Mục đích công nghệ:
- Chuẩn bị cho quá trình ép:
o Bổ sung chế phẩm enzyme pectinex Ultra SPL sẽ có tác dụng phá vỡ các mô quả bằng cách thủy phân protopectin thành pectin hòa tan. Quá trình này làm giảm độ bền cơ học của màng tế bào, dịch quả sẽ được giải phóng ra khỏi tế bào dễ dàng hơn và hiệu suất nước ép thu được tăng lên trung bình khoảng 15 – 30%, có khi tới 49% (tùy từng loại quả). Ngoài protopectin, thành phần pectin trong nguyên sinh chất của tế bào cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly dịch quả. Vì pectin như là một chất ciment gắn kết các tế bào thực vật với nhau. Đồng thời, pectin làm cho dịch quả keo hóa, khi ép khó thoát dịch ra ngoài, làm giảm hiệu suất ép. Khi bổ sung enzyme pectinase sẽ thủy phân pectin, làm giảm độ keo nhớt, giúp dịch quả thoát ra dễ dàng, nâng cao hiệu suất ép.
o Thêm vào đó bổ sung cellulase góp phần phá vỡ lớp cellulose ở thành tế bào làm cho hiệu suất quá trình ép tăng lên đáng kể.
- Khai thác: Nhờ phản ứng thủy phân của enzyme pectinase, cellulase làm tăng hàm lượng chất chiết trong dịch quả.
Các biến đổi của nguyên liệu:
- Hóa sinh: các phản ứng xúc tác bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin và cellulose thu được dịch ép nhiều hơn.
- Hóa học: nhiệt độ tăng có thể làm mất mát một phần các chất dinh dưỡng nhưng không đáng kể. Phản ứng thủy phân bởi enzyme dịch ép thu được nhiều chất có trong dịch bào như vitamin, pectin, đường, protein… và có khả năng những sản phẩm thủy phân này có thể phản ứng với nhau.
Phương pháp thực hiện:
- Cho nguyên liệu sau khi nghiền vào bồn ủ. Bồn ủ là một bình hình trụ đứng, có vỏ áo, bên trong có cánh khấy, do sản phẩm sau khi nghiền thì rất nhớt, do đó muốn gia nhiệt ta cần sử dụng hơi nước sục khí vào bình kết hợp với lượng nước đi bên ngoài vỏ áo để điều chỉnh nhiệt độ từ 40 – 500C.
- Yêu cầu: nhiệt độ phải vừa phải, đủ để hoạt hóa cho enyme hoạt động, nhưng không làm thay đổi thành phần cũng như là tính chất của các chất trong táo chẳng hạn như không làm mất vitamin, bay hơi nước.
- Thông số công nghệ:
o Nhiệt độ:40 - 500C.
o Thời gian: 1 h
o pH = 4.5
o Nồng độ Enzyme pectinase Ultra - SPL: 0.1% w/w
o Nồng độ Enzyme cellulase: 0.05% w/w
o Nhiệt độ bất hoạt enzyme 900C, thời gian 5 phút.
Mục đích công nghệ:
- Khai thác:Thu dịch ép từ quả táo
Các biến đổi của nguyên liệu:
- Vật lý: Nguyên liệu trong quá trình ép sẽ giảm thể tích. Kích thước hạt nguyên liệu sẽ giảm vì dưới tác dụng của lực ép thì hạt nguyên liệu sẽ bị vỡ ra và ép sẽ làm các chất trong tế bào thoát ra nên làm thay đổi tỷ trọng của dịch ép. Nhiệt độ nguyên liệu có thể tăng lên.
- Hóa học: Các thành phần dễ oxy hóa như vitamin, polyphenol … có điều kiện tiếp xúc với oxy dễ dàng hơn nên dễ xảy ra các phản ứng oxy hóa. Bên cạnh đó, các chất hòa tan sẽ đi vào trong dịch chiết làm tăng nồng độ.
