Xác định thông số kỹ thuật thích hợp cho quy trình sản xuất nước uống đóng chai từ bí đỏ và đậu xanh tại các công đoạn chính, từ đó đề xuất quy trình thử nghiệm sản phẩm.
Sản xuất thử nghiệm sản phẩm tại phòng thí nghiệm theo quy trình đề xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm.
Sơ bộ tính chi phí nguyên vật liệu cho một đơn vị sản phẩm.
2.3. Quy trình công nghệ sản xuất nƣớc uống từ bí đỏ và đậu xanh dự
Nước chần bí đỏ
Gia nhiệt Bảo quản
Thanh trùng, Làm nguội
Dán nhãn Rót lọ
Ghép nắp Rửa, vô trùng bao bì
Phối trộn Đồng hóa Đường Đậu xanh Lựa chọn Ngâm Tách vỏ Nấu
Thu dịch đậu xanh Lọc Xay Bí đỏ Lựa chọn Rửa Sơ chế (Tách vỏ, bỏ hạt, cắt miếng) Chần Thu dịch bí đỏ Lọc Xay Nước Thành phẩm Bã Bã
2.3.2. Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu
Chất lượng nguyên liệu là yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau này.
Bí đỏ: Bí đỏ chọn những quả giống bí trái tròn dẹt, có khía, trái già màu
vàng, da nhăn hoặc không nhăn, thịt dầy, dẻo, màu vàng tươi, phẩm chất ngon thuộc giống bí Vàm Răng, đạt độ chín kỹ thuật, không nên chọn những quả bí non hay bị hư, úng thối, sâu bệnh vì nó sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.
Đậu xanh: Đậu xanh là loại còn vỏ và đạt các yêu cầu về nguyên liệu đậu
xanh: hạt nguyên vẹn, trơn, bóng, vỏ có màu xanh sáng, mùi đặc trưng, không lẫn tạp các tạp chất cơ học như cát, sỏi, đá, không lẫn các hạt sâu mọt, các hạt bị mốc, các hạt kém phẩm chất.
Lựa chọn
Nhằm tách loại những quả bí đỏ và những hạt đậu xanh không đạt yêu cầu để thuận tiện cho quá trình chế biến về sau và đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm.
Rửa
Rửa không chỉ loại bỏ được các tạp chất vô cơ (đất, đá, cát bụi trong quá trình trồng trọt, bảo quản, vận chuyển) mà còn tạp chất hữu cơ (cành, lá, thuốc bảo vệ thực vật), đặc biệt giảm đáng kể số lượng vi sinh vật trên bề mặt ngoài nguyên liệu. Yêu cầu trong quá trình rửa là nguyên liệu sau khi rửa phải không bị dập nát, các chất dinh dưỡng ít bị tổn thất, thời gian rửa ngắn, tốn ít nước.
Sơ chế
Vỏ, hạt, …là những thành phần không ăn được hoặc có giá trị dinh dưỡng kém, nếu không loại bỏ sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm về sau nên cần phải loại bỏ. Trong quá trình sơ chế cần dùng dao sắc để tiến hành sơ chế để giảm bớt tiêu hao nguyên liệu để giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm. Sau khi gọt vỏ, bỏ hạt,…tiến hành cắt bí đỏ thành miếng có bề dày khoảng 0,2 ÷ 0,3 cm để thuận lợi cho quá trình chần, xay.
Chần
Làm cho cấu trúc tế bào mềm hơn do đó dễ xay nên làm tăng hiệu suất xay. Tiêu diệt một lượng đáng kể vi sinh vật.
Vô hoạt enzyme.
Cố định màu, giảm mùi nồng của bí đỏ.
Ngâm đậu, tách vỏ
Ngâm đậu nhằm làm mềm hạt, vỏ bong ra tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn tách vỏ. Như đã biết khi ngâm đậu xanh thì phải đảm bảo sao cho hạt đậu trương nở vừa đủ, không nên ngâm quá lâu cũng như quá nhanh vì nếu ngâm quá lâu thì sẽ tổn hao các chất khô, còn nếu ngâm nhanh thì hạt đậu chưa đủ trương nở. Vì vậy cần xác định chế độ ngâm thích hợp.
Đậu xanh sau khi ngâm tiến hành tách vỏ nhằm loại bỏ các chất tạo cặn, xeluloza tạo mùi, vị, màu xấu cho sản phẩm sau này. Đồng thời, mặc dù vỏ đậu xanh chứa nhiều hợp chất sinh học rất tốt cho sức khỏe người tiêu dùng, nhưng đối với các loại ngũ cốc, vỏ là bộ phận dễ nhiễm độc tố aflatoxin nhất, vì vậy để đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng nên loại vỏ.
