Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè xanh chất lượng cao

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè xanh chất lượng cao” nhằm tìm ra các giải pháp hữu ích trong công nghệ sản xuất chè xanh để

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Ngô Xuân Cường

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

CHÈ XANH CHẤT LƯỢNG CAO

Chuyên ngành: Công nghệ bảo quản và sơ chế nông lâm sản

sau thu hoạch

Mã số: 62.54.10.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1: PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh 2: GS.TS Hà Duyên Tư

Hà Nội 2011

NCS xin cảm ơn tập thể cán bộ Viện Đào tạo sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; các giảng viên Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là các giảng viên Viện Công nghệ Sinh học – Thực Phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành bản luận án

NCS cũng gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi thực hiện các thí nghiệm thuộc đề tài

Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2011

Nghiên cứu sinh

Ngô Xuân Cường

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng bản luận án này là kết quả nghiên cứu do bản thân tôi thực hiện với sự cộng tác của các đồng nghiệp Những số liệu đƣa ra là hoàn toàn trung thực và không vi phạm bản quyền của bất kỳ tác giả nào khác

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

4 Những điểm mới của luận án 3

Chương 1 5

TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 5

1.1.Tình hình nghiên cứu sản xuất chè xanh trên thế giới 5

1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chè xanh ở Việt Nam 11

1.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ chè xanh ở Việt Nam 11

1.2.2 Nghiên cứu đổi mới công nghệ sản xuất chè xanh ở Việt Nam 15

1.3 Chất lượng chè xanh 19

1.3.1 Thành phần cấu trúc của tế bào lá chè và cơ chế hình thành chất lượng sản phẩm chè xanh 19

1.3.2 Quan điểm về đánh giá chất lượng chè xanh 21

Chương 2 27

ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.2 Nội dung nghiên cứu 27

2.2.1 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến chất lượng chè xanh 27

2.2.1.1 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến thành phần cơ giới của đọt chè 27

2.2.1.2 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến thành phần hóa học trong nguyên liệu 27

2.2.1.3 Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm chè xanh chế biến từ nguyên

liệu TDTN và TDPT 28

2.2.2 Nghiên cứu công nghệ héo chè 28

2.2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian làm héo đến chất lượng chè xanh 28

2.2.2.2 Ảnh hưởng của làm héo nhẹ đến hàm lượng axitamin trong nguyên liệu và sản phẩm 28

2.2.2.3 Ảnh hưởng của mật độ rải chè làm héo đến chất lượng cảm quan sản phẩm 28

2.2.2.4 Tối ưu hóa quá trình héo chè 28

2.2.3 Khảo nghiệm quá trình diệt men bằng máy MHK - 01 28

2.2.3.1 Nguyên lý cấu tạo, hoạt động và đặc tính kỹ thuật máy MHK-01 28

2.2.3.2 Khảo nghiệm xác định chế độ diệt men thích hợp khi sử dụng máy hấp MHK-01 28

2.2.4 Khảo nghiệm quá trình vò chè bằng máy vò liên tục trục đứng (VTD -01) 29

2.2.4.1 Nguyên lý cấu tạo và vận hành máy vò VTD-01 29

2.2.4.2 Khảo nghiệm máy vò VTD-01 29

2.2.5 Khảo nghiệm quá trình làm khô và tạo hình 29

2.2.5.1 Làm khô và tạo hình chè xanh 29

2.2.5.2 Làm khô và tạo hình chè xanh dạng viên 29

2.2.6 Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất chè xanh chất lượng cao 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu 29

2.3.1 Phân tích hóa lý 29

2.3.2 Đánh giá cảm quan 33

2.3.3 Phương pháp toán học 34

2.3.4 Làm mẫu chè xanh 35

2.3.4.1 Làm mẫu nghiên cứu ảnh hưởng của héo nhẹ 35

2.3.4.2 Nghiên cứu công nghệ diệt men 37

2.3.4.3 Nghiên cứu công nghệ vò 37

2.3.4.4 Nghiên cứu công nghệ làm khô và tạo hình 37

2.4 Thiết bị nghiên cứu 40

2.4.1 Thiết bị phòng thí nghiệm 40

2.4.2 Thiết bị làm mẫu chè 41

2.4.2.1 Thiết bị làm mẫu chè xanh dạng sợi xoăn cong 41

2.4.2.2 Thiết bị tự chế tạo [26], [28] 41

2.4.2.3 Thiết bị phục vụ thí nghiệm đối chứng 42

Chương 3 43

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến chất lượng chè xanh 43

3.1.1 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến thành phần cơ giới của đọt chè43 3.1.2 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến thành phần hóa học trong nguyên liệu 44

3.1.2.1 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến một số thành phần hóa học cơ bản trong nguyên liệu 44

3.1.2.2 Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng tanin riêng và polyphenol – catechin 46

3.1.2.3 Ảnh hưởng của địa điểm trồng chè đến hàm lượng axit amin 48

3.1.3 Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm chè xanh chế biến từ nguyên liệu TDTN và TDPT 51

3.2 Nghiên cứu công nghệ héo chè 52

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian làm héo đến chất lượng chè xanh52 3.2.1.1 Sự biến đổi độ ẩm, tính chất cảm quan của nguyên liệu chè trong quá trình làm héo 53

