Nghiên cứu quy trình sản xuất bột dứa hòa tan

TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quy trình sản xuất bột dứa hoà tan NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm bột dứa chứa các chất có lợi cho sức khỏe, Nội dung nghiên cứu:

Trang 1

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

Trang 2

HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thuý GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

2 PGS.TS Đồng Thị Thanh Thu

3 TS Huỳnh Ngọc Oanh

4 TS Ngô Đại Nghiệp

5 TS Võ Đình Lệ Tâm

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Thị Ngọc Thuý MSHV: 11110218

Ngày, tháng, năm sinh: 08/11/1987 Nơi sinh: Tp.HCM

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và đồ uống Mã số: 605402

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quy trình sản xuất bột dứa hoà tan

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm bột dứa chứa các chất có lợi cho sức khỏe,

Nội dung nghiên cứu:

o Khảo sát tỷ lệ các thành phần của quả;

o Khảo sát các thông số chỉ tiêu của thịt dứa: độ ẩm, vitamin C

o Khảo sát các chỉ tiêu của dịch dứa tươi: đường tổng, đường khử, vitamin C, hoạt tính bromelain, protein, pH, độ Bx;

o Khảo sát hoạt tính bromelain của dịch dứa sau khi điều chỉnh pH;

o Khảo sát chế độ sấy phun: nồng độ chất khô của dịch dứa trước khi sấy, nhiệt độ đầu vào của tác nhân gia nhiệt, lưu lượng nhập liệu, áp lực khí nén;

o Khảo sát tỷ lệ phối trộn đường Chitosan oligosaccharide với dịch dứa trước khi sấy: tính kháng oxy hoá, đường tổng, đường khử;

o Khảo sát đánh giá mức độ ưa thích đối với sản phẩm

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2013

III CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Ngô Đại Nghiệp

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS Ngô Đại Nghiệp

Tp.HCM, ngày……tháng……năm 2013

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

Trang 4

HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thuý GVHD: TS Ngơ Đại Nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện luận văn, tơi đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ phía quý Thầy Cơ ở khoa Cơng nghệ Thực phẩm, trường Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Tp.HCM, quý thầy cơ ở Bộ Mơn Cơng nghệ Thực Phẩm khoa Kỹ Thuật Hĩa học trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM và bạn bè ở Bộ mơn Sinh hĩa Khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM

Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Ngơ Đại Nghiệp, người

đã nhiệt tình truyền đạt, hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này

Cuối cùng, tơi xin chân thành cám ơn các bạn cùng khoa đã nhiệt tình giúp

đỡ, động viên tơi trong suốt quá trình học tập và hồn thành luận văn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2013

Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Ngọc Thuý

Trang 5

5

TÓM TẮT

Nghiên cứu quy trình sản xuất bột dứa hoà tan chứa các chất có lợi cho sức

sinh học cao, đồng thời góp phần làm đa dạng hóa và nâng cao giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm đồ uống tại Việt Nam là lý do chúng tôi thực hiện nghiên cứu này

Nghiên cứu đã đưa ra được các thông số tối ưu cho quá trình sấy phun: nồng

độ chất khô của dịch dứa sau khi pha loãng là 8% và sau khi phối trộn với maltodextrin trước khi sấy là 20%, nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy là 150oC, lưu lượng nhập liệu là 0,0083lít/phút, áp lực khí nén 4,0bar ứng với pH dịch dứa trước khi sấy là 4,0 Hiệu suất thu hồi chất khô cho quá trình sấy là 45,07% Bột dứa thu được sau khi sấy đạt 248,62ppm vitamin C; 1,95 (N×6,25) % protein; hoạt tính bromelain 34519,23UI/mg; hàm lượng đường khử và đường tổng lần lượt là 12,6%

và 66,3%; độ ẩm bột dứa là 4,03%; sản phẩm có khả năng kháng oxy hóa đạt 67,04%

Từ khóa: bột dứa, bromelain, chitosan oligosaccharide, Ananas comosus, sấy phun,

xơ tiêu hóa sinh học

SUMMARY

Study on producing pineapple soluble powder including some helpful nutritional substances for your health, specialy to keep bromelain and have higher biology investigated fiber, and to make diversify and increase nutritional value more than for Vietnam beverage products are the reasons we did in this research

The best value of spraying dryer are followed as the dry matter concentration

of pineapple solution after diluting is 8% and after mixing with maltodextrin before drying is 20%, the inlet temperature of the drying agent is at 150oC, the input flow

is 0,0083liters/min, the compressed air pressure is 4,0bar with pH value before drying is 4,0 The recovery of dry matter for the drying process is 45,07% Pineapple powder is obtained was 248,62ppm vitamin C; 1,95 (N×6,25) % protein; the bromelain’s activity is 34519,23UI/mg; the reducing sugar content and total

Trang 6

sugar are alternated 12,6% and 66,3%, the moisture of pineapple powder is 4,03%, the oxidation resistant of product is 67,04%

Keywords: pineapple powder, bromelain, chitosan oligosaccharide, Ananas

comosus, spray drying, biology investigated fiber

Trang 7

7

LỜI CAM ĐOAN

Công trình nghiên cứu đề tài luận văn này do chính tôi thực hiện, tôi cam đoan không sao chép bất kỳ dữ liệu nào từ các công trình nghiên cứu khác Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web theo danh mục tài liệu của luận văn

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Ngọc Thuý

Trang 8

MỤC LỤC

MỤC LỤC 8

DANH MỤC HÌNH 13

DANH MỤC BẢNG 16

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 20

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 21

1.1 Đặt vấn đề 21

1.2 Cơ sở khoa học, tính thực tiễn, ý nghĩa của đề tài 22

1.3 Mục tiêu của đề tài 22

1.4 Giới hạn của đề tài 23

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 2.1 Tổng quan về nguyên liệu dứa 24

