Tiểu luận Công nghệ thực phẩm đại cương - Đề tài: Tìm hiểu các phương pháp làm trong nước quả - Ngô Thị Thanh Thủy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Công nghệ Sinh học & Công nghệ Thực phẩm TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐẠI CƯƠNG Đề tài: Tìm hiểu các phương pháp làm trong nước quả Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Hạnh Sinh viên thực hiện: Ngô Thị Thanh Thủy MSSV: 20180560 Khóa: K63 HÀ NỘI, 06/2021 2 MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................................................. 2 LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................... 3 I. PHẦN I: TỔNG QUAN ................................................................................................................... 4 1. Các trạng thái của dịch quả sau thu nhận. ................................................................................. 4 2. Các dạng nước quả. ...................................................................................................................... 4 3. Định nghĩa nước quả trong. ......................................................................................................... 5 PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ LÀM TRONG NƯỚC QUẢ ................................................................... 5 1. Quy trình chung. ........................................................................................................................... 5 2. Thuyết minh quy trình. ................................................................................................................ 6 a. Nguyên liệu. ............................................................................................................................... 6 b. Sơ chế nguyên liệu. ................................................................................................................... 6 c. Ép. .............................................................................................................................................. 6 d. Làm trong dịch quả. ................................................................................................................. 7 e. Ổn định độ trong nước quả. ..................................................................................................... 7 f. Pha chế. ...................................................................................................................................... 8 g. Bài khí, ghép nắp. ..................................................................................................................... 8 h. Thanh trùng. ............................................................................................................................. 8 i. Bảo quản. ................................................................................................................................... 9 PHẦN III: CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM TRONG NƯỚC QUẢ ......................................................... 9 PHẦN IV: PHƯƠNG PHÁP LÀM TRONG NƯỚC TÁO ................................................................. 