butyric, acid focmic, aceton…

Sự hồi đường: dung dịch saccharose bão hòa không ổn định, khi thay đổi một số điều kiện như khuấy trộn cơ học, hạ nhiệt độ đột ngột, trộn mầm tinh thể, saccharose sẽ tách ra từ dung dịch và kết tinh lại

Tính hòa tan: rất dễ tan trong nước với tỷ lệ nước : đường là 1:2 Khi hòa tan đường phải cấp nhiệt độ (độ hòa tan tăng theo nhiệt độ) - Độ hòa tan tăng khi có mặt của KCl, NaCl; giảm khi có mặt CaCl 2

Không hòa tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực, hòa tan trong dung môi phân cực như NH 3 lỏng, hợp chất của rượu và nước

Hiện tượng co thể tích xảy ra khi làm nguội và tạo hình, nguyên nhân là do các tạp chất như keo trên bề mặt saccharose tạo ra

Tính hút ẩm: saccharose chưa phân giải hút ẩm yếu, khi độ ẩm không khí ≥ 90% thì saccharose mới bắt đầu hút ẩm trong không khí Gia nhiệt trong thời gian dài (quá 2 giờ) hoặc gia nhiệt trong thời gian ngắn với nhiệt độ cao hơn - Bảo quản: tuy ít bị vi sinh vật làm biến chất do hàm lượng nước trong saccharose thấp nhưng vẫn cần được để nơi khô ráo, tránh ẩm ướt và đóng cục gây khó khăn cho công đoạn làm tan đường

Các nhà máy dùng đường tinh luyện RE (cho sản phẩm màu sáng trong), đường chủ yếu mua từ các nhà máy trong nước như nhà máy đường Trị An, nhà máy đường Tây Ninh, nhà máy đường Khánh Hội…

1.1.4 Tổng quan về nước:

Vai trò của nước đối với trà Kombucha hồng xiêm:

- Nước là nguyên liệu cơ bản thứ hai sau trà trong quá trình sản xuất trà lên men Nước chiếm 80-90% trọng lượng thành phẩm

- Yêu cầu của nước sử dụng phải đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng cao đồng thời phải thỏa mãn yêu cầu chất lượng nước uống thông thường

- Về bản chất, nước dùng trong công nghệ sản xuất đồ uống phải trong suốt, không màu, không có mùi vị lạ, không chứa vi sinh vật gây bệnh cho người và gây nhiễm cho quá trình chế biến, đồng thời phải thỏa mãn các chỉ tiêu hóa học như độ cứng, độ mềm, độ oxi hóa, độ cặn…

- Theo đó, chất lượng nước có thể sử dụng trong sản xuất thực phẩm được đánh giá thông qua 5 thành phần: chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa lý, tính phóng xạ và vi sinh vật Ngoài 5 chỉ tiêu đánh giá trên, còn một số chỉ tiêu cần phải đánh giá nữa là hóa chất khử trùng và hóa chất khử trùng và sản phẩm phụ dành cho nước đã qua xử lý

1.1.5 Tổng quan về SCOBY:

SCOBY là từ viết tắt thường được sử dụng của " nuôi cấy cộng sinh vi khuẩn và nấm men ", và được hình thành sau khi hoàn thành quá trình lên men độc đáo của vi khuẩn axit lactic (LAB), vi khuẩn axit axetic (AAB) và nấm men để tạo thành một số loại thực phẩm chua và đồ uống như kombucha và kim chi Bia và rượu vang cũng trải qua quá trình lên men với nấm men, nhưng vi khuẩn axit lactic và các thành phần vi khuẩn axit axetic chỉ có ở SCOBY thường được xem là nguồn gây hư hỏng hơn là bổ sung mong muốn Cả LAB và AAB đều đi vào bề mặt của lúa mạch và mạch nha trong quá trình lên men bia và nho trong quá trình lên men rượu vang; LAB làm giảm độ pH của bia trong khi AAB lấy etanol được tạo ra từ nấm men và oxy hóa nó thành giấm, dẫn đến mùi và vị chua AAB cũng chịu trách nhiệm hình thành cellulose SCOBY

Hình dạng của SCOBY có thể thay đổi nhưng thông thường nó khá dày, hình tròn, cao su và hơi mờ mờ với mùi nhẹ như giấm Nếu ngửi thấy có mùi bất thường như nấm mốc hoặc phô mai, có thể SCOBY đang trong trạng thái phân rã không thể tiếp tục sử dụng được

Ở dạng phổ biến nhất, SCOBY là màng sinh học dạng sền sệt, cấu trúc giống dạng đĩa dựa trên xenluloza hoặc thảm vi sinh vật nổi ở bề mặt phân cách không khí - lỏng của thùng chứa Lớp phủ xenlulo vi khuẩn này đôi khi được gọi là lớp màng SCOBY pellicles, giống như chất khởi động bột chua , có thể phục vụ mục đích tiếp tục quá trình lên men thành một bình mới và tái tạo sản phẩm mong muốn Điều này có thể là do khả năng của SCOBYs không chỉ chứa sự phát triển cộng sinh mà còn một lượng nhỏ giá thể và sản phẩm trước đó do khả năng hấp thụ nước của nó SCOBY có thể thay đổi rất nhiều về mật độ tế bào trong màng sinh học do điều kiện lên men, dẫn đến các biến thể có thể xảy ra trong sản phẩm cuối cùng;

Nhiều nghiên cứu hiện đang được thực hiện để xác định tỷ lệ tối ưu của SCOBY nếu có, so với nuôi cấy lỏng để đảm bảo tính nhất quán cao nhất của sản phẩm, vì không có quy trình vận hành tiêu chuẩn nào được áp dụng

SCOBY hoạt động như thế nào?

