5. Điểm mới của luận án
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. P ươ p áp cô ệ
Quy trình công nghệ sản xuất matcha trong luận án được áp dụng cơ ản theo công nghệ truyền thống của Nhật Bản có bổ sung thêm công đoạn héo chè với mục đích để cải thiện
43
mùi thơm và vị cho sản phẩm, các thông số công nghệ sẽ được cụ thể dựa trên đặc điểm của các giống chè Việt am. uy trình sơ ộ được thể hiện trong hình 2.1:
Hình 2. 1.Sơ đồ nghiên cứu quy trình sản xuất bột chè xanh dạng matcha Thuyết minh quy trình:
Trong quy trình này phân chia sơ ộ thành 2 phần nhỏ. Phần thứ nhất tập trung vào giai đoạn tạo nguyên liệu (thông qua nghiên cứu sự ảnh hưởng của quá trình che phủ). Phần thứ hai tập trung vào công nghệ chế biến để hình thành bột chè matcha và ứng dụng trong một số sản phẩm thực phẩm.
- Xây dựng 2 lô thí nghiệm tương ứng với 2 giống chè. Diện tích mỗi lô của mỗi giống chè là 840 m2.
- Che phủ cây chè: mục đích làm giảm cường độ ánh sáng, để tăng sự tích lũy hàm lượng L - theanine, chlorophyll. Dùng lưới che nắng để che phủ lên cây chè. Sử dụng loại lưới được mô tả trong phần 2.3.2.1 và hình 2.2. Độ thưa, dầy của lưới và số lớp lưới che phủ sẽ làm giảm cường độ ánh sáng ở các mức khác nhau. Trước tiên, đánh giá khả năng làm giảm cường độ ánh sáng của các loại lưới và số các lớp lưới. Sau khi đã chọn sơ ộ được loại lưới, áp dụng trên các mẫu thí nghiệm để xác định được miền cường độ ánh sáng che phủ.
Che phủ cây chè Thu hoạch Cây chè Đọt chè Diệt men Sấy khô Nghiền Matcha Héo chè
44
- Thu hoạch: để thu nhận được các đọt chè 1 búp 3 lá, thu hái mẫu sau các khoảng thời gian 10, 15, 20, 25, 30 ngày che phủ để phân tích hàm lượng chlorophyll, L - theanine, EGCG. Thu hái bằng tay những đọt chè 1 búp 3 lá non trên cành ch đã phát triển có 5 - 6 lá. Khi hái 1 búp 3 lá xong, còn 2 - 3 lá chừa lại (vụ xuân) tạo điều kiện cho cây chè tiếp tục sinh trưởng và phát triển ra búp ở nách của những lá chừa. Những úp này để cho những lần thu hái tiếp. Chính vì vậy, trong khi thu hái có rất nhiều đọt chè mới phát triển được 1 búp 2, 3 lá sẽ không được hái mà để lại trật chè sau, hoặc những đọt chè mới nhú để lại trật chè tiếp sau nữa. Thu hái vào thời điểm sáng sớm, sau đó để héo nhẹ ở điều kiện tự nhiên trên nong với độ dày lớp chè 3 - 5 cm, thời gian héo khoảng 240 phút. Khi kiểm tra thấy lá chè mềm mại, xuất hiện mùi thơm là đạt yêu cầu.
- Diệt men: mục đích sử dụng nhiệt độ để đình chỉ mọi hoạt động của men (enzym) để cố định màu xanh của lá chè và các hợp chất hữu cơ khác làm cho nước chè có mầu xanh cũng như làm tăng mùi thơm và giảm các chất gây hăng ngái trong chè. Nghiên cứu diệt men theo 3 phương pháp: hấp diệt men, xào diệt men và diệt men bằng vi sóng để từ đó tìm ra phương pháp diệt men phù hợp.
- Sấy: để làm khô và giữ được chất lượng của chè. Sử dụng phương pháp sấy thường bằng không khí nóng và phương pháp sấy ơm nhiệt.
- Nghiền: mục đích tạo ra sản phẩm bột chè xanh dạng matcha. Sử dụng phương pháp nghiền truyền thống là nghiền bằng cối đá. Phương pháp này làm giảm sự ma sát tạo nhiệt hơn so với những phương pháp khác (tương ứng với việc hạn chế tối đa sự hao tổn các chất có hoạt tính sinh học).