22 KẾT LUẬN ............................................................................................................................................. 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................................... 24 3 LỜI MỞ ĐẦU Trong chế độ dinh dưỡng của mỗi người, rau quả đóng một vai trò rất quan trọng. Đây là nguồn cung cấp chất xơ, các vitamin và muối khoáng chủ yếu đối với cơ thể. Các chất này khi vào cơ thể có tác dụng như chất giải độc cho cơ thể, chống tóa bón và các chất tích tụ có hại. Đồng thời, đây cũng là các thực phẩm dễ tiêu hóa, không gây ngấy và không tích trữ năng lượng. Vì thế, chúng phù hợp với những đối tượng đang có nhu cầu giảm cân, ăn kiêng hoặc những người đang gặp vấn đề về tiêu hóa như táo bón. Tuy mang lại nhiều lợi ích như vậy nhưng các thực phẩm này rất dễ hư hỏng do hàm chúng chứa một hàm lượng nước tương đối lớn trong thành phần, tạo điều kiện thích hợp cho vi sinh vật phát triển. Đặc biệt ở các nước có khí hậu nhiệt đới, ôn đới hay nhiệt đới gió mùa như Việt Nam, khí hậu nóng ẩm là điều kiện phù hợp cho nhiều loại rau quả phát triển, việc bảo quản cũng như chế biến chúng là khách quan và cần thiết để vừa nâng cao chất lượng của sản phẩm rau quả, vừa mang tới đa dạng các sản phẩm, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng thực phẩm ngày càng cao của con người. Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các sản phẩm rau quả chế biến cũng đang có xu hướng phát triển mạnh mẽ và phong phú về chủng loại. Đi cùng với đó, yêu cầu kĩ thuật đối với chất lượng sản phẩm cũng ngày càng cao hơn. Một số sản phẩm rau quả chế biến có thể kể đến như: mứt, rau quả đóng hộp, nectar, siro, nước quả ép, Trong các sản phẩm đó, sản phẩm nước quả trong đang là một trong các sản phẩm rất được người tiêu dùng ưa chuộng. Bằng các phương pháp công nghệ thích hợp để cho ra sản phẩm được đánh giá cao về cảm quan và chất lượng. Bài tiểu luận gồm có các phần chính: 1) Tổng quan về sản phẩm nước quả trong. 2) Tổng qua về làm trong nước quả. 3) Tìm hiểu về khâu làm trong nước quả trong quy trình sản xuất. 4 I. PHẦN I: TỔNG QUAN 1. Các trạng thái của dịch quả sau thu nhận. - Dịch quả được tách ra khỏi nguyên liệu bằng các phương pháp cơ học. - Sau khi được tách khỏi nguyên liệu, dịch quả lúc này là một hệ phân tán phức tạp, gồm nhiều phần tử lơ lửng với các kích thước khác nhau và phân tán đều trong dịch. - Dựa vào kích thước phần tử, người ta có thể chia chúng thành các nhóm: • Nhóm phần tử phân tán thô: + Gồm các phần tử có kích thước >100𝜇m. + Các phần tử này chủ yếu là thịt quả hoặc hạt bị lẫn vào trong quá trình ép lấy dịch. • Nhóm phần tử phân tán mịn: + Gồm các phần tử có kích thước 0.5 - 100𝜇m; có thể quan sát bằng kính hiển vi thường. + Các phần tử này chủ yếu là: cellulose đứt mạch, các chất keo bị đông tụ. Chúng tồn tại ở trạng thái chuyển động Brown. • Nhóm phần tử có kích thước 0.1 – 0.5𝜇m: + Đây là các phần tử chỉ nhìn được bằng kính siêu hiển vi. + Tồn tại ở trạng thái chuyển động Brown. + Không thể tự kết tủa được. • Hệ keo có kích thước 0.001 – 0.1𝜇m: bao gồm các chất protid, pectin, chất màu, tanin, • Hệ phân tử và ion có kích thước 0.0001 – 0.001𝜇m: bao gồm các chất đường, axit, chất khoáng, 2. Các dạng nước quả. - Trên cơ sở các nhóm phần tử trong dịch quả, người ta có thể tạo ra các sản phẩm nước quả khác nhau. - Bằng cách khử hệ thống các phần tử phân tán, độ trong của nước quả tạo thành sẽ được phân chia thành các nhóm: 5 • Trong suốt: nước quả được tách cả phần keo và phân tử phân tán. • Trong vừa: chỉ tách phần tử phân tán, giữ lại hệ keo và ổn định chúng. • Đục: chỉ loại bỏ phần tử thô và phần tử lơ lửng. - Việc tạo sản phẩm nước quả có độ trong ở mức nào không chỉ phụ thuộc vào cảm quan mà còn phải tính đến vấn đề kinh tế. - Căn cứ vào loại nguyên liệu, người ta sẽ quyết định độ trong của nước quả nhằm tậndụng tối đa các thành phần dinh dưỡng có trong loại quả đó. 3. Định nghĩa nước quả trong. - Qua việc tìm hiểu về các phần tử trong dịch quả cũng như các dạng nước quả, ta có thể đưa ra định nghĩa:“Nước quả trong là nước quả đã được tách hoàn toàn các phần tử gây đục; các phần tử đó bao gồm phần tử phân tán (phân tán thô và phân tán mịn) và hệ keo.” PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ LÀM TRONG NƯỚC QUẢ 1. Quy trình chung. Quy trình sản xuất nước quả trong Nguyên liệu ↓ Sơ chế nguyên liệu ↓ Ép ↓ Làm trong dịch quả ↓ Ổn định độ trong nước quả ↓ Pha chế 6 ↓ Bài khí, ghép nắp ↓ Thanh trùng ↓ Bảo quản 2. Thuyết minh quy trình. a. Nguyên liệu. - Có giá trị dịnh dưỡng cao - Tươi, không dập nát hoặc sâu thối. - Độ chín phải phù hợp với yêu cầu sản phẩm. - Kích thước và hình dạng đồng đều theo từng yêu cầu . b. Sơ chế nguyên liệu. - Phương pháp cơ học: + Sử dụng chủ yếu là phương pháp nghiền. + Tác động cơ học nhằm phá vỡ cấu trúc tế bào, giải phóng dịch bào khỏi nguyên liệu dễ dàng. + Tùy cấu trúc và tính chất nguyên liệu mà mức độ nghiền cũng khác nhau. Đảm bảo nguyên liệu không quá to, cấu trúc tế bào ít bị phá vỡ → làm giảm hiệu suất ép; hoặc không quá bé vì có thể gây hiện tượng bết dính trong quá trình ép. - Phương pháp sử dụng nhiệt: + Đun nóng: thường gia nhiệt ở 80 - 85℃; gây biến tính protein của màng nguyên sinh chất → tăng tính thấm cho màng tế bào → tăng hiệu suất ép. + Lạnh đông: quả thường được lạnh đông ở (-30) – (-18)℃ sau đó đem tan giá nhanh bằng nước hoặc không khí; quá trình lạnh đông làm nước tự do kết tinh tạo các tinh thể đá, trong quá trình tan giá, các tinh thể này làm rách màng tế bào, giải phóng dịch bào → tăng hiệu suất ép. c. Ép. 7 - Quá trình ép nhằm tách dịch bào khỏi khối nguyên liệu để thu dịch quả. - Tùy vào nguyên liệu mà người ta áp dụng các phương pháp ép khác nhau. - Đối với quy trình sản xuất nước quả, người ta có thể sử dụng các loại máy ép như: máy ép giỏ trục vít, máy ép thủy lực, máy ép trục xoắn, máy ép khí nén, d. Làm trong dịch quả. - Dịch quả sau ép là một hỗn hợp gồm nhiều chất, bao gồm cả các chất tan và chất không tan. - Muốn làm trong dịch quả thì phải tách được phần lơ lửng trong dịch sau ép. - Mục đích của quá trình làm trong: + Loại bỏ các tạp chất không mong muốn sau quá trình ép (ví dụ hạt hoặc thịt quả). + Nâng cao giá trị cảm quan cho sản phẩm. e. Ổn định độ trong nước quả. - Nước quả trong là sản phẩm của quá trình làm trong dịch quả. - Tùy vào phương pháp làm trong, nước quả thu được vẫn chứa phần tử keo nhất định. Trong quá trình bảo quản, các phần tử keo này có thể kết tụ lại và làm cho nước quả bị đục hoặc có hiện tượng kết tủa. - Hiện tượng đục do keo là vì có sự biến đổi của chất màu và tanin, protid và pectin. Nhân tố chính làm thay đổi hệ thống keo chính là quá trình oxi hoá những chất có trong nước quả. - Vì thế, mục đích của quá trình ổn định nước quả là: đảm bảo nước quả sau khi làm trong không bị đục trở lại. - Để ổn định hệ keo, người ta có thể sử dụng các phương pháp: + Sử dụng nhiệt (ví dụ thanh trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn). + Bài khí, hút chân không khi ghép nắp. + Bảo quản bằng khí trơ. + Sử dụng chất ổn định: dung dịch pectin, gelatin, tinh bột biến tính, + Tránh bảo quản nhiệt độ gần 0℃ (để tránh không khí hòa tan vào nước quả 8 → quá trình oxi hóa gây đục). f. Pha chế. - Mục đích: tăng giá trị dinh dưỡng và hương vị của sản phẩm. - Người ta thường pha chế thêm nước đường hoặc trộn lẫn một số loại nước quả với nhau. - Quá trình pha chế có thể tiến hành theo 2 cách: + Phối trộn các nguyên liệu quả với nhau trước ép. + Pha chế vào dịch quả trước làm trong (để loại bỏ cặn kết tủa tạo nên do pha chế). g. Bài khí, ghép nắp. - Mục đích: + Loại bỏ bớt khí có thể gây ra hiện tượng oxi hóa làm đục nước quả. + Hạn chế vi sinh vật hiếu khí phát triển. + Giảm áp trong để tránh biến dạng hộp. + Tránh sự tiếp xúc trực tiếp của sản phẩm với môi trường để tránh làm giảm chất lượng sản phẩm. + Tạo điều kiện cho thanh trùng. - Nước quả có thể được bài khí bằng các phương pháp: + Phương pháp nhiệt: ít dùng vì sản phẩm được đun nóng không đều và có thể làm vỡ bao bì thủy tinh. + Hút chân không. + Kết hợp nhiệt và hút chân không: bài khí được triệt để hơn và tách được phần lớn không khí có trong sản phẩm. h. Thanh trùng. - Mục đích: + Tăng thời gian bảo quản và chất lượng sản phẩm. + Tiêu diệt các vi sinh vật có hại. 9 - Có thể sử dụng nhiểu phương pháp thanh trùng khác nhau như: sử dụng nhiệt, sử dụng chất sát trùng, dùng sóng siêu âm và các tia ion hóa, - Tùy khả năng chịu nhiệt và độ pH của sản phẩm nước quả mà lựa chọn phương pháp thanh trùng cho phù hợp. i. Bảo quản. - Mục đích: + Ổn định phẩm chất của thành phần trong sản phẩm. + Sớm phát hiện hư hỏng trước khi đem đi tiêu thụ. - Trong quá trình bảo quản cần lưu ý đến các yếu tố về: nhiệt độ bảo quản, thời gian bảo quản, địa điểm và vị trí đặt, PHẦN III: CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM TRONG NƯỚC QUẢ A. Phương pháp vật lý: 1. Phương pháp lọc thô. a. Cách tiến hành. - Dịch quả sau ép được lọc qua nhiều lớp vải hoặc lưới lọc có đường kính 0.5 – 1mm để loại bỏ các phần tử lơ lửng (phân tán thô). - Quá trình này có thể lặp lại sau khi dịch quả được gia nhiệt, do nhiệt cao có thể làm kết tủa protein và tạo các chất không tan. - Phương pháp này chỉ thu được sản phẩm nước quả đục do quá trình lọc chỉ lọc đi thành phần phân tán thô. b. Thiết bị sử dụng. Máy lọc khung bản: 10 - Cấu tạo gồm khung và các bản lọc xếp xen kẽ nhau. - Nguyên lý hoạt động: nguyên liệu được bơm vào khoảng trống của khung → thấm qua vải lọc trên các bản lọc → theo rãnh bản lọc đến tập trung vào đường ống dưới bản lọc chạy ra ngoài. - Ưu điểm: cho nước quả rất trong và năng suất lọc cao. - Nhược điểm: phải bơm để tạo áp suất lọc và thao tác nặng nhọc. 2. Phương pháp lắng. a. Cách tiến hành. - Dịch quả được đặt trong các tank và để yên trong vài ngày đến vài tháng. - Trong quá trình đó, các phần tử phân tán có kích thước lớn sẽ lắng xuống đáy trước, các phần tử kích thước nhỏ hơn bị cuốn theo. Các phần tử nhỏ không thể tự lắng nên tỏng quá trình bị cuốn theo, chúng có thể liên kết với nhau để tọa thành hạt lớn, sau đó mới tự lắng được. - Các chất keo ban đầu không tự lắng, tuy nhiên sau một thời gian dài, chúng có thể biến tính tạo kết tủa, hoặc bị enzyme thủy phân, hoặc do tác động ngoài mà mất tính keo. Khi đó chúng sẽ bắt đầu tự lắng. - Vận tốc lắng phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt lắng và độ nhớt của dịch quả, được tính theo công thức: 𝑣 = 𝑔. 2𝑟2 9𝜂 . (𝛾1 − 𝛾2) (cm/s) 11 Trong đó: g: là gia tốc trọng trường (g = 9.81×102 cm/s2). r: là bán kính hạt lắng, cm. 𝛾1; 𝛾2: là khối lượng riêng của hạt và nước quả, g/cm3. η: là độ nhớt dịch quả, N/cm2. - Bán kính hạt lắng càng lớn thì thời gian lắng càng nhanh và ngược lại. - Trường hợp hạt lắng có kích thước nhỏ, để tăng vận tốc lắng người ta có thể sử dụng thêm chất trợ lắng (thường là Bentonit và Diatomit). Chúng tồn tại dạng hạt phân tán trong dung dịch và hấp phụ các phân tử không tan trong dịch quả để tạo hạt lắng có kích thước lớn. Đồng thời chất tạo lắng cũng có thể kết tủa hệ keo để làm giảm độ nhớt của dịch quả. - Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng tại nơi có khí hậu lạnh và nước quả phải được sulphit hóa để tránh hiện tượng lên men sau khi để một thời gian dài. b. Thiết bị sử dụng. - Phương pháp này khá đơn giản vì chỉ cần sử dụng một tank chứa. - Tank sử dụng thường cóa kích thước: chiều cao khoảng 2 – 3m, đường kính 1 – 1.5m tùy thuộc nguyên liệu quả. 3. Phương pháp ly tâm. a. Cách tiến hành. - Dựa vào khối lượng riêng khác nhau của các hạt phần tử, lực ly tâm giúp tách chúng ra khỏi môi trường ở những tốc độ quay khác nhau. - Công thức tính tốc độ quay: 12 𝑣 = 𝑔. 2𝑟2 9 𝜂 . (𝛾1 − 𝛾2). ( 𝜋𝑛 30 )2. 𝑅 (cm/s) Trong đó: n: là số vòng quay, v/phút. R: là khoảng cách từ tâm máy đến hạt (bán kính rotor), cm. 𝛾1; 𝛾2: là khối lượng riêng của hạt và nước quả (g/cm3). Η: là độ nhớt dịch quả (N/cm2). - Tuy nhiên, phương pháp này không thể tạo ra nước quả trong suốt do không thể phá vỡ hệ keo. - Để nước quả có độ trong hơn, người ta có thể dúng máy siêu ly tâm với tốc độ lớn. b. Thiết bị sử dụng. Có thể dùng nhiều loại thiết bị ly tâm như: 1) Máy ly tâm hình trụ một buồng: - Cấu tạo đơn giản, chỉ gồm một ống nạp liệu và một buồng chứa nguyên liệu là khoang rỗng. - Làm việc gián đoạn. - Nguyên lý hoạt động: • Cấp nguyên liệu vào theo ống nạp liệu ở tâm thiết bị. • Khi rotor quay, các hạt có kích thước lớn bị văng ra xa tâm và bám vào thành máy. • Sau một thời gian, lớp cặn bám này dày lên. Khi đó người ta tiến hành tháo dừng máy, tháo cặn, vệ sinh máy để chuẩn bị cho lần chạy tiếp theo. 2) Máy ly tâm hình trụ nhiều buồng: - Cấu tạo giống với thiết bị 1) nhưng gồm nhiều buồng là nhiều khoang rỗng được gắn với phần hình côn phía trên và đáy máy. - Nguyên lý hoạt động: • Nguyên liệu được cấp vào ống nạp ở tâm thiết bị. 13 • Khi rotor quay, các cặn văng ra xa và bám lên bề mặt các khoang. • Còn lại phần dịch trong theo thành máy ngược lên cổ máy và ra ngoài theo đường dẫn ở cổ. 3) Máy ly tâm cánh chắn: - Cấu tạo trong khoang gồm một ống nạp liệu và các cánh chắn hướng nghiêng. - Máy làm việc liên tục. - Nguyên lý làm việc: • Nguyên liệu được cấp vào qua ống nạp. • Khi rotor quay, cặn được giữ lại trên các cánh chắn, sau đó từ từ trượt xuống dưới theo chiều nghiêng của cánh, hướng ra thành máy. • Dịch trong được tách cặn chuyển động ngược lên phía cổ máy, qua khe tạo bởi ống hình côn và cánh chắn. 4) Máy ly tâm tấm chắn hình côn: - Cấu tạo: • Thân là 2 phần hình côn ngược chiều úp vào nhau. • Trên thân có lỗ ở giữa 2 phần côn. • Một thân quay hình côn ở đáy của máy. • Ống nạp liệu ở tâm của máy. • Trong khoang có các cánh chắn. - Thiết bị làm việc liên tục. - Nguyên lý hoạt động: • Nguyên liệu được cấp vào qua ống nạp. • Khi máy hoạt động, thân quay được nâng lên bịt kín lỗ. Quá trình ly tâm cặn sẽ bám vào các cánh chắn. 14 • Khi lớp cặn bám nhiều, cần tháo ra để tác cặn thì thân quay được hạ xuống và cặn sẽ bắn ra ngoài qua lỗ. Trong quá trình này máy vẫn hoạt động liên tục mà không phải ngừng lại để tháo cặn. 5) Máy ly tâm nằm ngang: - Cấu tạo: • Thiết bị gồm 1 thân trụ có 1 đầu hình côn. • Xung quanh thân trụ là trục xoắn tải. • Một trục trên đường tâm của máy tại phần thân trụ là nơi nguyên liệu đi vào. • Giữa phần hình trụ và phần hình côn có lỗ (là nơi nguyên liệu thoát ra để vào khoang ngoài chứa trục xoắn). • Phía cuối phần hình côn là cửa tách cặn; cuối phần hình trụ là cửa tháo dịch trong. - Thiết bị thích hợp cho các loại dich nhiều cặn. - Nguyên lý hoạt động: • Nguyên liệu vào theo đường cấp liệu, chứa trong khoang trong (ở phần hình trụ). • Khi rotor quay, nguyên liệu vào khoang ngoài theo lỗ trên thân trụ. • Nhờ lực ly tâm, cặn bị văng ra và bám vào thành máy. Khi đó trục xoắn sẽ cào cặn về phía cửa ra của cặn. • Dịch trong sẽ chuyển động về phía cửa ra của dịch ở gần cửa nạp liệu. 4. Phương pháp lọc tinh. a. Cách tiến hành 15 - Phương pháp này thường được thực hiện sau khi nước quả đã trải qua một hoặc vài phương pháp làm trong khác. Đây là khâu cuối cùng và bắt buộc trong sản suất nước quả trong. - Bộ phận chủ yếu của thiết bị này là màng lọc. Chúng được làm bằng các vật liệu có độ xốp cao và khả năng hấp phụ tốt. - Màng lọc có thể giữ lại các phần tử có kích thước rất bé do các mao dẫn với đường kính rất nhỏ trong cấu tạo của chúng. Các kênh mao dẫn này cũng là lý do khiến màng lọc có độ xốp nhất định. - Nguyên lý của màng lọc: • Ban đầu dịch đi qua màng lọc, các phần tử có kích thước lớn bị giữ lại trên thành mao dẫn do khả năng hấp phụ của màng; các phân tử có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể lọt qua được. • Sau lần đầu, trên thành mao dẫn đã có các phần tử kích thước lớn bám vào, làm cho đường kính mao dẫn hẹp lại. Khi đó, các phần tử kích thước nhỏ hơn đi qua mao dẫn dần dần bị giữ lại theo sự hẹp dần của đường kính mao dẫn. • Quá trình lặp lại liên tục đến khi đường kính mao dẫn chỉ đủ cho chất lỏng đi qua. - Thời gian lọc tinh phụ thuộc vào vận tốc lọc theo công thức: 𝑣 = 𝜋𝑑4𝑃𝑛 128𝜇𝛼ℎ m3/m2.s Trong đó: d: là đường kính ống mao dẫn, m. P: là chênh lệch áp suất 2 đầu ống mao dẫn, N/s.m2. n: là số lỗ lọc của tấm lọc, số lỗ lọc/m2. 𝜇: là độ nhớt động học của dịch, N/s.m2. h: là chiều cao màng lọc và lóp cặn, m. b. Thiết bị sử dụng. - Tùy thuộc vào nguyên liệu, điều kiện và quy mô sản xuất, người ta có thể sử dụng