Theo quan điểm vật lý: nguyên liệu → bán thành phẩm → sản phẩm.
Ở đây, nguyên liệu ở dạng rắn, rời qua thay đổi về thể tích, diện tích nhờ sự truyền nhiệt gián tiếp từ thành thiết bị bằng cách dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt chuyển thành sản phẩm có kích thước, thể tích nhỏ hơn và vẫn ở dạng rắn, rời.
Yêu cầu về nhiệt độ của nguyên liệu, sản phẩm trong quá trình sao, rang là phải đồng đều toàn khối và đạt nhiệt độ yêu cầu tùy theo mục đích cần đạt tới và phải duy trì nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian nhất định.
1.5.1.4.Biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sao, rang
Biến đổi vật lý: Giảm trọng lượng
g1 (100 - W1) = g2 (100 - W2) → g2 =
Trong đó: g1, g2 là trong lượng ban đầu và cuối của nguyên liệu, sản phẩm (kg) W1, W2 là độ ẩm ban đầu và cuối của nguyên liệu, sản phẩm (%) Giảm thể tích do nước trong nguyên liệu bị bay hơi và do đó tăng trọng lượng riêng của sản phẩm. Trọng lượng riêng của nguyên liệu và sản phẩm được xác định bằng thực nghiệm.
Có sự biến đổi về nhiệt: là sự chênh lệch nhiệt độ ở mặt ngoài và mặt trong nguyên liệu.
Sự biến đổi tính chất cơ lý như: biến dạng, hiện tượng co, hiện tượng tăng độ giòn, hoặc bị nứt nẻ.
Biến đổi hóa lý:
Khuếch tán ẩm: trong quá trình rang dòng ẩm khuếch tán từ bên trong nguyên liệu ra bề mặt ngoài và dòng ẩm khuếch tán từ bề mặt nguyên liệu ra lớp không khí sát bề mặt.
g1 × (100 – W1) 100 – W2
Biến đổi hóa học: trong quá trình rang xảy ra các phản ứng:
Phản ứng oxy hóa lipid tạo ra các este có mùi thơm.
Phản ứng caramen xảy ra ở nhiệt độ nóng chảy của đường tạo nên các hợp chất màu và vị.
Phản ứng melanoidin xảy ra giữa đường khử và acid amin dưới tác dụng của nhiệt độ tạo nên sản phẩm có màu và mùi đặc trưng.
Phản ứng tạo màu của các hợp chất polyphenol.
Biến đổi vi sinh: khi nhiệt độ của nguyên liệu tăng lên quá 60oC, protein bắt đầu bị đông tụ, vi sinh vật bị tiêu diệt dần cho đến gần như hoàn toàn sau khi sao, rang. Do vậy sản phẩm bảo quản được lâu hơn.
Biến đổi hóa sinh: nhiệt độ khi sao làm các loại enzyme hầu như bị vô hoạt.
Biến đổi cảm quan: quá trình sao, rang xúc tiến sự biến đổi tính chất sinh – lý – hóa của các thành phần tham gia cấu thành sản phẩm, làm cho sản phẩm chín, sử dụng được. Sự biến đổi đó cũng dẫn đến tạo thành hương vị, màu sắc đặc trưng có sức hấp dẫn đặc biệt, làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm.
1.5.2.Nghiền
1.5.2.1.Bản chất [3], [6]
Nghiền hạt là một quá trình biến hạt thành những phần tử nhỏ hơn nhờ lực phá vỡ lớn hơn lực liên kết của các thành phần của hạt
1.5.2.2.Mục đích
Làm nhỏ kích thước nguyên liệu để tạo điều kiện cho các quá trình phối trộn. Phá vỡ tế bào nguyên liệu để tạo điều kiện cho quá trình trích ly các chất tan khi pha nước trà.
1.5.2.3.Đặc điểm của quá trình
Quá trình nghiền nhỏ vật liệu được thực hiện trong máy nghiền cắt. Tại đây xảy ra sự va đập của các búa và vật liệu, sự chà xát của vật liệu với búa và với thành trong của vỏ máy. Các hạt vật liệu nhỏ lọt qua tấm lưới phân loại được hút ra khỏi máy, còn
các hạt vật liệu to chưa lọt qua lưới sàn lại được búa tiếp tục nghiền nhỏ. Để nghiền được, động năng của búa khi quay phải lớn hơn công làm biến dạng. Để phá vỡ vật liệu cỡ to cần có trọng lượng búa lớn, còn khi nguyên vật liệu nhỏ cần búa nhẹ hơn.
Yêu cầu nguyên liệu sau nghiền phải đạt sự đồng đều về kích thước, rắn, rời không vón cục.
1.5.2.4.Biến đổi của nguyên liệu trong quá trình nghiền
Biến đổi vật lý:
Có sự biến đổi tính chất cơ lý làm cấu trúc hạt bị phá vỡ.
Nhiệt độ khối nguyên liệu tăng lên do ma sát giữa nguyên liệu với nhau và với thành máy.
Biến đổi hóa lý: nguyên liệu khô thường có sự hút ẩm trở lại do sự chênh lệch hàm lượng ẩm bên ngoài và bên trong khối nguyên liệu. Ẩm thường có xu hướng đi từ nơi có độ ẩm cao đến nơi có độ ẩm thấp. Mặt khác, trong quá trình nghiền kích trước hạt bột giảm, diện tích tiếp xúc với môi trường không khí càng lớn nên càng tăng khả năng hút ẩm.
Biến đổi hóa sinh: nhiệt độ khối nguyên liệu tăng lên do ma sát nên hệ enzim chưa bị vô hoạt hoàn toàn trong quá trình sao, rang tiếp tục hoạt động yếu.
Biến đổi vi sinh: bị nhiễm vi sinh vật từ thiết bị nghiền. Do đó phải vệ sinh thiết bị trước khi nghiền để làm giảm tối đa vi sinh vật lây nhiễm.
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1.Đối tượng nghiên cứu 2.1.1.Nguyên liệu 2.1.1.Nguyên liệu
2.1.1.1. Gạo lứt
Gạo lứt được thu mua tại chợ Vĩnh Hải (Tp Nha Trang). Yêu cầu gạo lứt không bị mối mọt, không lẫn tạp chất, không bị ẩm mốc, không có mùi lạ.
2.1.1.2. Đậu đỏ
Tên Việt Nam: đậu đỏ hay xích tiểu đậu Tên khoa học: Vigna angularis
Đậu đỏ được thu mua tại chợ Vĩnh Hải (Tp Nha Trang). Yêu cầu đậu đỏ đều màu, không bị mối mọt, không lẫn tạp chất, không bị ẩm mốc, không có mùi lạ.
2.1.1.3. Cỏ ngọt
Tên Việt Nam: cỏ ngọt hay còn gọi là cỏ đường, cỏ mật hoặc cúc ngọt. Tên khoa học: Stevia rebaudiana
Cỏ ngọt được mua ở tiệm thuốc Nam Sanh Đường, 160 Thống Nhất, Tp Nha Trang. Yêu cầu cỏ ngọt không bị mốc, không lẫn tạp chất, không có mùi lạ.
Cỏ ngọt đã được sao khô ở nhiệt độ 80 – 90oC trong thời gian 40 phút.
2.1.2.Vật liệu nghiên cứu
Giấy lọc: được mua tại phòng thí nghiệm Công nghệ Chế biến, trường Đại học Nha Trang.
2.1.3.Dụng cụ và thiết bị
Tủ sấy vuông 0 – 300oC
Lò nung vuông DE – 5FKC, 1000oC
Máy nghiền cắt
Động cơ 1 và 3 pha xoay chiều
Công suất 1500 W
Cân điện tử
Nguồn điện AC adaptor 220 V
Trọng lượng cân tối đa 1000 g
Độ chính xác 10-2, 10-4 g
Chảo sao, rang
Bếp gas
Cốc sứ
Các dụng cụ chế biến khác
2.2.Nội dung nghiên cứu
Hình 2.1. Sơ đồ tóm tắt nội dung nghiên cứu Đường kính hạt bột nghiền ø(mm) = 0,5; 0,75; 1; 2 Thời gian rang (phút) 12, 14, 16, 18, 20 Nhiệt độ rang (oC) 90-95, 100-105, 110-115, 120-125, 130-135 Thời gian rang (phút) 10, 15, 20, 25, 30 Nhiệt độ rang (oC) 90-95, 100-105, 110-115, 120-125, 130-135 Làm nguội Nghiền nhỏ Đậu đỏ Xử lý sơ bộ Rang Xử lý sơ bộ Rang Gạo lứt Cỏ ngọt Nghiền nhỏ Phối trộn Tỷ lệ cỏ ngọt/gạo lứt (%): 5, 8, 12, 15 Tỷ lệ đậu đỏ/gạo lứt (%): 30, 40, 50, 60, 70 Bảo quản Sản phẩm Bao gói
2.2.2.Quy trình công nghệ dự kiến chế biến trà túi lọc từ gạo lứt, đậu đỏ 2.2.2.1. Sơ đồ quy trình 2.2.2.1. Sơ đồ quy trình
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình dự kiến
Xử lý sơ bộ Rang Làm nguội Bảo quản Sản phẩm Đậu đỏ Nghiền nhỏ Phối trộn Bao gói Cỏ ngọt Nghiền nhỏ Xử lý sơ bộ Sao Làm nguội Xử lý sơ bộ Rang Làm nguội Nghiền nhỏ Gạo lứt
2.2.2.2. Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu
Gạo và đậu đỏ: phải lựa chọn nguyên liệu có chất lượng tốt, đồng đều về kích thước hạt, không bị mối mọt, không bị ẩm mốc, không lẫn tạp chất và không có mùi lạ.
Cỏ ngọt: không bị ẩm mốc, không lẫn tạp chất và không có mùi lạ.
Xử lý sơ bộ
Mục đích:
Thu hồi phần sử dụng trong chế biến và loại bỏ những phần hư hỏng không sử dụng nhằm tăng chất lượng sản phẩm.
Tạo sự đồng đều cho nguyên liệu. Thực hiện: dùng phương pháp thủ công
Sao, rang
Mục đích:
Chủ yếu là tạo ra sự chuyển hóa các chất trong nguyên liệu để tạo màu sắc, hương vị đặc trưng cho sản phẩm.
Làm giảm hàm ẩm của nguyên liệu đến độ ẩm yêu cầu (< 10%) nhằm kéo dài thời hạn bảo quản.
Tạo điều kiện cho công đoạn nghiền dễ dàng hơn. Thực hiện:
Sử dụng chảo được làm bằng vật liệu có hệ số truyền nhiệt cao để nhiệt phân bố đều, thường dùng chảo gang.
Gia nhiệt để chảo đạt nhiệt độ yêu cầu.
Trong quá trình rang phải khuấy đảo liên tục để khối nguyên liệu được tiếp xúc với nguồn nhiệt tạo điều kiện cho nước bay hơi diễn ra đồng đều.
Quá trình sao, rang phải giữ ổn định nguồn nhiệt.
Lượng nguyên liệu cho vào mỗi mẻ phải phù hợp với tiết diện chảo và nguồn nhiệt.
Để nguội
Mục đích: làm nguội để chấm dứt ảnh hưởng của nhiệt độ cao tới sản phẩm, hạn chế sự tích ẩm, tích nhiệt trong bao gói gây biến đổi chất lượng sản phẩm.
Thực hiện: để nguội trong điều kiện bình thường khoảng 2 – 3 phút.
Nghiền nhỏ
Mục đích:
Làm nhỏ kích thước nguyên liệu để tạo điều kiện cho các quá trình phối trộn.
Phá vỡ tế bào nguyên liệu để tạo điều kiện cho quá trình trích ly các chất tan khi pha nước trà.
Thực hiện: cài đặt máy nghiền theo kích thước yêu cầu rồi cho nguyên liệu vào tiến hành nghiền.
Phối trộn
Mục đích: nhằm chọn ra tỷ lệ gạo lứt, đậu đỏ và cỏ ngọt thích hợp tạo ra sản phẩm hài hòa về màu sắc, mùi, vị.
Thực hiện: tiến hành cân khối lượng các nguyên liệu thích hợp rồi trộn chung lại với nhau làm đồng đều nguyên liệu.
Bao gói
Mục đích: là khâu cuối cùng hoàn thiện sản phẩm trà túi lọc
Thực hiện: cho trà vào túi lọc đã chuẩn bị sẵn với khối lượng 3 g/túi, sau đó hàn mí túi trà lại và cho vào bao bì giấy.
2.2.3.Bố trí thí nghiệm xác định chế độ rang gạo lứt
Mục đích: chế độ rang ảnh hưởng đến sự biến đổi, chuyển hóa các chất trong nguyên liệu để tạo những tính chất đặc trưng cho sản phẩm và tác động đến thời hạn bảo quản sản phẩm. Cần chọn nhiệt độ và thời gian thích hợp vừa giảm chi phí sản xuất mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Cách tiến hành
Để chọn thông số thích hợp, tiến hành bố trí thí nghiệm thăm dò. Qua thí nghiệm cho thấy: nhiệt độ rang gạo lứt thích hợp nằm trong khoảng từ 90 – 130oC, thời gian rang nằm trong khoảng từ 12 – 20 phút.
Để xác định nhiệt độ rang tiến hành cố định thời gian rang. Cân 5 mẫu, mỗi mẫu 30 g gạo lứt, cho từng mẫu vào chảo rang, đun nóng chảo và rang lần lượt các mẫu ở những khoảng nhiệt độ 90 – 95oC, 100 – 105oC, 110 – 115oC, 120 – 125oC, 130 - 135oC. Với mỗi mẫu, cố định thời gian rang 16 phút, làm nguội ở nhiệt độ phòng khoảng 2 – 3 phút, nghiền nhỏ, đóng gói trong bao bì túi lọc (3g/túi), mã hóa mẫu để đánh giá chất lượng cảm quan bằng phương pháp cho điểm, sau đó chọn nhiệt độ rang thích hợp ứng với điểm cảm quan cao nhất.
Để xác định thời gian rang, tiến hành cố định nhiệt độ rang (đã tìm được ở thí nghiệm xác định nhiệt độ rang). Cân 5 mẫu, mỗi mẫu 30 g gạo lứt và rang lần lượt mỗi mẫu ở những thời gian khác nhau từ 12 – 20 phút, bước nhảy 2 phút, làm nguội, nghiền nhỏ, đóng gói trong bao bì túi lọc (3g/túi), mã hóa mẫu để đánh giá chất lượng cảm quan bằng phương pháp cho điểm, sau đó chọn thời gian rang thích hợp ứng với điểm cảm quan cao nhất.
Nghiền nhỏ Ø = 1 mm Làm nguội Bao gói Nước sôi Trích ly Đánh giá cảm quan Chọn nhiệt độ rang thích hợp 100 – 105oC 110 – 115oC 120 – 125oC 130 – 135oC 90 – 95oC Xử lý sơ bộ Rang τ(ph) = 16 phút Gạo lứt
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ rang gạo lứt
Xử lý sơ bộ Rang Gạo lứt 18 phút 20 phút 14 phút 16 phút 12 phút Nghiền nhỏ Ø = 1 mm Làm nguội Bao gói Chọn thời gian rang thích hợp Nước sôi Trích ly Đánh giá cảm quan
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian rang gạo lứt
2.2.4.Bố trí thí nghiệm xác định chế độ rang đậu đỏ
Mục đích: chế độ rang ảnh hưởng đến sự biến đổi, chuyển hóa các chất trong nguyên liệu để tạo những tính chất đặc trưng cho sản phẩm và tác động đến thời hạn bảo quản sản phẩm. Cần chọn nhiệt độ và thời gian thích hợp vừa giảm chi phí sản xuất mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Cách tiến hành
Để chọn thông số thích hợp, tiến hành bố trí thí nghiệm thăm dò. Qua thí nghiệm cho thấy: nhiệt độ rang đậu đỏ thích hợp nằm trong khoảng từ 90 – 130oC, thời gian rang nằm trong khoảng từ 10 – 30 phút.
Tiến hành tương tự như xác định chế độ rang gạo lứt. Chuẩn bị 10 mẫu, mỗi mẫu 30 g đậu đỏ.
Để xác định nhiệt độ rang, rang lần lượt 5 mẫu ở những khoảng nhiệt độ 90 – 95oC, 100 – 105oC, 110 – 115oC, 120 – 125oC, 130 -135oC, cố định thời gian rang 20 phút.
Để xác định thời gian rang, tiến hành cố định nhiệt độ rang (đã tìm đươc ở thí nghiệm xác định nhiệt độ rang), rang lần lượt 5 mẫu ở những thời gian khác nhau từ 10 – 30 phút, bước nhảy 5 phút.
Sau đó làm nguội, nghiền nhỏ, đóng gói mẫu trong bao bì túi lọc (3g/túi), mã hóa mẫu để đánh giá chất lượng cảm quan bằng phương pháp cho điểm, chọn nhiệt độ và thời gian rang thích hợp ứng với điểm cảm quan cao nhất.
Nghiền mịn Ø = 1 mm Làm nguội Bao gói Nước sôi Trích ly Đánh giá cảm quan Chọn nhiệt độ rang thích hợp 100 – 105oC 110 – 115oC 120 – 125oC 130 – 135oC 90 – 95oC Xử lý sơ bộ Rang τ(ph) = 20 phút Đậu đỏ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ rang đậu đỏ
Xử lý sơ bộ Rang Đậu đỏ 25 phút 30 phút 15 phút 20 phút 10 phút Nghiền nhỏ Ø = 1 mm Làm nguội Bao gói Chọn thời gian rang thích hợp Nước sôi Trích ly Đánh giá cảm quan
Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian rang đậu đỏ
2.2.5.Bố trí thí nghiệm xác định đường kính hạt bột nghiền
Mục đích: nghiền tạo điều kiện cho công đoạn phối trộn và phá vỡ cấu trúc hạt để trích ly nhiều chất tan khi pha trà. Tuy nhiên, nếu đường kính hạt bột nghiền quá nhỏ sẽ hạn chế sự trích ly các chất tan qua giấy lọc và làm vẩn đục nước trà. Nếu đường kính hạt bột nghiền quá lớn sẽ không trích ly được nhiều chất tan. Do đó phải tìm ra kích thước hạt bột nghiền thích hợp để vừa trích ly được nhiều chất tan vừa đảm bảo nước trà trong không vẩn đục.
Cách tiến hành: với điều kiện phòng thí nghiệm, việc nghiền nhỏ được thực hiện bằng máy nghiền cắt. Máy hiện có các lưới sàn với các mắt sàn có đường kính: 0,5; 0.75; 1; 2 mm.
Cân 4 mẫu gạo lứt và 4 mẫu đậu đỏ, mỗi mẫu 30 g, rang ở nhiệt độ và thời gian thích hợp (được xác định ở mục 2.2.3 và 2.2.4) tiến hành làm nguội ở nhiệt độ phòng trong thời gian từ 2 – 3 phút, tiếp tục nghiền trong máy nghiền cắt với các đường kính khác nhau bằng cách thay đổi lưới sàn với các mắt sàn có đường kính 0,5; 0,75; 1; 2 mm.
Sau đó đóng gói mẫu trong bao bì túi lọc (3g/túi), mã hóa mẫu để đánh giá chất