Theo lý thuyết trên thì gel được tạo thành là do chất tạo đông hình thành một mạng lưới phức tạp, trong đó đường và nước được giữ bên trong. Độ bền của mạng lưới phụ thuộc vào nồng độ chất tạo đông. Nồng độ chất tạo đông càng cao thì gel càng bền. Theo Quách Đình và cộng sự (1996), pectin sử dụng trong mứt đông không cao quá 3,5%. Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng, vì vậy đối với các loại quả chứa dư pectin người ta cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn.
Theo Bùi Thị Phương Tâm (1999), nồng độ chất tạo đông và hàm lượng đường bổ sung càng cao thì cấu trúc càng cứng. Điều đó là do liên kết chủ yếu trong gel pectin là liên kết hydro và ảnh hưởng bởi các phân tứ đường, khi hàm lượng đường càng tăng, liên kết hydro càng nhiều thì khoảng cách giữa các cầu nối sẽ ngắn lại, các phân tử pectin sẽ gần nhau hơn, liên kết với nhau dễ dàng và chặc chẽ hơn, tạo gel cứng hơn.
2.6.2 Nhiệt độ của quá trình tạo gel
Các thí nghiệm kiểm tra chứng tỏ là khi quá trình gel hóa xảy ra ở nhiệt độ cao đối với gel pectin thì gel kém bền hơn so với ở nhiệt độ thấp. L. D. Rocert (1980) chỉ ra rằng cấu trúc gel đạt được ở nhiệt độ thấp khác với cấu trúc gel tạo thành ở nhiệt độ cao và sự giảm độ bền gel ở nhiệt độ cao không phải do sự phá hủy pectin mà do sự khác nhau trong sự tạo thành hệ thống gel.
Bên cạnh sử dụng nhiệt độ thấp hơn để tạo thành gel pectin bền hơn thì cũng gặp khó khăn là phải làm sao cho đường tan hòan toàn, nếu không nó sẽ đóng rắn lại trong thời gian ngắn khi sử dụng đường cao.
2.6.3 Thời gian nấu
Theo Nguyễn Văn Tiếp và cộng sự (2000), pectin có thể bị thủy phân khi đun nóng lâu trong nước, nhất là trong môi trường acid. Pectin có thể kết hợp với tannin cho hợp chất không tan.
2.6.4 Nồng độđường và acid
Trong sự tạo thành gel từ agar nồng độ H+ dường như không ảnh hưởng đến độ bền của gel. Vì theo E. B. Jackson (1999), agar không có điểm đẳng điện. Tuy nhiên pH cũng ảnh hưởng đến cấu trúc của phân tử agar nên nó cũng có ảnh hưởng phần nào đến cấu trúc của gel. Đối với pectin, acid rất cần cho sự tạo gel.
Theo Lê Ngọc Tú và cộng sự (2002), khi dùng một nguyên liệu có chứa một loại pectin nhất định thì các yếu tố như lượng pectin, lượng đường và pH môi trường góp phần tạo nên một cân bằng mà thiếu thì gel sẽ không hình thành. Đối với loại gel nghèo pectin, gel chỉ được tạo nên ở pH acid cao và lượng đường cuối cùng phải khá lớn. Ngược lại đối với quả có hàm lượng pectin cao thì giới hạn pH cũng như hàm lượng đường đưa vào có thể biến đổi trong một giới hạn rộng mà vẫn cho phép tạo được gel.
Theo Nguyễn Văn Tiếp và cộng sự (2000), pectin chỉ có tác dụng tạo đông trong môi trường acid, vì các keo pectin mang điện tích âm bị các ion H+ của môi trường acid trung hoà và đông tụ. Pectin đông tụ trong môi trường có độ acid khoảng 1% tương ứng với chỉ số pH từ 3,2–3,4. Không nên duy trì pH quá thấp hoặc quá cao, theo Lê Ngọc Tú và cộng sự (2002), pH quá thấp sẽ gây ra sự nghịch đảo một lượng lớn đường saccharose từ đó gây kết tinh đường glucose và hóa gel nhanh tạo nên các vón cục, còn pH quá cao sẽ không thể tạo gel.
Trong sản xuất mứt đông để làm quá trình tạo đông xảy ra nhanh hơn và tránh hiện tượng lại đường người ta thay thế một phần đường saccharose bằng đường glucose (Quách Đình và cộng sự, 1996).
