Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa

Nồng độ sữa dừa, nhiệt độ tiệt trùng và thời gian chết nhiệt F là ba tham số quan trọng trong quá trình tiệt trùng được lựa chọn để xét ảnh hưởng trên các yếu tố chất lượng sản phẩm sau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

VÕ KIM HUYỀN MSSV:2071814

ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TIỆT TRÙNG

ĐẾN CHẤT LƯỢNG SỮA DỪA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KĨ SƯ

Luận văn đính kèm theo đây với tựa đề tài “ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TIỆT

TRÙNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SỮA DỪA” do “Võ Kim Huyền” thực hiện và báo

cáo đã được hội đồng thông qua

TS Võ Tấn Thành

Xin chân thành cảm ơn đến tất cả quí Thầy, cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã trang

bị cho tôi kiến thức trong suốt quá trình học tập và đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này

Cảm ơn các bạn sinh viên lớp CNTP K33 và CNTP liên thông K35 đã nhiệt tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến để tôi hoàn thành tốt luận văn này

Xin chân thành cảm ơn

Cần Thơ, ngày 10 tháng 05 năm 2011 Người thực hiện

Võ Kim Huyền

TÓM LƯỢC

Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa được tiến hành Dừa ở giai đoạn cứng cạy được lựa chọn, đánh giá để tìm các thông số tiêu biểu cố định cho các thí nghiệm khảo sát Nồng độ sữa dừa, nhiệt độ tiệt trùng và thời gian chết nhiệt

F là ba tham số quan trọng trong quá trình tiệt trùng được lựa chọn để xét ảnh hưởng trên các yếu tố chất lượng sản phẩm sau khi tiệt trùng với các mức nhiệt độ 105-115 0 C và thời gian chết nhiệt 4-6 phút tương ứng với các nồng độ dịch sữa lần lượt là 4-6 0 Brix Kết quả cho thấy nguyên liệu ban đầu có khối lượng riêng trung bình thích hợp là 779 (kg/m 3 ), nồng

độ dịch sữa 5 0 Brix sản phẩm có pH tối ưu cho chế biến (6,72) Nhiệt độ 110 0 C và thời gian chết nhiệt F 4 phút, sản phẩm có độ nhớt gần bằng sản phẩm ban đầu (2,76 mPa.s) Cả ba nhân tố khảo sát đều ảnh hưởng đến khả năng ổn định của sản phẩm, sản phẩm ổn định tốt ở nhiệt độ 115 0 C, thời gian chết nhiệt F 6 phút và nồng độ dịch sữa 6 0 Brix Chỉ số peroxide của sản phẩm thấp nhất (0,47 meq/kg) khi nhiệt độ tiệt trùng đạt 115 0 C và nồng độ dịch sữa

5 0 Brix Sản phẩm có màu sắc tốt nhất (giá trị L bằng 68,26) tương ứng với nồng độ dịch sữa

ở 5 0 Brix Quá trình tiệt trùng không ảnh hưởng đến áp suất của hộp

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH HÌNH vi

DANH SÁCH BẢNG vii

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Giới thiệu 2

2.1.1 Dừa 2

2.1.2 Sữa dừa 3

2.2 Tiệt trùng 4

2.3 Tình hình nghiên cứu 7

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

3.1 Phương tiện nghiên cứu 9

3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 9

3.1.2 Nguyên liệu 9

3.1.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 9

3.2 Phương pháp nghiên cứu 13

3.2.1 Phương pháp thí nghiệm 13

3.2.2 Phương pháp phân tích 15

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm 15

3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định khối lượng riêng của nguyên liệu 15

3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F, nhiệt độ tiệt trùng và nồng độ dịch sữa đến chất lượng sản phẩm 16

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 19

4.1 Khối lượng riêng của nguyên liệu 19

4.2 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến pH sản phẩm 20

4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, thời gian chết nhiệt Fđến độ nhớt sản phẩm 21

4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng đến độ nhớt sản phẩm 21

4.3.2 Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt Fđến độ nhớt sản phẩm 22

4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, thời gian chết nhiệt F và nồng độ dịch sữa

đến độ ổn định sản phẩm 23

4.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng đến độ ổn định sản phẩm 24

4.4.2 Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F đến độ ổn định sản phẩm 25

4.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến độ ổn định sản phẩm 26

4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, nồng độ dịch sữa đến chỉ số peroxide sản phẩm 27

4.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng đến chỉ số peroxide sản phẩm 27

4.5.2 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến chỉ số peroxide sản phẩm 28

4.6 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến màu sắc (giá trị L) sản phẩm 29