- Kombucha được sản xuất bằng cách thêm SCOBY vào kèm với trà đen hoặc trà xanh ngọt Sau đó để nó tự lên men trong khoảng 1 đến 4 tuần

- Các vi khuẩn và nấm men trong SCOBY sẽ phá vỡ đường trong trà và chuyển chúng sang dạng cồn, CO2 và acid

- Kết quả thu được là một sản phẩm có ga với vị thơm, ngọt và hơi giống mùi giấm Hương vị đặc trưng của từng loại sẽ phụ thuộc và thời gian lên men, loại trà và các thành phần kèm theo như hoa quả, nước ép hoặc thảo dược

1.1.6 Tổng quan về phụ gia:

1.1.6.1 Chất điều chỉnh độ acid E330:

Axit citric được tìm thấy ở nồng độ cao trong chanh, cam, chanh và tất cả các loại trái cây chua Axit xitric là một axit hữu cơ yếu Nó là một chất bảo quản tự nhiên, và nó được sử dụng như một hương liệu trong thực phẩm chua hoặc chua và trong nước giải khát Chu trình axit xitric cũng là một con đường sinh hóa quan trọng được sử dụng bởi tất cả các sinh vật sống E330 là một loại hóa chất đa năng với nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm, dệt may, dược phẩm, mỹ phẩm và chất tẩy rửa Nó cũng ngày càng được sử dụng để loại bỏ khí độc và ăn mòn trong không khí

- Mô tả: là chất bột kết tinh màu trắng Có thể tồn tại dưới dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước

- Tên sản phẩm: Acid Citric Monohydrate- Chất điều chỉnh độ acid - Tên gọi khác: citric mono

- Công thức hóa học: C6H8O7.H2O

- Liều lượng cho phép: phụ gia thực phẩm E330 thuộc danh mục GMP, riêng với 1 số nhóm thực phẩm có quy định rõ hàm lượng tối đa, cụ thể đối với nước giải khát có cồn là: 3000mg/kg

- Thời hạn sử dụng sản phẩm: 03 năm kể từ ngày sản xuất ghi trên bao bì sản phẩm và chưa mở bao

- Bảo quản tại nơi khô ráo, thoáng mát

1.1.6.2 Chất bảo quản E212:

Kali benzoat (E212), là một muối kali của axit benzoic, là chất bảo quản thực phẩm ức chế sự phát triển của nấm mốc, nấm men và một số vi khuẩn Nó hoạt động tốt nhất trong các sản phẩm có độ pH thấp, dưới 4,5, ở đó nó tồn tại như axit benzoic

Các loại thức ăn chua và nước giải khát như nước trái cây (axit xitric), đồ uống có ga (axit cacbonic), nước ngọt (axit photphoric), và dưa chua (dấm) có thể được bảo quản bằng kali benzoat

Nó được sử dụng hợp pháp ở hầu hết các quốc gia bao gồm Canada, Hoa Kỳ và EU Kali benzoat có độc tính cấp ở mức thấp khi tiếp xúc qua đường miệng và da Ủy ban Thực phẩm, có chiến dịch về thực phẩm an toàn và có lợi hơn ở Anh, mô tả kali benzoat là "gây kích ứng nhẹ cho da, mắt và niêm mạc"

1.2 Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm

• Chỉ tiêu hóa học

1 Hàm lượng acid bay hơi, tính theo acid acetic, g/l, không lớn hơn

1,5

2 Hàm lượng SO2, mg/l, không lớn hơn 350 3 Xianua và phức xianua, mg/l, không

4 Vi sinh vật gây đục (quan sát bằng mắt) Không được có 5 Nấm men-mốc, số khóm nấm/ml, không lớn hơn Không được có 6 St aureus/vi khuẩn gây bệnh đường ruột Không được có

Bảng 1.2 Chỉ tiêu vi sinh

• Chỉ tiêu vật lý: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với đồ uống có cồn theo QCVN

6-3:2010/BYT

STT Chỉ tiêu Mức công bố

1 Trạng thái Trong, không vẫn đục, không có cặn

2 Mùi Thơm, đặc trung của nguyên liệu và sản phẩm lên men

Bảng 1.3 Chỉ tiêu Vật lý

CHƯƠNG 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Quy mô thủ công

2.1.1 Sơ đồ quy trình quy mô thủ công:

2.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.1.2.1 Gia nhiệt nước - Trích ly:

Mục đích: Trích ly các chất hòa tan chứa trong trà khô ra khỏi khối bã trà để thu

được dịch trà và tiêu diệt vi sinh vật

Cách tiến hành: Đun nước, sau đó Ngâm lá trà vào nước mới đun sôi Với tỉ lệ: 5g

trà/1L nước

Yêu cầu: Nhiệt độ nước trích ly phải thích hợp để hiệu suất trích ly tối ưu, nhưng vẫn

giữ được chất lượng cảm quan trà tốt nhất Thông thường tỉ lệ trích ly trà sẽ từ 5 – 10g/l Thời gian trích ly thường sẽ dao động khoảng 5 – 10 phút Nhiệt độ nước >75oC

Biến đổi: sự khuếch tán là biến dổi vật lý quan trọng trong quá trình trích ly Các

phân tử chất tan sẽ dịch chuyển từ tâm của nguyên liệu đến vùng bề mặt và dịch chuyển từ vùng bề mặt nguyên liệu vào dung môi

2.1.2.2 Lọc:

Mục đích: Nhằm tách bã chè ra khỏi dịch trà, làm cho dịch trà trong không bị vẩn

đục do đó làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men

Cách tiến hành: Với quy mô công nghiệp, thường trà sẽ được cho vào các lồng đựng

hoặc túi vải có kích thước phù hợp (để cặn trà không lọt được ra ngoài nhưng vẫn giữ được hiệu suất trích ly) để trích ly nhằm tối ưu cho công đoạn lọc này

Tùy vào từng quy mô, từng nơi sản xuất sẽ lựa chọn các thiết bị lọc phù hợp nhằm tách hầu như hoàn toàn bã chè ra khỏi dịch

