Thiết kế PX SX nước artichoke đóng chai GVHD PGS TS Lê Văn Việt Mẫn Thiết kế PX SX nước artichoke đóng chai GVHD PGS TS Lê Văn Việt Mẫn 1 NGUYÊN LIỆU 1 1 Artichoke 1 1 1 Phân loại thực vật Giới (kingd[.]
Trang 1Chi (genus) :Cynara
Loài (species) :Cynara scolymus L.
1.1.2 Đặc điểm thực vật
Artichoke có tên tiếng Pháp là Artichaut, cao 1-1.5 mét, thân cây có lông mềm Lá to, dài,mọc so le, phiến lá ở gốc chia thùy.Cụm hoa hình đầu, gồm nhiều hoa hình ống màu lam tímđính trên đế hoa, xung quanh nhiều lá bắc.Cây ra hoa từ tháng 1 đến tháng 2
Hiện nay trên thế giới có các giống artichoke sau:
Dạng chuyên hoa
Cây thấp, tán nhỏ, mật độ trồng dày, thời gian sinh trưởng ngắn Mục đích
chính là thu hoạch hoa có năng suất hoa cao và chất lượng tốt
Dạng chuyên lá
Cây cao, tán rộng, lá lớn thường chứa hoạt chất cynarin cao, mật độ trồng thưa,
thời gian sinh trưởng dài Mục đích chính là thu hoạch sản phẩm lá để đưa vào chế
biến dược liệu
Dạng trung gian hoa và lá
Chiều cao và tán cây mức độ trung bình có thể trồng để sử dụng hai mục đích là
thu hoạch hoa và lá
Hình 1.1:Hoa artichoke
Trang 21.1.3 Phân bố
Artichoke nguồn gốc ở vùng Địa Trung Hải, được trồng tại Pháp khoảng thế kỷ XV, di thựcvào nước ta đầu thế kỷ XX được trồng tại Sa Pa, Tam Đảo và trồng nhiều tại Đà Lạt
Cây artichoke là loại cây trồng thích hợp với đất đai, khí hậu, thời tiết, độ cao tại thành phố
Đà Lạt Trên độ cao 1200m cây artichoke trổ hoa, còn dưới 1200m cây tăng trưởng được nhưngkhông trổ hoa Artichoke trồng tại Đà Lạt trước đây gồm 2 chủng Gros Vert de Laon (ActichautParisen) và Violet Hâtif du Midi.Từ năm 1989 trở lại đây có nhiều giống artichoke từ nước ngoàinhập vào, có loại cho năng suất lá cao nhưng hoa lại nhỏ.Artichoke có thể trồng bằng hạt nhưngngười ta thường trồng bằng mầm tách từ gốc của cây mẹ.Trước ngày giải phóng năm 1975,người dân Đà Lạt trồng artichoke chủ yếu lấy hoa làm thực phẩm.Người ta dùng cụm hoa (lá bắc
và đế hoa) hầm với thịt làm canh ăn Sau ngày giải phóng, trồng artichoke lấy lá tươi bán cho các
Xí nghiệp Dược để làm thuốc, còn lá, hoa, thân, rễ phơi khô chế biến làm trà uống
1.1.4 Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của hoa artichoke
Bảng 1.1 : Thành phần dinh dưỡng của hoa artichoke
Thành phần Giá trị (%)
Protein 3-3.5Lipid 0.1-0.3Carbohydrate 11-15.5Trong hoa artichoke còn có một số loại khoáng như manganese, calcium, sắt,
phosphor và các vitamine như vitamine A, viatamine B1, vitamine C Hàm lượng
vitamine C trong lá bắc (thuộc cụm hoa) trung bình khoảng 150mg/kg nguyên liệu tươi Trong 100g hoa artichoke có thể cung cấp khoảng 50-70 kcal
Hình 1.2: Ruộng trồng hoa artichoke
Trang 3Thành phần, hàm lượng một số vitamine và khoáng trong cụm hoa trình bày trong bảng 2 và 3
Bảng 1.2 : Thành phần vitamine trong cụm hoa
Thành phần Đơn vị Giá trịVitamine A UI 177Vitamine B6 mg % 0.166Vitamine B1 mg % 0.072Vitamin B3 mg % 0.146Vitamine C mg % 14.7Vitamine E mg % 0.19
Bảng 1.3: Thành phần khoáng trong cụm hoa artichoke
Thành phần hóa học của lá artichoke
Từ lá cây artichoke người ta đã phân lập được khoảng 20 hợp chất hữu cơ gồm các Triterpen,Sterol, Guaianolid (Cynarapicrine), Flavonoid, các acid alcol (Malic, Suxinic, Latic, Fumaric,Glyceric, Citric, Glycolic), acid Hydro cymethyl acrilic, các Este của acid phenol (Cynarin) vàacid phenol tự do (acid Cafeic, Quinic, Chlorogenic, Neochlogenic)
Hoạt chất có tác dụng chủ yếu là Cynarin (Dieste 1,3 của acid Cafeic và acid Quinic) Hàmlượng của Cynarin, acid phenol tập trung chủ yếu trong lá (7.20 g/kg), có ít ở cuống lá (0.52g/kg) và thay đổi theo thời kỳ sinh trưởng của lá Hàm lượng hoạt chất cao nhất trong lá là lúccây sắp ra hoa, ở lá non nhiều hơn lá già, ở phiến lá nhiều hơn cuống lá, ở chóp lá nhiều hơn gốclá
Trong cây artichoke có nhiều muối khoáng chứa các chất Na, K, Ca, Cl, Br, Mn, Cu, Cr,Zn ngoài ra còn có các enzim, các Vitamin
Tác dụng dược lý, công dụng, cách dùng:
Artichoke là cây thuốc được dùng chữa bệnh gan mật từ lâu đời Cynarin và poly phenoltrong cây artichoke có tác dụng chủ yếu:
- Làm kích thích gan, tạo và bài tiết mật
- Làm giảm Cholesterol trong máu, giảm Urê máu, giảm Lipid máu, hạ huyết áp
- Bảo vệ gan nhất là khi bị ngộ độc rượu
- Lợi tiểu
Trang 4Chất đường trong hoa và rễ artichoke chủ yếu là Inulin, đó là loại đường đa chẳng nhữngkhông làm tăng mà còn làm hạ lượng đường nên rất tốt cho những những bệnh nhân bị bệnh đáitháo đường.
Cynarin gián tiếp làm giảm cholesterol trong máy bằng cách giảm lượng cholesterol tổng hợp
từ gan, giúp kết hợp chất béo trong gan với các thành phần mô (sau đó bài tiết khỏi cơ thể), tăngkhả năng bài tiết cholesterol Nhờ đó, giúp cơ thể chuyển hóa lượng cholesterol thừa thay vì hấpthu vào, giúp giải độc cho gan và bằng cách đó cũng làm giảm được lượng triglyceride Vớinhững cuộc thử nghiệm ở cả cơ thể động vật và người, chỉ sau 6 tuần sử dụng, chất chiết với liềulượng 900- 1920 mg mỗi ngày, người ta nhận thấy tổng cholesterol trong máy giảm 10- 15%,triglyceride giảm 5%, giảm tỷ trọng lipoprotein (LDL) từ 18.5% xuống còn 8.6%, giảm tỷ lệLDL/ HDL xuống còn khoảng 20/70
Hình 1 1:Công thức cấu tạo của Cynarine
Nhờ đó mà artichoke giúp bảo vệ gan, điều trị được các bệnh về gan như: viêm gan, vàng da,sỏi mật, rối loạn chức năng gan, mật, liên kết chức năng của ga và túi mật, giúp giải độc cho gan,giúp lợi tiểu, điều trị các bệnh về thận, cật, rối loạn chức năng thận, cật
Cynarin cũng là chất kích thích nói chung: giúp trung hòa acid trong cơ thể, giúp bài tiết aciduric trong nước tiểu… Sau khi uống hoặc tiên artichoke, lượng Cholestein và ure trong máu hạthấp, trái lại, lượng nước tiểu và ure trong nước tiểu lại tăng lên
Cynarin đóng vai trò như một chất kích thích tạo mật, tăng tiết dịch mật trong gan, túi mật,kích thích việc chuyển hóa mật, tăng sự co bóp túi mật, ống dẫn mật Sau khi dùng artichokekhoảng 12h, người ta nhận thấy lượng mật bài tiết tăng thêm 60%, gấp 3-4 lần Nhờ vậy,artichoke giúp kích thích tiêu hóa, đặc biệt là tiêu hóa chất béo, chữa được các bệnh liên quan
Trang 5đến vấn đề tiêu hóa như: khó tiêu, rối loạn tiêu hóa, bệnh chán ăn, loét dạ dày, đau vùng bụng,đầy hơi, các bệnh liên quan tới dạ dày, ruột, tá tràng, thực quản….
Bên cạnh Cynarin được xem như là thành phần thể hiện hoạt tính chính, còn có các thànhphần khác như:
Acid caffeoylquinic cũng góp phần quan trọng kích thích khả năng tạo mật cho gan, giúpchuyển hóa mỡ trong máu,tốt cho tiêu hóa
Luteolin cũng có vai trò trong việc làm giảm lượng cholesterol
Hipoglucemiante giúp làm giảm lượng đường trong máu
Trong artichoke, hàm lượng Fe cũng khá cao, nên có chức năng nuôi dưỡng máu, chữa bệnhthiếu máu
Hàm lượng đường khử 0.03 (%khối lượng)
Hàm lượng tro 0.03 (%khối lượng)
Hàm lượng cặn không tanHàm lượng cặn hoà tan
Độ pH
Độ cứng toàn phầnHàm lượng CloruaHàm lượng NitritHàm lượng sắt tổng sốHàm lượng thủy ngân
Chỉ tiêu sinh học:
Tổng số vi khuẩn hiếu khí
Tổng số Coliforms, khuẩn lạc/100ml Coliforms phân, khuẩn lạc/100ml
> 100 cm
< 1,5 g/l
< 5không phát hiện thấy
< 200 khuẩn lạc /1mlkhông được cókhông được có
Trang 6Màu trắng óng ánh, tinh thể đồng đều, khô, không vón cục, khi hòa tan trong nước có vị ngọtđặc trưng, không có vị lạ, mùi lạ, dung dịch trong suốt.
1.4 Phụ gia
Acid citric
Chỉ tiêu hóa học
Bảng 1.5:Chỉ tiêu của acid citric dùng trong thực phẩm(Rehm và cộng sự, 1996)
Tên chỉ tiêu Đơn vị đo Mức quy định
%
Không thấp hơn 99,5Không vượt quá 0,05Không vượt quá 10Không vượt quá 3Không phát hiện
Chỉ tiêu cảm quan:
Tinh thể không màu hay bột trắng, không vón cục Dung dịch trong nước cất 20g/l phải trong suốt
Vị: chua, không có vị lạ
Mùi: dung dịch 20g/l phải không có mùi
Cấu trúc: rời và khô
Tạp chất cơ học: không được có
Trang 7Trích lyNước
Phối trộn
Chiết chaiĐóng nắp
Thanh trùng
Dán nhãn
Sản phẩm
Sacharose
Chai
Lọc 1
Acid citric
Cặn
Bã
Làm nguội
Lọc 2
Cặn
Trang 8Thu nhận các chất chiết (các chất hòa tan, màu, mùi, …) từ hoa artichoke.
Những biến đổi trong quá trình trích ly
Biến đổi vật lý:
Sự khuếch tán của các chất hòa tan vào nước
Độ nhớt dung môi tăng
Biến đổi hóa học:
Ở điều kiện nhiệt độ cao, tương tác của acid amin và polyphenol tạo ra các aldehyde
dễ bay hơi, tạo hương thơm cho sản phẩm Phản ứng Maillard - acid amin phản ứng với cácđường khử tạo ra màu, mùi của nước trà trích ly
Biến đổi hoá lý : Có sự chuyển pha
Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly
Đặc tính của nguyên liệu
Hình dạng, kích thước, cấu trúc mao quản của nguyêu liệu
Hàm ẩm của nguyên liệu,hàm ẩm càng cao thì quá trình trích ly càng khó khăn
Đặc điểm của thiết bị trích ly: Cấu tạo, nguyên lý vận hành, …
Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi phải phù hợp Dung môi quá nhiều sẽ làm tốn chi phínăng lượng, nếu quá ít thì trích ly không triệt để, tốn thời gian trích ly
Nhiệt độ trích ly càng cao càng tốt vì nhiệt độ cao làm tăng độ hoà tan của các cấu tửvào dung môi làm giảm độ nhớt và do đó tăng hệ số khuyến tán và tăng tốc độ quá trình tríchly.Đồng thời sử dụng nhiệt độ cao để vô hoạt enzyme và ức chế vi sinh vật Nhiệt độ cũng là tácnhân xúc tác cho các phản ứng oxy hóa các hợp chất polyphenol, tạo giá trị cảm quan cho sảnphẩm Tuy nhiên nếu nhiệt trích ly quá cao sẽ gây mất mát các cấu tử mẫn cảm với nhiệt vừađược tạo thành và đồng thới làm tăng độ hoà tan của các chất không mong muốn vào dung dịch
Thời gian trích ly
Sự khuấy đảo
Thiết bị trích ly
Hình 3.1 : Thiết bị trích ly Nguyên tắc hoạt động
Hoa khô được nạp vào các nồi và nước nóng sẽ đi qua nồi đó để trích ly chất tan trong trà.Dung môi cũng sẽ được nạp vào trong nồi, bã trà sẽ được tháo ra
Trang 9Thông số công nghệ:
Nhiệt độ trích ly: 900C
Tỉ lệ nguyên liệu: nước= 1: 10
Thời gian trích ly: 40 phút
Hiệu suất trích ly: 50% (tính theo khối lượng nguyên liệu khô)
3.2 Phối trộn
Mục đích:chế biến
Những thành phần nguyên liệu khác nhau bao gồm: nước, đường, acia citric, dịch chiết từartichoke sẽ được phối trộn theo một tỷ lệ xác định để tạo ra sản phẩm
Những biến đổi trong quá trình phối trộn
Biến đổi vật lý: Sự thay đổi về khối lượng riêng, thể tích của hỗn hợp, các chỉ tiêu vật lý
như: độ trong, độ khúc xạ ánh sáng cũng thay đổi, sự biến đổi của các chỉ tiêu nhiệt lý như hệ sốdẫn nhiệt, nhiệt dung, …
Biến đổi hóa học:
Quá trình phối trộn được bắt đầu bằng việc bơm syrup nguyên liệu vào thiết bị
Trang 10Tiếp theo, cho cánh khuấy hoạt động, người ta lần lượtt bổ sung thêm nước, dung dịch artichoketrích ly, các dung dịch acid Sự khuấy trộn được thực hiện cho đến khi thu được một hỗn hợpđồng nhất
Sau cùng, người ta sẽ lấy mẫu syrup thành phẩm để tiến hành kiểm tra đánh giá một số chỉtiêu chất lượng Trong nhóm chỉ tiêu hóa lý, quan trọng nhất là nồng độ chất khô, giá trị pH hoặc
Thiết bị có dạng hình trụ đứng Bộ phận chính của thiết bị là các cột lọc hình trụ Mỗi cột lọc
có một giá đỡ hình ống làm bằng thép không rỉ và đục lỗ trên thân Phía bên ngoài giá đỡ đượcphủ một lớp vật liệu lọc Các cột lọc được gắn trên tấm đỡ Trong quá trình hoạt động người ta sẽbơm huyền phù vào thiết bị và các cấu tử pha rắn sẽ được giữ lại trên bề mặt những cột lọc Phalỏng sẽ chui qua vách ngăn trên bề mặt các cột lọc và theo kênh dẫn để đi xuống khoang phíadưới rồi thoát ra ngoài thiết bị qua cửa tháo dịch
Thiết bị: sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống
Thiết bị gồm một chùm ống hình trụ song song, có cùng đường kính và được đặt bên trong mộtống hình trụ lớn Thực phẩm được bơm vào bên trong các ống hình trụ nhỏ, còn chất tải nhiệt sẽ
đi vào khoảng không gian được tạo ra giữa bề mặt ngoài của các ống hình trụ nhỏ và bề mặttrong của các ống hình trụ lớn
Trang 11 Cĩ sự thay đổi về màu sắc do tạp chất trong dịch trích được tách ra, tăng độ trong, cĩ thểloại bỏ được một số vi sinh vật cĩ hại.
Tổn thất một số chất như: prơtêin kết tủa,chất màu
Thiết bị: thiết bị lọc cột
3.6 Rĩt sản phẩm vào chai, đĩng nắp chai và dán nhãn
Mục đích:hồn thiện
Các biến đổi:khơng xảy ra biến đổi đáng kể
Thiết bị:dây chuyền rĩt, đĩng nắp và dán nhãn được thực hiện theo phương pháp tự động hĩa
3.7 Thanh trùng
Mục đích: bảo quản
Ức chế một số vi sinh vật gây bệnh, kéo dài thời gian bảo quản
Những biến đổi trong quá trình thanh trùng
Biến đổi vật lý: Sự thay đổi về thể tích, khối lượng, tỉ trọng (nước bốc hơi), nhiệt độ… Biến đổi hĩa học: Thay đổi tốc độ các phản ứng hĩa học (sự oxy hĩa vitamin C, các chất
màu)
Biến đổi hĩa lý: Độ hịa tan tăng, sự bốc hơi nước, độ nhớt giảm
Biến đổi hĩa sinh: Enzym bị vơ hoạt
Biến đổi sinh học: Ức chế vi sinh vật trong sản phẩm.
Biến đổi về mặt cảm quan: Độ trong tăng, mùi cĩ thể giảm do sự bay hơi của một số cấu
tử hương
Thiết bị: thiết bị thanh trùng gián đoạn
Thiết bị cĩ dạng hình hộp chữ nhật được làm bằng thép khơng rỉ Đầu tiên người ta sẽ xếp các chai cần thanh trùng vào các túi lưới, sau đĩ sử dụng thiết bị nâng để đặt các túi lưới vào thiết bị thanh trùng Tiếp theo người ta sẽ bơm các tác nhân nhiệt là nước nĩng vào bên trong thiết bị và làm ngập các chai artichoke Để ổn định nhiệt độ của tác nhân nhiệt, bên trong cĩ một
hệ thống ống dẫn hơi Khi kết thúc quá trình người ta sẽ tháo tác nhân nhiệt ra khỏi thiết bị và bơm nước lạnh vào để làm nguội.Cuối cùng, ta tháo nước làm nguội ra khỏi thiết bị rồi lấy các túi lưới chứa sản phẩm ra ngồi
Bảng 4.1 : Tổn thất trong các quá trình
ST
Trang 121 Quá trình trích ly, (% thể tích dịch trích được) f1 3
2 Quá trình phối trộn (% thể tích trước phối trộn) f2 0,5
3 Quá trình lọc 1, (% thể tích dịch sau trích ly ) f3 0.5Qúa trình làm nguội (% thể tích dịch sau lọc 1) f4 0.5Qúa trình lọc 2 (% thể tích dịch sau làm nguội ) f5 0.3
4 Qúa trình chiết chai, (% thể tích dịch sau lọc) f6 0.5
5 Quá trình đóng nắp, (% thể tích dịch sau
6 Quá trình thanh trùng,(% thể tích dịch sau
4.1 Tính tốn cho 100 kg nguyên liệu
Hàm lượng chất khơ cĩ trong 100kg bơng atiso khơ: ck = 89 (kg)
4.1.1 Quá trình trích ly
Hiệu suất của quá trình trích ly (g chất chiết/g chất khơ): H = 50%
Lượng chất khơ cĩ trong dịch artichoke sau trích ly: m1
m1 = ck x H = 89 x 0,5 = 44.5(kg)
Lượng chất khơ cịn lại trong bã artichoke: m2
m2 = ck – m1 = 89 - 44.5= 44.5 (kg)
Chọn độ ẩm bã là w = 70%
Lượng nước mất theo bã artichoke: m3
Hàm lượng chất khơ trong bã:
ckbã =
Ta cĩ:
(kg)Chọn tỉ lệ bơng atiso khơ/dung mơi cho quá trình trích ly là: 1/10
Nồng độ chất chiết trong dịch thu được sau trích ly: n1
Thể tích dịch artichoke thu được sau trích ly: V1
V1 = ( 1000– m3) x (1 – f1) = (1000 – 103.83) x (1 – 0.03) = 869.3 (lít)
4.1.2 Quá trình phối trộn
Trang 13Thể tích nước thêm vào dịch cốt: Thể tích dịch trích artichoke /thể tích dung dịch sau phối trộn là 1/3
Thể tích dịch artichoke sau phối trộn(theo lý thuyết)
V’2= 2607.9(lít)
Thể tích nước cần cho vào: 1738.6 (lít)
Nồng độ chất chiết trong dịch artichoke sau khi phối trộn:
V3 : thể tích dịch sau quá trình lọc (L)
f3 : tổn thất trong quá trình lọc (0,5%)
Kết quả : V3 = 2581.9 (L)
4.1.4 Quá trình làm nguội
V4 = V3 * (1 – f4)
Trong đó
Trang 14V3 : thể tích dịch sau quá trình lọc (2581.9 L)
V4 : thể tích dịch artichoke sau quá trình làm nguội (L)
f4 : tổn thất trong quá trình làm nguội (0,5%)
V4 : thể tích dịch sau quá trình làm nguội (2569 L)
V5 : thể tích dịch sau quá trình lọc 2 (L)
f5 : tổn thất trong quá trình lọc 2(0,3%)
Kết quả : V5 = 2561.3 (L)
4.1.6 Quá trình chiết chai
Thể tích nước artichoke thu được sau quá trình chiết chai:
V6 = V5 * (1 – f6)
Trong đó
V4 : thể tích dịch sau quá trình lọc 2 (2561.3L)
V5 : thể tích dịch sau quá trình chiết chai (L)
f5 : tổn thất trong quá trình chiết chai (0,5%)
V4 : thể tích dịch sau quá trình chiết chai (2548.5L)
V5 : thể tích dịch sau quá trình đóng nắp (L)
f5 : tổn thất trong quá trình đóng nắp (0,3%)
Kết quả : V6 = 2540.9 (L)
Thể tích dịch artichoke thu được sau quá trình thanh trùng là:V8 = V7 * (1 – f8)
Trong đó
V5 : thể tích dịch sau quá trình đóng nắp(2540.9 L)
V6 : thể tích dịch artichoke sau quá trình thanh trùng (L)
f6 : tổn thất trong quá trình thanh trùng (0.8%)