quy trình sản xuất đường ăn kiêng từ cây cỏ ngọt

Trong nhóm các chất tạo vị ngọt từ thiên nhiên thìstevioside có trong cây cỏ ngọt ngày càng được nhiều người chú ý đến..  Stevia rebaudiana Stevia salicifolia  Stevia serrata Tuy nhiê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

Tp HCM 11/2010

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Chương 1 Tổng quan nguyên liệu

1.1.Giới thiệu về cây cỏ ngọt

Chương 2 Công nghệ sản xuất

2.1.Sản phẩm đường ăn kiêng

 Tên gọi

 Công dụng2.1.2.3 Stevia Extract trắng bột(25g)

 Thành phần

 Đặc điểm2.1.2.4 Stevia Plus Fiber Packets

 Mô tả

 Đặc điểm2.1.2.5 Stevia dạng viên nén

 Đặc điểm

 Công dụng2.2 Những sản phẩm từ cỏ ngọt ở Việt Nam

2.2.1 Chè Artiso – Cỏ ngọt

 Thành phần

 Công dụng2.2.2 Chè sâm quy – cỏ ngọt

 Thành phần

 Công dụng2.2.3 Chè Stevin

 Thành phần

 Công dụng2.2.4 Chè ngọt Sweet tea

 Thành phần

 Công dụng2.2.5 Chè thảo mộc Sweet herb tea

 Thành phần

 Công dụng2.3 Quy trình sản xuất

 Mục đích

 Biến đổi2.3.2.3 Chiết, trích ly

 Mục đích

 Các phương pháp2.3.2.5 Kết tủa steviosid thô

 Mục đích

 Phương pháp2.3.2.6 Cô đặc

 Mục đích

 Biến đổi2.3.2.7 Sấy phun

 Mục đích

 Biến đổi

 Yêu cầu

 Ưu điểm, nhược điểm

 Cấu tạo và họat động2.4 Xác định các điểm kiểm soát tới hạn

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất và sử dụng cỏ ngọt ở một số nước trên Thế giới

Bảng 1.2 Thành phần % các chất trong cây cỏ ngọt

Bảng 3.1 Chỉ tiêu cảm quan của đường (theo TCVN 6958: 2001)

Bảng 3.2 Chỉ tiêu hóa lý của đường (theo TCVN 6958:2001)

Bảng 3.3: Các chỉ tiêu vi sinh (theo TCVN 7270:2003)

Hình 2.11 Sơ đồ tạo khí siêu tới hạn

Hình 2.12 Sơ đồ mặt cắt của thiết bị sấy phun.

Ngày nay, trên thế giới con người tiêu thụ khoảng 100 tấn ường hàng năm vì tính chất rẻtiền, bùi miệng đường lại rất cần thiết cho việc phát dục của cơ thể Tuy nhiên đường cũng cónhững mặt trái của nó, vì cống hiến nhiều năng lượng nên nó có thể làm cho cơ thể béo phì mặc

dù không phải dùng quá độ Trong miệng các vi khuẩn có thể chế tạo ra các axit tác dụng lênrăng Vì vậy, để trách lên cân, hư răng, cũng như các bệnh nhân mắc chứng đái đường người tabuộc lòng phải kiêng cử hoặc dùng đường ít lại, kiêng kẹo, kiêng kem, bỏ chè, bỏ nước ngọt haytốt hơn là dùng một chất thay thế Chất này phải cung cấp ít năng lượng hoặc có độ ngọt cao hơn

để có thể sử dụng lượng ít hơn Đồng thời những chất này phải thỏa mãn điều kiện không đượcphân hủy trong miệng khi có nước miếng tác dụng và nhất là không biến đổi trong môi trườngaxit như đường

Hiện nay trên thị trường đã có rất nhiều sản phẩm hóa học tạo vị ngọt có thể dùng để thaythế đường (saccharin, sodium cyclamate, sucralose, AceSulfame potassium , phổ biến nhất làchất aspartame) Những chất này không có tính dinh dưỡng, đặc biệt là có vị ngọt cao gấp cảtrăm lần so với đường nhưng lại cho rất ít calorie chỉ có khoảng 2,2 calo cho mỗi gói nhỏ trongkhi chỉ một muỗng cafê đường đã sinh ra tới 16 calo Các chất hóa học này xuất hiện hầu hếttrong các loại thức ăn và thức uống hằng ngày Mặc dù chúng rất rẻ và tiện dụng nhưng người tarất e ngại rằng chúng sẽ ảnh hưởng về lâu về dài đến sức khỏe