2.3.2. P ươ p áp bố trí t í iệm
2.3.2.1. Bố trí thí nghiệm để x c định tính chất vật liệu che phủ phù hợp
- Sử dụng lưới che nắng để che phủ với mục tiêu để giảm cường độ ánh sáng. Tuy nhiên mỗi loại lưới có khả năng giảm cường độ ánh sáng khác nhau. Đồng thời muốn tìm ra miền ánh sáng gần đúng với điều kiện tư nhiên của các lớp lưới che phủ đó, tiến hành thực nghiệm như sau:
+ Dùng một chiếc hộp kín có kích thước (dài x rộng x cao: 170 cm x 170 cm x 170 cm) hở miệng. Phía mặt đằng trước hộp, khoét một lỗ cách đáy thùng 8 cm, đây là vị trí đưa thiết bị đo cường độ ánh sáng để đo cường độ ánh sáng dưới lưới (hình 2.2).
45
Hình 2. 2. Mô hình thí nghiệm xác định độ che phủ của vật liệu
+ Dùng lưới bằng chất d o mầu đen do Công ty Cổ phần lưới Thái Việt sản xuất gồm 2 loại lưới thưa và lưới dầy (hình 2.3). Theo quy định của nhà sản xuất lưới thưa có khả năng che phủ giảm 60% cường độ ánh sáng; lưới dầy có khả năng che phủ giảm 70% cường độ ánh sáng. Sử dụng 2 loại lưới này che phủ lên trên miệng hộp với số lượng các lớp lưới khác nhau được ký hiệu:
1 lớp lưới thưa: 1T 1 lớp lưới dầy: 1D 2 lớp lưới thưa: 2T
1 lớp lưới thưa và 1 lớp lưới dầy: 1T1D 2 lớp lưới dầy: 2D
Loại lưới dầy Loại lưới thưa
Hình 2. 3.Loại lưới sử dụng để che nắng
- Lựa chọn ngày nắng và thời điểm nắng nhất (12 - 13 h) trong ngày, dùng thiết bị đo cường độ ánh sáng Extech Light Meter Model 401025 – ITALIA đo tại vị trí ngay bên trên lớp lưới (bên ngoài hộp) và dưới lớp lưới (bên trong hộp). Vị trí điểm đo cường độ ánh sáng
170 cm 80 cm Vị trí đo CĐAS Lớp lưới phủ 170 c m 170 c m
46
bên dưới lớp lưới là vị trí cách khoảng 80 cm tính từ đáy hộp. Từ đó tính được cường độ ánh sáng giảm tương ứng với số lớp lưới che phủ.
Mức độ che phủ giảm được tính theo công thức:
% 100 1 2 1 x I I I Z
Trong đó Z: là mức độ giảm của cường độ ánh sáng I1: cường độ ánh sáng đo được bên trên lớp lưới I2: cường độ ánh sáng đo được ên dưới lớp lưới
2. .2.2. c định cường độ nh s ng trung b nh trong ngày và trong th ng của vụ chè
Vào các ngày 5, 10, 15, 20, 25, 30 trong các tháng của vụ ch (từ tháng 3 đến tháng 8), cứ 2 giờ tiến hành đo cường độ ánh sáng 1 lần từ 8 giờ đến 16 giờ trong ngày; sau đó tính
cường độ ánh sáng trung bình trong ngày và trong tháng (số liệu được trình bày tại Phụ lục 1).
