Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột rau giàu vitamin nhóm b, c và chất vi lượng

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM ––––––––––––––––––––––––––––––– BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R-D CẤP BỘ Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CÔNGNGHỆ SẢN XUẤT BỘT RAU GIÀU VITAMIN B,C VÀ CHẤT VI LƯỢNG” Chủ nhiệm Đề tài: NGUYỄN THÚY HƯỜNG 7308 23/4/2009 Hà Nội, 12-2008 KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VTM B1: Vitamin B1 VTM B2: Vitamin B2 VTM PP: Vitamin PP VTM C: Vitamin C SBC: Sodium bicacbonat PMB: Potassium methabisulfit CCR: Canxi clorua DCIP: Diclophenol indophenol HPLC (High performal liquid chromotography): Sắc ký lỏng cao áp TỔNG QUAN 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT/XUẤT XỨ CỦA ĐỀ TÀI Đề tài thực theo Hợp đồng nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ với mã số: 87.08.RD/HĐ-KHCN ký ngày 28 tháng 01 năm 2008 Bộ Công thương Viện Công nghiệp Thực phẩm (Chi tiết hợp đồng phần phụ lục) 3.2 TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Rau củ thực phẩm thiết yếu người Rau củ khơng cung cấp vitamin, muối khống, chất vi lượng, chất xơ mà cung cấp hoạt chất sinh học cần thiết cho sức khỏe người Do vậy, chế độ dinh dưỡng người, rau củ thành phần thiếu ngày trở nên quan trọng Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế, thay đổi lối sông công nghiệp tạo cân dinh dưỡng bữa ăn hàng ngày, cấu bữa ăn với thành phần chủ yếu protein chất béo động vật nguyên nhân gây hàng loạt bệnh rối loạn chuyển hóa tiểu đường, mỡ máu, gan nhiễm mỡ v.v Ngày nay, nguồn thực phẩm thực vật ngày ưa chuộng trở lại Thị trường châu Á 10 năm gần liên tục xuất sản phẩm thực phẩm, thực phẩm chức dược phẩm có nguồn gốc từ rau củ Ở nước có mùa đông lạnh dài, bên cạnh việc nhập rau tươi, rau đông lạnh lượng lớn rau sấy khô Năm 2002, Nhật Bản nhập khoảng 50 tỷ n rau sấy khơ, Trung Quốc nước cung cấp rau sấy khô lớn cho thị trường Nhật Bản.[10] Việt Nam nước nông nghiệp, bên cạnh sản phẩm lúa, sản lượng rau xanh trồng hàng năm cao Tính đến năm 2005, tổng diện tích trồng rau loại nước đạt 635,8 nghìn ha, sản lượng 9640,3 ngàn Dự kiến đến năm 2010, sản lượng rau Việt Nam đạt 20 triệu với tổng diện tích trồng trọt 1,3 triệu [23] Trong lĩnh vực bảo quản chế biến rau củ, bên cạnh việc khai thác tối đa kinh nghiệm cổ truyền quý báu, cần nghiên cứu tạo công nghệ tiên tiến để sản phẩm có chất lượng tốt, đáp ứng đòi hỏi ngày cao người tiêu dùng Với mong muốn nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu rau củ tạo sản phẩm có giá trị dinh dưỡng thuận tiện sử dụng, hướng tới xuất đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột rau giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng” đề xuất 3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Đề tài gồm nội dung sau: Lựa chọn nguồn nguyên liệu giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng Nghiên cứu quy trình sản xuất chế phẩm bột rau giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng Tiến hành sản xuất thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm 3.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 3.4.1 Tình hình sản xuất rau Việt Nam [27], [29] Theo báo cáo Viện nghiên cứu rau Việt Nam ngày 04/01/2007, Việt Nam sản xuất rau thuộc nhóm cao giới, mức tiêu thụ bình quân khoảng 116 kg/người/năm, cao mức tiêu thụ nước phát triển, Hàn Quốc (93 kg), Nhật (52 kg) Trong 10 năm trở lại đây, ngành rau Việt Nam ngành có tốc độ phát triển nhanh, khoảng 8,5%/năm Tính đến năm 2005, tổng diện tích trồng rau loại nước đạt 635,8 nghìn ha, tổng sản lượng 9640,3 ngàn tấn; so với năm 1999 diện tích tăng 175,5 ngàn (tốc độ tăng bình quân 3,61%/năm), sản lượng tăng 3071,5 ngàn (tốc độ tăng bình quân 7,55%/năm) Bảng 3.1 Diện tích, suất, sản lượng rau phân theo vùng [27] TT Vùng Diện tích (1000 ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn) 1999 2005 1999 2005 1999 2005 Cả nước 459,6 635,1 126 151,8 5792,2 9640,3 Đồng Sông Hồng Trung du Bắc Bộ Bắc trung