Xác định thông số công nghệ hợp lý trong xử lý nhiệt trà ô long bằng vi sóng

Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định mối quan hệ giữa các thông số công nghệ của quá trình xử lý nhiệt trà ô long bằng vi sóng (thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý và công suất vi sóng) và hiệu quả diệt men, chất lượng, dinh dưỡng lá trà ô long sau quá trình xử lý (enzyme, tanin, polyphonol tổng) và xác định thông số công nghệ hợp lý cho quá trình xử lý.

34 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ HỢP LÝ TRONG XỬ LÝ NHIỆT TRÀ Ô LONG BẰNG VI SÓNG DETERMINATION OF REASONABLE TECHNICAL PARAMETERS FOR HEAT TREATMENT OOLONG TEA BY MICROWAVE Lê Anh Đức1, Phạm Trường Sơn2 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Trường Đại học Đồng Nai, Việt Nam Ngày soạn nhận 4/1/2018, ngày phản biện đánh giá 30/1/2018, ngày chấp nhận đăng 5/2/2018 TÓM TẮT Nghiên cứu thực nhằm xác định mối quan hệ thơng số cơng nghệ q trình xử lý nhiệt trà long vi sóng (thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý cơng suất vi sóng) hiệu diệt men, chất lượng, dinh dưỡng trà long sau q trình xử lý (enzyme, tanin, polyphonol tổng) xác định thông số công nghệ hợp lý cho q trình xử lý Trà long Kim Tuyên xử lý nhiệt vi sóng với thời gian xử lý thay đổi từ 280 – 380 giây, nhiệt độ thay đổi từ 67 – 83oC công suất vi sóng từ 1.200 – 1.600 W Ba phương trình tốn dạng hồi quy bậc hai mơ tả ảnh hưởng thông số nghệ đến khả diệt enzyme hàm lượng dinh dưỡng trà tanin polyphenol thiết lập Các thông số công nghệ hợp lý tiêu trình xử lý nhiệt trà long vi sóng xác định, thời gian xử lý 5,6 phút, nhiệt độ xử lý 73oC cơng suất vi sóng 730 W/kg – trà có hiệu diệt men tốt chất lượng trà đạt cao nhất: hàm lượng enzyme polyphenol oxydase 11,69%, hàm lượng tanin 21% hàm lượng polyphenol tổng 22,13% Hiệu xử lý nhiệt trà long vi sóng cao rõ rệt so với phương pháp xử lý truyền thống Từ khóa: trà ơlong; cơng suất vi sóng; nhiệt độ; enzyme; tanin; polyphenol ABSTRACT The study aims to determine the relationship of technical parameters for heat treatment oolong tea by microwave (including processing time, temperature and microwave power) and inactivate enzyme, quality, nutrient of processed tea leaves (including enzyme, tannin and polyphenol content) and determine of the reasonable technical parameters for the heating process The Kim Tuyen oolong tea is heat treated by the microwave heat treatment machine with processing time range from 280 to 380 second, temperature range from 67 to 83oC, microwave power range from 1.200 to 1.600 W Three quadratic regression equations describe the influence of the technical parameters on inactivating enzyme and quality of product such as tannin and polyphenol were determined The reasonable technical parameters for heat treatment oolong tea by microwave are processing time of 5.6 minutes, temperature of 73oC, microwave power of 730 W/kg of tea At the regime, the objective functions reached the optimum including enzyme polyphenol oxidase of 11.69%, tannin reaches 21% and polyphenol reaches 22.13% The effectiveness of heat