Nấu
Nấu nhằm làm mềm hạt đậu. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xay, rút ngắn thời gian xay. Nấu đậu xanh đến khi hạt đậu mềm là được.
Xay, lọc
Đối với bí đỏ:
Bí đỏ sau khi chần được đem đi xay bằng máy xay sinh tố, nhằm mục đích phá vỡ tế bào tạo điều kiện cho chất khô trong tế bào thoát ra, tăng lượng dịch thu được. Trong quá trình xay tiến hành bổ sung thêm nước chần để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xay, lọc và đảm bảo chất lượng dịch lọc phù hợp với yêu cầu chất lượng của sản phẩm.
Sau khi xay, tiến hành lọc kỹ bằng vải lọc nhằm loại bớt phần thịt quả và các bã nhỏ, các loại sạn lẫn vào để đảm bảo chất lượng của dịch bí đỏ thu được. Bã bí đỏ loại ra ở công đoạn lọc có thể tận thu để làm bột dinh dưỡng.
Đối với đậu xanh:
Đậu xanh sau khi nấu và làm nguội được đem đi xay bằng máy xay sinh tố nhằm mục đích phá vỡ tế bào tạo điều kiện cho chất khô trong tế bào thoát ra, tăng lượng dịch thu được. Trong quá trình xay bổ sung thêm nước để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xay, lọc và đảm bảo chất lượng dịch lọc phù hợp với yêu cầu chất lượng của sản phẩm.
Sau khi xay, tiến hành lọc kỹ bằng vải lọc nhằm loại bỏ những hạt bột có kích thước lớn, xenluloza, cát, bụi,…tạo trạng thái đồng nhất cho dịch đậu xanh. Bã đậu xanh loại ra ở công đoạn lọc có thể tận thu để làm bột dinh dưỡng.
Do đây là dạng nước quả đục nên không nhất thiết phải loại bỏ hoàn toàn phần thịt quả.
Phối trộn
Dịch bí đỏ và đậu xanh được phối trộn với nhau để tăng giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm. Ngoài ra, còn bổ sung thêm đường để điều vị, tạo vị hài hòa cho sản phẩm.
Đồng hóa
Sau khi phối trộn tiến hành đồng hóa để tạo sự đồng đều trong toàn khối dịch, góp phần làm giảm sự phân tầng, phân lớp trong quá trình bảo quản.
Gia nhiệt
Gia nhiệt có tác dụng bài khí, tăng độ chân không cho sản phẩm, giảm áp suất trong hộp khi thanh trùng. Ngoài ra còn tiêu diệt một phần vi sinh vật. Nâng nhiệt đến 85 ÷ 90 0
C rồi rót nóng vào lọ.
Rót lọ, ghép nắp
Ngay sau khi nâng nhiệt ta tiến hành rót nóng vào lọ. Khi rót nóng thì lượng hơi bốc lên từ thực phẩm càng nhiều, càng đuổi nhiều không khí ra khỏi khoảng không đỉnh hộp, khi đó ghép nắp ngay. Khi lọ nguội, hơi nước ngưng tụ tạo khoảng không đỉnh hộp nhiều hơn. Mức dịch rót cách miệng lọ khoảng 2 ÷ 3 cm.
Thanh trùng, làm nguội
Trong sản xuất đồ hộp, thanh trùng là một quá trình quan trọng quyết định đến khả năng bảo quản và chất lượng của sản phẩm. Thanh trùng không phải tiêu diệt 100% vi sinh vật có trong hộp mà chỉ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh, các vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm. Những vi sinh vật còn lại phải không gây bất cứ ảnh hưởng xấu nào đến đồ hộp trong thời gian bảo quản và sử dụng, cũng như sức khỏe người tiêu dùng. Tùy loại thực phẩm mà có chế độ thanh trùng khác nhau. Đối với đồ hộp axit cao (pH < 4,5) thì thường thanh trùng ở nhiệt độ 80 ÷ 100 0C, còn đồ hộp ít chua (pH = 4,5 ÷ 6) và không chua (pH > 6) được thanh trùng trên 100 0C. Sau thanh trùng đem làm nguội đến 35 ÷ 40 0
C rồi dán nhãn, bảo quản để ổn định sản phẩm.
