Tổng quan tài liệu
Khảo sát nguyên liệu
TN1: Ảnh hưởng của các chất chống oxy hóa đến độ sáng của
cà phê lên men
TN2: Ảnh hưởng của nồng độ chất chống oxy hóa đến độ sáng
của cà phê lên men
TN4: Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên
men
Đánh giá chất lượng sản phẩm
Hoàn thành bài báo cáo
Kiểm nghiệm chỉ tiêu vi sinh vật, hóa lý Kiểm nghiệm hàm lượng chất chống oxy hóa Kiểm nghiệm hàm lượng caffein,
Kiểm nghiệm về độ sáng hạt cà phê Kiểm nghiệm về tính cấu trúc hạt cà phê TN3: Khảo sát khả năng sử
dụng của dung dịch chứa chất chống oxy hóa
TN5: Ảnh hưởng của thời gian nhiệt độ sấy đến độ sáng của cà
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 12
2.4.Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 2.4.1. Khảo sát nguyên liệu
- Mục đích: Khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzim cho quá trình xử lý tách nhớt và khả năng tái sử dụng
của chế phẩm enzim.
Khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzim cho quá trình xử lý tách nhớt
o Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí với 5 nghiệm thức (‰): 20, 18, 16, 14, 12. Sử dụng 100g cà phê trên một nghiệm.
o Ngâm 100g cà phê nhân với 160ml dung dịch lên men với tỉ lệ chế phẩm enzim khảo sát trong 24 giờ.
o Sau khi lên men 24 giờ, lấy mẫu rửa sạch rồi so sánh các mẫu.
Khảo sát khả năng tái sử dụng của chế phẩm enzim với lớp nhớt hạt cà phê.
o Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí với 4 nghiệm thức (lần 1 đến lần 4). Sử dụng 25g cà phê trên một nghiệm. (giả sử hiệu suất thu hồi dung dịch là 60%)
o Ngâm 25g cà phê nhân với 40ml dung dịch lên men với tỉ lệ chế phẩm enzim đã được xác định trong 24 giờ.
o Sau khi lên men 24 giờ, lấy mẫu rửa sạch rồi so sánh các mẫu.
Bảng 2.3: Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng tái sử dụng của chế phẩm enzim và lớp nhớt hạt cà phê.
Khả năng Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
Số ml dung dịch lý thuyết (ml) 320 192 115 69
Số bình trên lý thuyết 8 4 2 1
2.4.2. Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men
- Mục đích: Chọn lựa ra chất ngăn cản sự oxy hóa trong quá lên men cà phê nhằm cải thiện tính
cảm quan về độ sáng.
- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí với 5 nghiệm thức (NaHCO3 20%, NaHCO3 40% , vitamin C 20%, vitamin C 40% và không sử dụng chất chống oxy hóa) và được lặp lại ba lần. Sử dụng 25g cà phê nhân/ nghiệm thức
- Cách tiến hành:
o Pha 500 ml cho từng dung dịch NaHCO3 20%, NaHCO3 40%, vitamin C 20%, vitamin C 40%.
o Ngâm 25g cà phê nhân với 40 ml dung dịch chất chống oxy hóa. Thời gian ngâm một giờ. Sau đó, rút toàn bộ dung dịch chất chống oxy hóa ra rồi cho 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu vào lên men 24 giờ.
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 13 o Lên men 25g cà phê nhân với 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu (mẫu đối chứng)
o Sau khi lên men 24 giờ, lấy mẫu rửa sạch hết lớp nhớt rồi cho vào thiết bị sấy. Sấy mẫu với nhiệt độ 600C trong 8 giờ.
o So sánh độ sáng các mẫu.
2.4.3. Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của nồng độ chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men
- Mục đích: Nhằm chọn ra nồng độ ảnh hưởng tốt đến độ sáng của cà phê lên men nhưng vẫn
phù hợp với điều kiện kinh tế.
- Bố trí thí nghiệm: Từ kết quả thí nghiệm 1, chọn được chất oxy hóa thích hợp. Chất này được
bố trí thí nghiệm với năm nghiệm thức ở nồng độ (%): 1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2. Sử dụng 25g cà phê nhân/ nghiệm thức
- Cách tiến hành:
o Pha 120 ml dung dịch chất chống oxy hóa với các nồng độ (%): 1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2.
o Ngâm 25g cà phê nhân với 40 ml dung dịch chất chống oxy hóa. Thời gian ngâm một giờ. Sau đó, rút toàn bộ dung dịch chất chống oxy hóa ra rồi cho 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu vào lên men 24 giờ.
o Lên men 25g cà phê nhân với 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu (mẫu đối chứng)
o Sau khi lên men 24 giờ, lấy mẫu rửa sạch hết lớp nhớt rồi cho vào thiết bị sấy. Sấy mẫu với nhiệt độ 600C trong 8 giờ.
o So sánh độ sáng các mẫu.
