Báo cáo Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÀI BÁO CÁO GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH : NHÓM 4 1. HỒ THỊ HÀ TRANG 2. TRẦN THỊ TRÚC GIANG 3. MÔNG THỊ NGA 4. NGUYỄN MINH SƠN TP HỒ CHÍ MINH 5/2013 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát TP.HCM, ngày… tháng… năm…… Chữ ký của giảng viên 2 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm xin cảm ơn Khoa Công nghệ Hóa Học và Thực Phẩm đã mở môn học Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm, để giúp chúng tôi tìm hiểu sâu hơn về các quy trình sản xuất, cấu tạo, mô hình thiết bị trên quy mô công nghiệp… Và kế tiếp là sự cảm ơn chân thành đến cô Ngọc Dung- người giảng dạy môn học Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm, cô đã truyền đạt cho chúng tôi rất nhiều kiến thức không chỉ qua lý thuyết mà còn rất thực tế, những kinh nghiệm hữu ích mà cô mang lại cho chúng tôi là vô cùng quý giá. Cảm ơn vì sự nhiệt tình giải đáp mọi thắc mắc cho chúng tôi. Cô còn cho chúng tôi những lời góp ý, những nhận xét chân thành, giúp chúng tôi càng hoàn thiện hơn trên con đường sau này. Do kiến thức còn hạn hẹp, nên còn nhiều thiếu sót trong bài làm, rất mong cô sẵn lòng góp ý, để các bài báo cáo lần sau được hoàn thiện hơn. 3 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát MỤC LỤC TÓM TẮT 5 1. Giới thiệu 5 2. Nguyên liệu và phương pháp 7 2.1. Nguyên liệu thô 7 2.2. Xử lý mẫu 7 2.3. Thiết bị thí nghiệm 8 2.4. Thiết bị sấy 9 2.5. Phân tích dưới kính hiển vi quang học 9 2.6. Phân tích mẫu 11 2.7. Phân tích thống kê 14 3. Kết quả và thảo luận 14 3.1. Nét đặc trưng của những lát khoai tây được chần và không được chần khi sấy bằng MFD và FD 14 3.2. Sự thay đổi vi cấu trúc của mẫu khoai tây không được chần khi sấy bằng MFD và FD 16 3.3. Sự thay đổi vi cấu trúc của mẫu khoai tây được chần khi sấy bằng MFD và FD 18 3.4. Hàm lượng vitamin C, đường, tinh bột 21 3.5. Màu 22 3.6. Hấp thu nước 23 3.7. Cấu trúc và sự co rút 25 4. Kết luận 26 SỰ THỪA NHẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 4 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát ẢNH HƯỞNG CỦA SẤY LẠNH KHÔ CHÂN KHÔNG VÀ VI SÓNG ĐỐI VỚI CẤU TRÚC VÀ CHẤT LƯỢNG KHOAI TÂY LÁT TÓM TẮT Những lát khoai tây được ngâm trong dung dịch CaCl 2 0.5 % trong 10 phút, sau đó được quan sát dưới kính hiển vi quang học để xem các vi cấu trúc ở các trạng thái lạnh đông trước khi sấy, trong giai đoạn sấy thăng hoa, giai đoạn hấp thụ và sau khi sấy. Ngoài ra sản phẩm sau khi sấy sẽ được đem kiểm tra về hàm lượng vitamin C, màu sắc, hàm lượng tinh bột, cấu trúc và hàm lượng đường. Các thí nghiệm đã được tiến hành với cả hai thiết bị sấy lạnh khô chân không và vi sóng. Nghiên cứu về các sản phẩm khoai tây đã được chần hoặc không được chần, các tinh thể phát triển trong suốt giai đoạn thăng hoa làm cho thành tế bào bị phá hủy. Các mô đã được chần bị phá hủy nhiều hơn trong suốt quá trình sấy. Một điều đáng chú ý là các sản phẩm sấy lạnh khô bằng vi sóng có chất lượng giống như đối với các sản phẩm lạnh khô bằng chân không với cùng một điều kiện nhiệt độ. 1. Giới thiệu: Sấy lạnh chân không (FD) là một phương pháp tách nước từ các vật liệu lạnh đông bằng cách sấy thăng hoa trong điều kiện chân không. Các sản phẩm thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp này có chất lương cao nhất trong các sản phẩm sấy. Tuy nhiên một nhược điểm của phương pháp FD này là thời gian sấy lâu dẫn đến tốn nhiều năng lượng và chi phí cao hơn. Điều