Chương 4: KẾT QUẢ BÀN LUẬN
KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP KHỬ CAFFEINE
Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp trích ly khử caffeine
Kết quả thu được về ảnh hưởng của các kỹ thuật hỗ trợ trích ly khác nhau: vi sĩng, thanh siêu âm và gia nhiệt dẫn đến hiệu suất khử caffeine và độ tổn thất chất khơ khác nhau được thể hiện ở bảng 4.6 và hình 4.1.
Bảng 4.6: Hiệu suất khử caffeine và độ tổn thất chất khơ của từng phương
pháp STT Điều kiện trích ly Hiệu suất khử caffeine (%) Độ tổn thất chất khơ (%)
Ngoại quan cà phê
1 Vi sĩng, 4 phút 28.42 10.01 Hạt ngả sang màu nâu đen 2 Vi sĩng, 7 phút 31.89 27.00 Hạt ngả sang màu nâu đen 3 Siêu âm, 20 phút 52.48 40.47 Hạt màu nâu cánh dán 4 Siêu âm, 40 phút 60.07 43.16 Hạt màu nâu cánh dán đậm 5 Gia nhiệt, 1 giờ 78.98 62.86
Hạt màu đen, co lại, cấu trúc hơi chai cứng 6 Gia nhiệt, 2
giờ 82.29 66.36
Hạt màu đen, co lại, cấu trúc hơi chai cứng
Hình 4.2: Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hiệu suất khử caffeine và độ
tổn thất chất khơ
Kết quả trên bảng 4.6, cũng như kết quả nghiên cứu trước đĩ, cho thấy với tính chất dung mơi khơng đổi nhưng phương pháp trích ly ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất khử caffeine, độ tổn thất chất khơ và ngoại quan của hạt. Hiệu suất khử caffeine cĩ thể đạt cao nhất là 82.29% khi trích ly ở điều kiện nhiệt độ cao và thời gian dài (83 – 85oC, trong 2h) nhưng độ tổn thất chất khơ cao – 66.36%, đồng thời màu sắc và trạng thái của hạt biến đổi mạnh. Hiệu quả khử caffeine cao thứ hai là phương pháp siêu âm (52.48% – 60.07%) với thời gian xử lý khá dài (20 – 40 phút) và độ tổn thất chất khơ cũng khá cao, trên 40%. Trong khi bằng kỹ thuật vi sĩng trong thời gian ngắn (3 – 7 phút) cĩ thể khử được 41.81% caffeine mà độ tổn thất chất khơ tương đối thấp (khoảng 27% – vi sĩng 7 phút).
Trong nghiên cứu trước, quá trình trích ly bằng siêu âm sử dụng bể siêu âm nên hiệu suất khử caffeine thấp (khoảng 20% – trong điều kiện xử lý 40 phút). Trong thí nghiệm này, chúng tơi sử dụng thanh siêu âm cĩ năng suất thay đổi nên hiệu suất khử caffeine trong cà phê cao hơn rất nhiều (60% – trong điều kiện xử lý 40 phút). Để kiểm tra lại hiệu quả của phương pháp trích ly, chúng tơi tiến hành thí
nghiệm so sánh hiệu suất khử caffeine cùng với độ tổn thất chất khơ của phương pháp vi sĩng và phương pháp siêu âm.
So sánh hiệu quả của phương pháp vi sĩng với phương pháp dùng thanh siêu âm
Ở thí nghiệm này chúng tơi tiến hành khảo sát phương pháp dùng thanh siêu âm ở các mức năng suất khác nhau (20% và 40%) và thời gian xử lý ngắn hơn (10 phút), đồng thời tiến hành thí nghiệm trích ly bằng phương pháp vi sĩng với thời gian 4 phút – 2 lần. Kết quả thu được trong bảng 4.7 và hình 4.2.
Bảng 4.7: So sánh hiệu quả trích ly của phương pháp vi sĩng và phương
pháp siêu âm Vi sĩng, 2 lần 4 phút Siêu âm 10 phút-20% Siêu âm 10 phút-40% Hiệu suất khử caffeine (%) 32.23 23.64 28.57 Độ tổn thất chất khơ (%) 26.99 31.91 39.16
Hình 4.3: So sánh hiệu suất khử caffeine và độ tổn thất chất khơ của
phương pháp vi sĩng và phương pháp siêu âm
So với bể siêu âm, thanh siêu âm cĩ hiệu quả hơn nhiều. Kết quả thí nghiệm cho thấy thời gian xử lý và năng suất của thanh siêu âm cĩ ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly. Khi tăng mức năng suất của thanh siêu âm (20% và 40%), ở cùng thời gian xử lý (10 phút), thì hiệu suất khử caffeine tăng 1.2 lần, đồng thời độ tổn thất chất khơ tăng 1.2 lần. Thời gian xử lý càng dài, hiệu suất khử caffeine và độ tổn thất chất khơ càng cao. Ở cùng mức năng lượng 20%, tăng thời gian xử lý từ 10 – 20 phút, hiệu suất khử caffeine tăng 2.2 lần (tương đương với 122%), và độ tổn thất chất khơ tăng 1.3 lần (tương đương với 26.8%). Như vậy cĩ thể thấy thời gian xử lý ảnh hưởng rất nhiều tới hiệu quả trích ly.
Đối với phương pháp vi sĩng, thời gian xử lý càng dài thì hiệu suất khử và độ tổn thất chất khơ càng tăng. Khi tăng thời gian xử lý từ 4 – 7 phút, hiệu suất khử caffeine tăng 1.1 lần ứng với 12.2% và độ tổn thất chất khơ tăng 2.7 lần ứng với 170%.
phương pháp vi sĩng và phương pháp siêu âm thì phương pháp vi sĩng cĩ hiệu quả hơn. Theo bảng 4.7 và hình 4.2 ta thấy, mẫu xử lý vi sĩng ở điều kiện 8 phút (2 lần 4 phút) cĩ hiệu suất khử caffeine cao hơn 1.13 lần so với mẫu siêu âm trong 10 phút (năng suất 40%), đồng thời độ tổn thất chất khơ trong mẫu vi sĩng thấp hơn so với mẫu siêu âm (vi sĩng – 26.99%, siêu âm – 39.16%).
Kết quả khảo sát cho cùng kết luận với nghiên cứu của Ths. Bùi Phương Ngọc, phương pháp trích ly vi sĩng giúp khử caffeine hiệu quả trong thời gian ngắn nhất. Do đĩ cũng ít ảnh hưởng tới chất lượng cảm quan của sản phẩm so với phương pháp nhiệt truyền thống và phương pháp siêu âm. Điều này cĩ thể giải thích là do tác động của vi sĩng làm tăng vận tốc khuếch tán của phân tử, tăng nhiệt độ và tác động đến các phân tử bên trong sản phẩm dưới tác dụng của điện trường, giúp hỗ trợ quá trình trích ly tốt hơn trong thời gian ngắn hơn, ít gây ảnh hưởng tới cảm quan sản phẩm. Chính vì vậy, chúng tơi tiếp tục tiến hành nghiên cứu để tối ưu hĩa các thơng số trong quá trình trích ly bằng phương pháp vi sĩng nhằm nâng cao hiệu quả khử caffeine mà đảm bảo lượng chất khơ bị tổn thất thấp nhất cĩ thể.