3.2.1.2 Sự biến đổi thành phần hóa học của nguyên liệu chè trong quá trình làm héo 54

3.2.2 Ảnh hưởng của làm héo nhẹ đến hàm lượng axitamin trong nguyên liệu và sản phẩm 57

3.2.2.1 Biến đổi của các thành phần axitamin khi chế biến chè xanh từ nguyên liệu tươi 57

3.2.2.2 Biến đổi của các thành phần axitamin trong chè xanh khi áp dụng héo nhẹ 4 giờ 59

3.2.3 Ảnh hưởng của mật độ rải chè làm héo đến chất lượng cảm quan sản

phẩm 63

3.2.4 Tối ưu hóa quá trình héo chè 65

3.2.4.1 Xác định thời gian héo tối ưu 66

3.2.4.2 Xác định độ ẩm chè héo tối ưu 67

3.3 Khảo nghiệm quá trình diệt men bằng máy MHK - 01 69

3.3.1 Nguyên lý cấu tạo, hoạt động và đặc tính kỹ thuật máy MHK-01 69

3.3.2 Khảo nghiệm xác định chế độ diệt men thích hợp khi sử dụng máy hấp MHK-01 71

3.3.2.1 Khảo nghiệm mối quan hệ giữa nhiệt độ tác nhân diệt men và chất lượng chè diệt men ở tốc độ lồng hấp 25 vòng/phút 72

3.3.2.2 Khảo nghiệm mối quan hệ giữa nhiệt độ tác nhân diệt men và chất lượng chè diệt men ở tốc độ lồng hấp 30 vòng/phút 77

3.3.2.3 Khảo nghiệm mối quan hệ giữa nhiệt độ tác nhân diệt men và chất lượng chè diệt men ở tốc độ lồng hấp 35 vòng/phút 80

3.3.2.4 Tối ưu hóa quá trình diệt men bằng máy MHK-01 84

3.3.2.5 Khảo nghiệm so sánh tính năng công nghệ máy MHK-01 với máy sao S30 88

3.4 Khảo nghiệm quá trình vò chè bằng máy vò liên tục trục đứng (VTD-01) 89

3.4.1 Nguyên lý cấu tạo và vận hành máy vò VTD-01 90

3.4.2 Khảo nghiệm máy vò VTD-01 92

3.4.2.1 Khảo nghiệm thời gian vò và chất lượng chè vò khi thay đổi tốc độ trục vò, tốc độ nạp liệu 92

3.4.2.2 Tối ưu hóa quá trình vò bằng máy VTD-01 95

3.4.2.3 Khảo nghiệm so sánh máy vò VTD-01 với máy vò 6CR-265 101

3.5 Khảo nghiệm quá trình làm khô và tạo hình 103

3.5.1 Làm khô và tạo hình chè xanh 103

3.5.1.1 Ảnh hưởng phương pháp làm khô đến các thành phần hóa học của chè xanh 104

3.5.2.2 Ảnh hưởng phương pháp làm khô đến chất lượng chè xanh 105

3.5.2 Làm khô và tạo hình chè xanh dạng viên 107

3.5.2.1 Nguyên lý cấu tạo và đặc tính kỹ thuật máy MTV-01 107

3.5.2.2 Khảo nghiệm quá trình tạo hình chè 108

3.6 Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất chè xanh chất lượng cao 112

Chương 4 116

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 116

Kết luận 116

Đề nghị 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 119

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu, chữ

viết tắt

Chú giải

1A Giống chè chọn lọc tại Phú Hộ từ quần thể Manipur lá đậm, được

công nhận giống quốc gia năm 1989 6CCQ-84 Máy tạo hình chè dạng viên do Trung Quốc sản xuất

6CH-4 Máy sấy vỉ giật tay do Trung Quốc sản xuất

6CHT-60 Máy sấy lấy hương do Trung Quốc sản xuất

6CR-265 Máy vò chè do Trung Quốc sản xuất

6CSF500 Máy diệt men chè kiểu mới do Trung Quốc sản xuất

6CST Máy xào diệt men chè thùng quay liên tục do Trung Quốc sản xuất AMB50 Máy sấy hồng ngoại dùng để xác định độ ẩm vật liệu

CXH Chè xanh chế biến từ nguyên liệu được làm héo 4 giờ

CXT Chè xanh chế biến từ nguyên liệu tươi

ĐĐ Địa điểm trồng chè

DMĐ Chè diệt men đúng mức

DMQ Chè diệt men quá, bị khô táp

DMS Chè diệt men chưa đúng mức (diệt men sống)

HPLC High Performance Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng hiệu năng

LDP1, Giống chè lai hữu tính từ giống Đại Bạch trà và PH1, đƣợc công nhận

giống quốc gia năm 2002 LDP2 Giống chè lai hữu tính từ giống Đại Bạch trà và PH1, đƣợc công nhận

giống quốc gia năm 2007 LSD Giá trị để so sánh sự khác nhau có nghĩa ở ngƣỡng 5%

MHK-01 Máy hấp diệt men chè tự chế tạo dùng tác nhân không khí khô, nóng

để truyền nhiệt, tải ẩm

MOV-112 Tủ sấy sử dụng trong phòng thí nghiệm do Nhật Bản sản xuất

MTV-01 Máy tạo hình chè dạng viên tự chế tạo

MWD1A Detector

N Điểm cảm quan chè xanh trong thí nghiệm vò bằng máy VTD-01 NARIME Tên tiếng Anh của Viện nghiên cứu Cơ khí Hà Nội