này một phần là do các phương pháp truyền nhiệt thông thường có tốc độ truyền nhiệt kém trong việc cung cấp năng lượng nhiệt điện cho quá trình sấy. Việc sử dụng một nguồn nhiệt khác như lò vi sóng là một việc có thể làm được và điều này đã được quan tâm rất nhiều trong những thập kỉ gần đây (Zhang và các cộng sự,.2006), hầu hết đều công bố về tính hiện đại của phương pháp sấy lạnh vi sóng (MFD) (Lombraña và các cộng sự., 2001; Wang and Chen, 2003; Wu và các cộng sự.,2004; Tao và các cộng sự., 2005; Wang và các cộng sự., 2005). Điều này cho thấy rằng phương pháp MFD cung cấp 5 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát nhiệt và truyền tải nhiệt tốt hơn. Chỉ một vài nghiên cứu sấy bằng phương pháp MFD trên vật liệu được ghi lại. Ví dụ Wang và Shi (1999) đã nghiên cứu đặc điểm của phương pháp sấy MFD của thịt bò và ảnh hưởng của vật liệu điện môi đối với sữa gầy. Duan và các cộng sự (2007) đã tiến hành thử nghiệm sấy MFD trên bắp cải và sau đó ông đã thành công đối với việc áp dụng phương pháp này với con hải sâm (Duan và các cộng sự., 2008a,b). Wang và các cộng sự (2009) đã nghiên cứu về các đặc điểm sấy đối với các món súp rau. Và chúng cho ta thấy phương pháp MFD là một trong những phương pháp sấy nhanh nhất và làm tăng chất lượng của thực phẩm. Dù thế nào thì vẫn không đủ tài liệu để chứng minh rằng phương pháp MFD ít làm giảm cấu trúc và chất lượng thực phẩm như phương pháp FD. Một kỹ thuật tách nước mới không chỉ đạt hiệu quả cao hơn, chi phí thấp hơn, mà còn không làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của sản phẩm sau khi sấy. Cấu trúc của rau quả có thể bị phá hủy trong quá trình chế biến. Nó phá hủy đến tính nguyên vẹn của màng tế bào, sức căng bề mặt bị mất và làm ảnh hưởng đến cấu trúc thành tế bào (Brinley và các cộng sự., 2008). Tất cả sự thay đổi này sẽ làm thay đổi đến kết cấu của sản phẩm, thuộc tính của chất lượng sản phẩm và làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau khi sấy. Những kiến thức về sự thay đổi vi cấu trúc của nguyên liệu trong suốt quá trình sấy thì rất hữu ích cho thiết kế cơ chế qui trình, và cải thiện chất lượng sản phẩm sau sấy. Nó cung cấp được nhiều dữ liệu cần thiết cho quá trình nghiên cứu và phát triển các cách tiến hành sản xuất, cũng như làm cho quá trình càng hoàn chỉnh hơn. Khoai tây là một loại rau quả giàu chất dinh dưỡng, chứa nhiều năng lượng, chất xơ, hoạt tính sinh học, vitamin và khoáng chất – những chất cung cấp nhiều lợi ích to lớn cho chúng ta và được sử dụng như thực phẩm chức năng (Brinley và các cộng sự., 2008). Với nhiều mục đích tiêu thụ khác nhau, quá trình tách nước từ khoai tây có thể sản xuất hai loại sản phẩm: khoai tây sấy và snack khoai tây. Điều này yêu cầu cần có phương pháp xử lí khác nhau, chúng sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng sản phẩm sau này. Quá trình chần rau quả được sử dụng rộng rãi trong các quy trình chế biến thực phẩm. 6 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Để sản xuất một loại snack sử dụng phương pháp sấy lạnh khô, khoai tây nên được chần trước khi sấy. Quá trình chần bởi nhiệt sẽ dẫn đến mất chất rắn hòa tan, làm biến tính enzym, phá hủy các cơ quan, thủy phân hoặc hòa tan các cấu trúc polyme như protopectin, hồ hóa các hạt tinh bột (Maté và các cộng sự, 1998). Những hậu quả này tạo ra sự khác nhau về cấu trúc bên trong của khoai tây được chần so với khoai tây không được chần. Sự thay đổi này có khả năng ảnh hưởng đến quá trình sấy cũng như chất lượng của sản phẩm sau khi sấy. Xử lý trước với Ca 2+ đã được áp dụng thành công để tăng cường độ săn chắc của rau quả đã được xử lý nhiệt trong chế biến thực phẩm. Ca 2+ làm tăng độ cứng của tế bào, liên quan đến khả năng liên kết với pectin. Với cách xử lý này, độ cứng của thịt quả trái cây mới hái có thể được cải thiện nếu xử lý với hợp chất canxi (Moraga và các cộng sự, 2009). Các nhà nghiên cứu đã cho thấy việc xử lí với Ca 2+ trước khi sấy đã giảm thiểu sự phá hủy các mô tế bào và cải thiện chất lượng của quá trình hút ẩm (Sham và các cộng sự., 2001; Deng and Zhao, 2008; Gon-zález- Fésler và các cộng sự., 2008). Họ đã chọn khoai tây như một nguyên liệu để nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc của các lát khoai tây khi được chần hoặc không được khi sấy MFD, FD và đánh giá chất lượng sản phẩm sấy (ví dụ hàm lượng vitamin C, hàm lượng tinh bột, hàm lượng đường, màu sắc, cấu trúc và khả năng hút ẩm). 2. Nguyên liệu và phương pháp 2.1 Nguyên liệu thô Những củ khoai tây tươi để làm thí nghiệm sẽ được chọn lựa kĩ và mua từ chợ. Chúng được bảo quản ở nhiêt độ từ 3.5 đến 4.5 0 C cho đến khi làm thí nghiệm. Những củ khoai tây này sẽ được gọt vỏ và thái mỏng từng lát dày 4mm. Một thiết bị cắt lát (hình tròn) sẽ được sử dụng để tạo nên những lát khoai tây có đường kính 40mm. Sau khi bị cắt, những lát khoai tây sẽ được ngâm trong nước cho đến khi toàn bộ nguyên liệu đã được chuẩn bị xong. 2.2 Xử lí mẫu 7 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Mẫu đối chứng: Những lát khoai tây thô chưa qua giai đoạn xử lí nào được lấy ra khỏi nước, thấm với giấy lụa để lại bỏ nước trên bề mặt và sau đó lạnh đông ở nhiệt độ -80 0 C trong tủ lạnh (U410, New Brunswick Scientific Co., USA). Xử lí với Ca 2+ : để quan sát ảnh hưởng của việc xử lí với Ca 2+ đối với vi cấu trúc trong các mô khoai tây thì các lát khoai tây thô sẽ được ngâm ngập trong dung dịch CaCl 2 0.5% trong 10 phút và sau đó rửa với nước, dùng giấy lụa để thấm ướt để loại bỏ nước trên bề mặt và sau đó lạnh đông như đã đề cập ở trên. Quá trình chần: Để nghiên cứu sự thay đổi vi cấu trúc của những lát khoai tây đã được chần trong suốt quá trình sấy, những lát khoai tây sẽ được chần trong nước sôi 5 phút. Sau khi chần, chúng sẽ được làm lạnh về nhiệt độ phòng bằng cách cho dòng nước lạnh đi qua và thấm giấy lụa để loại bỏ nước trên bề mặt và sau đó tiến hành lạnh đông. 2.3 Thiết bị thí nghiệm Các thí nghiệm sẽ được thực hiện trong một cái lab-scale sấy lạnh vi sóng (YT2S-01, Nanjing Yatai Microwave Power Technology Re-search Institute, China). Một dạng sơ đồ thiết bị đã được mô tả ở hình 1, nó có hai lỗ sấy để tiến 8 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát hành sấy bằng hai phương pháp FD và MFD. Khi các nguyên liệu được sấy ở lỗ FD, chúng sẽ bị đốt nóng bởi năng lượng điện. Khi ở lỗ MFD, các vât liệu sẽ bị đốt nóng bởi tia vi sóng. Trong suốt quá trình sấy thì áp suất luôn duy trì ở 100 Pa bởi 1 máy bơm chân không và nhiệt độ của thiết bị giữ lạnh. Nhiệt độ thiết bị này là -40 0 C -45 0 C, nhiệt độ được giữ thấp đủ để ngưng tụ. Tần số của lò vi sóng là 2450 MHz và năng lượng sẽ được điều chỉnh liên tục từ 0 đến 2000 W. Nhiệt độ của vật liệu được xác định bằng sử dụng một optical fiber probe. Thiết bị này sẽ được điều khiển bởi 1 hệ thống dây chuyền điều khiển (PLC), nó có thể điều khiển được các mức năng lượng vi sóng, nhiệt độ vật liệu, áp suất chân không và nhiệt độ ngưng tụ. 2.4 Thiết bị sấy Các thí nghiệm sẽ được tiến hành bằng các phương pháp sấy khác nhau (MFD và FD). Để xác định giai đoạn sấy thăng hoa và giải hấp thụ của các lát khoai tây được xử lí bằng các cách khác nhau trong phương pháp sấy FD và MFD, động lực sấy đã được nghiên cứu. Những mẫu đã được lạnh đông sẽ được vận chuyển đến máy lạnh khô vi sóng và được sấy với mức năng lượng 1.6 w/g (đối với phương pháp sấy MFD) hoặc ở nhiệt đô 55 0 C (đối với sấy FD). Độ ẩm bị mất trong quá trình sấy sẽ được đo định kì và cân khối lượng chât khô còn lại trên máy cân kỉ thuật số có sai số 0.01g (JH2102, Shanghai Precision & Scientific Instru-ment Co. Ltd., China). Quá trình sấy sẽ tiếp tục cho đến khi hàm lượng ẩm trong mẫu giảm xuống 0.06 g/g khi sấy cơ bản. Tất cả các quá trình sấy đều được tiến hành ở áp suất 100 Pa, nhiệt độ ngưng tụ là -40 0 C. Mọi thí nghiệm sẽ được thực hiện hai lần và lấy kết quả trung bình đối với từng phép phân tích. 2.5 Phân tích dưới kính hiển vi quang học Sự thay đổi về cấu trúc của khoai tây khi sấy sẽ được quan sát dưới kính hiển vi quang học (LM ). Phương pháp paraffin được sử dụng, một khối mẫu nhỏ khoảng 5mm được đưa vào vùng bên trong kính hiển vi để kiểm tra. Những khối mẫu này được trộn với formol-aceto-alcohol (FAA, formaldehyde 5%, glacial acetic acid 9 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát 5%, 70% ethanol 90%) giữ trong 24 giờ. Quá trình tách nước sẽ được thực hiện khi tăng dần nồng độ ethanol, sau đó mẫu sẽ được làm sạch trong xylene và được nhúng trong paraffin (nhiệt độ nóng chảy 56 0 C58 0 C). Quá trình phân cắt được thực hiện bởi hệ thống trục dao cắt (YD-202, Zhejiang Jinghua Yidi Medical Appliance Co.Ltd., China) với bề dày là 15 micromet. Sau khi được làm sạch paraffin với xylen, các phần được cắt sẽ xảy ra quá trình cộng nước khi giảm nồng độ ethanol, sau đó nhuộm màu theo phương pháp Heidenhain’s iron-alum hematoxyling. Cuối cùng mẫu vật sẽ được quan sát dưới kính hiển vi quang học (XSP-8C, Shanghai Optical Instrument Factory, China), được trang bị camera kỉ thuật số, với tỉ lệ phóng đại là 100 lần. Đối với mẫu đã được làm lạnh đông và mẫu đang ở trong quá trình sấy thăng hoa, yêu cầu mẫu phải được quan sát trong phòng lạnh -20 0 C. Trong buồng này, những khối mẫu nhỏ khoảng 5 mm được đưa vào kính hiển vi để kiểm tra. Nhiệt độ bắt buộc được tiến hành ở -20 0 C để tránh thay đổi cấu trúc do đá tan chảy và các bước còn lại được thực hiện ở nhiệt độ phòng. Quá trình phân tích mô được thực hiện thành hai bản. Mô từ mỗi giai đoạn sấy được liệt kê ở bảng 1. (Theo các thí nghiệm sấy) 10 [...]... gia vi c tạo liên kết chặt chẽ giữa tế bào với nhau Do đó, sự giảm sút và phá vỡ của thành tế bào xảy ra nhiều hơn trong quá trình lạnh đông đối với các mẫu được chần 19 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Hình 5: cấu trúc vi mô của khoai tây được chần khi sấy bằng MFD và FD, vật kính 100x 20 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối. .. sấy 17 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Hình 4: vi cấu trúc của những mô khoai tây không được chần khi sấy MFD và FD, vật kính 100x 3.3 Những thay đổi trong vi cấu trúc của khoai tây được chần khi sấy bằng MFD và FD Hình 5 thể hiện cấu trúc vi mô của những mô khoai tây được chần hấp trước khi sấy, trong quy trình MFD và FD Ta có thể thấy quá... quả và thảo luận 3.1 Nét đặc trưng của những lát khoai tây được chần và không được chần khi sấy MFD và FD Hình 2: đồ thị sấy MFD và FD của những lát khoai tây được chân và