Qua một số nguyên cứu về tác hại của chúng thì saccharin đã bị cấm sử dụng ở một sốquốc gia vì thí nghiệm cho thấy nó tạo ung thư bàng quang ở loài chuột

Đối với những người mắc bệnh phenylketonuria thì không nên dùng aspartame Đây làbệnh duy truyền rất hiếm thấy, trong đó vì sự lệch lạc của một gene của cơ thể không sản xuấtđược enzyeme khử bỏ chất phenylalanine Khi ăn vào aspartame sẽ phân thành aspartid acid và

phenylalanine, chất này tích tụ trong não sẽ gây tổn hại cho hệ thần kinh trung ương và có thểchết.

Trước các nguy hại này của chất hóa học, tâm lý chung của người tiêu dùng là muốn tìmlại các sản phẩm thực phẩm từ thiên nhiên Trong nhóm các chất tạo vị ngọt từ thiên nhiên thìstevioside có trong cây cỏ ngọt ngày càng được nhiều người chú ý đến Tuy nhiên, để biết đượcchất này được sản xuất như thế nào thì tôi sẽ tiến hành nghiên cứu về đề tài “ Tìm hiểu quy trìnhsản xuất đường ăn kiêng từ cây cỏ ngọt”

Hình i: Tinh thể stevioside.

Chương 1: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU

1.1 Giới thiệu về cây cỏ ngọt:

1.1.1.Giới thiệu:

 Tên thường gọi: Cỏ ngọt hay cỏ đường, cỏ mật,cỏ cúc

 Tên khoa học: stevia rebaudiana

Hình 1.2.cây cỏ ngọt

(đã trổ hoa) (chưa trổ hoa)

1.1.2.Phân loại khoa học :

1.1.3.Phân loại theo loài:

Cỏ ngọt có khoảng 240 loài có nguồn gốc từ vùng Nam Mỹ, Trung Mỹ, Mexico và một vài tiểu bang miền nam Hoa Kỳ

Một số loài cỏ ngọt tiêu biểu sau :

 Stevia eupatoria

 Stevia ovata

 Stevia plummerae

 Stevia rebaudiana

 Stevia salicifolia

 Stevia serrata

Tuy nhiên các nhà khoa học đã khảo sát trên 184 loài cỏ ngoạt thì có khoảng 18 loài đã

cống hiến chất ngọt nhưng trong 18 loài này Stevia ribaudiana là loài cho chất ngọt nhiều nhất.

1.1.4 Nguồn gốc cây cỏ ngọt:

Có nguồn gốc từ thung lũng Rio Monday nằm ờ đông bắc Panama Trung Mỹ

Vào thế kỉ 16, các thủy thủ người Tây Ban Nha đã từng đề cập đến loại thảo mộc này rồinhưng đến năm 1888 các nhà thực vật học người Paraguay là Mises Santiago Bertoni mới phân

loại và chính thức đặt tên gọi nó là Stevia rebaudianoa Bertoni.

Từ ngàn năm nay thổ dân Guarani người Paraguay đã dùng loại thảo mộc này để làm dịungọt các loại thức ăn, nước uống có tính đắng và cũng dùng để trị một số bệnh béo phì, timmạch, cao huyết áp

1.2 Các đặc điểm của cây cỏ ngọt:

1.2.1 Đặc điểm thực vật:

 Thân cành:

Cỏ ngọt có dạng thân bụi thân tròn có nhiều lông, mọc thẳng.Chiều cao thu hoạch là 50-60

cm, tốt đạt 80-120 cm, thân chính có đường kính đạt 2.5 – 8 mm Cỏ ngọt phân cành nhiều, khi

ra hoa mới phân cành cấp 2, 3 cành cấp 1 thường xuất hiện từ các đốt lá cách mặt đất 10 cm Thông thường cây cỏ ngọt cho 25 – 30 cành Tổng số cành trên cây có thể đạt 140 Thân non màu xanh,già màu tím nâu, có hệ thân mầm phát triển mạnh