treatment oolong tea by microwave is significantly better than by traditional method Keywords: Oolong tea; microwave power; temperature; enzyme; tannin; polyphenol ĐẶT VẤN ĐỀ Xử lý nhiệt cho trà ô long công đoạn quan trọng định đến chất lượng trà thành phẩm Công đoạn xử lý nhiệt, mà chế biến thường gọi diệt men trà, có tác dụng tiêu diệt enzyme trà, làm cho nước Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh trà bay nên trà trở nên dẻo hơn, dễ vị định hình cơng đoạn tiếp theo, tạo hương đặc trưng cho trà khử mùi hăng trà nguyên liệu Công nghệ thiết bị sử dụng phổ biến cho xử lý nhiệt trà ô long kiểu trà dùng thùng quay với nhiên liệu đốt gas Lá trà tiếp xúc trực tiếp với bề mặt thùng quay có nhiệt độ lên đến 290 - 320oC thời gian tương đối dài từ - phút, nhiệt độ trà lên cao không ổn định, từ 70 – 90oC đặc biệt thời gian xử lý hoàn toàn tùy thuộc vào kinh nghiệm người vận hành, chất lượng trà khơng đồng mẻ xử lý Mặc dù nhiệt độ xử lý cao hoạt tính enzyme trà sau diệt men cao, khoảng 23 - 30%, tăng nhiệt độ thời gian xử lý để tăng hiệu diệt men trà bị “cháy”, bị biến đổi màu sắc giảm thành phần dinh dưỡng tác động nhiệt độ thời gian tương đối dài Xử lý nhiệt vi sóng cho số loại nông sản thực phẩm cho thấy nhiều ưu điểm so với phương pháp xử lý tương ứng khơng có hỗ trợ vi sóng thời gian gia nhiệt nhanh nên giảm thời gian xử lý, khả diệt enzym cao, chất lượng sản phẩm cải thiện tốt hơn, độ 35 đồng ẩm độ sản phẩm cao tiết kiệm lượng nhiều cơng trình cơng bố [1], [2] Trên sở này, thiết bị xử lý nhiệt trà long vi sóng thiết kế chế tạo thành công [3] Vấn đề đặt cần tìm thơng số cơng nghệ hợp lý theo công nghệ để hiệu diệt men cho trà cao thành phần dinh dưỡng q có trà long so với phương pháp xử lý nhiệt sử dụng cho trà ô long VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trà sử dụng khảo nghiệm trà olong Kim Tuyên tôm qua công đoạn làm héo quay thơm lấy công ty kinh chế biến trà ô long xuất Huyện Bảo Lâm, Tỉnh Lâm Đồng, doanh nghiệp chuyên chế biến xuất trà Mô hình thiết bị sử dụng nghiên cứu xác định thông số công nghệ hợp lý xử lý nhiệt trà long vi sóng thiết kế chế tạo với suất kg/mẻ Các thông số vận hành thiết bị thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý, cơng suất vi sóng cài đặt, hiển thị giám sát tự động [3] Hình Cấu tạo thiết bị xử lý nhiệt trà ôlong vi sóng sử dụng thực nghiệm Vỏ hộp; Cửa; Tay nắm cửa; Khóa cửa; Bản lề cửa; Hộp bảo vệ vi sóng; Lưới tản nhiệt; Trục truyền động quay khung; Dây đai; 10 Puly; 11 Động cơ; 12 Quạt hút khí tươi; 13 Cửa quan sát;14 Khung; 15 Bộ điều khiển; 16 Đầu vi sóng; 17 Quạt giải nhiệt vi sóng biến áp; 18 Biến áp; 19 Quạt hút khí ẩm; 20 Ổ lăn; 21 Trục đỡ khung quay; 22 Cảm biến nhiệt 36 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Phương pháp quy hoạch thực nghiệm [4]: sử dụng mô hình tốn “hộp đen” Bố trí thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn Các số liệu thí nghiệm xử lý theo phương pháp phân tích phương sai dạng hồi quy phi tuyến Phương trình mơ tả quan hệ yếu tố toán “hộp đen” có dạng phương trình (1) k k i =1 i =1 y = bo + ∑ bi x i + ∑ bii x i2 + k ∑ bijx i x j (1) i =1, j> i Trong đó: b o , b i , b ii , b ij hệ số hồi quy xác định thực nghiệm; k: số yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến hàm mục tiêu Sau tính tốn hệ số hồi quy, kiểm định có nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student, kiểm tra tương thích mơ hình với kết thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher Phương pháp tối ưu hóa [4]: hàm tối ưu đa mục tiêu mơ tả q trình nghiên cứu mơ tả theo phương trình (2) y = f ( x1 , x2 , , xn ); ∀xi ∈ Rn ; i = ÷ n (2) Khi đó, giải tốn tối ưu hóa đa mục tiêu tìm nghiệm x iopt tốn: {xiopt } = {x1opt , x2opt , ., xnopt } ∈ Rn (3) cho: opt y = f( x iopt ) = f( x1opt , x opt , , x n ) = min(max) f(x , x , , x n ) (4) Bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu xây dựng theo phương pháp thừa số Lagrange: chọn hàm cần tối ưu làm hàm cần tìm cực trị (min max): f(x ,…, x n ), hàm lại hàm ràng buộc g(x ,…, x n ) = n F( x, λ ) = f ( x ) + ∑ λ i g i ( x ) (5) i =1 Trong λ thừa số Lagrange Sau tìm cực trị khơng điều kiện hàm F(x, λ) Phương pháp Lagrange qui giải hệ ∂F ∂x = ∂F ∂λ = Sử dụng phần mềm Statgraphic Ver.7.0 để thiết kế thí nghiệm xử lý số liệu thí nghiệm, phần mềm Microsoft Excel để lập giải tốn tối ưu hóa Phương pháp đo đạc thực nghiệm: thơng số đo trực tiếp nhiệt độ, thời gian, lượng điện tiêu thụ… đo đạc dụng cụ đo chun dùng, thơng số cịn lại xác định thông qua công thức quy đổi Chất lượng trà sau xử lý kiểm định hàm lượng tanin theo phương pháp đánh giá TCVN theo DĐVN IV, polyphenol tổng đánh giá theo ISO 14025:2007, enzyme PPO đánh giá theo ISO 145021:2005 Màu sắc mùi hương đánh giá cảm quan KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Kết xây dựng mơ hình tốn “hộp đen” ma trận thực nghiệm - Xác định yếu tố đầu tốn “hộp đen”: thơng số cơng nghệ q trình xử lý nhiệt trà long vi sóng nghiên cứu yếu tố đại diện cho mục đích q trình xử lý nhiệt, hiệu diệt men đạt cao phải đảm bảo giữ hàm lượng dinh dưỡng trà tốt Trong thực tế, yếu tố bao gồm: enzyme polyphenol oxydase (enzyme PPO), tanin polyphenol tổng Vì yếu tố chọn làm yếu tố mục tiêu toán “hộp đen” Như vậy, tiêu đánh giá chất lượng trà khả diệt men trà tiêu cần nghiên cứu xác định, tiêu bao gồm: Hàm lượng enzyme PPO (%) - đặc trưng cho hiệu diệt men trà Hàm lượng tanin (%) - đặc trưng cho chất lượng trà Hàm lượng polyphonol tổng (%) - đặc trưng cho dinh dưỡng trà - Xác định thông số đầu vào toán “hộp đen”: Căn vào thực tế sản xuất, lý thuyết mơ hình hóa kế thừa kết nghiên cứu ứng dụng vi sóng cho q trình xử lý loại nơng sản thực phẩm Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh cho thấy thay đổi cơng suất vi sóng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm: thay đổi cơng suất vi sóng sấy trà xanh [1] ảnh hưởng đến enzyme, tanin polyphenol tổng, sử dụng vi sóng để sấy táo cắt lát [5], sử dụng vi sóng diệt men cho chuối thái [6], sử dụng vi sóng diệt enzyme nấm [7], sử dụng vi sóng diệt enzyme PPO kiwi [8] Về thời gian xử lý dùng vi sóng, cơng trình cơng bố cho thấy thời gian có ảnh hưởng đến q trình xử lý công bố Kikue [9]; Lin [10]; Gulati [2] Các cơng