ĐỒ án CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguyên liệu chanh dây 1.1.1 Nguồn gốc Quả chanh dây (passion fruit hay passiflora) có nguồn gốc tự nhiên từ miền nhiệt đới Châu Mĩ Trong đó, chanh dây có màu đỏ tía bắt nguồn từ miền Nam Brazin, dọc theo Paraguay đến miền bắc Argentina Ở Brazin thu hút ý người Tây Ban Nha vào đầu kỷ 16 Ngày nay, sau 400 năm kể từ phát hiện, chanh dây trồng nhiều nước có khí hậu thích hợp [18] 1.1.1 Phân loại Tên khoa học: Chanh dây màu đỏ tía (Passiflora edulis Sims) Chanh dây vàng (P.edulis Sims f.flavicarpa Degener) Tên họ: Passifloraceae Tên thông thường: Tùy quốc gia mà chanh dây gọi theo tên khác Ở Tây Ban Nha, người ta gọi tên chung cho loại granadilla, parcha, parchita, parchita maracuýa ceibey (ở Cuba), Bồ Đào Nha maracuja peroba, Pháp grenadille, hay couzou; Hawaii lilikoi, Thái Lan linmangkon, Venezuela parcha amarilla, Việt Nam chanh dây… Trong khoảng 500 loài Passiflora, thuộc họ Passifloraceae, có giống Passiflora edulis có tên riêng chanh dây Chanh dây có loại khác nhau: chanh dây vàng chanh dây đỏ tía Sự khác loại không màu sắc mà đặc trưng riêng Loại chanh dây đỏ tía hiểu loại màu đỏ đen màu sắc khơng có phân biệt rõ ràng Ngược lại, chanh dây màu vàng biết đến rộng rãi màu sắc vốn có Hình 1.1 Chanh dây màu đỏ tía Chanh 1.2 Chanh dây màu vàng 1.1.3 Thành phần hóa học Đối với vỏ  Năm 1949, Martin Reuter tách chất pectic từ vỏ chanh dây đỏ tía Đến năm 1953, Sherman cộng  đã phân tách xác định tính chất pectin chanh dây vàng có hàm lượng methoxyl từ 8,9 ÷ 9,2% nên phù hợp với trình sản xuất jelly Tuy nhiên theo, pectin trích ly từ chanh dây đỏ tía có chất lượng tốt từ chanh dây vàng Bảng 1.1: Thành phần cấu tạo vỏ hai loại chanh dây vàng đỏ tía   Độ ẩm Protein thơ Phần trích ly Vỏ đỏ tía tươi Vỏ vàng khơ (%)b (%)a 81,92 2,56 0,12 16,80 4,58 0,33 ether Tro 1,47 6,76 Chất xơ 5,01 25,66 Pentosans 15,70 Lignin 6,50 Pectin 1,78 20,00      Nguồn :    (a: Pruthi (1963), b: Otagaki Matsumoto (1958) Trong vỏ chanh dây vàng đỏ tía có hàm lượng carbohydrate cao, chất trích ly ether lượng protein thơ vừa phải Khi phân tích sâu thành phần vỏ tươi loại chanh dây, người ta cịn tìm thấy có mặt tinh bột (0,75-1,36%), đường (saccharose, glucose, fructose) 1,64%, chất béo (0,05-0,16%), phosphorus (0,03-0,06%), silica (0,01-0,04%), kali (0,60-0,78%), acid hữu (acid citric, acid malic (0,15%) acid ascorbic (78,3166,2%) Ngoài ra, lớp vỏ chanh dây đỏ tía cịn chứa tanin khoảng 1,4mg/100g sắc tố anthocyanin, pelargonidin 3-diglucoside[19] Bảng 1.2: Thành phần loại protein có vỏ chanh dây Loại protein Albumin Thành phần % 49,83 Globulin 15,71 Prolamine 2,96 Glutelin 7,9 Nguồn : [18]   Đối với dịch Gần 84% dịch chanh dây nước, lại hợp chất thơm, hợp chất màu, chất sinh lượng: đường, tinh bột, chất vi lượng Chất béo protein chứa dịch chanh dây không đáng kể, chiếm 3- 4% tổng lượng cung cấp Chanh dây chứa nhiều vitamin C,A - Carbonhydrats Đường: hàm lượng đường tổng chiếm khoảng 15 – 20 % thành phần cung cấp lượng chanh dây, chxử lý yếu gồm loại đường: glucose, fructose, saccharose Glucose fructose chiếm thành phần chủ yếu Hàm lượng đường ảnh hưởng đến vị chanh dây (bảng 1.3) Bảng 1.3: Hàm lượng đường hai loại chanh dây (%)  Loại chanh dây Fructose Glucose Saccharose Đỏ tía 33,5 37,1 29,4 Vàng 29,4 38,1 32,4 Nguồn : [18] Tinh bột: dịch có hàm lượng tinh bột cao Nuớc chanh dây ép có hàm lượng tinh bột từ 0,5 đến 3% Nhiệt độ đông đặc tinh bột thấp ảnh hưởng đến trình xử lý nhiệt trình sản xuất nước chanh dây Do dịch bám lên bề mặt trao đổi nhiệt, gây nóng cục bộ, ảnh hưởng đến hiệu truyền nhiệt làm giảm chất lượng nuớc chanh dây - Các axit hữu cơ: Một phẩm chất chanh dây vàng hàm lượng axit citric cao Axit citric bao gồm tất loại axit không bay chiếm 93-96% tổng lượng axit, axit malic chiếm 4-7% Tác dụng axit citric giúp bảo vệ, hỗ trợ cho kẽm nguyên tố vi lượng