2.1.1 Nguồn gốc 24

2.1.2 Phân loại 24

2.1.2.1 Phân loại theo khoa học 24

2.1.2.2 Phân loại theo giống 24

2.1.3 Thành phần dinh dưỡng 26

2.1.4 Đặc điểm thực vật 28

2.1.5 Điều kiện sinh trưởng 29

2.1.6 Giá trị của dứa đối với sức khoẻ con người 30

2.2 Tổng quan về bromelain 30

2.2.1 31

2.2.2 Tính chất vật lí của bromelain 31

Trang 9

9

2.2.3 32

2.2.3.1 32

2.2.3.2 33

2.2.4 Hoạt tính của bromelain 33

2.2.4.1 Hoạt tính phân giải 33

2.2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bromelain 34

2.3 Tổng quan về Chitosan oligosaccharide 36

2.3.1 Tính chất 36

2.3.2 Ứng dụng 36

2.4 Kỹ thuật sấy phun 36

2.4.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy phun 36

2.4.2 Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy 38

2.4.3 Thiết bị sấy phun 39

2.4.4 Các giai đoạn của quá trình sấy phun 42

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sấy 42

2.5 Các công trình nghiên cứu trước đây 43

2.5.1 Nghiên cứu về thành phần hoá học của dứa 43

2.5.2 Những nghiên cứu về kỹ thuật sấy phun trong công nghệ chế biến các sản phẩm từ rau quả 43

2.5.2.1 Sấy phun bột cà chua: Hoàn nguyên các đặc tính và màu sắc 44

2.5.2.2 Sấy phun bột dứa có bổ sung Maltodextrin 44

2.5.3 Những nghiên cứu về Chitosan và Chitosan oligosaccharide 45

2.5.3.1 Tính năng của Chitin và Chitosan 45 2.5.3.2 Sản phẩm thủy phân bằng enzyme và hoạt tính sinh học của chitosan

Trang 10

oligosaccharide (COS) 45

2.5.3.3 Tác động vi bao của Chitooligosaccharide lên tính chất vật lý, cảm quan của sữa 46

2.5.3.4.Điều chế của quá trình chuyển hóa lipid bởi hỗn hợp của protamine và chitooligosaccharide qua lipase tụy hoạt động ức chế trong một mô hình chuột

47

2.5.4 Những nghiên cứu về Bromelain 48

2.5.4.1 Tác động của nhiệt độ lên tính bền nhiệt của Bromelain từ giống dứa Cayene 48

2.5.4.2 Hoạt tính Bromelain và tiềm năng như một tác nhân chống ung thư: Bằng chứng và quan điểm hiện tại 48

2.5.4.3 Tính bền nhiệt của bromelain tự do và phức bromelain – polyphenol trong nước ép dứa 49

2.5.4.4 Ứng dụng trong điều trị của Protease dứa (Bromelain) 49

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50

3.1 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 50

3.1.1 Sơ đồ nghiên cứu 50

3.1.2 Nguyên liệu 51

3.1.3 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 51

3.1.3.1 Dụng cụ, thiết bị 51

3.1.3.2 Hóa chất 51

3.1.4 Phương pháp nghiên cứu 52

3.1.4.1 Phương pháp phân tích 52

3.1.4.2 Phương pháp xử lý số liệu: xử lý ANOVA bằng phần mềm Stagraphic Plus 5.1 126

Trang 11

11

3.2 Nội dung nghiên cứu 126

3.2.1 Quy trình sản xuất dự kiến 126

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 128

3.2.3 Nội dung nghiên cứu 131

3.2.3.1 Khảo sát tỉ lệ các phần của quả dứa 131

3.2.3.2 Khảo sát các thông số của thịt dứa 131

3.2.3.3 Khảo sát các thông số của dịch dứa 131

3.2.3.4 Khảo sát hoạt tính bromelain sau khi điều chỉnh pH dịch dứa 131

3.2.3.5 Khảo sát chế độ sấy phun 132

3.2.3.6 Đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng 134

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 135

4.1 Khảo sát tỷ lệ các phần của quả dứa 135

4.2 Khảo sát thông số của thịt dứa 135

4.3 Khảo sát các chỉ tiêu của dịch dứa 136

4.4 Khảo sát ảnh hưởng của pH lên hoạt tính bromelain 137

4.5 Khảo sát chế độ sấy phun 139

4.5.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến chế độ sấy phun 139

4.5.2 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến chế độ sấy phun 155

4.5.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến chế độ sấy phun 165

4.5.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến chế độ sấy phun 174

4.6 Khảo sát tỷ lệ phối trộn dung dịch Chitosan oligosaccharide (COS) vào dịch dứa trước khi sấy 184

4.7 Phân tích sản phẩm 189

Trang 12

4.7.1 Kết quả phân tích cảm quan đánh giá mức độ ưa thích của người tiêu dùng

189

4.7.1.1 Mô tả sản phẩm thí nghiệm: 189

4.7.1.2 Lượng mẫu: 189

4.7.1.3 Người thử: 189

4.7.2 Kết quả 189

4.8 Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh 189

4.9 Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa lý 190

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 191

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

PHỤ LỤC 1 - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ANOVA 125

PHỤ LỤC 2 - MẪU PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN 172

PHỤ LỤC 3 - KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN 173

PHỤ LỤC 4 - CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 175

PHỤ LỤC 5 - ĐỒ THỊ ĐƯỜNG CHUẨN 185

PHỤ LỤC 6 - MỘT SỐ HÌNH ẢNH 187

PHIẾU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM CHỈ TIÊU VI SINH

PHIẾU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM CHỈ TIÊU HÓA LÝ

Trang 13

13

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Các giống dứa 26

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bột dứa dự kiến 55

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình lấy dịch dứa tươi 59

Hình 3.3 Sơ đồ quy trình điều chỉnh pH dịch dứa 60

Hình 4.1 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của sự thay đổi pH lên hoạt tính bromelain66 Hình 4.2 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên hoạt tính bromelain của dịch dứa hoạt nguyên sau khi sấy 68