2.4.4. Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng sử dụng của dung dịch chứa chất chống oxy hóa đến độ sáng hạt cà phê đến độ sáng hạt cà phê
- Mục đích: Nhằm xác định khả năng tái sử dụng các dung dịch chứa chất chống oxy hóa
- Bố trí thí nghiệm: Từ kết quả thí nghiệm 1 và 2, chọn được chất oxy hóa thích hợp cùng nồng
độ thích hợp. Sau đó bố trí thí nghiệm với sáu nghiệm thức (lần 1 cho đến lần 6) và được lặp lại ba lần. Sử dụng 25g cà phê nhân/ nghiệm thức
- Cách tiến hành: (giả sử: hiệu suất thu hồi của dung dịch là 85%)
o Pha 240 ml dung dịch chất chống oxy hóa với các nồng độ đã được xác định ở phần thí nghiệm 2
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 14 o Ngâm 25g cà phê nhân với 40ml dung dịch chất chống oxy hóa trên một nghiệm thức. Thời gian ngâm một giờ. Sau đó, rút toàn bộ dung dịch chất chống oxy hóa ra rồi cho 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu vào lên men 24 giờ.
o Lên men 25g cà phê nhân với 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu (mẫu đối chứng)
o Sau khi lên men 24 giờ, lấy mẫu rửa sạch hết lớp nhớt rồi cho vào thiết bị sấy. Sấy mẫu với nhiệt độ 600C trong 8 giờ.
o So sánh độ sáng các mẫu.
Bảng 2.4: Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng tái sử dụng dung dịch chống oxy hóa và độ sáng hạt cà phê
Khả năng TN Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6
Số ml dung dịch trên lý thuyết (ml) 240 204 173 147 125 106
Số bình trên lý thuyết 6 5 4 3 3 2
2.4.5. Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên men
- Mục đích: Khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên men
- Bố trí thí nghiệm: Từ kết quả thí nghiệm 1 và 2, chọn được chất oxy hóa thích hợp cùng nồng
độ thích hợp. Sau đó bố trí thí nghiệm với ba nghiệm thức (8 giờ, 12 giờ và 16 giờ) và được lặp lại ba lần. Sử dụng 25g cà phê nhân/ nghiệm thức
- Cách tiến hành:
o Pha 120 ml dung dịch chất chống oxy hóa với các nồng độ đã được xác định ở phần thí nghiệm 2
o Ngâm 25g cà phê nhân với 40 ml dung dịch chất chống oxy trên một nghiệm thức. Thời gian ngâm một giờ. Sau đó, rút toàn bộ dung dịch chất chống oxy hóa ra rồi cho 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu vào lên men 24 giờ.
o Sau khi lên men 24 giờ, lấy mẫu rửa sạch hết lớp nhớt rồi cho vào thiết bị sấy. Sấy mẫu với nhiệt độ 600C trong 8 giờ, trong 12 giờ và trong 16 giờ.
o So sánh độ sáng các mẫu.
2.4.6. Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến độ sáng của cà phê lên men
- Mục đích: Khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ sấy đến độ sáng của cà phê lên men
- Bố trí thí nghiệm: Từ kết quả thí nghiệm 1 và 2, chọn được chất oxy hóa thích hợp cùng nồng
độ thích hợp. Sau đó bố trí thí nghiệm với hai nghiệm thức (600
C và 800C) và được lặp lại ba lần. Sử dụng 25g cà phê nhân/ nghiệm thức
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 15 - Cách tiến hành:
o Pha 120 ml dung dịch chất chống oxy hóa với các nồng độ đã được xác định ở phần thí nghiệm 2
o Ngâm 25g cà phê nhân với 40 ml dung dịch chất chống oxy trên một nghiệm thức. Thời gian ngâm một giờ. Sau đó, rút toàn bộ dung dịch chất chống oxy hóa ra rồi cho 40ml dung dịch lên men đã xác định ở phần khảo sát nguyên liệu vào lên men 24 giờ.
o Sau khi lên men 24 giờ, lấy mẫu rửa sạch hết lớp nhớt rồi cho vào thiết bị sấy. Sấy mẫu với nhiệt độ 600C và 800C trong 8 giờ
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 16
CHƢƠNG III:
KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Khảo sát nguyên liệu.