Mọc đối thành từng cặp hình thập tự, mép lá có từ 12-16 răng cưa Lá hình trứng ngược Cây con gieo từ hạt có 2 lá mầm tròn tới cặp lá thứ tư mới có răng cưa ở mép lá Lá trưởng thành dài khoảng 50 – 70mm, rộng 17-20mm có 3 gân song song, lá màu xanh lục,trên thân có70-90 lá

Hoa tự, nhóm họp dày đặc trên đế hoa, trong đó có 4-7 hoa đơn lưỡng tính Mỗi hoa đơn hình ống có cấu trúc gồm một đế hoa với 5 đài màu xanh, 5 cánh tràng màu trắng khoảng 5 mm,

các lá bắc tiêu giảm, nhị 4-5 dính trên tràng có màu vàng sáng, cá chỉ nhị rời còn bao phấn dính mép với nhau Bầu hạ 1 ô, 1noãn, vòi nhụy mảnh chẻ đôi, các nhánh hình chỉ cao hơn bao phấn

do đó mà khả năng tự thụ phấn thấp hoặc không có

lá

hoa thân

rễ cây

Hình 1.3 Các bộ phận của cây cỏ ngọt

1.2.2 Đặc điểm sinh trưởng:

Cỏ ngọt là cây lâu năm, nó có thể sống từ 5-10 năm Tuy nhiên, khi năng suất của cỏ ngọt

đã xuống thấp thì nên nhổ bỏ và trồng lại cây mới

Là cây bán nhiệt đới ưa ẩm, ưa sáng nhưng sợ úng và chết khi ngập nước.

Sinh sản hữu tính (gieo hạt) hoặc vô tính (giâm cành)

 Chăm sóc cây giống:

Sau gieo khoảng 8-10 ngày thì hạt nảy mầm tiến hành dỡ rơm rạ (vải màn, lưới) đồng thời loại bỏ các hạt nảy mầm không tốt Hàng ngày nên tưới giữ ẩm cho cây đảm bảo độ ẩm 80-85%.Trong những ngày có nắng to nên lấy vải màn hoặc cót làm giàn che cho cây, tránh ánh nắng trực xạ vào buổi trưa.Thường xuyên nhặt sạch cỏ dại Khi cây con có 4-5 lá thật có thể đemtrồng (tốt nhất là lúc 6-7 lá) Tuổi cây con từ 2 - 2.5 tháng

1.2.2.2 Sinh sản vô tính:

Phương pháp sinh sản vô tính bằng cách giâm cành phải chọn những cây khỏe của năm hiện tại, lấy phần ngọn giữa hoặc phần giữa để làm cành giâm Cành giâm của cây cỏ ngọt có độ dài từ 12-14 cm, độ sâu cấm vào đất từ 1/8-1/2 cành , giâm xong che tránh mưa và nắng to, hàngngày tưới nước giữ ẩm 80-85%

Có thể trồng cỏ trồng cỏ ngọt trong chậu kiểng để có thể hái lá của nó bất cứ lúc nào

1.3 Các giai đoạn sinh trưởng phát triển:

1.3.1 Thời kì nảy mầm:

Sau khi gieo hạt 9 – 10 ngày thì mọc, nhiệt độ thích hợp cho nảy mầm thừ 20 – 250C, ẩm

độ từ 60 – 85% Nhiệt độ dưới 150C hạt không nảy mầm, trên 350C hạt sẽ chết

Hạt nảy mầm sau 50 – 60 ngày mới đủ khỏe để cấy ra ruộng Cây con mọc từ hạt yếu Sản xuất cây con bằng cành giâm sau 5 – 10 ngày cành giâm bắt đầu ra rễ, rút ngắn thời gian ở vườn ươm xuống còn 14 – 20 ngày Điều kiện giai đoạn giâm cành:25 – 300C, 70 –80%

1.3.2 Thời kì trưởng thành:

Sau giai đoạn cây con, cỏ ngọt bắt đầu phát triển nhanh có thể cắt lứa đầu sau khi trồng đến