PH1 Giống chè đƣợc chọn lọc cá thể tại Phú Hộ từ tập đoàn Assamica

nhập nội từ Ấn Độ, đƣợc công nhận giống quốc gia năm 1972

PH8, PH9 Hai giống chè đƣợc lai tạo từ giống TRI777 và Kim Tuyên tại Phú

Hộ, đƣợc công nhận đƣa vào sản xuất thử năm 2008

TB11, TB14 Hai giống chè có nguồn gốc từ chè rừng Pousang-Lào, được trồng và

phát triển tại lâm Đồng năm 1980

TBHĐ Trung bình hội đồng

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TDPT Nguyên liệu chè giống Trung du trồng tại Thanh Ba Phú Thọ

TDTN Nguyên liệu chè giống Trung du trồng tại Tân Cương Thái Nguyên TH3 Giống chè Tô Hiệu, được tạo ra bằng chọn lọc cá thể, được công nhận

giống quốc gia năm 1990

TPCG Thành phần cơ giới đọt chè

TRI777 Giống chè nhập từ Srilanca năm 1977, có nguồn gốc từ chè Shan Mộc

Châu, được công nhận giống quốc gia năm 1996

U Tỷ lệ chè diệt men đúng

V1 V1 cho tốc độ nạp liệu

V2 Thời gian diệt men

V3 Nhiệt độ tác nhân diệt men

VC-03 Máy vò chè nhỏ do cơ khí Sông Công Thái Nguyên sản xuất

VTD-01 Máy vò liên tục trục đứng tự chế tạo

WA6 Bếp cách thủy do Đức sản xuất

WB7 Nồi đun cách thủy do Đức sản xuất

Y1 Điểm cảm quan chè xanh phụ thuộc thời gian héo

Y2 Điểm cảm quan chè xanh phụ thuộc độ ẩm chè héo

DANH MỤC BẢNG

1 Bảng 3.1 Thành phần cơ giới đọt chè 1 búp 3 lá của nguyên liệu

2 Bảng 3.2 Thành phần hóa học trong nguyên liệu TDTN và TDPT 45

3 Bảng 3.3 Biến đổi hàm lượng tanin riêng và polyphenol-catechin

4 Bảng 3.4 Hàm lượng các axitamin thành phần trong nguyên liệu chè

5 Bảng 3.5 Chất lượng chè xanh theo địa điểm trồng chè 51

6 Bảng 3.6 Biến đổi độ ẩm và tính chất cảm quan đọt chè trong quá

7 Bảng 3.7 Biến đổi hàm lượng chất hòa tan và tanin trong thời gian héo 55

8 Bảng 3.8 Biến đổi một số thành phần hóa học trong chè héo và mùi

9 Bảng 3.9 Hàm lượng axitamin trong nguyên liệu tươi và chè xanh 58

10 Bảng 3.10 Biến đổi hàm lượng các thành phần axitamin trong chế

11 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của mật độ rải chè làm héo đến chất lượng

15 Bảng 3.15 Thời gian và mức độ diệt men ở tốc độ nạp liệu 4,5

23 Bảng 3.23 Bảng tương quan số liệu theo dõi các thí nghiệm diệt men 84

24 Bảng 3.24 So sánh tính năng công nghệ máy MHK-01 và máy sao

30 Bảng 3.30 Các thông số thí nghiệm áp dụng và chỉ tiêu theo dõi trong

33 Bảng 3.33 Đặc tính kỹ thuật máy tạo viên MTV-01 107

34 Bảng 3.34 Chất lƣợng cảm quan chè xanh dạng viên với lƣợng chè

4 Hình 3.1 Biểu đồ thành phần cơ giới đọt chè 1 búp 3 lá phụ thuộc vùng

5 Hình 3.2 Biểu đồ thành phần hóa học trong nguyên liệu TDTN và TDPT 45

6 Hình 3.3 Biểu đồ hàm lượng tanin riêng và polyphenol-catechin theo

7 Hình 3.4 Sự khác nhau về hàm lượng axit amin trong nguyên liệu chè

9 Hình 3.6 Biểu đồ biến đổi chất hòa tan và tanin trong quá trình héo 55

10 Hình 3.7 Biến đổi polyphenol-catechin, tanin riêng, axit amin và đường

khử trong nguyên liệu theo thời gian héo 57

11 Hình 3.8 Biểu đồ sự biến đổi về hàm lượng axit amin trong nguyên liệu

14 Hình 3.11 Đường hồi quy kỳ vọng thực nghiệm của điểm cảm quan chè

15 Hình 3.12 Đường hồi quy kỳ vọng thực nghiệm của điểm cảm quan chè 68

xanh và độ ẩm chè héo

16 Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý máy hấp diệt men MHK-01 69

17 Hình 3.14 Đồ thị mức độ diệt men chè ở tốc độ nạp liệu 4 kg/phút và tốc

hợp L

31 Hình 3.28 Đồ thị mô tả sự biến thiên của phần dư theo biến phụ thuộc L 98

32 Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn vị trí các điểm thực nghiệm so với đường phù