2.6.5 Trọng lượng phân tử chất tạo gel
Trọng lượng phân tử chất tạo đông đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng tạo gel của phân tử. Ở dạng gel phân tử phát triển một hệ thống không gian ba chiều để giữ dung dịch vào bên trong mạng lưới. Nếu phân tử quá ngắn hệ thống không liên tục ở nhiều vị trí, gel mềm và dễ chảy lỏng.
Nhìn chung tốc độ gel hóa của việc thành lập gel pectin phụ thuộc vào nhiều yếu tô như: loại và lượng pectin, pH, nồng độ đường, nhiệt độ và thời gian gia nhiệt. Hoàng Kim Anh (2007) cho rằng khả năng tạo gel của pectin tỷ lệ thuận với trọng lượng phân tử và tỷ lệ nghịch với mức độ ester hóa.
Sự bắt đầu gel hóa nhanh thì sẽ ảnh hưởng đến độ cứng của mứt đông, nếu sự gel hóa bắt đầu trước khi mứt đông được rót vào bao bì cuối cùng, thì sự phá vỡ vật lý gây ra trong quá trình rót sẽ làm lỏng lẻo cấu trúc hơn.
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM
3.1.1 Thời gian
Dự kiến thí nghiêm được tiến hành từ tháng ngày 3/02/09 đến ngày 3/05/09.
3.1.2 Địa điểm
Thực hiện nghiên cứu, thu thập và xử lý số liệu tại phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ.
3.1.3 Dụng cụ và thiết bị
Sử dụng các dụng cụ và thiết bị của phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm.
- Nồi cô đặc chân không - Máy xay sinh tố
- Cân bàn, cân điện tử - Bếp gas
- Chiết quang kế - pH kế
- Dụng cụ thủy tinh của phòng thí nghiệm - Nhiệt kế
- Các thiết bị dùng để phân tích đường, acid - Các dụng cụ thí nghiệm cần thiết khác
3.1.4 Hóa chất sử dụng
Sử dụng các hóa chất của phòng thí nghiệm bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm và ngoài thị trường.
- Chất tạo đông: pectin - Acid citric
- Chất bảo vệ màu: tannin, vitamin C, rutin-vitamin C, acid tartaric - Các hóa chất dùng để định lượng đường, acid, vitamin C, pectin, tanin
3.1.5 Nguyên liệu
3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
Quy trình sản xuất mứt đông sim được đề nghị ở hình 3.1. Trên cơ sở quy trình đề nghị chế biến mứt đông, khảo sát các yếu tố quan trọng trên các công đọan chính có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Các thí nghiệm được tiến hành với hai lần lặp lại, lấy thông số tối ưu của thí nghiệm đầu làm cơ sở cho thí nghiệm sau.
Hình 3.1 Quy trình đề nghị sản xuất mứt đông sim
3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến màu sắc và mùi vị của sản phẩm mùi vị của sản phẩm
3.2.1.1 Mục đích
Nhằm tìm ra tỷ lệ nước bổ sung thích hợp để sản xuất sản phẩm có chất lượng cảm quan cao.
Rửa Nghiền Sim nguyên liệu
Lọc Bổ sung nước Đường Dịch quả Phối chế Gia nhiệt Rót nóng Làm mát, tạo gel Thành phẩm Chất tạo đông
3.2.1.2 Chuẩn bị mẫu
Nguyên liệu sau khi thu nhận và xử lý sơ bộ sẽ được nghiền mịn bằng máy xay sinh tố. Pectin được cân định lượng sẵn và được trộn đều với đường trước khi cho vào hỗn hợp chế biến mứt đông.
3.2.1.3 Bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.2.
Hình 3.2: Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến màu sắc và mùi vị của sản phẩm
Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố. Nhân tố A: tỷ lệ nước bổ sung (%), 3 mức độ.
A1: 50 A2: 60 A3: 70
Tổng số nghiệm thức thực hiện: 3 nghiệm thức với hai lần lặp lại.
Hỗn hợp Điều chỉnh pH: 3,4 Gia nhiệt Rót nóng Làm mát, tạo gel Đánh giá cảm quan sản phẩm Pectin 1,5% Đường 50% Nước Xử lý Xắt nhỏ Sim Nghiền mịn A1 A2 A3
3.2.1.4 Tiến hành thí nghiệm
Thay đổi tỷ lệ nước bổ sung theo sơ đồ bố trí thứ nghiệm và cố định tất cả các thông số còn lại. Hỗn hợp sim được chỉnh pH bằng acid citric. Tiến hành gia nhiệt làm nóng hỗn hợp, sau đó cho chất tạo đông đã trộn với đường vào khuấy trộn liên tục cho đường và pectin tan hết rồi dừng lại, làm nguội để cho hỗn hợp tạo gel.