Hình 4.3 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên hàm lượng vitamin C của dịch dứa hoạt nguyên sau khi sấy 70

Hình 4.4 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên hàm lượng protein của dịch dứa hoạt nguyên sau khi sấy 72

Hình 4.5 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên hàm lượng đường khử của dịch dứa hoạt nguyên sau khi sấy 74

Hình 4.6 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên hàm lượng đường tổng của dịch dứa hoạt nguyên sau khi sấy 76

Hình 4.7 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên hiệu suất thu hồi chất khô bột dứa sau khi sấy 78

Hình 4.8 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên vận tốc bay hơi ẩm trong quá trình sấy 80

Hình 4.9 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên độ ẩm của bột dứa sau sấy 82

Hình 4.10 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên hoạt tính bromelain của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 84 Hình 4.11 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên

Trang 14

hàm lượng vitamin C của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 85 Hình 4.12 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên hàm lượng protein của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 86 Hình 4.13 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên hàm lượng đường khử của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 88 Hình 4.14 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên hàm lượng đường tổng của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 89 Hình 4.15 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên hiệu suất thu hồi chất khô bột dứa sau sấy 90 Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên độ

ẩm của bột dứa sau sấy 91 Hình 4.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy lên vận tốc bay hơi ẩm trong quá trình sấy 92 Hình 4.18 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên hoạt tính bromelain của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 94 Hình 4.19 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên hàm lượng vitamin C của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 95 Hình 4.20 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên hàm lượng protein của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 96 Hình 4.21 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên hàm lượng đường khử của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 97 Hình 4.22 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên hàm lượng đường tổng của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 98 Hình 4.23 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên hiệu suất thu hồi chất khô bột dứa sau khi sấy phun 99 Hình 4.24 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên độ ẩm của bột

Trang 15

15

dứa sau khi sấy phun 100 Hình 4.25 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu lên vận tốc bay hơi

ẩm trong quá trình sấy phun 101 Hình 4.26 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên hoạt tính bromelain của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 103 Hình 4.27 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên hàm lượng vitamin

C của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 104 Hình 4.28 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên hàm lượng protein của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 105 Hình 4.29 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên hàm lượng đường khử của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 107 Hình 4.30 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên hàm lượng đường tổng của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy 108 Hình 4.31 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên hiệu suất thu hồi chất khô bột dứa sau khi sấy phun 109 Hình 4.32 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên độ ẩm của bột dứa sau khi sấy phun 110 Hình 4.33 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của áp lực khí nén lên vận tốc bay hơi ẩm trong quá trình sấy phun 111 Hình 4.34 Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi khả năng kháng oxy hóa ở từng tỷ lệ bổ sung COS trước và sau khi sấy phun 114 Hình 4.35 Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường khử ở từng tỷ lệ bổ sung COS trước và sau khi sấy phun 115 Hình 4.36 Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường tổng ở từng tỷ lệ bổ sung COS trước và sau khi sấy phun 116

Trang 16

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Phân loại dứa theo giống 25

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt quả dứa 27

Bảng 2.3 Tính chất vật lý của bromelain thân 32

Bảng 2.4 Hoạt tính phân giải casein của bromelain 34

Bảng 2.5 Hoạt tính phân giải Benzoyl – Arginine amide (BAA) của bromelain 34

Bảng 4.1 Tỷ lệ các phần của quả dứa 63

Bảng 4.2 Độ ẩm và hàm lượng vitamin C của thịt dứa 63

Bảng 4.3 Một số chỉ tiêu tính trong 100g dịch dứa tươi và 100g dịch dứa khô 64

Bảng 4.4 Sự thay đổi pH dịch dứa ảnh hưởng lên hoạt tính bromelain 66

Bảng 4.5 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến hoạt tính bromelain (UI/mg) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 67

Bảng 4.6 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến hàm lượng vitamin C (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 69

Bảng 4.7 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến hàm lượng protein (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 71

Bảng 4.8 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến hàm lượng đường khử (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 73

Trang 17

17

Bảng 4.9 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến hàm lượng đường tổng (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 75 Bảng 4.10 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến hiệu suất thu hồi chất khô (%) của bột dứa sau khi sấy 77 Bảng 4.11 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến vận tốc bay hơi ẩm trong quá trình sấy 79 Bảng 4.12 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch dứa sau khi phối trộn MD ứng với các tỷ lệ pha loãng dịch dứa đến độ ẩm (%) của bột dứa sau khi sấy 81 Bảng 4.13 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến hoạt tính bromelain (UI/mg) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 83 Bảng 4.14 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến hàm lượng vitamin C (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 85 Bảng 4.15 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến hàm lượng protein (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 86 Bảng 4.16 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến hàm lượng đường khử (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 87 Bảng 4.17 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến hàm lượng đường tổng (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 89 Bảng 4.18 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến hiệu suất thu hồi chất khô (%) của bột dứa sau khi sấy 90 Bảng 4.19 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến độ ẩm (%) của bột dứa sau khi sấy 91 Bảng 4.20 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy đến vận tốc bay hơi

ẩm trong quá trình sấy 92 Bảng 4.21 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến hoạt tính bromelain (UI/mg)