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 31

5.1 Kết luận 31

5.2 Đề nghị 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

PHỤ LỤC viii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Cây dừa 2

Hình 2.2: Sữa dừa 3

Hình 3.1: Hệ thống thiết bị tiệt trùng 9

Hình 3.2: Hệ thống điều khiển nhiệt độ PID 10

Hình 3.3: Analog chuyển đổi tín hiệu Keithley 2700 10

Hình 3.4: Nồi tiệt trùng 10

Hình 3.5: Máy đo độ nhớt 11

Hình 3.6: Máy ly tâm 11

Hình 3.7: Thiết bị đo áp suất hộp 12

Hình 3.8: Sơ đồ thí nghiệm tổng quát 14

Hình 3.9: Sơ đồ thí nghiệm 1 16

Hình 3.10: Hộp gắn cảm biến nhiệt độ ghi nhận nhiệt độ tâm sản phẩm 18

Hình 3.11: Cách bố trí sản phẩm trong thiết bị tiệt trùng và quá trình tiệt trùng ghi nhận dữ liệu 18

Hình 4.1 : Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến pH sản phẩm 20

Hình 4.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0 C) đến độ nhớt sản phẩm 22

Hình 4.3: Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ nhớt sản phẩm 23

Hình 4.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0 C) đến độ ổn định sản phẩm 24

Hình 4.5: Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ ổn định sản phẩm 25

Hình 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến độ ổn định sản phẩm 26

Hình 4.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0 C) đến chỉ số peroxide sản phẩm 28

Hình 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến chỉ số peroxide sản phẩm 29

Hình 4.9: Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến màu sắc (giá trị L) sản phẩm 30

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần của cơm dừa 2

Bảng 2.2: Sự thay đổi chiều dày của cơm dừa theo tháng tuổi 3

Bảng 2.3: Tính chất vật lý và thành phần hóa học của sữa dừa 4

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích chất lượng sữa 15

Bảng 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 17

Bảng 4.1: Khối lượng riêng của nguyên liệu ban đầu 19

Bảng 4.2 : Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến pH sản phẩm 20

Bảng 4.3: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0 C) đến độ nhớt sản phẩm 21

Bảng 4.4: Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ nhớt sản phẩm 22

Bảng 4.5: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0 C) đến độ ổn định sản phẩm 24

Bảng 4.6: Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ ổn định sản phẩm 25

Bảng 4.7: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến độ ổn định sản phẩm 26

Bảng 4.8: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0 C) đến chỉ số peroxide sản phẩm 27

Bảng 4.9: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến chỉ số peroxide sản phẩm 28

Bảng 4.10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0 Brix) đến màu sắc (giá trị L) sản phẩm 29

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan

Cây dừa được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới như Philippin, Indonesia,

Ấn Độ, Sri Lanka, Malaysia, Việt Nam…Hiện nay, Việt Nam có khoảng 80000 ha

phần lớn tập trung ở Đồng bằng sông Cửu Long, trong đó Bến Tre có đến hơn 45000

ha đứng đầu cả nước về sản lượng và chất lượng

Hiện nay, thị trường có rất nhiều sản phẩm được chế biến từ dừa mang lại hiệu quả kinh tế cao như cơm dừa nạo sấy, than hoạt tính, kẹo dừa, thảm xơ dừa…Đặc biệt là cơm dừa, ngoài việc sử dụng cho công nghiệp ép dầu còn là nguyên liệu cho chế biến nước dừa loại nước cốt và nước uống

Sản phẩm “nước uống sữa dừa” là một loại thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều acid béo no với phân tử lượng trung bình nhưng sản phẩm rất dễ bị hư hỏng do

vi khuẩn xâm nhập Hiện nay đã có một số công ty sản xuất ra loại thức uống này và tiêu thụ trong nước lẫn xuất khẩu Tuy nhiên, các loại sản phẩm này có chứa rất nhiều chất bảo quản cũng như các thành phần khác nên gây lo lắng cho người tiêu dùng Do

đó, sản phẩm chưa thật sự được tiêu thụ mạnh Trước yêu cầu đó việc tìm ra một điều

kiện chế biến vừa tiết kiệm năng lượng, vừa không sử dụng hóa chất bảo đảm an toàn,

vệ sinh, chất lượng sản phẩm là điều cần được quan tâm Vì vậy, nghiên cứu “ảnh

hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa” được thực hiện

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Chế biến nước uống từ sữa dừa trong bao bì sắt tây bằng phương pháp tiệt trùng

Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu trên, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

+ Xác định khối lượng riêng của nguyên liệu ban đầu

+ Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, thời gian chết nhiệt F và nồng độ dịch sữa đến chất lượng sản phẩm