Biến đổi: khi lọc huyền phù, chúng ta sẽ thu được dịch lọc và bã lọc Một số chỉ tiêu

vật lý của dịch lọc sẽ thay đổi so với huyền phù ban đầu như tỉ trọng, độ trong

2.1.2.3 Làm lạnh nhanh:

Mục đích: Là hạ thấp nhiệt độ của dịch trà, hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật và

thuận tiện cho quá trình phối trộn, tránh làm mất hương vị đặc trưng của sản phẩm

Yêu cầu: Nhiệt độ làm lạnh dịch trà khoảng 8 – 10°C Việc sốc nhiệt này là một quy

trình quan trọng để giúp trà bảo quản được lâu

Biến đổi: trong quá trình làm lạnh, tốc độ các biến đổi hóa học sẽ chậm dần các biến

đổi sinh học như sự trao đổi chất của tế bào, sự sinh trưởng của vi sinh vật sẽ giảm dần

2.1.2.4 Nấu Syrup:

Mục đích: quá trình đun sôi syrup là khi đun sôi sẽ tiêu diệt được các vi sinh vật có

trong đường và trong nước, mặt khác tạo điều kiện tốt để biến saccharose thành glucose và fructose, và làm giảm độ nhớt của dung dịch đường giúp cho việc lọc dễ dàng

Yêu cầu: đường trước khi đưa vào phối trộn với dịch trà phải nấu thành dạng syrup

có nồng độ 60 – 70% Syrup nhất thiết phải được đun sôi, lọc và làm lạnh

Cách tiến hành: Quá trình nấu syrup gồm 3 giai đoạn: Hòa tan đường trong nước,

đun sôi và chuyển hóa đường thành syrup Với tỉ lệ: 100g đường/300ml nước

Sau khi hòa tan đường ta ngừng khuấy, vớt bọt và các tạp chất trên bề mặt dung dịch Tiếp đó đun tới sôi và cho sôi khoảng 15 – 20 phút để diệt hết tạp khuẩn Không nên đun sôi lâu vì sẽ làm cho đường bị caramen hóa, dẫn tới giảm chất lượng syrup

2.1.2.5 Phối trộn:

Mục đích: Tạo môi trường đồng nhất cho con giống Scoby phát triển

Cách tiến hành: Dịch syrup sau khi làm lạnh được phối trộn cùng với dịch trà để tạo

thành một dung dịch đồng nhất

Yêu cầu: Sau khi phối trộn, dịch trà cần được điều chỉnh về nhiệt độ phòng (28 –

32°C) để chỉnh pH và chuẩn bị cho quá trình lên men Tỷ lệ chuẩn cho công thức nuôi Scoby là: 5g trà: 70g đường : 1 lít nước

2.1.2.6 Thanh trùng:

Mục đích: Bảo quản

− Tiêu diệt nấm men, vi khuẩn, đình chỉ hoàn toàn quá trình lên men − Tiêu diệt các vi sinh gây hại

− Tăng thời gian bảo quản sản phẩm

Biến đổi:

− Vật lý: do nhiệt độ của sản phẩm thay đổi trong suốt quá trình tiệt trùng UHT nên

các chỉ tiêu vật lý của sữa như độ nhớt, tỉ trọng sê thay đổi theo

− Hoá học: nhiệt độ tăng nên sẽ thúc đẩy một số phản ứng hóa học trong sản phẩm như phản ứng Maillarđ giữa đường khử và các acid amin tạo ra nhóm sản phẩm melanoidine Tuy nhiên, do quá trình tiệt trùng ƯHT xảy ra trong thời gian ngắn nên mức

độ chuyển hóa của hợp chất nói trên là không đáng kể

− Sinh học và hóa sinh: các tế bào vi sinh vật và enzyme trong sản phẩm sẽ bi vô hoat

Cách tiến hành: Quá trình tiệt trùng gồm có ba giai đoạn: gia nhiệt, giữ nhiệt và làm

nguội

2.1.2.7 Lên men hiếu khí:

Mục đích: làm tăng sinh khối lượng của con giống Scoby được cấy trực tiếp vào thực

phẩm Nhờ đó thúc đẩy quá trình trao đổi chất bên trong sản phẩm

Cách tiến hành: Cho dịch trà vào bình chứa, thả nấm Kombucha, bắt đầu quá trình

lên men

Yêu cầu:

− Nấm Kombucha trước khi cho lên men phải rửa sạch bằng nước, để loại bỏ tạp chất bám trên Kombucha

− Tỉ lệ nấm Kombucha so với dịch trà thường dao động trong khoảng 2 – 10% − Quá trình lên men được thực hiện trong điều kiện hiếu khí, ở nhiệt độ thường (28 – 32°C)

− Điều kiện không gian lên men phải thoáng mát, sạch sẽ, tránh tạp nhiễm

− Trong dây chuyền sản xuất trà kombucha, thiết bị lên men có nắp thoáng khí vì SCOBY cần “thở” khi nó “ăn” đường trong trà ngọt đồng thời ngăn không cho bất kỳ vật lạ nào xâm nhập vào Thùng đựng trà Đóng nắp và ủ sản phẩm ở nhiệt độ phòng 7-10 ngày

− Việc kết thúc lên men sẽ dựa trên các thông số pH và Brix cuối Các thông số này được thiết lập dựa trên yêu cầu của nhà sản xuất về vị của trà Kombucha thành phẩm Thông thường người ta chọn thông số kết thúc lên men đến khi đạt pH cuối là 2,5 – 3,7 và Bx cuối là 10 – 10,4 để có mùi vị hài hòa

− Kiểm tra để đảm bảo độ pH của sản phẩm Ngưỡng an toàn thực phẩm đối với độ pH là <= 4,2 và trên 2,5 Kombucha có độ pH dưới 2,5 có vị chua đặc biệt không an toàn

cho người tiêu dùng Để khắc phục độ PH là pha loãng độ axit cao với trà khởi đầu pha

cho đến khi pH> 2,5, nhưng không bao giờ cao hơn pH 4,2

Biến đổi:

− Quá trình trao đổi chất bên trong sản phẩm chuyển hóa đường thành các sản phẩm như axit, khí, rượu và giải phóng vi khuẩn probiotic

− Khi vi sinh vật phân giải cơ chất thải ra khí C02, một phần khí C02 sẽ hòa tan trong canh trường

− PH canh trường thay đổi do sự vận chuyển các chất qua màng tế bào, từ đó làm thay đổi nồng độ ion H+ trong canh trường

− Một phần oxy không khí hòa tan vào canh trường Vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng oxy hòa tan trong canh trường để sinh trưởng

2.1.2.8 Lọc dịch lên men:

Mục đích: Loại bỏ cặn, xác vi sinh vật sau quá trình lên men, làm trong dịch lên men,

tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm

Yêu cầu: Sau khi lọc, dịch lên men phải trong, không vẩn đục, vẫn giữ được mùi vị,

màu sắc đặc trưng của sản phẩm

Biến đổi: khi lọc huyền phù, chúng ta sẽ thu được dịch lọc và bã lọc Một số chỉ tiêu

vật lý của dịch lọc sẽ thay đổi so với huyền phù ban đầu như tỉ trọng, độ trong

2.1.2.9 Phối Trộn – Lên men lần 2:

Mục đích: Tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Yêu cầu:

− Thời gian lên men kỵ khí từ 1-2 ngày

− Phối trộn dịch cốt và trà kombucha theo tỷ lệ:

Biến đổi: Trong quá trình phối trộn sẽ xảy ra các biến đổi vật lý: tỷ trọng và độ nhớt

của hỗn hợp sẽ thay đổi Đồng thời, do đây là quá trình lên men kỵ khí nên

2.1.2.10 Rót chai

Mục đích: Sản phẩm sau khi phối hương sẽ được rót vào chai thuỷ tinh và đóng nắp

rồi chuyển qua công đoạn tiệt trùng

Biến đổi: Những quá trình này không làm xảy ra những biến đổi hóa học đáng kể

trong sản phẩm

Thiết bị: Quá trình rót sản phẩm được thực hiện trong điều kiện áp suất khí quyển,

sử dụng bao bì thủy tinh

2.1.2.11 Dán nhãn, đóng thùng:

Múc đích: Hoàn thiện sản phẩm

Yêu cầu: Các hộp, chai lọ đựng sản phẩm đưa vào dán nhãn phải sạch, nguyên vẹn,

không nứt mẻ, kín hoàn toàn Các hộp bị bẩn sau khi tiệt trùng nhất thiết phải rửa hay phun hơi nóng, làm khô rồi mới đưa vào dán nhãn Dây chuyền rót sản phẩm vào chai, đóng nắp chai và dán nhãn thường được thực hiện liên tục và tự động hóa

2.2 Quy mô công nghiệp:

2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ:

2.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ:

2.2.2.1 Gia nhiệt nước - Trích ly:

Mục đích:

Trích ly các chất hòa tan chứa trong trà khô ra khỏi khối bã trà để thu được dịch trà và tiêu diệt vi sinh vật

Cách tiến hành:

Đun nước, sau đó Ngâm lá trà vào nước mới đun sôi Với tỉ lệ: 5g trà/1L nước Sử dụng thiết bị trích ly một bậc Nồi hình trụ có cánh khuấy, đáy nồi có điện trở để gia nhiệt cho nước và ổn định nhiệt trong suốt quá trình trích ly

Nước được gia nhiệt lên đến 60 oC, được bơm vào thiết bị trích ly, đồng thời trà đen cũng được định lượng và cho vào

Dòng nguyên liệu và dòng dung môi chuyển động ngược chiều nhau, cụ thể là trà được đưa vào từ cửa phía trên, nước được bơm vào ở cửa dưới của nồi, tiến hành trích ly trong vòng 10-15 phút ở 80-100 oC [7]

Sau khi đạt được nồng độ trích ly thích hợp thì bơm dịch trà qua thiết bị lọc, còn bã sẽ được tháo ra theo cửa dưới của nồi

Tỉ lệ nguyên liệu:dung môi = 1:10 [7] Nồng độ dịch trích ly 4-6% [8]

Yêu cầu:

Nhiệt độ nước trích ly phải thích hợp để hiệu suất trích ly tối ưu, nhưng vẫn giữ được chất lượng cảm quan trà tốt nhất Thông thường tỉ lệ trích ly trà sẽ từ 5 – 10g/l Thời gian trích ly thường sẽ dao động khoảng 10 – 15 phút Nhiệt độ nước >75oC

Biến đổi:

Sự khuếch tán là biến dổi vật lý quan trọng trong quá trình trích ly Các phân tử chất tan sẽ dịch chuyển từ tâm của nguyên liệu đến vùng bề mặt và dịch chuyển từ vùng bề mặt nguyên liệu vào dung môi

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 hai 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, valin, leucinne, isoleucine bị giảm đi, trong khi đó hàm lượng các aldehyde như 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 bị ức chế hoặc

Làm sạch và loại bỏ các chất lơ lững, các tạp chất không tan còn sót lại sau quá trình trích ly để nâng cao chất lượng của sản phẩm Thông thường, dịch sau trích ly còn sót bã trà, bụi bẩn đã không được giữ lại hoàn toàn khi dòng dịch trích ra khỏi thiết bị trích ly Quá trình lọc sẽ loại bỏ các tạp chất này

Cách tiến hành:

Với quy mô công nghiệp, thường trà sẽ được cho vào các lồng đựng hoặc túi vải có kích thước phù hợp (để cặn trà không lọt được ra ngoài nhưng vẫn giữ được hiệu suất trích ly) để trích ly nhằm tối ưu cho công đoạn lọc này

Tùy vào từng quy mô, từng nơi sản xuất sẽ lựa chọn các thiết bị lọc phù hợp nhằm tách hầu như hoàn toàn bã chè ra khỏi dịch

