5. Quy trình sản xuất bột chanh dây 1 Quy trình
5.2. Thuyết minh quy trình
Chọn lựa - phân loại
Chanh dây có pH trong khoảng 2,5 - 5,5 nên có vị chua. Thường chọn quả chanh dây có vỏ ngoài hơi nhăn, bề mặt sần sùi, màu da hơi sạm một ít. Vì lúc đó chanh dây sẽ có vị chua thanh, ngọt dịu. Nếu chọn trái quá tươi thì dịch quả và các sản phẩm chế biến có vị chua gắt không tốt cho cảm quan của người tiêu dùng. Do trong trái quá tươi hàm lượng acid hữu cơ đặc biệt là acid citric trong trái còn rất cao tạo cho trái vị chua gắt. Trong quá trình bảo quản, hàm lượng acid hữu cơ trong trái giảm đi do tham gia vào các phản ứng tạo chất thơm. Lúc này, trái sẽ thơm hơn, độ chua giảm đi và độ ngọt cũng tăng lên làm cho trái có vị chua thanh và ngọt dịu.
Thời gian bảo quản của quả chanh dây có hạn (khoảng 5 - 7 ngày) nên cần chọn ra những trái chín để chế biến trước, loại ra những quả dập hoặc chín quá mức. Tốt nhất nên chọn mua những trái cùng lứa, tương đối đồng đều về kích thước và thành phần hoá học để cho các công đoạn được đồng nhất và tính chất sản phẩm ổn định hơn..
Rửa - Tách ruột quả
Rửa sạch nhằm loại các tạp chất như bụi, đất cát, thuốc trừ sâu... còn bám trên vỏ quả nếu không có thể lẫn vô khối ruột quả trong quá trình chế biến và ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.
Sau khi rửa sạch, dùng dao cắt quả ra làm đôi, dùng muỗng cạo lấy khối ruột quả màu vàng bên trong vỏ quả, lấy luôn cả các phần xơ ở gần vỏ. Quả càng chín càng tách ruột quả dễ dàng. Giai đoạn này nên tiến hành càng nhanh càng tốt để hạn chế sự mất mát vitamin C. Do vitamin C tan trong nước và dễ bị oxy hóa bởi ánh sáng và oxy không khí. Sự mất mát vitamin C còn do tác
NHÓM H2T – ĐHTP3 46
động của enzyme ascorbatoxydaza xúc tác sự oxy hóa trực tiếp acid ascorbic bằng oxy. Khi vitamin C bị oxy hóa, dịch quả sẽ sẫm màu hơn, ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của sản phẩm. Ngoài ra, giai đoạn này thực hiện càng lâu, các hợp chất thơm và chất dinh dưỡng mất mát càng nhiều.
Chỉnh pH
Là một bước chuẩn bị cho quá trình thủy phân pectin, chỉnh pH của khối ruột quả đến giá trị thích hợp để tạo điều kiện cho enzym pectinase hoạt động tốt.
Dịch chanh dây ban đầu có độ pH khoảng 2,7 - 3,2. Nhúng điện cực của máy đo pH vào khối thịt quả và thêm từ từ dung dịch Na2CO3 10% bằng ống nhỏ giọt để hiệu chỉnh pH của thịt quả về khoảng 4,0 - 4,5.
Trong giai đoạn này, chủ yếu diễn ra các biến đổi hoá học: 2H+ +CO32- CO2 + H2O
Các axit hữu cơ có hàm lượng lớn trong chanh dây sẽ phản ứng với dung dịch Na2CO3 tạo ra CO2 làm cho khối lượng thịt quả sủi bọt khí rất mạnh. Nếu không chú ý thì dịch quả sẽ cùng với bọt khí trào ra ngoài gây tổn thất cho quá trình. Quá trình này làm giảm lượng acid hữu cơ trong chanh dây, làm giảm đi độ chua của dịch quả.