2.3.2.3. Phương ph p che phủ a. Cách che phủ
- Hai lô chè thí nghiệm giống Phúc Vân Tiên (PVT) và giống Kim Tuyên (KT), diện tích của mỗi lô là 840 m2, chia mỗi lô thành 7 ô chè bằng nhau. Mỗi ô có diện tích 120 m2 được bố trí tương ứng với công thức thí nghiệm như sau :
Giống chè PVT
Ô che phủ vào thời điểm tháng 3: PVT.3 Ô che phủ vào thời điểm tháng 4: PVT.4 Ô che phủ vào thời điểm tháng 5: PVT.5 Ô che phủ vào thời điểm tháng 6: PVT.6 Ô che phủ vào thời điểm tháng 7: PVT.7 Ô che phủ vào thời điểm tháng 8: PVT.8 Ô không che phủ làm đối chứng: PVT.ĐC
Giống chè KT
Ô che phủ vào thời điểm tháng 3: KT.3 Ô che phủ vào thời điểm tháng 4: KT.4 Ô che phủ vào thời điểm tháng 5: KT.5 Ô che phủ vào thời điểm tháng 6: KT.6 Ô che phủ vào thời điểm tháng 7: KT.7 Ô che phủ vào thời điểm tháng 8: KT.8 Ô không che phủ làm đối chứng: KT.ĐC - Từ mỗi ô có diện tích 120 m2 được chia thành 4 phần (diện tích mỗi phần 30m2: 3 m x 10 m) tương ứng với 4 công thức thí nghiệm ở 4 mức độ che phủ khác nhau (riêng ô đối chứng không chia). Sử dụng các lớp lưới như đã xác định ở trên (1T, 1D, 2T, 1T1D) che phủ lên ô chè theo công thức thí nghiệm.
- Lưới được che phủ phía trên cây chè cách mặt tán chè khoảng 90 cm (tính từ mặt đất lên khoảng 170cm).
47
b. Thời điểm che phủ
- Thời gian che phủ được tính ngay sau khi tiến hành che phủ lên cây chè vừa được hái theo phương pháp san trật (mỗi trật chè từ 10 -12 ngày); Bố trí mẫu thí nghiệm của hai giống chè theo sơ đồ sau (hình 2.4 và 2.5):
Hình 2. 4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khi che phủ của giống PVT
Hình 2. 5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khi che phủ của giống KT
Từ cách bố trí mẫu thí nghiệm khi che phủ theo sơ đồ hình 2.4 và 2.5 được thể hiện theo ma trận tại bảng 2.1
Bảng 2. 1.Ma trận bố trí thí nghiệm theo giống chè, số lớp lưới che phủ và thời gian che phủ trong vụ chè
Tháng
Giống PVT Giống KT
Số lớp lưới che phủ Số lớp lưới che phủ
1T 1D 2T 1D1T 1T 1D 2T 1D1T 3 PVT 3.1 PVT 3.2 PVT 3.3 PVT 3.4 KT 3.1 KT 3.2 KT 3.3 KT 3.4 4 PVT 4.1 PVT 4.2 PVT 4.3 PVT 4.4 KT 4.1 KT 4.2 KT 4.3 KT 4.4 5 PVT 5.1 PVT 5.2 PVT 5.3 PVT 5.4 KT 5.1 KT 5.2 KT 5.3 KT 5.4 6 PVT 6.1 PVT 6.2 PVT 6.3 PVT 6.4 KT 6.1 KT 6.2 KT 6.3 KT 6.4 7 PVT 7.1 PVT 7.2 PVT 7.3 PVT 7.4 KT 7.1 KT 7.2 KT 7.3 KT 7.4 8 PVT 8.1 PVT 8.2 PVT 8.3 PVT 8.4 KT 8.1 KT 8.2 KT 8.3 KT 8.4
Ký hiệu số lớp lưới đã được chú thích trong phần 2.3.2.1
- Vị trí đo cường độ ánh sáng ngoài và trong lưới ở mẫu thí nghiệm giống như trong mục 2.3.2.1 (mô hình để xác định cường độ ánh sáng giảm của các lớp lưới) :
10m PVT 3.1 PVT 4.1 PVT 5.1 PVT 6.1 PVT 7.1 PVT 8.1 ĐC 10m PVT 3.2 PVT 4.2 PVT 5.2 PVT 6.2 PVT 7.2 PVT 8.2 10m PVT 3.3 PVT 4.3 PVT 5.3 PVT 6.3 PVT 7.3 PVT 8.3 10m PVT 3.4 PVT 4.4 PVT 5.4 PVT 6.4 PVT 7.4 PVT 8.4 3m 3m 3m 3m 3m 3m 3m 10m KT 3.1 KT 4.1 KT 5.1 KT 6.1 KT 7.1 KT 8.1 ĐC 10m KT 3.2 KT 4.2 KT 5.2 KT 6.2 KT 7.2 KT 8.2 10m KT 3.3 KT 4.3 KT 5.3 KT 6.3 KT 7.3 KT 8.3 10m KT 3.4 KT 4.4 KT 5.4 KT 6.4 KT 7.4 KT 8.4 3m 3m 3m 3m 3m 3m 3m
48
+ Vị trí ên ngoài lưới : ên trên lưới hoặc bên cạnh ngoài lưới
+ Vị trí bên trong lưới: cách mặt tán chè khoảng 1 cm, tương đương cách từ mặt đất lên khoảng 80 cm.
