Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến
Hình 2.1. Quy trình sản xuất nước giải khát Bụp giấm dự kiến Nước Acid Citric Saccharose Bụp giấm Nấu Syrup Nghiền (0,5 mm) Tạp chất Trích ly Lọc Lọc Bã Chai Bảo ôn Thanh trùng Bài khí Chiết chai Phối chế Sản phẩm Xử lý Hương, phụ gia
32
2.4 Các phương pháp thí nghiệm Sơ đồ nghiên cứu
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu Khảo sát tỷ lệ Bụp giấm : Nước Trích ly với nước nóng Trích ly với Enzyme Pectinex Ultra SP-L Khảo sát tỷ lệ phối trộn syrup với dịch chiết
Khảo sát chế độ thanh trùng để bảo quản sản phẩm
Bụp giấm
33
………
2.4.1 Thí nghiệm 1 Khảo sát tỉ lệ đài hoa Bụp giấm với nước
Mục đích
Xác định tỷ lệ Bụp giấm và nước thích hợp cho quá trình trích ly để thu được dịch chiết có hiệu suất cao và màu đỏ đẹp.
Thông số cố định
Nhiệt độ trích ly là 800C, thời gian 15 phút với lượng hoa là 1g
Thông số khảo sát
Tỷ lệ đài hoa Bụp giấm: nước là 1:140; 1:160; 1:180; 1:200; 1:220
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, 1 nhân tố, 5 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.
Số nghiệm thức: 5 x 3 = 15
Bố trí thí nghiệm
Hình 2.3. Khảo sát tỷ lệ trộn Bụp giấm và nước
Bụp giấm (đã nghiền) Nước
Trộn
1: 140 1: 160 1: 180 1: 200 1: 220
Nấu
34
Chỉ tiêu theo dõi
Hiệu suất thu hồi chất chiết
Đánh giá cảm quan về màu sắc
Phương pháp tiến hành
Bụp giấm sau khi nghiền sẽ được đem trộn với nước với tỷ lệ Bụp giấm và nước lần lượt như sau: 1:140, 1:160, 1:180, 1:200, 1:220. Sau đó, gia nhiệt đến 800C trong 15 phút để thu dịch chiết.
2.4.2 Thí nghiệm 2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu
suất trích ly
Mục đích
Xác định thời gian và nhiệt độ thích hợp cho quá trình trích ly
Thông số cố định
Lấy thông số tối ưu của thí nghiệm 1 làm cơ sở cho thí nghiệm này.
Thông số khảo sát
Nhiệt độ (N) và thời gian nấu (T)
Nhiệt độ tích ly N1: 700C; N2: 800C; N3: 900C; N4:1000C
Thời gian trích ly T1: 5 phút; T2: 10 phút; T3 : 15 phút; T4 : 20 phút
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, 2 nhân tố, 16 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.
35
...
Hình 2.4. Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất chất chiết
Hàm mục tiêu
Hiệu suất thu hồi chất chiết
Cảm quan màu
Hàm lượng anthocyanin
Hàm lượng vitamin C
T
1T
2T
3T
4T
1T
2T
3T
4Bụp giấm (đã nghiền) Nước
Trộn
N1 N2 N3 N4
Nấu
Thu dịch chiết
T
1T
2T
3T
4T
1T
2T
3T
4T
1T
2T
3T
4Bụp giấm (đã nghiền) Nước
Trộn
N1 N2 N3 N4
Nấu
Thu dịch chiết
36
Phương pháp tiến hành
Sau khi tiến hành trộn Bụp giấm và nước theo tỷ lệ thích hợp ta nâng nhiệt quá trình trích ly lên lần lượt là: 70, 80, 90, 1000C sau các khoảng thời gian nấu 5, 10, 15, 20 phút tiến hành lấy mẫu đo độ màu,...
2.4.3 Thí nghiệm 3 Khảo sát ảnh hưởng của enzyme Pectinex Ultra SP-L đến hiệu suất trích ly
Mục đích
Tìm ra hàm lượng và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP-L nhằm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết
Khảo sát hàm lượng enzyme Pectinase Ultra SP-L (%v/w)
A1: 0 A2: 0,05 A3: 0,1 A4: 0,15 A5: 0,2
Thông số cố định
Lấy thông số đã chọn ở thí nghiệm 1 là cơ sở
pH của dung dịch 4,5
Xử lý nhiệt độ 500C
Thời gian 55 phút
Thông số khảo sát
Hàm lượng enzyme Pectinex Ultra SP-L
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, 1 nhân tố, 5 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần.
37
...
