BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM ––––––––––––––––––––––––––––––– BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R-D CẤP BỘ Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CÔNGNGHỆ SẢN XUẤT BỘT RAU GIÀU VITAMIN B,C VÀ CHẤT VI LƯỢNG” Chủ nhiệm Đề tài: NGUYỄN THÚY HƯỜNG 7308 23/4/2009 Hà Nội, 12-2008 KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VTM B1: Vitamin B1 VTM B2: Vitamin B2 VTM PP: Vitamin PP VTM C: Vitamin C SBC: Sodium bicacbonat PMB: Potassium methabisulfit CCR: Canxi clorua DCIP: Diclophenol indophenol HPLC (High performal liquid chromotography): Sắc ký lỏng cao áp TỔNG QUAN 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT/XUẤT XỨ CỦA ĐỀ TÀI Đề tài thực theo Hợp đồng nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ với mã số: 87.08.RD/HĐ-KHCN ký ngày 28 tháng 01 năm 2008 Bộ Công thương Viện Công nghiệp Thực phẩm (Chi tiết hợp đồng phần phụ lục) 3.2 TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Rau củ thực phẩm thiết yếu người Rau củ không cung cấp vitamin, muối khoáng, chất vi lượng, chất xơ mà cung cấp hoạt chất sinh học cần thiết cho sức khỏe người Do vậy, chế độ dinh dưỡng người, rau củ thành phần thiếu ngày trở nên quan trọng Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế, thay đổi lối sông công nghiệp tạo cân dinh dưỡng bữa ăn hàng ngày, cấu bữa ăn với thành phần chủ yếu protein chất béo động vật nguyên nhân gây hàng loạt bệnh rối loạn chuyển hóa tiểu đường, mỡ máu, gan nhiễm mỡ v.v Ngày nay, nguồn thực phẩm thực vật ngày ưa chuộng trở lại Thị trường châu Á 10 năm gần liên tục xuất sản phẩm thực phẩm, thực phẩm chức dược phẩm có nguồn gốc từ rau củ Ở nước có mùa đông lạnh dài, bên cạnh việc nhập rau tươi, rau đông lạnh lượng lớn rau sấy khô Năm 2002, Nhật Bản nhập khoảng 50 tỷ yên rau sấy khô, Trung Quốc nước cung cấp rau sấy khô lớn cho thị trường Nhật Bản.[10] Việt Nam nước nông nghiệp, bên cạnh sản phẩm lúa, sản lượng rau xanh trồng hàng năm cao Tính đến năm 2005, tổng diện tích trồng rau loại nước đạt 635,8 nghìn ha, sản lượng 9640,3 ngàn Dự kiến đến năm 2010, sản lượng rau Việt Nam đạt 20 triệu với tổng diện tích trồng trọt 1,3 triệu [23] Trong lĩnh vực bảo quản chế biến rau củ, bên cạnh việc khai thác tối đa kinh nghiệm cổ truyền quý báu, cần nghiên cứu tạo công nghệ tiên tiến để sản phẩm có chất lượng tốt, đáp ứng đòi hỏi ngày cao người tiêu dùng Với mong muốn nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu rau củ tạo sản phẩm có giá trị dinh dưỡng thuận tiện sử dụng, hướng tới xuất đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột rau giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng” đề xuất 3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Đề tài gồm nội dung sau: Lựa chọn nguồn nguyên liệu giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng Nghiên cứu quy trình sản xuất chế phẩm bột rau giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng Tiến hành sản xuất thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm 3.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 3.4.1 Tình hình sản xuất rau Việt Nam [27], [29] Theo báo cáo Viện nghiên cứu rau Việt Nam ngày 04/01/2007, Việt Nam sản xuất rau thuộc nhóm cao giới, mức tiêu thụ bình quân khoảng 116 kg/người/năm, cao mức tiêu thụ nước phát triển, Hàn Quốc (93 kg), Nhật (52 kg) Trong 10 năm trở lại đây, ngành rau Việt Nam ngành có tốc độ phát triển nhanh, khoảng 8,5%/năm Tính đến năm 2005, tổng diện tích trồng rau loại nước đạt 635,8 nghìn ha, tổng sản lượng 9640,3 ngàn tấn; so với năm 1999 diện tích tăng 175,5 ngàn (tốc độ tăng bình quân 3,61%/năm), sản lượng tăng 3071,5 ngàn (tốc độ tăng bình quân 7,55%/năm) Bảng 3.1 Diện tích, suất, sản lượng rau phân theo vùng [27] TT Vùng Diện tích Năng suất Sản lượng (1000 ha) (tạ/ha) (1000 tấn) 1999 Cả nước 2005 1999 2005 1999 2005 459,6 635,1 126 151,8 5792,2 9640,3 Đồng Sông Hồng 126,7 158,6 157 179,9 1988,9 2852,8 Trung du Bắc Bộ 60,7 91,1 105,1 110,6 637,8 1008 Bắc trung 52,7 68,5 81,2 97,8 427,8 670,2 Duyên hải Nam Trung Bộ 30,9 44 109 140,1 336,7 616,4 Tây Nguyên 25,1 49 177,5 201,7 445,6 988,2 Đông Nam Bộ 64,2 59,6 94,2 129,5 604,9 772,1 Đồng sông Cửu Long 99,3 164,3 136 166,3 1350,5 2732,6 3.4.2 Thực trạng tiêu thụ sản phẩm rau Việt Nam Hiện nay, lực sản xuất rau nước vượt khoảng 40% so với yêu cầu Trong đó, số loại rau xuất như: Măng tây, cà chua, ngô ngọt, ngô rau, khoai tây, hành tây, tỏi, đậu cô ve, đậu Hà Lan, cải bắp, cà rốt, dưa chuột với số lượng hạn chế Thực tế khiến tình trạng phát triển rau tràn lan mà không mang lại lợi nhuận cho nhà sản xuất đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng nước Bên cạnh đó, Việt Nam nằm khu vực khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, độ ẩm không khí thường 70%, nhiệt độ cao lên tới 380C Khí hậu nóng ẩm điều kiện thuận lợi để nấm mốc vi sinh vật có hại phát triển, làm hư hại nhiều lương thực, thực phẩm Thực tế trở nên xúc với nước nông nghiệp, trình độ khoa học kỹ thuật mức trung bình nước ta Nhiều địa phương thiếu phương tiện kỹ thuật bảo quản rau quả, mà người nông dân phải bán sản phẩm nông sản với giá rẻ có đạt giá trị 20%, so với giá đến người tiêu dùng Cho đến nay, rau xanh sản xuất chủ yếu phục vụ cho tiêu dùng nước, sản phẩm rau xuất tập trung vào số dạng cô đặc, đóng lọ, đóng hộp, muối mặn, cấp đông, sấy khô số xuất dạng tươi tập trung chủ yếu vào thị trường Nhật Bản, Malaysia, Singapore, Thái Lan, Liên bang Nga Mặt khác, sản lượng rau xuất có xu hướng giảm nguyên nhân rau Việt Nam có chất lượng sản phẩm không đồng đều, không ổn định Theo báo cáo Sở Công thương Lâm Đồng, tháng đầu năm 2008 tổng sản lượng rau xuất khẩu, đạt 4.500 tấn, giảm 360 so với kỳ năm 2007 [22] Theo số ước tính, Việt nam có khoảng 60 sở chế biến rau với tổng suất 290.000 sản phẩm/năm, doanh nghiệp Nhà nước chiếm khoảng 50%, doanh nghiệp quốc doanh 16% doanh nghiệp có vốn đầu tư nước 34%, hàng chục ngàn hộ gia đình làm chế biến rau qui mô nhỏ [28] Tuy nhiên đặc thù sản phẩm rau trở thành hàng hoá sau thu hoạch dễ bị hư hỏng cộng với thực trạng hầu hết vùng sản xuất rau lớn chưa có nơi sơ chế kho bảo quản tạm thời dẫn đến tình trạng giá rau có lúc đắt, có lúc rẻ Điều góp phần tạo phát triển không bền vững ngành sản xuất rau Việt Nam 3.4.3 Tình hình nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy rau, củ nước giới 3.4.3.1 Một số công nghệ sấy rau, củ phổ biến [2], [10], [11], [19], [20], [21] Sấy rau củ phương thức bảo quản thực phẩm cổ xưa loài người, công nghệ xuất phơi ánh nắng mặt trời Công nghệ sấy ngày sử dụng phổ biến trình sau thu hoạch nhằm mục đích giảm bớt khối lượng thể tích sản phẩm, thông qua giảm chi phí cho trình bao gói, tàng trữ vận chuyển Sau đó, với phát triển công nghệ đời sống công nghiệp, sản phẩm rau sấy ngày phát triển trở thành sản phẩm tiện dụng, ăn liền (instant food) thông dụng Có nhiều quy trình khác để sản xuất rau củ sấy, việc lựa chọn công nghệ phương pháp sấy dựa tính chất nguyên liệu yêu cầu đặc tính sản phẩm cuối Thông thường quy trình sấy tiến hành theo công đoạn sau: xử lý trước sấy (bao gồm lựa chọn, làm sạch, xử lý giữ màu vi chất), loại nước-sấy, xử lý sau sấy (bổ sung phụ gia, kiểm tra) cuối bao gói bảo quản 3.4.3.2 Một số phương pháp xử lý rau trước sấy [2], [10], [11], [15] Tùy theo loại nguyên liệu yêu cầu sản phẩm mà trình xử lý rau trước sấy bao gồm nhiều công đoạn khác nhau: xử lý nhiệt nguyên liệu (chần hấp nước dung dịch hóa chất: axit, kiềm), tách nước phương pháp ép, xử lý chống ôxi hóa (chống màu, mùi hương, chất dinh dưỡng: vitamin) sản phẩm a) Xử lý nhiệt: Trước sấy rau củ chần nước nóng hấp nước Quá trình có nhiều tác dụng chủ yếu nhằm vào hai mục đích bảo vệ chất lượng nguyên liệu sản phẩm rút ngắn thời gian sấy Quá trình xử lý nhiệt vô hoạt enzim ôxi hóa mà điển hình peroxidaza bị vô hoạt 750C Do đó, chất màu, polyphenol tanin nguyên liệu rau không bị ôxi hóa trình chế biến giúp cho sản phẩm cuối có màu sắc tự nhiên Mặt khác, chần, hấp tác dụng nhiệt ẩm nên tính chất hoá lý nguyên liệu bị biến đổi có lợi cho thoát ẩm sấy, đồng thời hệ vi sinh vật bị tiêu diệt tránh gây hư hỏng sản phẩm Đối với rau củ giàu gluxit, trình gia nhiệt giúp tăng độ xốp, thuỷ phân chất pectin làm cho liên kết màng tế bào bị phá vỡ Tinh bột bị hồ hoá nhiệt độ cao làm cho trình sấy thuận lợi Đối với rau củ có chứa sắc tố (cà rốt, đậu hoà lan, mận…), chần có tác dụng giữ màu, hạn chế tượng biến màu bạc màu Với sản phẩm rau củ có lớp sáp mỏng bề mặt trình chần làm lớp sáp này, tạo vết nứt nhỏ li ti bề mặt, gia tăng trình trao đổi ẩm nguyên liệu với môi trường xung quanh, dẫn đến rút ngắn thời gian sấy Ngày nay, xí nghiệp sản xuất rau củ đại, người ta thường dùng phương pháp hấp nhiệt nhiều phương pháp chần Nguyên nhân sử dụng phương pháp hấp giảm lượng nước phải sử dụng, giảm lượng nước thải môi trường, tăng chất lượng sản phẩm (do không dinh dưỡng vào dung dịch chần tác dụng nhiệt nhanh nhiệt độ cao) b) Xử lý hóa chất: Để ngăn ngừa ôxy hoá trình sấy, công nghệ phổ biến ngâm xông rau chất chống ôxi hóa như: Axit sunfurơ, axit ascobic, axit xiric muối natri axit sunfurơ (như metabisunfit, bisunfit, sunfit…) Đặc biệt với loại rau củ có màu trắng bắp cải, súp lơ trắng, củ cải, việc xử lý với bisunfit giúp cho sản phẩm cuối giữ màu trắng không bị nâu hóa enzim ôxi hóa - Axit xitric có tác dụng kìm hãm phản ứng biến màu không enzim - Axit sunfurơ muối natri có tính khử mạnh, tác dụng với nhóm hoạt động enzim oxy hoá làm chậm phản ứng biến màu Ngoài ra, chúng có tác dụng ngăn ngừa tạo thành melanoidin (do thành phần đường protein có rau kết hợp với tạo thành màu nâu) đồng thời, chất ôxi hóa có tác dụng bảo vệ vitamin C - Chất tạo nhũ tương (monostearat glyxerin, albumin): ứng dụng kỹ thuật sấy màng bọt, tăng chất lượng sản phẩm sấy - Canxiclorua: làm chậm lại trình sẫm màu, ngăn ngừa tượng nhũn trình nấu chín, cải thiện tốc độ hồi nguyên tăng độ cứng sản phẩm hồi nguyên (tạo phức pectat canxi) Hai công đoạn gia nhiệt chống ôxi hóa thực quy trình sử dụng dung dịch hóa chất để chần hấp nguyên liệu 3.4.3.3 Phương pháp thiết bị sấy [2], [11], [18], [19] a) Các phương pháp sấy rau củ phổ biến:[2], [11], [13], [20], [21] Rau củ loại nguyên liệu chứa hàm lượng ẩm cao (70-90%), chứa nhiều vitamin nên cần sấy nhiệt độ thấp, cần giữ màu sắc, chất lượng cảm quan cho sản phẩm cần phải lựa chọn công nghệ sấy phù hợp Bảng 3.2 Các phương pháp sấy tiêu chuẩn chọn lựa Phương pháp sấy Tháp sấy Buồng sấy Tầng sôi Mẻ/ liên tục B Đặc tính nguyên liệu Rắn/ Ẩm Kích Lỏng đầu thước Cứng học Có Điều kiện sấy Tốc độ Ẩm sấy cuối S Thấp TrL B S Trung bình TrL B/C S Trung bình Nhỏ Lò sấy B S Trung bình TrL Chậm Sấy phun Năng lượng mặt trời Hầm C L Trung bình TrL Nhanh B S Trung bình TrL Chậm C S Trung bình Ví dụ sản phẩm TrL Có Chậm Thấp Rau củ Trung bình Trung bình Trung Rau củ, trái bình Thấp Đậu, rau củ dạng mỏng, lúa, bột, sản phẩm ép đùn trái cây, gia vị Trung Rau củ dạng lát bình Trung Các sản phẩm hòa tan bình Trung Trái cây, rau củ bình Trung Trung Trái cây, rau củ bình bình B: Gián đoạn (mẻ); C: Liên tục; S: Rắn; L: Lỏng; TrL: Trung bình, lớn b) Một số thiết bị sấy thường dùng quy trình sấy rau củ - Sấy tầng sôi: Cấu tạo dạng hộp hay buồng hình trụ, có lớp lưới để đỡ vật liệu phân phối dòng tác nhân sấy Không khí nóng thổi từ đáy buồng, thổi bung lớp vật liệu lên, làm vật liệu trạng thái lơ lửng gọi tầng sôi Thiết bị sấy tầng sôi có ưu điểm là: - Khả tách ẩm tốt, tạo sản phẩm có cấu trúc xốp - Do thiết bị hoàn toàn kín nên không khí không bị ô nhiễm - Khả tái sử dụng lượng cao (90%) - Chất lượng sản phẩm tốt: không bị oxy hoá, không nhiễm khí vào sản phẩm không thất thoát sản phẩm Nhược điểm: Tiêu hao điện để thổi khí lớn, yêu cầu cỡ hạt nhỏ tương đối đồng - Sấy bơm nhiệt tuần hoàn kín: Là loại thiết bị sấy dải nhiệt độ thấp làm việc khoảng ±15oC so với môi trường, hiệu 450C Nguyên lý thiết bị tuần hoàn tác nhân sấy nhiệt độ thấp Sản phẩm sau sấy có độ ẩm tương đối thấp nhờ trình tách nước trực tiếp không khí ẩm sau qua buồng sấy (nhận ẩm vật sấy) tiếp tục qua thiết bị bay hệ thống lạnh, giảm nhiệt độ đến điểm đọng sương Trạng thái tác nhân lúc có nhiệt độ thấp độ ẩm thấp tiếp tục hành trình qua thiết bị ngưng tụ để nhận nhiệt, nhiệt độ nâng lên đến trạng thái ban đầu đồng thời độ ẩm tương đối giảm Sự tuần hoàn kín tác nhân có độ ẩm tương đối thấp tạo động lực trao đổi ẩm với vật sấy, thực trình làm khô sản phẩm - Sấy xạ hồng ngoại: Là phương pháp dùng tia xạ hồng ngoại (giải tầng hẹp) để cung cấp lượng cho phần tử nước rau củ để thắng lực liên kết, thoát khỏi sản phẩm Nguồn phát tia hồng ngoại đèn công suất lớn (500-1000W)có trang bị phận phản xạ để hướng tia vào sản phẩm cần sấy - Sấy thăng hoa: Phương pháp thực cách làm lạnh vật đồng thời hút chân không vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa nước Hàm ẩm thoát khỏi vật nhờ trình thăng hoa mà không thông qua trạng thái lỏng Trước tiên, làm lạnh đông rau củ nhiệt độ khoảng -200C, nước rau củ bị đóng băng thành nước đá thể rắn, sau đưa vào thiết bị thăng hoa, thiết bị có hai chức năng: làm lạnh nhiệt độ 00C để giữ nước đá không chảy mà bốc điều kiện chân không (10-2 – 10-3 mmHg làm cho nước từ thể rắn chuyển sang thể bay khỏi vật liệu Sau tách hầu hết ẩm sấy khô nhiệt độ 270C đến độ ẩm yêu cầu - Sấy chân không: Khi gia nhiệt áp suất chân không, ẩm từ vật liệu thoát liên tục hút nhờ bơm chân không Ở điều kiện chân không, nước sôi nhiệt độ nhỏ 100°C Ưu điểm: nhiệt độ sấy thấp, lượng ẩm bốc nhiều, không gây ô nhiễm môi trường Sấy chân không cho kết sấy nhanh chóng sản phẩm nhạy nhiệt, nhạy không khí dễ cháy hay vật liệu yêu cầu sấy xáo trộn nhiều Nhược điểm: chi phí lượng,chi phí thiết bị cao, dùng cho số sản phẩm chất lượng cao trường axít, bền môi trường kiềm, hóa chất sử dụng để chống ôxi hóa dung dịch có tính kiềm Do vậy, nhận xét sơ bộ, việc sử dụng dung dịch hóa chất có tác dụng chống ôxi hóa chất màu vitamin C có tác dụng không tốt đến vitamin nhóm B 4.3.2.2 Nghiên cứu xử lý nguyên liệu phương pháp hấp Vitamin C vitamin nhóm B vitamin tan nước, nguyên nhân gây hao hụt vitamin phần vitamin bị hòa tan vào dung dịch trình chần rau Kết cho thấy tác dụng hóa chất chống ôxi hóa giữ màu xanh lại ảnh hưởng đến vitamin nhóm B Với mục đích giữ thành phần vitamin cho sản phẩm, đồng thời giữ màu sắc rau tự nhiên, đề tài tiếp tục nghiên cứu phương pháp xử lý nhiệt không sử dụng hóa chất không xử lý môi trường nước Thí nghiệm tiến hành với bốn loại rau lựa chọn, xử lý phương pháp hấp – sử dụng nhiệt Thời gian hấp thay đổi từ 1, 3, phút Xác định hàm lượng vitamin C đánh giá chất lượng rau phương pháp cảm quan Mẫu sau hấp sấy 500C đến độ ẩm 8% Kết ghi bảng 4.3 Bảng 4.3 Ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng vitamin B1, C 0,38 362,0 Rau chín không 0,32 325,1 Mầu xanh tươi 0,18 182,5 Mầu xanh sẫm 0,10 92,0 Mầu xanh sẫm 0,58 251,5 Rau chín không 0,23 218,0 Mầu xanh tươi 0,15 112,0 Mầu xanh sẫm 0,08 65,4 Mầu xanh sẫm 0,40 460,0 Rau chín không 0,31 414,0 Mầu xanh tự nhiên 0,15 205,5 Mầu xanh sẫm 0,05 106,5 Mầu xanh sẫm Mùi tàu Cảm quan Rau ngót Vitamin C (mg%) Súp lơ xanh Vitamin B1 (mg%) Cần tây Thời gian hấp (phút) Mẫu rau 0,58 807,4 Rau chín không 0,24 790,6 Mẫu xanh sẫm 0,11 408,5 Mầu xanh đen 0,05 191,0 Mầu xanh đen 28 Kết bảng 4.4 cho thấy thời gian hấp kéo dài hàm lượng vitamin C vitamin nhóm B bị hao tổn lớn Tuy nhiên, thời gian hấp ngắn rau chín không đều, bên khối rau hấp sống Do thời gian hấp nhiệt phút lựa chọn 4.3.2.3 So sánh hai phương pháp xử lý Thí nghiệm tiến hành với bốn loại rau lựa chọn, xử lý phương pháp hấp thời gian phút so sánh với mẫu rau chần kết hợp với 1% sodiumbicacbonat (đối với mùi tầu) 1% sodium bicacbonat 2% canxi clorua (đối với cần tây, súp lơ xanh rau ngót) mẫu rau chần nước Kết ghi bảng 4.4 Bảng 4.4 Ảnh hưởng phương pháp xử lý đến hàm lượng vitamin khoáng chất mẫu sấy khô Cần tây PP xử lý VTM B1 (mg%) VTM B2 (mg%) VTM PP (mg%) VTM C (mg%) Ca2+ (mg%) Hấp Mẫu rau 0,32 0,28 0,19 315,4 2047,5 50,42 1,92 Xanh sẫm 0,16 0,22 0,15 325,0 2115,0 49,40 1,86 Xanh sáng 0,23 0,21 0,12 308,7 1920,0 47,2 1,78 0,52 0,64 0,47 245,1 318,0 6,95 6,04 0,36 0,43 0,38 248,3 310,0 6,79 5,94 0,41 0,48 0,43 238,0 264,0 5,46 4,81 0,31 1,23 1,29 462,0 987,0 16,12 6,52 0,18 1,20 1,20 485,3 975,0 14,96 5,72 0,21 1,23 1,25 415,3 969,0 13,85 5,16 0,54 1,48 1,37 798,5 186,0 32,12 3,83 0,36 1,35 1,34 701,6 176,0 30,84 3,81 Xanh sáng 0,30 1,27 1,26 684,0 173,0 27,15 3,64 Xanh nhạt Chần hóa chất Chần nước Hấp Súp lơ xanh Chần hóa chất Chần nước Hấp Rau ngót Chần hóa chất Chần nước Hấp Mùi tàu Chần hóa chất Chần nước 29 Fe3+ Zn2+ (mg%) (mg%) Cảm quan Xanh nhạt Xanh sẫm Xanh sáng Xanh nhạt Xanh sẫm Xanh sáng Xanh nhạt Xanh sẫm Kết thí nghiệm bảng 4.3 cho thấy: - Xét mặt cảm quan, phương pháp chần sử dụng hóa chất mầu sắc rau đẹp so với mẫu hấp mẫu chần nước - Hàm lượng vitamin C mẫu chần sử dụng hóa chất cao hàm lượng vitamin C mẫu hấp chần nước - Hàm lượng vitamin B mẫu sử dụng hóa chất thấp hàm lượng vitamin B mẫu hấp chần nước Tuy nhiên, xét chung mức độ tổn thất vitamin C vitamin nhóm B mẫu sử dụng phương pháp hấp mức độ tổn thất vitamin nhóm B vitamin C thấp mẫu chần bổ sung hóa chất tất bốn mẫu thí nghiệm Do vậy, phương pháp hấp nhiệt phút lựa chọn để xử lý rau trước sấy 4.3.3 Xác định công nghệ sấy rau 4.3.3.1 Lựa chọn phương pháp sấy rau Rau sau xử lý cần sấy khô đến độ ẩm từ 5-6% nhằm đảm bảo cho trình bảo quản Sử dụng ba phương pháp khác là: • Sấy thăng hoa: cấp lạnh rau đến nhiệt độ - 100C/12 sau sấy chân không 270C/24h • Sấy tuần hoàn nhiệt: 750C/2h; 600C/12h • Tầng sôi: 500C/60 phút Phân tích hàm ẩm, hàm lượng vitamin B, C mẫu sau sấy Kết ghi bảng 4.5 Bảng 4.5 Ảnh hưởng công nghệ sấy đến chất lượng bột rau Loại rau Cần tây Hàm ẩm (%) 7,7 B1 0,38 Tuần hoàn nhiệt 4,87 0,30 0,22 0,14 294,3 2315,0 48,70 1,68 Tầng sôi 6,4 0,35 0,28 0,19 300,2 2037,5 48,12 1,62 Súp lơ xanh Thăng hoa 8,9 0,53 0,83 0,85 340,6 319,0 6,98 6,06 Tuần hoàn nhiệt 5,8 0,2 0,36 0,29 200,3 311,0 6,32 5,95 Tầng sôi 7,5 0,51 0,60 0,42 225,7 315,0 6,89 6,01 Rau ngót Thăng hoa 6,6 0,31 1,89 1,45 468,5 950,0 16,90 6,48 Tuần hoàn nhiệt 4,29 0,22 1,06 1,13 396,1 928,0 16,40 6,53 Tầng sôi 6,45 0,29 1,18 1,29 452,7 947,0 16,72 6,26 Thăng hoa 5,66 0,58 1,84 1,48 864,5 190,5 30,30 3,85 Tuần hoàn nhiệt 4,11 0,48 1,35 1,21 757,4 181,3 29,80 3,80 Tầng sôi 6,82 0,51 1,48 1,36 794,5 185,3 32,10 3,82 Mùi tầu PP sấy Thăng hoa Vitamin (mg%) B2 PP C 0,28 0,31 375,0 30 Chất khoáng (mg%) Canxi Sắt Kẽm 2600,0 50,72 1,80 Kết bảng 4.5 cho thấy: Các nguyên tố khoáng canxi, sắt, kẽm bị ảnh hưởng nhiệt độ trình sấy Phương pháp sấy có ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng vitamin nhóm B vitamin C mẫu Mẫu sấy thăng hoa cho chất lượng rau tốt nhất, hàm lượng vitamin B C đạt giá trị cao rau có mầu xanh tự nhiên, mẫu sấy thiết bị sấy tầng sôi, hàm lượng vitaminB, vitamin C chất khoáng có giảm không đáng kể, mẫu sấy theo phương pháp sấy tuần hoàn nhiệt có kết thấp Vì vậy, để giảm giá thành đầu tư, phương pháp sấy tầng sôi lựa chọn cho nghiên cứu 4.3.3.2 Xác định thông số nhiệt độ cho trình sấy thiết bị sấy tầng sôi Mô hình thí nghiệm đặt với thiết bị sấy tầng sôi phòng thí nghiệm có thông số tham khảo theo tài liệu sau: Nhiệt độ không khí môi trường: 260C; độ ẩm tương đối: ϕ = 80%; thông số cho trình sấy: tốc độ lưu thông không khí 4m/s độ dày lớp sấy cố định (100g vật liệu sấy/diện tích buồng sấy 0.07m2) Biến thay đổi nghiên cứu nhiệt độ sấy thay đổi từ 400C, 500C 600C Độ ẩm rau sấy xác định 10 phút/lần, giai đoạn sấy coi kết thúc độ ẩm sản phẩm rau sấy đạt 5% - 7% Kết ghi bảng 4.6 Bảng 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm ẩm mẫu sau sấy Loại rau Nhiệt độ (0C) – độ Độ ẩm mẫu theo thời gian (%) ẩm tương đối tương 10 20 30 40 50 60 ứng (%) phút phút phút phút phút phút phút 40 – 42 88,39 78,39 57,22 40,12 28,69 21,14 8,41 50 – 25 88,39 75,59 50,00 32,16 21,82 10,03 5,16 60 - 20 88,39 71,87 48,12 28,61 15,13 7,69 4,12 40 – 42 86,25 77,43 56,52 38,24 26,96 19,13 7,37 50 – 25 86,25 74,26 49,09 30,61 19,8 9,37 6,4 60 - 20 86,25 70,07 47,64 27,31 13,52 8,19 5,02 Súp lơ 40 – 42 92,71 81,32 62,17 45,07 28,69 21,14 9,56 xanh 50 – 25 92,71 79,53 53,94 36,10 25,76 11,97 7,5 60 - 20 92,71 77,78 51,24 31,73 18,25 10,81 5,15 40 – 42 90,12 79,19 57,34 41,24 38,97 19,21 7,41 50 – 25 90,12 77,32 51,76 33,91 23,52 11,6 6,82 60 - 20 90,12 74,77 51,02 31,49 18,15 9,12 4,96 Rau ngót Cần tây Mùi tàu 31 Kết bảng 4.6 cho thấy sau thời gian sấy 60 phút nhiệt độ 600C – độ ẩm tương đối không khí 20%, rau sấy đạt độ ẩm yêu cầu - 5% Chế độ sấy thiết bị sấy tầng sôi lựa chọn sau: - Tốc độ lưu thông không khí: 4m/s - Thông số cho vật liệu sấy: 1,428 kg/m2 - Nhiệt độ sấy: 600C - Thời gian sấy: 60 phút 4.3.4 Nghiên cứu sử dụng công nghệ enzim để tạo chế phẩm bột rau hoà tan (rau cần tây) Nguyên lý công nghệ sản xuất bột rau công nghệ enzim sử dụng enzim pectinaza trích ly dịch tế bào rau Đối với số loại rau đắt tiền, có nhiều hoạt chất sinh học chức năng, tách dịch không sử dụng enzim hiệu suất thu hồi dịch rau thấp, chất lượng dịch rau thu không cao, hàm lượng chất khô dịch rau kém, gây lãng phí nguyên liệu Các yếu tố công nghệ cần nghiên cứu cho quy trình thông số cho trình xử lý rau nguyên liệu enzim thông số cho trình sấy phun Nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu sản phẩm rau sấy giàu vitamin nhóm B, C chất vi lượng rau cần tây Cần tây loại nguyên liệu giàu vitamin, vi chất, có hương thơm có tác dụng hỗ trợ chữa bệnh cao huyết áp Sản phẩm bột rau cần tây hòa tan giàu vitamin vi chất dễ sử dụng Nếu sử dụng phương pháp sấy khô thông thường thời gian sấy dài, hao tổn vitamin lớn, mặt khác độ hòa tan dịch rau cần tây loại rau có chứa hàm lượng chất xơ không hòa tan cao 4.3.4.1 Nghiên cứu sử dụng enzim pectinaza trích ly dịch rau cần tây a) Ảnh hưởng tỉ lệ enzim pectinaza đến hiệu suất trích ly dịch rau Cần tây, hấp, làm nguội, xay nhỏ 100g rau nghiền bổ sung enzim pectinaza với nồng độ từ 0,01 – 0,05%, khuấy đều, thủy phân nhiệt độ phòng 1h Ép, tách nước Xác định thể tích dịch thu được, độ chất khô cảm quan Kết thể bảng 4.6 32 Bảng 4.6 Ảnh hưởng tỉ lệ enzim pectinaza đến hiệu suất trích ly dịch rau Tỉ lệ enzim Khối lượng rau Thể tích dịch Độ chất khô Cảm quan (%) (g) (ml) ( Bx) ĐC 100 60,0 3,2 Mầu xanh tự nhiên 0,01 100 62,0 4,0 Mầu xanh tự nhiên 0,02 100 65,0 4,0 Mầu xanh tự nhiên 0,03 100 75,0 4,0 Mầu xanh tự nhiên 0,04 100 77,0 4,2 Mầu xanh tự nhiên 0,05 100 80,0 4,2 Mầu xanh tự nhiên Kết bảng 4.6 cho thấy: Tỉ lệ enzim có ảnh hưởng đến thể tích dịch hàm lượng chất khô thu Khi có sử dụng enzim nồng độ 0,01%, lượng dịch rau thu cao hẳn mẫu đối chứng không sử dụng enzim Khi tăng nồng độ pectinaza tăng từ 0,01 –0,05% độ chất khô - Bx thu tăng lên tương ứng từ từ 3,2 – 4,2, hiệu suất trích ly dịch tăng từ 60% lên 80% Tuy nhiên, tốc độ tăng chậm dần tỉ lệ enzim vượt 0,03% Khi tăng tỉ lệ enzim từ 0,01% lên 0,03%, hiệu suất thu hồi tăng 15%, tăng từ nồng độ 0,03% lên 0,05% hiệu suất thu hồi tăng 5% Do vậy, xem xét hiệu kinh tế, đề tài định chọn sử dụng tỉ lệ enzim pectinaza 0,03% cho trình trích ly dịch rau cần tây b) Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến chất lượng dịch rau Thí nghiệm tiến hành với tỉ lệ enzim pectinaza 0,03%, thời gian thủy phân 1h Nhiệt độ thay đổi từ 25 -450C Xác định thể tích dịch thu được, hàm lượng chất khô dịch chất lượng cảm quan Kết ghi bảng 4.7 Bảng 4.7 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch rau Nhiệt độ Khối lượng rau Thể tích dịch Độ chất khô Trạng thái cảm quan ( C) (g) thu (ml) ( Bx) 25 100 68,0 4,0 Mầu xanh tự nhiên 30 100 70,0 4,3 Mầu xanh tự nhiên 35 100 75,0 4,3 Mầu xanh tự nhiên 40 100 77,0 4,3 Mầu xanh tự nhiên 45 100 77,0 4,3 Mầu xanh ngả vàng 33 Kết bảng 4.7 cho thấy: Với tỉ lệ enzim, thời gian thủy phân 1h, mẫu thủy phân khoảng nhiệt độ từ 30- 400C thể tích dịch lượng chất khô hòa tan dịch tăng lên Ở nhiệt độ thủy phân cao 400C, hiệu suất trích ly tăng không đáng kể, đồng thời, mầu xanh tự nhiên rau bị ngả sang màu xanh lục Mẫu thủy phân nhiệt độ 350C cho hiệu suất trích ly cao, dịch rau giữ màu sắc tự nhiên Vì vậy, nhiệt độ 350C lựa chọn cho thí nghiệm c) Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến chất lượng dịch rau Thời gian thủy phân có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng dịch rau Với nhiệt độ sấy, thời gian kéo dài giảm chất lượng cảm quan mà làm giảm giá trị dinh dưỡng dịch rau Nếu thời gian ngắn không đủ cho việc thủy phân dịch để đạt nồng độ chất khô lớn Thí nghiệm tiến hành với tỉ lệ enzim pectinaza bổ sung 0,03%, nhiệt độ thủy phân 350C, thời gian thủy phân thay đổi từ 0,5h đến 2h Xác định thể tích dịch thu được, hàm lượng chất khô hòa tan chất lượng cảm quan dịch thu sau thủy phân Kết ghi lại bảng 4.8 Bảng 4.8 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến chất lượng dịch rau Thời gian (giờ) Khối lượng rau (g) Thể tích dịch (ml) Độ chất khô (0Bx) Cảm quan 0,5 100 70,0 3,7 Mầu xanh tự nhiên 1,0 100 75,0 4,6 Mầu xanh lục 1,5 100 78,0 4,7 Mầu vàng lục 2,0 100 78,0 4,8 Mầu vàng lục Kết bảng 4.8 cho thấy, thời gian thủy phân có ảnh hưởng đến trình trích ly dịch rau Với tỉ lệ enzim pectinaza 0,03%, nhiệt độ thủy phân 350C, lượng dịch thu hàm lượng chất khô dịch tăng tỉ lệ thuận với thời gian Tuy nhiên xét chất lượng cảm quan, thời gian thủy phân kéo dài 1h rau bắt đầu bị chuyển màu từ xanh tự nhiên sang xanh lục, từ 1,5h-2h màu sắc dịch rau thu bị ngả sang vàng lục Vì thời gian thủy phân 0,5h lựa chọn để thu hồi dịch rau phương pháp enzim 34 4.3.4.2 Nghiên cứu chế độ sấy cho phần dịch ép phương pháp sấy phun a) Nghiên cứu thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến trình sấy phun: • Nhiệt độ không khí sấy Dịch chiết từ rau có hàm lượng chất khô xấp xỉ 50Bx, bổ sung hàm lượng maltodextrin 18 g/100 ml dịch rau để thu mẫu dịch đưa vào thiết bị sấy phun có hàm lượng chất khô 190Bx Thông số nghiên cứu nhiệt độ dòng khí vào, nhiệt độ dòng khí phụ thuộc nhiều yếu tố Điều chỉnh nhiệt độ dòng khí vào chế độ: 1050C, 1150C 1250C Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm hàm ẩm mẫu sau sấy Kết thể hình 4.1 70 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 60 50 40 30 20 10 105 115 125 Nhie t (oC) Độ ẩm (%) Hiệu suất (%) Hình 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ dòng khí đầu vào đến hàm ẩm hiệu suất thu hồi sản phẩm Kết cho thấy, nhiệt độ sấy có ảnh hưởng đến hàm ẩm hiệu suất thu hồi sản phẩm sấy Ở nhiệt độ dòng khí vào 1050C, tổn thất vitamin C hơn, độ ẩm sau trình sấy sản phẩm cao, hiệu suất thu hồi sản phẩm (do sản phẩm bám dính thiết bị) Ở nhiệt độ 1250C, hàm hiệu suất thu hồi giảm bột rau bị cháy bám dính thiết bị Nhiệt độ không khí đầu vào 1150C cho hiệu suất thu hồi sản phẩm cao nhất, với hàm ẩm mẫu sau sấy 6,5% Vì vậy, nhiệt độ không khí đầu vào 1150C lựa chọn • Tốc độ bơm nhập liệu Thí nghiệm tiến hành với dịch chiết rau cần tây 190Bx, nhiệt độ sấy 1150C, tốc độ bơm nhập liệu thay đổi từ 20, 30 40 ml/phút Xác định hiệu suất thu hồi hàm ẩm mẫu sau sấy Kết trình bày hình 4.2 35 70 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 60 50 40 30 20 10 20 30 40 Toc bom (ml/phut) Độ ẩm (%) Hiệu suất (%) Hình 4.2 Ảnh hưởng tốc độ nhập liệu đến hiệu suất thu hồi hàm ẩm sản phẩm Kết cho thấy, độ ẩm mẫu tăng tỷ lệ thuận với tăng tốc độ nhập liệu Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi giảm tốc độ nhập liệu tăng Tốc độ bơm nhanh (40ml/phút) mẫu chưa kịp khô, độ ẩm sản phẩm cuối cao dẫn đến tượng tắc kim phun sản phẩm bị dính lại buồng sấy nhiều làm hiệu suất thu hồi giảm Tuy nhiên, tốc độ nhập liệu thấp (20ml/phút) thời gian sấy kéo dài, suất thấp, tốn lượng Vì vậy, tốc độ nhập liệu 30 ml/phút hiệu suất sấy phun đạt 60%, độ ẩm mẫu 6% lựa chọn • Tốc độ quay đầu phun Thí nghiệm tiến hành với dịch chiết rau cần tây 190Bx, nhiệt độ sấy 1150C, tốc độ bơm nhập liệu 30 ml/phút, tốc độ quay đầu phun thay đổi: 17.000, 20.000 