33 Hình 3.30 Đồ thị mô tả sự biến thiên của phần dư theo biến phụ thuộc N 100

34 Hình 3.31 Biểu đồ ảnh hưởng phương pháp làm khô đến thành phần hóa

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Việt Nam nằm trong khu vực có khởi nguồn xuất hiện của cây chè Việc chế biến và sử dụng lá chè làm đồ uống cũng đã trở thành tập tục từ ngàn đời, nhưng sản xuất chè ở qui mô công nghiệp chè mới được hình thành từ đầu thế kỷ 19 [14], [60]

Công nghệ và thiết bị sản xuất chè xanh ở Việt Nam trong một thời gian dài hầu như không có sự đổi mới Giai đoạn nửa cuối thế kỷ 20, Việt Nam có nhiều cơ sở sản xuất chè xanh quy mô vừa, năng suất từ 6 ÷ 8 tấn chè tươi/ngày, sử dụng dây chuyền thiết bị Trung Quốc và cơ sở sản xuất chè xanh quy mô lớn, năng suất 12 ÷ 13 tấn/ngày, sử dụng dây chuyền thiết bị của Liên Xô (cũ) Sau khi khối Đông Âu tan vỡ, một phần do mất thị trường tiêu thụ, một phần do thiết bị cũ hỏng không có phụ tùng thay thế, các dây chuyền sản xuất chè xanh quy mô lớn dần dần bị gỡ bỏ, thay thế bằng dây chuyền sản xuất chè đen Quy mô sản xuất và chất lượng sản phẩm chè xanh có xu hướng giảm dần Chỉ còn một số ít cơ sở sản xuất chè xanh ở quy mô vừa, dây chuyền thiếu đồng bộ do lắp ghép giữa thiết bị của Trung Quốc và Việt Nam Sản xuất chè xanh quy mô nhỏ trở thành phổ biến với hàng ngàn lò chế biến thủ công và bán cơ giới tại các hộ gia đình tại hầu hết các địa phương có trồng chè Sản phẩm chè xanh sản xuất ra chủ yếu tiêu thụ trong nước, năng suất và chất lượng không cao, không đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm Giá sản phẩm chè xuất khẩu bình quân của Việt Nam hiện nay chỉ bằng 1/2 giá chè bình quân của thế giới [14], [63], [85]

Trước đây, theo qui trình sản xuất chè xanh không có công đoạn làm héo Giai đoạn 1989 ÷ 1993, các tác giả Đoàn Hùng Tiến và Nguyễn Thị Huệ đã thử nghiệm áp dụng héo nhẹ vào sản xuất chè xanh tư giống chè PH1 đã phát hiện được rằng: Héo nhẹ nguyên liệu trước khi diệt men không làm giảm chất lượng chè xanh mà có tác dụng phát huy được hương thơm tự nhiên của giống chè và tạo vị ngọt dịu dễ chịu [75] Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu mới chỉ giới hạn ở một số thực nghiệm nhỏ trên giống chè PH1, chưa làm rõ được các biến đổi sinh hóa chính trong đọt chè trong quá trinh

héo có tác dụng nâng cao được chất lượng sản phẩm chè xanh, vai trò của quá trinh héo nhẹ khi sản xuất chè xanh từ các giống chè khác Điều nay đặt ra nhiệm vụ cần thiết cần có sự nghiên cứu để làm rõ cơ chế, bản chất của quá trình héo, là cơ sở cho việc lựa chọn và ứng dụng công nghệ héo thích hợp trong những điều kiện khác nhau của sản xuất, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm

Cùng với nghiên cứu ứng dụng héo nhẹ vào sản xuất, việc đổi mới công nghệ và thiết bị để nâng cao chất lượng, giảm chi phí sản xuất cũng cần được nghiên cứu một cách đầy đủ

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè xanh chất lượng cao” nhằm tìm ra các giải pháp hữu ích trong công nghệ sản xuất chè xanh để có được các sản phẩm chè xanh chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng trong nước và thế giới Từ đó nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm chè Việt Nam, tăng khả năng tiêu thụ và giá trị sản phẩm, góp phần thúc đẩy sản xuất phát triển

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu các yếu tố công nghệ trong quá trình sản xuất tạo ra những biến đổi

có lợi về mầu sắc, mùi, vị và hình dáng kích thước cho sản phẩm làm cơ sở khoa học cho việc lựa chọn quy trình công nghệ sản xuất chè xanh chất lượng cao

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Nghiên cứu một số yếu tố trong sản xuất ảnh hưởng đến thành phần sinh hóa

và chất lượng sản phẩm chè xanh là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp kỹ thuật để tạo ra sản phẩm chè xanh chất lượng cao

- Đưa héo nhẹ vào quy trình sản xuất chè xanh là một đổi mới quan trọng trong công nghệ sản xuất có tác dụng làm tăng chất lượng sản phẩm

- Xác định được mối quan hệ giữa sự biến đổi các thành phần hóa học trong chè với sự hình thành các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm trong sản xuất chè xanh làm cơ sở

khoa học cho việc cải tiến, đổi mới công nghệ sản xuất để nâng cao chất lƣợng sản phẩm

- Kết quả khảo nghiệm các thiết bị kiểu mới: Máy hấp khô diệt men, máy vò chè liên tục, máy tạo viên là cơ sở cho việc áp dụng công nghệ mới vào sản xuất một cách

có hiệu quả

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Luận án đã nghiên cứu một cách có hệ thống một số giải pháp công nghệ và thiết bị để nâng cao chất lƣợng chè xanh, đồng thời đƣa ra các biện pháp kỹ thuật nhằm