Duyên hải Nam Trung Bộ Tây Nguyên Đông Nam Bộ Đồng sông Cửu Long 126,7 60,7 52,7 30,9 25,1 64,2 99,3 158,6 91,1 68,5 44 49 59,6 164,3 157 105,1 81,2 109 177,5 94,2 136 179,9 110,6 97,8 140,1 201,7 129,5 166,3 1988,9 637,8 427,8 336,7 445,6 604,9 1350,5 2852,8 1008 670,2 616,4 988,2 772,1 2732,6 3.4.2 Thực trạng tiêu thụ sản phẩm rau Việt Nam Hiện nay, lực sản xuất rau nước vượt khoảng 40% so với yêu cầu Trong đó, số loại rau xuất như: Măng tây, cà chua, ngô ngọt, ngô rau, khoai tây, hành tây, tỏi, đậu cô ve, đậu Hà Lan, cải bắp, cà rốt, dưa chuột với số lượng hạn chế Thực tế khiến tình trạng phát triển rau tràn lan mà khơng mang lại lợi nhuận cho nhà sản xuất đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng nước Bên cạnh đó, Việt Nam nằm khu vực khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, độ ẩm khơng khí thường 70%, nhiệt độ cao lên tới 38 0C Khí hậu nóng ẩm điều kiện thuận lợi để nấm mốc vi sinh vật có hại phát triển, làm hư hại nhiều lương thực, thực phẩm Thực tế trở nên xúc với nước nơng nghiệp, trình độ khoa học kỹ thuật mức trung bình nước ta Nhiều địa phương thiếu phương tiện kỹ thuật bảo quản rau quả, mà người nông dân phải bán sản phẩm nông sản với giá rẻ có đạt giá trị 20%, so với giá đến người tiêu dùng Cho đến nay, rau xanh sản xuất chủ yếu phục vụ cho tiêu dùng nước, sản phẩm rau xuất tập trung vào số dạng đặc, đóng lọ, đóng hộp, muối mặn, cấp đơng, sấy khơ số xuất dạng tươi tập trung chủ yếu vào thị trường Nhật Bản, Malaysia, Singapore, Thái Lan, Liên bang Nga Mặt khác, sản lượng rau xuất có xu hướng giảm nguyên nhân rau Việt Nam có chất lượng sản phẩm khơng đồng đều, không ổn định Theo báo cáo Sở Công thương Lâm Đồng, tháng đầu năm 2008 tổng sản lượng rau xuất khẩu, đạt 4.500 tấn, giảm 360 so với kỳ năm 2007 [22] Theo số ước tính, Việt nam có khoảng 60 sở chế biến rau với tổng suất 290.000 sản phẩm/năm, doanh nghiệp Nhà nước chiếm khoảng 50%, doanh nghiệp quốc doanh 16% doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngồi 34%, ngồi hàng chục ngàn hộ gia đình làm chế biến rau qui mô nhỏ [28] Tuy nhiên đặc thù sản phẩm rau trở thành hàng hoá sau thu hoạch dễ bị hư hỏng cộng với thực trạng hầu hết vùng sản xuất rau lớn chưa có nơi sơ chế kho bảo quản tạm thời dẫn đến tình trạng giá rau có lúc đắt, có lúc rẻ Điều góp phần tạo phát triển không bền vững ngành sản xuất rau Việt Nam 3.4.3 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ thiết bị sấy rau, củ nước giới 3.4.3.1 Một số công nghệ sấy rau, củ phổ biến [2], [10], [11], [19], [20], [21] Sấy rau củ phương thức bảo quản thực phẩm cổ xưa loài người, công nghệ xuất phơi ánh nắng mặt trời Công nghệ sấy ngày sử dụng phổ biến trình sau thu hoạch nhằm mục đích giảm bớt khối lượng thể tích sản phẩm, thơng qua giảm chi phí cho q trình bao gói, tàng trữ vận chuyển Sau đó, với phát triển cơng nghệ đời sống công nghiệp, sản phẩm rau sấy ngày phát triển trở thành sản phẩm tiện dụng, ăn liền (instant food) thơng dụng Có nhiều quy trình khác để sản xuất rau củ sấy, việc lựa chọn công nghệ phương pháp sấy dựa tính chất nguyên liệu yêu cầu đặc tính sản phẩm cuối Thơng thường quy trình sấy tiến hành theo cơng đoạn sau: xử lý trước sấy (bao gồm lựa chọn, làm sạch, xử lý giữ màu vi chất), loại nước-sấy, xử lý sau sấy (bổ sung phụ gia, kiểm tra) cuối bao gói bảo quản 3.4.3.2 Một số phương pháp xử lý rau trước sấy [2], [10], [11], [15] Tùy theo loại nguyên liệu yêu cầu sản phẩm mà trình xử lý rau trước sấy bao gồm nhiều công đoạn khác nhau: xử lý nhiệt nguyên liệu (chần hấp nước dung dịch hóa chất: axit, kiềm), tách nước phương pháp ép, xử lý chống ôxi hóa (chống màu, mùi hương, chất dinh dưỡng: vitamin) sản phẩm a) Xử lý nhiệt: Trước sấy rau củ chần nước nóng hấp nước Q trình có nhiều tác dụng chủ yếu nhằm vào hai mục đích bảo vệ chất lượng nguyên liệu sản phẩm rút ngắn thời gian sấy Quá trình xử lý nhiệt vơ hoạt enzim ơxi hóa mà điển hình peroxidaza bị vơ hoạt 750C Do đó, chất màu, polyphenol tanin nguyên liệu rau khơng bị ơxi hóa q trình chế biến giúp