6. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ TRÁI THANH LONG
6.1.5. Phụ gia tạo đăc (thickening agent): xanthan gum
Định nghĩa: xanthan gum là một polysaccharide ngoại bào từ vi sinh vật. Được sản xuất bằng lên men từ vi khuẩn Xanthomonas campestris, tinh sạch bằng ethanol hoặc isopropanol, sấy và nghiền. Xanthan gum được cấu tạo bởi D – glucose và D – manose là hai hexose chính, cùng với D-glucoronic và acid pyruvic.
Xanthan gum ở dạng bột màu kem. Được sử dụng như chất làm dày, chất ổn định, nhũ hóa, tác nhân tạo bọt.
Hình 6.2: xanthan gum
Xanthan gum tan được trong nước lạnh và nước nóng với độ tan trung bình, không tan trong cồn, bền trong pH, nhiệt độ, chất điện ly, enzyme. ..
Xanthan gum không tạo gel. Nồng độ sử dụng là: 0.1 – 0.3%. Tiêu chuẩn của xanthan gum:
- Arsenic (As): ≤ 3ppm - Chì (Pb): ≤ 5ppm - Tro: ≤ 16% - Isopropyl alcolhol: ≤ 0.075% - Acid pyruvic: ≤ 1.5 % 6.1.6. Vitamine C
Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam
6.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
38
6.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
6.3. Giải thích một số quá trình6.3.1. Rửa 6.3.1. Rửa
Mục đích công nghệ: chuẩn bị. Quá trình rửa sẽ làm sạch đất cát, bụi bẩn, vi sinh vật bám ngoài vỏ trái
Các biến đổi của nguyên liệu: nguyên liệu sạch và giảm bớt lượng vi sinh vật trên bề mặt vỏ.
Thiết bị: sử dụng thiết bị ngâm rửa xối tưới, dạng băng tải.
Máy được cấu tạo gồm một băng tải bằng thép không rỉ và thùng chứa nước rửa có thể tích tương đối lớn. Băng tải được chia làm 3 phần, phần nằm ngang ngập trong nước, phần nghiêng có các ống phun nước mạnh và một phần nằm ngang ở phía cao. Bên dưới băng tải phần ngập trong
nước có bố trí các ống thổi khí nhận không khí từ một quạt đặt bên ngoài.
Trong giai đoạn ngâm, nguyên liệu ở trên phần băng nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám trên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong ra. Băng tải di chuyển sẽ mang nguyên liệu đi dần về phía phần băng nghiêng. Hiệu quả của quá trình ngâm được tăng cường nhờ thổi khí làm xáo trộn nước và nguyên liệu trên mặt băng, làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và nước nên thời gian ngâm được rút ngắn. Khi nguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất cao đến 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn. Ở cuối quá trình rửa, nguyên liệu di chuyển đến phần nằm ngang phía trên để được làm ráo nước.
Tùy thuộc loại nguyên liệu và mức độ bẩn, có thể điều chỉnh tốc độ di chuyển của băng chuyền cho phù hợp. Nếu nguyên liệu quá bẩn, cho băng chuyền đi chậm lại, làm tăng thời gian rửa. Ngược lại, nếu cặn bẩn bám trên ngoài nguyên liệu ít, có thể cho băng chuyền đi nhanh hơn nhằm tăng năng suất quá trình. Nước sạch từ vòi phun vào thùng ngâm sẽ bổ sung nước cho hệ thống, còn cặn bẩn được tháo ra liên tục qua van xả và nước thừa theo máng chảy tràn ra ngoài.
Thời gian rửa càng nhanh càng tốt. Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn người ta dùng nước chảy liên tục trên các bể.
Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế GVHD: TS. Trần Bích
Thông số công nghệ:
Hình: 6.3: Thiết bị ngam rửa xối tưới dạng băng tải
Áp suất tia nước: 2 – 3 at.
6.3.2. Chà
Mục đích công nghệ: khai thác
Quá trình chà sẽ phân chia nguyên liệu thành hai phần: puree chứa dịch cùng với thịt trái mịn và bã chà chứa những phần không sử dụng được như:vỏ, xơ…
Biến đổi cuả nguyên liệu: nguyên liệu giảm khối lượng do tách phần bã chà, puree thu được mịn và có kích thước đồng đều, dịch bào thoát ra sẽ làm tăng cường các phản ứng hóa sinh và hoạt đông của vi sinh
Thiết bị chà sử dụng cả lực ma sát lẫn lực ly tâm, bộ phận chính của thiết bị là một t rục (có thể là trục vit hay trục có gắn cánh đập) và roi đập trong buồng chà nằm ngang, bao quanh có một lưới rây có kích thước theo yêu cầu. khi hoạt đông, trục quay tạo lực ly tâm, trái sẽ văng ra ngoài và đập vào lưới rây, trục vít vừa đẩy vừa chà xát giúp phần thịt trái dễ lọt qua rây. Các loại cánh đập, roi thép bố trí trên đường đi của trái sẽ va đập và làm trái vỡ nát và phần thịt trái sẽ đi qua rây.
Hình 6.4: thiết bị chà
Với sản xuất nước trái dạng đục có hạt và nước cô đặc thì kích thước lỗ sàng là 1mm. đối với sản xuât nước trái cây dạng trong cần tách hạt ra khỏi puree nên kích thước lỗ sàng <1mm (0.5 –
0.75mm)
6.3.3. Phối trộn
Khối nghiền nhão thu được sau quá trình chà sẽ được phối trộn với các nguyên liệu phụ như: nước, acid citric, syrup đường, hương thanh long đối với nước trái dạng đục, hoặc phối trộn với đường, acid citric đối với nước cô đặc để đạt đến độ chất khô yêu cầu
Mục đích công nghệ: chế biến. Quá trình phối trộn sẽ điều chỉnh thành phần hóa học của sản phẩm. Phân bố đều các nguyên liệu với nhau
Các biến đổi:
Nguyên liệu chính sẽ được phối trộn với nguyên liệu phụ, phụ gia; do đó thành phần hóa học của hỗn hợp sau khi phối trộn sẽ thay đổi so với nguyên liệu ban đầu.
Thiết bị: nồi 2 vỏ, gia nhiệt bằng hơi nước có cánh khuấy, xả liệu ở đáy nồi. Khi cánh khuấy quay sẽ tạo ra động năng đẩy khối chất lỏng chuyển động trong lòng thiết bị, giúp đảo trộn đồng đều hỗn hợp.
Đối với sản phẩm nước dạng đục: Khối nghiền nhão được phối trộn với syrup đường.
Đối với sản phẩm cô đặc thì người ta tiến hành phối trộn với đường saccharose dạng hạt để hàm lượng chất khô của puree đạt đến khoảng 50 oBrix, để sau đó quá trình cô đặc sẽ cô đặc puree đến
60 o
Các phụ gia khác cũng được hòa tan thành dung dịch rồi bơm định lượng vào thiết bị phối trộn. thường axcid citric và các nguyên liệu phụ khác được hòa tan sẵn ở nồng độ 10 – 20%, sau đó dùng bơm định lượng bơm vào bồn phối trộn.
Các bước thực hiện: Quá trình pha chế được bắt đầu bằng việc bơm syrup nguyên liệu vào thiết bị. Tiếp theo, cho cánh khuấy hoạt động, người ta lần lượt bổ sung thêm nước, các dung dịch acid, hương liệu vào. Hương liệu được bổ sung vào cuối giai đoạn phối trộn nhằm hạn chế sự tổn thất. Sự khuấy trộn được thực hiện cho đến khi thu được một hỗn hợp đồng nhất
Hình 6.5: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy
Thông số công nghệ:
Nhiệt độ phối trộn: 50oC để làm giảm độ nhớt tăng khả năng trộn lẫn, hòa tan giữa các thành phần phối trộn
o
Brix hỗn hợp sau phối trộn: 9 o
Brix đối với nước dạng đục. và 50 – 55 o
Brix đối với nước cô đặc
6.3.4. Cô đặc
Mục đích: khai thác và chế biến
Quá trình cô đặc làm tăng hàm lượng chất khô trong sản phẩm đến độ chất khô yêu cầu
Các biến đổi của nguyên liệu: nguyên liệu giảm khối lượng do bốc hơi nước, màu của bán thành phẩm có thể bi sẫm dần, có thêm mùi của các sản phẩm tạo thành do phản ứng Maillard, các phản ứng hóa sinh bị đình chỉ hoàn toàn. Vi sinh vật bị ức chế vì nhiệt độ và nồng độ chất khô cao
Quá trình cô đặc có bổ sung phụ gia tạo đặc (xanthan gum) trước khi phối trộn sẽ được ngâm trong nước để chúng hút nước, trương nở và phân tán đều trong dung dịch. Xanthan gum được bổ sung vào cuối giai đoạn cô đặc.
Thiết bị cô đặc thường dùng đối với trái cây là thiết bị cô đặc chân không. Việc hạ thấp nhiệt độ là để tránh biến đổi nhiều về mặt cảm quan cho sản phẩm. Kiểu thiết bị thường sử dụng là thiết bị cô đặc dạng ống chùm. Nguyên liệu đi trong ống, tác nhân gia nhiệt là hơi nước, những hợp chất không ngưng tụ được bơm chân không hút ra ngoài, hệ thống ngưng tụ barometer giúp thu hồi một số cấu tử hương, sản phẩm được lấy ra từ đáy thiết bị
Thông số công nghệ:
Nhiệt độ cô đặc: 60 – 70 oC
Hàm lượng chất khô đi vào thiết bị cô đặc: 50 – 55 oBrix
Hàm lượng chất khô của sản phẩm sau cô đặc: 60oBrix
6.3.5. Ủ enzyme
Mục đích: chuẩn bị, khai thác
Chuẩn bị cho quá trình lọc và làm tăng hiệu suất thu hồi chất khô.
Phần thịt trái thanh long chứa nhiều những carbohydrate dạng keo (hemicelluloses, cellulose, và những polymer saccharide khác) bao bọc những hạt của nó. Những hợp chất keo là một trong những nhân tố chính làm phức tạp quy trình chế biến nước ép trái cây, đặc biệt làm khó khăn cho quá trình lọc. Vì thế, loại bỏ hoặc làm giảm các hợp chất pectin được coi là giải pháp cho vấn đề này. Pectin trong tự nhiên nằm trong thành tế bào, hoặc có thể xen vào với các polysaccharide cấu trúc khác và protein để tạo ra protopectin không tan. Trong trái chưa chin, pectin liên kết với cellulose trong thành tế bào, những pectin này không hòa tan và tạo cấu trúc cứng chắc cho thành thành tế bào. Tuy nhiên trong quá trình chin của trái, pectin bị thủy phân và trở nên hòa tan, mạng lưới của nó bao quanh thành tế bào giảm xuống và trái mềm hơn. Hàm lượng pectin trong trái khoảng 0.5 – 4 % khối lượng trái nguyên liệu. khi mô bị phá vỡ (ground) pectin được tìm thấy trong pha lỏng (liquid phase) là pectin hòa tan, làm tăng độ nhớt. trong khi các pectin khác vẫn còn liên kết với cellulose bởi hemicelluloses và giữ nước (Pifferi và cộng sự, 1989).
Nước ép của trái giàu pectin thì độ nhớt cao và chúng liên kêt với khối nghiền nhão tạo thành khối jelly. Cho nên làm khó khăn cho quá trình lọc hay ép lấy nước từ nó. Bổ sung pectinase làm giảm độ nhớt của nước ép, tăng khả năng ép hay lọc, cấu trúc jelly bị phá hủy kết quả là nước ép được thu nhận dễ dàng hơn với hiệu suất cao hơn.
Hóa sinh: các phản ứng xúc tác bởi bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin và cellulose để tạo có thể thu được dịch ép nhiều hơn.
Phương thức 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 các 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 dao động từ 45 – 50 o
C.
Thông số công nghệ:
Nhiêt độ: 45 – 50 oC Thời gian: 1 giờ
6.3.6. Lọc thô
Hình 6.7: thiết bị ủ enzyme
Mục đích: lọc sơ bộ chuẩn bị cho quá trình ly tâm và lọc tinh
Khai thác: vì nó giữ lại những tạp chất và cho những cấu tử cần thiết để tạo nên sản phẩm.
Các biến đổi:
Vật lý: khối lượng giảm do quá trình lọc tách riêng hai pha rắn lỏng, pha rắn gồm các cấu tử có kích thước lớn bị giữ lại trên lớp vải lọc và pha lỏng thu được độ trong tăng.
Hóa lý: một số cấu tử dễ bay hơi như chất mùi sẽ bị bay hơi. Các quá trình khác không đáng kể.
Yêu cầu:
Nước quả ép có chứa các thành phần cặn từ thịt quả và các kết tủa thô. Phần cặn này có thể lọc bỏ bằng cách lọc sơ bộ qua lớp vải lọc. Lớp vải lọc càng dày, lượng cặn bị loại càng nhiều.
Cách thực hiện: nước quả thường lọc ở áp suất không đổi và thấp (2.7 - 4.9x105 N/m2). Nếu áp suất trên 4.9x104 N/m2 (0.5at) thì các cặn hữu cơ sẽ bị kết lại làm tắc bản lọc. Để tạo ra áp suất, người ta bơm nước quả vào máy lọc hay đặt thùng chứa nước quả cao hơn máy lọc 3-4 m.
6.3.7. Ly tâm
Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lọc tinh được diễn ra dễ hơn vì quá trình này giúp loại bỏ những phân tử có kích thước lớn hơn, tách các chất tạo nhớt trong sản phẩm
Các biến đổi chính:
Hóa lý: sự tách pha của các cấu tử trong nước quả dẫn đến độ nhớt giảm, độ đục giảm… Các biến đổi khác hầu như không đáng kể.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly tâm: độ nhớt của pha lỏng, độ chênh lệch khối lượng riêng, nhiệt độ, vận tốc ly tâm, bán kính ly tâm, thời gian lưu.
Cách thực hiện: Thiết bị sử dụng là thiết bị ly tâm có chén xoay dạng côn: Cấu tạo thiết bị gồm một chén xoay dạng côn quay quanh một trục thẳng đứng. Tất cả được đặt trong vỏ cố định. Nguyên liệu đi vào đáy của chén xoay. Dưới tác dụng của lực ly tâm, các huyền phù sẽ di chuyển vào trong chén xoay và bám trên đó. Phần dung dịch sẽ di chuyển lên phía trên và chảy ra ngoài. Khi bã dày, thiết bị được ngừng hoạt động, lớp bã được tách ra bằng dao và thải ra ngoài bằng cửa xả đáy của chén xoay. Để tháo bã liên tục, chén xoay được khoét lỗ (từ 2 – 24 lỗ) với đường kính từ 0.75 – 2 mm. Tốc độ: 6000-6500 vòng/ phút.
6.3.8. Lọc tinh
Mục đích: hoàn thiện sản phẩm vì các cấu tử lơ lửng sẽ bị hấp phụ
Các biến đổi:
Vật lý: độ trong sản phẩm tăng lên đáng kể và độ tinh sạch cao. Chất cặn, kết tủa trong nước quả sau gia nhiệt được lọc bỏ, dung dịch nước quả trở nên trong hơn, màu sắc sáng đẹp.
Các biến đổi khác không đáng kể.
Cách thực hiện: cuối quá trình gia nhiệt, thêm 0,01% diatomit, kèm theo khuấy trộn. Tiến hành lọc trên thiết bị lọc khung bản, áp lực lọc 3 at, lọc ở nhiệt độ phòng. Dịch lọc sẽ được hoàn lưu đến khi nào thu được dịch quả trong
Nguyên tắc hoạt động:
Dịch quả theo ống dẫn phân phối theo số lượng khung và tràn vào các khoang trống. Dưới áp suất, nước lọc đi qua vải lọc theo các rãnh trên bản lọc chảy xuống và nhờ van lấy ra ngoài. Pha rắn được giữ lại trên bề mặt và được chứa trong khung. Sản phẩm được thu liên tục, bã tháo gián đoạn
Hình 6.9: Thiết bị lọc khung bản BKL4/400
Đối với nước quả trong người ta có thể sử dụng màng MF (microfiltration) để lọc nước ép trái cây dạng trong thay cho quá trình lọc tinh và thanh trùng để tránh những tác động do nhiệt. Kích thước màng MF là 0.2 μm. Khi đó sản phẩm thu được sẽ giữ lại được màu sắc mùi vị tốt hơn, hạn chế tổn thất các cấu tử mẫn cảm với nhiệt độ.
7. KẾT LUẬN
Thanh long là loại trái cây giàu kali, sắt, chất xơ, vitamine…. Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh về khả năng hỗ trợ các bệnh liên quan đến tiểu đường, ung thư…từ các thành phần hóa học của nó. Hiện nó đang được trồng rộng rãi trên thế giới, phổ biến nhất là thanh long ruột trắng (H. undatus), quy mô trồng trọt thanh long ruột đỏ đang được tăng lên rất mạnh trên thế giới không chỉ vì màu sắc đỏ tím cuốn hút của nó mà còn vì thanh long ruột đỏ chứa hàm lượng cao các hợp chất chống oxi hóa đã được nghiên cứu chứng minh. Việc chế biến thanh long vào các sản phẩm hiện đang rất phổ biến trên thế giới, đặc biệt là thanh long ruột đỏ. Tuy nhiên ở Việt Nam thanh long mới chỉ được tiêu thụ dưới dạng trái cây tươi, các sản phẩm chế biến của thanh long chưa được sản xuất ở Việt Nam. Với sản lượng thanh long (H. undatus) khá lớn và quy trình sản xuất không phức tạp, thanh long Việt Nam cần có những nghiên cứu thông số cụ thể để đưa vào chế biến các sản phẩm từ trái thanh long (puree, puree cô đặc, …) để tăng giá trị kinh tế và thời gian bảo quản cho trái thanh long. Ngoài ra phụ phẩm của ngành công nghiệp chế biến thanh long cụ thể là vỏ và hạt có thể sử dụng để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị kinh tế.
8. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1]. Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự (2009), công nghệ chế biến thực phẩm, nhà xuất bản Đại học [2]. Quốc gia Thành phố Hồ Chí