Đề tài Nước quả cô đặc

PHẦN MỘT :TỔNG QUAN VỀ NƯỚC QUẢ CÔ ĐẶC I/ ĐỊNH NGHĨA , MỤC ĐÍCH : Nước quả cô đặc là sản phẩm được chế biến bằng cách cô đặc nước quảtự nhiên theo phương pháp đun nóng hay phương pháp

PHẦN MỘT :TỔNG QUAN VỀ NƯỚC QUẢ CÔ ĐẶC

I/ ĐỊNH NGHĨA , MỤC ĐÍCH :

Nước quả cô đặc là sản phẩm được chế biến bằng cách cô đặc nước quảtự nhiên theo phương pháp đun nóng hay phương pháp lạnh đông

Sản phẩm nước quả cô đặc được sản xuất nhằm :

• Đa dạng hóa sản phẩm

• Tận dụng một số phế liệu của các quá trình khác

• Nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

• Dễ bảo quản , dễ vận chuyển

• Giảm chi phí vận chuyển và chi phí bảo quản từ đó hạ giá thành sảnphẩm

Ngoài ra, nước quả cô đặc còn là dạng trung gian để chế biến thành bộtquả

II/ CÁC DẠNG SẢN PHẨM NƯỚC QUẢ CÔ ĐẶC :

Nước quả cô đặc : được chế biến bằng cách cô đặc nước quả tự nhiên Thành phẩm có độ khô 40-60%

Mứt đông : được chế biến từ nước quả thật trong suốt Sau khi phối trộnvới đường , dịch quả được cô đến độ khô 65-75%

Bán chế phẩm cà chua cô đặc :được chế biến bằng cách cô đặc pure quảcà chua đến độ khô nhất định tùy vào yêu cầu sản phẩm

III/ CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC :

III.1/ Cô đặc bằng phương pháp đun nóng :

III.1.1/ Nguyên lý :

Dung dịch nguyên liệu được đun đến nhiệt độ sôi Nước trong dung dịchsẽ bốc hơi làm cho % chất khô tăng lên

III.1.2/ Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình chế biến :

 Biến đổi về vật lí :

Khi nồng độ tăng , tính chất của dung dịch đầu sẽ thay đổi phụ thuộc vàothời gian cô đặc , cụ thể là : dung môi (nước) bay hơi , nồng độ chất tan tăngdần, độ nhớt và khối lượng riêng tăng , nhưng hệ số truyền nhiệt , nhiệt dung ,hệ số cấp nhiệt , hệ số dẫn nhiệt giảm , hàm lượng không khí trong gian bào vàhòa tan trong sản phẩm cũng giảm

 Biến đổi về hóa học và hóa lý :

Do tác dụng của nhiệt độ cao ở bề mặt truyền nhiệt của thiết bị cô đặc ,các loại đường trong rau quả bị caramen hóa , làm cho sản phẩm có màu đen ,

vị đắng , làm giảm chất lượng sản phẩm Ở nhiệt độ 1600C phản ứng caramenhóa xảy ra rất mãnh liệt Để hạn chế hiện tượng này , cần khuấy đảo luônnhằm tạo sự đối lưu tốt và rút ngắn thời gian cô đặc

Phản ứng giữa protein và đường khử tạo ra melanoidin làm cho sản phẩm

bị xẫm màu Muốn tránh hiện tượng này cần rút ngắn thời gian cô đặc và làmnguội sản phẩm nhanh sau khi cô đặc

Phản ứng giữa tanin với kim loại , phản ứng oxy hóa tanin do tác dụng củacác enzim peroxidaza và poliphenoloxidaza cũng làm cho sản phẩm đen xám Để khắc phục các phản ứng này , người ta thường chần nguyên liệu trước khicô đặc , cho SO2 và các chất chống oxy hóa vào ( như acid ascobic)