Trang 18

của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 93 Bảng 4.22 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến hàm lượng vitamin C (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 95 Bảng 4.23 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến hàm lượng protein (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 96 Bảng 4.24 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến hàm lượng đường khử (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 97 Bảng 4.25 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến hàm lượng đường tổng (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 98 Bảng 4.26 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến hiệu suất thu hồi chất khô (%) của bột dứa sau khi sấy 99 Bảng 4.27 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến độ ẩm (%) của bột dứa sau khi sấy 100 Bảng 4.28 Sự ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu đến vận tốc bay hơi ẩm trong quá trình sấy 101 Bảng 4.29 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến hoạt tính bromelain (UI/mg) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 102 Bảng 4.30 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến hàm lượng vitamin C (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 104 Bảng 4.31 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến hàm lượng protein (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 105 Bảng 4.32 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến hàm lượng đường khử (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 106 Bảng 4.33 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến hàm lượng đường tổng (mg%) của dịch dứa hoàn nguyên sau khi sấy phun 108 Bảng 4.34 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến hiệu suất thu hồi chất khô (%) của

Trang 19

19

bột dứa sau khi sấy 109 Bảng 4.35 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến độ ẩm (%) của bột dứa sau khi sấy 110 Bảng 4.36 Sự ảnh hưởng của áp lực khí nén đến vận tốc bay hơi ẩm trong quá trình sấy 111 Bảng 4.37 Sự ảnh hưởng của dung dịch Chitosan Oligosaccharide khi phối trộn với dịch dứa 113 Bảng 4.38 Kết quả phân tích chi tiêu vi sinh đối với bột dứa 118 Bảng 4.39 Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa lý đối với bột dứa 119

Trang 20

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

MD: Maltodextrin

COS: Chitosan Oligosaccharide

Trang 21

21

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam là nước nhiệt đới gió mùa, lãnh thổ đất nước trải dài trên nhiều vĩ tuyến nên hình thành nhiều tiểu vùng khí hậu khác nhau tạo nên điều kiện khí hậu, đất đai rất đa dạng, do đó rau quả của Việt Nam cũng rất đa dạng Rau quả Việt Nam là rau quả nhiệt đới, ngon, quý hiếm, chỉ trồng được ở Việt Nam và một vài nước láng giềng của Việt Nam như dứa, xoài, thanh long, vú sữa, nhãn, sầu riêng, chôm chôm, măng cụt, và một số loại rau củ

Rau quả đang là lựa chọn hàng đầu hiện nay bởi trong thành phần dinh dưỡng của rau quả, hàm lượng đường, xơ, vitamin và muối khoáng rất cao Đây là những thành phần dinh dưỡng rất quan trọng đến sức khỏe của con người Đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao giá trị dinh dưỡng … là những xu hướng hiện đang được ứng dụng vào ngành công nghiệp chế biến rau quả tại Việt Nam Chính vì thế, Việt Nam đã xây dựng nhiều nhà máy chế biến rau quả với thiết bị hiện đại nhập khẩu từ các nước châu Âu, Mỹ và Nhật v…v… Sản phẩm chính là đồ hộp, đông lạnh, nước quả

cô đặc, sấy khô từ dứa, vải, chôm chôm, thanh long, xoài, dừa, bưởi, dưa chuột … Trong đó, sản phẩm dạng bột từ rau quả hiện đang trở nên được ưa chuộng bởi tính

đa dạng, tiện lợi, và đáp ứng được những giá trị về dinh dưỡng đối với sức khoẻ con người

Dứa là được xem là “hoàng hậu” của các loại quả, không những mang vẻ đẹp bên ngoài mà dứa giàu dinh dưỡng Trên thị trường hiện nay có nhiều sản phẩm chế biến từ dứa như mứt dứa, dứa đóng hộp, dứa sấy v…v…

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, việc sản xuất ra một sản phẩm mới từ dứa “bột dứa” hứa hẹn sẽ mang lại một dạng thức uống có lợi cho sức khỏe, nhanh gọn, tiện dụng, đáp ứng được thị hiếu tiêu dùng và góp phần đa dạng hóa sản phẩm

Vì vậy mục tiêu của đề tài là tìm thông số tối ưu nhất cho quy trình sản xuất

Trang 22

sản phẩm bột dứa có lợi cho sức khỏ ử nghiệm trên quy mô sản xuất

1.2 Cơ sở khoa học, tính thực tiễn, ý nghĩa của đề tài

Ở nước ta, dứa được trồng khá phổ biến, nhiều địa phương đã xây dựng nên thương hiệu dứa đặc sản như Tam Điệp – Ninh Bình, Tiền Giang, Kiên Giang… Vì vậy nguồn nguyên liệu dồi dào và khá rẻ tiền Quy trình sản xuất các sản phẩm từ dứa đã trở nên phổ biến và nhận được sự ưa chuộng từ người tiêu dùng Nghiên cứu này nhằm xây dựng một quy trình sản xuất sản phẩm mới từ dứa không những làm

đa dạng hóa sản phẩm, tiện dụng mà còn cung cấp một giá trị dinh dưỡng giàu lợi

ích cho sức khỏe

1.3 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm bột dứa chứa các chất có lợi cho sức

sinh học cao, đồng thời góp phần làm đa dạng hoá và nâng cao giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm đồ uống tại Việt Nam