khác Dịch chanh dây không bị ảnh hưởng salicylic axit benzoic Việc bảo quản góp phần làm tăng độ axit [19] Bảng 1.4: Thành phần acid hai loại chanh dây Thành phần acid hữu hai loại chanh dây Loại chanh dây Đỏ tía Vàng Nguồn: [18] acid acid (meq/100g) acid acid citric 13,1 55 malic 3,86 10,55 lactic 7,49 0,58 acid malonic succinic 4,95 2,42 0,13 vết acid ascorbic 0,05 0,06 Trong chanh dây vàng acid citric chiếm ưu hơn, acid malic, cịn có mặt acid khác rất  ít, xem khơng đáng kể Với chanh dây đỏ tía, hàm lượng loại acid khác tương đối rõ ràng hơn, nhiều nhất  acid citric, acid lactic, malonic, malic succinic Thông thường người ta dùng tỉ lệ đường : acid để đo độ chanh dây Và từ nhận có khác biệt đáng kể chanh dây vàng chanh dây đỏ tía chanh dây đỏ tía có vị chanh dây vàng Bảng 1.5: Tỉ lệ đường : acid hai loại chanh dây Loại chanh dây Đỏ tía Vàng Tỉ lệ Đường Acid Nguồn: [17]  Các axit amin: Các axit amin chanh dây gồm có: arginine, axit aspartic, glycine, leucine, lysine, proline, threonin, tyrosin valine  Enzyme Trong thành phần dịch chanh dây vàng có chứa catalase, bị vơ hoạt hồn tồn 790C vịng 75 giây Cịn dịch chanh dây đỏ có chứa enzyme metylesterase, bị vơ hoạt 80oC 60s ngồi chanh dây cịn có enzyme protease SH- protease Sử dụng casein làm chất, pH tối ưu cho chanh protease 2,3 cho SH protease 5,7[19]  Các vitamin nguyên tố khoáng Chanh dây chứa nhiều vitamin C Vitamin C tan tốt nước đóng vai trị chất oxy hố, giúp bảo vệ phần mô mềm thể, đồng thời bảo vệ plasmalipids LDL Cholesterol khỏi gốc tự Ngồi vitamin C cịn đóng vai trị quan trọng trì hệ miễn dịch thể chí làm giảm nhẹ triệu chứng cảm lạnh người Một ly nước chanh dây ép cung cấp khoảng 50% lượng vitamin C cần thiết ngày cho người trưởng thành Bên cạnh vitamin C, chanh dây chứa nhiều vitamin A Carotenoids tìm thấy chanh dây có hoạt độ vitamin A khác Vitamin A loại vitamin tan dầu, cần thiết cho thị lực, da, phát triển tái sinh mơ tế bào [14]  Các chất khống Chanh dây cung cấp loại chất khoáng như: K, chất điện ly quan trọng việc hỗ trợ co bóp tim, định cân axit bazơ huyết áp Chanh dây thay loại thức ăn chuối, cam Chanh dây cò chứa 10-13% nhu cầu hàng ngày Mg, nguyên tố khoáng giúp ổn định huyết áp  Alkaloid hợp chất Cyanogenic Có loại alkaloid chanh dây, số xác định đặt tên harman( có nghĩa điều hồ), harmin, harmol harmalin Các thử nghiệm dược lý cho thấy chanh dây có tác dụng an thần nhẹ Hàm lượng alkaloid chanh dây 0.012-0.7% Trong thịt chanh dây người ta cịn tìm thấy cyanogenic glycoside có khả gây độc Loại glycoside tồn tất giai đoạn phát triển chanh dây, có hàm lượng cao non, chưa chín thấp chín Hàm lương cyanogenic glycogide giai đoạn sau thấp nên xem độc tính khơng đáng kể  Các hợp chất dễ bay Các hợp chất dễ bay phần lớn ester từ C2-C8 axit béo thường gặp nhiều loại trái khác Các sản phẩm phân huỷ carotenoid, cấu tử chứa S ester béo gặp đóng vai trò quan trọng việc tạo hương vị đặc biệt chanh dây Ngoài ra, hòa quyện nhiều loại ester đặc trưng khác nhiều loại trái khác mà trái chanh dây có hương vị vơ đặc biệt Ví dụ ester ethyl (Z)-octa-4,7-dienoate (Z) – Hex-3 enyl butanoate ester đặc trưng dứa lê  Sắc tố Sắc tố dịch chanh dây carotenoid Nước chanh dây ép chứa nhiều loại sắc tố vàng cam Cho đến có khoảng 13 loại carotenoid tìm thấy dịch canh dây, gồm b-, g- carotenoid phytofluene, b-apo-12’carotenal, b-apo-8’-caroteal Cryptoxanthi, auroxanthin, mutatoxanthi… Các caroteoids, đặc biệt B-carotene, giúp người bảo vệ tế bào khỏi phá hủy gốc tự giúp chống lại hình thành tế bào tiền ung thư Chế độ ăn giàu carotenoids cho thấy mối quan hệ chặt chẽ carotenoids với việc giảm nguy ung thư vú, cổ phổi, da ung thư dày Hoạt tính chống oxihóa carotenoids quan trọng việc giảm nguy bệnh tim mạch bệnh đục nhân mắt Dịch quả  chanh dây khơng chứa anthocyanin cịn hàm lượng flavonoids chanh dây bé, dạng vết, chanh dây đỏ 1.060%, chanh dây  vàng 