Saccaroza bị thủy phân thành fructoza và glucoza do trong dịch có acid và

do tác dụng của nhiệt độ

Tinh bột bị hồ hóa

Pectin bị thủy phân làm giảm tính đông trong môi trường acid và nhiệt độcao kéo dài

Protein bị đông tụ làm cho sản phẩm kém đồng nhất và nếu lượng nướccòn nhiều sẽ làm nguyên liệu bị vữa

Các chất thơm , các acid và các chất hữu cơ dễ bay hơi khác sẽ bốc theohơi nước làm giảm hương vị và giá trị cảm quan của sản phẩm

Nhũ tương giữa chất béo và nước bị phá vỡ , các phân tử chất béo liên kếtvới nhau và nổi lên mặt nước tạo thành màng làm cản trở sự bốc hơi nước trênbề mặt

Hàm lượng vitamin trong sản phẩm giảm dần do tác dụng của nhiệt độcao, thời gian dài và nhất là do tác dụng của kim loại nặng (đồng, sắt) củathiết bị

 Biến đổi về sinh học :

Hạn chế khả năng hoạt động của vi sinh vật ở nồng độ cao

Tiêu diệt vi sinh vật (khi nhiệt độ sôi trong nồi cao)

Vô hoạt các enzym có thể làm ổn định cho sản phẩm

III.1.3/ Yêu cầu của quá trình cô đặc :

Quá trình cô đặc cần được thực hiện theo một chế độ nghiêm ngặt nhằmđảm bảo chất lượng sản phẩm , cụ thể là :

• Đảm bảo giữ được các cấu tử quí có trong sản phẩm

• Giữ được mùi và vị đặc trưng của sản phẩm

• Đạt được độ khô yêu cầu

• Các thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi

Khi thực hiện quá trình cô đặc cần chú ý ba thông số cơ bản là : nhiệt độsôi, thời gian cô đặc, cường độ bốc hơi

• Nhiệt độ sôi của sản phẩm phụ thuộc vào áp suất hơi trên bề mặtsản phẩm, nồng độ chất khô và tính chất hóa, lý của sản phẩm Khi áp suất hơitrên mặt sản phẩm càng thấp thì nhiệt độ sôi của sản phẩm càng giảm Donước quả dễ bị biến tính ở nhiệt độ cao nên người ta tạo chân không trong thiết

bị cô đặc để hạ nhiệt độ sôi của sản phẩm

Lúc mới cô đặc, sản phẩm có độ khô thấp (chỉ 5-15%) nên nhiệt độsôi của nó xấp sỉ với nhiệt độ sôi của nước Sau đó, độ khô tăng lên nên nhiệtđộ sôi cũng tăng, khi độ khô đạt 70-75% thì nhiệt độ sôi đạt 105-107,5oC

Ở nhiệt độ sôi thấp, sản phẩm ít bị biến đổi, có thể sử dụng chất tảinhiệt có nhiệt độ thấp như hơi thứ, và thiết bị ít ăn mòn Nhưng nhiệt độ sôithấp làm giảm tốc độ trao đổi nhiệt trong sản phẩm và có thể đưa tới hiệntượng bốc hơi bề mặt giống như trong quá trình sấy

• Thời gian cô đặc : cường độ bốc hơi của sản phẩm và vận hành củathiết bị ảnh hưởng đến thời gian cô đặc Ở thiết bị làm việc liên tục và sảnphẩm có cường độ bốc hơi lớn thì thời gian cô đặc ngắn Thời gian cô đặc kéodài sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm và hiệu suất sử dụng thiết bị thấp

• Cường độ bốc hơi : phụ thuộc chủ yếu vào hệ số truyền nhiệt Hệ sốtruyền nhiệt càng lớn thì cường độ bốc hơi càng lớn Hệ số truyền nhiệt lớn khinồng độ chất khô và độ nhớt thấp, nhiệt độ sôi cao, tốc độ tuần hoàn của sảnphẩm lớn, bề mặt truyền nhiệt sạch, lượng không khí và khí trơ trong hơi nước