cho sản phẩm cuối có màu sắc tự nhiên Mặt khác, chần, hấp tác dụng nhiệt ẩm nên tính chất hố lý nguyên liệu bị biến đổi có lợi cho thoát ẩm sấy, đồng thời hệ vi sinh vật bị tiêu diệt tránh gây hư hỏng sản phẩm Đối với rau củ giàu gluxit, trình gia nhiệt giúp tăng độ xốp, thuỷ phân chất pectin làm cho liên kết màng tế bào bị phá vỡ Tinh bột bị hồ hoá nhiệt độ cao làm cho trình sấy thuận lợi Đối với rau củ có chứa sắc tố (cà rốt, đậu hồ lan, mận…), chần có tác dụng giữ màu, hạn chế tượng biến màu bạc màu Với sản phẩm rau củ có lớp sáp mỏng bề mặt trình chần làm lớp sáp này, tạo vết nứt nhỏ li ti bề mặt, gia tăng q trình trao đổi ẩm nguyên liệu với môi trường xung quanh, dẫn đến rút ngắn thời gian sấy Ngày nay, xí nghiệp sản xuất rau củ đại, người ta thường dùng phương pháp hấp nhiệt nhiều phương pháp chần Nguyên nhân sử dụng phương pháp hấp giảm lượng nước phải sử dụng, giảm lượng nước thải môi trường, tăng chất lượng sản phẩm (do không dinh dưỡng vào dung dịch chần tác dụng nhiệt nhanh nhiệt độ cao) b) Xử lý hóa chất: Để ngăn ngừa ơxy hố q trình sấy, cơng nghệ phổ biến ngâm xông rau chất chống ơxi hóa như: Axit sunfurơ, axit ascobic, axit xiric muối natri axit sunfurơ (như metabisunfit, bisunfit, sunfit…) Đặc biệt với loại rau củ có màu trắng bắp cải, súp lơ trắng, củ cải, việc xử lý với bisunfit giúp cho sản phẩm cuối giữ màu trắng khơng bị nâu hóa enzim ơxi hóa - Axit xitric có tác dụng kìm hãm phản ứng biến màu khơng enzim - Axit sunfurơ muối natri có tính khử mạnh, tác dụng với nhóm hoạt động enzim oxy hoá làm chậm phản ứng biến màu Ngồi ra, chúng có tác dụng ngăn ngừa tạo thành melanoidin (do thành phần đường protein có rau kết hợp với tạo thành màu nâu) đồng thời, chất ơxi hóa có tác dụng bảo vệ vitamin C - Chất tạo nhũ tương (monostearat glyxerin, albumin): ứng dụng kỹ thuật sấy màng bọt, tăng chất lượng sản phẩm sấy - Canxiclorua: làm chậm lại trình sẫm màu, ngăn ngừa tượng nhũn q trình nấu chín, cải thiện tốc độ hồi nguyên tăng độ cứng sản phẩm hồi nguyên (tạo phức pectat canxi) Hai cơng đoạn gia nhiệt chống ơxi hóa thực quy trình sử dụng dung dịch hóa chất để chần hấp nguyên liệu 3.4.3.3 Phương pháp thiết bị sấy [2], [11], [18], [19] a) Các phương pháp sấy rau củ phổ biến:[2], [11], [13], [20], [21] Rau củ loại nguyên liệu chứa hàm lượng ẩm cao (70-90%), chứa nhiều vitamin nên cần sấy nhiệt độ thấp, ngồi cần giữ màu sắc, chất lượng cảm quan cho sản phẩm cần phải lựa chọn công nghệ sấy phù hợp Bảng 3.2 Các phương pháp sấy tiêu chuẩn chọn lựa Phương pháp sấy Mẻ/ liên tục Đặc tính nguyên liệu Rắn/ Ẩm Kích Lỏng đầu thước Tháp sấy B S Thấp TrL Buồng sấy B S Trung bình TrL Tầng sơi B/C S Trung bình Nhỏ Lò sấy B S Trung bình Sấy phun C L Năng lượng mặt trời B Hầm C Cứng học Có Điều kiện sấy Tốc độ Ẩm sấy cuối Ví dụ sản phẩm Chậm Thấp Trung bình Trung bình Rau củ, trái Trung bình Thấp Đậu, rau củ dạng mỏng, lúa, bột, sản phẩm ép đùn trái cây, gia vị TrL Chậm Trung Rau củ dạng lát bình Trung bình TrL Nhanh Trung bình S Trung bình TrL Chậm Trung Trái cây, rau củ bình S Trung bình TrL Trung bình Trung Trái cây, rau củ bình Có Rau củ Các sản phẩm hòa tan B: Gián đoạn (mẻ); C: Liên tục; S: Rắn; L: Lỏng; TrL: Trung bình, lớn b) Một số thiết bị sấy thường dùng quy trình sấy rau củ - Sấy tầng sơi: Cấu tạo dạng hộp hay buồng hình trụ, có lớp lưới để đỡ vật liệu phân phối dòng tác nhân sấy Khơng khí nóng thổi từ đáy buồng, thổi bung lớp vật liệu lên, làm vật liệu trạng thái lơ lửng gọi tầng sôi Thiết bị sấy tầng sơi có ưu điểm là: - Khả tách ẩm tốt, tạo sản phẩm có cấu trúc xốp - Do thiết bị hồn tồn kín nên khơng khí khơng bị nhiễm - Khả tái sử dụng lượng cao (90%) - Chất lượng sản phẩm tốt: khơng bị oxy hố, khơng nhiễm khí vào sản phẩm khơng thất sản phẩm Nhược điểm: Tiêu hao điện để thổi khí lớn, yêu cầu cỡ hạt nhỏ tương đối đồng - Sấy bơm nhiệt tuần hồn kín: Là loại thiết bị sấy dải nhiệt độ thấp làm việc khoảng ±15oC so với môi trường, hiệu 45 0C Nguyên lý thiết bị tuần hoàn tác nhân sấy nhiệt độ thấp Sản phẩm sau sấy có độ ẩm tương đối