- Cỏ ngọt là loại cỏ sống lâu năm, 6 tháng sau khi trồng gốc bắt đầu hóa gỗ, mỗi gốc có nhiều cành (nếu để mọc tự nhiên có thể cao tới 100m). Cành non và lá đều phủ lông trắng mịn, lá mọc đôi hình mũi mác, dài từ 30 ÷ 60mm, rộng phủ 15 ÷ 30mm, có gân xuất phát từ cuống lá. Mép lá có răng cưa ở nửa phần trên. Cụm hoa hình đầu, mỗi tổng bao có chứa 5 bao nhỏ, tràng hình ống, màu trắng ngà, có 5 cánh nhỏ…
- Bộ phận dùng: Cành, lá mang sấy hoặc phơi khô. Khi đoạn cành dài khoảng 20 ÷25cm là thời điểm cắt cành. Trung bình mỗi tháng một lần thu hoạch.
1.2.3.2. Thành phần hóa học [11], [12]
Steviosid (là một glucoside) có vị ngọt gấp 250 ÷ 300 lần đường kính (Saccharose), nhưng stevioside không sinh năng lượng. Trong cỏ ngọt khô (cả cành và lá) đều chứa khoảng 1.5% chất ngọt steviosid (trong lá chứa khoảng 6 ÷7% steviside). Như vậy, 100g cỏ ngọt khô có lượng chất ngọt tương đương 100 ÷ 450g đường kính. Stevioside sau khi thủy phân cho ra 3 phân tử Steviol và isosteviol. Chất Steviol ngọt gấp 300 lần đường Saccharose đặc biệt là không tạo năng lượng và rất ổn định ở nhiệt độ cao 1980C (3880F) nhưng không trở nên xậm màu cũng không trở thành đường caramen đặc kẹo, không lên men, không bị phân hủy mà hương vị vẫn thơm ngon, có thể dùng thay thế đường trong chế độ ăn kiêng.
Bên cạnh Stevioside là rebaudioside, số lượng ít hơn nhưng ngọt hơn stevioside từ 1.2 ÷ 1.5 lần. Các rebaudioside là: rebaudioside A (2 – 4%), rebaudioside C (1 -2%, dulcoside A (0.5 – 1%), hai loại phụ là rebaudioside D và E
Tuy số lượng rất nhỏ, các nhà khảo cứu cũng xác định được trong cỏ ngọt cấu tạo 3 Sterol (stigmasterol, sitosterol, campesterol), 8 flavonoid, bên cạnh cosmosilin và 2 chất dễ bay hơi caryophyllen, spathuienol.
Ngoài ra, còn có một số kim loại theo thứ tự nhiều ít: Ca, Mg, Mn, Sr, Cu, Cr.
1.2.3.3. Tính vị và tác dụng
Cỏ ngọt có vị ngọt rất đậm đà cũng được dùng như một loại trà dùng cho: - Người bệnh phải kiêng đường kính (saccharoza) là chất sinh năng lượng trong các bệnh như bệnh tiểu đường, cắt dạ dày, béo phì hoặc cần giảm cân.
- Các trường hợp phải kiêng dùng cam thảo bắc: người mang thai, người có bệnh tim mạch, cao huyết áp. Người đang dùng thuốc có digitalis, nhóm lợi tiểu có thiazid (ví dụ uống trà nhan trần phải bỏ cam thảo bắc, thay bằng cỏ ngọt)
Một thí nghiệm đã được tiến hành trên 40 bệnh nhân bị cao huyết áp ở độ tuổi 50, cho thấy loại trà này có tác dụng lợi tiểu người bệnh thấy dễ chịu, ít đau đầu, huyết áp tương đối ổn định. Nó không có độc tính trên chuột thí nghiệm.
1.2.3.4. Tình hình sử dụng và một số sản phẩm từ cỏ ngọt:
Cỏ ngọt đã được người dân Paraguay để thay thế đường từ lâu. Ngày nay cỏ ngọt được sử dụng trong các lĩnh vực:
Trong công nghiệp thực phẩm, cỏ ngọt được dùng để pha chế làm tăng
độ ngọt mà không làm tăng năng lượng của thực phẩm (làm chất điều vị cho bánh, mứt kẹo, nước giải khát …).
Trong công nghiệp dược phẩm (thuốc thay thế đường trong bệnh đái đường và béo phì ). Cỏ ngọt cũng được dùng như một loại trà dành cho những người bị bệnh tiểu đường, béo phì, cao huyết áp.
Trong sản xuất mĩ phẩm, chẳng hạn sữa làm mượt tóc, kem làm mềm da. Nó vừa có tác dụng nuôi dưỡng tất cả các mô, tái tạo làn da mới vừa chống nhiễm khuẩn, trừ nấm …
Người ta sử dụng bột lá cỏ ngọt khô để làm chất điều vị ngọt cho trà túi lọc, trà thuốc hoặc chiết xuất tinh thể steviolsid dùng cho các nhu cầu trong đời sống. Ở Việt Nam cũng đã có một số chế phẩm từ cỏ ngọt như trà actiso stevia, trà sâm quy stevia (sâm khu 5, tam thất, đương quy, thục địa, táo, long nhãn, ngũ gia bì, cỏ ngọt). Trà nhân trần, thảo quyết minh - cỏ ngọt trà túi lọc sotevin (dừa cạn, hoa cúc, hoa hòe và cỏ ngọt…).
1.3. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY [1] 1.3.1. Lý thuyết về quá trình sấy 1.3.1. Lý thuyết về quá trình sấy
Sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nước. Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt cho vật sấy. Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy vào môi trường. Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau.
1.3.1.1. Đặc điểm quá trình sấy
Đặc điểm của quá trình sấy xảy ra theo ba giai đoạn đó là giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi, giai đoạn tốc độ giảm dần. Đối với các trường hợp sấy với điều kiện khác thì quá trình sấy cũng xảy ra ba giai đoạn nhưng các giai đoạn có thể đan xen khó phân biệt hơn.
* Giai đoạn làm nóng vật:
Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt được nhiệt độ kế ước. Trong quá trình sấy này toàn bộ vật được gia nhiệt. Ẩm lỏng trong vật được gia nhiệt cho tới khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trong buồng sấy. Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của vật thì tăng dần cho tới khi bằng nhiệt độ kế ước. Tuy vậy, sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đều ở phần ngoài và ở phần trong vật. Vùng trong vật đạt đến nhiệt độ kế ước chậm hơn. Đối với vật dễ sấy thì giai đoạn làm nóng vật xảy ra nhanh.
* Giai đoạn sấy tốc độ không đổi:
Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ước. Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên
nhiệt cung cấp chỉ để làm hóa hơi. Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi. Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vật theo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi.
* Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần:
Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn ẩm tự do và ngày càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy. Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật bằng độ ẩm cân bằng.
1.3.1.2. Sự khuếch tán của nước trong nguyên liệu
Sự khuếch tán của nước từ nguyên liệu ra môi trường có 2 quá trình:
* Quá trình khuếch tán ngoại
Là sự dịch chuyển của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu vào không khí. Lượng nước bay hơi vào trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu E lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí e, sự chênh lệch áp suất đó là:
P = E - e
Lượng nước bay hơi đi W tỉ lệ thuận với P, với bề mặt bay hơi F và thời gian làm khô là:
và tốc độ bay hơi nước được biểu thị như sau: dt dW = BF(E – e) Trong đó:
W – lượng nước bay hơi (kg)
B – hệ số bay hơi nước, nó phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió và trạng thái bề mặt nguyên liệu.
E – áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu (mmHg) e – áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (mmHg) F – diện tích bay hơi nước (m2)
t -thời gian bay hơi (giờ)
* Quá trình khuếch tán nội
Do sự chênh lệch độ ẩm giữa các lớp tạo nên sự chuyển động của hàm ẩm ở trong nguyên liệu từ lớp này sang lớp khác để tạo sự cân bằng gọi là sự khuếch tán nội.
Động lực của quá trình khuếch tán nội xảy ra do chênh lệch độ ẩm giữa các lớp trong và ngoài, nếu sự chênh lệch càng lớn tức là gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán càng nhanh. Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình: dt dw = KF( dx de ) Trong đó:
w – lượng nước khuếch tán ra (kg) t – thời gian khuếch tán (giờ)
dx de
K – hệ số khuếch tán
F – diện tích bề mặt khuếch tán (m2)
* Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, tức là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm nguyên liệu mới được giảm dần. Nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bốc hơi sẽ nhanh hơn, nhưng điều này hiếm có. Khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu thường nhỏ hơn khuếch tán ngoại. Khi khuếch tán nội nhỏ hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi nước sẽ bị gián đoạn.
Trong quá trình làm khô, ở giai đoạn hàm ẩm trong nguyên liệu nhiều thì sự chênh lệch về độ ẩm càng lớn. Vì vậy khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tán ngoại, do đó tốc độ làm khô sẽ nhanh. Nhưng ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít, tốc độ bay hơi ở mặt ngoài nhanh mà tốc độ khuếch tán nội chậm. Do đó ảnh hưởng đến quá trình làm khô nguyên liệu.
1.3.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy. * Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí * Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió,…thì việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và tạo màng cứng ở lớp bề ngoài. Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu. Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ
thuộc vào loại nguyên liệu béo hay gầy, kết cấu tổ chức của cơ thịt và đối với các nhân tố khác.
Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn hơn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô
* Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì vậy tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, mặt khác đối với nguyên liệu có trọng lượng nhẹ thì dễ làm bay nguyên liệu trong quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm. Vì vậy, cần phải có tốc độ gió thích hợp.
* Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn sẽ làm chậm quá trình làm khô. Các nhà bác học Liên Xô cũ và các nước trên thế giới đã chứng minh là: độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ ngừng hẳn và bắt đầu hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu hút ẩm trở lại. Độ ẩm không khí nhỏ thì tốc độ sấy nhanh nhưng độ ẩm quá nhỏ sẽ tạo màng cứng ở bề mặt nguyên liệu và kết quả là tốc độ làm khô diễn ra không được nhanh.
* Ảnh hưởng của kích thước và bản thân nguyên liệu
Diện tích bề mặt càng lớn thì tốc độ sấy càng nhanh. Đối với những nguyên liệu to, dày, dài nên cắt nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc bề mặt và giảm chiều dày của nguyên liệu để tốc độ sấy được nhanh hơn.
Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ.
S B dt dw Trong đó:
S – diện tích bề mặt bay hơi của nguyên liệu. δ – chiều dày của nguyên liệu.
B – hệ số bay hơi đặc trưng cho bề mặt nguyên liệu.
1.3.2. Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình làm khô 1.3.2.1. Những biến đổi cảm quan 1.3.2.1. Những biến đổi cảm quan
- Biến đổi về khối lượng và thể tích: khi làm khô do nước trong nguyên liệu mất đi cho nên khối lượng giảm, thể tích bị co rút lại. Sự giảm khối lượng và thể tích của nguyên liệu đúng ra bằng khối lượng và thể tích của nước mất đi nhưng thực tế lại nhỏ hơn. Nguyên nhân là do quá trình làm khô sản phẩm bị oxy hóa làm cho khối lượng có tăng lên một chút ít đồng thời tổ chức cơ thịt là thể keo xốp cho nên khi nước mất đi, các khoảng trống của mô cơ vẫn tồn tại hoặc chỉ co rút phần nào nên thể tích co rút nhỏ hơn thể tích nước mất đi.
- Biến đổi về màu sắc: trong quá trình làm khô màu sắc, mùi vị của sản phẩm bị biến đổi nhiều so với nguyên liệu ban đầu. Nguyên nhân là do mất nước làm
nồng độ sắc tố trên một đơn vị thể tích tăng dẫn đến sản phẩm có màu sẫm hơn. Vì vậy phải chọn chế độ làm khô hợp lý để sản phẩm có màu đẹp, mùi thơm. - Biến đổi trạng thái, tổ chức cơ thịt của nguyên liệu: trong quá trình làm khô do mất nước nên kết cấu cơ thịt chặt chẽ hơn, khi ăn có cảm giác dai hơn, cứng hơn. Sự biến đổi kết cấu cơ thịt phụ thuộc vào phương pháp làm khô.
Nếu sấy ở điều kiện áp lực thường thì quá trình làm khô chậm, tổ chức cơ thịt co rút nhiều, khả năng phục hồi trạng thái ban đầu kém. Ngược lại khi sấy ở điều kiện chân không đặc biệt là sấy chân không thăng hoa thì cấu trúc cơ thịt ít bị biến đổi, mức độ hút nước của sản phẩm tốt.
1.3.2.2. Những biến đổi về khối lượng.
Trong quá trình sấy do mất nước nên cấu trúc của nguyên liệu chặt chẽ hơn nguyên liệu ban đầu, tùy thuộc vào phương pháp sấy mà sự biến đổi này là nhanh hay chậm. Khi sấy bằng không khí nóng thì quá trình làm khô chậm, nên cấu trúc của nguyên liệu bền chặt hơn, khối lượng của nguyên liệu giảm xuống. Khối lượng của nguyên liệu giảm xuống đúng bằng khối lượng của nước mất đi nhưng trên thực tế lại nhỏ hơn do có sự thất thoát trong quá trình sấy là điều không thể tránh khỏi.
1.3.2.3. Những biến đổi về hóa học
Như chúng ta đã biết hương, vị và màu sắc của nước trà là những chỉ tiêu quan trọng của trà.
Trong quá trình sấy nguyên liệu bị mất nước co rút, bị oxi hóa hoặc carramen hóa do nhiệt độ. Nước mất đi làm cho nồng độ các thành phần trong nguyên liệu tăng lên, các cấu tử hương thơm hình thành. Tùy thuộc vào phương pháp làm khô mà sự biến đổi về mùi vị, màu sắc của sản phẩm khác nhau.
1.3.2.4. Biến đổi về hóa lý
Do có sự chênh lệch ẩm giữa lớp bề mặt và các lớp bên trong vật liệu mà ẩm có xu hướng chuyển dời từ trung tâm ra đến bề mặt, và cũng do sự chênh