30 – 45 ngày Nhiệt độ thích hợp thời kỳ này là 15-300C, độ ẩm 70-75%, nhiệt độ < 50C cây sẽ chết

3, nhưng thời gian đầu cây sinh trưởng kém và thu hoạch thấp, chậm

1.4.2 Làm đất:

Cỏ ngọt không kén đất nhưng năng suất cao nhất trên loại đất thịt, pha cát , tơi xốp, thoát nước Tránh trồng cỏ ngọt trên đất sét và cỏ ngọt cũng không chịu đất mặn

Cỏ ngọt ưa đất chua, có pH = 4 – 5 Tuy nhiên cây này có thể trồng ở đất có độ pH từ 6-7

có khi PH có thể lên đến 7,5 Trước khi trồng nên làm vệ sinh đồng ruộng và xử lý đất với các loại thuốc sát trùng: Furazan, Falizan, thuốc sát khuẩn PCNB (pentachloronitrobenzene) và các loại thuốc khác

1.4.3 Phân bón:

Cỏ ngọt là cây cho thu hoạch nhiều lứa trong năm, bởi vậy nó yêu cầu lượng dinh dưỡng lớn Sản phẩm thu hoạch là lá xanh nên bón nhiều phân sẽ cho thu hoạch cao Tuy nhiên cần bón cân đối giữa đạm, lân và Kali Bón nhiều đạm sẽ tăng dư lượng nitrat trong lá, giảm chất lượng sản phẩm.

Một loại phân hữu rất tốt để cung cấp dinh dưỡng và cải thiện cấu trúc cho đất trước khitrồng cỏ ngọt là dạng compost: compost thường được sản xuất bằng cách ủ các rác thải sinh hoạt,

để compost phát huy tác dụng tối đa thì nên trộn compost vài tháng trước khi trồng

1.4.4 Mật độ, khoảng cách

 Đất có độ phì cao nên trồng với mật độ 15-16 cây/m2

 Đất đồi, gò, đất xấu nên trồng 18-20 cây/m2

 Tuỳ theo điều kiện từng nơi để bố trí khoảng cách cây khác nhau cho phù hợp và thuận tiện cho việc chăm sóc

Một số điểm lưu ý khi trồng:

 Cây con phải đảm bảo chất lượng

 Sau khi trồng cần tưới đủ ẩm, tránh để khô đất nhưng cũng không tưới quá ẩm

 Nếu có điều kiện sau trồng nên phủ rơm rạ hoặc nilong màu vừa giữ ẩm cho cây, vừa hạnchế cỏ dại

1.4.5 Chăm Sóc:

Cỏ ngọt yêu cầu đất tơi xốp, có độ thoáng cao, do đó cần xới xáo thường xuyên, đặc biệt ở giai đoạn đầu, sau khi trồng cây còn yếu, sinh trưởng chậm, cần làm cỏ kịp thời Sau mỗi lứa cắt nên xáo xới, nhặt sạch cỏ dại và bón thúc

Một số điểm cần lưu ý:

 Làm cỏ nhẹ tay, tránh làm đứt rễ vì hệ rễ cỏ ngọt ăn nông và yếu, tuyệt đối không phun thuốc trừ cỏ

 Không làm cỏ ngay sau các trận mưa, tốt nhất nên để vài ngày cho cây cứng cáp, se mặt luống, xới xáo để tăng độ thoáng cho đất.

1.4.6 Tưới tiêu:

Tuỳ theo độ ẩm mà có chế độ tưới tiêu thích hợp Tốt nhất ở giai đoạn cây con nên tưới phun mưa, nhưng khi cây đã lớn thì nên tưới rãnh cây Khi mưa nhiều phải lập tức tháo nước chocây tránh hiện tượng để cây bị chết ẻo

Cỏ ngọt ưa ẩm nhưng lại không chịu được úng, để có năng suất cao nhất nên giữ độ ẩm từ 70-80% độ ẩm đồng ruộng