Dán nhãn, bảo quản
Sau khi thanh trùng, làm nguội sản phẩm được đưa đi dán nhãn và bảo quản để hoàn thiện sản phẩm. Dán nhãn để tạo ấn tượng đầu tiên đập vào mắt của khách hàng và cung cấp thông tin về nội dung hàng hóa cho khách hàng. Bảo quản để tiếp tục ổn định tạo mùi vị đặc trưng cho sản phẩm, cũng trong thời gian này có thể sớm phát hiện ra các hộp đồ hộp bị hư hỏng từ đó điều chỉnh chế độ thanh trùng cho đạt yêu cầu, tìm cách khắc phục và xử lý sản phẩm bị hư hỏng.
2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
2.4.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian chần bí đỏ thích hợp
Theo tham khảo tài liệu, chọn thời gian chần 1 – 7 phút, ở nhiệt độ 100 ± 1 0C, khi xay bổ sung nước chần với tỷ lệ bí đỏ/ nước chần là 1/2.
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian chần bí đỏ
2.4.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ngâm đậu xanh thích hợp
Ngâm đậu xanh để làm cho đậu xanh mềm, vỏ bong ra để thuận lợi cho quá trình tách vỏ, vì vậy khi ngâm phải đảm bảo sao cho hạt đậu trương nở vừa đủ, không nên ngâm quá lâu cũng như quá nhanh vì nếu ngâm quá lâu thì sẽ tổn thất các chất khô, còn nếu ngâm nhanh thì hạt đậu chưa đủ trương nở. Sau khi làm thí
Bí đỏ
….
Sơ chế
Chần với thời gian (100 ± 1 0C, phút)
1 3 5 7 Thu dịch bí đỏ Lọc Nước chần bí đỏ Xay Đánh giá cảm quan Xác định chế độ chần thích hợp
nghiệm khảo sát và tham khảo một số tài liệu có thể đưa ra mối liên hệ giữa thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm như sau:
Đối với đậu xanh nguyên vỏ:
Nếu ngoài trời có (t0 = 15 ÷ 24 0C) thì thời gian là 5 ÷ 6 h. Nếu ngoài trời có (t0 = 25 ÷ 30 0C) thì thời gian là 3 ÷ 4 h. Ở Nha Trang nhiệt độ môi trường thường từ 25 ÷ 30 0
C nên bố trí thí nghiệm xác định thời gian ngâm đậu xanh với thời gian ngâm là 150 phút, 180 phút, 210 phút, 240 phút; ngâm với tỷ lệ nước ngâm/đậu xanh là 3/1.
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ngâm đậu xanh
Đánh giá khả năng tách vỏ và chất lượng hạt đậu xanh sau khi ngâm
Chọn thời gian ngâm thích hợp Tách vỏ
150 180 210 240
Ngâm với thời gian (25 ÷ 30 0C, phút) Lựa chọn
2.4.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước chần bổ sung vào quá trình xay bí đỏ thích hợp. bí đỏ thích hợp.
Do trong bí đỏ có rất nhiều tinh bột nên khi gia nhiệt tinh bột sẽ hút nước trương nở làm cho dịch có độ nhớt cao, do đó cần bổ sung nước vào trong quá trình xay để làm giảm độ nhớt thuận lợi cho quá trình lọc và tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước chần bổ sung vào quá trình
xay bí đỏ 1/2
Nước chần Bổ sung nước với tỷ lệ (bí đỏ/nước)
Xay Đánh giá cảm quan Thu dịch bí đỏ Chọn tỷ lệ nước bổ sung thích hợp 1/1,5 1/3 Lọc 1/2,5 Bí đỏ Chần …
2.4.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nƣớc bổ sung vào quá trình xay đậu xanh thích hợp
Do trong đậu xanh có rất nhiều tinh bột nên khi gia nhiệt tinh bột sẽ hút nước trương nở làm cho dịch có độ nhớt cao, do đó cần bổ sung nước vào trong quá trình xay để làm giảm độ nhớt thuận lợi cho quá trình lọc và tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước bổ sung vào quá trình xay
đậu xanh Đậu xanh
Nước
Nấu
Bổ sung nước với tỷ lệ (đậu xanh/nước)
Xay
1/8 1/9 1/11
…
1/10
Đánh giá cảm quan Thu dịch đậu xanh
Chọn tỷ lệ nước bổ sung thích hợp Lọc
2.4.5. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn dịch bí đỏ - dịch đậu xanh - đường
Trong công đoạn phối trộn nguyên liệu này có 3 yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cuối cùng, đó là: tỷ lệ dịch bí đỏ, tỷ lệ dịch đậu xanh và tỷ lệ đường.
