10 kg thịt quả có chứa khoảng 5% chất rắn hòa tan (ví dụ 5kg đường /0 kg thịt quả) và 0,2% axít citric Chúng ta muốn điều chỉnh tới hàm lượng chất rắn hòa tan
4.2. Aw yêu cầu và công thức xi-rô
Aw yêu cầu được xác định bằng cách dựa vào sự cân bằng các thành phần trong hệ thống thực phẩm. Điều này bao gồm việc bổ sung nước, đường (sacaroza, glucoza, fructoza) và các hóa chất như axit citric, natri bisulphit và kali sorbat,v.v…Các mức natri bisulphit và kali sorbat trong hệ thống có thể được sử dụng tương ứng là 150 và 1000 ppm. Một khi hệ thống đạt được trạng thái cân bằng, aw có thể được xác định bằng cách sử dụng một thiết bị đo hoạt độ nước tự động có độ chính xác ± 0,005. Hiện nay, những thiết bị này có sẵn trong khoảng nhất định như các thiết bị trong phòng thí nghiệm hoặc thiết bị cầm tay có thể di chuyển được.
4.2.1. Tính toán
Để xác định aw yêu cầu trong xi-rô (aw cân bằng), phương trình Ross được sử dụng: aw cân bằng = (aow) quả . (aow) đường (1)
Trong đó aowquả là hoạt độ nước của quả và aow đường là hoạt độ nước của đường, cả hai được tính tại phần mol tổng số của hệ thống. Mol sacaroza của sản phẩm trong dịch quả và dung dịch phải bằng hoạt độ nước yêu cầu ở trạng thái cân bằng. Giá trị aow của đường đạt được sử dụng phương trình Norrish:
aow sacaroza = X1exp (-kX22) (2)
Trong đó k là một hằng số của đường, X1 và X2 là phần mol của nước và của đường. Một vài giá trị k đối với các loại đường và polyol được liệt kê ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Giá trị hằng số Norrish của một số loại đường và các polyol phổ biến
Các loại đường k Sacaroza 6,47 ± 0,06 Mantoza 4,54 ± 0,02 Glucoza 2,25 ± 0,04 Lactoza 10,2 Các polyol Sorbitol 1,65 ± 0,14 Glycerol 1,16 ± 0,01 Manitol 0,91 ± 0,27 Propylene Glycol 4,04 Arabitol 1,41
(Theo Barbosa-C novas và Vega-Mercado, 1996)
Axit phosphoric hoặc axit citric thường được sử dụng để giảm pH của xi-rô để pH cuối cùng của hệ thống xi-rô quả ở trạng thái cân bằng nằm trong khoảng mong muốn (3,0 đến 4,1). Kiểm soát aw và pH trong dịch quả và xi-rô cho đến khi các giá trị của những thông số này đạt được giá trị không đổi có thể xác định thời gian để hệ thống đạt đến trạng thái cân bằng. Điều này có thể đạt được từ 3 đến 5 ngày ở nhiệt độ phòng không đổi phụ thuộc vào kích thước của các miếng trái cây.
Ví dụ về áp dụng phương trình Norrish
Hoạt độ nước của dung dịch sacaroza-nước (2,44:1 w/w) có thể được tính bằng các giá trị trung bình của phương trình Norrish. Các phần mol là: X1 = 0,887 và X2 = 0,1125. Hằng số Norrish (k) đối với sacaroza là 6,47 (bảng 4.1). Thế X1 và X2 vào phương trình Norrish sẽ tính được hoạt độ nước của dung dịch sacaroza-nước:
Cách tiếp cận
Đầu tiên, tính số mol của nước (MW = 18) và sacaroza (MW = 342) và sau đó xác định phần mol của nước và sacaroza được mô tả bên dưới. Thế giá trị của X1 và X2
vào phương trình Norrish để dự đoán hoạt độ nước của dung dịch sacaroza-nước.
X1= số mol nước/ (mol nước + mol sacaroza)
Mol nước = g nước/phân tử lượng nước = 1/18 = 0,056
Mol sacaroza = g sacaroza/phân tử lượng sacaroza = 2,44/342 = 0,0071 Cho nên,
X1 = 0,056/(0,056 + 0,0071) = 0,887
X2= 0,0071/(0,0071 + 0,056) = 0,1125
Thế những giá trị này vào phương trình Norrish, tính được hoạt độ nước là 0,817.
aow sacaroza = X1exp (- 6,47X22) = 0,887 . exp (- 6,47 x 0,11252) = 0,817 Giá trị này nằm trong giới hạn của IMF được mô tả trong hình 4.1.