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu

2.1.1 Cây dừa

Hình 2.1: Cây dừa

Cây dừa có tên khoa học là Cocos nicifera L., thuộc họ Palmae

Nguồn gốc của dừa là chủ đề gây tranh cãi, trong đó một số học giả cho rằng nó có

nguồn gốc ở khu vực Đông Nam Châu Á trong khi những người khác cho rằng nó có

nguồn gốc ở Tây Bắc Nam Mỹ Không phụ thuộc vào nguồn gốc của nó, dừa đã phổ

biến ở khắp vùng nhiệt đới (Sổ tay cây dừa, 2008)

Dừa đóng góp một cách tích cực vào cuộc sống của con người, do đó diện tích trồng

dừa ngày một gia tăng Tại Việt Nam, dừa được trồng nhiều ở nhiều nơi từ Bắc chí

Nam, nhất là các vùng duyên hải Tỉnh Bến Tre có diện tích trồng dừa lớn nhất khoảng

hơn 45000 ha được mệnh danh là “xứ dừa” (Nguồn: www.bentre.gov.vn)

Cấu tạo của trái dừa từ ngoài vào trong bao gồm vỏ ngoài, vỏ giữa (xơ dừa), vỏ trong

(gáo dừa), cơm dừa và nước dừa Sau khi thụ phấn, khởi đầu phôi nhũ lỏng (nước

dừa) phát triển thành bầu noãn đến tháng thứ sáu phôi nhũ đặc (cơm dừa) bắt đầu phát

triển đến tháng thứ mười thì bắt đầu cứng và chín (khô) vào lúc mười hai tháng Lúc

này phôi nhũ giảm thể tích nên khi lắc trái dừa nghe tiếng óc ách bên trong Khi trái

dừa đủ khô hẳn thì xơ dừa chiếm khoảng 35%, gáo dừa chiếm 12%, cơm dừa chiếm

28% và nước dừa chiếm 25% so với trọng lượng trái Thành phần cơ bản của cơm dừa

là lipid chiếm gần 38%

Bảng 2.1 Thành phần của cơm dừa (%)

( Nguồn: Nathael-1960)

Bảng 2.2 Sự thay đổi chiều dày của cơm dừa theo tháng tuổi

Độ dày (mm) 5,1 9,6 9,6 11,6 12,8 13,2 13,2 13,2 13,2 12,9

(Nguồn: http://www.dost-bentre.gov.vn)

Bảng 2.2 cho thấy chiều dày của cơm dừa tăng theo tháng tuổi Tuy nhiên đến một

thời điểm nào đó thì độ dày của cơm dừa không tăng nữa mà có chiều hướng giảm Hiện tượng này thường gặp ở trái dừa quá chín, vùng cực cuống có phôi mầm phát triển thành mộng, mộng hút chất dinh dưỡng để phát triển thành cây con nên dần dần

xảy ra hư hỏng cơm dừa (trái dừa – khả năng kỳ diệu- Sở KHCN Bến Tre đăng trên

Glomed Pharmaceutical Co.Inc)

2.1.2 Sữa dừa

Hình 2.2 : Sữa dừa

Sữa dừa là thể nhũ tương dầu trong nước được trích ly từ cơm dừa (Coco nucifera L.)

sử dụng hoặc không sử dụng nước để trích ly Thể nhũ tương này dễ dàng tách làm hai pha: pha có nước và pha kem Sự phân tách này còn gọi là “sự đóng váng” sữa xảy ra khi nhiều hạt béo nhỏ va chạm nhau chúng sẽ kết dính và tích tụ lại, nổi lên bề mặt Hiện tượng này biểu hiện cho sự thiếu ổn định của nhũ tương (Gonzalez, 1990)

Tuy nhiên, hệ nhũ tương có thể được bền vững là nhờ các chất nhũ hóa tự nhiên chủ

yếu là protein, phospholipid, lecithin và cephalin (Birosel et al., 1963; Luis, 1969) Do

phân tử protein chứa đồng thời các nhóm kỵ nước (akyl) có khả năng tan trong dầu và các nhóm háo nước (-COOH, -CO-NH-, -NH2…) làm cho protein vừa tan trong dầu vừa tan trong nước Hơn nữa, lecithin là một chất nhũ hóa có khả năng cải thiện mức

độ ổn định cho sản phẩm vì lecithin làm tăng mức độ phân tán và độ hòa tan của sữa

dừa trong khi giảm kích thước giọt (Toma and Nakai, 1972…) Tuy nhiên, dưới tác

động của các tác nhân hóa lý: nhiệt độ, pH hoặc các tác nhân hóa sinh như các phản ứng enzyme cũng như sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật trong sữa dừa, các chất

nhũ hóa có khả năng mất đi khả năng tạo nhũ Khi đó, nhũ dịch sữa dừa sẽ tách làm

hai pha: phía trên là lớp kem có màu trắng sữa (chứa nhiều chất béo), phía dưới là

dịch nước và chất hòa tan trong hơn Trong các yếu tố ảnh hưởng đến sự bền vững của nhũ tương trên, tác nhân quan trọng nhất là nhiệt độ là nguyên nhân gây nên sự biến tính nhiệt của protein, làm protein mất khả năng nhũ hóa