Cỏ ngọt được trồng chủ yếu ở Paraguay, Brazil, Nhật Bản và Trung Quốc

Chúng được nhập vào nước ta từ năm 1988 trồng thử nghiệm Hiện nay Cỏ ngọt đã thíchứng với những vùng khí hậu khác nhau của nước ta, sinh trưởng tốt tại Sông Bé, Lâm Ðồng, ÐắcLắc, Hà Nội, Hà Tây, Hoà Bình, Vĩnh Phú, Yên Bái

Năm Sản lượng

(tấn)

Nguồn cỏ ngọt (tấn)Nhật Bản Hàn

Quốc Đài Loan TrungQuốc Các nướckhác

1.5.2 Tình hình trồng trọt nước ta:

Hiện nay, cỏ ngọt được trồng rất

nhiều và diện tích ngày càng được người

dân mở rộng ở huyện Khoái Châu của

tỉnh Hưng yên Điển hình là ở xã An Vĩ

thuộc hiện này, là địa phương trồng

nhiều cỏ ngọt nhất ở huyện này, diện

tích trồng cỏ ngọt đã lên đến gần 25 ha

Gần đây trên địa bàn tỉnh Bắc Giang Công Hình 1.4.Cánh đồng cỏ ngọt

ty Cổ phần Stevia Ventures và Trung tâm Nghiên cứu Giống và Phát triển cây trồng Hà Nội(Viện Dược liệu) phối hợp với Sở Khoa Học và Công Nghệ Bắc Giang, UBND xã Nội Hoàng(huyện Yên Dũng) đã tổ chức hội nghị triển khai dự án cây cỏ ngọt với kế hoạch là mở rộng diệntích vùng nguyên liệu cỏ ngọt để đáp ứng thị trường xuất khẩu

Mỗi lứa cỏ, nếu chăm sóc tốt chỉ khoảng 1 tháng là cho thu hoạch Tuy nhiên, nhiều hộ cókinh nghiệm trồng cỏ ngọt cho biết, cỏ ngọt đòi hỏi cả công chăm sóc, vốn đầu tư về phân bón,thuốc bảo vệ thực vật và kỹ thuật canh tác nên chi phí cho trồng cỏ ngọt cũng cao hơn nhiều sovới trồng lúa Đất trồng cỏ phải đánh luống cao, có rãnh chứa nước và thoát nước, đủ độ ẩmthường xuyên nhưng không được ngập úng

Nên nếu giá thu mua cao thì người dân lãi cao, nếu giá xuống thấp cộng với năng suất giảmthì sẽ lãi ít hoặc thua lỗ Chỉ cần những rủi ro nhỏ như: nắng dài ngày thiếu nước tưới, mưa vàingày không tiêu nước kịp là có thể bị mất trắng Mặt khác, việc trồng và mua bán cỏ ngọt tạiKhoái Châu vẫn ở dạng tự phát, tiêu thụ sản phẩm dựa vào tư thương, giá cả biến động theo thịtrường nên dù hiện nay giá cao nhưng bấp bênh, đầu ra không ổn định

1.6 Thu hoạch và bảo quản:

1.6.1 Thu hoạch:

Nên tiến hành sớm đợt thu hái đầu tiên để kích thích rễ, thúc đầy sự nảy mầm mới Khốilượng thân, lá và chất lượng cỏ ngọt đạt cao nhất ở thời kỳ trước khi nở hoa Bởi vậy, thu hoạchcần tiến hành ở giai đoạn hình thành nụ, chú ý không để cây ra hoa mới thu hái vì như thế nó sẽgiảm chất lượng sản phẩm

Cỏ ngọt được cắt nhanh tay và xếp thành từng bó lớn và được vận chuyển về sân phơi.Những thửa ruộng mới thu hoạch tiếp tục được bón phân, làm cỏ, tưới nước để cỏ phát triển tốt.

Cỏ ngọt có thể cho thu hoạch 8-10 lứa/năm Sau trồng 35-40 ngày có thể thu hoạch lứa thứnhất, sau thu hoạch 7-10 ngày, khi thấy các mầm nách bắt đầu nhú (hoặc nhú cao khoảng 2cm),xới đất và bón thúc

Vào mùa xuân và mùa hè thì khoảng 35-40 ngày thu hoạch một lứa còn vào Thu-Đông thì15-20 ngày

Vào vụ Thu Đông do cây nhanh ra nụ nên số lần thu hoạch phải tăng lên, nhưng năng suấtmỗi lứa thu thấp hơn vụ Xuân Hè Ngoài ra số lần và năng suất mỗi lứa thu hoạch phụ thuộc vàochế độ chăm sóc

Để hạn chế số lượng cây chết khô sau khi thu hoạch đảm bảo mật độ có thể thu 1/2 hoặc3/4 số cành trên cây, sau đó khi những cành này nhú ra cho thu tiếp phần còn lại Khi thu hoạch,thân và cành được cắt cách mặt đất 15cm, nếu cắt thấp hơn thì cây dễ bị chết khô

Chú ý không thu hoạch trong những ngày có mưa lớn Trước khi thu 1-2 ngày không tướinước, thu vào sáng sớm

Lần thứ nhất cách gốc 15-20cm, sau 5 lần thu cây vào già, gốc to và nếu có điều kiện nênđốn sát gốc

1.6.2 Bảo quản:

Phần lá sau khi thu hoạch đem rửa sạch, phơi nắng hoặc sấy thông gió cho đến khi khô Sau khi phơi 1 – 2 ngày thì tuốt lá và bảo quản lá khô trong túi nilông để tránh hút ẩm Bảo quảntrong nơi khô mát, hàm lượng nước trong lá khô dưới 10%, tạp chất dưới 5%

Trong thời kỳ có mưa phải sấy bằng máy hoặc là sấy ở 300C trong 24h Trong quá trình phơi sấy phải đảo nhẹ và không xếp lớp

Để sản phẩm lá khô có chất lượng cao, cần đảm bảo các đặc điểm cơ bản sau:

+ Hình dáng bên ngoài: Lá khô có 1 phần cành ngọn

+ Màu sắc: Nguyên liệu có màu xanh tự nhiên

+ Mùi: Có mùi cỏ khô và mùi thơm đặc trưng của cỏ ngọt

Thành phần hóa học của cỏ ngọt rất phức tạp, có hàng chục glycoside khác nhau và sau đây

là các chất tạo ngọt chính trong của cỏ ngọt :

1.7.1 Stevioside ( Steviol glycosides )

 Công thức hoá học: C38H60O18

 Công thức cấu tạo : hình bên

 Khi thuỷ phân một phân tử Stevioside sẽ

cho 3 phân tử Steviol và Isosteviol Thông qua

phương pháp ion hoá khi chúng trao đổi ion đã

nghiên cứu và tìm ra được công thức hoá học của

các loại đường trên

Hình 1.5 stevioside

 Stevioside là tinh thể hinh kim, điểm nóng chảy 202-204ºC, ít tan trong cồn

 Độ ngọt gấp 110-270 (300) lần đường Sucrose Vì vậy nó cho ta cảm giác rất ngọt Đặcbiệt là không tạo Calorie và rất ổn định ở nhiệt độ cao 198ºC ( 388ºF ), nhưng không trởnên đậm màu hay trở thành đường Caramen đặc

 Hàm lượng: 4-13% trọng lượng chất khô

1.7.2 Steviol

 Công thức hoá học: C20H30O3

 Công thức cấu tạo :

 Steviol là thành phần không đường của Glucosides, nó là cơ sở để xây dựng nên các phân

 Bên cạnh Stevioside là Rebaudioside, số lượng ít hơn

nhưng ngọt hơn stevioside 1,2-1,5 lần

Hình 1.7 Steviolbioside

1.7.4 Rebaudioside A

 Công thức hoá học: C44H70O23.3H 2O

 Công thức cấu tạo: R1 là G, R2 là G (2G)

 Rebaudioside A là chất kết tinh không màu, điểm

 Công thức cấu tạo: R1 là H, R2 là G(2G)

 Rebaudioside B là chất kết tinh không màu, điểm nóng chảy 193-195ºC

 Hàm lượng rất nhỏ ( vết ) vào khoảng 0,03-0,07%

1.7.6 Rebaudioside C ( Dulcoside – B)

 Công thức hoá học: C44H70O22.3H2O