ứu tập trung khảo sát:

o Khảo sát tỷ lệ các thành phần của quả;

o Khảo sát các thông số chỉ tiêu của thịt dứa: độ ẩm, vitamin C

o Khảo sát các chỉ tiêu của dịch dứa tươi: đường tổng, đường khử, vitamin C, hoạt tính bromelain, protein, pH, độ Bx;

o Khảo sát hoạt tính bromelain của dịch dứa sau khi điều chỉnh pH;

o Khảo sát chế độ sấy phun: nồng độ chất khô của dịch dứa trước khi sấy, nhiệt độ đầu vào của tác nhân gia nhiệt, lưu lượng nhập liệu, áp lực khí nén;

o Khảo sát tỷ lệ phối trộn đường Chitosan Oligosaccharide với dịch dứa trước khi sấy: tính kháng oxy hoá, đường tổng, đường khử;

o Khảo sát đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng: mức độ ưa thích đối với sản phẩm

Trang 23

23

1.4 Giới hạn của đề tài

Sản phẩm được tiến hành nghiên cứu và xây dựng quy mô ở phòng thí nghiệm

Trang 24

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về nguyên liệu dứa

2.1.2 Phân loại

2.1.2.1 Phân loại theo khoa học [7]

Tên khoa học: Ananas comosus

Giới (regnum):: Plantae

Bộ (ordo): Poales

Họ (familia): Bromeliaceae

Phân họ (subfamilia): Bromelioideae

Chi (genus): Ananas

Loài (species): Ananas comosus

Tên tiếng Anh: Pineapple

2.1.2.2 Phân loại theo giống

Dứa có nhiều loại nhưng có thể gộp chung thành 3 giống:

Trang 25

25

Bảng 2.1 Phân loại dứa theo giống [7]

(kg)

Đặc điểm

Mắt lồi, dạng trụ, tương đối đều Thịt quả vàng đậm

Vị ngọt, thơm Trồng nhiều nhất ở Việt Nam

Mắt phẳng và nông Thịt kém vàng, nhiều nước

Ít ngọt và kém thơm Phù hợp chế biến công nghiệp nhưng chưa phổ biến ở Việt Nam

Mắt to, sâu Thịt vàng nhạt, có chỗ trắng

Vị chua, ít thơm, nhiều nước Tập trung ở khu vực Vĩnh Phú Tại Việt Nam, dứa được trồng nhiều nơi Quả dứa có giá trị kinh tế rất cao vì

dễ trồng, không đòi hỏi đất tốt, mau thu hoạch, năng suất cao, từ khi trồng đến khi

ăn quả trung bình khoảng 12 – 14 tháng, giá trị dinh dưỡng cao và chứa nhiều bromelain

Trang 26

Trang 27

27

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt quả dứa [26]

Thành phần 100g

thịt quả Thành phần

100g thịt quả

Thành phần

100g thịt quả

11 Tyrosine (g) 0,012

Dạng thực phẩm chứa acid folic (mcg)

Trang 28

rễ khó tiếp xúc với đất Đó là nguyên nhân chính làm cho vườn dứa chóng tàn Vì vậy những vùng trồng dứa tập trung chỉ nên thu hoạch 2÷3 vụ quả, kéo dài hơn nữa thì năng suất thấp, quả nhỏ dần, kém chất lượng, sâu bệnh phát triển nặng [7]

Trang 29

- Hình xoắn ốc, lá hẹp dài giống hình lưỡi kiếm

- Phân bố xòe đều ra bốn phía, dài từ 85÷200cm, rộng từ 4÷10cm Mỗi cây có khoảng từ 20 lá trở lên

- Màu xanh nhạt, xanh vàng, xanh pha đỏ hay xanh thẫm Viền lá có gai ngắn hoặc không có gai Mỗi lá có một lớp phấn trắng [7]

 Hoa:

- Mỗi chùm hoa có rất nhiều hoa nhỏ, bọc quanh cuống hoa chung

- Số hoa càng nhiều thì khối lượng quả càng lớn (mỗi hoa là một mắt dứa) Khi cây đã ra hoa thì số mắt sẽ cố định, không tăng thêm nữa

- Trung bình mỗi chùm có 40÷150 hoa [7]

Quả dứa là một quả kép Khi quả chín, vỏ quả từ mảu tím thẫm trở sang tím xanh, dần dần một vài hang nhỏ ở phía dưới biến vàng và sau cùng toàn cả quả đều màu vàng hay màu đỏ Quả lớn hay nhỏ, hình dạng, màu sắc cũng tuy theo mỗi giống dứa mà khác nhau Cùng một giống dứa nhưng nhiệt độ cao hay thấp, thời gian sinh trưởng dài ngắn, cây mạnh hay yếu cũng ảnh hưởng đến quả lớn nhỏ khác nhau Quả dứa sinh trưởng trong thời kỳ nhiệt độ cao, độ ẩm lớn thì thời gian sinh trưởng ngắn hơn thời kỳ khô hạn hay rét [7]

2.1.5 Điều kiện sinh trưởng

 Nhiệt độ: dứa là cây nhiệt đới nên thích nhiệt độ cao, thích hợp nhất từ 21 –

27oC (giới hạn cho phép không dưới 15oC và không trên 35oC)

 Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1200 – 2000mm là thích hợp với sự sinh

Trang 30

trưởng và phát triển của cây dứa Nhu cầu nước hàng ngày của dứa từ 1,25 –

2mm [7]

 Độ ẩm không khí trung bình hàng năm cần thiết từ 75% trở lên

 Ánh sáng đủ giúp năng suất tăng, hàm lượng đường trong dứa cao, vỏ quả

bóng đẹp, thích hợp cho việc xuất khẩu quả tươi và chế biến

 Cây dứa không kén đất, đất tơi xốp, thoát nước nhanh thích hợp cho trồng

dứa Đất trồng dứa tốt nhất là đất cát pha, đất đỏ mới khai phá, đất sâu, nhiều chất màu và có đủ chất sắt, độ pH từ 4,5 – 5%