ít, lượng nước ngưng tụ trong buồng đốt được thải ra hoàn toàn và nhanh chóng.Sự truyền nhiệt trong chất lỏng và đặc chủ yếu là đối lưu Vì vậy cấu trúcvà vật liệu của bộ phận đun nóng phải tạo điều kiện thuận lợi cho sự đối lưu tựnhiên, hoặc phải tăng cường bằng sự đối lưu nhân tạo (tức là khuấy) Hệ sốtruyền nhiệt sẽ tăng lên 50% nếu có cánh khuấy

III.1.4/ Thiết bị và phương pháp thực hiện :

Tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ (nhiệt độ sôi của dung dịch ,% chất khôđầu vào và đầu ra , tính chất hóa lý của nguyên liệu và sản phẩm) , các chỉ tiêukinh tế kỹ thuật đặc trưng (qui mô sản xuất , tình hình thiết bị , năng lượng , hơi, lực lượng công nhân , trình độ thao tác …) dẫn đến có nhiều phương pháp đểthực hiện quá trình cô đặc như :

• Cô đặc dưới áp suất thường (thiết bị hở)

• Cô đặc dưới áp suất thấp (cô chân không)

• Cô một nồi hay nhiều nồi

• Cô gián đoạn hoặc liên tục

• Cô liên tục trong một nồi hay nhiều nồi

• Cô màng mỏng , cô ly tâm

Trong các phương pháp trên , người ta thường dùng phương pháp cô chânkhông với thiết bị cô đặc chân không nhiều nồi do các ưu điểm sau :

• Tiết kiệm hơi vì dùng được hơi thứ và ít tổn thất hơn các thiết bịkhác

• Chất lượng sản phẩm tốt và sản phẩm không bị nâu đen nhiều vì côđặc liên tục , nhiệt độ sôi thấp , thời gian cô nhanh

• Năng suất cao

Yêu cầu đối với thiết bị cô đặc :

• Vật liệu làm thiết bị không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm(thường dùng đồng thau , tráng men hoặc thép không rỉ)

• Cường độ truyền nhiệt cao nhất trong giới hạn chênh lệch nhiệt độnhất định

• Tiêu hao nguyên liệu trên một đơn vị bề mặt truyền nhiệt là nhỏnhất

• Cấu tạo đơn giản , dễ sửa chữa , dễ lắp ráp và tháo dỡ

• Phân bố hơi đều trong buồng bốc

• Dễ làm sạch bề mặt truyền nhiệt

• Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ và khí không ngưng

• Thu hồi bọt do hơi thứ mang theo

• Tổn thất năng lượng nhỏ nhất

Sau đây là sơ đồ hệ thống cô đặc chân không một nồi có thiết bị thu hồi chấtthơm :

III.2/ Cô đặc bằng phương pháp lạnh đông :

III.2.1/ Nguyên lý :

Khi giảm nhiệt độ của dung dịch chưa bão hòa xuống dưới nhiệt độ đóngbăng của nó thì dung môi (nước) sẽ đóng băng trước , còn chất hòa tan ( đường,muối, acid ) vẫn ở dạng dung dịch Tách tướng rắn khỏi tướng lỏng bằng cáchchiết , lọc hay ly tâm ( ly tâm vừa nhanh , vừa đỡ tổn thất nước quả ) người tathu được nước quả cô đặc Nước quả thường được làm lạnh đông ở –100C đến –

120C

III.2.2/ Những biến đổi của nguyên liệu :

 Biến đổi về vật lí và hóa lí :

Độ ẩm sẽ thay đổi ít hay nhiều tùy thuộc vào mức độ lạnh đông Khốilượng ẩm thay đổi dẫn đến sự tổn hao khối lượng tự nhiên của sản phẩm (do sựbốc hơi nước khi làm lạnh)

Sự chuyển pha từ lỏng sang rắn làm lạnh đông nguyên liệu

 Biến đổi về hóa học :