trình nêu cho thấy thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý cơng suất vi sóng ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng enzyme PPO, tanin polyphonol tổng Như vậy, thông số nghiên cứu đầu vào toán “hộp đen” bao gồm: thời gian xử lý (giây); nhiệt độ xử lý (oC) cơng suất vi sóng (W) - Mơ hình thống kê cho q trình xử lý nhiệt trà long đặc trưng hiệu diệt men enzyme PPO (%) chất lượng trà sau xử lý hàm lượng tanin (%) hàm lượng polyphonol tổng (%) bị ảnh hưởng chế độ làm việc thiết bị xử lý thời gian xử lý (giây), nhiệt độ xử lý (oC) cơng suất vi sóng (W) biểu diễn dạng tốn “hộp đen” hình yếu tố nghiên cứu x i (i = ÷ 3) tính dựa vào mức sở (xo) khoảng biến thiên ∆x theo công thức (7), (8), (9) (10) Mức trên: x + = x o + ∆x (7) Mức dưới: x − = x o – ∆x (8) Điểm trên: x α+ = x o + α.∆x (9) Điểm dưới: x α− = x o − α.∆x (10) Căn vào thực tế q trình xử lý nhiệt trà long áp dụng thực tế công trình nghiên cứu có liên quan cơng bố [1], [2], [3] để chọn mức sở khoảng biến thiên yếu tố nghiên cứu đầu vào thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý cơng suất vi sóng Kết tính tốn mức khoảng biến thiên thông số đầu vào trình bày bảng Bảng Các mức khoảng biến thiên thông số đầu vào Các mức thực nghiệm Thông số đầu vào (x i ) Điểm Điểm Mức Mức Mức Khoảng dưới sở trên biến (x–) (xo) (x+) − + thiên ∆x ( xα ( xα ) ) tg (s) 280 300 330 360 380 30 o 67 70 75 80 83 T ( C) P (W) 1.200 1.280 1.400 1.520 1.600 Hình Mơ hình tốn “hộp đen” mơ tả q trình nghiên cứu - Xác định tâm kế hoạch thực nghiệm bước biến thiên yếu tố: phương án thực nghiệm bậc hai chọn dạng bất biến quay Cánh tay đòn α xác định: α = 2k / = 1,682 (6) Trong k: số yếu tố nghiên cứu, k = Mức thực nghiệm yếu tố nghiên cứu: mức (x+), mức (x–), mức điểm ( x α+ ), mức điểm ( x α− ) 37 120 Với ba yếu tố đầu vào trên, tổng số thí nghiệm N = 2k + 2.k + n o = 20 thí nghiệm Trình tự thực nghiệm theo phương pháp ngẫu nhiên hồn tồn 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số công nghệ đến chất lượng trà sau xử lý Tiến hành thực nghiệm theo ma trận thí nghiệm lập Các số liệu thực nghiệm tiến hành phân tích phương sai dạng đa thức bậc hai với mức ý nghĩa 0,05 nhằm xác định hệ số mô hình Độ tin cậy hệ số hồi quy kiểm tra theo tiêu chuẩn Student, hệ số không đảm bảo độ tin cậy bị loại bỏ khỏi mơ hình, phù hợp mơ hình kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Enzyme = 367,863 – 0,191916.tg – 5,33524.T – 0,159801.P + 2,2.10–3.tg.T – 1,28472.10–4.tg.P + 3,27166.10–4.tg2 + 0,0293142.T2 + 6,95525.10–5.P2 Mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ nghiên cứu đến hàm lượng enzyme PPO trà đánh giá phương pháp Pareto, đồ thị hình cho thấy nhiệt độ thơng số có ảnh hưởng định đến hàm lượng enzyme PPO, sau công suất vi sóng thơng số có quan hệ tỷ lệ nghịch với hàm lượng enzyme PPO 1700 1600 13.8424 T (oC) 78 75 11.9765 12.5555 13.1346 13.7136 1500 13.1296 72 P (W) 14.8717 14.2927 81 1400 14.5553 15.2681 15.9809 16.6938 17.4066 18.1195 18.8324 1300 69 15.4507 16.0298 16.6088 17.7669 17.1879 66 270 290 310 330 350 370 390 tg (s) 1200 1100 270 290 310 330 