2.1.6 Giá trị của dứa đối với sức khoẻ con người

Dứa là loại quả cây nhiệt đới có mùi vị đặc trưng và rất có lợi cho sức khoẻ Dứa chứa nhiều Ca, K, chất xơ, và vitamin C, rất ít chất béo và cholesterol [19]

Vitamin C trong cơ thể là chất chống oxy hoá tan trong nước, chống sự tấn công lên các tế bào thông thường của các gốc tự do Đồng thời dứa cũng là nguồn rất giàu vitamin B1, B6, Cu, chất xơ tiêu hoá và cũng có khả năng hỗ trợ tiêu hoá, quả cây có tác dụng chống viêm [19]

Ngoài ra, trong quả và thân dứa còn có bromelain, là một enzyme có tác dụng thuỷ phân protein, giúp cho các vết thương ở niêm mạc dạ dày chóng thành sẹo Trong y học, bromelain được sử dụng để làm giảm đau nhanh sau phẫu thuật, giảm thời gian tan các vết bầm tím và chống viêm Bromelain còn có khả năng làm giảm nguy cơ đột quỵ đối với các bệnh nhân tim mạch, tăng khả năng hấp thu các loại thuốc đặc biệt là các thuốc kháng sinh như amoxicilline hay tetracycline và kiểm soát sự phát triển của các tế bào ung thư [19], [16]

Bromelain có khả năng kích thích hoá chất hoạt động trong cơ thể Bằng cách phá bỏ fibrin, bromelain giúp ngăn ngừa đông máu và cải thiện lưu thông máu Hoạt động của enzyme ngăn ngừa sự tích tụ của các mảng bám trong động mạch và làm chậm quá trình đông máu của tiểu cầu [16]

2.2 Tổng quan về bromelain

Trang 31

31

2.2.1

Bromelain là enzyme có nhiều trong quả dứa

Bromelain là nhóm protease thực vật được thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc

biệt là từ thân (EC-3.4.22.32) và quả dứa (EC-3.4.22.33) Ở mỗi bộ phận khác nhau thì Bromelain có pH tối ưu khác nhau và cấu tạo cũng có sự khác nhau

Bromelain có trong toàn bộ cây dứa, nhưng nhiều nhất là trong quả Bromelain

là nhóm endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptid nội phân tử protein

để chuyển phân tử protein thành các đoạn nhỏ gọi là các peptide

Thành phần chủ yếu của Bromelain có chứa nhóm sulfurhydryl thủy giải protein.[5]

2.2.2 Tính chất vật lí của bromelain

Murachi và cộng sự năm 1964 đã nghiên cứu về tính chất vật lý của

bromelain trích từ thân cây dứa và thấy như sau:

Bảng 2.3 Tính chất vật lý của bromelain thân [5]

Trang 32

** : trong

Trang 33

33

Các nghiên cứu ghi nhận, polypeptide của bromelain thân có acid amin đầu amin là valine và đầu carboxyl là glycine; còn đối với bromelin quả, acid amin đầu amin là alanine [5]

2.2.4 Hoạt tính của enzyme bromelain

Thịt quả dứa chỉ có hoạt tính Bromelain kể từ 3 tháng trước khi chín Trong đó hoạt tính cao nhất là khoảng 20 ngày trước khi chín Khi quả chín, hoạt tính bromelain giảm xuống nhưng không mất hẳn

2.2.4.1 Hoạt tính phân giải

Bromelain có 3 hoạt tính khác nhau: peptidase, amidase và esterase, hoạt tính esterase ở bromelain hơn papain và ficin [5]

Khả năng phân giải các cơ chất tự nhiên của bromelain

Trang 34

Bảng 2.4 Hoạt tính phân giải casein của bromelain

Khả năng phân giải các cơ chất nhân tạo của bromelain

Bảng 2.5 Hoạt tính phân giải Benzoyl – Arginine amide (BAA) của bromelain

2.2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bromelain

Giống như các loại chất sinh học khác, bromelain cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, ion kim loại, một

số nhóm chức, phương pháp ly trích, phương pháp tinh sạch

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ của phản ứng xúc tác chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: thời gian tác động càng dài thì nhiệt độ sẽ có những thay đổi làm ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme, nồng độ cơ chất, dạng tồn tại của enzyme

Ví dụ: Ở dịch chiết quả dứa (pH = 3,5) khi tăng nhiệt độ lên đến 60oC thì bromelain vẫn còn hoạt tính nhưng nếu tăng cao quá thì bromelain bị mất hoạt

Trang 35

35

tính Ở 5oC, pH 4-10 thì enzyme giữ hoạt tính tối đa trên casein trong 24h Ở

55oC, pH 6,1 thì enzyme mất 50% hoạt tính trong vòng 20 phút [5]

Ảnh hưởng của pH

pH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme

pH thích hợp nhất đối với bromelain không ổn định mà phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian phản ứng, bản chất và nồng độ cơ chất, độ tinh sạch của enzyme, bản chất của dung dịch đệm, sự có mặt của chất tăng hoạt

Biên độ pH khá rộng từ 3-10 nhưng pH tối ưu thường nằm trong khoảng

5-8 tùy cơ chất: gelatin:5-6, casein: 7-5-8 [5]

ởng bởi các ion kim loại

Các ion kim loại thường gắn với phân tử protein tại các trung tâm hoạt động, do đó ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme Vì bromelain thuộc nhóm protease cystein, trung tâm hoạt động có nhóm –SH đều là hoạt chất hoạt hóa cho bromelain Ví dụ: KCN, Thioglycolic Acid, Cystein, Sulfid, Sisulfid, Cianit…