Thuỷ phân pectin
Thủy phân pectin nhằm cắt chuỗi pectin trong khối thịt quả thành những đơn vị ngắn hơn nhằm làm giảm độ nhớt, làm trong dịch quả. Ngoài ra, do cấu tạo của phần ruột có một màng bao bọc hạt chứa pectin. Quá trình thủy phân nhằm tách hạt dễ dàng hơn và tăng hiệu suất thu hồi dịch quả. Quá trình này còn nhằm giảm thời gian và tăng hiệu suất của quá trình lọc, giúp lọc nhanh và dễ dàng hơn.
Sau khi chỉnh về pH thích hợp, cho enzym pectinase vào dịch quả với hàm lượng 0,25% và ủ ở nhiệt độ 40 - 45oC (dùng tủ ấm) trong thời gian 3 giờ. Trong khi ủ nên đậy kín bình chứa và thỉnh thoảng khuấy hoặc lắc đều để thúc đẩy quá trình tách hạt, hạt lắng xuống đáy bình.
Hiện nay, enzyme chia thành 2 nhóm chính: hydrolaza và transeliminaza với đặc điểm chung nhất là làm giảm độ nhớt của dung dịch pectin và làm giảm phân tử lượng của các sản phẩm tạo thành.
Hydrolaza (pectihydrolaza)
NHÓM H2T – ĐHTP3 47
Pectinesteraza (PE): enzyme xúc tác thủy phân liên kết ester trong phân
tử pectin giải phóng sản phẩm là metanol và acid polygalacturonic. PE chỉ phân cắt nhóm metoxy đứng cạnh nhóm -COOH tự do. Vị trí số 5 dễ tấn công hơn số 3 và số 7
Polygalacturonaza (PG - poly - α 1,4 - galacturonit glucanhidrolaza): chia
thành 4 kiểu:
- Endo glucozidaza polymetyl galacturonaza kiểu I (endo - PMG - I). Đây là enzim có tính chất dịch hoá, pectin có mức độ metyl hoá càng cao (nhiều gốc metoxy - OCH3) thì bị thủy phân càng nhanh và triệt để. Trong môi trường khi có mặt pectinesteraza (PE) thì enzim này thường bị giảm hoạt lực. Cơ chế phản ứng:
- Exo - glucozidaza polymetyl galacturonaza kiểu III (exo - PMG - III). Đây là enzime có tính chất đường hoá, có khả năng cắt từng gốc monome axit galacturonic ra khỏi mạch bắt đầu từ đầu không khử có nhóm metoxy (-OCH3). Cơ chế phản ứng:
- Endo glucozidaza polygalacturonaza kiểu II (endo - PG - II). Đây là enzyme có tính chất dịch hóa chỉ thủy phân cơ chất khi có mặt nhóm - COOH tự do. Hoạt độ của endo - PG - II tăng lên nhiều khi cơ chất được xử lý bằng pectinesteraza tạo ra nhiều gốc - COOH tự do. Cơ chế phản ứng:
NHÓM H2T – ĐHTP3 48
- Exo - glucozidaza polygalacturonaza kiểu IV (exo - PG - IV), thủy phân các liên kết gắn với nhóm - COOH tự do ở đầu hay mối mạch
Dưới tác dụng thuỷ phân của pectinase lên các liên kết α - 1,4 glycoside (giữa các axit galacturonic) và các liên kết ester (giữa galacturonic và nhóm metanol), mạch pectin bị phân cắt thành các phân tử tự do như axit galacturonic, metanol và các mạch tương đối ngắn.
Prototectinaza phân cắt araban, galactan khỏi protopectin để tạo thành pectin hòa tan và enzyme transeliminaza phi thủy phân pectin tạo ra các gốc galacturonic có nối kép giữa C4 và C5. Phản ứng xảy ra dễ dàng ở môi trường trung tính hay kiềm yếu. Chính enzyme này thủy phân phần ruột ở gần vỏ quả được lấy khi nạo tạo thành dạng pectin hòa tan.
Sau khi thuỷ phân, dịch quả có sự phân lớp rõ ràng. Phía dưới đáy bình chứa một lớp hạt màu nâu đen, phía trên là lớp thịt quả màu vàng cam, trên cùng là lớp dịch trong vàng nhạt.
NHÓM H2T – ĐHTP3 49
Do nhiệt độ thuỷ phân tương đối thấp nên màu sắc và mùi vị của dịch chanh dây thay đổi không đáng kể.