1.000%  Các Sterol thực vật: Các Sterol thực vật  tìm thấy tất loại thức ăn có nguồn gốc thực vật nhà khoa học cho có khả làm hạ thấp cholesterol máu Tăng tiêu thụ thức ăn thực vật chứa lượng sterol cao có tác động tích cực cho sức khoẻ, lợi ích tuỳ thuộc vào yếu tố khác thực vật hàm lượng chất xơ hoà tan Chanh dây chứa tổng hàm lượng sterol thực vật cao so với loại trái ăn khác So với cải xanh, cải brussel, súp lơ ôliu đen, chanh dây thay tuyệt vời cho loại rau giàu sterol Mặc dù chanh dây chứa lượng sterol thực vật tương đối cao, để thấy tác dụng làm giảm lượng cholesterol cần phải dùng lượng nước ép lớn   Đối với hạt Thành phần hạt chanh dây sau sấy khô sau: Bảng 1.6: Thành phần hạt chanh dây khô Thành phần Độ ẩm Chất béo Chất xơ Protein Tro tổng Tro hòa tan HCl Ca Sắt Nguồn:[16] Tỉ lệ % 5,4 23,8 53,7 11,1 1,84 0,35 80 mg/100g 18 mg/100g 1.1.4 Ứng dụng chanh dây 1.1.4.1 Trong công nghiệp thực phẩm Phần thịt chanh dây dùng để chế biến ăn gia đình Ví dụ Autralia người ta dùng thịt chanh dây với kem đường, làm salads trái cây, làm thức uống làm gia vị Ở quy mô công nghiệp, dịch chanh dây dùng để sản xuất đục, phối trộn với đường pha loãng với nước dịch loại trái khác (đặc biệt cam dứa) để sản xuất loại nước uống lạnh Ở Nam Phi, nước chanh dây phối trộn với sữa alginate, Australia dùng sản xuất sữa chua Nước cốt chanh dây có thể  nấu thành syrup để dùng sản xuất nước sốt, thạch, kẹo, kem sherbet, meringue hay súp trái lạnh… Phần cơm trái có chứa hạt chế biến thành thạch hay trộn với dứa cà chua để làm mứt Một loại thức uống không cồn từ dịch chanh dây có tên “Passaia” Thuỵ Sĩ  sản xuất tiêu thụ Tây Âu nhiều năm Costarica sản xuất loại rượu từ chanh dây có tên ‘Parchita Seco”… Trái chanh dây dần chiếm vai trị quan trọng cơng nghiệp đồ uống Một số quốc gia Brazil, Peru… trái chanh dây nguyên liệu hàng đầu 1.1.4.1 Trong y học Các alkaloid dịch chanh dây chiết xuất để bào chế thuốc an thần, giảm đau Ngoài ra, loại glycoside chiết xuất từ chanh dây, gọi Passiflorine dùng để bào chế thuốc giảm đau an thần Châu Âu Ở Madeira, nước cốt chanh dây dùng chất kích thích tiêu hố cho bệnh nhân ung thư dày Ngồi phần thịt quả, sản phẩm phụ từ quy trình chế biến chanh dây có nhiều ứng dụng Vỏ: Ở Fiji, người ta chiết xuất pectin từ  vỏ chanh dây với sản lượng hàng năm lên tới tấn, giảm đáng kể lượng chất thải Phần vỏ cịn lại chứa từ 56% protein, dùng làm thức ăn gia súc gia cầm Ở Hawaii, pectin khơng chiết tách mà thay vào người ta băm nhỏ vỏ chanh dây đem sấy khô, trộn với rỉ đường hay xử lý Xyclon để làm thức ăn gia súc 1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bột chanh dây Trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng quy trình sản xuất bột chanh dây theo sơ đồ hình 1.3 Chanh dây Chọn lựa- Phân loại Rửa Tách ruột Pectinase Xử lí enzym Chà Maltodextrin Vỏ T= 40-45oC t= h Hạt Phối trộn Đồng hóa Sấy phun Hồn thiện Đường ToC =165oC P = 3.5 bar Phụ gia Đóng gói Bao bì Sản phẩm Hình 1.3 Quy trình sản xuất bột chanh dây Thuyết minh quy trình Chanh dây mua loại chanh dây tím Chọn lựa phân loại: giúp loại bỏ hỏng nguyên liệu đầu vào có đồng Rửa: giúp cho nguyên liệu đất cát bụi bẩn Loại bỏ phần vi sinh vật tránh nhiễm tạp vào ruột ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Tách ruột quả: chuẩn bị cho trình xử lý enzym q trình cần lưu ý có biến đổi VitaminC Xử lý enzym: giúp phân cắt pectin ruột quả, giảm độ nhớt tăng hiệu xuất thu hồi dịch Chà: tách phần dịch hạt q trình sử dụng máy chà có khoa Phối trộn: giúp điều chỉnh nồng độ chất khô dịch quả, sử dụng đường maltodextrin sau phối trộn TSS dịch 25% Đồng hóa: giúp giảm kích thước thịt quả, tăng khả phân tán tạo độ đồng dịch chanh dây Thiết bị đồng hóa máy đồng hóa áp lực cao Sấy phun: giúp làm khơ sản phẩm q trình làm hương làm giảm Vitamin, tăng hương phản ứng mailan Thiết bị sử dụng máy sấy phun Hồn thiện – Đóng gói: giúp