Hình 2.5. Ảnh hưởng của enzyme Pectinex Ultra SP-L đến hiệu suất chất chiết
Hàm mục tiêu
Hiệu suất thu hồi chất chiết
Phương pháp tiến hành
Tiến hành trộn 1g Bụp giấm với nước theo tỷ lệ (kết quả thí nghiệm 1), nhiệt độ trích ly 500C, pH là 4,5 trong thời gian 55 phút. Đồng thời, bổ sung enzyme Pectinex Ultra SP-L vào theo hàm lượng như bố trí thí nghiệm.
Khảo sát thời gian trích ly
B1: 40 phút B2: 50 phút B3: 60 phút B4: 70 phút
Thông số cố định
Lấy thông số đã chọn ở thí nghiệm 1 làm cơ sở
pH của dung dịch 4,5
Xử lý nhiệt độ 500C
Thu dịch chiết
A1 A2 A3 A4 A5
Trộn
Bụp giấm (đã nghiền) Nước
38
Hàm lượng enzyme Pectinex Ultra SP-L 0,15%v/w (kết quả thí nghiệm khảo sát hàm lượng enzyme đã chọn)
Thông số khảo sát
Thời gian trích ly
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, 1 nhân tố, 4 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần.
Số nghiệm thức: 4 x 3 = 12
...
Hình 2.6. Khảo sát thời gian trích ly của enzyme Pectinex Ultra SP-L Thu dịch chiết
B1 B2 B3 B4
Trộn
Bụp giấm (đã nghiền) Nước
39
Hàm mục tiêu
Hiệu suất thu hồi chất chiết
Cảm quan
Hàm lượng anthocyanin
Hàm lượng vitamin C
Phương pháp tiến hành
Trộn 1g Bụp giấm với nước theo tỷ lệ (kết quả thí nghiệm 1), nhiệt độ trích ly 500C, pH là 4,5 với hàm lượng enzyme Pectinex Ultra SP-L 0,15%v/w. Tiến hành trích ly trong thời gian 40, 50, 60, 70 phút để thu dịch chiết.
2.4.4 Thí nghiệm 4 Khảo sát tỷ lệ phối trộn syrup với dịch chiết
Mục đích
Xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp giữa syrup và dịch chiết để tăng giá trị cảm quan, phù hợp với đánh giá thị hiếu của người tiêu dùng.
Thông số cố định
Lấy các thông số tối ưu của các thí nghiệm 1, 2, 3 để làm thông số cho thí nghiệm này.
Thông số khảo sát
Tỷ lệ phối trộn syrup với dịch chiết
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên, 1 yếu tố, 5 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.
40
...
Hình 2.7. Khảo sát tỷ lệ phối trộn giữa syrup và dịch chiết
Chỉ tiêu theo dõi
Đánh giá cảm quan sản phẩm: dùng phép thử cho điểm thị hiếu
Phương pháp tiến hành
Dịch chiết sau khi được nấu theo các thông số của các thí nghiệm trên sẽ được phối trộn với syrup để đạt độ Brix 17, 18, 19, 20, 210Bx. Các mẫu khảo sát sẽ được hội đồng cảm quan đánh giá theo phương pháp cho điểm thị hiếu.
Mẫu được đánh giá tốt sẽ được chọn và thực hiện tiếp các quá trình sau. Phối trộn với Syrup; 0Bx
17 18 20 21 Nấu dịch chiết Cảm quan sản phẩm Bụp giấm Lọc 19
41
2.4.5 Thí nghiệm 5 Khảo sát chế độ thanh trùng ảnh hưởng đến thời gian bảo quản sản phẩm
Mục đích
Xác định nhiệt độ và thời gian thanh trùng thích hợp đảm bảo an toàn thực phẩm mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Yếu tố cố định
Lấy thông số của thí nghiệm 1, thí nghiệm 2, thí nghiệm 3, thí nghiệm 4 để làm cơ sở cho thí nghiệm này.
Thể tích hỗn hợp thanh trùng: 300 ml/chai
Thông số khảo sát
Nhiệt độ và thời gian thanh trùng.
Nhiệt độ thanh trùng C1: 700C C2: 800C C3: 900C
Thời gian thanh trùng
D1: 10 phút D2: 15 phút D3: 20 phút
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên với 2 nhân tố: nhiệt độ thanh trùng (C) và thời gian thanh trùng (D), mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.
42
...