3.1.1. Khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzim cho quá trình xử lý tách nhớt
Bảng 3.1: Số liệu thí nghiệm khảo sát tỉ lệ chế phẩm cho quá trình xử lý tách nhớt
Tỉ lệ chế phẩm enzim (‰) 20 18 16 14 12
Số hạt cà phê trung bình có trong 100g 594 589 594 601 596
Số hạt cà phê trung bình loại hết bỏ lớp
nhớt 594 589 594 508 467
Số hạt cà phê trung bình còn lớp nhớt 0 0 0 93 129
Tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt (%) 100 100 100 84,53 78,36
Chúng tôi nhận thấy rằng lớp vỏ nhớt của hạt cà phê được loại bỏ hoàn toàn ở các tỉ lệ chế phẩm enzim (‰) 20, 18 và 16 với tỉ lệ loại bỏ lớp nhớt là 100%. Ở tỉ lệ 14‰, số hạt cà phê chưa loại bỏ lớp nhớt là 93 hạt trên tổng số 601 hạt. Tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt là 84,53%. Ở tỉ lệ 12‰, tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt là 78,36% (129 hạt trên tổng số 596 hạt chưa loại bỏ lớp nhớt). Nguyên nhân có thể là do chế phẩm enzim còn ít so với trọng lượng hạt cà phê khi thí nghiệm, làm cho hoạt lực của enzim không đủ để loại bỏ hết lớp nhớt của hạt cà phê.
Hình 3.1: Hình ảnh cà phê sau lên men đã loại bỏ hoàn toàn lớp nhớt
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 17
3.1.2. Khảo sát khả năng tái sử dụng của chế phẩm enzim.
Bảng 3.2: Số liệu thí nghiệm khả năng tái sử dụng chế phẩm enzim với lớp nhớt hạt cà phê
Khả năng enzim đƣợc tái sử dụng Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
Số hạt cà phê trung bình có trong 25g 150 154 143 148
Số hạt cà phê trung bình loại bỏ hết lớp nhớt 150 127 86 47
Số hạt cà phê trung bình còn lớp nhớt 0 27 57 101
Tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt (%) 100 82,47 60,14 31,76
Số ml dung dịch lên men sử dụng trên thực tế (ml) 320 160 80 40
Số bình thí nghiệm 8 4 2 1
Số ml dung dịch lên men thu hồi trên thực tế (ml) 176 86 44 22
Hiệu suất thu hồi (%) 55 53,75 55 55
Dựa vào bảng 3.2, chúng tôi nhận thấy khả năng loại bỏ lớp nhớt của chế phẩm enzim tỉ lệ thuận với khả năng tái sử dụng chế phẩm. Chế phẩm enzim được tái sử dụng nhiều lần thì sẽ giảm đi khả năng xử lý lớp nhớt của hạt cà phê. Tuy nhiên, chế phẩm enzim được tái sử dụng lần 2 vẫn giữ được khả năng xử lý lớp nhớt ở mức chấp nhận được (Tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt đạt 82,47%). Nếu áp dụng việc tái sử dụng enzim lần 2 vào sản xuất thực tế với năng suất trên một tấn cà phê trong một mẻ thì nhà sản xuất sẽ giảm được rất nhiều chi phí sản xuất. Sau khi tái sử dụng lần 3 và lần 4 thì tỉ lệ phần trăm loại bỏ lớp nhớt giảm mạnh (60,14% và 31,76%). Nguyên nhân có thể là nồng độ enzim ngày càng giảm qua nhiều lần tái dụng, dẫn tới hoạt độ của enzim giảm, không đủ loại bỏ hết lớp nhớt.
Ngoài ra, hiệu suất thu hồi dung dịch lên men là một vấn đề cần lưu ý (53,75% - 55%, dưới mức dự kiến đặt ra 60%). Và dung dịch lên men thu hồi bị nhiễm nấm mốc sau khi lưu trữ quá 3 ngày.
3.2 Kết quả thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của một số chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men.