Khi lạnh đông , tốc độ các phản ứng hóa học , sinh học sẽ giảm dần vàtiến tới không đổi

 Biến đổi về sinh hóa , vi sinh :

Các enzim bị ức chế Hoạt động của vi sinh vật cũng bị ngừng trệ và tiêudiệt được hầu hết các vi sinh vật

 Biến đổi về cảm quan :

Quá trình lạnh đông ít dẫn tới sự biến đổi về màu , mùi , vị do đó khôngảnh hưởng nhiều đến giá trị cảm quan của nguyên liệu ban đầu

III.2.3/ Thiết bị và phương pháp thực hiện :

Trong thực tế , người ta có thể tiến hành lạnh đông theo các phương phápkhác nhau như : lạnh đông chậm , lạnh đông nhanh , lạnh đông siêu nhanh Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng Lạnh đông càng chậmthì kích thước tinh thể đá sẽ càng lớn và thời gian lạnh đông càng lâu Lạnhđông nhanh và lạnh đông siêu nhanh thời gian nhanh nhưng tốn nhiều nănglượng và thiết bị phải hiện đại Do đó tùy vào yêu cầu sản phẩm , điều kiệnkinh tế để chọn ra phương pháp lạnh đông thích hợp nhất

Yêu cầu đối với thiết bị lạnh đông là phải có cấu tạo lớp cách nhiệt tốt ,có các thiết bị kiểm tra , điều chỉnh tương đối chính xác các thông số cơ bản(nhiệt độ , độ ẩm), có bộ phận xử lí mùi của kho …

Các phương tiện lạnh đông thường gặp là : tủ lạnh , kho lạnh , phân xưởnglạnh…

III.3/ So sánh hai phương pháp cô đặc :

So với phương pháp cô đặc bằng đun nóng thì phương pháp cô đặc bằnglạnh đông gây tổn thất chất hòa tan nhiều hơn nhưng sản phẩm có chất lượngcao và giữ được chất dinh dưỡng nhiều hơn Trong khi đó khi dùng nồi cô đặcmột số chất quí như vitamin , protein bị ảnh hưởng và thay đổi , nguy cơ sảnphẩm bị hư hỏng cao Do đó để sản phẩm đạt chất lượng cao , người ta kết hợphai phương pháp này , lúc đầu cô đặc bằng chân không , sau đó làm lạnh đôngtiếp tục cho đến độ khô cần thiết

PHẦN HAI :MỘT SỐ SẢN PHẨM NƯỚC QUẢ CÔ ĐẶC

I/ NƯỚC CAM CÔ ĐẶC :[ 4 ]

I.1/ Tổng quan :

I.1.1/ Nguồn gốc quả citrus :

Citrus thuộc loại quả có múi , được trồng nhiều ở các vùng cận nhiệt đới.Từ xa xưa (cách đây 2000 năm trước Công Nguyên), quả citrus đã là vậtcống nạp của các quan lại và chư hầu đối với hoàng đế TaYu ở Trung Quốc.Tuy nhiên, có số tài liệu cho rằng quả citrus bắt nguồn từ những dốc núi củađỉnh Hymalaya ở Đông Bắc Ấn Độ Sau đó, chúng được đưa xuống Nam Ấnvà các nước thuộc khu vực Đông Nam Á Năm 310 trước Công Nguyên ,Theophrastus mang quả citrus đến Châu Âu Từ đây , Colombo đã mangchúng (cam chua, cam ngọt, chanh) đến vùng biển Địa Trung Hải, Châu Mỹ vàsau đó lan sang Châu Úc và Nam Phi

Trong những năm trước, Trung Quốc không chú ý lắm đến loại trái câynày Nhưng gần đây , cây citrus đã được chú ý nghiên cứu và đầu tư phát triển.Tại Ấn Độ đã có những vùng trồng và chế biến citrus lớn

I.1.2/ Sản phẩm từ citrus :