đa dạng hóa sản phẩm chè xanh

- Ứng dụng thành công một số thiết bị chế tạo kiểu mới vào quá trình sản xuất chè xanh đạt chất lƣợng và hiệu quả cao và tiết kiệm đƣợc năng lƣợng

- Luận án đã bổ sung thêm các kết quả mới cho các nghiên cứu về thiết bị và công nghệ chế biến chè xanh, có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho công tác nghiên cứu khoa học và đào tạo

- Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn và có tính khả thi cao

4 Những điểm mới của luận án

- Luận án đã chứng minh đƣợc chất lƣợng nguyên liệu phụ thuộc địa điểm trồng chè

- Luận án đã làm rõ đƣợc vai trò của quá trình héo nhẹ lá chè đối với chất lƣợng chè xanh, xây dựng đƣợc công nghệ héo nhẹ thích hợp và đã chính thức đƣa giai đoạn héo nhẹ vào quy trình sản xuất chè xanh chất lƣợng cao

- Từ việc thiết kế và chế tạo thành công máy diệt men bằng không khí khô làm việc liên tục (máy hấp khô MHK-01) mà NCS là tác giả chính, luận án đã khảo nghiệm

và hoàn thiện công nghệ ứng dụng máy diệt men kiểu mới tự chế tạo, có tác dụng diệt men nhanh, triệt để, nâng cao đƣợc năng suất và chất lƣợng sản phẩm Máy hấp khô đã đƣợc Hội đồng Khoa học Công nghệ của Bộ NN & PTNT đánh giá cao và đã đề nghị công nhận là một tiến bộ kỹ thuật

- Từ việc thiết kế và chế tạo thành công máy vò trục đứng (VTD-01), đây được coi là một sáng chế kỹ thuật mà NCS là tác giả chính, loại máy này chưa được nghiên cứu, chế tạo ở bất kỳ nước nào trên thế giới, luận án đã khảo nghiệm và hoàn thiện công nghệ vò chè bằng máy vò kiểu mới tự chế tạo, cho phép vò chè liên tục, đạt năng suất cao, tiết kiệm điện và giảm chi phí lao động

- Luận án đã khẳng định được tính ưu việt của công nghệ làm khô chè xanh bằng phương pháp sấy-sao-sấy Phương pháp công nghệ này đã nâng cao chất lượng chè xanh bán thành phẩm và làm giảm đáng kể chè bị khê khét, vụn nát

Từ việc thiết kế và chế tạo thành công máy sao và tạo viên chè MTV-01, là thiết

bị mô phỏng theo máy 6CCQ-84 của Trung Quốc trong đó NCS đã cải tiến hệ thống điều khiển nhiệt độ và thời gian cho máy sao tạo viên chè, tạo ra máy mới có mức độ hiện đại hơn máy hiện có của Trung Quốc, luận án đã khảo nghiệm và hoàn thiện công nghệ làm khô và tạo hình chè xanh dạng viên bằng thiết bị tạo viên tự chế tạo, tạo ra các sản phẩm chè xanh chất lượng cao

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất chè xanh trên thế giới

Cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis có nguồn gốc từ Trung Quốc và

Đông Nam Á, ngày nay được trồng trên toàn thế giới, ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Cây chè được trồng để thu hoạch đọt, là các phần non hái từ phần ngọn của cành chè, và đôi khi cả những lá chè bánh tẻ hoặc những lá chè già cũng được sử dụng để chế biến thành các sản phẩm dùng làm đồ uống [18], [92] Do nhu cầu tiêu dùng chè trên thế giới ngày càng tăng và sở thích của người tiêu dùng khắp nơi trên thế giới cũng rất đa dạng nên các sản phẩm về chè được sản xuất ra cũng ngày càng phong phú về chất lượng, chủng loại với các tính chất cảm quan, hình thức, mẫu mã, tính tiện dụng khác nhau [114]

Các nước đầu tư nhiều trong lĩnh vực nghiên cứu đổi mới công nghệ và thiết bị chế biến các sản phẩm chè và có nhiều thành tựu trong việc ứng dụng công nghệ mới vào sản xuất chè xanh đạt hiệu quả kinh tế cao là một số nước thuộc Liên Xô cũ, Ấn

Độ, Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản…

Liên Xô cũ: Đối với sản xuất chè xanh, từ nửa đầu thế kỷ XX, Liên Xô đã áp

dụng phương pháp diệt men bằng hấp hơi nước, cho phép sản xuất liên tục trên qui mô lớn

Ưu điểm của phương pháp hấp diệt men lá chè xanh bằng hơi nước là mức độ diệt men nhanh, triệt để và đồng đều, nước chè trong xanh, dễ dàng cơ giới hóa quá trình sản xuất nhưng cho sản phẩm có hương thơm kém [66], [68]

Đáng lưu ý là Liên Xô đưa ra phương pháp và thiết bị hấp diệt men bằng không khí nóng ẩm đã khắc phục được nhược điểm về tổn thất hương vị so với phương pháp hấp hơi nước So với phương pháp hấp, qui trình này không có giai đoạn sấy nhẹ

Điểm khác biệt với phương pháp hấp là tiến hành diệt men bằng không khí nóng Phương pháp này có ưu điểm là dây chuyền sản xuất dễ cơ giới hóa và tự động hóa, sản phẩm có chất lượng cao, tỉ lệ chè tốt tăng và chi phí về nguyên liệu, nhiên liệu giảm Tuy nhiên, thiết bị diệt men còn cồng kềnh, chi phí nhiên liệu cao do tổn thất nhiệt còn lớn [68], [117]