Thành phần của sữa dừa phụ thuộc rất lớn vào lượng nước sử dụng để trích ly Trích ly một lần không thêm nước cho sữa dừa có hàm lượng béo cao nhất Độ ẩm thay đổi từ 47-56% và béo từ 27-40%, trong một số trường hợp hàm lượng béo có thể lên đến

43,4% (Bazon et al., 1976)

Sữa dừa tươi có pH gần bằng 6, vì thế sữa dừa được xếp vào loại thực phẩm có độ acid thấp pH sữa dừa thay đổi từ 5,8-6,39 khi nhiệt độ trong khoảng 10-800C (Buccat et

al., 1973) Tuy nhiên, ở nhiệt độ 600C sữa dừa đã bắt đầu đông tụ (Buccat et al.,

1973), ở 800C thì bị đông tụ hoàn toàn (Hagenmajer, 1980)

Bảng 2.3 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của sữa dừa

(Nguồn: Buccat et al., 1973)

Các nguyên nhân gây nên sự hư hỏng sữa dừa: vi sinh vật, sự ôi hóa chất béo, sự thủy phân chất béo và sự phân giải protein

Do đó cần phải lựa chọn một chế độ tiệt trùng thích hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm

2.2 Tiệt trùng

Tiệt trùng là quá trình xử lý nhiệt bằng nhiệt độ cao (nhiệt độ tiệt trùng lớn hơn

100 0 C) với môi trường truyền nhiệt là nước nóng hoặc hơi nước, ngoài tác dụng tiêu

diệt vi sinh vật còn có tác dụng làm chín sản phẩm Vì vậy, tiệt trùng có tác dụng quyết định đến khả năng bảo quản và chất lượng của sản phẩm

Tiệt trùng thường sử dụng đối với nhóm sản phẩm không chua và ít chua (pH>4,6): vi sinh vật phát triển mạnh trong môi trường này đều là các vi sinh vật chịu nhiệt Trong

đó loại nguy hiểm nhất, có hại đến sức khỏe người tiêu dùng là những bào tử của vi

khuẩn Clostridium botulinum có khả năng phân giải protein, là loại vi sinh vật chịu

nhiệt nguy hiểm nhất, được các nước trên thế giới xem là đối tượng chủ yếu phải loại trừ và tiêu diệt nha bào của nó được xem là vi sinh vật mục tiêu cần tiêu diệt

Vì vậy, đối với các sản phẩm không chua và ít chua cần phải có nhiệt độ cao mới tiêu diệt được các loại vi sinh vật ưa nhiệt gây hư hỏng sản phẩm Nhiệt độ tiêu diệt khoảng 105-1210C

Bên cạnh tiệt trùng còn có thanh trùng là cách xử lý nhiệt thường là 1000C hoặc thấp hơn, khoảng 800C Thanh trùng thường sử dụng đối với nhóm sản phẩm chua (pH <

4,6) do các vi khuẩn chịu nhiệt không những không phát triển được trong môi trường acid thấp mà tính của chúng cũng giảm đi nên chúng dễ dàng bị tiêu diệt khi nâng cao nhiệt độ Các loại nấm men, nấm mốc tuy có thể phát triển mạnh được trong môi trường acid nhưng hầu hết là kém bền đối với nhiệt

Khi xác định nhiệt độ tiệt trùng phải chú ý nhiệt độ đó phải là nhiệt độ của cả khối sản phẩm cần được tiệt trùng Đối với đồ hộp sản phẩm đặc thì vị trí trung tâm (điểm lạnh nhất) là tâm hộp, đối với đồ hộp sản phẩm lỏng thì vị trí trung tâm nằm ở 1/3 chiều cao tính từ đáy hộp Trong thực tế, nhiệt độ ở vị trí này gần bằng nhiệt độ ở thiết bị tiệt trùng đối với đồ hộp lỏng hoặc thấp hơn nhiệt độ ở thiết bị tiệt trùng 0,5-1,50C đối với

đồ hộp đặc (Hersom & Hulland, 1964)

Chọn thời gian tiệt trùng:

Ở một nhiệt độ tiệt trùng nhất định, vi sinh vật trong sản phẩm thường không bị tiêu

diệt ngay tức thời mà cần phải có một khoảng thời gian nhất định gọi là thời gian tiệt trùng hay thời gian tác dụng nhiệt, ký hiệu T* (phút)