23.000 vòng/phút cách thay đổi áp suất khí nén với áp suất tương ứng 3,00; 3,5 4,0 bar Xác định hiệu suất thu hồi hàm ẩm mẫu sau sấy Kết trình bày hình 4.3 80 70 60 50 40 30 20 10 0 17000 20000 30000 Toc quay dau phun (v/p) Độ ẩm (%) Hiệ u suất (%) Hình 4.3 Ảnh hưởng tốc độ quay đầu phun đến hàm ẩm hiệu suất thu hồi sản phẩm 36 Kết hình 4.3 cho thấy, với tốc độ đầu phun khoảng 30.000 vòng/phút hiệu suất sấy thu cao hàm ẩm mẫu thấp nhất, nhiên chế độ áp suất khí nén bơm làm việc không ổn định Tốc độ đầu phun khoảng 20.000 vòng/phút hiệu suất sấy thu hồi 60% hàm ẩm mẫu tương đối thấp (5,6%) Do vậy, tốc độ quay đầu phun 20.000 vòng/phút lựa chọn Như vậy, chế độ sấy phun dịch rau cần tây xác định là: - Nhiệt độ không khí đầu vào: 1150C - Hàm lượng chất khô đầu vào: 190Bx - Tốc độ bơm nhập liệu: 30ml/phút - Tốc độ quay đầu phun: 20.000 vòng/phút 4.3.5 Nghiên cứu bảo quản sản phẩm rau sấy Rau sau sấy nghiền thành bột đóng vào túi polyetylen, hút chân không (độ chân không 99%) hàn kín, mẫu đối chứng không hút chân không Theo dõi biến đổi mầu sắc hàm lượng vitamin nhóm B, C sau tháng tàng trữ nhiệt độ phòng Kết ghi bảng 4.9 Bảng 4.9 Ảnh hưởng phương pháp bảo quản đến chất lượng bột rau sấy sau tháng bảo quản Mẫu bột rau Chế độ bảo Mầu sắc quản Túi PE hàn kín Xanh Bột cần + chân không thẫm tây Túi PE hàn kín Xanh thẫm Túi PE hàn kín Xanh Bột rau + chân không thẫm súp lơ Túi PE hàn kín Xanh xanh thẫm Túi PE hàn kín Xanh Bột rau + chân không thẫm ngót Túi PE hàn kín Xanh thẫm Túi PE hàn kín Xanh Bột rau + chân không thẫm mùi tầu Túi PE hàn kín Xanh thẫm Túi PE hàn kín Xanh Bột cần + chân không thẫm tây hòa Túi PE hàn kín Xanh tan thẫm Ghi chú: Túi PE: Túi polyethylen Mùi Hương thơm đặc trưng cần tây Mùi thơm giảm Hàm lượng vitamin (mg%) B1 B2 PP C 0,32 0,25 0,16 292,0 0,21 0,20 0,09 170,0 0,45 0,52 0,38 225,3 Màu xanh sẫm đặc trưng Màu xanh sẫm đặc trưng Hương rau ngót 0,27 0,35 0,19 135,7 0,26 1,06 1,13 391,0 Hương rau ngót 0,20 0,78 0,61 205,0 Hương thơm đặc trưng mùi tầu Hương mùi tầu giảm nhiều, không rõ Màu xanh đặc trưng Màu xanh đặc trưng 0,48 1,35 1,21 727,4 0,45 1,28 0,98 384,5 0,13 0,15 0,09 120,5 0,09 0,10 0,04 65,0 37 Kết bảng 4.9 cho thấy, hàm lượng vitamin bị hao tổn sau tháng bảo quản, đặc biệt hao tổn vitamin C lớn Tuy nhiên, mẫu bảo quản túi PE có hút chân không hàm lượng vitamin sản phẩm bảo tồn tốt Mặt khác, mẫu hút chân tích mẫu giảm nhiều, tiện lợi cho trình tàng trữ vận chuyển Do vậy, phương pháp bảo quản túi PE có hút chân không lựa chọn để bảo quản bột rau sau sấy 4.3.6 Sản xuất thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm Tiến hành thực nghiệm xưởng thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm với hai loại nguyên liệu là: rau ngót thiết bị sấy tầng sôi bột rau cần tây hòa tan thiết bị sấy phun Kết trình bày bảng 4.10 4.11, 4.12, 4.13 4.14 Bảng 4.10 Kết sản xuất thực nghiệm mẫu rau ngót Chỉ số Trọng lượng rau Hàm ẩm Đơn vị tính kg % Thời gian (phút) 30 45 60 74,08 49,95 18,81 10 100 90 0,45 5,6 Ghi chú: Dấu (-) không xác định Bảng 4.11 Kết sản xuất thực nghiệm mẫu cần tây hòa tan (sấy phun dịch chiết) Chỉ số Đơn vị tính Khối lượng Thể tích dịch vào Khối lượng bột sản phẩm sau sấy Lít kg 0,63 Bảng 4.12 Phân tích chất lượng sản phẩm bột rau Mẫu rau VTM B1 (mg%) Rau ngót 0,29 1,15 1,26 412,7 947 Cần tây 0,12 0,15 0,06 112,5 515 Zn2+ (mg%) Độ ẩm (%) Cảm quan 15,82 6,20 4,51 Mầu xanh sẫm 6,80 0,52 6,50 Mầu xanh sẫm VTM VTM VTM Fe3+ Ca2+ B2 PP C (mg%) (mg%) (mg%) (mg%) (mg%) 38 Bảng 4.13 Kết phân tích tiêu vi sinh sản phẩm bột rau sấy (tính theo 100g rau sấy) TT Thành phần Đơn vị PP phân tích Tổng số VSV hiếu khí CFU/g ISO 6610 Coliforms CFU/g TCVN 4883-93 E.coli CFU/g TCVN 5515-90 S aureus CFU/g TCVN 5156-90 Cl perfringens CFU/g TCVN 4491-89 Tổng số bào tử NM - M CFU/g TCVN 5166-90 Mẫu Rau ngót Cần tây x 10 10 0 x 10 x 10 10 0 x 10 Bảng 4.14 Kết phân tích tiêu hóa lý sản phẩm rau sấy (tính theo 100g rau sấy) Hàm lượng Thành phần hóa học Rau ngót 4,15 10,2 0,56