tăng chất lượng cảm quan bổ xung thêm đường hương liệu, đóng gói giúp bảo quản sản phẩm tạo độ tiện dụng cho người tiêu dùng 10 Sản phẩm đưa vào phễu nhập liệu, valve định lượng mở để sản phẩm đổ vào đầy piston, valve tự động đóng lại mở cửa tháo liệu để tháo xuống bao bì Ta định lượng thực phẩm dựa vào điều chỉnh piston định lượng Bao bì cấu tạo từ màng plastic loại mảnh cuộn lại ghép mí theo đường thân phương pháp hàn nhiệt Bao bì hàn đáy, sau rót sản phẩm vào bao bì có phận máy hàn phần miệng túi Bảng 2.10 Thông số kỹ thuật: Model ZL200 Kích thước bao 80-250x80-180 bì(LxW) Khối lượng đóng 100-500g gói/túi Động kW 220V, Kích thước 1330x1140x2460 (LxWxH) Năng suất mm 20-50 túi/ phút Hãng sản xuất Hangzhou 50Hz Truemax Machinery & Equipment Co., Lt Trung Quốc Hình 2.11 Thiết bị đóng gói l Thiết bị phụ trợ - Bồn chứa trung gian Trong sản xuất thông thường người ta sử dụng thiết bị phụ trợ sau 23 Bảng 2.11 Thông số kỹ thuật thiết bị trung gian Model Thể tích thùng LP-1000 1000L chứa Áp suất làm việc 0.25 Mpa Kích 1150x1200x1940mm thước(DxHxH1) Cơng suất động 0,75 kW Hãng sản xuất Wenzhou Longqiang Light Industry Machinery Tốc độ cánh 36 vòng/phút Chỉ tiêu Co., Ltd-Trung Quốc GMP, ISO khuấy Đường kính ống 60mm Vật liệu Thép khơng gỉ SUS304, dẫn Cyclone chứa bột Model Kích thước CY-N1 f 1100x2600 316 Công suất Hãng sản xuất (DxH)mm 1,1 kW Hoeseng-Trung Quốc 2.2 Cơ sở lí thuyết số q trình cơng nghệ sản xuất bột chanh dây 2.4.2 Cơ sở lí thuyết trình thủy phân enzyme pectinase a Đặc điểm, tính chất enzyme pectinase Enzyme pectinase enzyme thuỷ phân (hydrolase), đóng vai trị quan trọng q trình chín Phức hệ enzyme pectinase bao gồm enzyme sau: * Hydrolase - Enzyme pectinesterase (PE): Đây enzyme xúc tác thuỷ phân liên kết este phân tử pectin axit pectinic, kết tạo thành axit pectinic axit pectic rượu metanol - Enzyme polygalacturonase (PG): Là enzyme xúc tác phân cắt liên kết 1,4- glucozit chuỗi mạch pectin, sản phẩm trình thuỷ phân pectin PG axit penta, tetra, tri digalacturonic [8] * Transeliminase (TE) 24 Khác với nhóm enzyme hydrolase, nhóm enzyme phân cắt phi thuỷ phân chất pectin với việc tạo nối kép gốc galacturonic phân tử cacbon thứ 5, kết tạo đơn phân galacturonic có chứa nối đơi [8] Ngồi cịn có enzyme protopectinase xúc tác phân giải protopectin khơng tan thành pectin hồ tan Các enzyme thủy phân có tính chất bền nhiệt pH hoạt động tối thích khác Nhiệt độ hoạt động tối thích enzyme khoảng 45 - 520C [8] b Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực enzyme pectinase * Ảnh hưởng thành phần hóa học nguyên liệu tới tác dụng chế phẩm enzyme + Ảnh hưởng chất lượng pectin Chất lượng pectin ảnh hưởng nhiều tới tạo độ nhớt dịch khả thủy phân enzyme Pectin có độ nhớt cao hiệu tác dụng polygalacturonase thấp + Ảnh hưởng đường axit Đường axit tạo với pectin thành gel, làm độ nhớt dung dịch pectin tăng lên Các nghiên cứu cho thấy chế phẩm enzyme pectinase làm giảm độ nhớt nước ảnh hưởng đường (chủ yếu glucose, fructose, saccarozo) axit (chủ yếu axit xitric, malic, tactric) Các dạng đường axit tồn với tỷ lệ nồng độ khác + Ảnh hưởng thành phần chất khoáng Các ion K+, Na+, Ca++, Mg++ có ảnh hưởng tới hiệu tác dụng enzyme pectinase Người ta thấy rằng: muối Ca++, Mg++ làm tăng hoạt độ enzyme chúng tham gia vào trung tâm hoạt động enzyme, ion Na+, K+ gây tác dụng kích thích bổ sung muối Na3PO4 K2CO3; ion K+ nồng độ cao gây ức chế mạnh enzyme pectinase + Ảnh hưởng pH môi trường Các enzyme pectinase từ nguồn khác có độ pH tối ưu khác Enzyme có khoảng hoạt động rộng hoạt tính tùy thuộc vào nguồn gốc, chủng loại enzyme Hầu hết dịch có tính axit Hoạt tính enzyme 25 tăng tỷ lệ với chiều tăng pH Giá trị pH tối ưu enzyme pectinase nằm khoảng - 4,5 +Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian Cũng phản ứng hóa học, vận tốc xúc tác enzyme tăng nhiệt độ tăng Tuy nhiên, chất enzyme protein