350 370 390 tg (s) 1700 1600 P (W) 1500 1400 12.9214 12.0461 1300 1200 19.9236 19.0483 18.1731 17.2978 13.7967 14.6719 15.5472 16.4225 B:T CC C:P BB AC AA A:tg AB -11.01 10.68 -9.28 7.81 -3.67 3.14 2.85 2.62 1100 66 69 72 75 78 81 84 T (oC) 20.4085 1600 78 20.8159 21.2232 1500 75 72 10 12 standardized effects Hình Quan hệ hàm enzyme theo cặp thông số công nghệ mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến hàm lượng enzyme 21.6306 69 20.0012 19.5938 19.1864 18.7791 18.3717 17.9644 66 270 290 310 330 350 370 390 tg (s) 19.4915 19.7516 20.0118 20.2719 20.5321 20.7923 21.5727 21.3126 21.0524 1400 1300 1200 1100 270 290 310 330 350 370 390 tg (s) 1700 1500 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ thông số biểu diễn hình Khi xét theo cặp thơng số công nghệ, hàm lượng enzyme PPO đạt thấp thời gian xử lý 300 giây nhiệt độ xử lý 80oC; thấp thời gian xử lý 300 giây cơng suất vi sóng 1.450 W; thấp nhiệt độ xử lý 79oC cơng suất vi sóng 1.450 W 1700 81 1600 (R2 = 0,960) 84 84 P (W) Kết thực nghiệm xử lý số liệu xác định hàm enzyme PPO (%) phụ thuộc vào thời gian xử lý (tg), nhiệt độ xử lý (T) công suất vi sóng (P) sau: b Nghiên cứu hàm lượng tanin T (oC) a Nghiên cứu hàm lượng enzyme PPO P (W) 38 1400 1300 1200 1100 18.227 17.7346 17.2421 BB 19.7045 C:P BC CC 20.6894 20.197 AB 21.1819 A:tg 19.212 AA 18.7195 AC B:T 66 69 72 75 78 81 84 T (oC) -25.98 -18.02 14.12 -13.67 12.37 -11.42 -7.85 3.86 3.60 10 15 20 25 30 standardized effects Hình Quan hệ hàm tanin theo cặp thông số công nghệ mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến hàm lượng tanin Hàm lượng tanin (%) phụ thuộc vào thời gian xử lý (tg), nhiệt độ xử lý (T) công suất vi sóng (P) sau: Tanin = – 16,972 – 0,11587.tg + 1,7752.T – 7,9812.10–3.P + 2,59167.10–3.tg.T + 3,36806.10–5.tg.P + 7,39583.10–4.T.P – 2,04258.10–4.tg2 – 0,0243238.T2 – 2,22188.10–5.P2 ; (R2 = 0,979) Khi thời gian xử lý tăng làm giảm lượng tanin Tanin đạt cao giá trị thời gian xử lý 300 giây nhiệt độ 74oC; đạt cao thời gian 290 giây công suất 1.300 W; cao nhiệt độ 73oC cơng suất 1.300 W Kết trình bày hình cho thấy thấy nhiệt độ xử lý thơng số có ảnh hưởng định đến hàm lượng tanin, sau cơng suất vi sóng thơng số có quan hệ tỷ lệ nghịch với hàm lượng tanin trà sau xử lý c Nghiên cứu hàm lượng polyphenol tổng Phương trình hồi quy biểu diễn ảnh hưởng thời gian xử lý (tg), nhiệt độ xử lý (T) cơng suất vi sóng (P) đến hàm lượng polyphenol tổng (PPT) trà ô long sau xử lý sau: Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh PPT = 3,51739 – 0,21376.tg + 1,77661.T – 0,011519.P + 3.10–3.tg.T + 5,20833.10– tg.P + 4,83333.10–4.T.P – 1,51537.10– tg2 – 0,02285.T2 – 1,62229.10–5.P2 ; (R2 = 0,981) Đồ thị biểu diễn quan hệ thông số công nghệ mức độ ảnh hưởng thông số đến hàm lượng polyphenol trà ô long sau xử lý nhiệt biểu diễn hình 84 1700 81 1600 75 72 69 21.4931 21.9754 22.4576 21.0109 20.5287 20.0465 19.5643 19.082 18.5998 66 270 290 310 330 350 370 390 tg (s) 1500 P (W) T (oC) 78 1400 1300 1200 20.6022 20.9038 21.2054 21.507 22.1101 21.8086 22.4117 22.7133 23.0149 1100 270 290 310 330 350 370 390 tg (s) 