Ấn Độ: là nước đã nghiên cứu sản xuất ra sản phẩm chè hữu cơ được sự đánh

giá cao của người tiêu dùng trên thế giới Chè xanh ở Ấn Độ được sản xuất chủ yếu theo phương pháp hấp diệt men bằng hơi nước

Trung Quốc: Là nước có truyền thống lâu đời nhất về trồng và chế biến chè và

là nước đi đầu trong lĩnh vực gia công chế biến tạo ra nhiều loại sản phẩm chè đặc sản Nhờ chú trọng phát triển các giống chè có chất lượng cao [113], [128] kết hợp với không ngừng đổi mới công nghệ và thiết bị sản xuất, Trung Quốc đã cho ra đời nhiều loại sản phẩm chè với mẫu mã, hình thức, kiểu dáng khác nhau; đem lại giá trị rất cao; giá bán đạt từ hàng chục đến hàng trăm USD/kg [129] Sản phẩm chè Trung Quốc tuy giá bán cao nhưng lại có sức tiêu thụ mạnh Sản lượng chè khô hàng năm của Trung Quốc đứng thứ nhì thế giới (khoảng 560.000 tấn, gấp gần 5 lần so với Việt Nam) nhưng vẫn không đủ phục vụ nội tiêu và xuất khẩu Công nghệ chè Trung Quốc phát triển theo hướng đa dạng hóa sản phẩm trong đó chè xanh và các sản phẩm bán lên men chiếm tới 80% tổng sản lượng Trung Quốc sản xuất 1.500 loại trà xanh trong đó

có nhiều danh Trà nổi tiếng giá trị cao [119] Chè xanh là sản phẩm không lên men được sản xuất và tiêu thụ mạnh nhất trên cả thị trường nội tiêu lẫn thị trường thế giới, đồng thời các mặt hàng chè xanh cũng rất đa dạng về hình dạng và giá trị [125], [129], [131]

Sản phẩm chè Trung Quốc có giá trị cao, sức tiêu thụ mạnh là nhờ những thành tựu về cải tiến, đổi mới công nghệ trong sản xuất kết hợp với sự sáng tạo trong gia công, chế biến nên đã tạo ra nhiều dạng sản phẩm đặc sản, có sức hấp dẫn, lôi cuốn người tiêu dùng Ngoài việc tạo ra các sản phẩm có hương vị đặc biệt, Trung Quốc còn

quan tâm nhiều đến tạo hình cho sản phẩm Dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình làm khô, chè ẩm sẽ biến dạng dẻo, dễ dàng tạo ra các hình dạng khác nhau, kết hợp với làm khô để định hình sản phẩm Dựa vào tính chất đó, các nghệ nhân Trung Quốc tạo

ra rất nhiều loại sản phẩm có ngoại hình độc đáo, chau chuốt, hấp dẫn dưới các dạng chè que, chè sợi, chè dẹt, chè hình kim, hình cánh hoa, hình chùm quả, hình con ốc, hình cúc áo, chè dạng bánh, chè viên tròn, viên lỏng [22] Đây là một trong những yếu tố quan trọng đem lại chất lượng và giá trị cao cho sản phẩm chè Trung Quốc

Trà cơ bản chia làm tám loại chính: thanh trà, ô long, hắc trà, hồng trà, bạch trà, hoàng trà, bánh trà Ngoài ra, còn có các loại hoa trà như bạch cúc trà, hồng hoa trà, ma thảo hoa trà (trà lài) cũng được xếp vào các loại trà phụ Sau đây là mười loại danh trà hàng đầu và 20 loại danh trà của Trung Quốc [80], [131]:

Tây Hồ Long Tỉnh (西湖龍井): thuộc loại thanh trà ở vùng Tây Hồ, tỉnh Chiết Giang Loại chè này có dạng, thẳng dẹt, hương vị đặc biệt do giống chè và kỹ nghệ gia công tạo thành [80], [131]

Động đình Bích hoa xuân (洞庭碧螺春): thuộc loại thanh trà vùng Thái Hồ, tỉnh Giang Tô Loại chè này có hình dạng xoắn ốc, hương vị độc đáo của giống chè và vùng trồng chè [80], [133]

An Khê Thiết Quan Âm (安溪鐵觀音): thuộc loại thiết Quan Âm trà vùng An Khê, tỉnh Phúc Kiến Là một loại chè có hương thơm hoa quả hấp dẫn, vị dịu ngọt và ngoại hình dạng viên [79], [80], [131]

Hoàng Sơn Mao phong (黃山毛峰): Mao phong trà vùng Hoàng Sơn, tỉnh An Huy [80], [127] Loại chè này có cánh xoăn chặt, nhỏ, hơi cong cong, có nhiều tơ trắng bên ngoài mặt trơn bóng như có dầu, sắc xanh và hơi vàng, sắc nước pha trong, không đục, được sản xuất từ đọt chè 1 búp 1 lá hái trước tiết Thanh minh [130]

Quân Sơn Ngân châm (君山银針): Ngân châm trà vùng Quân Sơn, tỉnh Hồ Nam [79], [80], [131]

Kỳ Môn Hồng trà (祁門紅茶): hồng trà vùng Kỳ Môn, tỉnh An Huy [80], [131]