Trong quá trình tiệt trùng, sản phẩm không được đun nóng tức thời đến nhiệt độ tiệt trùng cần đạt được, mà nhiệt lượng phải truyền dần từ môi trường đun nóng qua bao bì vào lớp sản phẩm bên ngoài, rồi vào tới khu vực trung tâm của sản phẩm Quá trình này phải mất một thời gian, gọi là thời gian truyền nhiệt (ký hiệu là T1) Khi khu vực trung tâm đạt đến nhiệt độ tiệt trùng thì giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian nhất

định, gọi là thời gian tiêu diệt (ký hiệu T2)

Như vậy thời gian tiệt trùng tổng quát của một sản phẩm bao gồm thời gian truyền nhiệt (T1) và thời gian tiêu diệt (T2):

T* = T1 + T2 (phút)

Nhưng trong thực tế ngay trong thời gian truyền nhiệt, một số vi sinh vật có trong sản phẩm cũng bị tiêu diệt, do tác dụng của nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phát triển của vi sinh vật đó Vì vậy, thời gian tiệt trùng thực tế nhỏ hơn tổng thời gian truyền nhiệt và thời gian tiêu diệt

Ttt < T1 + T2

Muốn xác định chính xác thời gian tiệt trùng T*, cần phải khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt T1 và thời gian tiêu diệt T2

Thời gian chết nhiệt F (Fvalue):

Thời gian chết nhiệt F là thời gian cần thiết (tính bằng phút) để tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình tiệt trùng

dt z

T T

= z

Tref: nhiệt độ tham chiếu tương ứng với quá trình xử lý nhiệt, 0C (T ref = 121,1 0 C)

z được gọi là Bigelow

Công thức Bigelow cho ta tính được sự phá hủy các bào tử bởi nhiệt trong trường hợp

xử lý ở nhiệt độ không cố định (nhiệt độ thay đổi theo thời gian)

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tiệt trùng:

+ Tính chất vật lý của sản phẩm: sản phẩm có độ nhớt và trọng lượng riêng khác nhau thì có thời gian truyền nhiệt khác nhau

Các loại sản phẩm lỏng (như đồ hộp nước quả) có độ nhớt thấp và tỷ trọng nhỏ nên sự

truyền nhiệt của các sản phẩm này xảy ra nhanh bằng các dòng đối lưu

Các loại sản phẩm đặc (như đồ hộp pate, thịt nghiền): sự truyền nhiệt của các sản

phẩm này bằng cách dẫn nhiệt Vì hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm nhỏ nên sự truyền nhiệt các sản phẩm này xảy ra chậm

Các loại sản phẩm có phần ở thể đặc, có phần ở thể lỏng (như đồ hộp quả nước đường,

cá ngâm dầu): sự truyền nhiệt xảy ra theo hai hướng đối lưu và dẫn nhiệt nên thời gian

truyền nhiệt tương đối nhanh hơn so với sản phẩm đặc

Ngoài ra các dung dịch có chứa nhiều đường, tinh bột, pectin, cellulose làm ảnh hưởng

đến tính chất vật lý nên ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt, có thể kéo dài thời gian

truyền nhiệt

+ Tính chất của bao bì: các loại sản phẩm thực phẩm chứa trong các loại bao bì làm bằng vật liệu khác nhau, có độ dày khác nhau, kích thước khác nhau nên thời gian truyền nhiệt trong chế độ tiệt trùng cũng khác nhau

+ Ảnh hưởng bởi nhiệt độ ban đầu của sản phẩm: thời gian truyền nhiệt còn phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu của sản phẩm trước khi tiệt trùng và nhiệt độ của thiết bị tiệt trùng

Đối với các sản phẩm lỏng: sự truyền nhiệt chủ yếu bằng các dòng đối lưu nên nhiệt

độ ban đầu của sản phẩm ít ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt

Đối với các sản phẩm đặc: sự truyền nhiệt chủ yếu bằng dẫn nhiệt nên nhiệt độ ban đầu của sản phẩm có ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt của sản phẩm

Đối với sản phẩm có nhiệt độ ban đầu càng nguội thì vận tốc truyền nhiệt càng nhỏ,

thời gian truyền nhiệt kéo dài

+ Ảnh hưởng của trạng thái chuyển động của sản phẩm khi tiệt trùng: khi tiệt trùng nếu sản phẩm chuyển động được sẽ tạo ra sự đối lưu thì thời gian truyền nhiệt sẽ giảm trong chế độ tiệt trùng, nhất là đối với các sản phẩm lỏng

Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình tiệt trùng:

+ Nhiệt độ tiệt trùng: ở nhiệt độ 600C thì các loại vi sinh vật đã bắt đầu bị tiêu diệt nhưng nếu nhiệt độ tiệt trùng thấp thì phải kéo dài thời gian tiêu diệt Ngược lại, nhiệt

độ tiệt trùng càng cao thì thời gian tiêu diệt càng ngắn

+ Ảnh hưởng bởi thành phần hóa học của sản phẩm: vi sinh vật sống trong môi trường thực phẩm khác nhau thì nhiệt độ tiêu diệt các loại vi sinh vật đó cũng không giống nhau

+ Ảnh hưởng của độ acid: chỉ số pH là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của vi sinh vật Nếu môi trường có độ acid hoạt động càng cao (chỉ số pH nhỏ) thì ở một nhiệt độ tiệt trùng nhất định, thời gian tiêu diệt vi sinh vật càng ngắn Tuy nhiên vẫn có những trường hợp cá biệt chỉ số pH hầu như không ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật Độ acid không những ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của vi sinh vật mà loại acid cũng ảnh hưởng đáng kể

+ Ảnh hưởng của nồng độ đường và muối: đường và muối là những chất có khả năng tạo ra áp suất thẩm thấu cao nên ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật Dung dịch

đường có tác dụng bảo vệ vi sinh vật làm cho chúng khó bị tiêu diệt hơn khi đun nóng

Nếu thành phần thực phẩm có nhiều đường thì thời gian tiêu diệt càng kéo dài Nếu tăng nồng độ muối thì độ bền nhiệt của vi sinh vật càng giảm, chúng dễ bị tiêu diệt hơn

+ Ảnh hưởng của protid và lipid: trong các sản phẩm thực phẩm chứa nhiều protid và lipid thì thời gian tiêu diệt phải kéo dài vì các chất này làm cản trở sự truyền nhiệt để tiêu diệt các tế bào vi sinh vật Tế bào vi sinh vật được bảo vệ bởi màng lipid Màng này cản trở sự dịch chuyển nước từ môi trường xung quanh vào tế bào vi sinh vật làm cho sự đông tụ protid của vi sinh vật trở nên khó khăn

+ Ảnh hưởng của các thành phần hóa học khác: ngoài các thành phần trên thì các phytonxit cũng có ảnh hưởng lớn đén chế độ tiệt trùng Thời gian tiệt trùng có thể giảm xuống khi thêm một số rau hay gia vị có chứa nhiều phytonxit như hành tỏi có allycin, cà chua có tomatin, tiêu có piperin…

+ Ảnh hưởng của loại và số lượng vi sinh vật: trong cùng một môi trường có cùng độ acid hoạt động các loại vi khuẩn không nha bào bị tiêu diệt nhanh hơn các loại vi khuẩn có nha bào Lượng vi sinh vật nhiễm nhiều thì thời gian tiêu diệt càng dài

2.3 Tình hình nghiên cứu

Các nghiên cứu liên quan đến nước uống sữa dừa trong lĩnh vực chế biến tập trung

nghiên cứu về ảnh hưởng của các điều kiện chế biến (như pH, lực ion, áp suất đồng

hóa…) trên thành phần hóa học và tính chất vật lý của sản phẩm qua xử lý nhiệt và

không qua xử lý nhiệt

Việc thay đổi các nhân tố như pH, lực ion bằng cách thêm NaCl đối với sữa dừa tự nhiên không qua xử lý nhiệt được thể hiện trong nghiên cứu của Tangsuphoom & John

(2008), sử dụng nước dừa để trích ly (Robert et al., 1975; tiến trình Texas A&M)

Trong chế biến nhiệt: tính chất vật lý và hóa học của sản phẩm trong quá trình xử lý nhiệt tại các nhiệt độ và các mức đồng hóa khác nhau được thể hiện trong nghiên cứu

của Tangsuphoom & John (2005), khả năng phân ly dầu và protein (Gunetileke & Laurentius, 1974)

Nghiên cứu trên dinh dưỡng cũng được đề cập trong một số nghiên cứu: như nghiên

cứu bổ sung sữa không béo trong sản xuất sữa cho trẻ em (Banzon, 1978; Davide et al

, 1985…) hay thức uống từ protein dừa cô đặc (Gonzalez et al., 1983) hay cho thêm

hương vị chocolate, sản xuất bột sữa dừa tách béo, giá trị dinh dưỡng và thực phẩm

(Robert et al., 1975)…Kĩ thuật sản xuất cho từng công đoạn được miêu tả khá chi tiết

Tuy nhiên chưa thấy nghiên cứu nào liên quan đến ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt

F đến chất lượng sữa ở các điều kiện nhiệt độ chế biến khác nhau Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa đóng hộp được thực hiện