1700 1600 18.8017 19.2156 19.6296 20.0435 P (W) 1500 1400 1300 1200 1100 BB 20.4574 A:tg C:P AB 21.2852 20.8713 CC 21.6992 BC 22.1131 AC AA B:T 66 69 72 75 78 81 84 T (oC) -29.55 -23.96 -21.19 17.34 -12.08 11.18 7.23 -7.05 3.97 10 15 20 25 30 standardized effects Hình Quan hệ hàm polyphenol theo cặp thông số công nghệ mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến hàm lượng polyphenol Thời gian xử lý tăng làm giảm polyphenol tổng trà Hàm lượng polyphenol tổng đạt cao thời gian xử lý 270 giây nhiệt độ 72oC; đạt cao thời gian 270 giây công suất 1.200 W; đạt cao nhiệt độ 73oC công suất 1.250 W Phương pháp Pareto sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến hàm lượng polyphenol tổng cho thấy nhiệt độ thơng số có ảnh hưởng định, sau cơng suất vi sóng thơng số có quan hệ tỷ lệ nghịch với hàm lượng polyphenol tổng trà d Thảo luận Công suất vi sóng thay đổi ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme, hàm lượng tanin polyphenol tổng trà long Khi cơng 39 suất cao, lượng sóng điện từ tác động nhiều nên lượng sinh lớn, lượng sinh lớn tác động vào trà làm tế bào, mơ bị phá vỡ nhanh chóng, tanin, polyphenol tổng dễ bị tách khỏi tế bào trình xử lý, đồng thời tác động lượng vi sóng cao enzyme bị ức chế nhanh, ngưng hoạt động Kết tương tự kết công bố cho nấm [7], cho trà xanh [1], cho trái kiwi [8], cho táo thái lát [5] Kết thực nghiệm cho thấy hàm lượng tanin polyphenol tổng khơng thay đổi tuyến tính với thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý công suất vi sóng lý giải q trình xử lý vi sóng, nhiệt độ cơng suất cao tạo làm enzyme bị bất hoạt cấu trúc tế bào bị vỡ giúp cho trình trích ly dễ dàng, nhiên cấu trúc tế bào bị vỡ, trà tiếp tục tiếp xúc với nhiệt độ cao thời gian dài, vượt qua giới hạn thành phần tanin, polyphenol tổng bị phá hủy chuyển thành chất khác Hoạt tính enzyme PPO giảm theo thời gian xử lý, kết phù hợp với công bố Gulati [2], Lin [10] Thời gian xử lý dài dẫn đến thời gian chịu tác động nhiệt độ trà lâu, thuận lợi để tiêu diệt enzyme, nhiên ảnh hưởng đến chất lượng trà Ngồi ra, thời gian xử lý dài độ ẩm trà giảm xuống thấp gây bất lợi cho enzyme PPO sống sót, dẫn đến enzyme PPO bị tiêu diệt Như vậy, thông số công nghệ q trình xử lý nhiệt trà long vi sóng thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý cơng suất vi sóng có ảnh hưởng đến chất lượng trà ô long sau xử lý Các tiêu chất lượng sản phẩm trà ô long sau xử lý xác định theo cặp thơng số cơng nghệ, để xét ảnh hưởng thông số công nghệ chất lượng lượng trà cần nghiên cứu toán tối ưu đa mục tiêu 3.3 Xác định thông số công nghệ hợp lý cho xử lý nhiệt trà ô long vi sóng Chế độ xử lý nhiệt phù hợp cho trà long vi sóng xác định sở 40 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh phương trình hồi quy xác định Căn vào lý thuyết tối ưu hóa mục tiêu nghiên cứu, tốn tối ưu hóa đa mục tiêu phát biểu sau: tiêu tối ưu chung hàm lượng enzyme đạt giá trị nhỏ nhất, tanin polyphenol đạt cao Thông số tối ưu giá trị thông số đảm bảo trị số tiêu tối ưu Xuất phát từ mục đích nghiên cứu, toán tối ưu đa mục tiêu lập sở hàm enzyme, tanin