thấp nhờ q trình tách nước trực tiếp khơng khí ẩm sau qua buồng sấy (nhận ẩm vật sấy) tiếp tục qua thiết bị bay hệ thống lạnh, giảm nhiệt độ đến điểm đọng sương Trạng thái tác nhân lúc có nhiệt độ thấp độ ẩm thấp tiếp tục hành trình qua thiết bị ngưng tụ để nhận nhiệt, nhiệt độ nâng lên đến trạng thái ban đầu đồng thời độ ẩm tương đối giảm Sự tuần hồn kín tác nhân có độ ẩm tương đối thấp tạo động lực trao đổi ẩm với vật sấy, thực q trình làm khơ sản phẩm - Sấy xạ hồng ngoại: Là phương pháp dùng tia xạ hồng ngoại (giải tầng hẹp) để cung cấp lượng cho phần tử nước rau củ để thắng lực liên kết, thoát khỏi sản phẩm Nguồn phát tia hồng ngoại đèn cơng suất lớn (500-1000W)có trang bị phận phản xạ để hướng tia vào sản phẩm cần sấy - Sấy thăng hoa: Phương pháp thực cách làm lạnh vật đồng thời hút chân không vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa nước Hàm ẩm thoát khỏi vật nhờ q trình thăng hoa mà khơng thơng qua trạng thái lỏng Trước tiên, làm lạnh đông rau củ nhiệt độ khoảng -20 0C, nước rau củ bị đóng băng thành nước đá thể rắn, sau đưa vào thiết bị thăng hoa, thiết bị có hai chức năng: làm lạnh nhiệt độ 0C để giữ nước đá không chảy mà bốc điều kiện chân không (10 -2 – 10-3 mmHg làm cho nước từ thể rắn chuyển sang thể bay khỏi vật liệu Sau tách hầu hết ẩm sấy khô nhiệt độ 270C đến độ ẩm yêu cầu - Sấy chân không: Khi gia nhiệt áp suất chân không, ẩm từ vật liệu liên tục hút ngồi nhờ bơm chân không Ở điều kiện chân không, nước sôi nhiệt độ nhỏ 100°C Ưu điểm: nhiệt độ sấy thấp, lượng ẩm bốc nhiều, không gây ô nhiễm môi trường Sấy chân không cho kết sấy nhanh chóng sản phẩm nhạy nhiệt, nhạy khơng khí dễ cháy hay vật liệu u cầu sấy khơng có xáo trộn nhiều Nhược điểm: chi phí lượng,chi phí thiết bị cao, dùng cho số sản phẩm chất lượng cao trường axít, bền mơi trường kiềm, hóa chất sử dụng để chống ôxi hóa dung dịch có tính kiềm Do vậy, nhận xét sơ bộ, việc sử dụng dung dịch hóa chất có tác dụng chống ơxi hóa chất màu vitamin C có tác dụng khơng tốt đến vitamin nhóm B 4.3.2.2 Nghiên cứu xử lý nguyên liệu phương pháp hấp Vitamin C vitamin nhóm B vitamin tan nước, nguyên nhân gây hao hụt vitamin phần vitamin bị hòa tan vào dung dịch q trình chần rau Kết cho thấy tác dụng hóa chất chống ơxi hóa giữ màu xanh lại ảnh hưởng đến vitamin nhóm B Với mục đích giữ thành phần vitamin cho sản phẩm, đồng thời giữ màu sắc rau tự nhiên, đề tài tiếp tục nghiên cứu phương pháp xử lý nhiệt không sử dụng hóa chất khơng xử lý mơi trường nước Thí nghiệm tiến hành với bốn loại rau lựa chọn, xử lý phương pháp hấp – sử dụng nhiệt Thời gian hấp thay đổi từ 1, 3, phút Xác định hàm lượng vitamin C đánh giá chất lượng rau phương pháp cảm quan Mẫu sau hấp sấy 500C đến độ ẩm 8% Kết ghi bảng 4.3 Bảng 4.3 Ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng vitamin B1, C Mẫu rau Cần tây Súp lơ xanh Rau ngót Mùi tàu Thời gian hấp (phút) Vitamin B1 (mg%) Vitamin C (mg%) Cảm quan 7 7 0,38 0,32 0,18 0,10 0,58 0,23 0,15 0,08 0,40 0,31 0,15 0,05 0,58 0,24 0,11 0,05 362,0 325,1 182,5 92,0 251,5 218,0 112,0 65,4 460,0 414,0 205,5 106,5 807,4 790,6 408,5 191,0 Rau chín khơng Mầu xanh tươi Mầu xanh sẫm Mầu xanh sẫm Rau chín khơng Mầu xanh tươi Mầu xanh sẫm Mầu xanh sẫm Rau chín khơng Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh sẫm Mầu xanh sẫm Rau chín khơng Mẫu xanh sẫm Mầu xanh đen Mầu xanh đen 28 Kết bảng 4.4 cho thấy thời gian hấp kéo dài hàm lượng vitamin C vitamin nhóm B bị hao tổn lớn Tuy nhiên, thời gian hấp q ngắn rau chín khơng đều, bên khối rau hấp sống Do thời gian hấp nhiệt phút lựa chọn 4.3.2.3 So sánh hai phương pháp xử lý Thí nghiệm tiến hành với bốn loại rau lựa chọn, xử lý phương pháp hấp thời gian phút so sánh với mẫu rau chần kết hợp với 1% sodiumbicacbonat (đối với mùi tầu) 1% sodium bicacbonat 2% canxi clorua (đối với cần tây, súp lơ xanh rau ngót) mẫu rau chần nước Kết ghi bảng 4.4 Bảng 4.4 Ảnh hưởng phương pháp xử lý đến hàm lượng vitamin khống chất mẫu sấy khơ Mẫu rau PP xử lý Hấp Cần tây Súp lơ xanh Rau ngót Mùi tàu Chần hóa chất Chần