Lọc
Quá trình lọc nhằm tách hạt và các phần bã có kích thước lớn ra khỏi dịch quả làm trong dịch quả và tránh ảnh hưởng xấu đến quá trình sấy phun sau này.
Dùng vải mịn hoặc khăn nhiều lớp xếp lên phễu lọc rồi rót dịch quả lên phía trên, dịch quả thu được ở phía dưới tương đối trong, phần bã và hạt phía trên được thu nhận cho mục dích khác.
Pha loãng
Nhằm điều chỉnh dịch quả đến nồng độ chất khô thích hợp để tăng hiệu suất thu hồi cho quá trình sấy.
Cách thực hiện: thêm dịch nước cất vào dịch quả sau lọc để đưa dịch quả từ hàm lượng chất khô ban đầu (khoảng 16%) về độ khô 8%, tức tỷ lệ dịch quả và nước cất là 1:1. Tuy nhiên, khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của độ khô dịch quả đến quá trình sấy thì cần điều chỉnh tỷ lệ nước cho phù hợp để tạo ra các độ khô chính xác cho dịch quả.
Các biến đổi xảy ra trong lọc thì không đáng kể, chủ yếu là biến đổi về màu sắc và mùi vị dịch quả càng giảm.
Phối trộn
Trộn thêm chất độn hay chất mang vào dịch quả để vừa làm tăng hàm lượng chất khô, giảm chi phí cô đặc, vừa tạo nên cấu trúc dạng bột mịn cho sản phẩm, tăng hiệu suất thu hồi của quá trình sấy. Ngoài ra ở giai đoạn này cũng có thể phối trộn thêm chất bảo quản, chất màu, hương liệu để tăng thêm chất lượng cho sản phẩm.
Lượng chất mang thêm vào dao động từ 20 - 60%.
Chất mang sử dụng có thể là maltodextrin. Maltodextrin là một phụ gia có tính chất cố định mùi vị, thay đổi cấu trúc và tăng cảm quan thực phẩm, là chất trợ sấy, tăng giá trị dinh dưỡng. Ngoài ra, hỗn hợp maltodextrin-arabic gum-tinh bột biến tính hoặc hỗn hợp lactose - maltodextrin cũng được sử dụng theo những tỷ lệ khác nhau. Các loại đường đôi như lactose được phối trộn chung với maltodextrin để nâng cao nhiệt độ chuyển pha thủy tinh của vật liệu sấy. Lactose có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh cao (101oC).
NHÓM H2T – ĐHTP3 50
Các chất mang thêm vào làm tăng nhiệt độ chuyển pha thủy tinh của sản phẩm trong suốt quá trình sấy phun, giúp sấy dễ dàng hơn. Lý do là dịch quả chanh dây có hàm lượng đường cao (fructose 45%, glucose 46% và sucrose 9%) nên có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh thấp (fructose 5oC, glucose 31oC và sucrose 62oC). Điều này gây khó khăn cho quá trình sấy, sản phẩm có thể tồn tại dưới dạng syrup hoặc dính lên trên thành buồng sấy, làm giảm hiệu suất thu hồi, ảnh hưởng đến chất lượng và màu sắc của bột chanh dây.
Maltodextrin sử dụng để phối trộn có chỉ số DE từ 17 - 20. Hàm lượng đường khử trong maltodextrin này cao nên làm tăng tính hòa tan của bột chanh dây. Lượng đường khử trong chanh dây hút ẩm mạnh làm bột chanh dây dễ hòa tan hơn nhưng đồng thời dễ hút ẩm và chảy trong không khí trong quá trình sử dụng và bảo quản. Do hàm lượng pectin trong dịch quả chanh dây cao nên bột chanh dây khó hòa tan trong nước lạnh, vì vậy cần phải sử dụng loại maltodextrin có chỉ số DE cao để tăng khả năng hòa tan của sản phẩm.
Trộn maltodextrin vào dịch quả đã pha loãng để tạo ra các hàm lượng chất khô tương ứng cho dung dịch trước khi sấy. Có một nghiên cứu cho ra tỷ lệ lượng maltodextrin và dịch quả sau pha loãng 1: 3:10, để thay đổi độ khô sau pha loãng dịch chanh dây có hàm lượng axit cao nên không cần trộn thêm chất bảo quản. Chất màu được thêm vào dung dịch vơí hàm lượng 0,01%.
Các biến đổi: hàm lượng chất khô và độ nhớt của dung dịch tăng lên, màu sắc và mùi vị của dịch quả thay đổi không đáng kể.
Giai đoạn sấy phun
Sấy nhằm cấp nhiệt làm bốc hơi nhanh lượng nước trong dung dịch sau phối trộn, tạo ra sản phẩm dạng bột mịn với độ hút ẩm thấp, bảo quản được lâu.
Dùng thiết bị phun hiệu Mobile Minor (Đan Mạch) để thực hiện quá trình sấy phun dịch chanh dây. Tác nhân, khí nóng và dung dịch sấy được đưa vào phía đỉnh buồng sấy. Bột sấy khô được lấy ra ở đáy nón của cyclon thu hồi.
Cấu tạo máy sấy Mobile Minor: máy sấy Mobile Minor gồm những bộ phận chính sau:
NHÓM H2T – ĐHTP3 51
Hình: Máy sấy phun MOBILE MINOR do hãng Niro (Đan Mạch) sản xuất
1-Bơm 3-Vòi phun 5, 13-Bộ lọc khí 6-Calorife 7-Buồng sấy 8-cyclon 9-Bộ phận lọc khí thải 14-Thùng chứa sản phẩm
Đầu phun ly tâm: máy sấy Mobile Minor có ba hệ thống đầu phun và có thể
thay thế được:
Đầu phun dạng ly tâm:
Nguyên tắc hoạt động: Đầu phun ly tâm có cấu tạo dạng đĩa. Mẫu nguyên liệu sẽ được bơm vào tâm của đĩa. Người ta sử dụng khí nén để làm quay đĩa. Do tác động quay của đĩa và sự thoát ra của khí nén, mẫu nguyên liệu sẽ di chuyển về phía thành đĩa, va đập vào các rãnh trên đĩa và được phân tán thành các hạt nhỏ li ti. Góc phun ra là 180o
NHÓM H2T – ĐHTP3 52
sấy. Khi đó chúng bị thay đổi phương đột ngột và tạo nên một hỗn hợp sương bụi xoáy rối di chuyển xuống phía đáy buồng sấy.
Tốc độ quay: 10000 - 30000 vòng/phút.
Dạng phun này được thiết kế đặc biệt cho vật liệu có tính ăn mòn và không có tính bào mòn. Đối với các nguyên liệu có tính bào mòn, quá trình tiếp liệu được thực hiện thông qua các ống nối bằng hợp kim cacbin.
Kích thước hạt của đầu phun này dao động từ 5 - 25µm.
Ưu điểm của dạng đầu phun này là có thể tạo ra được sản phẩm với độ đồng nhất cao, không bị tắt nghẽn khi mẫu sấy có dạng huyền phù mịn, có thể sử dụng cho những mẫu có độ nhớt cao.
Năng suất hoạt động lên đến 200 tấn/h.
Hình: Đầu phun ly tâm
Đầu phun khí động:
Đầu phun khí động cùng chiều: còn gọi là cơ cấu phun hai dòng cùng chiều (Co-current two-fluid nozzle)
Nguyên lý hoạt động: mẫu nguyên liệu sẽ bơm vào đầu phun theo ống trung tâm. Tác nhân sấy sẽ theo ống ở phần biên đầu phun đi vào buồng sấy. Hỗn hợp được phân tán dưới dạng sương mù trong buồng sấy. Quá trình phun được thực hiện nhờ dòng khí có áp lực từ 0,5 - 2 bar. Trong trường hợp này góc phun dao động từ 20 - 60o phụ thuộc vào cấu tạo của đầu phun. Mẫu và vật liệu được đưa vào phía đỉnh buồng sấy, qua cơ cấu phun tạo thành dạng sương mù, hòa trộn với nhau và đi xuống phía đáy buồng sấy.
Thích hợp cho các nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt độ, thường được sử dụng trong thực phẩm.