3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất tạo đông và oBrix của dịch quảđến màu sắc, cấu trúc và mùi vị của sản phẩm của dịch quảđến màu sắc, cấu trúc và mùi vị của sản phẩm
3.2.2.1 Mục đích
Nhằm tìm ra nồng độ chất tạo đông và oBrix của dịch quả thích hợp để sản phẩm mứt đông có tính cảm quan cao nhất.
3.2.2.2 Chuẩn bị mẫu
Tương tự như thí nghiệm 2.
3.2.2.3 Bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.3.
Hình 3.3: Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất tạo đông và nồng độ đường bổ sung đến màu sắc, cấu trúc và mùi vị của sản phẩm Điều chỉnh pH: 3,4 60 % nước Nghiền mịn Hỗn hợp Xử lý Sim Gia nhiệt Rót nóng Làm mát, tạo gel
Xác định cấu trúc, màu sắc, độ khô và mùi vị của sản phẩm Nồng độ pectin o Brix C1 C2 C3 B1 B2 B3
Bảng 3.1: Sơđồ bố trí thí nghiệm 2 Nhân tố B Nhân tố C C1 C2 C3 B1 B1C1 B1C2 B1C3 B2 B2C1 B2C2 B2C3 B3 B3C1 B3C2 B3C3
Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố. Nhân tố B: nồng độ pectin (%), 3 mức độ.
B1: 1,55 B2: 1,60 B3: 1,65
Nhân tố C: oBrix của dịch quả, 3 mức độ. C1: 40
C2: 45
C3: 50
Tổng số nghiệm thức thực hiện: B * C = 3 * 3 = 9 nghiệm thức và 2 lần lặp lại.
3.2.2.4 Tiến hành thí nghiệm
Thay đổi nồng độ pectin và oBrix của dịch quả theo sơ đồ bố trí thí nghiệm ở bảng 3.1 và cố định tất cả các thông số còn lại. Sau đó, tiến hành xác định cấu trúc, màu sắc, độ khô và mùi vị của sản phẩm.
3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian gia nhiệt đến màu sắc, cấu trúc, mùi vị và hàm lượng vitamin C của sản phẩm màu sắc, cấu trúc, mùi vị và hàm lượng vitamin C của sản phẩm
3.2.3.1 Mục đích
Nhằm tìm ra khoảng nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt tối ưu nhất cho của sản phẩm có tính cảm quan cao.
3.2.3.2 Chuẩn bị mẫu
Tương tự như các thí nghiệm trước.
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.4.
Hình 3.4: Sơđồ khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian gia nhiệt đến cấu trúc, màu sắc, mùi vị của sản phẩm
Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố. Nhân tố D: nhiệt độ gia nhiệt (oC), 3 mức độ.
D1: 80 D2: 85 D3: 90
Nhân tố E: thời gian xử lý nhiệt (phút), 3 mức độ. E1: 6
E2: 7 E3: 8
Tổng số nghiệm thức thực hiện: D * E = 3 * 3 = 9 nghiệm thức và 2 lần lặp lại. E1 E2 E3 60 % nước Điều chỉnh pH: 3,4 45oBrix Nghiền mịn Hỗn hợp Xử lý Sim Thời gian Rót nóng Làm mát, tạo gel
Xác định cấu trúc, màu sắc, hàm lượng vitamin C và mùi vị của sản phẩm D1 D2 D3 Gia nhiệt Nồng độ pectin 1,6%
Bảng 3.2: Sơđồ bố trí thí nghiệm 3 Nhân tố D Nhân tố E E1 E2 E3 D1 D1E1 D1E2 D1E3 D2 D2E1 D2E2 D2E3 D3 D3E1 D3E2 D3E3 3.2.3.4 Tiến hành thí nghiệm
Thay đổi nhiệt độ và thời gian gia nhiệt theo sơ đồ bố trí thí nghiệm ở bảng 3.2 và
cố định tất cả các thông số còn lại. Cuối cùng thực hiện đo đạc cấu trúc, màu sắc,
phân tích vitamin C và đánh giá cảm quan mùi vị của sản phẩm.
3.2.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của các chất phụ gia đến sự thay đổi màu sắc của sản phẩm màu sắc của sản phẩm
3.2.4.1Rutin – vitamin C
a) Mục đích
Tìm ra nồng độ rutin-vitamin C thích hợp nhất nhằm giữ được màu tím đặc trưng của sản phẩm.
b) Chuẩn bị mẫu
Tương tự như các thí nghiệm trước. c) Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố. Nhân tố F: Nồng độ rutin – vitamin C (%), 3 mức độ.