nước Hấp Chần hóa chất Chần nước Hấp Chần hóa chất Chần nước Hấp Chần hóa chất Chần nước VTM VTM VTM PP C 0,28 (mg%) 0,19 (mg%) 315,4 0,16 0,22 0,15 0,23 0,21 0,52 B1 (mg%) 0,32 VTM B2 (mg%) 2+ Ca (mg%) 3+ 2+ Cảm quan Xanh sẫm Xanh Fe Zn (mg%) (mg%) 2047,5 50,42 1,92 325,0 2115,0 49,40 1,86 0,12 308,7 1920,0 47,2 1,78 0,64 0,47 245,1 318,0 6,95 6,04 0,36 0,43 0,38 248,3 310,0 6,79 5,94 0,41 0,48 0,43 238,0 264,0 5,46 4,81 0,31 1,23 1,29 462,0 987,0 16,12 6,52 0,18 1,20 1,20 485,3 975,0 14,96 5,72 0,21 1,23 1,25 415,3 969,0 13,85 5,16 0,54 1,48 1,37 798,5 186,0 32,12 3,83 0,36 1,35 1,34 701,6 176,0 30,84 3,81 0,30 1,27 1,26 684,0 173,0 27,15 3,64 29 sáng Xanh nhạt Xanh sẫm Xanh sáng Xanh nhạt Xanh sẫm Xanh sáng Xanh nhạt Xanh sẫm Xanh sáng Xanh nhạt Kết thí nghiệm bảng 4.3 cho thấy: - Xét mặt cảm quan, phương pháp chần sử dụng hóa chất mầu sắc rau đẹp so với mẫu hấp mẫu chần nước - Hàm lượng vitamin C mẫu chần sử dụng hóa chất cao hàm lượng vitamin C mẫu hấp chần nước - Hàm lượng vitamin B mẫu sử dụng hóa chất thấp hàm lượng vitamin B mẫu hấp chần nước Tuy nhiên, xét chung mức độ tổn thất vitamin C vitamin nhóm B mẫu sử dụng phương pháp hấp mức độ tổn thất vitamin nhóm B vitamin C thấp mẫu chần bổ sung hóa chất tất bốn mẫu thí nghiệm Do vậy, phương pháp hấp nhiệt phút lựa chọn để xử lý rau trước sấy 4.3.3 Xác định công nghệ sấy rau 4.3.3.1 Lựa chọn phương pháp sấy rau Rau sau xử lý cần sấy khô đến độ ẩm từ 5-6% nhằm đảm bảo cho trình bảo quản Sử dụng ba phương pháp khác là: • Sấy thăng hoa: cấp lạnh rau đến nhiệt độ - 100C/12 sau sấy chân khơng 270C/24h • Sấy tuần hồn nhiệt: 750C/2h; 600C/12h • Tầng sơi: 500C/60 phút Phân tích hàm ẩm, hàm lượng vitamin B, C mẫu sau sấy Kết ghi bảng 4.5 Bảng 4.5 Ảnh hưởng công nghệ sấy đến chất lượng bột rau Loại rau Cần tây Súp lơ xanh Rau ngót Mùi tầu PP sấy Hàm ẩm (%) 7,7 B1 0,38 Tuần hoàn nhiệt Tầng sôi Thăng hoa 4,87 6,4 8,9 0,30 0,35 0,53 0,22 0,28 0,83 0,14 0,19 0,85 294,3 300,2 340,6 2315,0 2037,5 319,0 48,70 48,12 6,98 1,68 1,62 6,06 Tuần hoàn nhiệt 5,8 0,2 0,36 0,29 200,3 311,0 6,32 5,95 Tầng sôi Thăng hoa 7,5 6,6 0,51 0,31 0,60 1,89 0,42 1,45 225,7 468,5 315,0 950,0 6,89 16,90 6,01 6,48 Tuần hồn nhiệt Tầng sơi Thăng hoa 4,29 6,45 5,66 0,22 0,29 0,58 1,06 1,18 1,84 1,13 1,29 1,48 396,1 452,7 864,5 928,0 947,0 190,5 16,40 16,72 30,30 6,53 6,26 3,85 Tuần hồn nhiệt Tầng sơi 4,11 6,82 0,48 0,51 1,35 1,48 1,21 1,36 757,4 794,5 181,3 185,3 29,80 32,10 3,80 3,82 Thăng hoa Vitamin (mg%) B2 PP C 0,28 0,31 375,0 30 Chất khoáng (mg%) Canxi Sắt Kẽm 2600,0 50,72 1,80 Kết bảng 4.5 cho thấy: Các ngun tố khống canxi, sắt, kẽm bị ảnh hưởng nhiệt độ trình sấy Phương pháp sấy có ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng vitamin nhóm B vitamin C mẫu Mẫu sấy thăng hoa cho chất lượng rau tốt nhất, hàm lượng vitamin B C đạt giá trị cao rau có mầu xanh tự nhiên, mẫu sấy thiết bị sấy tầng sôi, hàm lượng vitaminB, vitamin C chất khống có giảm khơng đáng kể, mẫu sấy theo phương pháp sấy tuần hoàn nhiệt có kết thấp Vì vậy, để giảm giá thành đầu tư, phương pháp sấy tầng sôi lựa chọn cho nghiên cứu 4.3.3.2 Xác định thơng số nhiệt độ cho q trình sấy thiết bị sấy tầng sơi Mơ hình thí nghiệm đặt với thiết bị sấy tầng sơi phòng thí nghiệm có thơng số tham khảo theo tài liệu sau: Nhiệt độ khơng khí mơi trường: 260C; độ ẩm tương đối: ϕ = 80%; thông số cho q trình sấy: tốc độ lưu thơng khơng khí 4m/s độ dày lớp sấy cố định (100g vật liệu sấy/diện tích buồng sấy 0.07m2) Biến thay đổi nghiên cứu nhiệt độ sấy thay đổi từ 400C, 500C 600C Độ ẩm rau sấy xác định 10 phút/lần, giai đoạn sấy coi kết thúc độ ẩm sản phẩm rau sấy đạt 5% - 7% Kết ghi bảng 4.6 Bảng 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm ẩm mẫu sau sấy Loại rau Độ ẩm mẫu theo thời gian (%) Nhiệt độ ( C) – độ ẩm tương đối tương ứng (%) phút 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút 50 phút 60 phút 40–42 50–25 88,39 88,39 78,39 75,59 57,22 50,00 40,12 32,16 28,69 21,82 21,14 10,03 8,41 5,16 60-20 88,39 71,87 48,12 28,61 15,13 7,69 4,12 