polyphenol đặc trưng cho mục tiêu nghiên cứu - Hàm mục tiêu: Enzyme → min, Tanin → max PPT → max - Hàm điều kiện: -1,682 ≤ tg,T, P ≤ 1,682 Nghĩa tìm nghiệm tối ưu: { xiopt = x1opt , x2opt , x3opt } ∈ Rx = {− 1,682 ≤ x1 , x2 , x ≤ 1,682}  y i =  ∀x i ∈ R x = {-1,682≤ x1 , x , x ≤ 1,682}, i = ÷ iopt f imin (x1iopt , x iopt , x ) = min(max)f i (x1 , x , x ) Kết giải toán tối ưu đa mục tiêu theo phương pháp thừa số Lagrange xác định thông số công nghệ hợp lý tiêu nghiên cứu Các thông số hợp lý: thời gian xử lý: 334s, tương ứng 5,6 phút; nhiệt độ xử lý: 73oC; cơng suất vi sóng: 1.457 W, quy đổi tính kg ~ 730 W/kg trà Các tiêu nghiên cứu: hàm lượng enzyme PPO: 11,69%; tanin: 21,0 %; polyphenol tổng: 22,13% 3.4 So sánh hiệu xử lý nhiệt trà long vi sóng so với xử lý truyền thống thùng quay sử dụng đầu đốt gas - Về thời gian nhiệt độ xử lý: xử lý trà ô long theo phương pháp dùng nhiệt truyền thống có thời gian từ – phút/mẻ nhiệt độ trà xử lý lên đến 90oC Khi ứng dụng vi sóng, thời gian giảm cịn phút, tương đương 25% nhiệt độ xử lý cần 73oC Về nguyên tắc, thời gian xử lý giảm nhiệt độ xử lý thấp làm hạn chế biến tính dinh dưỡng có trà - Về màu sắc mùi vị trà: màu sắc, mùi vị, hương thơm trà ô long sau xử lý đánh giá cảm quan Về mùi vị cho thấy khơng có khác biệt phương pháp Tuy nhiên màu sắc có khác biệt, trà sau xử lý vi sóng có màu sáng xanh so với phương pháp xử lý truyền thống, đặc trưng cần có trà long so với trà thông thường - Về hiệu diệt men dinh dưỡng trà: với phương pháp xử lý nhiệt thùng quay đốt gas, trà ô long sau xử lý diệt men có hàm lượng enzyme PPO trà cao 23,41%, hàm lượng tanin 17,52% polyphenol tổng 18,27% Khi ứng dụng vi sóng hiệu diệt men tăng lên tốt giữ dinh dưỡng có trà, cụ thể enzyme PPO trà 11,69%, tanin polyphenol tổng trà cao, tương ứng 21,0% 22,13% Các kết nghiên cứu phù hợp với kết nghiên cứu công bố ứng dụng vi sóng xử lý nhiệt Sử dụng vi sóng xử lý nhiệt trà ô long cho thấy hiệu rõ rệt, thời gian xử lý rút ngắn, hiệu diệt men cao, tổn thất thành phần dinh dưỡng, cải thiện màu sắc trà, tiết kiệm lượng không gây ảnh hưởng môi trường KẾT LUẬN Các thơng số cơng nghệ q trình xử lý nhiệt trà long vi sóng bao gồm thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý công suất vi sóng nghiên cứu nhằm xác định chế độ làm việc hợp lý thông số cơng nghệ q trình xử lý Các tiêu đánh giá hàm lượng enzyme PPO đặc trưng cho hiệu diệt men trà, hàm lượng tanin đặc trưng cho chất lượng trà hàm lượng polyphonol tổng đặc trưng cho dinh dưỡng trà Sử dụng quy hoạch thực nghiệm bậc hai với mơ hình nghiên cứu dạng toán “hộp đen” xác định ảnh hưởng thông số công nghệ đến hiệu diệt men tiêu chất lượng trà long sau q trình xử lý nhiệt Các phương trình hồi quy mơ tả q trình xử lý xây dựng với hệ số tương quan mơ hình cao cho thấy phù hợp mơ hình so với thực nghiệm Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 50 (11/2018) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Các thơng số cơng nghệ hợp lý tiêu nghiên cứu trình xử lý nhiệt trà long vi sóng xác định, thời gian xử lý 5,6 phút, nhiệt độ xử lý 73oC cơng suất vi sóng 730 W/kg-trà có