- Các biến đổi khác không đáng kể
Phương pháp thực hiện:
- Sử dụng thiết bị ép trục vis:
o Nguyên liệu theo máng hứng được đưa vào trong lòng ép tại đây trục vít vừa đẩy nguyên liệu đi tới đồng thời cũng tạo ra một lực ép làm dịch bào thoát ra. Nhờ tấm thép đục lỗ mà bã được giữ lại, dịch bào thoát ra có kèm theo thịt quả. Đến cuối trục vis thì bã được đẩy ra ngoài.
o Thiết bị ép trục vis bao gồm buồng ép hình trụ dài, bên trong có trục vis bằng thép không gỉ. Độ cao của gen trên trục vis thường giảm dần từ đầu vào đến đầu ra của thiết bị. Đồng thời, đường kính của buồng ép và trục vis cũng giảm theo hướng trên sao cho phần không gian để nguyên liệu chiếm chỗ trong buồng ép (giữa trục và buồng ép) cũng nhỏ dần khi gần đầu ra của thiết bị. Khi đó áp lực tác dụng lên nguyên liệu càng tăng. Trên buồng ép có các lỗ nhỏ để dịch ép thoát ra. Bã ép sẽ thoát ra ở cuối thiết bị thông qua lỗ thoát liệu và có thể hiệu chỉnh áp lực thông qua việc thay đổi kích thước lỗ tháo liệu này. Lực ép cũng có thể thay đổi bằng tốc độ trục vis.
- Yêu cầu: thu càng nhiều dịch quả càng tốt, sản phẩm dịch có thể có lẫn với thịt quả. Tuy nhiên sản phẩm nước táo là sản phẩm nước trong, do dó dịch ép sẽ được xử lý để làm trong nước táo ở các công đoạn sau.
- Thông số công nghệ: áp lực 138 – 276 MN/m
2.3.7 Làm trong
Mục đích công nghệ:
- Chuẩn bị: tăng tốc độ quá trình lọc vì sử dụng enzyme pectinase 3XL giúp kết lắng những cấu tử nhỏ lơ lửng kể cả những cấu tử không thể nhìn thấy bằng mắt thường.
- Hoàn thiện: Làm trong dịch ép táo giúp ổn định độ trong nước ép táo không bị vẩn đục trở lại. Quá trình làm trong do tác dụng của enzyme pectinase làm đứt các mạch phân tử pectin thành 3 giai đoạn:
o Giai đoạn 1: giai đoạn bất ổn định, đặc trưng bởi sự giảm độ nhớt của dịch quả, phản ánh quá trình thủy phân diễn ra với tốc độ nhanh.
o Giai đoạn 2: các chất tạo thành trong quá trình thủy phân bắt đầu kết lắng, sự thủy phân pectin vẫn còn nhưng chậm dần, giai đoạn này kết thúc khi cặn đã lắng hoàn toàn.
o Giai đoạn 3: kết thúc sự phân giải pectin, có thể xác định bằng cách cho lắng bằng ion Ca2+ mà không thấy pectin.
- Bảo quản: Ổn định độ trong nước ép còn giúp kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm.
Các biến đổi của nguyên liệu:
- Vật lý: độ nhớt dịch ép giảm do pectin đã được thủy phân, độ trong tăng lên do phân giải pectin thành các phân tử hòa tan và kết lắng các chất tạo thành trong quá trình thủy phân.
- Hóa sinh: các phản ứng xúc tác bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin thành những phân tử nhỏ hơn nhanh hơn.
- Các biến đổi khác không đáng kể
- Cho nguyên liệu sau khi ép vào bồn ủ enzyme. Các bước thực hiện tương tự như quá trình xử lý enzyme đã được trình bày ở mục 2.3.5.
- Thông số công nghệ:
o Nhiệt độ: 450C.
o Thời gian: 1.5 h.
o pH = 4.5
o Nồng độ Enzyme pectinase 3XL: 0.02% w/w
o Nhiệt độ bất hoạt enzyme 900C, thời gian 5 phút
2.3.8 Lọc
Mục đích công nghệ:
- Hoàn thiện: quá trình lọc giúp cải thiện chỉ tiêu độ trong của sản phẩm. Vì sau quá trình xử lý enzyme, mạch pectin bị cắt nhỏ làm giảm độ nhớt, các cấu tử lơ lửng trong dung dịch bị kết lắng xuống và tạo thành một lớp cặn. Quá trình lọc giúp loại bỏ lớp cặn này, giúp nước táo không bị đục trở lại khi bảo quản.
- Chuẩn bị: chuẩn bị cho quá trình phối chế
Các biến đổi của nguyên liệu:
- Vật lý: độ trong dịch lọc tăng, độ nhớt dịch lọc giảm do quá trình lọc đã phân riêng bã lọc và dịch lọc. Đồng thời cũng làm thay đổi tỷ trọng của dịch lọc.
- Hóa lý: không xảy ra chuyển pha trong quá trình lọc. - Các biển đổi khác không đáng kể
Phương pháp thực hiện:
- Sử dụng thiết bị lọc là thiết bị lọc ép sử dụng dĩa lọc – thiết bị làm việc gián đoạn. Việc nạp huyền phù vào thiết bị và tháo dịch lọc ra khỏi thiết bị thực hiện liên tục trong một khoảng thời gian. Tuy nhiên, việc tháo bã lọc sẽ thực hiện theo chu kì.