40–42 50–25 86,25 86,25 77,43 74,26 56,52 49,09 38,24 30,61 26,96 19,8 19,13 9,37 7,37 6,4 60-20 86,25 70,07 47,64 27,31 13,52 8,19 5,02 Súp lơ xanh 40–42 50–25 60-20 92,71 92,71 92,71 81,32 79,53 77,78 62,17 53,94 51,24 45,07 36,10 31,73 28,69 25,76 18,25 21,14 11,97 10,81 9,56 7,5 5,15 Mùi tàu 40–42 50–25 90,12 90,12 79,19 77,32 57,34 51,76 41,24 33,91 38,97 23,52 19,21 11,6 7,41 6,82 60-20 90,12 74,77 51,02 31,49 18,15 9,12 4,96 Rau ngót Cần tây 31 Kết bảng 4.6 cho thấy sau thời gian sấy 60 phút nhiệt độ 60 0C – độ ẩm tương đối khơng khí 20%, rau sấy đạt độ ẩm yêu cầu - 5% Chế độ sấy thiết bị sấy tầng sôi lựa chọn sau: - Tốc độ lưu thơng khơng khí: 4m/s - Thơng số cho vật liệu sấy: 1,428 kg/m2 - Nhiệt độ sấy: - Thời gian sấy: 600C 60 phút 4.3.4 Nghiên cứu sử dụng công nghệ enzim để tạo chế phẩm bột rau hồ tan (rau cần tây) Ngun lý cơng nghệ sản xuất bột rau công nghệ enzim sử dụng enzim pectinaza trích ly dịch tế bào rau Đối với số loại rau đắt tiền, có nhiều hoạt chất sinh học chức năng, tách dịch không sử dụng enzim hiệu suất thu hồi dịch rau thấp, chất lượng dịch rau thu không cao, hàm lượng chất khô dịch rau kém, gây lãng phí ngun liệu Các yếu tố cơng nghệ cần nghiên cứu cho quy trình thơng số cho q trình xử lý rau nguyên liệu enzim thơng số cho q trình sấy phun Ngun liệu sử dụng cho nghiên cứu sản phẩm rau sấy giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng rau cần tây Cần tây loại nguyên liệu giàu vitamin, vi chất, có hương thơm có tác dụng hỗ trợ chữa bệnh cao huyết áp Sản phẩm bột rau cần tây hòa tan giàu vitamin vi chất dễ sử dụng Nếu sử dụng phương pháp sấy khô thơng thường thời gian sấy dài, hao tổn vitamin lớn, mặt khác độ hòa tan dịch rau cần tây loại rau có chứa hàm lượng chất xơ khơng hòa tan cao 4.3.4.1 Nghiên cứu sử dụng enzim pectinaza trích ly dịch rau cần tây a) Ảnh hưởng tỉ lệ enzim pectinaza đến hiệu suất trích ly dịch rau Cần tây, hấp, làm nguội, xay nhỏ 100g rau nghiền bổ sung enzim pectinaza với nồng độ từ 0,01 – 0,05%, khuấy đều, thủy phân nhiệt độ phòng 1h Ép, tách nước Xác định thể tích dịch thu được, độ chất khơ cảm quan Kết thể bảng 4.6 32 Bảng 4.6 Ảnh hưởng tỉ lệ enzim pectinaza đến hiệu suất trích ly dịch rau Tỉ lệ enzim (%) Khối lượng rau (g) Thể tích dịch (ml) Độ chất khô ĐC 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 100 100 100 100 100 100 60,0 62,0 65,0 75,0 77,0 80,0 3,2 4,0 4,0 4,0 4,2 4,2 Cảm quan ( Bx) Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Kết bảng 4.6 cho thấy: Tỉ lệ enzim có ảnh hưởng đến thể tích dịch hàm lượng chất khơ thu Khi có sử dụng enzim nồng độ 0,01%, lượng dịch rau thu cao hẳn mẫu đối chứng không sử dụng enzim Khi tăng nồng độ pectinaza tăng từ 0,01 –0,05% độ chất khô - Bx thu tăng lên tương ứng từ từ 3,2 – 4,2, hiệu suất trích ly dịch tăng từ 60% lên 80% Tuy nhiên, tốc độ tăng chậm dần tỉ lệ enzim vượt 0,03% Khi tăng tỉ lệ enzim từ 0,01% lên 0,03%, hiệu suất thu hồi tăng 15%, tăng từ nồng độ 0,03% lên 0,05% hiệu suất thu hồi tăng 5% Do vậy, xem xét hiệu kinh tế, đề tài định chọn sử dụng tỉ lệ enzim pectinaza 0,03% cho q trình trích ly dịch rau cần tây b) Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến chất lượng dịch rau Thí nghiệm tiến hành với tỉ lệ enzim pectinaza 0,03%, thời gian thủy phân 1h Nhiệt độ thay đổi từ 25 -450C Xác định thể tích dịch thu được, hàm lượng chất khô dịch chất lượng cảm quan Kết ghi bảng 4.7 Bảng 4.7 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch rau Nhiệt độ Thể tích dịch thu (ml) Độ chất khô ( C) Khối lượng rau (g) 25 30 35 40 45 100 100 100 100 100 68,0 70,0 75,0 77,0 77,0 4,0 4,3 4,3 4,3 4,3 33 Trạng thái cảm quan ( Bx) Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh ngả vàng Kết bảng 4.7 cho thấy: Với tỉ lệ enzim, thời gian thủy phân 1h, mẫu thủy phân khoảng nhiệt độ từ 30- 40 0C thể tích dịch lượng chất khơ hòa tan dịch tăng lên Ở nhiệt độ thủy phân cao 40 0C, hiệu suất trích ly tăng không đáng kể, đồng thời, mầu xanh tự nhiên rau bị ngả sang màu xanh lục Mẫu thủy phân nhiệt độ 350C cho