Bromelain bị ức chế bởi những ion hoặc hợp chất có ái lực mạnh hơn nhóm –SH, các tác nhân oxi hóa, halogen hóa, ankyl hóa như: Iodoacetate, bromoacetate, clo acetophenol, H2O2, methyl bromur

Các ion kim loại như: Fe, Cu, Ag, Sb, Zn có xúc tác làm ổn định cấu trúc phân tử bromelain [5]

Ảnh hưởng bởi cơ chất

Trên những cơ chất khác nhau, bromelain có hoạt tính khác nhau Nếu cơ chất là hemoglobin thì khả năng phân giải cùa bromelain mạnh hơn papain gấp 4 lần, nếu cơ chất là casein thì hoạt tính của bromelain tương tự như papain Đối với các cơ chất tổng hợp như BAA (Benzoyl-L-Arginine amide), BAEE (Benzoyl-L-Arginine ethyl ester) thỉ khả năng thuỷ giải của bromelain yếu hơn papain [5]

Trang 36

2.3 Tổng quan về Chitosan oligosaccharide

2.3.1 Tính chất

Chitosan oligosaccharide (COS) là một loại oligosaccharide từ chitin hoặc chitosan bằng phương pháp phân huỷ hoá học hoặc enzyme, có khả năng tan trong nước

Tên hoá học: 2-mino-β-1,4-glucose polymer

Trong thực phẩm, loại đường di- và tri- có những chức năng khác nhau như hồi phục huyết áp, giảm cholesterol, tăng miễn dịch và cải thiện sự bí nước

Trong nông nghiệp, nó được dùng để điều chỉnh các tác nhân phát triển cây trồng và thuốc trừ sâu sinh học mới Đường tetra-, penta- và hexa- có tính năng nổi bật về bệnh chậm phát triển ở cây trồng

Ngoài ra, chitosan oligosaccharide cũng dùng trong mỹ phẩm như khả năng chống lão hoá, làm trắng da và giữ ẩm

2.4 Kỹ thuật sấy phun

2.4.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy phun

Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do:

Trang 37

37

- Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu

- Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

Quá trình sấy phun có một số điểm khác biệt hơn so với các quá trình sấy khác Mẫu nguyên liệu đưa vào sấy phun có dạng lỏng, còn sản phẩm thu được sau khi sấy có dạng bột Mẫu nguyên liệu khi vào thiế bị sấy sẽ được phân tán hành những hạt nhỏ li ti trong buồng sấy Chúng được tiếp xúc với tác nhân sấy Kết quả

là hơi nước được bốc đi nhanh chóng Các hạt sản phẩm được tách ra hỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng [6]

Quá trình sấy phun có những ưu điểm sau:

- Thời gian tiếp xúc giữa các hạt lỏng và tác nhân sấy trong thiết bị rất ngắn,

do đó nhiệt độ của mẫu nguyên liệu đem sấy không bị tăng quá cao Nhờ đó, sự tổn thất các hợp chất dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt độ có trong mẫu là không đáng kể

- Sản phẩm sấy phun thu được là những hạt có hình dạng và kích thước tương đối đồng nhất Tỷ lệ khối lượng giữa các cấu tử không bay hơi trong hạt sản phẩm tương tự như trong mẫu lỏng ban đầu

- Thiết bị sấy phun trong thực tế sản xuất thường có năng suất cao và làm việc theo nguyên tắc liên tục Điều này góp phần làm hiện đại hoá các quy trình sản xuất công nghiệp

Tuy nhiên, quá trình sấy phun cũng có một số nhược điểm:

- Không sử dụng cho những mẫu nguyên liệu có độ nhớt quá cao hoặc sản phẩm thu được yêu cầu có tỷ trọng cao

- Mỗi thiết bị sấy phun thường được thiết kế để sản xuất một số sản phẩm với những tính chất và chỉ tiêu đặc thù riêng như thiết bị chuyên dùng để sản xuất dạng bột mịn (kích thước hạt nhỏ) không thể sử dụng để sản xuất sản phẩm dạng bột khô (kích thước hạt lớn)

- Vốn đầu tư thiết bị sấy phun khá lớn khi ta so sánh với các thiết bị sấy liên

Trang 38

tục khác

Quá trình sấy phun bao gồm 3 giai đoạn cơ bản sau:

- Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (giai đoạn phun sương)

- Giai đoạn trộn mẫu cần sấy và không khí nóng, khi đó sẽ xảy ra quá trình bốc hơi nước trong mẫu

- Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng khí thoát

2.4.2 Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy

- Vật lý:

Xuất hiện gradient nhiệt độ trong nguyên liệu Nhiệt độ tăng cao ở vùng

bề mặt của nguyên liệu và sẽ giảm dần tại vùng tâm

Có sự thay đổi về hình dạng, kích thước, tỷ trọng… của nguyên liệu

- Hoá học: khi nhiệt độ tăng thì tốc độ của các phản ứng hoá học sẽ tăng theo

Phản ứng oxy hoá: Hàm lượng vitamine trong sản phẩm giảm đi đáng kể; các hợp chất màu (carotenoid, chlorophyll)  sản phẩm bị nhạt màu hoặc mất màu; các hợp chất polyphenol trong rau quả rất dễ bị oxy hoá  Sản phẩm bị hoá nâu; các hợp chất lipid (acid béo tự do)  Hình thành các peroxyde và nhiều loại sản phẩm phụ khác tạo nên mùi ôi cho sản phẩm

Phản ứng thuỷ phân: trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, nếu nguyên liệu có độ ẩm cao thì có thể xảy ra phản ứng thuỷ phân các hợp chất có trong nguyên liệu

Phản ứng Maillard: là phản ứng thường gặp khi sấy nguyên liệu có chứa đường khử và các hợp chất có nhóm -NH2 tự do  tạo ra các hợp chất melanoidine và làm cho sản phẩm sấy bị sậm màu