2.3.9 Phối chế:
• Nấu syrup
Mục đích công nghệ:
- Chế biến: quá trình nấu syrup sẽ làm thay đổi thành phần hóa học của syrup, làm tăng hàm lượng chất khô, tăng độ ngọt và cải thiện độ trong.
- Bảo quản: Các vi sinh vật sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt, nhờ đó mà thời gian bảo quản syrup sẽ tăng lên.
Các biến đổi của nguyên liệu:
- Vật lý: độ nhớt tăng, thay đổi về tỷ trọng của syrup sau quá trình nấu
- Hóa lý: có sự hòa tan của những tinh thể saccharose vào nước, sự bay hơi của nước, sự hấp phụ một số tạp chất.
- Hóa học: xảy ra phản ứng nghịch đảo đường, chuyển hóa đường saccharose thành glucose và fructose. Cần lưu ý là hiệu suất thủy phân saccharose không thể đạt đến 100%. Sau quá trình nấu, syrup sẽ chứa cả 3 loại đường: glucose, fructose và saccharose chưa bị thủy phân.
- Sinh học và hóa sinh: hệ vi sinh vật và enzyme bị lẫn trong nguyên liệu sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt.
Phương pháp thực hiện:
- Hòa tan đường trong nước: Cho nước vào gia nhiệt đến 40 – 50oC. Tỷ lệ giữa nước và đường là 1:2. Sau đó cho đường vào khuấy trộn đến khi đường hòa tan hoàn toàn.
- Gia nhiệt đến sôi (sôi tim) khoảng 20 – 30 phút
- Làm nguội tới 80 – 90oC: Cho acid citric vào hàm lượng 0.01% và giữ trong 1giờ. Đo độ Brix của dung dịch syrup. Bx thành phẩm 700Bx.
- Lọc nóng: tách hết các tạp chất cơ học như rác, đất, cát lẫn trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Dùng thiết bị lọc khung bản để lọc. Khi kết thúc quá trình nấu syrup sẽ bổ sung bột trợ lọc diatomite vào thiết bị và khuấy đều để chuẩn bị cho quá trình lọc. Phần bột trợ lọc bám trên bề mặt của màng lọc sẽ giúp chúng ta loại bỏ tạp chất mịn bị lẫn trong syrup.
- Làm nguội nhanh bằng cách trao đổi nhiệt với nước bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng. Syrup sẽ được làm nguội nhanh về nhiệt độ không vượt quá 20 – 250C. Cần lưu ý là quá trình làm nguội phải được thực hiện trong điều kiện kín để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật từ môi trường.
- Dùng thiết bị nấu syrup là nồi hai vỏ có cánh khuấy dạng mái chèo.
• Phối chế
Mục đích công nghệ:
- Hoàn thiện: nhằm tăng độ ngọt và hương vị cho sản phẩm nước táo.
Các biến đổi của nguyên liệu:
- Vật lý: khi phối trộn hai dung dịch lỏng (nước táo sau khi lọc và syrup) thì độ nhớt, thể tích, tỷ trọng và cả tính chất quang học của sản phẩm sau phối trộn so với dịch táo lọc trước đó đều tăng.
- Các biến đổi khác không đáng kể
Phương pháp thực hiện:
- Sử dụng thiết bị khuấy trộn có cánh khuấy mái chèo.
- Cấu tạo thiết bị bao gồm một thùng khuấy, bên trong có một cánh khuấy dạng bản mỏng được gắn vào trục khuấy. Tốc độ quay cánh khuấy tương đối thấp 20 – 150 rpm. Với thiết bị loại này, các phân tử chất lỏng thường được chuyển động vòng tròn quanh trục và chuyển động ly tâm là chính, còn chuyển động theo phương thẳng đứng là rất ít. Thiết bị luôn luôn cần lắp thêm các thanh chặn trên thành thiết bị.
- Thông số công nghệ: Thông số công nghệ quan trọng nhất trong quá trình phối trộn hay chất lỏng là tốc độ cánh khuấy. Tốc độ cánh khuấy nếu quá thấp sẽ không thực hiện tốt quá trình phối trộn do dung dịch syrup có độ nhớt tương đối cao, nhưng nếu tốc độ khuấy quá lớn sẽ làm tăng lượng oxi hòa tan trong sản phẩm. Ta chọn tốc độ cánh khuấy là 100 rpm.
• Công thức phối trộn