nên chúng không bền tác dụng nhiệt Khi nhiệt độ tăng hoạt tính enzyme tăng, song vượt giới hạn hoạt tính enzyme giảm dần nhiệt độ lớn 700C enzyme pectinase hoàn toàn bị hoạt lực Nhiệt độ ứng với hoạt lực lớn enzyme nhiệt độ tối ưu, nhiệt độ số mà phụ thuộc vào yếu tố khác, đặc biệt thời gian tác dụng Thời gian dài nhiệt độ tối ưu enzyme thấp Ảnh hưởng nồng độ enzyme pectinase Nếu enzyme bổ sung nồng độ nhỏ lượng enzyme khơng đủ để phá vỡ hết mô tế bào khiến cho chất dinh dưỡng sắc tố, chất thơm khơng nhiều dẫn đến hiệu suất trích ly thấp Ngồi nồng độ enzyme nhỏ nên phải kéo dài thời gian chế biến làm cho sản phẩm dễ bị nhiễm tạp vi sinh vật dễ hỏng trình bảo quản Nếu nồng enzyme lớn tăng hiệu suất trích ly chất lượng dịch quả, song giá thành enzyme cao nên giá thành sản phẩm cao c Các chế phẩm enzyme pectinase ứng dụng công nghệ sản xuất đồ uống Tất enzyme phân giải pectin chia làm hai nhóm: - Enzyme hydrolase - Enzyme transeliminase Chúng có đặc điểm chung làm giảm độ nhớt dung dịch pectin làm giảm khối lượng phân tử phân tử làm tăng ổn định dịch trình bảo quản Khi sử dụng chế phẩm enzyme trình sản xuất nước nước uống không cồn cần phải lựa chọn chế phẩm enzyme có chứa lượng định phức hợp enzyme Trong nhiều trường hợp cần có chế phẩm enzyme riêng rẽ Ngồi chế phẩm enzyme cần thỏa mãn yêu cầu công nghệ sản xuất 26 sản phẩm cụ thể, không dạng phản ứng xúc tác, mà điều kiện tác dụng tức pH, nhiệt độ, độ ổn định số yếu tố khác, định hiệu tác dụng chế phẩm môi trường cho Với chế phẩm enzyme không nên dùng để chế biến nhiều loại khác dùng để chế biến sản phẩm khác Các chế phẩm enzyme chia thành nhóm để phù hợp với đặc điểm nguyên liệu rau mục đích sử dụng + Các chế phẩm dùng để sản xuất nước không để tăng hiệu suất thu hồi khả trích ly + Các chế phẩm dùng để sản xuất nước chứa pectin để tăng hiệu suất thu hồi tăng khả trích ly, đảm bảo thủy phân hồn tồn chất protein pectin + Các chế phẩm gây rữa mơ làm tăng độ đồng hóa nước với thịt + Các chế phẩm dùng để sản xuất bán thành phẩm rượu vang suốt, tăng hiệu suất thu hồi khả trích ly bán thành phẩm + Các chế phẩm có khả ngăn cản q trình oxy hóa cản trở phát triển vi sinh vật hiếu khí nước quả, rượu vang nước uống khơng cồn + Các chế phẩm xúc tác q trình hoàn nguyên xiro đường sản xuất xiro thương phẩm thức uống không cồn *) Giới thiệu enzyme Pectinex UlTra SP-L Là chế phẩm enzyme pectinase có hoạt tính cao dùng để xử lý nghiền Enzyme sản xuất từ chủng chọn lọc nhóm Aspergillus niger Enzyme chứa chủ yếu pectinase loại hoạt tính hemixenlulase Nó có khả phân hủy màng tế bào thực vật Pectinex Ultra SP-L dạng dung dịch sẫm màu, có mùi thơm nhẹ có pH = 4,5 Hoạt tính enzyme 26.000PG/ml (pH = 3,5) Pectinex Ultra SP-L sử dụng để xử lý nghiền ngâm mô tế bào thực vật Pectin hịa tan khơng hịa tan polysaccarid làm đục bị phân hủy Nó thêm vào nghiền nát dẫn đến tăng mạnh mẽ hiệu suất ép sản lượng nước cao 27 Ngoài ra, ứng dụng khác chế phẩm enzyme pectinex Ultra SP-L nghiên cứu ứng dụng số loại nước rau tươi nhằm mục đích thủy phân protopectin, làm rữa mô quả, tạo điều kiện cho nước với thịt đồng giúp cho trạng thái sản phẩm ổn định thời gian dài Để đạt yêu cầu trên, cần phải xác định mức độ xử lý enzyme phù hợp đảm bảo làm rữa mô ảnh hưởng đến độ nhớt nước độ đồng nước phụ thuộc vào mức độ xé nhỏ mô độ nhớt nước *) Ứng dụng chế biến nước Hiện nay, giới enzyme pectinase nghiên cứu ứng dụng phổ biến để nâng cao hiệu suất thu hồi chất lượng nhiều loại sản phẩm chế biến nước tươi, nước cô đặc, dạng mứt quả, rượu vang, cà phê cà phê hòa tan Tỷ lệ chế phẩm pectinase lượng nguyên liệu chế biến vào khoảng 0,03% đến 0,1% Nhờ tác dụng phân giải hợp chất pectin enzyme pectinase mà trình ép, làm lọc dịch dễ dàng, làm tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm Nhiều nhà khoa học nghiên cứu hiệu việc sử dụng enzyme pectinase chế biến nước tươi điều kiện