hiệu suất trích ly cao, dịch rau giữ màu sắc tự nhiên Vì vậy, nhiệt độ 35 0C lựa chọn cho thí nghiệm c) Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến chất lượng dịch rau Thời gian thủy phân có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng dịch rau Với nhiệt độ sấy, thời gian kéo dài khơng giảm chất lượng cảm quan mà làm giảm giá trị dinh dưỡng dịch rau Nếu thời gian ngắn q khơng đủ cho việc thủy phân dịch để đạt nồng độ chất khơ lớn Thí nghiệm tiến hành với tỉ lệ enzim pectinaza bổ sung 0,03%, nhiệt độ thủy phân 350C, thời gian thủy phân thay đổi từ 0,5h đến 2h Xác định thể tích dịch thu được, hàm lượng chất khơ hòa tan chất lượng cảm quan dịch thu sau thủy phân Kết ghi lại bảng 4.8 Bảng 4.8 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến chất lượng dịch rau Thời gian (giờ) Khối lượng rau (g) Thể tích dịch (ml) 0,5 1,0 1,5 2,0 100 100 100 100 70,0 75,0 78,0 78,0 Độ chất khô ( Bx) 3,7 4,6 4,7 4,8 Cảm quan Mầu xanh tự nhiên Mầu xanh lục Mầu vàng lục Mầu vàng lục Kết bảng 4.8 cho thấy, thời gian thủy phân có ảnh hưởng đến q trình trích ly dịch rau Với tỉ lệ enzim pectinaza 0,03%, nhiệt độ thủy phân 35 0C, lượng dịch thu hàm lượng chất khô dịch tăng tỉ lệ thuận với thời gian Tuy nhiên xét chất lượng cảm quan, thời gian thủy phân kéo dài 1h rau bắt đầu bị chuyển màu từ xanh tự nhiên sang xanh lục, từ 1,5h-2h màu sắc dịch rau thu bị ngả sang vàng lục Vì thời gian thủy phân 0,5h lựa chọn để thu hồi dịch rau phương pháp enzim 34 4.3.4.2 Nghiên cứu chế độ sấy cho phần dịch ép phương pháp sấy phun a) Nghiên cứu thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến q trình sấy phun: • Nhiệt độ khơng khí sấy Dịch chiết từ rau có hàm lượng chất khô xấp xỉ 0Bx, bổ sung hàm lượng maltodextrin 18 g/100 ml dịch rau để thu mẫu dịch đưa vào thiết bị sấy phun có hàm lượng chất khô 190Bx Thông số nghiên cứu nhiệt độ dòng khí vào, nhiệt độ dòng khí phụ thuộc nhiều yếu tố Điều chỉnh nhiệt độ dòng khí vào chế độ: 105 0C, 1150C 1250C Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm hàm ẩm mẫu sau sấy Kết thể hình 4.1 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 70 60 3.0 2.0 1.0 0.0 20 50 40 30 10 105 115 Nhiet (oC) Độ ẩm (%) 125 Hiệu suất (%) Hình 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ dòng khí đầu vào đến hàm ẩm hiệu suất thu hồi sản phẩm Kết cho thấy, nhiệt độ sấy có ảnh hưởng đến hàm ẩm hiệu suất thu hồi sản phẩm sấy Ở nhiệt độ dòng khí vào 105 0C, tổn thất vitamin C hơn, độ ẩm sau q trình sấy sản phẩm cao, hiệu suất thu hồi sản phẩm (do sản phẩm bám dính thiết bị) Ở nhiệt độ 125 0C, hàm hiệu suất thu hồi giảm bột rau bị cháy bám dính thiết bị Nhiệt độ khơng khí đầu vào 115 0C cho hiệu suất thu hồi sản phẩm cao nhất, với hàm ẩm mẫu sau sấy 6,5% Vì vậy, nhiệt độ khơng khí đầu vào 115 0C lựa chọn • Tốc độ bơm nhập liệu Thí nghiệm tiến hành với dịch chiết rau cần tây 19 0Bx, nhiệt độ sấy 1150C, tốc độ bơm nhập liệu thay đổi từ 20, 30 40 ml/phút Xác định hiệu suất thu hồi hàm ẩm mẫu sau sấy Kết trình bày hình 4.2 35 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 70 60 50 40 30 20 10 20 30 Toc bom (ml/phut) Độ ẩm (%) 40 Hiệu suất (%) Hình 4.2 Ảnh hưởng tốc độ nhập liệu đến hiệu suất thu hồi hàm ẩm sản phẩm Kết cho thấy, độ ẩm mẫu tăng tỷ lệ thuận với tăng tốc độ nhập liệu Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi giảm tốc độ nhập liệu tăng Tốc độ bơm nhanh (40ml/phút) mẫu chưa kịp khô, độ ẩm sản phẩm cuối cao dẫn đến tượng tắc kim phun sản phẩm bị dính lại buồng sấy nhiều làm hiệu suất thu hồi giảm Tuy nhiên, tốc độ nhập liệu thấp (20ml/phút) thời gian sấy kéo dài, suất thấp, tốn lượng Vì vậy, tốc độ nhập liệu 30 ml/phút hiệu suất sấy phun đạt 60%, độ ẩm mẫu 6% lựa chọn • Tốc độ quay đầu phun Thí nghiệm tiến hành với dịch chiết rau cần tây 190Bx, nhiệt độ sấy 1150C, tốc độ bơm nhập liệu 30 ml/phút, tốc độ quay đầu phun thay đổi: 17.000, 20.000 23.000 vòng/phút cách thay đổi áp suất khí nén với áp suất tương ứng 3,00; 3,5 4,0 bar Xác định hiệu suất thu hồi hàm ẩm mẫu sau sấy Kết trình