Sử dụng thiết bị lọc ống, kích thước lỗ lọc là 10μm Thiết bị lọc dạng ống có thể tháo rời để vệ sinh hoặc bảo dưỡng

Trong quá trình lọc, nguyên liệu được bơm vào thiết bị lọc, dịch trà sau trích ly sẽ đi bên trong ống xuyên qua các lỗ lọc rồi được bơm vào công đoạn phối trộn tiếp theo, cặn thì được giữ lại trong ống và được tháo ra ngoài, loại bỏ theo chu kì

Biến đổi:

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 [9]

2.2.2.3 Làm lạnh nhanh:

Mục đích: Là hạ thấp nhiệt độ của dịch trà, hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật và

thuận tiện cho quá trình phối trộn, tránh làm mất hương vị đặc trưng của sản phẩm

Yêu cầu: Nhiệt độ làm lạnh dịch trà khoảng 8 – 10°C Việc sốc nhiệt này là một quy

trình quan trọng để giúp trà bảo quản được lâu

Biến đổi: trong quá trình làm lạnh, tốc độ các biến đổi hóa học sẽ chậm dần các biến

đổi sinh học như sự trao đổi chất của tế bào, sự sinh trưởng của vi sinh vật sẽ giảm dần

2.2.2.4 Nấu Syrup:

Mục đích:

Tạo ra một sản phẩm syrup có độ đồng nhất cao tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phối trộn, hòa tan các tinh thể đường vào trong nước nhằm làm tiền chất cho quá trình sinh trưởng và phát triển của SCOBY, nhiệt độ cao trong quá trình nấu cũng ức chế một số vi sinh vật tạp nhiễm quá trình đun sôi syrup là khi đun sôi sẽ tiêu diệt được các vi sinh vật có trong đường và trong nước, mặt khác tạo điều kiện tốt để biến saccharose thành glucose và fructose, và làm giảm độ nhớt của dung dịch đường giúp cho việc lọc dễ dàng

Yêu cầu:

Đường trước khi đưa vào phối trộn với dịch trà phải nấu thành dạng syrup có nồng độ 60 – 70% Syrup nhất thiết phải được đun sôi, lọc và làm lạnh

Cách tiến hành:

Quá trình nấu syrup gồm 3 giai đoạn: Hòa tan đường trong nước, đun sôi và chuyển hóa đường thành syrup Với tỉ lệ: 100g đường/300ml nước Sau khi hòa tan đường ta ngừng khuấy, vớt bọt và các tạp chất trên bề mặt dung dịch Tiếp đó đun tới sôi và cho sôi khoảng 15 – 20 phút để diệt hết tạp khuẩn Không nên đun sôi lâu vì sẽ làm cho đường bị caramen hóa, dẫn tới giảm chất lượng syrup

Thiết bị nấu là thiết bị hình trụ đáy cầu bằng thép không rỉ, xung quanh phần thân dưới và đáy là lớp vỏ áo để gia nhiệt Bên trong thiết bị có cánh khấy để đảo trộn hỗn hợp Nước được gia nhiệt đến 60oC cho cánh khuấy hoạt động 40 vòng/phút, cho đường vào, cho đường tan hoàn toàn, gia nhiệt đến sôi 30 phút, nhiệt độ nấu 100oC Trong quá trình nấu cánh khuấy hoạt động liên tục

Nồng độ syrup sau khi nấu khoảng 67 oBx [10]

Biến đổi:

Biến đối 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 tạo thành hỗn hợp đường glucose và fructose 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 Biến đổi về mặt cảm quan: sự thay đổi màu sắc, mùi vị [9]

2.2.2.5 Phối trộn:

Mục đích: Tạo môi trường đồng nhất cho con giống Scoby phát triển

Cách tiến hành:

Dịch syrup sau khi làm lạnh được phối trộn cùng với dịch trà để tạo thành một dung dịch đồng nhất

Dịch trà sau trích ly, dịch đường sau khi nấu và nước đã xử lý được bơm vào thiết bị phối trộn hình trụ đứng có cánh khuấy bằng thép không rỉ Sau khi đạt được độ đồng nhất theo yêu cầu thì dung dịch được chuyển vào thiết bị thanh trùng, làm nguội tiếp theo

Phối trộn theo số liệu ban đầu: Tỷ lệ đường: 10%

Tỷ lệ trà: 0,5%

Nồng độ dịch phối trộn là 10,5 oBx

Yêu cầu: Sau khi phối trộn, dịch trà cần được điều chỉnh về nhiệt độ phòng (28 – 32°C)

để chỉnh pH và chuẩn bị cho quá trình lên men

Biến đổi:

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, 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

Cách tiến hành:

Sau khi phối trộn, dịch trà được bơm vào thiết bị nâng nhiệt Ở đây, dịch trà được gia nhiệt lên 80-85°C, rồi được chuyển qua các ống lưu nhiệt 5 phút Sau đó, dịch trà tiếp tục vào khoang làm nguội, để giảm nhiệt độ xuống 30°C

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng với tác nhân nhiệt là nước nóng và nước lạnh tùy vào khoang nâng nhiệt hay khoang hạ nhiệt Là thiết bị với nhiều tấm kim loại mỏng được làm kín bởi các gioăng cao su (hoặc hàn kín bằng mối hàn hợp kim) giúp ngăn hai dòng lưu chất nóng và lạnh

Hai dòng lưu chất nóng và lạnh chảy xen kẽ với nhau giữa các tấm, các tấm này được dập rãnh để tạo nên dòng chảy rối cho hai lưu chất nhằm đạt được năng suất trao đổi nhiệt lớn nhất, tốc độ truyền nhiệt nhanh và không ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm [11]

Biến đổi:

Biến đổi vật lý: Sự thay đổi về thể tích, khối lượng, tỷ trọng, nhiệt độ Biến đổi hóa học: Thay đổi tốc độ phản ứng hóa học

Biến đổi hóa lý: Độ hòa tan tăng, sự bốc hơi nước, độ nhớt giảm Biến đổi hóa sinh: Enzyme 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