Qua nghiên cứu một số tài liệu và làm thí nghiệm khảo sát, xác định được khoảng biến thiên của các yếu tố như sau:
Tỷ lệ dịch bí đỏ : 50 ÷ 70 % (U1). Tỷ lệ dịch đậu xanh : 20 ÷ 40 % (U2). Tỷ lệ đường :6 ÷ 8 % (U3).
Hàm mục tiêu là chất lượng cảm quan của sản phẩm (Y).
Theo quy hoạch thực nghiệm thì số thí nghiệm phải làm : N = 23 = 8.
Để thuận lợi cho việc tính toán, ta chuyển từ hệ trục tự nhiên sang hệ trục không thứ nguyên với các biến ảo: X0, X1, X2, X3. Khi đó, ta có ma trận quy hoạch với các biến ảo được bố trí như bảng 2.1.
Bảng 2.1. Bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm với các biến ảo của công
đoạn phối trộn dịch bí đỏ - dịch đậu xanh - đường
N U1 U2 U3 X0 X1 X2 X3 X1X2 X1X3 X2X3 Y 1 50 20 6 1 -1 -1 -1 1 1 1 2 70 20 6 1 1 -1 -1 -1 -1 1 3 50 40 6 1 -1 1 -1 -1 1 -1 4 70 40 6 1 1 1 -1 1 -1 -1 5 50 20 8 1 -1 -1 1 1 -1 -1 6 70 20 8 1 1 -1 1 -1 1 -1 7 50 40 8 1 -1 1 1 -1 -1 1 8 70 40 8 1 1 1 1 1 1 1
Để kiểm định phương trình hồi quy, tiến hành thực nghiệm các thí nghiệm ở tâm phương án như bảng 2.2.
Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm ở tâm phương án của công đoạn phối trộn dịch bí đỏ - dịch đậu xanh - đường
N0 U1 U2 U3 Y0
9 60 30 7
10 60 30 7
11 60 30 7
Phương trình hồi quy tuyến tính về chất lượng sản phẩm thu được có dạng: b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3+ b23X2X3 Với bj = ; b1j = và b2j =
Từ phương trình hồi quy này, tiến hành đưa ra kết quả tối ưu. Kết quả này sử dụng cho công đoạn tiếp theo.
2.4.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian đồng hóa thích hợp
Khi phối trộn giữa hai loại nguyên liệu thường xảy ra hiện tượng phân tầng nên phải tiến hành đồng hóa để phân tán đều các thành phần của nguyên liệu vào nhau nhằm giảm hiện tượng phân tầng. Thời gian đồng hóa ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm do đó cần chọn thời gian đồng hóa thích hợp để tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản.
Sau khi đồng hóa các mẫu với thời gian đồng hóa khác nhau, tiến hành thanh trùng ở nhiệt độ 120 0C với thời gian giữ nhiệt là 25 phút, các mẫu được bảo quản 2 tuần sau đó đánh giá cảm quan để chọn thời gian đồng hóa thích hợp.
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian đồng hóa
2.4.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định công thức thanh trùng thích hợp
Mục đích của công đoạn thanh trùng là tiêu diệt vi sinh vật có thể gây hư hỏng sản phẩm và gây bệnh cho con người.
Muốn xác định công thức thanh trùng đầu tiên phải xác định pH của thực phẩm để đưa ra nhiệt độ thanh trùng phù hợp.
Thời gian giữ nhiệt dài hay ngắn phụ thuộc vào từng loại thực phẩm, bao bì và điều kiện thanh trùng.
Dựa vào chế độ thanh trùng của một số loại đồ hộp có thành phần tương tự và có pH > 4,5, chọn nhiệt độ thanh trùng là 120 0C để xác định thời gian giữ nhiệt của
Đồng hóa với thời gian (phút)
7 5
1 3
Đánh giá cảm quan Bảo quản 2 tuần
Chọn thời gian đồng hóa thích hợp Phối trộn
Đường
Gia nhiệt, rót lọ
quá trình thanh trùng. Sau khi thanh trùng, mẫu được bảo quản trong 2 tuần để theo dõi, sau đó mẫu được đánh giá cảm quan và phân tích vi sinh để chọn chế độ thanh trùng phù hợp. Từ kết quả kiểm tra vi sinh và đánh giá chất lượng cảm quan của các mẫu sẽ chọn thời gian thanh trùng thích hợp.
Bố trí thí nghiệm và xác định công thức thanh trùng theo hình 2.7 và bảng 2.3.