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí xác định chế độ thanh trùng
Chỉ tiêu theo dõi
Đánh giá cảm quan theo thị hiếu
Tổng số vi sinh vật hiếu khí
Hàm lượng anthocyanin
Phương pháp tiến hành
Sau khi khảo sát các thí nghiệm 1, thí nghiệm 2, thí nghiệm 3, thí nghiệm 4 và đã chọn được các thông số thích hợp cho từng quá trình ta thực hiện trích ly dịch chiết, thu dịch chiết, bổ sung kali sorbat 300ppm, hương và tiến hành thanh trùng sản phẩm. Thanh trùng Hỗn hợp Syrup D1 D2 D3 D1 D3 D2 C3 C1 Cảm quan sản phẩm C2 D1 D2 D3 Thanh trùng Hỗn hợp Syrup
43
2.5 Kiểm tra chất lượng
Chỉ tiêu hóa lý Glucide tổng Năng lượng Hàm lượng anthocyanin pH Chỉ tiêu vi sinh
Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với sản phẩm đồ uống không cồn: QCVN 6-2:2010 của Bộ Y Tế. TSVSVHK Coliforms E. coli Streptococci faecal Pseudomonas aeruginosa Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Tổng số nấm men, nấm mốc Chỉ tiêu cảm quan
44
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Khảo sát tỷ lệ đài hoa Bụp giấm với nước3.1.1 Hiệu suất thu hồi chất chiết theo tỷ lệ
Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ 800
C trong 15 phút với lượng hoa là 1g Kết quả thể hiện qua bảng 3.1 sau
Bảng 3.1 Hiệu suất trích ly theo tỷ lệ Bụp giấm và nước
Tỷ lệ Hiệu suất (%) 1:140 5,67a 1:160 9,13b 1:180 14,78 c 1:200 18,64 d 1:220 18,67 d
Ghi chú: Với: a, b, c, d (p < 0,05) là các khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%. Số liệu là trung bình của 3 lần lặp lại.
45
Theo hình 3.1 cho thấy hiệu suất thu hồi chất chiết của đài hoa Bụp giấm tăng dần khi tăng tỷ lệ dung môi nước. Qua xử lý kết quả bảng 3.1, tỷ lệ Bụp giấm: nước là 1:200, 1:220 thì hiệu suất trích ly cao, cụ thể ở tỷ lệ dung môi nước 1:200 là 18,64 % và 1:220 là 18,67% khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy là 95%. Ở tỷ lệ này, sự chênh lệch nồng độ của cấu tử cần trích ly trong nguyên liệu và dung môi lớn. Do đó, tế bào của nguyên liệu hút nước, trương nở cực đại, làm vách tế bào vỡ ra giải phóng dịch bào (chất chiết) [8]. Ở tỷ lệ Bụp giấm: nước 1:140, 1:160, 1:180 thì hiệu suất trích ly 5,67%; 9,13%; 14,78% là thấp. Các tế bào ở dạng ưu trương nhưng lượng dung môi nước dùng để trích ly ít, chênh lệch nồng độ của cấu tử cần trích ly với dung môi nước thấp, nồng độ của chất chiết trong nguyên liệu và dung môi nước dần đạt trạng thái cân bằng. Vì vậy, các tế bào bị phá vỡ không triệt để, chất chiết thu hồi ít [8]. Chọn tỷ lệ dung môi nước 1:200 là tỷ lệ tốt nhất để trích ly trong thí nghiệm này.
3.1.2 Cảm quan màu
Phép thử cho điểm thị hiếu
Người thử gồm có 30 thành viên tham gia vào phép thử cho điểm thị hiếu về màu của 5 mẫu dịch chiết Bụp giấm theo 5 tỷ lệ 1:140, 1:160, 1:180, 1:200, 1:220. Với thang điểm từ 1 đến 9 ứng với sự ghét đến sự ưa thích của mẫu dịch chiết. Kết quả được xử lý thống kê và thể hiện qua bảng 3.2 sau
Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan màu của dịch chiết Bụp giấm theo các tỷ lệ
Tỷ lệ Hiệu suất (%) 1:140 4,5a 1:160 5,6b 1:180 6,67c 1:200 8,73e 1:220 7,7d
Ghi chú: Với: a, b, c, d, e (p < 0,05) là các khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%. Số liệu là trung bình của 3 lần lặp lại.
46
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ đến cảm quan màu của dịch chiết
Qua đồ thị và kết quả xử lý thống kê cho thấy, tỷ lệ Bụp giấm: nước là 1:200 thì cho điểm trung bình 8,73 là cao nhất theo phép thử cho điểm thị hiếu. Do anthocyanin hòa tan tốt trong nước [8], nên tỷ lệ dung môi nước càng lớn thì chất màu anthocyanin càng nhạt [7]. Tỷ lệ dung môi nước 1:140, 1:160 và 1:180 thấp thì chất màu anthocyanin trong dịch chiết cao cho màu đỏ đậm không đẹp nên điểm trung bình thị hiếu thấp. Tỷ lệ dung môi nước 1:200 cho màu đỏ đẹp có điểm trung bình cao. Tỷ lệ dung môi nước 1:220 cho màu đỏ hơi nhạt, điểm trung bình 7,7 thấp hơn 8,73 do quá nhiều nước nên làm giảm màu sắc của dịch chiết. Chọn tỷ lệ dung môi nước 1:200 là phù hợp để trích ly Bụp giấm.
Tóm lại, qua xử lý thống kê cho thấy hiệu suất thu hồi chất chiết và cảm quan
màu thì tỷ lệ Bụp giấm và nước là 1:200 cho hiệu suất trích ly 18,64% và điểm
trung bình của phép thử cho điểm thị hiếu 8,73 được xem là kết quả tốt nhất trong
thí nghiệm này. Vì vậy, ta chọn tỷ lệ Bụp giấm và nước là 1:200 cho các thí nghiệm
sau.
47
3.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất thu hồi chất chiết
Thí nghiệm được tiến hành trích ly ở tỷ lệ Bụp giấm và nước 1:200 với các nhiệt độ 70, 80, 90, 1000C trong 5, 10, 15, 20 phút. Kết quả được xử lý thể hiện qua bảng 3.3 sau đây
Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến hiệu suất thu hồi chất chiết
Nhiệt độ (0C) Hiệu suất (%)
70 10,45a
80 14,10b
90 15,19b,c
100 16,24c
Ghi chú: Với a, b,c (p < 0,05) là các khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95% Số liệu là trung bình của 3 lần lặp lại
Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu suất thu hồi chất chiết
Thời gian (phút) Hiệu suất (%)
5 7,92a
10 12,79b
15 17,37c
20 17,91c
Ghi chú: Với a, b,c (p < 0,05) là các khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95% Số liệu là trung bình của 3 lần lặp lại
48
Bảng 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian trích ly lên hiệu suất thu hồi chất chiết
Nhiệt độ (0C) Thời gian (phút) 70 80 90 100 5 5,08 6,35 9,32 10,92 10 9,15 12,55 13,63 15,85 15 12,95 18,64 18,85 19,02 20 14,62 18,87 18,98 19,16
Hình 3.3. Ảnh hưởng nhiệt độ dung môi nước và thời gian lên hiệu suất chất chiết Qua đồ thị hình 3.3 cho thấy nhiệt độ và thời gian càng tăng thì hiệu suất trích ly càng cao.
Kết quả thí nghiệm ở bảng 3.5 trong một thời gian nhất định, nhiệt độ càng tăng thì hiệu suất thu hồi chất chiết càng tăng. Khi nhiệt độ tăng độ nhớt giảm, chuyển động của các phân tử nước tăng [7]. Dựa vào tính tan, pectin tồn tại hai dạng là
49
protopectin không tan và pectin tan. Protopectin là phức chất giữa pectin với các polysaccharide khác như cellulose, hemicellulose, araban,… làm nên cấu trúc vách tế bào thực vật. Dưới tác dụng của nhiệt độ protopectin không tan chuyển thành pectin tan [4]. Vì vậy, nước sẽ thẩm thấu nhanh vào bên trong tế bào Bụp giấm, làm cho diện tích tiếp xúc giữa tế bào và nước tăng. Dẫn đến áp suất nội bào tăng, tế bào bị phá vỡ giải phóng các chất, chất chiết hòa tan và khuếch tán từ nguyên liệu vào nước tăng [8]. Trong kết xử lý thí nghiệm bảng 3.3 cho thấy hiệu suất thu hồi chất chiết ở nhiệt độ 900C là 15,19% không khác biệt ở mức ý nghĩa 5% so với 16,24% ở 1000
C. Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi chất chiết ở 800C là 14,1% tăng đến 900C là 15,19% là tăng không khác biệt ở mức ý nghĩa 5%. Vậy trích ly Bụp giấm với nước tốt nhất ở nhiệt độ 800C.
Qua xử lý kết quả thí nghiệm bảng 3.4 cho thấy 15 phút có hiệu suất thu hồi chất chiết cao. Do thời gian 15 phút là thời gian để Bụp giấm hút nước tối đa, dẫn đến sự tiếp xúc giữa nước và tế bào nguyên liệu là cực đại, nên chất chiết hòa tan vào nước cũng là cực đại. Thời gian trích ly quá dài cho thấy hiệu suất thu hồi chất chiết sẽ tăng không đáng kể [7]. Cụ thể, khi tăng thời gian từ 15 phút lên 20 phút thì hiệu suất tăng không có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% (từ 17,37% lên 17,91%). Vậy, trích ly Bụp giấm với nước ở thời gian 15 phút là hợp lý.