Vũ Di Đại hồng bào (武夷大紅袍): hồng trà vùng Vũ Di Sơn, tỉnh Phúc Kiến [80], [131]

Lục An Qua phiến (六安瓜片): vùng Lục An, tỉnh An Huy [80], [131]

Bạch Hào Ngân châm (白毫银针): tỉnh Phúc Kiến [80], [131]

Vân Nam Phổ nhĩ (云南普洱): vùng Tư Mao, Vân Nam [80], [131]

Trong danh sách 20 loại đứng đầu thì ngoài 10 loại trên còn có: Đống đỉnh Ô long (凍頂烏龍), Lư Sơn Vân vũ (盧山雲霧), Tín Dương Mao tiêm (信陽毛尖) [126] Mông Đỉnh Cam lộ (蒙顶甘露), Đô Vân Mao tiêm (都匀毛尖), Tô Châu Ma thảo hoa trà (trà lài Tô Châu) (蘇州茉莉花茶), Ân Thi Ngọc lộ (恩施玉露), Bình Thủy Châu trà (平水珠茶), Thái Bình Hầu khôi (太平猴魁) [80], [131]

Trong những loại sản phẩm có chất lượng và giá trị cao, chè dạng viên là những loại được sản xuất và tiêu thụ mạnh ở Trung Quốc Chè xanh viên có nhiều loại như Châu trà (珠茶, Gunpowder tea) xuất xứ Chiết Giang, Thiệu Hưng, Shengzhou County, Tiêu Sơn, Chư Kỵ; chè Khúc Hào dạng viên ở Giang Tô, Tô Châu, chè Bích Loa Xuân ở Giang Tô Các sản phẩm này có giá từ vài trăm đến hàng nghìn Nhân dân tệ/kg [79], [113], [127]

Các dạng sản phẩm phổ biến khác của Trung Quốc gồm: chè Long Tỉnh, Chè Đại Phương (chè dẹt) ở Hàng Châu-Triết Giang; chè Trảo Phiến ở Lục An, Vân Nam,

An Huy; chè Mao Phong (dạng cánh, sợi, que) ở Hoàng Sơn, An Huy; chè Khúc Hào (dạng sợi) ở Giang Tô, Tô Châu; Chè Tiêm (Tiêm trà) được sản xuất ở Thái Bình, An Huy, Huyên Kinh, Thành Tuyên; Chè ép bánh ở Vân Nam… Các dạng chè lên men bán phần cũng được sản xuất và tiêu thụ nhiều như chè Trắng, chè Vũ Di Thạch, chè Olong ở Phúc Kiến; chè Long Tu ở Tống An, Phúc Kiến…[79], [129], [131]

Để nâng cao chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm, Trung Quốc đã sáng tạo ra nhiều loại thiết bị kiểu mới như máy diệt men bằng không khí nóng ẩm dạng thùng quay, máy tạo hình chè viên tròn, viên lỏng, máy tạo hình chè dẹt, máy tạo hình chè dạng que, dạng sợi, dạng cúc áo [22]

Máy diệt men bằng không khí nóng ẩm dạng thùng quay 6CSF500 là phát minh mới nhất, đã được nhà nước Trung Quốc cấp bằng phát minh và sử dụng, có tính năng vượt trội so với máy diệt men bằng không khí nóng ẩm của Liên Xô trước đây Nguyên

lý là sử dụng không khí nóng có nhiệt độ cao thổi trực tiếp vào khối chè được đảo trộn trong một thùng quay Dòng không khí nóng được tiếp xúc với đọt chè tươi, nhiệt độ cao truyền vào đọt chè tươi làm đọt chè nhanh chóng gia tăng nhiệt độ, làm mất hoạt tính tác dụng enzim một cách nhanh chóng, triệt để Chè ra khỏi máy diệt men vẫn giữ được màu sắc xanh tươi [22]

Ưu điểm nổi bật là: Không làm cháy xém nguyên liệu, tốc độ diệt men nhanh, không có tác dụng làm gia tăng nước, không làm lá tươi mất đi màu xanh tự nhiên, giữ màu sắc tươi non Sau khi ra khỏi máy diệt men, đọt chè mất một phần nước, trở lên mềm dẻo, đạt yêu cầu cho quá trình vò

Đài Loan: Phát triển nghiên cứu, sản xuất các dạng chè không lên men và bán

lên men như chè xanh, Ô long, chè Pouchong [95]

Nhật bản: Sản phẩm được sản xuất chủ yếu ở Nhật là chè xanh Nhật là nước đi

đầu trong lĩnh vực cơ giới hóa, tự động hóa và tiêu chuẩn hóa công nghệ chế biến Dây truyền thiết bị chế biến được ứng dụng điều khiển tự động vào quy trình công nghệ Các sản phẩm truyền thống có giá trị cao của Nhật có 2 loại chè xanh theo cách diệt men là hấp hơi nước hoặc sao Các loại chè xanh được sản xuất nhiều ở Nhật gồm:

Sencha: Loại chè được ưa chuộng nhiều nhất, rất phổ biến ở Nhật [111], [115], [119]

Gyokuro: Loại chè này được che râm 100% khoảng 2 tuần, là sản phẩm đặc biệt vùng Okabe ở Shizuoka [111], [115]

Kabusecha: Chè được che râm 50-80% khoảng 1-2 tuần [111]