- Từ kết quả mức độ giảm cường độ ánh sáng của số các lớp lưới che phủ (tại mục 2.3.2.1) và kết quả cường độ ánh sáng trung bình tại các tháng trong năm của vụ chè (tại mục 2.3.2.2), xác định được miền cường độ ánh sáng che phủ của các mẫu thí nghiệm.
2.3.2.4. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của phương ph p diệt men đến chất lượng của bột chè xanh dạng matcha
Hiện nay ở nước ta, trong công nghệ sản xuất ch xanh, trước khi diệt men ch được héo tự nhiên nên không nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ héo mà sử dụng kết quả nghiên cứu tổng quan [1]. Đọt ch được héo sơ ộ bằng phương pháp héo tự nhiên như sau: đọt chè được rải đều trên các nong với độ dày 3 - 5 cm, để trong điều kiện tự nhiên trong thời gian khoảng thời gian là 4 giờ, trong quá trình héo 3 phút đảo nhẹ chè trên nong 1 lần (hình 2.6).
Hình 2. 6.Nong chè héo
Sau 4 giờ héo, nhận thấy lá chè mềm mại, đặc biệt lúc này xuất hiện mùi thơm. Sau đó, ch được tiến hành diệt men với 3 phương pháp: hấp diệt men, xào diệt men và diệt men bằng vi sóng.
a. Thiết bị sử dụng:
- Thiết ị hấp bằng hơi nước bão hòa emmert WB7 (Đức) (hình 2.7a)
- Thiết bị diệt men vi sóng gia đình SA SU G GE371K ( alaysia) (hình 2.7 ) - Thiết ị xào diệt men (Trung uốc) (hình 2.7 c)
49
Thiết bị hấp diệtmen (a) Thiết bị vi sóng b
Thiết bị xào diệt men (c) Dụng cụ đo nhiệt độ (d)
Hình 2. 7.Thiết bị sử dụng để diệt men b. Phương ph p diệt men:
- Phương ph p hấp bằng hơi nước bão hòa: cân lượng mẫu khoảng 500 gam, cho chè vào nồi hấp nồi hấp khi nước sôi đạt nhiệt độ 100oC (hình 2.7a). Thời gian hấp được tính khi bắt đầu cho ch tươi vào trong nồi hấp. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian hấp: 1 phút, 2 phút, 3 phút, và 4 phút đối với mỗi giống chè tương ứng với ký hiệu các mẫu như sau:
PVT H1 PVT H2 PVT H3 PVT H4 KT H1 KT H2 KT H3 KT H4
Trong đó: PVT, KT: Giống Phúc Vân Tiên và Kim Tuyên H: diệt men bằng phương pháp hấp
1, 2, 3: là thời gian hấp diệt men, tính bằng phút.