bày hình 4.3 80 70 60 50 40 30 20 10 0 17000 20000 30000 Toc quay dau phun (v/p) Độ ẩm (%) Hiệu suất (%) Hình 4.3 Ảnh hưởng tốc độ quay đầu phun đến hàm ẩm hiệu suất thu hồi sản phẩm 36 Kết hình 4.3 cho thấy, với tốc độ đầu phun khoảng 30.000 vòng/phút hiệu suất sấy thu cao hàm ẩm mẫu thấp nhất, nhiên chế độ áp suất khí nén bơm làm việc khơng ổn định Tốc độ đầu phun khoảng 20.000 vòng/phút hiệu suất sấy thu hồi 60% hàm ẩm mẫu tương đối thấp (5,6%) Do vậy, tốc độ quay đầu phun 20.000 vòng/phút lựa chọn Như vậy, chế độ sấy phun dịch rau cần tây xác định là: - Nhiệt độ khơng khí đầu vào: 1150C - Hàm lượng chất khô đầu vào: 190Bx - Tốc độ bơm nhập liệu: 30ml/phút - Tốc độ quay đầu phun: 20.000 vòng/phút 4.3.5 Nghiên cứu bảo quản sản phẩm rau sấy Rau sau sấy nghiền thành bột đóng vào túi polyetylen, hút chân khơng (độ chân khơng 99%) hàn kín, mẫu đối chứng không hút chân không Theo dõi biến đổi mầu sắc hàm lượng vitamin nhóm B, C sau tháng tàng trữ nhiệt độ phòng Kết ghi bảng 4.9 Bảng 4.9 Ảnh hưởng phương pháp bảo quản đến chất lượng bột rau sấy sau tháng bảo quản Mẫu bột rau Chế độ bảo quản Túi PE hàn kín Bột cần + chân khơng tây Túi PE hàn kín Túi PE hàn kín Bột rau + chân không súp lơ Túi PE hàn kín xanh Túi PE hàn kín Bột rau + chân khơng ngót Túi PE hàn kín Túi PE hàn kín Bột rau + chân không mùi tầu Túi PE hàn kín Mầu sắc Mùi Xanh thẫm Hương thơm đặc trưng cần tây Mùi thơm giảm Xanh thẫm Xanh thẫm Xanh thẫm Xanh thẫm Xanh thẫm Xanh thẫm Xanh thẫm Túi PE hàn kín Xanh Bột cần + chân khơng thẫm tây hòa Túi PE hàn kín Xanh tan thẫm Ghi chú: Túi PE: Túi polyethylen Hàm lượng vitamin (mg%) B1 B2 PP C 0,32 0,25 0,16 292,0 0,21 0,20 0,09 170,0 Màu xanh sẫm đặc trưng Màu xanh sẫm đặc trưng Hương rau ngót 0,45 0,52 0,38 225,3 0,27 0,35 0,19 135,7 0,26 1,06 1,13 391,0 Hương rau ngót 0,20 0,78 0,61 205,0 Hương thơm đặc trưng mùi tầu Hương mùi tầu giảm nhiều, không rõ Màu xanh đặc trưng Màu xanh đặc trưng 0,48 1,35 1,21 727,4 0,45 1,28 0,98 384,5 0,13 0,15 0,09 120,5 0,09 0,10 0,04 65,0 37 Kết bảng 4.9 cho thấy, hàm lượng vitamin bị hao tổn sau tháng bảo quản, đặc biệt hao tổn vitamin C lớn Tuy nhiên, mẫu bảo quản túi PE có hút chân khơng hàm lượng vitamin sản phẩm bảo tồn tốt Mặt khác, mẫu hút chân khơng thể tích mẫu giảm nhiều, tiện lợi cho trình tàng trữ vận chuyển Do vậy, phương pháp bảo quản túi PE có hút chân không lựa chọn để bảo quản bột rau sau sấy 4.3.6 Sản xuất thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm Tiến hành thực nghiệm xưởng thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm với hai loại nguyên liệu là: rau ngót thiết bị sấy tầng sơi bột rau cần tây hòa tan thiết bị sấy phun Kết trình bày bảng 4.10 4.11, 4.12, 4.13 4.14 Bảng 4.10 Kết sản xuất thực nghiệm mẫu rau ngót Chỉ số Đơn vị tính Trọng lượng rau kg 10 Hàm ẩm % 100 Ghi chú: Dấu (-) không xác định Thời gian (phút) 30 45 60 74,08 49,95 18,81 90 0,45 5,6 Bảng 4.11 Kết sản xuất thực nghiệm mẫu cần tây hòa tan (sấy phun dịch chiết) Chỉ số Đơn vị tính Thể tích dịch vào Khối lượng bột sản phẩm sau sấy Lít kg Khối lượng 0,63 Bảng 4.12 Phân tích chất lượng sản phẩm bột rau Mẫu rau Rau 2+ VTM VTM VTM VTM Ca B1 B2 PP C (mg%) (mg%) (mg%) (mg%) (mg%) 0,29 1,15 1,26 412,7 947 Fe 3+ (mg%) 15,82 Zn 2+ (mg%) 6,20 Độ ẩm (%) Cảm quan 4,51 Mầu xanh ngót Cần sẫm 0,12 0,15 0,06 112,5 515 tây 6,80 0,52 6,50 Mầu xanh sẫm 38 Bảng 4.13 Kết phân tích tiêu vi sinh sản phẩm bột rau sấy (tính theo 100g rau sấy) TT Thành phần Đơn vị PP phân tích Tổng số VSV hiếu khí CFU/g ISO 6610 Coliforms CFU/g TCVN 4883-93 E.coli CFU/g TCVN 5515-90 S aureus CFU/g TCVN 5156-90 Cl perfringens Tổng số bào tử NM - M CFU/g CFU/g TCVN 4491-89 TCVN 5166-90 Mẫu Rau ngót Cần tây x 10 10 0 x 10 x 10 10 0 x 10 Bảng 4.14 Kết phân tích tiêu hóa lý sản phẩm rau sấy (tính theo 100g rau sấy) Thành phần hóa học Hàm lượng Độ ẩm (%) Hàm lượng tro tổng số (%) Hàm lượng tro khơng tan (%) Hàm lượng chì (mg/kg) Hàm lượng asen (mg/kg) Hàm lượng thủy ngân (mg/kg) Hàm lượng Cadimi (mg/kg) 39 Rau ngót Cần tây 4,15 10,2 0,56