không được chần Để xác định giai đoạn sấy thăng hoa và giai đoạn giải hấp thụ, đường biểu diễn của cả 2 phương pháp sấy MFD và FD khi mẫu được chần và không được chần 14 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc. .. thấp và áp suất chân không thì không làm mất vitamin C Hơn thế nữa, điều đáng chú ý là những mẫu khoai tây được chần chứa ít vitamin C hơn thì lại bị mất trong suốt quá trình sấy 21 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Bảng 2: hàm lượng vitamin C, đường, tinh bột của những lát khoai tây khi saya MFD và FD Mẫu Nguyên liệu thô Được chần FD (không. .. màu của các mẫu khoai tây không được chần trước khi sấy bằng phương pháp FD 22 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát và MFD thì không có sự khác biệt đáng kể so với các mẫu được chần trước khi sấy Điều này chứng tỏ mẫu khoai tây được sấy bằng phương pháp FD và MFD có màu giống với các mẫu xử lý Tuy nhiên, sấy sau khi chần có L*, a* thấp hơn và. .. lạnh đông lạnh Kết quả này phù hợp với vi c quan sát gián 18 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát tiếp cấu trúc vi mô của cà rốt đã được chần trước khi lạnh đông dưới kính hiển vi ( Prestamo cùng với các cộng sự, 1998; Roy và các cộng sự, 2001) Hình 5 cũng thể hiện, lạnh đông làm cho các tế bào sắp xếp lại không đều, và tế bào khoai tây chần bị.. .Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Bảng 1 : những loại mô khoai tây được quan sát Mẫu Số 1 Phương pháp xử lý Mẫu số Phương pháp xử lý Tươi( thô) 10 2 11 4 Tươi+ngâm với0 .5% CaCl2 Tươi +Ngâm 0.5% CaCl2 và lạnh đông Chần Sấy FD( không chần) Sấy FD(chần) 5 Chần+ lạnh đông 14 6 Sấy FD( không chần) trong 3 giờ Sấy FD( chần) trong 3 giờ Sấy FD (không. .. khi sấy có RR thấp có thể là do sự phá hủy thành tế bào và hấp thụ nước thấp của tinh bột thô 3.7 Cấu trúc và sự co rút 24 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Cấu trúc (độ cứng) và độ co của mẫu được thể hiện trong hình 7 Ta có thể thấy, quá trình chần làm tăng đáng kể độ cứng của những lát khoai tây Nguyên nhân là do cấu trúc vững chắc của. .. không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát Hình 6: Ảnh hưởng của những chất tiền xử lý và những phương pháp sấy đến tính chất hút nước của những lát khoai tây RR của những lát khoai tây được chần khi sấy MFD/ FD thì gấp hai lần so với mẫu không được chần, trong khi mẫu thô không được xử lý Ca 2+ khi sấy MFD có RR thấp nhất (2.1210.21P) Dù mẫu khoai tây có được chần hay không, thì... SR của mẫu khoai tây được chần hoặc không được chần trước khi sấy với phương pháp MFD và FD thì không có sự khác biệt đáng kể Kết quả thể hiện những mẫu khoai tây được tiền 25 Ảnh hưởng của sấy lạnh khô chân không và vi sóng đối với cấu trúc và chất lượng khoai tây lát xử lý bằng CaCl2 hoặc được chần có thể giữ lại những hình dáng tuyệt vời khi sấy bằng MFD và FD Có thể kết luận rằng ion Ca 2+ và quá . 7 2.3. Thiết bị thí nghiệm 8 2 .4. Thiết bị sấy 9 2.5. Phân tích dưới kính hiển vi quang học 9 2.6. Phân tích mẫu 11 2.7. Phân tích thống kê 14 3. Kết quả và thảo luận 14 3.1. Nét đặc trưng của những. nhiệt độ của thiết bị giữ lạnh. Nhiệt độ thiết bị này là -40 0 C -45 0 C, nhiệt độ được giữ thấp đủ để ngưng tụ. Tần số của lò vi sóng là 245 0 MHz và năng lượng sẽ được điều chỉnh liên tục từ 0. và FD 14 3.2. Sự thay đổi vi cấu trúc của mẫu khoai tây không được chần khi sấy bằng MFD và FD 16 3.3. Sự thay đổi vi cấu trúc của mẫu khoai tây được chần khi sấy bằng MFD và FD 18 3 .4. Hàm