nhiệt độ, thời gian xử lý để phát huy hiệu loại enzyme Viquez, Lastreto & Cooke (1981) tiến hành thử nghiệm sáu loại pectinase thương mại cho nước chuối nồng độ khác 2h 450C Wilson & Burns, (1983) nghiên cứu lợi ích việc xử lý loại bỏ pectin nước kiwi bằng enzyme pectinase làm tăng hiệu suất lọc lên 18,8l/m2h so với không loại bỏ 12,7l/m2h Rao, Acree, Cooley, Ennis (1987) kết luâ ̣n enzyme pectinase làm tăng hiệu suất lọc nước táo 100l/m2h, so với không xử lý 45 l/m2h [9] Chamchong & Noohorm, (1991) sử dụng pectinase cho tăng hiệu suất lọc nước quýt nhiệt độ xác định Chang, Siddiq, Sinha & cash (1995) sử dụng pectinase để xử lý nước mận nhiều nồng độ khác thời gian nhiệt độ chưa xác định 28 V.K.Josh, Mukesh Parmar, Neerja Rana sử dụng enzyme pectinase xử lý dịch mận, lê, đào, mơ làm tăng hiệu suất thu hồi dịch cách đáng kể, 52% lên tới 78%, mận, 38% tới 63% với đào, 60% tới 72% với lê, 50% tới 80% với mơ ngồi cịn làm tăng đường tổng số, màu sắc nước P.Rai, GC Maijumdar, Sdasgupta, S.De (2003) nghiên cứu tối ưu hóa sử dụng pectinase xử lý nước mosambi (loại có múi Ấn Độ) nhiệt độ 32 490C, thời gian 40 - 141phút, nồng độ 0,0004 - 0,0014 W/v% 2.4.2 Cơ sở lí thuyết q trình sấy phun - Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu tác dụng nhiệt Trong trình sấy, nước tách khỏi vật liệu nhờ khuếch tán do: + Chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu + Chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu mơi trường xung quanh Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản sản phẩm lâu - Sấy phun công nghệ sấy cơng nghiệp khả sấy bậc ngun liệu từ dạng lỏng sang dạng bột đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ định dạng hạt sản phẩm cách xác Thiết bị sấy phun dùng để sấy dạng dung dịch huyền phù trạng thái phân tán nhằm tách ẩm khỏi vật liệu giúp tăng độ bền bảo quản sản phẩm lâu Sản phẩm trình sấy phun dạng bột mịn bột đậu nành, bột trứng, bột sữa,… chế phẩm sinh học, dược liệu… 2.4.2.2 Nguyên lý phương pháp sấy phun Một hệ phân tán mịn nguyên liệu từ chất lỏng hịa tan, nhũ tương, huyền phù đặc trước (40 - 60% ẩm) phun để hình thành giọt mịn, rơi vào dịng khí nóng chiều ngược chiều nhiệt độ khoảng 150 3000C buồng sấy lớn Kết nước bốc nhanh chóng Các hạt sản phẩm tách khỏi tác nhân sấy nhờ hệ thống thu hồi riêng 2.4.2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy sấy phun 29 Hình 2.12 Máy sấy phun * Cấu tạo chung Tất thiết bị sấy phun bao gồm: + Cơ cấu phun: Có chức đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dạng hạt mịn (sương mù) Quá trình tạo sương mù định kích thước giọt lỏng phân bố chúng buồng sấy, ảnh hưởng đến giá trị bề mặt truyền nhiệt tốc độ sấy Cơ cấu phun có dạng như: cấu phun áp lực, cấu phun khí động, đầu phun ly tâm a) b) Hình 2.13 a- Cơ cấu phun áp lực; b- Cơ cấu phun khí động + Buồng sấy: Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) tác nhân sấy (khơng khí nóng) Buồng sấy phun có nhiều hình dạng khác phổ biến buồng sấy hình trụ đứng, đáy Kích thước buồng sấy (chiều cao, 30 đường kính…) thiết kế phụ thuộc vào kích thước hạt lỏng quỹ đạo chuyển động chúng, tức phụ thuộc vào loại cấu phun sương sử dụng Hình 2.14 Buồng sấy + Tác nhân sấy: Khơng khí nóng tác nhân sấy thơng dụng Hơi tác nhân gia nhiệt phổ biến Nhiệt độ sử dụng thường dao động khoảng 150-2500C Nhiệt độ trung bình khơng khí nóng thu thấp nhiệt độ sử dụng 100C + Hệ thống thu hồi sản phẩm: Bột sau sấy phun thu hồi cửa đáy buồng sấy Để tách sản phẩm khỏi khí thốt, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện… Phổ biến phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng cyclon + Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm Ở quy mô công nghiệp, thiết bị sấy phun trang bị hệ thống hai quạt Quạt đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dịng khí Cịn quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt khơng khí