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện nghiên cứu

3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu: phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Nông

nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Thời gian: từ 03/01/2011 đến 22/04/2011

3.1.2 Nguyên liệu

Dừa cứng cạy được chọn mua từ chợ Xuân Khánh, cùng một giống, một loại và từ một

đầu mối cung cấp để có được nguyên liệu đầu vào cố định

3.1.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

Cân điện tử (Adventure – DHAUS)

Hệ thống thiết bị tiệt trùng tự chế (Hình 3.1)

Máy ly tâm (Crystal Fuge C-90001, Hình 3.6)

Máy đo độ nhớt (AND Vibro Viscometer SV-10, Hình 3.5)

Một số dụng cụ khác trong phân tích

Hình 3.1: Hệ thống thiết bị tiệt trùng

Nồi tiệt trùng

Hệ thống điều khiển nhiệt độ

Analog chuyển đổi tín hiệu

CPU ghi nhận dữ liệu

Hình 3.5: Máy đo độ nhớt AND Vibro Viscometer SV-10

Hình 3.6: Máy ly tâm Crystal Fuge C-90001

Hình 3.7: Thiết bị đo áp suất hộp (tự chế)

Mô tả hệ thống thiết bị tiệt trùng

Hệ thống thiết bị tiệt trùng gồm: một nồi tiệt trùng có kích thước 410 x 410 x 430 mm, chịu áp suất tối đa 0,165 MPa, chứa khoảng 18 lít nước bên trong có gắn điện trở 2

kW (Hình 3.4) được gắn với hệ thống điều khiển nhiệt độ PID (Hình 3.2) để điều chỉnh nhiệt độ tiệt trùng theo yêu cầu Bên trong nồi có gắn một cảm biến nhiệt dùng

để gắn kết với cảm biến ghi nhận nhiệt độ tâm sản phẩm trong quá trình tiệt trùng

Analog chuyển đổi tín hiệu Keithley 2700 (Hình 3.3) gắn với nồi tiệt trùng qua hai

kênh (kênh 1: nhiệt độ môi trường, kênh 2: nhiệt độ tâm sản phẩm), dữ liệu được ghi

nhận và tính toán thời gian chết nhiệt trực tuyến

Cách vận hành hệ thống

Mẫu sau khi ghép nắp được đặt vào trong nồi tiệt trùng Lượng nước ngập điện trở trong thiết bị (không được thấp hơn sẽ gây hư hỏng thiết bị, nếu lượng nước nhiều thì thời gian gia nhiệt sẽ kéo dài gây lãng phí) Tiến hành gắn các mẫu có cảm biến nhiệt

độ trong thiết bị tiệt trùng với các cảm biến nhiệt độ được nối kết với Analog chuyển đổi tín hiệu Mở máy tính và máy chuyển đổi tín hiệu Analog kiểm tra sự hoạt động

của các kênh (cảm biến nhiệt độ) ghi nhận nhiệt độ Mở chương trình ghi nhận dữ liệu

tính F value, lưu thí nghiệm trước, nhiệt độ của sản phẩm và môi trường được ghi nhận trực tuyến với khoảng cách giữa hai lần ghi là 10 giây Dữ liệu thu nhận được sử dụng tính toán thời gian chết nhiệt Fvalue trực tuyến (online) theo phương trình Bigelow với

Tref bằng 121,10C và z bằng 100C Khi máy tính nhận được tín hiệu và bắt đầu ghi nhận dữ liệu trong 10 giây đầu tiên, tiến hành mở hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và cài

đặt nhiệt độ tiệt trùng theo bố trí thí nghiệm Trong 10 phút đầu tiên xả khí không

ngưng trong nồi tiệt trùng tránh gây áp suất lớn trong thiết bị Khi F đạt yêu cầu, tắt hệ thống điều chỉnh nhiệt độ, lưu dữ liệu, lấy mẫu ra và tiến hành làm nguội nhanh sản phẩm

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên Kết quả thí nghiệm được tính toán thống kê bằng chương tình Statgraphics 15.0, Exel Phân tích ANOVA của ba nhân tố và kiểm tra sự khác biệt ý nghĩa với mức độ ý nghĩa là 0,05 (α = 0,05) Số liệu thể hiện là giá trị trung bình Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ chung sau:

Hình 3.8 : Sơ đồ thí nghiệm tổng quát

Vô lon, ghép nắp

Tiệt trùng

0 Brix = 6 ( tỷ lệ 1:3)

T=115 0C F= 4, 5, 6 phút

Bài khí (700C)

Thông số cố định:

- Nhiệt độ nước trích ly: 600C (Nattapol & John, 2005)

- Nhiệt độ, thời gian chần: 800C, 2 phút (Coconut as food, p33-34)