2.2.2.7 Chuẩn bị giống vi sinh vật:

Mục đích:

Kiểm tra giống và dung dịch khởi đầu có bị nhiễm các vi sinh vật khác hay có bị thay đổi chất lượng hay không để đảm bảo thuận lợi cho quá trình lên men

Tuyển chọn và xử lý SCOBY từ mẻ lên men trước nhằm tối ưu hóa quá trình lên men Tận dụng triệt để nguồn giống SCOBY mới tạo thành

Cách tiến hành:

Gửi mẫu về trung tâm kiểm nghiệm vi sinh hoặc kiểm tra nhanh chỉ số vi sinh vật trên mẫu nước mồi kèm theo với con giống SCOBY Môi trường nuôi cấy khởi đầu của trà Kombucha có tổng số khuẩn lạc vi khuẩn là 7,79–7,81 log CFU/mL và khuẩn lạc nấm men được ghi lại ở 7,53–7,75 log CFU/mL

Xử lý SCOBY từ mẻ trước: Tuyển chọn SCOBY đồng đều về độ dày, có màu trắng đục, không có màu lạ Rửa sạch SCOBY từ mẻ trước bằng axit acetic 5% ở nhiệt độ phòng Thao tác rửa nhẹ nhàng tránh làm tổn thương SCOBY Sau đó cấy vào thùng lên men [12]

2.2.2.8 Lên men lần hiếu khí:

Mục đích:

Làm tăng sinh khối lượng của con giống Scoby được cấy trực tiếp vào thực phẩm Nhờ đó thúc đẩy quá trình trao đổi chất bên trong sản phẩm

Tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, chuyển hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất hữu cơ đơn giản

Tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm trà lên men

Cách tiến hành:

Cho dịch trà vào bình chứa, thả nấm Kombucha, bắt đầu quá trình lên men

Dịch trà sau thanh trùng, làm nguội sẽ được bơm vào thiết bị lên men, bổ sung nước mồi vào để hạ pH của dịch lên men xuống dưới 4,5 để ức chế các vi sinh vật không cần thiết phát triển trong dịch lên men, ngoài ra còn tăng tốc độ lên men, sau đó bật cánh khuấy, khuấy trong vòng 3 phút, tắt cánh khuấy, mở nắp thùng lên men và bổ sung giống SCOBY Sau đó đậy miệng thùng bằng vải vô trùng Duy trì nhiệt độ lên men ở 25 °C, tiến hành lên men trong vòng 7 ngày, trong thời gian này thường xuyên kiểm tra pH và đánh giá cảm quan của dịch lên men [13]

Sau khi đạt được pH 4 hoặc thấp hơn thì dịch sau lên men hiếu khí được chuyển qua thiết bị lọc túi tiếp theo, đồng thời đưa một phần về thùng lên men hiếu khí làm nước mồi cho mẻ lên men mới, thu hồi SCOBY để xử lý và cấy lại vào thùng lên men cho mẻ lên men sau Yêu cầu con SCOBY có màu trắng đục và độ dày đồng đều có kích thước trung bình 2 – 5 mm [12]

Tỷ lệ SCOBY:dịch lên men = 2,5% [19]

Thiết bị lên men phải vô trùng và làm bằng thép không gỉ, có cánh khuấy Thiết bị lên men hở tuy nhiên miệng của thiết bị được đậy kín bằng vải vô trùng [32]

Yêu cầu:

− Nấm Kombucha trước khi cho lên men phải rửa sạch bằng nước, để loại bỏ tạp chất bám trên Kombucha

− Tỉ lệ nấm Kombucha so với dịch trà thường dao động trong khoảng 2 – 10% − Quá trình lên men được thực hiện trong điều kiện hiếu khí, ở nhiệt độ thường (28 – 32°C)

− Điều kiện không gian lên men phải thoáng mát, sạch sẽ, tránh tạp nhiễm

− Trong dây chuyền sản xuất trà kombucha, thiết bị lên men có nắp thoáng khí vì SCOBY cần “thở” khi nó “ăn” đường trong trà ngọt đồng thời ngăn không cho bất kỳ vật lạ nào xâm nhập vào Thùng đựng trà Đóng nắp và ủ sản phẩm ở nhiệt độ phòng 7-10 ngày

− Việc kết thúc lên men sẽ dựa trên các thông số pH và Brix cuối Các thông số này được thiết lập dựa trên yêu cầu của nhà sản xuất về vị của trà Kombucha thành phẩm Thông thường người ta chọn thông số kết thúc lên men đến khi đạt pH cuối là 2,5 – 4 và Bx cuối là 10 – 10,4 để có mùi vị hài hòa

− Kiểm tra để đảm bảo độ pH của sản phẩm Ngưỡng an toàn thực phẩm đối với độ pH là <= 4,2 và trên 2,5 Kombucha có độ pH dưới 2,5 có vị chua đặc biệt không an toàn

cho người tiêu dùng Để khắc phục độ PH là pha loãng độ axit cao với trà khởi đầu pha

cho đến khi pH> 2,5, nhưng không bao giờ cao hơn pH 4,2

Biến đổi:

− Quá trình trao đổi chất bên trong sản phẩm chuyển hóa đường thành các sản phẩm như axit, khí, rượu và giải phóng vi khuẩn probiotic

− Khi vi sinh vật phân giải cơ chất thải ra khí C02, một phần khí C02 sẽ hòa tan trong canh trường

− PH canh trường thay đổi do sự vận chuyển các chất qua màng tế bào, từ đó làm thay đổi nồng độ ion H+ trong canh trường

− Một phần oxy không khí hòa tan vào canh trường Vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng oxy hòa tan trong canh trường để sinh trưởng

2.2.2.9 Lọc dịch lên men hiếu khí:

Mục đích:

Thu hồi SCOBY và xử lý để làm giống cho mẻ lên men tiếp theo

Làm sạch và loại bỏ các tạp chất có trong dịch sau lên men hiếu khí để nâng cao chất lượng của sản phẩm