trước vào buồng sấy Ưu điểm việc sử dụng hệ thống hai quạt người ta kiểm sốt dễ dàng áp lực buồng sấy Trong trường hợp sử dụng quạt ly tâm đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm, buồng sấy hoạt động áp lực chân khơng cao Chính áp lực chân khơng ảnh hưởng đến lượng bột sản phẩm bị theo dịng khí thốt, ảnh hưởng đến suất hoạt động hiệu thu hồi bột sản phẩm cyclon 31 Hình 2.15 Sơ đồ hệ thống sấy phun Buồng sấy Bộ phận phun Caloriphe Cyclon thu hồi sản phẩm từ khí Thùng chứa ngun liệu cần sấy.7 Cyclon vận chuyển sản phẩm Bơm nguyên liệu Hệ thống quạt hút màng lọc * Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu từ thùng chứa (3) bơm số (4) bơm vào buồng sấy (1), vào buồng sấy phân bố mấu thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cấu phun lít dung dịch phun thành 1,5*1010 giọt với tổng diện tích bề mặt lên đến 120m2 Khơng khí nóng thổi qua caloriphe (2) đưa vào buồng sấy Khơng khí nóng nguyên liệu dạng mù tiếp xúc với vài giây cấu phun mẫu (5) đặt buồng sấy, nước từ nguyên liệu bốc sau ngồi, sản phẩm khơ thu gom đáy cyclon (6), làm nguội thu hồi Một phần bụi mịn theo khơng khí qua cyclon (7), sau qua lọc vải (8) nhằm thu hồi lại hạt bụi mịn cịn sót lại thải ngồi * Khơng khí nhờ quạt thổi qua trao đổi nhiệt caloriphe nâng lên nhiệt độ cần thiết theo u cầu chế độ sấy Khơng khí trước qua trao đổi nhiệt lọc thiết bị lọc 2.4.2.3 Ưu nhược điểm cơng nghệ sấy phun * Ưu điểm - Q trình sấy nhanh - Có thể điều khiển tỷ trọng sản phẩm - Bột sau sấy có độ hịa tan cao (90- 100%), độ ẩm thấp (3- 4%) 32 - Vận hành liên tục tự động hóa hồn tồn - Chi phí nhân cơng thấp - Vận hành bảo dưỡng đơn giản - Thiết kế đa dạng cho loại sản phẩm, loại qui mô nhà máy - Áp dụng cho sản phẩm bền nhiệt không bền nhiệt, nguyên liệu dạng dung dịch, gel, paste, hồ vữa, huyền phù… - Chất lượng bột bảo đảm suốt trình sấy - Vật liệu không tiếp xúc với bề mặt kim loại thiết bị.[3,2] * Nhược điểm - Chi phí đầu tư cao - Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu bơm đến thiết bị tạo giọt lỏng - Chi phí lượng cao (để tách ẩm) - Thất chất dễ bay cao 2.4.2.4 Thơng số kĩ thuật Tùy thuộc vào suất tách ẩm sản phẩm cụ thể ta có thơng số kỹ thuật thích hợp Tuy nhiên, có thơng số chung sau:  Điện thế: 380 V- 50 Hz- pha  Nhiệt độ sấy: Điều chỉnh tự động khoảng 30- 300oC  Chế độ làm việc: Liên tục  Điều khiển: Bảo vệ chống nhiệt 2.4.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy - Nồng độ chất khô nguyên liệu Nồng độ cao: Giảm thời gian bốc lại tăng độ nhớt ngun liệu, gây khó khăn cho q trình sấy phun Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian lượng cho trình Thực tế nồng độ vào khoảng: 45- 52% - Nhiệt độ tác nhân sấy: Đây yếu tố ảnh hưởng định đến độ ẩm sản phẩm sau sấy phun Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm bột sản phẩm thu giảm ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy 33 Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao gây phân hủy số cấu tử nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt làm tăng mức tiêu hao lượng cho tồn q trình - Kích thước, số lượng quỹ đạo chuyển động hạt nguyên liệu buồng sấy Các yếu tố khác ảnh hưởng đến trình sấy phun tốc độ bơm đưa dòng nguyên liệu vào cấu phun sương, lưu lượng khơng khí nóng vào buồng sấy, cấu tạo kích thước buồng sấy…[3] Chương TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 CÁC THƠNG SỐ CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẨM Các thông số nguyên liệu thành phẩm ghi bảng 3.1 Bảng 3.1 Thơng số ngun liệu- sản phẩm Quy trình Tách ruột Nguyên liệu Quả Thành phần Giá trị % Vỏ 49,19 Dịch 46,00 34 Ủ enzym Chà Phối trộn Ðồng hố Sấy phun Hồn thiện Hạt 4,81 Dịch 90,53 Hạt 9,47 Pectinase Petinase 0,30 Ruột Dịch 90,53 Hạt 9,47 Matodextrin Matodextrin 8,55 Puree Puree 91,45 Hàm lýợng chất khô 18 Puree Hàm lýợng chất khô 25 Puree Hàm lýợng chất khô 26 Sản phẩm Ðýờng 