hiệu diệt men tốt chất lượng trà đạt cao nhất: 41 hàm lượng enzyme PPO 11,69%, hàm lượng tanin 21% hàm lượng polyphenol tổng 22,13% Các kết nghiên cứu cho thấy xử lý nhiệt trà long vi sóng có hiệu tốt rõ rệt so với phương pháp xử lý truyền thống thùng quay đốt gas TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ashu G., Renu R., Brajinder S and Ravindranath S D, Application of Microwave energy in the Manufacture of enhanced - Quality green tea Journal of Agricultural and food chemistry 51: 4764 – 4768, 2003 [2] Gulati A., Rawat R., Singh B and Ravindranath S.D, Application of microwave energy in the manufacture of enhanced-quality green tea Journal of Agricultural and Food Chemistry 51 (16): 4764 – 4768, 2003 [3] Lê Anh Đức, Thiết kế chế tạo thiết bị nghiên cứu thông số công nghệ xử lý nhiệt trà long vi sóng Tạp chí Cơng nghiệp Nông thôn, số 24, 2017 [4] Nguyễn Cảnh, Quy hoạch thực nghiệm, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, 1993 [5] Zarein M., Samadi S.H, Ghobadian B, Investigation of microwave dryer effect on energy efficiency during drying of apple slices Journal of the Saudi Society of Agri Sciences 3: – 7, 2013 [6] Cano M.P and Victoria L., Effect of microwave heating on non-enzymatic browning in banana products Developments in Food Engineering: 501 – 503, 1994 [7] Devece C., Rodríguez-López J.N., Fenoll L.G., Tudela J., Catalá J.M., Los Reyes E., Enzyme inactivation analysis for industrial blanching applications: comparison of microwave, conventional, and combination heat treatments on mushroom polyphenol oxidase activity Journal of Agricultural and Food Chemistry 47 (11): 4506 – 4511, 1999 [8] Maria B.T., Marta I., Dolores R., Nuria M.N., Comparison of microwaves and conventional thermal treatment on enzymes activity and antioxidant capacity of kiwifruit puree Innovative Food Science and Emerging Technologies 19 (2013): 166 – 172, 2013 [9] Kikue K., Tomomi K., Akio K., Yoshio O., Toshiro N and Yoshiaki O., Effect of refining treatment with microwave heating dram on aroma and taste of green tea Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi 43 (11): 1197 – 1204, 1996 [10] Lin X., Zhang L., Lei H., Zhang H.,Cheng Y., Zhu R and Ruan R., Effect of drying technologies on quality of green tea International Agricultural Engineering Journal 19 (3): 30 – 37, 2010 Tác giả chịu trách nhiệm viết: PGS.TS Lê Anh Đức Trường đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh Email: leanhduc@hcmuaf.edu.vn ... nghệ chất lượng lượng trà cần nghiên cứu tốn tối ưu đa mục tiêu 3.3 Xác định thơng số công nghệ hợp lý cho xử lý nhiệt trà ô long vi sóng Chế độ xử lý nhiệt phù hợp cho trà long vi sóng xác định. .. không gây ảnh hưởng môi trường KẾT LUẬN Các thông số công nghệ trình xử lý nhiệt trà long vi sóng bao gồm thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý cơng suất vi sóng nghiên cứu nhằm xác định chế độ làm vi? ??c... phương pháp thừa số Lagrange xác định thông số công nghệ hợp lý tiêu nghiên cứu Các thông số hợp lý: thời gian xử lý: 334s, tương ứng 5,6 phút; nhiệt độ xử lý: 73oC; cơng suất vi sóng: 1.457 W,