- Hoá lý: biến đổi quan trong nhất trong quá trình sấy là sự chuyển pha của nước từ dạng lỏng sang dạng hơi Các hợp chất dễ bay hơi có trong nguyên liệu cần sấy thoát ra môi trường bên ngoài làm cho mùi của sản phẩm sấy cũng giảm đi so với nguyên liệu ban đầu

Trang 39

39

- Sinh học: trong quá trình sấy, khi nhiệt độ sấy tăng cao, sự trao đổi chất của các tế bào và mô nguyên liệu sẽ ngừng lại Nguyên nhân chính là do hệ enzyme trong tế bào bị vô hoạt bất thuận nghịch Ngoài ra, các thành phần khác trong tế bào như DNA cũng có thể bị biến tính nhiệt

- Vi sinh: Các vi sinh vật trong nguyên liệu cũng bị ức chế hoặc bị tiêu diệt do tác dụng nhiệt và do hoạt độ của nước giảm đi

- Hoá sinh: trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, do nhiệt độ của nguyên liệu chưa tăng cao, các phản ứng enzyme trong nguyên liệu tiếp tục diễn ra mạnh mẽ Khi nhiệt độ tăng cao, các enzyme bị vô hoạt và các phản ứng hoá sinh sẽ dừng lại

2.4.3 Thiết bị sấy phun

Hệ thống sấy phun có 4 bộ phận chính: caloriphe, cơ cấu phun sương, buồng sấy và hệ thống thu hồi bột sản phẩm

- Caloriphe: để gia nhiệt tác nhân sấy (không khí nóng), nhiệt độ tối đa của tác nhân sấy đầu vào là 350oC

- Cơ cấu phun sương: có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng sấy dưới dạng hat mịn (sương mù) Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các giọt lỏng và sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh hưởng đến giá trị bề mặt truyền nhiệt và tốc độ sấy Hiện nay có ba dạng cơ cấu phun sương: đầu phun áp lực, đầu phun ly tâm và đầu phun khí động

Cơ cấu phun áp lực (cơ cấu phun một dòng) : mẫu nguyên liệu sẽ được nén vào đầu phun bằng một bơm cao áp Áp lực có thể lên đến 5 - 7Mpa Tiếp theo, mẫu sẽ thoát ra khỏi một lỗ phun có dạng hình nón với đường kính 0,4 - 4mm Góc phun có thể dao động từ 40 - 140oC Ưu điểm đáng chú ý nhất của đầu phun áp lực là chi phí năng lượng thấp Tuy nhiên, đầu phun áp lực dễ

bị tắc nghẽn và không thể sử dụng cho các mẫu dạng huyền phù có nồng độ cao Năng suất thiết kế của các đầu phun áp lực thường không cao, do đó để tăng năng suất hoạt động của thiết bị sấy phun, người ta thường bố trí hệ thống gồm nhiều đầu phun áp lực trong buồng sấy

Cơ cấu phun ly tâm: đầu phun ly tâm có cấu tạo dạng đĩa Mẫu nguyên liệu

Trang 40

sẽ được bơm vào tâm của đĩa Người ta sử dụng khí nén để làm quay đĩa Do tác động quay của đĩa và sự thoát ra của khí nén, mẫu nguyên liệu sẽ di chuyển về phía thành đĩa, va đập vào các rãnh trên đĩa và được phân tán thành các hạt sương nhỏ li ti Góc phun ra là 180oC nên các hạt lỏng sẽ chuyển động ngang đập vào thành buồng sấy Khi đó, chúng bị thay đổi phương đột ngột và tạo nên một hỗn hợp sương bụi xoáy rối di chuyển xuống phía đáy buồng sấy

Ưu điểm chính của cơ cấu phun ly tâm là có thể tạo ra được các hạt sản phẩm với độ đồng nhất cao, đầu phun ly tâm ít bị tắc nghẽn khi mẫu sấy có dạng huyền phù mịn, chúng cũng có thể sử dụng cho những mẫu có độ nhớt cao bơm vào đầu phun theo ống trung tâm Tác nhân sấy sẽ theo ống ở phần biên đầu phun đi vào buồng sấy Hỗn hợp sẽ được phân tán dưới dạng sương mù trong buồng sấy Trường hợp này, góc phun dao động từ 20 - 60oC phụ thuộc vào cấu tạo của đầu phun Ưu điểm của cơ cấu phun bằng khí động là có thể

sử dụng cho các mẫu dạng huyền phù hoặc mẫu có độ nhớt cao Dạng đầu phun này ít được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

- Buồng sấy: nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) và tác nhân sấy (không khí nóng) Buồng sây phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhưng phổ biến nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính…) được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của chúng tức là phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sương sử dụng Dựa vào hướng chuyển động của dòng nuyên liệu và tác nhân ấy trong buồng sấy, ta có 3 trường hợp sau :

Dòng nguyên liệu và tác nhân sấy chuyển động cùng chiều: đầu phun nguyên liệu và cửa vào cho tác nhân sấy cùng được bố trí trên đỉnh buồng sấy Dòng nguyên liệu qua cơ cấu phun tạo sương mù cùng hoà trộn với tác nhân sấy và di chuyển xuống đáy buồng sấy Cả ba loại cơ cấu phun (ly tâm, áp lực

và khí động) đều có thể áp dụng trong trường hợp này Nhiệt độ bột sản phẩm thu được sẽ thấp hơn nhiệt độ tác nhân sấy tại cửa vào buồng sấy Trường hợp này rất thích hợp cho những nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt độ Đây là trường hợp phổ biến nhất được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

Định dạng
Số trang	192
Dung lượng	2,41 MB