- Thời gian xay nhỏ: 5 phút

- Nhiệt độ bài khí: 700C

3.2.2 Phương pháp phân tích

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích chất lượng sữa

Chỉ tiêu Phương pháp phân tích

Sử dụng hệ màu Lab để biễu diễn kết quả

Áp suất hộp Sử dụng thiết bị đo áp suất hộp (Hình 3.7)

Chỉ số

peroxide

Thực hiện phản ứng của dầu béo với iodua kali bão hòa trong dung môi acid acetic-cloroform Iod tự do phóng thích ra được định phân bằng Na2S2O3 Kết quả: Cp= 0,01269×( − )×100

m

b a

(meq/kg) Trong đó: 1ml Na2S2O3 0,01N tương ứng 12,69 mg I2 Cp: chỉ số peroxide (meq/kg)

a: số ml Na2S2O3 0,01N dùng chuẩn độ bình có mẫu

b: số ml Na2S2O3 0,01N dùng chuẩn độ bình thử không

m: lượng mẫu dùng thí nghiệm (g)

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm

Quá trình nghiên cứu “Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa” với

các thí nghiệm được tiến hành như sau:

3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định khối lượng riêng của nguyên liệu (bằng phương pháp

thay thế chất lỏng)

Mục đích: xác định nguyên liệu mua tương đối đồng nhất, giúp quá trình chế

biến được thuận lợi

Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được thực hiện theo qui trình sau:

Hình 3.9: Sơ đồ thí nghiệm 1 Thuyết minh qui trình: chọn dừa ở giai đoạn cứng cạy Sau đó đập bổ đôi, tách cơm

dừa, gọt phần vỏ đen Sau đó lấy một miếng dừa đã biết trước khối lượng cho vào ống

đong có chứa 100 ml nước cất Quan sát và tính thể tích nước dâng, từ đó suy ra khối

lượng riêng nguyên liệu ban đầu

Kết quả đánh giá:

- Kết quả đo khối lượng riêng của các mẫu

- Sau đó thống kê tìm ra các mẫu có khối lượng riêng phù hợp, tương đối đồng nhất để tiến hành cho thí nghiệm sau

3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F, nhiệt độ tiệt trùng và nồng

độ dịch sữa đến chất lượng sản phẩm

Mục đích: xác định thời gian chết nhiệt F, nhiệt độ tiệt trùng và nồng độ dịch sữa

thích hợp để giữ được chất lượng sản phẩm

Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với ba nhân tố Thời

gian chết nhiệt F được đo đạc trực tuyến Phân tích mức độ ảnh hưởng sau 7 ngày bảo quản

Khối lượng (kg) Thể tích (m3) Khối lượng riêng =

Dừa

Đập bổ đôi

Tách cơm dừa

Gọt vỏ đen

Cân khối lượng

Bỏ vào ống đong chứa 100 ml nước

Xác định thể tích nước dâng

Nhân tố A: nồng độ sữa (0Brix)

A1= 4 A2= 5 A3= 6

Nhân tố B: nhiệt độ tiệt trùng (0C)

A1

B1 B2 B3

A1B1F1 A1B2F1 A1B3F1

A1B1F2 A1B2F2 A1B3F2

A1B1F3 A1B2F3 A1B3F3

A2

B1 B2 B3

A2B1F1 A2B2F1 A2B3F1

A2B1F2 A2B2F2 A2B3F2

A2B1F3 A2B2F3 A2B3F3

A3

B1 B2 B3

A3B1F1 A3B2F1 A3B3F1

A3B1F2 A3B2F2 A3B3F2

A3B1F3 A3B2F3 A3B3F3

Tổng nghiệm thức: 3 x 3 x 3 = 27 nghiệm thức (không lặp lại)

Tiến hành thí nghiệm: dừa cứng cạy sau khi lọc được pha loãng ở các nồng độ thích

hợp Sau đó, các mẫu được gia nhiệt lên 70-750C và tiệt trùng ở các chế độ nhiệt khác nhau Nhiệt độ của sản phẩm trong quá trình tiệt trùng được ghi nhận trực tuyến với khoảng cách giữa hai lần ghi là 10 giây Dữ liệu thu nhận được sử dụng tính toán thời gian chết nhiệt (Fvalue) trực tuyến Khi giá trị F đạt yêu cầu lấy mẫu ra và tiến hành làm nguội nhanh, đánh giá chất lượng sản phẩm sau 7 ngày bảo quản

Chỉ tiêu theo dõi: độ nhớt, pH, độ ổn định (%), màu sắc (giá trị L), chỉ số peroxide, áp

suất hộp

Quá tình tiệt trùng được mô phỏng qua các hình sau: