Nghiên cứu một số thông số công nghệ cơ bản ảnh hưởng đến quá trình trích ly chè đen

Cây chè (Camellia sinensis) có một vị trí rất đặc biệt trong nền kinh tế và đời sống của người dân Việt Nam và một số nước trên thế giới. Nước chè là thức uống truyền thống của người Việt Nam, có quan hệ rất lớn đến đời sống hàng ngày và văn hoá của dân tộc. Tại sao chè được nhiều người ưa thích và sử dụng phổ biến? Trước hết vì chè là một loại thực phẩm quý có thành phần hoá học giàu các chất có giá trị dinh dưỡng cao [27], [28]. Gần đây các nhà khoa học Nga còn phát hiện thấy rằng thành phần catechin trong hỗn hợp tanin chè có khả năng tăng sức đề kháng của thành huyết quản, góp phần tích cực và đồng hoá vitamin C, trong cơ thể con người và động vật tức là chúng có hoạt tính của một vitamin P mạnh [29]. Thành phần cafein và một số hợp chất alcalloit khác có trong chè là những chất có khả năng kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn, tăng cường sự hoạt động của các cơ quan trong cơ thể nâng cao năng lực làm việc và giảm bớt mệt nhọc trong những lúc làm việc căng thẳng. Xã hội ngày càng phát triển và các sản phẩm muốn có chỗ đứng trên thị trường thì phải phù hợp với sự phát triển đó. Cách uống chè theo kiểu truyền thống là dùng nước sôi để hãm chè đã trở nên bất tiện do sự đòi hỏi về dụng cụ pha chế, cũng như nhiều thời gian pha chế ... Vấn đề này đặt ra cho công nghệ chế biến là sản xuất ra các sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng nhất định, sử dụng tiện lợi phục vụ nhu cầu người tiêu dùng như chè hòa tan, thực phẩm chức năng từ chè, nước giải khát từ chè....v.v. Ở nước ta ngành sản xuất chè rất phát triển, chè đen là một sản phẩm có sản lượng lớn. Dịch chiết từ chè đen cao cấp giàu các thành phần quý của chè, vị chát dễ chịu đặc trưng của sản phẩm, có hậu vị ngọt, dư vị lâu rất hấp dẫn của chè, có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm từ chè có chất lượng tốt đáp ứng các nhu cầu trên. Trích ly chè là một quá trình công nghệ cơ bản trong các quy trình sản xuất các sản phẩm từ chè. Trong các công trình nghiên cứu có liên quan đến quá trình trích ly chè đều cho thấy quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian trích ly [6], [ 9].

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cây chè (Camellia sinensis) có một vị trí rất đặc biệt trong nền kinh tế

và đời sống của người dân Việt Nam và một số nước trên thế giới Nước chè

là thức uống truyền thống của người Việt Nam, có quan hệ rất lớn đến đờisống hàng ngày và văn hoá của dân tộc

Tại sao chè được nhiều người ưa thích và sử dụng phổ biến? Trước hết

vì chè là một loại thực phẩm quý có thành phần hoá học giàu các chất có giátrị dinh dưỡng cao [27], [28] Gần đây các nhà khoa học Nga còn phát hiệnthấy rằng thành phần catechin trong hỗn hợp tanin chè có khả năng tăng sức

đề kháng của thành huyết quản, góp phần tích cực và đồng hoá vitamin C,trong cơ thể con người và động vật tức là chúng có hoạt tính của một vitamin

P mạnh [29] Thành phần cafein và một số hợp chất alcalloit khác có trongchè là những chất có khả năng kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích

vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn, tăng cường sự hoạt động của các cơquan trong cơ thể nâng cao năng lực làm việc và giảm bớt mệt nhọc trongnhững lúc làm việc căng thẳng

Xã hội ngày càng phát triển và các sản phẩm muốn có chỗ đứng trên thịtrường thì phải phù hợp với sự phát triển đó Cách uống chè theo kiểu truyềnthống là dùng nước sôi để hãm chè đã trở nên bất tiện do sự đòi hỏi về dụng

cụ pha chế, cũng như nhiều thời gian pha chế Vấn đề này đặt ra cho côngnghệ chế biến là sản xuất ra các sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng nhấtđịnh, sử dụng tiện lợi phục vụ nhu cầu người tiêu dùng như chè hòa tan, thựcphẩm chức năng từ chè, nước giải khát từ chè v.v

Ở nước ta ngành sản xuất chè rất phát triển, chè đen là một sản phẩm

có sản lượng lớn Dịch chiết từ chè đen cao cấp giàu các thành phần quý củachè, vị chát dễ chịu đặc trưng của sản phẩm, có hậu vị ngọt, dư vị lâu rất hấpdẫn của chè, có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm từchè có chất lượng tốt đáp ứng các nhu cầu trên

Trích ly chè là một quá trình công nghệ cơ bản trong các quy trình sảnxuất các sản phẩm từ chè Trong các công trình nghiên cứu có liên quan đếnquá trình trích ly chè đều cho thấy quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư nhiệt độ, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian trích ly [6], [ 9]

Với các lý do trên chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu một số thông số công nghệ cơ bản ảnh hưởng đến quá trình trích ly chè đen”

PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Khái quát về cây chè

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và sự phân bố của cây chè [3],[ 8]

1.1.1.1 Nguồn gốc cây chè

Cây chè tên khoa học là Camellia sinensis, lá và chồi của chúng được

sử dụng để sản xuất chè (trà) Tên gọi “sinensis” có nghĩa là “Trung Quốc”trong tiếng Latinh Các danh pháp cũ còn có Thea bohea (chè đen) và Theaviridis (chè xanh)

Năm 1753, Carl Von Linnaeus, nhà thực vật học Thụy Điển, đặt tênkhoa học cho cây chè là Thea sinensis, xác định cây chè có nguồn gốc VânNam (Trung Quốc)

Năm 1823, Robert Bruce, một học giả người Anh, lần đầu tiên pháthiện được những cây chè dại, lá to ở vùng Atxam (Ấn Độ), thuộc loài câythân gỗ lớn, khác hẳn cây chè thân bụi ở Linné thu thập ở Trung Quốc nóitrên Từ đó các học giả người Anh cho rằng nguyên sản của cây chè ở Ấn Độ

Năm 1918, Cohen Stuart, nhà phân loại thực vật Hà Lan, tìm thấynhững cây chè thân gỗ lớn ở khu vực miền núi phía Nam và phía Tây VânNam, đã đưa ra thuyết hai nguồn gốc của cây chè (nhị nguyên thuyết) cây chè

lá to có nguồn gốc ở phía Đông cao nguyên Tây Tạng, cây chè lá nhỏ cónguồn gốc ở phía Đông và Đông Nam Trung Quốc; và hai loại chè nói trênkhông thống nhất mà thuộc hai loại hình khác nhau

Vào năm 1951, học giả Trung Quốc, Đào Thừa Trân đã sắp xếp cáccuộc tranh luận về nguồn gốc cây chè thành bốn học thuyết: thuyết TrungQuốc, thuyết Ấn Độ, thuyết nhị nguyên và thuyết chiết trung (đứng giữa).Thuyết chiết trung là một thuyết trung dung biến hoá giữa hai thuyết TrungQuốc và Ấn Độ, được nhiều nhà thực vật học ủng hộ

Năm 1976, Djemukhatze, viện sĩ Thông tấn Viện Hàn lâm khoa họcLiên Xô (cũ), sau khi đi khảo sát vùng chè cổ thụ trong 2 năm tại miền BắcViệt Nam, bằng phương pháp sinh hóa thực vật, đã xác định Việt Nam là quêhương cây chè

Như vậy, cây chè có nguồn gốc ở khu vực Đông Nam Á Ngày nay, câychè được trồng phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới, trong các khu vực nhiệt đới

và cận nhiệt đới

1.1.1.2 Phân loại và sự phân bố cây chè

Cây chè nằm trong hệ thống phân loại thực vật như sau:

Tên khoa học: Camellia sinensis (L) O Kuntze tên đồng nghĩa là: Theasinensis L

Ngành: hạt kín Angiospermae

Lớp: song tử diệp Dicotyledonae

Bộ: chè Theales

Họ: chè Theaceae

Chi: chè Camellia (Thea)

Loài: Camellia (Thea) sinensis

Hình 1.1 Cây chè Việt Nam

Cơ sở của việc phân loại cây chè thường dựa vào:

Cơ quan dinh dưỡng: loại thân bụi hoặc thân gỗ, hình dạng của tán,hình dạng và kích thước của các loại lá, số đôi gân lá

Cơ quan sinh thực: độ lớn của cánh hoa, số lượng đài hoa, vị trí phânnhánh của đầu nhị cái

Đặc tính sinh hóa: chủ yếu dựa vào hàm lượng tanin Mỗi giống chèđều có hàm lượng tanin biến động trong phạm vi nhất định

Dưới đây đưa ra cách phân loại của Cohen Stuart (1919) Đây là cáchphân loại được nhiều người chấp nhận:

- Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var Bohea)

- Chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis var macrophylla)

- Chè Shan (Camellia sinensis var Shan)

- Chè Ấn Độ (Camellia sinensis var atxamica)

Bốn loại chè trình bày trên đây đều có trồng ở Việt Nam, nhưng phổbiến nhất là hai loại: C sinensis var macrophylla và C sinensis var Shan

1.1.2 Thành phần hóa học chính của lá chè tươi

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của lá chè tươi [8]

Acid hữu cơ (citric, malic, oxalic, …) 0.5 - 0.6

1.1.2.2 Các hợp chất poliphenol

1.1.2.2.1 Hợp chất Catechin

Hợp chất Catechin của chè có hai dạng: dạng tự do và liên kết với axitgallic theo mối liên kết este Bằng phương pháp sắc kí trên cột silicagen vàtrên giấy, cho đến nay đã tìm ra 7 loại chất catechin trong lá chè của các giốngcây chè khác nhau

L– Epigalocatechin galat L - EGCG

Catechin là hợp chất không màu, dễ bị oxy hoá trong môi trường axit,không tan trong nước, tan trong dung môi phân cực

Catechin là hợp chất có nhiều tính năng sinh học cao, có khả năng làmbền mạch máu, giảm nhiễm độc, giảm rối loạn tiêu hoá, kìm hãm sự phát triểncủa khối u, chống phóng xạ, tăng cường hoạt động của lách và gan Ngoài ra,

nó còn đóng vai trò quan trọng trong công nghệ chế biến chè vì nó ảnh hưởngrất lớn tới hương thơm và màu sắc của các loại chè

1.1.2.2.2 Hợp chất Tanin

Tanin thiên nhiên đều là hỗn hợp của gallic acid và digallic acid ở dạng

tự do cũng như kết hợp với glucose Tanin rất phổ biến trong cơ thể thực vật

Tanin chè được chia làm ba nhóm chính: tanin thuỷ phân, tanin ngưng

tụ, và tanin hỗn hợp

Tanin thuỷ phân khi đun nóng với axit loãng hoặc với enzym tanase sẽ

bị thuỷ phân tạo ra cấu trúc đơn giản hơn Tanin ngưng tụ khi đun nóng vớiaxit thì không bị phân đoạn nhỏ mà liên kết hay ngưng tụ lại

Tanin là thành phần hoá học quan trọng nhất quyết định tới chất lượngcủa chè, vì không những chúng có hàm lượng cao mà còn là nhân tố quan

trọng cùng với sự tham gia của các enzym có sẵn trong chè để từ một loạinguyên liệu ban đầu có thể chế biến ra nhiều loại chè sản phẩm khác nhau.

Tanin là chất chủ yếu tạo vị cho chè, tham gia vào quá trình tạo chấtthơm và mùi đặc trưng của chè, đồng thời trực tiếp tạo ra màu của các loại chè

và cũng là nhóm chất làm thay đổi màu của nước chè khi bảo quản không tốt

Sự chuyển hoá các chất trong thành phần tanin dưới tác dụng của cácenzym oxy hoá khử hoặc dưới tác động của nhiệt độ, độ ẩm sẽ làm thay đổithành phần và hàm lượng của các thành phần trong tanin chè

1.1.2.3 Tinh dầu

Trong chè tươi cũng như trong chè thành phẩm, hàm lượng tinh dầu rấtthấp chỉ khoảng 0,02% lượng chất khô, nhưng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

vì chúng quyết định hương thơm của chè và nâng cao chất lượng của chè

Tinh dầu chè thuộc nhóm tinh dầu thực vật, nó là một hỗn hợp phức tạp

do nhiều cấu tử có tính bay hơi tạo thành, bao gồm:

- Các axit hữu cơ bay hơi

- Các aldehyd bay hơi

- Các chất xeton, rượu và phenol có mùi

- Các este và cacbuahydro

- Các hợp chất pecten và dẫn xuất của nó…

Đối với cơ thể con người, tinh dầu trong chè có tác dụng kích thích hệthần kinh làm cho tinh thần minh mẫn, dễ chịu đồng thời nâng cao hiệu suấtlàm việc của các cơ quan trong cơ thể con người, phòng chống cảm lạnh, trợgiúp tiêu hoá Vì vậy, người tiêu thụ chè thường đánh giá cao và ưa thích loạichè có hương thơm tốt

Cây chè ở vùng cao có hương thơm tốt hơn ở vùng thấp, chè mùa xuân,mùa thu có hương thơm tốt hơn mùa hè nóng ẩm

Trong chè có các Alkaloid sau: xatin, teobromin, teofilin, adenin,cafein… Trong đó, cafein chiếm 2-5% lượng chất khô, là chất có tác dụngsinh hoá cao, tác dụng tốt đối với cơ thể con người như: Trợ tim, lợi tiểu, kíchthích hệ thần kinh trung ương, kích thích sự hoạt động của thận, làm tăngcường quá trình trao đổi chất trong cơ thể Nhờ đó giúp cơ thể nhanh chóngthải ra ngoài các chất thừa của quá trình trao đổi chất.

Bảng 1.3: Hàm lượng Cafein trong chè tính theo % chất khô [8]

Như vậy, lá chè càng non càng nhiều cafein và hàm lượng cao nhất ở láthứ 2

1.1.2.5 Nhóm hợp chất Vitamin trong chè

Vitamin là loại hợp chất hữu cơ rất cần và không thể thiếu được trongkhẩu phần thức ăn của người và động vật, được chia thành hai nhóm: vitamintan trong nước và tan trong dầu

Trong chè hầu hết các vitamin đều tan trong nước Người ta đã chứngminh được rằng chè có nhiều vitamin quý giá, vì vậy nước chè có tác dụng nhưmột loại thuốc bổ Khi nghiên cứu về hàm lượng và thành phần vitamin trongchè người ta đã thấy hàng loạt các vitamin cần thiết cho cơ thể: Provitamin Acần thiết cho mắt, B1 cần cho hệ thần kinh, Vitamin B2 cần cho gan

Qua kết quả nghiên cứu cho thấy: lá càng non thì hàm lượng pectin hoàtan trong nước càng cao, nhưng pectin hoà tan trong dung dịch Amon oxalatcàng giảm Đặc biệt trong cẫng chè có chứa nhiều hợp chất pectin.

Bảng 1.4: Hàm lượng Pectin phân bố trong đọt chè theo % chất khô [8]

Hoà tan trong Amon oxalat 5,42 7,06 7,49 8,34Hàm lượng pectin trong chè khoảng 2-3% theo chất khô tuỳ thuộc vào

độ tuổi của lá Trong quá trình chế biến các loại chè thành phẩm, pectin tạo ratính keo dính cho lá chè cuốn chắc lại với nhau tạo hình dáng cho cánh chè.Pectin trong chè tan vào trong nước và tạo vị ngọt thuần hoá, nước chè sánhhơn Ngoài ra nó còn tham gia một phần vào việc lôi kéo kim loại nặng rakhỏi cơ thể

1.1.2.7 Nhóm các Enzym trong chè

Trong lá chè non có chứa hầu hết các loại Enzym có trong tự nhiên.Hiện nay, người ta tìm thấy có trên 450 loại enzym khác nhau và dựa vào tácdụng xúc tác của chúng chia ra 5 loại sau:

- Nhóm enzym thuỷ phân

- Nhóm enzym phân huỷ

- Nhóm enzym chuyển hoá

- Nhóm enzym đồng phân hoá

- Nhóm enzym oxy hoá - khử

Trong đó quan trọng nhất là hai nhóm enzym thuỷ phân và nhómenzym oxy hoá - khử

Trong nhóm enzym thuỷ phân có các enzym quan trọng sau:

- Amilza thuỷ phân tinh bột thành các loại đường.

- Proteaza thuỷ phân protein thành các axit amin tự do

- Invectaza thuỷ phân saccaroza thành các loại đường đơn giản

- Glucodaza thuỷ phân các glucozit thành các loại đường đơn giản.Nhóm enzym quan trọng hơn trong lá chè là nhóm oxy hoá khử, bao gồm:

- Poliphenoloxidaza oxy hoá tanin chè và ngưng tụ thành các chất màuđặc trưng cho màu sắc của nước chè đen

- Peroxidaza oxy hoá sâu sắc tanin chè và ngưng tụ thành các sản phẩmkhông màu hoặc màu sữa

- Catalaza

1.1.2.8 Các hợp chất khoáng trong chè

Trong chè có chứa một số chất khoáng, hàm lượng tro của chúng luônthay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trước hết là độ non già của lá, thời kỳsinh trưởng của cây chè… Do đó dựa vào hàm lượng chất tro của chè cũng cóthể đoán biết được chất lượng của chè

Trong chè, hàm lượng hợp chất vô cơ chiếm khoảng 4-7% là hàmlượng chất khoáng bao gồm khoảng hơn 20 khoáng chất như: K, Ca, Na, Mg,

F, Fe… Các chất khoáng này có khả năng làm biến đổi trạng thái chất keo và

sự trao đổi chất trong tế bào Ngoài ra các khoáng chất này còn có tác dụngrất tốt với cơ thể con người Ví dụ: Flo có tác dụng chống sâu răng, Fe tạohồng cầu, K giúp hệ thống mạch hoạt động bình thường

Chè non có tổng lượng chất tro nhỏ hơn chè già, nhưng lại có lượngchất tro hoà tan trong nước lớn hơn trong chè già

1.1.2.9 Các hợp chất chứa Nitơ trong chè

Protein là một trong những hợp chất chủ yếu và quan trọng trong láchè, chiếm tới 20-28% tính theo chất khô Nó tham gia vào quá trình điều vịcho chè khi tanin có vị đắng quá lớn, nhưng ở một khía cạnh nào đó nó cũng

có hại cho công nghệ chế biến chè vì protein kết hợp với tanin tạo chất khóhoà tan Trong lá chè, chủ yếu tìm thấy protein có tính tan trong kiềm nhưglutelin, ngoài ra còn thấy chứa một lượng lớn các protein tan trong nước,rượu, trong axit, đặc biệt có chứa nhiều loại axit amin và một lượng lớn nhómchất này Trong chè có chứa nhiều axit amin khác nhau Trong quá trình chế

biến còn hình thành thêm một phần axit amin khác do phân huỷ protein Cácaxit amin này kết hợp với tanin hoặc đường tạo ra các aldehyd bay hơi gópphần tạo hương thơm cho chè.

Bảng 1.5: Hàm lượng Protein phân bố trong đọt chè tươi theo %

Bảng 1.6: Hàm lượng gluxit hoà tan theo tuổi lá (% chất khô) [8] Thành phần đọt chè Đường khử Saccaroza Tổng số

1.1.2.11 Nhóm các sắc tố trong chè

Hàm lượng clorophin và các chất màu trong lá chè tươi luôn thay đổi

và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó phụ thuộc chủ yếu vào giống chè

Trong quá trình chế biến chè, các chất màu này nói chung đều giảmxuống đặc biệt dưới tác dụng của các enzym ở quá trình lên men và dưới tácđộng của nhiệt độ cao Trong chế biến chè xanh, clorophin bị phá huỷ nhiều ởgiai đoạn diệt men bằng hơi nước và sau đó là giai đoạn làm khô, còn caroten

và xantophin ít bị biến đổi sâu sắc hơn Trong quá trình chế biến chè đen hàmlượng các chất màu giảm nhiều hơn trong chế biến chè xanh

Bảng 1.7.a: Hàm lượng chất màu trong chè đen theo %chất khô [8]

Bảng 1.7.b: Hàm lượng chất màu trong chè xanh theo % chất khô [8]

Chè xanh (diệt men bằng hơi nước) 0,548-0,646 0,016 0,010-0,018Chè xanh (sấy khô trực tiếp) 0,37-0,545 0,023-0,042Đối với chè xanh: Các chất màu do các hợp chất catechin và các hợpchất phenol thực vật khác có trong chè là những chất chủ yếu tạo ra màu sắcđặc trưng cho nước chè xanh

Đối với chè đen: Clorophin góp phần tạo màu nâu đen cho cánh chè khô,nhưng ảnh hưởng tới màu nước pha, màu bã chè và một số tính chất khác

1.2 Quy trình chế biến chè đen theo công nghệ CTC [5], [11]

1.2.1 Quy trình sản xuất

Sơ đồ quy trình sản xuất chè đen theo phương pháp CTC như sau:

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất chè đen theo công nghệ CTC 1.2.2 Thuyết minh quy trình

1.2.2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu dùng để sản xuất chè đen thường là những đọt chè tươi gồm

1 tôm và 2 hoặc 3 lá Nguyên liệu càng non thì chế biến càng dễ, năng suất cao

và chất lượng sản phẩm tốt Ngược lại, nguyên liệu càng già thì chế biến càngkhó, năng suất thấp, sản phẩm sản xuất ra xấu cả về ngoại hình lẫn nội chất

Nguyên liệu chế biến chè đen CTC thì hàm lượng tanin càng cao càngtốt do hàm lượng tanin giảm 30 – 50% trong quá trình lên men để tạo ra cácsản phẩm màu, mùi đặc trưng của chè đen dưới tác dụng của enzym

Hàm lượng chất hòa tan trong nguyên liệu càng cao càng tốt vì nó tạo

ra vị đậm đặc của nước pha Nếu hàm lượng của chúng cao chứng tỏ nguyên

Cắt CTC

Vò viên

Sàng tơiLàm héo

Nguyên liệu

Tách xơSấy khô

Phân loại

Vò - Nghiền

Đấu trộn

Chè đen CTC

Thông thường hay sử dụng nguyên liệu giữa vụ vì nguyên liệu có hàmlượng tanin cao, thích hợp cho việc chế biến chè đen.

12.2.2 Héo chè

Làm héo là quá trình làm thay đổi mạnh mẽ và sâu sắc các quá trìnhbiến đổi sinh hóa trong lá chè tươi nhằm tạo ra sự thay đổi về thành phần hóahọc và tính chất vật lý cần thiết của lá chè tươi nhằm tạo điều kiện cho quátrình chế biến các công đoạn sau Tăng cường hoạt tính của enzym oxy hóakhử, làm bay đi lượng nước dư thừa có trong nguyên liệu, làm giảm còn 70 –72% Làm héo còn có tác dụng tạo độ mềm dẻo của búp chè, giảm mùi hăngngái của búp chè tươi, tạo một số tiền chất ban đầu có lợi cho chè thành phẩmnhư màu sắc, mùi vị

Trong quá trình làm héo, hàm lượng clorofin và Vitamin C giảm xuốnglàm tăng khả năng oxy hóa sắc tố antoxianidin tạo ra những sản phẩm tanđược trong nước làm cho màu sắc của nước pha chè đen đẹp hơn

1.2.2.3 Sàng tơi

Là quá trình làm tơi chè sau khi héo và cấp chè đồng đều vào miệngphễu của máy nghiền Ngoài ra nó còn tách các phần chè vụn nát, làm mátkhối chè, loại các tạp chất như đá, cát, sỏi Đồng thời, sắt thép cũng được táchnhờ hệ thống nam châm

1.2.2.4 Vò, nghiền

Sau khi qua sàng tơi chè được đưa đi vò nghiền để làm nát mịn lá chè

Độ dập mịn của lá chè còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Thủy phần còn lạicủa chè liên quan trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Nếu thủy phần còn lạicủa chè cao thì khi vò nghiền sẽ làm cho nước chảy ra và làm tổn thất chấthòa tan Nếu thủy phần còn lại quá thấp sẽ phát sinh nhiều râu xơ

1.2.2.7 Lên men

Quá trình lên men chè thực chất là quá trình các enzym có trong chèchuyển hoá dịch thoát ra từ lá chè với sự có mặt của oxy không khí Quá trìnhchuyển hoá các chất đã diễn ra từ trước đó bao gồm quá trình làm héo, vò, lênmen độc lập Giai đoạn lên men ở đây chỉ là sự tiếp tục và hoàn thành cácphản ứng trước đó diễn ra trong toàn bộ khối chè Quá trình lên men giúp chokhối chè được lên men đồng đều, cho chất lượng chè sản phẩm ổn định.Những biến đổi sinh hóa, sản phẩm oxy hóa dưới tác dụng của enzym tạo chochè thành phẩm có màu sắc, hương vị đặc trưng

1.2.2.8 Sấy chè

Sấy chè là quá trình sử dụng nhiệt độ cao để đình chỉ hoạt động của cácenzym, cố định các chất đã được tạo thành trong quá trình lên men, cố địnhhình dáng và tăng cường hương thơm cho chè đồng thời làm khô chè đến độ

ẩm thích hợp cho quá trình bảo quản (w = 3 – 5%)

1.2.2.9 Phân loại

Là một quá trình gia công cơ học nhằm phân riêng các dạng chè đen từkhối chè bán thành phẩm thu được sau khi sấy khô chè Chè đen được phânloại theo kích thước, tỷ trọng và loại bỏ xơ, cẫng, bụi để thu được sản phẩmchè có chất lượng tốt

Khác với phương pháp chế biến chè đen truyền thống (OTD), phươngpháp CTC tạo ra sự phá vỡ tế bào của lá chè ở mức độ cao trong một thời gianngắn cho toàn bộ khối chè, nên sự lên men xảy ra đồng đều hơn và rút ngắnthời gian lên men so với phương pháp khác Chính vì thế mà phải thay đổi chế

độ héo chè và phương pháp sấy khô Ở đây mức độ làm héo nhẹ hơn, tốt nhất

là làm héo tự nhiên hoặc kết hợp làm héo tự nhiên với làm héo nhân tạo ởnhiệt độ thấp ≤ 380C, để có đủ thời gian tạo ra sự chuyển hoá các chất khi làmhéo Mặt khác, làm héo nhẹ còn tạo cho chè héo có độ ẩm còn lại tương đốicao sẽ không gây khó khăn và làm lộ râu xơ khi phá vỡ tế bào lá chè trongmáy chuyên dùng CTC (nghiền, cắt, vò cuộn) Vì vậy, độ ẩm thích hợp củachè héo theo phương pháp sản xuất chè đen CTC là từ 68 – 70%

Nhờ đặc diểm công nghệ của phương pháp CTC mà sản phẩm làm ra làchè dạng viên, không có chè cánh OP, P như trong phương pháp truyền thống

Chè CTC có màu nước pha đỏ, đẹp, viền vàng, sánh, vị chát hơn chè đentruyền thống, hương thoáng hăng

Tùy theo chất lượng chè đen mà người ta phân chia sản phẩm chè đenthành các cấp loại khác nhau như: BOP, BP, OF, PF, D

13 Tình hình sản xuất và chế biến các sản phẩm từ chè

Với sự phát triển của khoa học công nghệ càng ngày càng cao, người ta

đã tìm ra nhiều tác dụng kì diệu của các thành phần có trong chè đối với sứckhỏe con người Với những tính năng tốt đó của chè làm cho xu hướng sử dụngcác sản phẩm từ chè ngày càng phổ biến, đó là xu hướng chung của người tiêudùng trong nước cũng như trên thế giới Đến nay, các sản phẩm được chế biến

từ chè rất đa dạng và phong phú, bao gồm các loại chè rời truyền thống, chèuống liền, thực phẩm chức năng từ chè,… với chất lượng mẫu mã ngày càngđược cải tiến Phổ biến hiện nay có các dạng sản phẩm như sau:

1.3.1 Sản xuất chè hòa tan

Chè hòa tan được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau nhưchè xanh, chè đen Dịch chiết từ các nguyên liệu này sau khi cô đặc, sấythành bột, được bổ sung một số phụ liệu khác (như đường, acid, chất bảoquản, hương liệu, ) để tạo mùi, tạo vị cho sản phẩm chè hòa tan

Sản phẩm chè hòa tan ở dạng bột và khi hòa tan trong nước (nước nónghoặc nước nguội) sẽ tạo ra dung dịch nước chè Mỗi gói trà có khối lượng từ

10 – 20g Khi thêm vào 100 – 200 ml nước sôi là có một ly trà: trà chanh, tràgừng, trà xanh, trà chanh dây v.v…[30]

Đây là một dạng sản phẩm có tính ưu việt, dễ sử dụng, tiết kiệm thờigian Nó được nhiều người lựa chọn, đặc biệt là giới trẻ ngày nay, khi màcông việc bận rộn không đủ thời gian để pha chế chè theo phương pháptruyền thống

1.3.2 Sản xuất nước giải khát từ chè

Nước giải khát có nguồn gốc tự nhiên là xu hướng tiêu dùng hiện nay ởtrên thế giới cũng như trong nước [25], [26, [27]

Dịch chiết từ chè nguyên liệu được dùng để pha chế nước giải khát rấttốt Phương pháp này có thể tạo ra các sản phẩm nước giải khát đa dạng vàphong phú về chủng loại và chất lượng Người ta đã phát hiện ra trong chè

tiềm ẩn những thành phần có tác dụng rất tốt cho con người Đặc biệt nướcchè có khả năng chống phóng xạ, do vậy có thể coi là nước uống của thời đạinguyên tử khi trên trái đất sự nhiễm xạ ngày càng tăng [30].

Vì vậy mà các sản phẩm nước giải khát chế biến từ dịch chiết chè đượcchú ý phát triển, các sản phẩm ngày càng đa dạng, chất lượng được nâng cao

và phù hợp với thị hiếu tiêu dùng Chúng vừa có tác dụng giải khát vừa có tácdụng tốt với sức khỏe Đây là sản phẩm nước giải khát có nguồn gốc tự nhiên,đang thay thế dần nước giải khát pha chế hiện nay [26]

Nhìn chung trên thị trường chúng ta thấy rằng các sản phẩm nước giải khátđược chế biến từ nguyên liệu chè ở Việt Nam rất đa dạng, nhưng hầu hết các sảnphẩm nước giải khát được chế biến từ dịch chiết chè xanh (trà xanh O0, trà xanh

C2, Queen Tea, trà xanh J-Cha, trà xanh không đường, trà xanh vị chanh, trà xanhActive …), các sản phẩm sản xuất từ chè đen còn rất mới trên thị trường

1.3.3 Sản xuất thực phẩm chức năng

Việc sử dụng thực phẩm để bảo vệ sức khoẻ, phòng bệnh và trị bệnh đãđược khám phá từ hàng ngàn năm trước công nguyên ở Trung Quốc, Ấn Độ

và Việt Nam [24]

Ở Phương Tây, Hypocrates đã tuyên bố từ 2500 năm trước đây: “Hãy

để thực phẩm là thuốc của bạn, thuốc là thực phẩm của bạn”

Do khoa học công nghệ chế biến thực phẩm ngày càng phát triển,người ta càng có khả năng nghiên cứu và sản xuất nhiều loại thực phẩm chứcnăng phục vụ cho công việc cải thiện sức khoẻ, nâng cao tuổi thọ, phòng ngừacác bệnh mãn tính, tăng cường chức năng sinh lý của các cơ quan cơ thể khi

đã suy yếu… Bằng cách bổ sung thêm “các thành phần có lợi” hoặc lấy ra bớt

“các thành phần bất lợi”, người ta đã tạo ra nhiều loại thực phẩm chức năngtheo những công thức nhất định phục vụ cho mục đích của con người Nhờ cókhoa học công nghệ, con người ta đã khoa học hoá các lý luận và công nghệchế biến thực phẩm chức năng

Nhờ phát hiện ra những thành phần quý giá trong chè với sức khoẻ conngười đã thúc đẩy việc chế biến các sản phẩm thực phẩm chức năng rất tốt

Trên thế giới, đặc biệt ở Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Singapo, người tađang phát triển các loại thức ăn bổ sung chế phẩm chè dùng cho mọi lứa tuổi

để tăng khả năng chống oxy hóa trong cơ thể Chế phẩm chè có thể bổ sungvào bánh kẹo, thậm chí cho vào cả bánh mỳ ăn hằng ngày Đây là một loại thựcphẩm chức năng có tính chống oxy hóa cao, rẻ tiền và rất có lợi cho sức khỏe.

Mỳ ăn liền trà xanh Bánh mì trà xanh

Bánh mì trà xanh Kem trà xanh

Quá trình hòa tan một hoặc một số cấu tử của chất rắn bằng một chấtlỏng gọi là quá trình trích ly rắn-lỏng

Quá trình trích ly dựa vào tính chất của các chất có nồng độ khác nhau,khi chúng tiếp xúc thì khuếch tán lẫn nhau nghĩa là thâm nhập từ pha nàysang pha khác Quá trình khuếch tán tuân theo định luật Fick I và II Theo

định luật Fick I thì khuếch tán là một quá trình chuyển chất trong không giandẫn đến san bằng nồng độ trong toàn hệ Khuếch tán xảy ra một cách tự diễnbiến khi có sự chênh lệch nồng độ Dòng chất sẽ đi từ miền có nồng độ caođến miền có nồng độ thấp Động lực của khuếch tán là gradien nồng độ Địnhluật Fick II cho biết mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian và khoảng cáchkhuếch tán bằng cách xét sự khuếch tán qua tiết diện S1 = S2 = 1cm2 theo trục

x, S1 cách S2 một khoảng dx

1.4.2 Các yêu cầu cơ bản của dung môi

Chất lượng và hiệu quả của một quá trình trích ly phụ thuộc chủ yếu vào dung môi, nên yêu cầu chung của dung môi là:

- Có tính hòa tan chọn lọc, nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách, khônghoặc hòa tan rất ít các cấu tử khác Không có tác dụng hóa học với các cấu tửtrong dung dịch

- Có hệ số khuếch tán lớn nhằm đảm bảo tốc độ chuyển khối lớn

- Không phá hủy thiết bị, không bị biến đổi thành phần khi bảo quản

- Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí và khócháy

- Rẻ tiền, rễ kiếm

Trong công nghệ thực phẩm, dung môi trích ly thường sử dụng như nước,dung dịch đường, các dung môi hữu cơ (etanol, metanol, aceton, chlorofooc,diclometan, etyl axetat…) Tuy nhiên đối với quá trình chiết chè trong công nghệsản xuất các sản phẩm từ chè thường dùng nước làm dung môi trích ly có ưuđiểm là thông dụng, rẻ tiền, không độc có hiệu quả trích ly tương đối cao, dễthực hiện và phù hợp với điều kiện kinh tế và kỹ thuật ở Việt Nam

1.4.3 Phương pháp thực hiện quá trình trích ly

Các công đoạn chủ yếu của quá trình trích ly là cho hỗn hợp cần trích

ly tiếp xúc với dung môi, sau đó tách pha và cuối cùng tách dung môi ra khỏichất tan

- Cho dung môi tiếp xúc với vật liệu có thể dùng các cách sau: ngâmvật liệu vào dung môi, tưới dung môi lên vật liệu, cho dung môi đi vào vậtliệu dưới dạng hơi (xông)

- Tách pha: sau khi trích ly cần tách bã vật liệu ra khỏi dịch trích ly,hỗn hợp có hai pha rắn và lỏng nên quá trình tách pha có thể dùng các phươngpháp lắng gạn, lọc ép hoặc ly tâm

- Tách dung môi ra khỏi chất khô hòa tan thông thường người ta dùngphương pháp bốc hơi triệt để dung môi (sấy), hoặc dùng các quá trình như: côđặc – kết tinh – ly tâm – sấy khô

1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

- Kích thước vật liệu: Quá trình trích ly chủ yếu xảy ra do thẩm thấu và

khuếch tán nên kích thước vật liệu càng nhỏ, diện tích tiếp xúc càng lớn vàhiệu quả trích ly càng cao

- Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: Thực chất của quá trình trích ly là quá

trình khuếch tán Vì vậy, sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha là động lực củaquá trình Khi sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha lớn thì quá trình trích lydiễn ra nhanh và dừng lại khi nồng độ chất hòa tan giữa hai pha cân bằng

- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao làm tăng vận tốc và hiệu quả quá trình Tuy

nhiên cần lưu ý lựa chọn nhiệt độ phù hợp tránh làm oxy hóa tanin trong chè

- Thời gian trích ly: Khi thời gian trích ly tăng lên thì lượng chất

khuếch tán tăng nhưng có giới hạn, khi đã đạt được mức độ trích ly cao nhấtnếu kéo dài thời gian sẽ có bất lợi về mặt năng lượng

- Sử dụng chất kháng oxy hóa hỗ trợ: Việc sử dụng các chất kháng oxy

hóa bổ sung như axit arcosbic, axit citric… được cho rằng làm tăng hiệu quảtrích ly cũng như làm giảm sự oxy hóa của catechin Nhưng cơ chế quá trìnhchưa rõ ràng và điều này chưa đạt được sự thống nhất, có ý kiến cho rằng, cácpolyphenol từ chè sẽ bị oxy hóa trước các chất kháng oxy hóa cho vào

Ngoài ra, còn có các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình trích ly như:khuấy trộn, dung môi, thiết bị và số bậc trích ly

1.5 Quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa các mô tả thống kê

1.5.1 Quy hoạch thực nghiệm [13]

Nhiều công trình nghiên cứu khoa học thường đưa đến giải bài toán cựctrị, tìm điều kiện tối ưu để tiến hành các quá trình, hoặc lựa chọn thành phần tối

ưu của hệ nhiều phần tử Đã có một thời gian dài khi các phương pháp thínghiệm tìm điều kiện tối ưu của các quá trình chưa được hình thức hóa Nhàthực nghiệm chỉ dựa vào kinh nghiệm và trực giác để lựa chọn hướng nghiêncứu Các thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp cổ điển: lần lượt thayđổi từng thông số, trong khi giữ nguyên các yếu tố còn lại Và theo như phương

pháp này, số thí nghiệm cần thực hiện sẽ rất lớn khi các yếu tố ảnh hưởng tănglên và chỉ cho phép tìm kiếm các mối phụ thuộc giữa chỉ tiêu đánh giá và cácyếu tố ảnh hưởng một cách riêng biệt khi làm thực nghiệm riêng rẽ theo từngyếu tố Sự xuất hiện của quy hoạch thực nghiệm đã làm thay đổi khoa họcthống kê với những ưu điểm nổi trội so với các thực nghiệm cổ điển:

- Giảm đáng kể số lượng thí nghiệm cần thiết Giảm thời gian tiến hànhthí nghiệm và chi phí phương tiện vật chất

- Hàm lượng thông tin nhiều hơn rõ rệt nhờ đánh giá được vai trò củatác động qua lại giữa các yếu tố và ảnh hưởng của chúng đến hàm mục tiêu.Nhận được mô hình toán học thống kê thực nghiệm, đánh giá được sai số bứctranh thí nghiệm theo các tiêu chuẩn thống kê cho phép xét ảnh hưởng của cácyếu tố với độ tin cậy cần thiết

- Cho phép xác định được điều kiện tối ưu đa yếu tố của đối tượngnghiên cứu một cách khá chính xác bằng các công cụ toán học, thay cho cáchgiải gần đúng, tìm tối ưu cục bộ như ở các thực nghiệm thụ động

1.5.1.1 Định nghĩa quy hoạch thực nghiệm

Quy hoạch thực nghiệm: là tập hợp các tác động nhằm đưa ra chiến

thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn kết thúc của quá trìnhnghiên cứu đối tượng (từ nhận thông tin mô phỏng đến việc tạo ra mô hìnhtoán, xác định các điều kiện tối ưu), trong điều kiện đã hoặc chưa hiểu biếtđầy đủ về cơ chế của đối tượng

Đối tượng nghiên cứu: là một quá trình hay hiện tượng nào đó có

những tính chất, đặc điểm chưa biết cần nghiên cứu Do đối tượng nghiên cứuthường là những hệ phức tạp, với những cơ chế chưa được biết đầy đủ nhờcác mô hình lý thuyết, nên có thể hình dung chúng như một “hộp đen” trong

hệ thống điều khiển gồm các tín hiệu đầu vào và đầu ra (hình 1.4)

Hình 1.4 Sơ đồ đối tượng nghiên cứu

“HỘP ĐEN”

(QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA

HỆ THỐNG

E

Y

TZ

Người ta chia tín hiệu đầu vào thành các nhóm:

- Các biến kiểm tra được và điều khiển được, biểu diễn bằng vectơ Z

- Các biến kiểm tra được nhưng không điều khiển được, biểu diễn bằngvectơ T

- Các biến không kiểm tra và không điều khiển được, biểu diễn bằngvectơ E

Các chỉ tiêu đầu ra dùng để đánh giá đối tượng là vectơ Y Chúngthường được gọi là các hàm mục tiêu Biểu diễn hình học của hàm mục tiêugọi là mặt đáp trị (bề mặt đáp ứng)

1.5.1.2 Các bước của quy hoạch thực nghiệm

+ Chọn thông số nghiên cứu

Cần phân loại các yếu tố ảnh hưởng đến đối tượng thành các nhóm Z, T

và E Người nghiên cứu đưa ra những biện pháp tích cực để hạn chế tác độngcủa các nhóm yếu tố T, E và chọn từ Z những yếu tố ảnh hưởng chính, loạibớt những yếu tố không cần thiết Bên cạnh đó, cần lựa chọn chỉ tiêu đánh giáđối tượng

Việc lựa chọn các yếu tố đầu vào dựa trên:

- Thông tin tiên nghiệm

- Kết quả nghiên cứu lý thuyết

- Ý kiến chuyên gia

- Các thực nghiệm thăm dò, thực nghiệm sàng lọc

+ Lập kế hoạch thực nghiệm

Yêu cầu cơ bản của giai đoạn này là chọn được dạng kế hoạch phù hợpvới điều kiện tiến hành thí nghiệm và với đặc điểm các yếu tố của đối tượng

+ Tiến hành thí nghiệm nhận thông tin

Sau khi đã chọn được các thông số nghiên cứu và kế hoạch thựcnghiệm, cần phải tiến hành các thí nghiệm theo mô hình thu được kết quả đầu

ra (các hàm mục tiêu)

+ Xây dựng và kiểm tra mô hình thực nghiệm

Sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất và các nội suy phân tíchhồi quy, phân tích phương sai để xác định các hệ số trong mô hình hồi quy đathức, kiểm tra mô hình theo độ tương thích và khả năng làm việc

Mô hình thống kê thực nghiệm chỉ có thể sử dụng sau khi thỏa mãn các tiêuchuẩn thống kê (Student và Fisher).

+ Tối ưu hóa hàm mục tiêu

Căn cứ vào hàm toán đã lập được, ta có thể dùng các phương pháp tối

ưu (giải tích, quy hoạch…) tác động lên nó để tìm ra các chế độ tối ưu

1.5.1.3 Các phương pháp kế hoạch hóa thực nghiệm cực trị chủ yếu

+ Kế hoạch bậc một hai mức tối ưu

Để xác định các tham số của mô hình tuyến tính ta dùng kế hoạch bậcmột hai mức tối ưu của Box – Wilson còn được gọi là kế hoạch 2k (toànphần), hoặc nếu tiết kiệm thời gian dùng kế hoạch bán phần 2k-1

+ Kế hoạch bậc hai

Để xác định các thông số của mô hình phi tuyến ta phải sử dụng các kếhoạch phi tuyến:

- Kế hoạch bậc hai trực giao của Box – Wilson

- Kế hoạch bậc hai tâm xoay của Box – Wilson

- Kế hoạch bậc hai tối ưu D của Kiefer

Loại kế hoạch này chỉ có một trong 3 ưu điểm: hoặc trực giao, hoặctâm xoay, hoặc tối ưu

Phương pháp kế hoạch hóa thực nghiệm là phương pháp thực nghiệmrất khoa học để tổ chức, xử lý các thực nghiệm và các số liệu thực nghiệm

Nó cho phép chúng ta làm một số lượng thí nghiệm ít nhưng lại đạt được độtin cậy cao và đưa ra được các kết quả tối ưu nhất

1.5.2 Tối ưu hóa các mô tả thống kê [13]

1.5.2.1 Khái niệm tối ưu hóa

Tối ưu hóa quá trình bất kì là để tìm điểm thích hợp nhất -điểm tối của hàm số được nghiên cứu hoặc để tìm các điều kiện tối ưu tương ứng đểtiến hành quá trình đã cho Để đánh giá điểm tối ưu, trước hết cần phải chọncác tiêu chuẩn tối ưu hóa Tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể mà tiêu chuẩntối ưu hóa có thể là tiêu chuẩn công nghệ Ví dụ: năng suất lớn nhất tính trênmột đơn vị thể tích

ưu-Bài toán tối ưu hóa đặt ra khi cần tìm một giải pháp ưu việt nhất đểdung hòa ảnh hưởng của tất cả các yếu tố, có thể lấy ví dụ như năng suất vàhiệu suất, số lượng và chất lượng

1.5.2.2 Các phương pháp tối ưu hóa

Tùy theo đặc trưng của mô hình toán được nghiên cứu mà người tadùng các phương pháp toán học tối ưu khác nhau Đa số các phương pháp đódẫn đến tìm cực trị của hàm mục tiêu

Các phương pháp tối ưu đã được sử dụng trong các bài toán công nghệđược tóm tắt như sau:

* Quy hoạch toán học

- Quy hoạch hình học: Tối ưu hóa các hàm số đại số

- Quy hoạch tuyến tính: Các bài toán đặc trưng bài toán chế tạo sảnphẩm khác nhau có lợi nhuận cực đại đối với dạng nguyên liệu khác nhau

- Quy hoạch động: Sử dụng tối ưu hóa quá trình nhiều bước như quátrình tuyến tính, trích ly, hấp thụ

* Phương pháp Gradient

Các phương pháp chung nhất tối ưu hóa các hàm số tuyến tính và phituyến và không có giới hạn và có các giới hạn Đa số các quá trình phức tạpcủa công nghệ hóa học

* Các phương pháp tự động hóa với các mô hình tự thích nghi

Các đối tượng phức tạp của công nghệ hóa học

* Các phương pháp thống kê

- Phân tích hồi quy: Tối ưu hóa các đối tượng mô tả khó xác định

- Phương pháp phân tích tương quan, phương pháp Bradon, Wilson: Sử dụng tối ưu hóa và kế hoạch hóa thực nghiệm

Box-1.5.2.3 Tối ưu hóa nhờ hàm mong đợi [13]

Đầu tiên Harington (1965) đã đưa ra phương thức tối ưu hóa đa mụctiêu bằng việc xây dựng hàm mong đợi D, sau đó Gatza – Millan (1972), cuốicùng là Derringer và Suich (1980) đã cải tiến việc tính toán hàm mong đợi vàđược sử dụng trong phần mềm NEMRODW 2000

Để xây dựng hàm nguyện vọng chung D trước tiên người ta cần cảibiến các giá trị của bề mặt biểu diễn thành thang nguyện vọng vô thứ nguyên

d Xây dựng thang nguyện vọng đó tức có nghĩa là xây dựng quan hệ giữa giátrị của hàm mục tiêu y (mô tả bề mặt biểu diễn) và giá trị của hàm nguyệnvọng riêng d tương ứng với nó là một việc mang tính chất chủ quan phản ánhđòi hỏi của người nghiên cứu với từng mục tiêu

Để xây dựng thang nguyện vọng người ta dùng phương pháp lượng hóavới khoảng giá trị nguyện vọng từ 0 tới 1 Khi lượng d = 0 (hoặc D = 0) ứngvới giá trị không thể chấp nhận được của hàm mục tiêu (tức của bề mặt biểudiễn), còn d = 1 (D = 1) ứng với giá trị tốt nhất của hàm mục tiêu mà giá trịnày không thể hoặc không cần thiết cải tiến hơn nữa Các giá trị số của hàmnguyện vọng ứng với những nguyện vọng tương ứng cho ở bảng sau:

Giá trị của thang nguyện

vọng Nguyện vọng đối với hàm mục tiêu

- Chuyển đổi các hàm mục tiêu thành hàm d

Các hàm di được tính theo công thức do Derringer và Suich (1980) như sau:Khoảng chấp nhận 1 phía, bên phải:

di =0 nếu Yi < Ymin (giá trị min chấp nhận)

T i

i

d

Y Y d

i

d

Y Y d

di =0 nếu Yi ≥ Ymax

PHẦN 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu

Chè đen OF là loại sản phẩm được sản xuất theo công nghệ CTC cónguồn gốc từ xí nghiệp chè Hạnh Lâm, thuộc Công ty Đầu Tư và Phát TriểnChè Nghệ An

Mẫu chè được bảo quản trong 2 lớp túi polyetylen kín ở nơi khô ráothoáng mát, dùng làm nguyên liệu để nghiên cứu

Hình 2.1 Chè đen OF 2.1.2 Dung môi trích ly

Dung môi được chúng tôi lựa chọn để thực hiện quá trình chiết chè lànước Với ưu điểm nổi bật về hiệu quả kinh tế, thông dụng, rẻ tiền không độc,

có hiệu quả trích ly cao, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm nên chúngtôi chọn nước làm dung môi trích ly [7], [9], [17], [18]

2.2 Nội dung nghiên cứu

Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau:

1 Khảo sát nguyên liệu

2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

3 Tối ưu hóa quá trình trích ly

4 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ trích ly đến khả năng thu hồi các chấttrong chè nguyên liệu.

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp hóa lý để xác định một số thành phần của nguyên liệu chè

2.3.1.1 Phương pháp cảm quan [14], [16]

Phương pháp xác định chất lượng chè thành phẩm đơn giản nhất, nhanhnhất với độ chính xác tương đối là phương pháp cảm quan Phương pháp nàykhông đòi hỏi nhiều thiết bị thời gian mà chủ yếu dựa vào các giác quan củangười thử nếm

Phương pháp tiến hành:

Để thử nếm cần lấy mẫu chè trung bình theo phương pháp đường chéocủa từng lô chè cần kiểm tra Chuẩn bị dụng cụ thử nếm xong, đổ mẫu rakhay xem xét đánh giá sơ bộ ngoại hình Sau đó cân 3g chè mẫu cho vào ấm

sứ dung tích 100ml, rót đầy nước sôi, đậy nắp lại để yên trong 5 phút Tiếp đórót nước ra bát sứ và thử nếm Chất lượng của chè được xác định theo các chỉtiêu sau: ngoại hình, màu nước pha, mùi, vị

- Trong kiểm tra công nghệ cho phép sấy ở nhiệt độ 120 + 20C trongthời gian 60 phút và lần thứ 2 trong 30 phút

- Khi cần thiết, lặp lại các thao tác này cho đến khi chênh lệch các kếtquả giữa 2 lần cân kế tiếp nhau không vượt quá 0,005g

- Khi có bất đồng trong việc đánh giá chất lượng chè, tiến hành phântích lại theo các bước trên

Tính kết quả:

Độ ẩm (W) tính theo phần trăm khối lượng, xác định theo công thức:

;(%)

Trong đó:

m- khối lượng mẫu chè trước khi sấy (g)

m1- khối lượng mẫu chè sau khi sấy (g)Kết quả là trung bình số học của 2 phép xác định song song, mà sailệch giữa chúng không được vượt quá 0,2% Kết quả được tính đến một chữ

số sau dấu phẩy

Đặt chén nung vào lò đã được đốt nóng giữ trong 60 phút ở nhiệt độ

525 + 25oC, sau đó lấy ra và đặt vào bình hút ẩm Khi nhiệt độ trong bình hút

ẩm ngang với nhiệt độ môi trường xung quanh thì cân chén nung với sai sốkhông vượt quá + 0,001g

Cân mẫu chè sai số không lớn hơn 0,001g, cho mẫu chè vào chén nung

đã được chuẩn bị sẵn

Chén nung có mẫu chè được đặt lên bếp điện và nung nóng đến nhiệt

độ 100oC cho đến khi mất nước hoàn toàn

Đặt chén vào lò nung ở nhiệt độ 525 + 25oC khoảng 60 phút, làm nguộitrong bình hút ẩm đến nhiệt độ môi trường và cân Quá trình này được lặp đilặp lại cho đến khi hiệu của 2 lần cân cuối cùng không quá 0,001g

Ghi lại giá trị khối lượng nhỏ nhất

m - m1m

m - khối lượng mẫu chè tính bằng g

m1 - khối lượng tro sau khi nung, g

Dùng phương pháp chưng cất để bốc hơi nước dịch chiết xuất, còn lại

là chất khô hòa tan, sấy khô đến khối lượng không đổi, chất hòa tan được tínhtheo % khối lượng khô của mẫu

Phương pháp tiến hành:

Cân chính xác 2g chè khô đã nghiền nhỏ cho vào bình cầu đáy bằng thểtích 250ml, rót vào đó 100ml nước cất đun sôi, đặt trong nồi đun cách thủy,chiết xuất trong thời gian 30 phút Để yên vài phút rồi lọc qua bông vào mộtbình định mức 250ml Lặp lại tương tự khoảng ba lần, mỗi lần với 40ml nướccất sôi Tập trung dịch chiết, làm nguội dịch chiết và thêm nước cất đến vạch.Dung dịch chiết này dùng làm mẫu để phân tích

Dùng pipet (hoặc ống đong 30ml) lấy 30ml dung dịch chiết cho vàocốc sứ hoặc cốc thủy tinh chịu nhiệt thể tích 50ml (đã biết trọng lượngchính xác của cốc) Sau đó đặt cốc vào nồi cách thủy làm bốc hết hơinước và đem sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100 – 150OC đến khối lượngkhông đổi Cân cốc sau khi sấy

m1 x

X =

m x (100 - W)100

Tính kết quả:

Tính hàm lượng chất hòa tan theo công thức sau:

Trong đó:

X: Hàm lượng chất hòa tan theo chất khô (%)

P2: Khối lượng cốc sứ và chất hòa tan cân lần cuối cùng (g)

P1: Khối lượng cốc sứ (g)V: Thể tích toàn bộ dịch chiết từ mẫu nghiên cứu (ml)m: Khối lượng mẫu khô (g)

30: Lượng dịch chiết dùng để bay hơi (ml)100: Hệ số chuyển thành %

Mỗi thí nghiệm phải lặp lại 3 lần để lấy kết quả trung bình

2.3.1.5 Xác định tanin [16]

Nguyên tắc:

Tanin là hợp chất khử, khi bị oxy hóa bởi KMnO4 trong môi trườngaxit với chất chỉ thị indigocarmin sẽ tạo thành khí carbonic và nước, đồng thờilàm mất màu xanh của indigocarmin theo phản ứng sau:

Tanin + KMnO4 CO2 + H2O

Phương pháp tiến hành:

Cân chính xác 2g chè khô đã nghiền nhỏ cho vào bình cao đáy bằnghoặc bình tam giác chịu nhiệt thể tích 250ml Thêm vào 100ml nước cất đunsôi và đặt vào nồi cách thủy, chiết xuất trong thời gian 30 phút, để yên vàiphút rồi lọc qua bông vào một bình định mức 250ml, chú ý không để bột chèrơi trên bông Tiếp tục chiết nhiều lần cho đến khi dịch chiết không còn phảnứng với tanin (thử với FeCl3 hoặc phèn sắt ammonium) Làm nguội dịch chiết

và thêm nước cất, dung dịch chè này để phân tích tanin

Dung dịch chè được chia làm hai mẫu: mẫu thí nghiệm và mẫu kiểm chứng