Làm cho sản phẩm trà lên men đạt được tính chất cảm quan tốt hơn, độ trong đạt yêu cầu Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men kị khí tiếp theo

Cách tiến hành:

Con giống SCOBY được lấy ra khỏi thiết bị lên men bằng cửa đáy và đưa đến giai đoạn xử lý giống Còn dịch sau lên men hiếu khí sẽ đi bên trong ống xuyên qua các lỗ lọc rồi được bơm vào công đoạn lên men kị khí tiếp theo, cặn thì được giữ lại trong ống và được tháo ra ngoài, loại bỏ theo chu kì

Yêu cầu của dịch lọc phải trong suốt, đồng nhất và không còn lẫn cặn, tạp chất Sử dụng thiết bị lọc túi, các túi lọc có thể tháo rời để vệ sinh, kích thước lỗ lọc là 10 μm Các túi lọc có thể tháo rời để vệ sinh hoặc bảo dưỡng [14]

2.2.2.10 Phối Trộn – Lên men kị khí:

Mục đích:

Trộn các thành phần hương liệu và dịch trà sau lọc lại với nhau thành hỗn hợp đồng nhất, tạo cho dịch trà Kombucha có hương vị đặc trưng

Hoàn thiện các tính chất cảm quan về màu sắc, mùi vị của sản phẩm trà Kombucha Sản phẩm của quá trình lên men có chứa ethanol với hàm lượng nhỏ, CO2, làm cho sản phẩm đặc biệt hơn so với các nước giải khát trên thị trường

Cách tiến hành:

Dịch trà sau lên men hiếu khí được bơm vào thiết bị lên men kín Bơm dịch hồng xiêm đã được xử lý với tỷ lệ 15% so với dịch lên men vào bồn lên men [17], bật cánh khuấy trong vòng 5 phút

Tắt cánh khuấy, duy trì nhiệt độ ở 20°C và tiến hành lên men trong vòng 1 ngày Kiểm tra độ cồn và đánh giá cảm quan

Thiết bị lên men làm bằng thép không gỉ Thiết bị lên men kín có cánh khuấy và có lớp vỏ áo để giữ nhiệt trong quá trình lên men [15]

Nồng độ cồn sau lên men: 0,5% (số liệu ban đầu)

Biến đổi: Trong quá trình phối trộn sẽ xảy ra các biến đổi vật lý: tỷ trọng và độ nhớt của

hỗn hợp sẽ thay đổi Đồng thời, do đây là quá trình lên men kỵ khí nên

2.2.2.11 Thanh trùng, làm nguội:

Mục đích:

Tiêu diệt vi sinh chịu nhiệt kém và các vi sinh vật sinh độc tố có khả năng gây bệnh cho người sử dụng nhằm kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm

Làm nguội tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết rót, đóng chai

Phương pháp thực hiện:

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng tương tự như mục 2.2.2.6 Sau khi lọc, trà Kombucha được bơm vào thiết bị ở khoang nâng nhiệt Ở đây, dịch trà được gia nhiệt lên 80 - 85 °C, rồi được chuyển qua các ống lưu nhiệt 5 phút Sau đó, trà Kombucha tiếp tục vào khoang làm nguội, để giảm nhiệt độ xuống 20- 25°C Trà Kombucha sau khi làm nguội được bơm vào thiết bị chiết rót

2.2.2.12 Chiết rót và đóng chai:

Múc đích:

Cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời hạn sử dụng sản phẩm Đảm bảo thuận tiện khi bao gói và vận chuyển

Cách tiến hành:

Trà Kombucha từ bồn chứa vô trùng được bơm chuyển sang máy rót Các chai thủy tinh được khử trùng bằng nước Ozon trước khi rót

Quá trình rót, đậy nắp, in ngày được thực hiện trên máy rót và đóng gói tự động trong phòng vô trùng Trà Kombucha theo đường ống dẫn đi vào thiết bị, được tự động nạp đầy theo phương pháp rót đẳng áp vào các chai đã chuẩn bị từ trước theo lượng đã định sẵn sau đó được đóng nắp, dán nhãn

Tiếp theo, các chai theo băng chuyền và được công nhân xếp vào thùng và đưa vào thiết bị đóng thùng carton, cứ một thùng 12 chai

2.3 So sánh quy trình quy mô công nghiệp và thủ công:

Gia Nhiệt Dùng bể trộn đun sôi nước => thiết bị cỡ lớn

Chỉ dùng ấm đun cỡ nhỏ

Trích ly Sử dụng thùng chứa lớn Dung ấm đun nước để thực hiện trích ly

Lọc trà sẽ được cho vào các lồng đựng hoặc túi vải có kích thước phù hợp

trà sẽ được cho vào túi vải có kích thước phù hợp

Chuẩn bị dịch đường

Đường trước khi đưa vào phối trộn với dịch trà phải nấu thành dạng syrup có nồng độ 60 – 70%

Đường được đưa trực tiếp vào phối trộn với dịch trà theo đúng tỷ lệ

Phối trộn Sự dụng thùng chứa lớn Sử dụng bình thuỷ tinh 5L

Lên men lần 1 Dùng thiết bị bồn chứa Sử dụng bình thuỷ tinh 5L Chuẩn bị dịch hồng

xiêm

sử dụng ethanol tinh luyện để trích ly các chất chiết từ nguyên liệu hồng xiêm

Dùng các thiết bị nghiền xé, thiết bị trích ly

sử dụng dao để loại bỏ vỏ sau đó cho nguyên liệu và nước vào máy sinh tố để thực hiện quá trình ép, tiếp tục dùng túi lọc để thu hồi dịch hồng xiêm loại bỏ bã đi