Bảng 3.3: Mối tƣơng quan giữa chất chống oxy hóa và độ sáng hạt cà phê Chất chống Oxy hóa Mẫu đối
chứng NaHCO3 20% NaHCO3 40% Vitamin C 20% Vitamin C 40% Chỉ số độ sáng (L*) 36.69 44.38 46.21 52.24 60.92
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 18
Đồ thị 3.1: Độ sáng hạt cà phê theo chất chống oxy hóa
Với mục đích tạo sự khác biệt rõ ràng về màu sắc của hạt cà phê sau khi lên men. Với thí nghiệm này, chúng tôi chọn nồng độ cao (20 và 40%) cho các dung dịch chứa các chất chống oxy hóa. Dựa vào đồ thị 3.1 cho thấy, độ sáng của hạt cà phê bị ảnh hưởng rất nhiều khi có tác động từ những chất chống oxy hóa. Nồng độ chất oxy hóa càng cao thì độ sáng của hạt cà phê càng tăng. Đồ thị còn cho thấy, sự tác động của vitamin C mạnh mẽ hơn so với NaHCO3. Sự tác động tăng rất nhiều khi nồng độ cuả vitamin C tăng từ nồng độ 20% lên nồng độ 40% (chỉ số L* tăng từ 52,24 đến 60,92). Trong khi đó, NaHCO3 chỉ có sự dao động nhẹ khi tăng từ nồng độ 20% lên 40% (chỉ số L* tăng từ 44,38 đến 46.21). Điều này có thể là do vitamin C nhạy cảm với sự oxy hóa nhiều hơn so với NaHCO3. Nhờ có cơ chế chống oxy hóa mà vitamin C giúp cho những hạt cà phê hạn chế bị oxy hóa. Trong khi đó, NaHCO3 với cơ chế làm chất tẩy màu thì chỉ làm cho hạt cà phê hóa nâu sẫm chậm lại. Vì vâỵ, chúng tôi chọn vitamin C làm đối tượng chất chống oxy hóa để nghiên cứu tiếp.
3.3 Kết quả thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của nồng độ chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men.
Bảng 3.4: Mối tƣơng quan giữa nồng độ chất chống oxy hóa và độ sáng của cà phê
Nồng độ (%) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Chỉ số độ sang (L*) 36,69 36,90 38,73 40,08 43,50 48,87 Ở thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ chất chống oxy hóa đến độ sáng hạt cà phê, chúng tôi chọn nồng độ (%) thấp hơn rất nhiều vì để tiết kiệm chi phí nghiên cứu. Đồng thời, kiểm tra lại mối quan hệ giữa nồng độ chất chống oxy hóa và độ sáng hạt cà phê ở tỉ lệ nồng độ thấp có khác nhau so với nồng độ chất chống oxy cao hay không.
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 19
Đồ thị 3.2: Độ sáng hạt cà phê theo nồng độ chất oxy hóa
Đồ thị 3.2 cho thấy độ sáng của hạt cà phê tăng tỉ lệ thuận với nồng độ chất oxy hóa có trong
dung dịch. Ở nồng độ 0.2% thì vitamin C tác động rất ít tới độ sáng của hạt cà phê. Khi ở nồng độ 0.8% và nồng độ 1% thì đã có sự xuất hiện rõ rệt độ sáng đã tăng đáng kể so với mẫu đối chứng và có thể nhận biết được bằng phương pháp cảm quan (43,50 và 48,87 so với 36,69). Do đó, nhóm nghiên cứu chọn nồng độ vitamin C là 0,8% nhằm tiết kiệm được tối đa chi phí sản xuất khi áp dụng vào thực tiễn sản xuất.
a b c
Hình 3.3: Độ sáng hạt cà phê theo nồng độ vitamin C
a) Cà phê không ngâm dung dịch vitamin C b) Cà phê ngâm dung dịch vitamin C 0,8%
SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 20
3.4 Kết quả thí nghiệm 3: khảo sát khả năng tái sử dụng của dung dịch chứa chất chống oxy hóa. oxy hóa.
Bảng 3.5: Mối tƣơng quan giữa khả năng tái sử dụng dung dịch vitamin C và độ sáng
Hiệu suất thu hồi dung dịch vitamin C cao hơn dự kiến ban đầu. Tuy nhiên, dung dịch thu hồi chỉ lưu trữ được không quá 3 ngày.
Đồ thị 3.3: Độ sáng hạt cà phê theo khả năng tái sử dụng dung dịch chống oxy hóa