Nước quả citrus ép

Nước ép từ các loại quả citrus chiếm đến 70% trong tổng số các loại nướcép trái cây và rau quả được tiêu thụ ở Mĩ và chỉ đứng thứ hai trên thị trường thếgiới Trong đó , nước cam ép là một trong những sản phẩm được người tiêudùng ưa chuộng nhất

Nước cam cô đặc

Nước cam cô đặc có ưu điểm là bảo quản được lâu , chiếm một không gian nhỏ và tiện lợi trong việc sử dụng , khi được hòa tan thêm với 3 phần nước , ta sẽ có được dạng nước cam như nước cam nguyên chất Sản phẩm này đã làm một cuộc cách mạng lớn trong ngành công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ citrus vào năm 1945 Hiện nay tại các siêu thị ở Mĩ , nước quả cô đặc được tiêu thụ với số lượng lớn hơn tất cả các dạng nước cam và các loại nước quả khác cộng lại Một số loại cam được sử dụng để làm nước quả cô đặc như : Homosassa ,Parson Brown , Valencia … Các loại cam khác nhau sẽ có mùa trồng cũng như khả năng chống chịu thời tiết khác nhau , màu mùi và các thành

phần dinh dưỡng cũng khác nhau Riêng sự khác biệt về cấu trúc là một yếu tố

quan trọng để thiết kế các thiết bị trong dây chuyền sản xuất

Sau đây là đặc điểm của một số giống cam :

Bảng : Đặc điểm kĩ thuật của một số giống cam ( bảng 1.3 trang 17 - [5 ])

lượng quả ( g)

Đường kính quả (cm)

Chiều cao quả (cm)

Cam Bảo Hà

Cam Sành Bố Hạ

Cam Sành Phố Lu

Cam Đường Hải Dương

Cam Đường Nam Định

Cam Jaffa

Cam Valencia

Cam Washington Navel

198 224 450 67 78 100 161 134

6.8 7.5 10 5 5.6 6.5 8.4 7.0

6 6.6 8 4.4 8.8 5.0 5.4 5.5

11.5 12.75 6.7 8.72 10.12 12.4 11.5 13

0.82 0.87 0.4 0.5 0.09 0.38 0.4 0.35

3.2-3.8 // // // // // // //

Bảng : Thành phần hóa học của cam chanh Thanh Yên

75.95 3.24 3.49 1.22 022 2.4 0.22 170 0.02 0 1.27 4.74 3.49 0.67

Bảng : Bảng tổng kết việc sản xuất cam trên thế giới

( 1991 – 1992 Phòng thống kê Nông Nghiệp – Bộ Nông Nghiệp Mĩ )

I.1.3/ Cấu tạo quả Citrus :

Quả citrus được cấu tạo bởi một lớp vỏ flavedo ở bên ngoài có chứa các

sắc tố của quả và tinh dầu để giúp quả chống lại sâu bệnh và sự tấn công của các vi sinh vật có hại ( phần tinh dầu phải có trong dịch quả ép với số lượng

hạn chế ) Dưới lớp vỏ flavedo là lớp vỏ lụa mềm albedo Dưới lớp vỏ là phần

thịt quả được chia ra bởi các múi Mỗi múi chứa nhiều bọng nước , trong chứa nhiều dịch nước quả , các múi được gắn với nhau và gắn vào phần cùi hay tâmcủa quả Các tế bào dịch ép chứa lượng không bào lớn Ở giữa quả là phần

cùi, xung quanh có nhiều hạt , phần cùi và màng được xem là phần rag Phần

albedo , thịt , và hạt có chứa các hợp chất đắng sẽ gây vị đắng cho cam nếu

cam bị ép quá mức

Sau đây là cấu tạo của quả cam

Hình : Cấu tạo quả cam

1 Đỉnh quả 4 Phần chứa tinh dầu 7 Trục quả

2 Đáy quả 5 Albedo 8 Hạt

3 Flavedo 6 Màng ngăn

I.2/ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ :

I.2.1/ Mở đầu :

Cam, quýt nói riêng , các quả họ citrus nói chung rất dễ hư hỏng trong quátrình bảo quản Các hợp chất tạo mùi rất dễ bị oxy hóa chuyển mùi ôi khóchịu ; màu carotenoid cũng không bền ; các chất đắng từ vỏ , hạt đều rất dễ đivào dịch quả , … Ngoài ra , quả dễ bị nhiễm mốc và nhũn rất nhanh Do đó,chế biến là giải pháp thiết yếu cho họ quả citrus này Mặt khác , sản phẩm chếbiến rất giàu chất dinh dưỡng , giá trị cảm quan cao nên được nhiều người ưachuộng và mang lại hiệu quả kinh tế cho nhà sản xuất

I.2.2/ Qui trình công nghệ :

Quả hư , rác … Bã

Làm sạch, phân loại

Ép

Sản phẩm

QUI TRÌNH THIẾT BỊ SẢN XUẤT NƯỚC CAM CÔ ĐẶC

Chú thích :

1 Bộ phận bốc dỡ trái cây 11.Dây curoa

2 Làm sạch sơ bộ 12 Máy ép dịch

3 Phân loại sơ bộ 13 Bộ phận thu hồi dịch

4 Kho bảo quản 14 Xử lí trước khi cô

5 Hệ thống vận chuyển 15 Thiết bị cô đặc

6 Gàu vận chuyển 16, 17 Hệ thống làm lạnh

7 Bồn ngâm 18 Chiết rót

8 Bàn chải rửa 19 Thu hồi tinh dầu

9 Bàn phân loại 20 Hệ thống vệ sinh ACUS

10 Ray sắp xếp 21.Phòng điều khiển

22 Bộ phận rửa thịt quả

I.2.3/ Thuyết minh qui trình :

Bốc dỡ trái cây :

Quả được đưa đến nơi chế biến từ vùng trồng cây citrus hay từ kho chứanguyên liệu Trái cây từ cánh đồng thường có lẫn nhiều lá , cuống, cọng , đất …có thể ảnh hưởng đến thiết bị vận chuyển Do vậy trái cây thường qua bộ phậntách lá và các bộ phận cần loại bỏ khác Sau đó trái cây được vận chuyển tớinhà máy bằng xe tải hay các rơ-móc không mui Trái cây đến nhà máy nếubằng xe tải sẽ được bốc dỡ xuống bằng cầu thang di động bên mép xe hay cầuthang được lắp đặt ở nhà máy Trái cây sau khi bốc dỡ sẽ đi vào qui trình sảnxuất ngay hay đi vào kho chứa để sử dụng sau này

Phân loại và vệ sinh rau quả:

Nguồn gốc của loại trái cây ảnh hưởng đến sự chuẩn bị cần thiết cho mỗiloại trái cây trước khi ép Trái cây đến nhà máy trực tiếp từ nơi thu hoạchthường lẫn nhiều tạp chất Chúng sẽ được loại bỏ các phần như lá , cuống , cácphần thải khác trong quá trình sắp xếp , bốc dỡ hay ở giai đoạn đầu của quátrình chế biến Đối với những trái cây từ kho chứa thường không cần phải rửalại vì chúng đã được rửa sạch và loại bỏ các chất thải từ trước

Nguyên liệu cam thường được rửa bằng bàn chải Thiết bị rửa gồm cácbàn chải xoay dưới một vòi nước mạnh Nước rửa có thể được clo hóa để tăngkhả năng vệ sinh cho quả Vì các loại sản phẩm nước ép không trải qua khâuxử lí nhiệt nên khâu rửa quả có vai trò quan trọng để tránh nhiễm vi sinh vật Rửa quả cũng nhằm loại bỏ phần lớn rác rưởi và các loại quả bị hư còn lẫn vàonguyên liệu