Thực hành kỹ thuật chế biến nhiệt dộ cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ SINH HÓA THỰC PHẨM  THỰC TẬP KỸ THUẬT CHẾ BIẾN NHIỆT ĐỘ CAO Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện MSSV ThS Nguyễn Xuân Hồng Lữ Huyền Trân.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ SINH HÓA - THỰC PHẨM

- - -  - - -

THỰC TẬP

KỸ THUẬT CHẾ BIẾN NHIỆT ĐỘ CAO

ThS Nguyễn Xuân Hồng Lữ Huyền Trân 1900317

Tô Thị Ngọc Trân 1900479 Trần Thị Thái Trân 1900092 Huỳnh Thanh Trang 1900674 Nguyễn Ngọc Thiên Trang 1900405 Nguyễn Hữu Trọng 1900044

Cần Thơ – năm 2022

BÀI 1 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH CHẦN

ĐẾN SỰ VÔ HOẠT ENZYME HÓA NÂU

I MỤC ĐÍCH

Bài thực tập giúp sinh viên hiểu rõ ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến mức độ vô hoạt các enzyme hóa nâu gây sậm màu sản phẩm Đồng thời, xác định chế

độ chần thích hợp cho quá trình chế biến các sản phẩm từ rau quả

2 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

2.1 Nguyên liệu, hóa chất

- Táo

- Guaiacol

- Hydro peroxyde

2.2 Dụng cụ và thiết bị

- Bể điều nhiệt

- Máy đo màu

- Một số dụng cụ thường dùng trong phòng thí nghiệm

3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Nguyên tắc

Chần là quá trình có ảnh hưởng lớn đến chất lượng cũng như giá trị cảm quan về cấu trúc và màu sắc của sản phẩm Vì vậy, việc khảo sát mức độ vô hoạt của enzyme polyphenoloxydase dựa vào mức độ vô hoạt peroxydase, enzyme oxy hóa bền nhiệt nhất

Enzyme peroxydase (POD) tồn tại ở hai dạng tự do và liên kết, enzyme này hiện diện trong nhiều thực vật, động vật và vi sinh vật Enzyme peroxydase xúc tác sự oxy hóa các hợp chất phenol thực vật nhưng không sử dụng trực tiếp được oxy phân tử của không khí mà phải dựa vào sự phân giải H2O2 để sử dụng oxy nguyên tử, oxy nguyên tử

di chuyển đến phân tử chất nhận, chất thích hợp là phân tử hữu cơ guaiacol Phản ứng này xảy ra nhanh khi có enzyme peroxydase

Phản ứng định tính bằng thuốc thử Guaiacol 1% được sử dụng để xác định thời điểm vô hoạt của enzyme POD, màu càng sậm thể hiện hoạt tính enzyme peroxydase càng mạnh (Gerrit Beldman and Jean-Paul Vincken, 2002)

Enzyme POD xúc tác phản ứng giữa guaiacol với H2O2 tạo thành hợp chất tetraguaiacol có màu tím nâu, phản ứng cụ thể như sau:

+ 4 H2 Peroxidase + 8 H2O

4 Guaiacol

Tetraguaiacol

(Tím nâu)

Sản phẩm tetraguaiacol tạo thành sau phản ứng xúc tác của enzyme được khảo sát bởi sự chuyển màu của dung dịch sang màu tím nâu do sự oxy hóa guaiacol Dưới sự xúc tác của peroxydase, guaiacol bị oxy hóa dần và màu tím nâu đậm dần theo thời gian Nồng độ tetraguaiacol được tạo thành thể hiện qua cường độ màu của dung dịch sau phản ứng

3.2 Các bước tiến hành

- Táo được rửa sạch, gọt vỏ, cắt miếng với kích thước 25 x 25 x 8 mm, ngâm trong nước lạnh

- Tiến hành chần trong nước với tỷ lệ nước chần so với nguyên liệu là 5:1 ở nhiệt

độ 80°C, 85°C, 90°C và 95°C; với các thời gian lần lượt là 1, 2, 3 và 4 phút Trong quá trình chần cần khuấy đảo nguyên liệu thường xuyên để nhiệt độ truyền vào tâm miếng táo được đồng đều Khi kết thúc quá trình chần, táo được làm lạnh bằng nước sạch theo phương pháp nước chạy tràn

- Định tính hoạt độ enzyme peroxydase: nhỏ vài giọt thuốc thử (Guaiacol 1%, H2O2

1%) vào nguyên liệu cần thử, nếu nguyên liệu có màu tím nâu thì enzyme peroxydase còn hoạt động, nếu nguyên liệu không đổi màu ban đầu thì enzyme peroxydase bị vô hoạt

- Đo màu sắc của sản phẩm (hệ thống màu Lab) ở các nhiệt độ và thời gian chần

4 TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM

4.1 Giải thích mục đích của quá trình chần

Quá trình chần làm vô hoạt enzyme trong nguyên liệu chế biến, do đó sẽ góp phần kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

Đình chỉ các quá trình sinh hóa của nguyên liệu, làm cho màu sắc của nguyên liệu không bị xấu đi, làm cho mẫu sản phẩm táo có màu sáng hơn

Ngoài ra, nhiệt độ cao trong quá trình chần sẽ làm giảm mật độ tế bào vi sinh vật,

chủ yếu là số vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu Điều này sẽ hạn chế những biến đổi bất lợi do vi sinh vật gây nên trong các quá trình chế biến tiếp theo, đồng thời góp phần làm tăng thời gian bảo quản thành phẩm

4.2 Sự thay đổi màu sắc của sản phẩm ở các nhiệt độ và thời gian chần (hình)

- Mẫu đối chứng

Hình 1: Trước khi nhỏ thuốc thử Hình 2: Sau khi nhỏ thuốc thử

- Ở nhiệt độ 80 o C với thời gian chần lần lượt là 1,2,3,4 phút

Hình 3: Mẫu táo đã chần trước khi nhỏ thuốc thử Hình 4: Mẫu táo đã nhỏ thuốc thử

- Ở nhiệt độ 85 o C với thời gian chần lần lượt là 1,2,3,4 phút

Hình 5: Mẫu táo đã chần trước khi nhỏ thuốc thử Hình 6: Mẫu táo đã nhỏ thuốc thử

- Ở nhiệt độ 90 o C với thời gian chần lần lượt là 1,2,3,4 phút

Hình 7: Mẫu táo đã chần trước khi nhỏ thuốc thử Hình 8: Mẫu táo đã nhỏ thuốc thử

- Ở nhiệt độ 95 o C với thời gian chần lần lượt là 1,2,3,4 phút

Hình 9: Mẫu táo đã chần trước khi nhỏ thuốc thử Hình 10: Mẫu táo đã nhỏ thuốc thử Nhận xét: Có sự thay đổi về màu sắc, mẫu táo có độ sáng tăng dần từ 80oC đến

95oC, do khi chần ở nhiệt độ cao thì sẽ hạn chế được sự hóa nâu do các enzyme

Khi cho thuốc thử Guaiacol 1%, H2O2 1% vào các mẫu táo thì màu ở nhiệt độ 80oC thể hiện màu nâu đậm nhất và giảm dần qua các nhiệt độ Chần ở 95oC trong 4 phút thì mẫu táo không bị biến đổi màu khi thử với thuốc thử Guaiacol 1%, H2O2 1%

4.3 Xác định ảnh hưởng của quá trình chần đến mức độ chống hóa nâu

Bảng 1 Ảnh hưởng của quá trình chân đến mức độ chống hóa nâu (Giá trị màu L) Nhiệt độ chần (0C) Thời gian chần (Phút)

Nhận xét:

Giá trị L sẽ chạy từ 0  100 (trắng  đen) Giá trị màu L càng lớn thì mức độ vô hoạt enzyme càng tốt Khi ở cùng một nhiệt độ và thời gian tăng lên thì giá trị L cũng tăng dần lên

Kết quả ở bảng 1 cho thấy mức độ vô hoạt enzyme peroxydase phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ chần

Theo yếu tố khách quan dẫn đến sai lệch do mẫu táo được cắt nhỏ hơn kích thước của máy đo màu, bề mặt sản phẩm không được bằng phẳng hay trong quá trình đo mẫu sản phẩm để ánh sáng có thể lọt vào máy đo màu dẫn đến kết quả sai lệch Ví dụ như sản phẩm mẫu táo được chần ở 90oC với thời gian lần lượt là 1 phút, 2 phút, 3 phút, 4 phút lại có giá trị L lớn hơn so với mẫu táo được chần ở 95oC trong thời gian lần lượt là

1 phút, 2 phút, 3 phút, 4 phút

4.4 Xác định mức độ vô hoạt enzyme peroxydase trong quá trình chần

Bảng 2 Mức độ vô hoạt enzyme peroxydase trong quá trình chần

Nhiệt độ chần (0C) 1 Thời gian chần (Phút) 2 3 4

Ghi chú: +++: enzyme peroxydase chưa bị vô hoạt, cho màu nâu sậm khi thử với thuốc thử Guaiacol

++: enzyme peroxydase bị vô hoạt một phần, cho màu nâu nhạt khi thử với thuốc thử Guaiacol

+: enzyme peroxydase bị vô hoạt gần như hoàn toàn, cho màu vàng nhạt khi thử với thuốc thử Guaiacol

-: enzyme peroxydase bị vô hoạt hoàn toàn, không đổi màu khi thử với thuốc thử Guaiacol

Nhận xét:

Dựa vào bảng 2 ta có nhận xét:

Ở nhiệt độ 80oC trong thời gian 1 phút và 2 phút; nhiệt độ 850C, 900C, 950C trong

1 phút thì enzyme peroxydase chưa bị vô hoạt, cho màu nâu sậm khi thử với thuốc thử Guaiacol 1% và H2O2 1%

Ở nhiệt độ trong thời gian 3 phút và 4 phút, nhiệt độ 850C trong 2 phút, 3 phút và

4 phút; nhiệt độ 900C trong 2 phút; nhiệt độ 950C trong 2 phút thì enzyme peroxydase

bị vô hoạt một phần, cho màu nâu nhạt khi thử với thuốc thử Guaiacol 1% và H2O2 1% Enzyme peroxydase bị vô hoạt gần như hoàn toàn ở nhiệt độ 900C trong thời gian

3 phút và 4 phút, ở nhiệt độ 950C trong thời gian 3 phút Mẫu táo cho màu vàng nhạt khi thử với thuốc thử Guaiacol 1% và H2O2 1%

Enzyme peroxydase bị vô hoạt hoàn toàn ở nhiệt độ 950C trong thời gian 3 phút

và 4 phút làm cho mẫu táo không biến đổi màu khi thử với thuốc thử Guaiacol 1% và

H2O2 1%

4.5 Xác định nhiệt độ và thời gian chần thích hợp để hạn chế phản ứng hóa nâu do enzyme và cải thiện màu sắc sản phẩm

Từ kết quả ở bảng 1 và bảng 2 cho thấy được ở nhiệt độ 950C và chần trong 3 phút

là khoảng nhiệt độ và thời gian chần thích hợp nhất để hạn chế phản ứng hoá nâu do enzyme, cải thiện màu sắc của sản phẩm ổn định hơn so với ở 950C trong 4 phút

BÀI 2 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ THANH TRÙNG

1 MỤC ĐÍCH

Bài thực tập giúp sinh viên hiểu rõ ảnh hưởng của các quá trình cơ bản được sử dụng trong công nghệ sản xuất nước ép từ rau quả Đồng thời, vận dụng các kiến thức chế biến nhiệt đã học trong thực hiện quá trình chế biến nước ép rau quả đóng chai

2 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

2.1 Nguyên liệu (bảng 1)

Bảng 1 Tỷ lệ nguyên liệu

2.2 Dụng cụ và thiết bị

- Tủ cấp đông - Nhiệt kế

- Cân phân tích - Chai thủy tinh

- Bếp điện - Một số dụng cụ thường dùng trong phòng thí nghiệm

- Bể điều nhiệt

3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Quy trình công nghệ

Quy trình chế biến nước ép thanh long được thể hiện ở hình 1

Thanh long ruột đỏ

Rã đông Thanh long : nước tỷ lệ 1:1,3

Lọc, tách dịch Phối chế Đường 10%; Acid citric 0,2% Gia nhiệt (850C, 3 phút)

Rót chai, ghép nắp Thanh trùng Sản phẩm

Hình 1 Quy trình chế biến nước ép thành long 3.2 Các bước tiến hành

3.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu

- Thanh long ruột đỏ chọn quả tươi, cứng chắc, 75% vỏ quả có màu đỏ, tai màu xanh Nguyên liệu được rửa sạch, loại bỏ vỏ và trữ đông ở – 20 ± 20C

- Phụ gia: cần theo khối lượng và tỷ lệ cho sẵn

3.2.2 Các bước tiến hành

- Thanh long được rã đông trong tủ mát trước khi chế biến 1 ngày, nghiền nhuyễn

và pha loãng với nước theo tỷ lệ thanh long: nước là 1:1,3 lọc và thu dịch quả

- Tiến hành phối trộn dịch quả với đường saccharose và acid citric theo tỷ lệ lần lượt là 10% và 0,2%

- Sau khi phối trộn, tiến hành gia nhiệt hỗn hợp dịch quả ở nhiệt độ 850C trong thời gian 3 phút, sau đó rót chai và ghép nắp

- Tiến hành thanh trùng ở nhiệt độ 80 và 85°C; với các thời gian giữ nhiệt lần lượt

là 2, 5 và 8 phút

- Ghi nhận sự thay đổi nhiệt độ của sản phẩm theo thời gian thanh trùng

4 TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM

4.1 Giải thích mục đích của các công đoạn trong quy trình chế biến

Rã đông: giúp thu được dịch quả một cách tối ưu nhất, do khi làm lạnh đông các phân tử nước tự do liên kết lại với nhau tạo thành các tinh thể đá Khi đó, các tinh thể nước đá tạo thành có kích thước lớn, sẽ làm phá vỡ cấu trúc tế bào Khi tan giá để sử dụng thì thành phần dinh dưỡng ở dịch bào bị lôi cuốn theo nước đá tan chảy giúp thu được dịch quả tối ưu

Thanh long : nước tỷ lệ 1:1,3 nhằm mục đích cho quá trình lọc dược dễ dàng hơn, đồng thời giúp cho sản phẩm có được cảm quan tốt nhất có thể

Lọc, tách dịch: Lọc là quá trình loại bỏ phần thịt quả, bã và tạp chất nhỏ lẫn vào giúp cải thiện độ trong của sản phẩm

Phối chế: nhằm tạo hương vị đặc trưng, màu sắc đẹp cho sản phẩm và làm tăng thể tích thành phẩm Phối trộn các nguyên liệu cùng với dịch lọc, đường, acid citric Gia nhiệt: Dịch quả sau khi phối chế tiến hành gia nhiệt (nhiệt độ 95oC) Gia nhiệt

là quá trình giúp hòa tan các chất phụ gia tạo thành dịch hỗn hợp đồng nhất, giảm độ nhớt và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bài khí

Rót chai, ghép nắp: được thực hiện ngay sau khi gia nhiệt, dung dịch rót nóng vào chai Khi rót nóng thì lượng hơi nước bốc lên từ thực phẩm càng nhiều, càng đuổi nhiều không khí ra khỏi khoảng không đỉnh chai, giúp quá trình bài khí đạt hiệu quả cao hơn Khi rót chai chỉ rót tối đa 90% trên tổng thể tích chai thủy tinh Ghép nắp giúp cho sản phẩm bên trong không tiếp xúc với môi trường, vi sinh vật bên ngoài

Thanh trùng: là một quá trình quan trọng quyết định đến khả năng tiêu diệt vi sinh vật, bảo quản và chất lượng sản phẩm

4.2 Vẽ đồ thị nhiệt độ - thời gian của quá trình thanh trùng ở 2 nhiệt độ xử lý

Hình 2: Đồ thị nhiệt độ - thời gian của quá trình thanh trùng ở 80oC

Hình 3: Đồ thị nhiệt độ - thời gian của quá trình thanh trùng ở 850C

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

o C)

Thời gian (phút)

Đồ thị nhiệt độ - thời gian của quá trình thanh trùng ở 85 0 C

2 phút 5 phút 8 phút

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

o C)

Thời gian (phút)

Đồ thị nhiệt độ - thời gian của quá trình thanh trùng ở 80 o C.

4.3 Tính giá trị thanh trùng và xác định chế độ thanh trùng cho sản phẩm

Ta có pH của sản phẩm là 3,7 và ∆t = 1 phút

Dựa vào bảng 3.6 trang 40 sách bài giảng kỹ thuật chế biến nhiệt độ cao

 Tref = 85oC

z = 8,3

Chế độ chết nhiệt là 5 phút

Công thức tính toán:

Li = 10(𝑇− 𝑇𝑟𝑒𝑓𝑧 )

PU = ∆t * ∑Li (phút)

Trong đó: ∆t là biến thiên nhiệt độ

Li là tốc độ chết nhiệt

* Tiến hành thanh trùng ở nhiệt độ 80°C

Thời

gian Nhiệt Giữ nhiệt 2 phút Giữ nhiệt 5 phút Giữ nhiệt 8 phút

độ (oC) nhiệt ở 85Tốc độ chết oC độ (Nhiệt oC) nhiệt ở 85Tốc độ chết oC độ (Nhiệt oC) nhiệt ở 85Tốc độ chết oC

0 40,2 4.00322*10-6 38,0 2.17445*10-6 38 2.17445*10-6

1 42,2 6.97226*10-6 40,5 4.35065*10-6 41,3 5.43175*10-6

2 50,2 6.41548*10-5 48 3.48473*10-5 50,3 6.59595*10-5

3 56,3 0.000348473 54,7 0.000223562 57,3 0.000459886

4 61,2 0.001356845 60,1 0.001 62,5 0.001946062

5 65,7 0.004728232 64,3 0.003206447 66,6 0.006069215

6 69,2 0.012484914 67,7 0.008234982 69,6 0.013950132

7 71,8 0.025682574 70,3 0.016940088 71,9 0.026405035

8 73,5 0.041158338 72,3 0.029503906 73,7 0.043506507

9 74,0 0.047282322 74,0 0.047282322 75,2 0.065959463

10 75,5 0.07168391 75,2 0.065959463 76,2 0.087048048

11 76,7 0.1 76,2 0.087048048 77,0 0.108678736

12 77,5 0.124849136 77,1 0.11173591 77,8 0.135684463

13 78,2 0.15160827 77,8 0.135684463 78,3 0.155873068

14 78,7 0.174166192 78,3 0.155873068 78,8 0.179065553

15 79,1 0.194606179 78,8 0.179065553 79,0 0.189281615

16 79,4 0.211495536 79,0 0.189281615 79,2 0.200080525

17 79,5 0.217444986 79,2 0.200080525 79,4 0.211495536

18 79,6 0.223561796 79,4 0.211495536 79,6 0.223561796

19 79,7 0.229850675 79,6 0.223561796 79,6 0.223561796

20 79,8 0.236316462 79,7 0.229850675 79,7 0.229850675

24 70,0 0.015587307 79,9 0.242964134 79,8 0.236316462

Thời

gian

Giữ nhiệt 2 phút Giữ nhiệt 5 phút Giữ nhiệt 8 phút Nhiệt

độ (oC)

Tốc độ chết nhiệt ở 85oC

Nhiệt

độ (oC)

Tốc độ chết nhiệt ở 85oC

Nhiệt

độ (oC)

Tốc độ chết nhiệt ở 85oC

25 61,0 0.001283612 79,9 0.242964134 79,8 0.236316462

26 54,4 0.000205709 79,9 0.242964134 79,7 0.229850675

27 49,5 5.28313*10-5 79,9 0.242964134 79,8 0.236316462

28 46,0 2.00081*10-5 69,5 0.013568446 79,8 0.236316462

29 43,4 9.72639*10-6 60,2 0.00102813 79,8 0.236316462

30 41,4 5.58455*10-6 53,1 0.000143426 79,8 0.236316462

31 40,0 3.78716*10-6 48,1 3.58275*10-5 71,3 0.02235618

* Tiến hành thanh trùng ở nhiệt độ 85°C

Thời

gian Nhiệt Giữ nhiệt 2 phút Giữ nhiệt 5 phút Giữ nhiệt 8 phút

độ (oC) nhiệt ở 85Tốc độ chết oC độ (Nhiệt oC) nhiệt ở 85Tốc độ chết oC độ (Nhiệt oC) nhiệt ở 85Tốc độ chết oC

0 40,0 3.78716*10-6 40,0 3.78716*10-6 40,0 3.78716*10-6

1 49,6 5.43175*10-5 47,0 2.6405*10-5 46,3 2.17445*10-5

2 59,9 0.000946027 56,5 0.000368354 54,3 0.000200081

3 66,5 0.005903157 63,5 0.002568257 61,0 0.001283612

4 71,5 0.023631646 68,7 0.010867874 66,3 0.005584547

5 75,0 0.062399444 72,6 0.032064472 70,2 0.016476595

6 77,4 0.121433175 75,5 0.07168391 73,4 0.040032217

7 79,2 0.200080525 77,6 0.12836119 75,8 0.077905167

8 80,5 0.286966582 79,2 0.200080525 77,5 0.124849136

9 81,4 0.36835372 80,4 0.279114972 79,0 0.189281615

10 82,1 0.447303617 81,4 0.36835372 80,1 0.256825744

11 82,6 0.513858297 82,1 0.447303617 81,3 0.358275299

12 82,9 0.558454702 82,6 0.513858297 81,7 0.400322167

13 83,2 0.606921511 83,1 0.590315705 82,3 0.472823219

14 83,5 0.659594626 83,5 0.659594626 82,7 0.528313327

15 83,7 0.697225872 83,6 0.678149274 83,2 0.606921511

16 83,8 0.716839101 83,9 0.737004059 83,5 0.659594626

17 84 0.757736264 84,0 0.757736264 83,7 0.697225872

18 84,1 0.779051674 84,1 0.779051674 84,0 0.757736264

19 84,2 0.800966695 84,2 0.800966695 84,1 0.779051674

20 84,3 0.823498193 84,3 0.823498193 84,3 0.823498193

21 84,3 0.823498193 84,4 0.846663511 84,5 0.870480479

22 84,4 0.846663511 84,5 0.870480479 84,5 0.870480479