Lên men lần 2 Dùng thiết bị bồn chứa Sử dụng bình thuỷ tinh 5L Bao gói Sản phẩm được vào máy đóng chai

tự động

Được thực hiện thủ công bằng tay

Thanh trùng Thanh trùng sau khi phối trộn, trước lên men lần 1

Thanh trùng sau khi rót chai

Bảo ôn Bão ôn thời gian dài nhằm phát hiện những sản phẩm lỗi

Bão ôn ở thời gian ngắn

Dán nhãn Sản phẩm được vào máy dán nhãn tự động

Được thực hiện thủ công bằng tay

Bảng 2.1 So sánh quy trình quy mô thủ công và quy mô công nghiệp

Nguyên nhân: Có sự khác biệt về máy móc, thiết bị và cách thức tiến hành do sự khác biệt về quy mô và điều kiện thực tế

Ở quy mô công nghiệp, do yêu cầu sản xuất số lượng sản phẩm lớn, ồ ạt trong thời gian ngắn và để tiết kiệm chi phí nhân công, đồng bộ hóa quá trình sản xuất nên máy móc thường hiện đại, tự động hóa theo dây chuyền và công suất lớn Các thông số kiểm soát quá trình được thiết lập trước để tạo ra sản phẩm đồng nhất

Ở quy mô thủ công, do yêu cầu sản xuất số lượng không quá lớn so với quy mô công nghiệp trong thời gian ngắn Do công suất nhỏ, chủ yếu sử dụng sức người nên đa số làm thủ công Các thông số điều khiển chủ yếu làm thủ công, sản phẩm không đồng nhất

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM

3.1 Xác định một số thông số quan trọng của quy trình sản xuất 3.1.1 Xác định thông số tối ưu cho sản phẩm trong quá trình lên men:

3.1.1.1 Thực hiện quá trình lên men kombucha F1:

Thực hiện với 5 g trà, sau đó tiến hành đun 1 lít nước sôi để pha trà ủ trong vòng 10 phút Tiếp theo bổ sung đường vào dung dịch nước trà đang ủ, hòa tan 100g lượng đường, để nguội và điều chỉnh ph về mức 3,5-4 Sau đó bổ sung 2,5% SCOBY Tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng trong thời gian 7 ngày

3.1.1.2 Khảo sát quá trình lên men Kombucha F2:

Lấy dịch trà lên men Kombucha F1 đã chuẩn bị tiến hành đổ vào 18 chai thuỷ tinh, mỗi chai 100ml sau đó bổ sung lượng hồng xiêm (5; 10; 15 %) tương ứng với ( 5; 10; 15), ở nhiệt độ phòng, trong thời gian lên men F2 (12, 24 giờ) Tiến hành xác định nồng độ chất khô hòa tan %Bx, pH dịch lên men và đánh giá cảm quan sản phẩm để chọn được điều kiện lên men phù hợp nhất

Điều tra tỷ lệ dich hồng xiêm thêm vào và thời gian lên men lần 2 Với tỷ lệ từ 5-15% dịch hồng xiêm thêm vào và thời gian từ 12-24 giờ là những tỷ lệ phù hợp để tạo ra sản phẩm có hương vị hài hoà về cả ph và Bx

Yêu cầu:

Việc kết thúc lên men sẽ dựa trên các thông số pH và Brix cuối Các thông số này được thiết lập dựa trên yêu cầu của nhà sản xuất về vị của trà Kombucha thành phẩm Thông thường người ta chọn thông số kết thúc lên men đến khi đạt pH cuối là 2,5 – 4 và Bx cuối là 9 – 10,4 để có mùi vị hài hòa

Độ pH của Kombucha lên men phải được theo dõi bằng máy đo pH kỹ thuật số đã hiệu chuẩn Ngưỡng an toàn thực phẩm đối với độ pH là <= 4,2 và trên 2,5 Nếu pH vẫn > 4,3, tiếp tục lên men và đo lại Nếu độ pH không đạt đến pH ≤4,2 trong 7 ngày Hãy loại bỏ tất cả kombucha và bắt đầu lại Vì nếu tiếp tục sau 10 ngày, độ chua có thể tăng lên mức và gây hại cho người dùng

3.1.2 Xác định thông số tối ưu cho sản phẩm trong quá trình thanh trùng

Tiệt trùng bằng hơi nước là phương pháp sử dụng nhiệt độ cao tại áp suất bão hòa để tiêu diệt vi sinh vật và bảo tử của chúng

Thiết bị được dùng cho quá trình tiệt trùng hơi nước được gọi là “ Nồi Hấp Tiệt Trùng”

Điều tra thời gian thanh trùng Thời gian tốt nhất để thanh trùng trong nồi hấp là 10-15 phút ở 80-85 °C, với khoảng thời gian và nhiệt độ này phù hợp để tiêu diệt các vi sinh vật gây hại

Nguyên lý:

Nhiệt ẩm tiêu diệt vi khuẩn do sự biến tính không thể đảo ngược của các enzym và các protein cấu trúc Nhiệt độ mà tại đó sự biến tính xảy ra thay đổi nghịch đảo với lượng nước Sự khử trùng xảy ra trong hơi bão hòa do đó đòi hỏi phải kiểm soát chính xác thời gian, nhiệt độ và áp suất

Áp suất đóng vai trò là một phương tiện để đạt được nhiệt độ cao cần thiết, nhanh chóng tiêu diệt vi sinh vật Phải thu được một nhiệt độ cụ thể để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn vi sinh vật Thời gian khử trùng tối thiểu cần được đo từ thời điểm khi tất cả các vật liệu

- Kén sử dụng cho loại mẫu nhạy về nhiệt

- Dụng cụ vi phẫu bị hư hỏng do tiếp xúc nhiều lần

17 15 24 10

Bảng 3.1 Thiết kế thí nghiệm

3.3 Tổng kết thông số tối ưu và thực nghiệm sản xuất:

Từ quá trình khảo sát lên men sản phẩm, thu được 18 mẻ với những kết quả khác

Mẫu 2:

Mẫu 3:

Mẫu 4:

Mẫu 5:

Mẫu 6:

Mẫu 7:

Mẫu 8:

Mẫu 9: