Đề tài Sản xuất mứt đông từ dâu - Jam dâu

MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU 3 Dâu 3 Đường 4 Pectin 4 Acid citric 5 Natri benzoate 5 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 6 III. GIẢI THÍCH QUY TRÌNH 6 Rửa 8 Mục đích 8 Các biến đổi 8 Phương pháp thực hiện 8 Thiết bị 8 Phân loại 8 Mục đích 8 Các biến đổi 8 Phương pháp thực hiện 8 Máy trộn thùng quay 9 Rang 9 Mục đích 9 Các biến đổi 9 Phương pháp thực hiện 10 Thiết bị rang liên tục hiệu Burn Thermalo 10 Xay 10 Mục đích 10 Các biến đổi 10 Phương pháp thực hiện 11 Thiết bị xay 11 Trích ly 11 Mục đích 11 Các biến đổi 11 Phương pháp thực hiện 12 Thiết bị trích ly bộ lọc 12 Xử lý dịch chiết 13 Mục đích 13 Các biến đổi 13 Phương pháp thực hiện 13 Thiết bị 13 Cô đặc bốc hơi 13 Mục đích 13 Các biến đổi 13 Phương pháp thực hiện 14 Thiết bị cô đặc dạng màng rơi 14 Sấy phun 15 Mục đích 15 Các biến đổi 15 Phương pháp thực hiện 16 Thiết bị 16 Tạo hạt (Agglomeration) 17 Mục đích 17 Các biến đổi 17 Phương pháp thực hiện 17 Thiết bị 18 Bao gói 18 Mục đích 18 Các biến đổi 18 Phương pháp thực hiện 18 Vật liệu bao bì 18 Thiết bị 18 TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG CỦA JAM DÂU 18 Yêu cầu về thành phần 19 Các chỉ tiêu khác 19 Bao bì và đóng gói 19 THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU I.1. Dâu I.1.1. Nguồn gốc và phân bố Cây dâu có tên khoa học là Fragaria, thuộc họ Rosaceae. Cây dâu được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1400 ở châu Âu, đến năm 1700 người ta cũng tìm thấy một loại dâu mọc ở châu Mỹ. Kể từ đó dâu xuất hiện rộng rãi và trở thành lmột loại thức ăn phổ biến. Ngày nay cây dâu có mặt ở hầu hết các châu lục: Châu Âu đã cung cấp gần 50%, châu Á gần 15%, và Bắc Mỹ gần 30%... Sản lượng dâu trên thế giới tăng rất nhanh, từ 750 tấn năm 1961 lên 1,3 triệu tấn năm 1977 do mở rộng canh tác. Ỏû Mỹ năng suất tăng từ 5,8 tấn lên 13,1 tấn/ha. I.1.2. Phân loại dâu Cây dâu là loại cây thân thấp và mềm, quả trĩu xuống nằm sát mặt đất. Phần mọng nước của dâu được xem là quả giả do cuống hoa tạo thành, còn quả thật chính là những hạt nằm rải rác xung quanh quả giả. Hiện nay có khoảng 12 loại dâu, nhưng phổ biến và phát triển mạnh nhất là 4 loại sau: • Fragaria vesca Là loại dâu rừng thường mọc ở châu Âu và miền Bắc nước Mỹ. Loại dâu này có quả nhỏ, sản lượng thấp nhưng có vị ngọt, ngon tự nhiên. • Fragaria Virginiana Có nguồn gốc từ bang Virginia nước Mỹ. Loại dâu này được trồng nhiều trong khu vực Bắc Mỹ. Đặc điểm: kích thước trung bình, quả rất ngọt. • Fragaria chiloensis Có nguồn gốc từ Chile, quả to, mọng nước, sản lượng cao. • Fragaria ananassa Là loại cây lai giữa Fragaria Virginiana và Fragaria chiloensis nên cây dâu Ananassa có được ưu điểm của cả 2 loại này: vừa có vị ngọt ngon và quả to, sản lượng thu hoạch nhiều. Do đó, giống dâu này thường được dùng trong chế biến thực phẩm công nghiệp. I.1.3. Cấu trúc của dâu Cấu trúc chung Một quả dâu tây có 5 vùng mô: biểu bì, hạ bì, mô mạch, lõi và vỏ bào tuơng. Hình 1: cấu trúc tế bào quả dâu Ngoài lớp biểu bì có lớp sáp che phủ biểu bì, biểu bì có tác dụng bảo vê mô gồm có một lớp đơn với mật độ dày đặc bao phủ tế bào, nó có nhiều dạng khác nhau: tế bào nhiều gốc, dài, điểm. Gắn với biểu bì là những quả bế (achenes), đăc điểm chung là kết cấu cứng và có màu tối. Mỗi quả dâu có từ 20-500 achenes tuỳ thuộc vào giống và môi trường sống. Hạ bì có mô phân sinh tế bào và không có khoảng gian bào. Vỏ bào tương là những tế bào dạng tròn, có gian bào. Mô mạch có 2 bộ phận cấu thành là mô gỗ và libe, mô mạch di chuyển từ cuống qua lõi, vỏ bào tương, hạ bì và biểu bì đến achenes, mô gỗ vận chuyển nước cho mô còn libe vận chuyển thức ăn cho mô. Lõi gồm có thành tế bào mãnh thường bị phân tách trong suốt quá trình phát triển. Cấu trúc thành tế bào dâu Thành tế bào phát triển khi có mối liên lạc với chất nguyên sinh, sự phát triển và cấu trúc của tế bào có thể phân biệt theo ba lớp tế bào sau: bản mỏng ở giữa hay là lớp gian bào, tế bào sơ cấp và tế bào thứ cấp. Lớp gian bào có vai trò kết dính những tế bào riêng rẽ để tạo thành mô, ở đó ta có thể tìm thấy thành tế bào sơ cấp của tế bào bên cạnh. Lớp gian bào chứa một lượng lớn pectic. Thành tế bào sơ cấp là thành tế bào thực sự. Thành tế bào thứ cấp được hình thành ở bề mặt trong của của lớp tế bào sơ cấp nó bao gồm lờp ngoài cùng, lớp trung tâm và lớp bên trong. Cấu trúc thành tế bào của dâu tây khác nhau ở các mô khác nhau. Tế bào sơ cấp điều khiển sự phát triển và tạo hình dáng của dâu. Lớp tế bào thứ câp thực sự hiện diện ở giai đoạn quả chín. Cấu trúc của thành tế bào Hình 11: cấu trúc thành tế bào trái dâu Mạng lưới các sợi cellulose gắn kết với hemicellulose, bộ khung vững chắc nảy dính với dịch matrix dày đặc petic polysaccharite và được cố định bởi mạng lưới protein cấu trúc tách biệt. I.1.4. Thành phần hóa học của dâu Cây dâu không những là một loại trái cây ngon mà còn là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng. Trong trái dâu có rất nhiều hợp chất có lợi cho cơ thể. Trước hết phải kể đến các hợp chất fenolic tập trung ở vỏ quả dâu, hình thành nên màu sắc và mùi vị cho trái dâu. Các hợp chất fenolic này có tác dụng rất tốt đối với sức khoẻ: chống oxi hóa, giảm nguy cơ ung thư, chống các bệnh tim mạch và tăng sức đề kháng cho cơ thể. Trong trái dâu, fenolic tồn tại ở 3 dạng: Flavonoid: bao gồm nhóm flavonol, flavone, flavonone, flavan, athocyanidin, isoflavone… tạo nên màu sắc sặc sỡ cho trái dâu. Fenolic acid: bao gồm các acid: Hydroxybenzoic acid, Hydroxycinnamic acid, Ellagic acid… Các chất này hình thành vị chua của trái dâu. Tannin: Proanthocyanidin, Gallotannin, Ellagi tannin. Trái dâu được xem là một trong những nguồn cung cấp vitamin C tốt nhất cho cơ thể vì hàm lượng vitamin C của nó rất cao. Không chỉ có vitamin C, trong trái dâu còn chứa nhiều vitamin khác cũng rất tốt cho cơ thể như : vitamin A, các vitamin nhóm B, vitamin E, folat và thiamin… Ngoài ra trong trái dâu còn chứa hầu hết các khoáng chất cần thiết cho cơ thể: Na, K, Fe, Mg và một số nguyên tố vết có lợi khác (Cr,Zn,Cu,Si,Se…). Đặc biệt, tỉ lệ Na-K trong trái dâu rất cân bằng cho nhu cầu của cơ thể người. Thành phần dinh dưỡng trong 100g quả dâu tây như sau: 89g nước, 7.4 g các hợp chất chứa carbon (2.1 g sucrose, 2.4 g fructose, và 2.9 g các hợp chất carbon khác), 2.4 g sợi (0.81 g pectin, 0.5g cellulose, 0.7g lignin và 0.4 g các sợi khác), 0.6g protein, 0.47g chất khoáng và 0.4g chất béo. Thành tế bào thực vật được tạo ra từ các sợi cellulose gắn với các chất dịch chứa một lượng lớn pectin, hemicellulosic polysaccharite và hydroxyproline giàu thành phần glycoprotein, lignin, chứa ít các chất hoà tan và nước. Nước có 4 chức năng chính trong thành tế bào: · Thành phần cấu trúc của dịch gel · Chúng là tác nhân ẩm làm gián đoạn sự định hướng liên kết hidro giữa 2 polymer. · Chúng có khả năng làm ổn định cấu dạng của polymer. · Chúng như một dung môi cho sự hiện diện và vận chuyển của muối, các chất vô cơ có khối lượng nhỏ và enzyme. Trong thành tế bào chứa các thành phần như sau: 34% pectin, 38 % hemicellulose, 26% cellulose. a) Cellulose, hemicelluslose và lignin Cellulose là một-(1-4) glucan chứa 8-12 ngàn đơn vị glucose trên một chuỗi. Chúng hiện diện trong tế bào sơ cấp như một sợi mãnh của phân tử polymer gọi là sợi. Hemicellulose: được tạo ra từ các monosacchrite galactan, xylan, glucan,… chúng có vai trò gắn kết các sợi cellulose lại với nhau. Lignin: hiện diện trong thành tế bào thứ cấp, tạo ra mạng lưới của các hợp chất hương liệu. Chúng được tạo ra từ cá monolignol, các rượu p-coumaryl, coniferyl, sinapyl được liên kết với nhau bởi các liên kết ester, ete, hay là carbon-carbon. Mạng lưới hương liệu cũng được gắn kết một cách vững chắc với cellulose và các polysaccharite khác trong thành tế bào. b) Pectin Thành phần cấu tạo của pectin polysaccharie là một chuỗi được tạo ra từ các đơn phân là acid D-galacturonic liên kết với nhau bởi liên kết -1,4 glycosidic. Một chuỗi dài có thể chứa từ 200 đế 1000 đơn vị acid glacturonic. Hình 12: Cấu trúc của pectin Pectin được mô tả như một khối polymer : những khối nhẵn (homoglacturonan), khối có lông tơ ( rhamnoglacturonan) chứa một lượng đường (L-frutose, D-mannose,…) trong mạch bên. Homogalacturonan cùng với rhamnoglacturonan I và II hình thành nên một số lượng lớn pectin hai lá mầm, chúng hình thành nên gel không hoà tan một cách cứng nhắc với sự hiện dịên của Ca2+, dọc theo liên kết đòi hỏi còn lại khoảng 12 acid galaturonic không bị ester hoá liên tục, tạo ra một nhóm với cầu Ca2+ Thành phần pectin hầu như không đổi trong giai đoạn trưởng thành nhưng bị giảm ở giai đoạn chín và giai đoạn quá chín. Trước giai đoạn chín pectin chủ yếu tồn tại ở dạng protopectin không hoà tan, trong suốt quá trình phát triển và chín protopectin chuyển hoá thành pectin hoà tan trong nứơc. c) Protein Protein tạo ra bộ khung vững chắc cho dịch carbohyrate tạo ra sự đa dạng cho cấu trúc tế bào. d) Các hợp chất carbohydrate Thành phần đường trong trái dâu (g/100 ml) của nước ép quả Sucrose 0.17 ± 0.06 Glucose 1.8 ± 0.16 Fructose 2.18 ± 0.19 Sorbitol < 0.05 e) Các thành phần khác Độ pH của dâu tây pH = 3.0 - 4.1 Thành phần acid hữu cơ trong quả (g/100 ml) nước ép quả Citric: 207 ± 35 Ascorbic: 56 ± 4 Malic: 199 ± 26 Quinic: ND Tartaric: ND (ND = not detected (< 10 mg/100mL) (khó phát hiện)) Hàm lượng Anthocyanins trong quả Cyanindin 3-glucoside 70 ± 18 Pelargonidin 3-glucoside 1302 ± 29 Pelargonidin 3-glucoside 78 ± 9 Một số hợp chất màu mùi trong quả dâu: Nhóm furan, tên maltol; nhóm alcolhol, tên Cis-3-hexenol; nhóm ester tên ethyl butyrate; nhóm lactone tên g-decalactone I.1.5. Khả năng cung cấp năng lượng: Theo kết quả phân tích ta thấy cứ 100g dâu tây cho khoảng 34 cal, trong khi cam cùng khối lượng cho khoảng 45 cal. Dâu tây không có khả năng cung cấp năng lượng cao nhưng có tầm quan trọng về việc cung cấp sinh tố cho con người. I.2. Nước Nước là một trong những nguyên liệu rất quan trọng trong chế biến trái cây. Lượng nước dùng rất nhiều và phạm vi sử dụng cũng rất rộng. Như nước dùng để xử lý chuẩn bị nguyên liệu, dùng thêm vào cốt trái cây trong sản phẩm, dùng để chà rửa các dụng cụ và thiết bị, dùng để diệt khuẩn và làm lạnh, dùng trong lò nấu … Thông thường chế biến một tấn nước trái cây đóng hộp thì cần phải dùng 55 - 85 tấn (1 tấn = 1 m3) nước. Đồng thời nguồn nước của xưởng chế biến đầy đủ hay không, chất lượng nước tốt hay xấu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm làm ra. Yêu cầu đối với chất nước của nước dùng trong chế biến. Chỉ tiêu dạng cảm quan Màu: độ màu không vượt quá 15 độ và không được có màu lạ. Độ vẫn đục: không vượt quá 5 độ. Mùi hôi và vị: không được có mùi hôi hay vị lạ Vật có thể thấy bằng mắt thường: không được có. Chỉ tiêu hoá học Độ pH 6.5 -8.5 Độ cứng chung (tính theo CaO): < 250 mg/L Sắt: < 0.1 mg/L Mangan: < 0.1 mg/L Kẽm: < 0.1 mg/L Đồng : < 0.1 mg/L Loại phenol tính bốc hơi: < 0.002 mg/L Các ion dương hợp thành thuốc tẩy rửa: 0.3 mg/L Chỉ tiêu độc lý học Clo: < 10 mg/l, khoảng 0.5 - 1.0 mg/L Cyanogens: < 0.05 mg/L Arsenie (thạch tín): < 0.04 mg/L Selen: < 0.01 mg/L Thuỷ ngân: < 0.001 mg/L Cadmium: < 0.01 mg/L Crom: < 0.05 mg/L Chì : < 0.01 mg/L Chỉ tiêu vi khuẩn học Tổng số vi khuẩn trong một ml < 100 con. Trực khuẩn ruột già trong 1 lít < 3 con Clo tự do: sau 30 phút tiếp xúc thì 0.3 mg/L I.3. Đường Đường có vai trò : Cung cấp năng lượng. Điều chỉnh hài hoà giữa độ chua, độ ngọt, và mùi vị. Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình bảo quản. Tạo cấu trúc, trạng thái sản phẩm Đường phải có mặt với tỷ lệ thích hợp so với pectin và acid để tạo gel tốt, thường lượng đường cho vào phải lớn hơn 50% so với khối lượng nguyên liệu. Trong chế biến jam dâu thường sử dụng đường cát trắng. Ta dùng đường RE , yêu cầu phải có độ tinh khiết cao, không lẫn tạp chất. Các chất tạo ngọt như đường vàng, sorghum không nên sử dụng bởi vì mùi của chúng sẽ che mất mùi của quả và làm cho vị ngọt thay đổi. Đường tinh luyện hoặc đường có trộn lẫn với dextrose, fructose hoặc các chất tạo ngọt khác cũng không nên sử dụng. Có thể thay thế một phần đường bằng sirô đường từ dịch thuỷ phân tinh bột hoặc mật ong có màu sáng nhưng không được thay thế hoàn toàn vì như vậy sẽ che mất hương tự nhiên của trái dâu và có thể ảnh hưởng tới việc tạo gel. Bảng ?: Chỉ tiêu hoá lý của đường saccharose Chỉ tiêu Đường tinh luyện Đường cát trắng Thượng hạng Hạng I Hạng II Hlượng Saccharose ,% CK ≥ 99,8 99,75 99,62 99,48 Độ ẩm ,% KL ≤ 0,05 0,05 0,07 0,08 Hlượng đường khử , % KL ≤ 0,03 0,05 0,10 0,18 Hàm lượng tro ,% KL ≤ 0,03 0,05 0,07 0,10 Độ màu ,độ ( oST ) ≤ 1,2 1,4 2,5 5,0 Hình dạng Tinh thể đồng đều, tơi khô, không vón cục Mùi vị Tinh thể đường và dung dịch đường trong nước cất có vị ngọt, không có vị lạ Màu sắc Trắng óng ánh Trắng sáng Trắng Trắng ngà, hạt đường sẫm hơn I.3. Pectin Pectin là thành phần tự nhiên sẵn có trong trái dâu, được hình thành do sự thủy phân protopectin trong quá trình chín của quả dâu. Pectin là thành phần quan trọng dể hình thành gel. Một số loại quả có đủ pectin tự nhiên để tạo gel có cấu trúc vững chắc, một số khác đòi hỏi phải bổ sung pectin từ bên ngoài. Loại pectin tạo gel tốt nhất chỉ có mặt trong quả mới chín tới, pectin ở quả chưa chín hoặc chín quá sẽ rất khó tạo gel. Lượng pectin trong dâu thường có hàm lượng thấp, do đó khi chế biến jam dâu cần phải bổ sung thêm pectin. Hình ?: Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic metyl hóa 100%. Tên gọi acid pectinic dùng để chỉ các chất được metyl hóa thấp hơn 100%. Còn tên acid pectic dùng để chỉ acid polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm metoxy. Trong thực tế thì tên pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin. Tỷ lệ metyl hóa được biểu diễn bằng chỉ số metoxyl. Sự metyl hóa hoàn toàn ứng với chỉ số metoxy bằng 16,3% còn các pectin tách từ thực vật thường có chỉ số metoxy 10 ¸12%. Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài chục đến vài trăm đơn vị acid galacturonic. Tính chất tạo gel và ý nghĩa đối với kỹ thuật thực phẩm: Khả năng tạo gel của pectin phụ thuộc vào hai yếu tố: chiều dài của chuỗi pectin và mức độ metyl hóa. Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel. Nếu phân tử pectin có chiều dài quá thấp thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng ở liều lượng cao. Các pectin đều là những keo háo nước nên có khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào các nhóm hydroxyl của chuỗi polymetylgalacturonic. Ngoài ra các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. Khi làm giảm độ tích điện và hydat hóa sẽ làm cho các sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong. Tuỳ thuộc vào chỉ số metoxy cao (>7%) hoặc thấp (3-5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kết hợp giữa chúng sẽ khác nhau trong việc tạo gel. Khi pectin có chỉ số metoxy cao (mứt quả nghiền, nước quả đông …) mức độ hydrat hóa có thể giảm thấp nhờ thêm đường, còn độ tích điện sẽ hạ đi nhờ thêm ion H+ hoặc đôi khi chính nhờ độ acid của quả chế biến. Trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ vào các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân tử trong khối gel, loại gel này có sự khác biệt với gel thạch hoặc gelatin. Khi chỉ số metoxy của pectin thấp, có thể tạo gel khi dùng một lượng canxi dưới 1% miễn là chiều dài phân tử pectin phải đạt mức độ nhất định. Khi đó, gel được hình thành ngay cả khi không cho thêm đường và acid. Yù nghĩa của các pectin có chỉ số metoxy thấp là nó cho phép tạo được mứt quả đông, sữa đông mà không cần thêm đường. Loại gel này thường có tính đàn hồi giống như gel agar – agar. Khi sử dụng pectin bổ sung cho mứt đông, ta được các ưu điểm: Có thể sử dụng trái dâu chưa chín tới hoặc chín quá để đưa vào sản xuất, việc bổ sung pectin và đường thích hợp có thể khắc phục được độ chín của trái dâu không thích hợp. Nhờ đó quá trình sản xuất jam ít bị phụ thuộc vào mùa vụ. Rút ngắn thời gian nấu trong quá trình chế biến. Chủ động hơn trong sản xuất. Hiệu quả sản xuất cao hơn. Bột pectin đạt đăng ký chất lượng của đơn vị, cụ thể là: • + Độ ẩm: 12% • + Hàm lượng pectin: 60% • + Cảm quan: bột màu vàng sáng, có mùi thơm của vỏ hoa quả. Khi dùng pectin cần lưu ý: - Pectin cần được phân tán cẩn thận để được hòa tan hoàn toàn, thực tế thường dùng hai cách sau: • + Cho pectin vào nước rồi dùng máy trộn. • + Trộn bột pectin với 5 lần saccharose rồi phân tán hỗn hợp này trong nước. - Pectin hòa tan chậm trong nước lạnh do đó dung dịch này nên được nung nóng lên. - Pectin hòa tan hoàn toàn chỉ với dung dịch có phần trăm chất khô hoà tan dưới 25%. Do đó pectin phải được hoà tan trước khi cho toàn bộ lượng saccharose hay chất khô hoà tan khác. I.4. Acid citric Điều chỉnh pH của sản phẩm. Tạo đường nghịch đảo, tăng vị cho sản phẩm Acid cũng là thành phần quan trọng trong việc hình thành gel cho sản phẩm. Tuy trong dâu có một lượng acid đáng kể, nhưng trong quá trình chế biến cần thêm vào một lượng acid citric để đưa pH xuống từ 3-3.5, đây là pH thích hợp cho việc tạo gel của pectin. Bảng?: Chất lượng acid citric sử dụng trong thực phẩm được qui định theo TCVN 5516 - 1991 STT Tên chỉ tiêu Đặc điểm 1 Hình dạng bên ngoài và màu sắc - Các dạng tinh thể không màu,