- Phương ph p xào: Thí nghiệm diệt men được tiến hành trên chảo điện có đường kính 40 cm, nhiệt được cấp cho chảo là hệ thống dây maiso, nhiệt độ được điều chỉnh bằng việc điều chỉnh điện áp vào hệ thống dây maiso nhờ núm xoay (hình 2.7c). Thiết bị đo nhiệt độ khối ch được thực hiện bằng nhiệt kế bức xạ hồng ngoại (hình 2.7d). Nghiên cứu
50
ảnh hưởng của nhiệt độ xào diệt men của mỗi giống chè tại 60o
C, 70oC, 80oC và 90oC tương đương với ký hiệu các mẫu:
PVT X60 PVT X70 PVT X80 PVT X90 KT X60 KT X70 KT X80 KT X90
Trong đó: PVT, KT: Giống Phúc Vân Tiên và Kim Tuyên X: diệt men bằng phương pháp xào
60, 70, 80, 90: là nhiệt độ diệt men, tính bằng oC
- Phương ph p diệt men bằng vi sóng: sử dụng thiết bị vi sóng gia đình Samsung GE731K, công suất vi sóng 1100W – 1150W, kích thước đĩa 28 mm (hình 2.7 ). Cân 0,36 kg đối với giống chè PVT và 0,28 kg đối với giống chè KT tương đương với độ dầy lớp chè 2 cm, sau đó diệt men ở chế độ vi sóng trong các khoảng thời gian 2, 3, 4 phút tương ứng với ký hiệu các mẫu thí nghiệm:
PVT VS2 PVT VS3 PVT VS4 KT VS2 KT VS3 KT VS4
Trong đó: PVT, KT: Giống Phúc Vân Tiên và Kim Tuyên
VS2, VS3, VS4: diệt men bằng vi sóng thời gian 2, 3, 4 phút
Sau mỗi phương pháp diệt men, các mẫu được xác định hoạt tính men peroxydaza. Sau đó lựa chọn mẫu có chất lượng tốt nhất, tiến hành sấy khô ở nhiệt độ 80oC đến khi độ ẩm giảm còn 3 - 4%, nghiền thành bột chè xanh dạng matcha và nhận xét đánh giá cảm quan sản phẩm bằng phương pháp cho điểm .
2.3.2.5. Bố trí thí nghiệm khảo sát chế độ sấy a. Thí nghiệm lựa chọn phương ph p sấy
Để so sánh lựa chọn phương pháp sấy phù hợp với chất lượng sản phẩm, luận án nghiên cứu ảnh hưởng của 2 phương pháp sấy bằng không khí nóng và sấy ơm nhiệt ( PD) đến khả năng giảm ẩm và chất lượng của sản phẩm. Sử dụng thiết bị sấy như sau:
- Sấy bằng không khí nóng sử dụng thiết bị sấy thường 6CZS - 41 memmert – Đức (hình 2.8a): với đầu dò nhiệt độ Pt100 Class A. Khoảng nhiệt độ cài đặt: 50 - 220oC. Đối lưu không khí tự nhiên, điều chỉnh tay. Chế độ hoạt động: chạy liên tục và chạy theo thời gian
51
từ 1 phút đến 99 giờ 59 phút, bộ điều khiển tự động ngắt gia nhiệt và về chế độ chờ (stand- by). Nguồn điện: 230V ± 10%, 50/60Hz.
- Sấy ơm nhiệt: sử dụng thiết bị sấy ơm nhiệt kiểu sấy tĩnh (hình 2.8 ) công suất 0,75 Kw/1fa/220V/50Hz, gồm 4 khay sấy kích thước (500 x 400) mm, tác nhân sấy tuần hoàn theo hướng song song với bề mặt khay sấy. Chế độ làm việc của thiết bị trong phạm vi điều chỉnh nhiệt độ từ 25 - 55oC, tốc độ gió từ 0,5 - 2,5 m/s. Trong đó chức năng điều chỉnh nhiệt độ sấy được cài đặt và điều khiển tự động nhờ thiết bị vi xử lý Fox - 2002 (Hàn Quốc). Tốc độ gió được điều chỉnh bằng biến tần để tăng hoặc giảm tốc độ vòng quay của quạt gió, kiểm tra tốc độ gió bằng thiết bị đo tốc độ gió Testo 445 (Đức) (hình 2.8c).
Hình 2. 8.Thiết bị sử dụng để sấy chè
Thí nghiệm lựa chọn phương pháp sấy bố trí (hình 2.8d) như sau: rải đều chè lên khay sấy với độ dầy lớp chè 30 mm; nhiệt độ tác nhân sấy 50oC; tốc độ tác nhân sấy 2 m/s. Tương đương mẫu thí nghiệm được ký hiệu như sau:
PVT ST: chè PVT sấy thường (a)
Thiết bị sấy thường 6CZS-41- Đức