50 Ðộ ẩm Ruột 3.1.2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO 100 KG NGUÊN LIỆU Sản phẩm: độ ẩm 4% Dựa vào bảng thành phần hóa học chanh dây suy ra: 100 kg nguyên liệu có 82 kg ẩm, 18 kg chất khô) a Khối lượng chanh dây thu sau trình phân loại –lựa chọn: (mngl) Mngl = mnglđ* (1 – f1/100) = 100 * (1 – 3/100) = 97 kg (chất khô chiếm 18%) Với: mngl : khối lượng chanh dây thu sau trình phân loại- lựa chọn mnglđ : khối lượng nguyên liệu ban đầu f1 : tổn thất trình b Khối lượng phần dịch ruột chanh dây thu sau trình tách ruột quả: (md1) md1 = mngl * (1 – f2/100) = 97 * (1 – 49.19/100) = 49,3 kg (chất khô chiếm 18%) Với: md1 : khối lượng dịch thu sau trình tách ruột mngl : khối lượng nguyên liệu ban đầu f2 : tổn thất trình md2 = md1 * (1 – f3/100) 35 = 49,3* (1 – 0,5/100) = 49 kg ((chất khô chiếm 18%) Với: md2: khối lượng dịch thu có tính tổn thất trình md1 : khối lượng dịch thu sau trình tách ruột f3 : tổn thất q trình Khối lượng chất khơ dịch sau tách ruột là: mck1 = 49 * 18/100 = 8,8 kg c Lượng dịch sau bổ sung enzyme trình ủ enzyme: md3 = md2 * (1 + f4/100) = 49 * (1 + 0,3/100) = 49,2 kg (chất khô chiếm 18%) Với: md3: khối lượng dịch thu sau trình trình ủ enzyme md2 : khối lượng dịch thu sau trình tách ruột f4 : tổn thất trình d Lượng dịch sau trình chà: md4 = md3 * (1 – f5/100) Với f5 tổn thất trình chà bỏ hạt = 49,2 * (1 – 4.81/100) = 46,8 kg md5 = md4 * (1 – f6/100) Với f6 tổn thất q trình dính thiết bị = 46,8* (1 – 3/100) = 45,4 kg Khối lượng chất khô dịch sau tách là: mck2 = 45,4 * 18/100 = 8,2 kg e Quá trình phối trộn: Khối lượng maltosedextrin sử dụng để phối trộn để nâng nồng độ chất khô dịch lên 25% Khối lượng maltosedextrin sử dụng để phối trộn là: (mnglp) mck2 + mnglp = (md5 + mnglp)*25/100 8,2+ mnglp = (45,4+ mnglp)*25/100 mnglp = 4,2 kg Tổng khối lượng dịch cần phối trộn: (mdphoi tron) mdphoitron = (md5 + mnglp) = 45,4 + 4,3 = 49,7 kg Khối lượng dịch sau phối trộn: (md3) md6 = mdphoitron * (1 – f7/100) Với f7 : tổn thất trình phối trộn = 49,7* (1 – 0.2/100) = 49,6 kg Tính khối lượng chất khô dịch sau phối trộn( nồng độ chất khô 25%) mck3 = 49,6*25/100 = 12,4 kg f Khối lượng dịch thu sau trình đồng hóa : (md6) md7 = md6 * (1 – f8/100) Với f8 : tổn thất q trình đồng hóa nước = 49,6 * (1 – 1/100) = 49,1 kg md8 = md7 * (1 – f9/100) Với f9 : tổn thất q trình đồng hóa dính thiết bị 36 = 49,1 * (1 – 0.1/100) = 49 kg g Quá trình sấy phun: Độ ẩm sản phẩm: 4% Þ % khối lượng chất khơ sản phẩm là: Cssp = 96% Phần trăm khối lượng chất khô trước sấy phun: Ctsp = 25% Khối lượng chất khô dịch trước sấy phun: mck4 = md8 * Ctsp/100 = 49* 25/100 = 12,25 kg Khối lượng sản phẩm thu sau sấy phun chưa kể tổn thất là: mck *100 Cssp msp sau sấy phun = = 12,25/96 * 100 = 12,18 kg Khối lượng sản phẩm thu sau sấy phun kể tổn thất là: (msp1) msp1 = mspsausấyphun * (1 – f10/100) Với f10: tổn thất khác qu trình sấy phun = 12,18* (1 – 5/100) = 12,1 kg h Khối lượng sản phẩm thu sau q trình hồn thiện: msp2 = msp1 * (1 + f11/100) Với f11: tăng khối lượng bổ sung đường = 12,1 * (1 + 100/100) = 24,3 kg msp3 = msp2 * (1 – f11/100) Với f11: tổn thất trình hoàn thiện = 24,2 * (1 – 0.1/100) = 24,2 kg i Khối lượng sản phẩm thu sau trình đóng gói: msp4 = msp3 * (1 – f9/100) Với f7: tổn thất qu trình đóng gói = 24,2 * (1 – 0.5/100) = 24,1 kg 37 ... acid để đo độ chanh dây Và từ nhận có khác biệt đáng kể chanh dây vàng chanh dây đỏ tía chanh dây đỏ tía có vị chanh dây vàng Bảng 1.5: Tỉ lệ đường : acid hai loại chanh dây Loại chanh dây Đỏ... Dịch chanh dây không bị ảnh hưởng salicylic axit benzoic Việc bảo quản góp phần làm tăng độ axit [19] Bảng 1.4: Thành phần acid hai loại chanh dây Thành phần acid hữu hai loại chanh dây Loại chanh. ..Hình 1.1 Chanh dây màu đỏ tía Chanh 1.2 Chanh dây màu vàng 1.1.3 Thành phần hóa học Đối với vỏ  Năm 1949, Martin Reuter tách chất pectic từ vỏ chanh dây đỏ tía Đến năm 1953,