F1: 0,01 F2: 0,03 F3: 0,05
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.5.
Hình 3.5: Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của rutin – vitamin C đến sự thay đổi màu sắc của sản phẩm
d) Tiến hành thí nghiệm
Thay đổi nồng độ rutin – vitamin C theo sơ đồ bố trí thí nghiệm và cố định tất cả các thông số. Sau đó tiến hành theo dõi màu sắc của sản phẩm trong thời gian bốn tuần.
3.2.4.2 Vitamin C
a) Mục đích
Tìm ra nồng độ vitamin C thích hợp nhất nhằm giữ được màu tím đặc trưng của sản phẩm.
b) Chuẩn bị mẫu
Tương tự như các thí nghiệm trước.
Theo dõi màu sắc trong bốn tuần 60 % nước Điều chỉnh pH: 3,4 45 oBrix Nghiền mịn Hỗn hợp Xử lý Sim Gia nhiệt Rót nóng Làm mát, tạo gel Rutin – vitamin C F1 F2 F3 Nồng độ pectin 1,6%
Nhiệt độ gia nhiệt 85oC Thời gian gia nhiệt 7 phút Kali sorbate 0,05%
c) Bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.6.
Hình 3.6: Sơđồ khảo sát ảnh hưởng của vitamin C đến sự thay đổi màu sắc của sản phẩm
Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố. Nhân tố F: Nồng độ vitamin C (%), 3 mức độ.
G1: 0,02 G2: 0,04 G3: 0,06
Tổng số nghiệm thức thực hiện: 3 nghiệm thức với hai lần lặp lại. d) Tiến hành thí nghiệm
Thay đổi nồng độ vitamin C theo sơ đồ bố trí thí nghiệm và cố định tất cả các thông số còn lại. Sau đó tiến hành theo dõi màu sắc của sản phẩm trong thời gian bốn tuần. 3.2.4.3 Tannin G1 G2 G3 60 % nước Điều chỉnh pH: 3,4 45oBrix Nghiền mịn Hỗn hợp Xử lý Sim Gia nhiệt Rót nóng Làm mát, tạo gel
Theo dõi màu sắc trong bốn tuần
Vitamin C Nồng độ pectin 1,6%
Nhiệt độ gia nhiệt 85oC Thời gian gia nhiệt 7 phút Kali sorbate 0,05%
a) Mục đích
Tìm ra nồng độ tannin thích hợp nhất nhằm giữ được màu tím đặc trưng của sản phẩm.
b) Chuẩn bị mẫu
Tương tự như các thí nghiệm trước. c) Bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.7.
Hình 3.7: Sơđồ khảo sát ảnh hưởng của tanin đến sự thay đổi màu sắc của sản phẩm.
Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố. Nhân tố H: Nồng độ tannin (%), 3 mức độ. H1: 0,02 H2: 0,04 H3: 0,06 H1 H2 H3 60 % nước Điều chỉnh pH: 3,4 45oBrix Nghiền mịn Hỗn hợp Xử lý Sim Gia nhiệt Rót nóng Làm mát, tạo gel
Theo dõi màu sắc trong bốn tuần Tannin Nồng độ pectin 1,6%
Nhiệt độ gia nhiệt 85oC Thời gian gia nhiệt 7 phút Kali sorbate 0,05%
d) Tiến hành thí nghiệm
Thay đổi nồng độ tannin sử dụng theo sơ đồ bố trí thí nghiệm và cố định tất cả các thông số còn lại. Sau đó tiến hành theo dõi màu sắc của sản phẩm trong thời gian bốn tuần.
3.2.4.4 Acid tartaric
a) Mục đích
Tìm ra nồng độ acid tartaric thích hợp nhất nhằm giữ được màu tím đặc trưng của sản phẩm.
b) Chuẩn bị mẫu
Tương tự như các thí nghiệm trước. c) Bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.8.
Hình 3.8: Sơđồ khảo sát ảnh hưởng của acid tartaric đến sự thay đổi màu sắc của sản phẩm.
Nồng độ pectin 1,6% Nhiệt độ gia nhiệt 85oC Thời gian gia nhiệt 7 phút Kali sorbate 0,05% Acid tartaric 60 % nước Điều chỉnh pH: 3,4 45oBrix Nghiền mịn Hỗn hợp Xử lý Sim Gia nhiệt Rót nóng Làm mát, tạo gel
Theo dõi màu sắc trong bốn tuần