Ten cha: Loại chè sau khi được che, bị hấp hơi, cánh trải ra được sấy khô và nghiền nhỏ bằng cối đá, được dùng chủ yếu trong lễ trà [115]

Tamaryokacha: Chè sau khi diệt men được chế biến thành chè móc câu [115] Ureshinocha: chè được sao bằng chảo, cánh xoăn, là đặc sản ở vùng Saga [115] Aoyagicha: Chè được sao bằng chảo có màu xanh nhạt, là đặc sản vùng Miyazaki [115]

Ngọc Lộ: Là loại chè được sản xuất từ nguyên liệu hái ở “Vườn chè mùa hạ”, là chè trước khi hái được bón phân đầy đủ, phía trên vườn chè có che kín bằng cót và mành tre, trúc để cây chè không bị chiếu trực tiếp bởi ánh nắng mặt trời làm cho đọt chè lớn lên có màu lục tươi, lá chè tươi non, chứa nhiều nước, có hương thơm đặc biệt Phương pháp sản xuất cũng đặc biệt tinh vi Sản phẩm chè nhỏ chặt như lá thông, là loại chè quí, cao cấp nhất ở Nhật Bản Chè Ngọc lộ được sản xuất theo 2 phương pháp thủ công

và cơ giới

Ngọc Lục: Được phỏng theo công nghệ sản xuất chè tròn (Châu trà) của Trung Quốc mà sản xuất thành 1 loại chè có ngoại hình kiểu mới Hình dạng của nó cuộn xoăn mà lại mang hình tròn Năm 1925 bắt đầu sản xuất, thành công năm 1926

Triển trà: “Triển trà” là một loại chè vụn, nguyên liệu cũng như chè Ngọc lộ

là hái từ “Vườn chè mùa hạ”, qua hong sấy dàn vụn mà thành, nên trung gian không cần qua vò Đặc điểm của chè là hương thơm nồng hậu, giữ được sắc nguyên có của

lá chè tươi Triển trà cũng được sản xuất theo 2 phương pháp thủ công và cơ giới Như vậy, việc chú trọng phát triển nhiều loại sản phẩm có hương, vị, hình dáng độc đáo khác nhau là yếu tố cơ bản đem lại thành công của ngành sản xuất chè Trung Quốc và Nhật Bản [100], 102], [131] Sản phẩm chè của các nước này được ưa chuộng

và tiêu thụ mạnh cả ở trong nước và ở nhiều nước khác trên thế giới Điều này cũng cho thấy, người tiêu dùng đánh giá chất lượng sản phẩm chè chủ yếu thông qua các tính chất cảm quan về mùi, vị, kiểu dáng, hình thức của chính sản phẩm đó

1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chè xanh ở Việt Nam

1.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ chè xanh ở Việt Nam

Hiện Việt Nam có 6 triệu người sống trong vùng chè, có thu nhập từ trồng, chế biến và kinh doanh chè Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp& PTNT, hiện cả nước có

35 tỉnh trồng chè, với tổng diện tích hơn 131.500 ha Bình quân năng suất đạt 6,5 tấn

chè tươi/ha, cung cấp nguyên liệu cho khoảng 700 cơ sở sản xuất chè khô [84], [88]

Về diện tích và xuất khẩu, Việt Nam là nước có diện tích chè lớn thứ 5 trên thế

giới trong số các nước sản xuất chè [85] Hiện nay, Việt Nam là nhà xuất khẩu chè lớn thứ 6 trên thế giới, sản lượng xuất khẩu đã tăng gấp 10 lần trong thập kỷ vừa qua Sản lượng chè đã tăng đáng kể trong 15 năm qua, nhưng sự gia tăng đó không đột biến và

bị kiểm soát khá chặt [14]

Về cơ cấu giống chè: Sau hòa bình lập lại ở Đông Dương (1954), do yêu cầu

cấp bách của sản xuất nên giống chè Trung du được phát triển nhân trồng bằng hạt ở các vùng đồi núi thấp và giống chè Shan (Tuyết) trồng bằng hạt được phát triển ở vùng núi cao [62] Đến cuối thế kỷ XX, một số giống chè mới được lai tạo, phát triển ra sản xuất bằng phương pháp giâm cành gồm: PH1, TB11, TB14, 1A, TH3, TRI777, LDP1, LDP2, Đại Bạch Trà.Diện tích giống chè Trung du chiếm khoảng 59%, diện tích giống chè Shan khoảng 27,3%, diện tích Giống mới trồng bằng giâm cành chiếm khoảng 11,9%, diện tích Các giống khác chiếm khoảng 1,8% Năng suất đọt chè bình quân đạt 3,68 tấn/ha Trong giai đoạn này có sự hội nhập của ngành chè Việt Nam với ngành chè thế giới 38 giống chè mới của Trung Quốc, Nhật Bản, Đài Loan được nhập vào Việt Nam bằng các con đường khác nhau Các giống chè nhập với số lượng lớn nhưng diện tích mở rộng trong sản xuất chủ yếu là các giống Kim Tuyên, Thúy Ngọc, Bát Tiên [43], [50], [51], [62], [72], [76]

Giai đoạn 2000  2004, Cơ cấu giống chè đã thay đổi với 35,15% diện tích giống chè mới chọn lọc và trồng bằng giâm cành Năng suất chè cũng đạt 5,28 kg/ha, tăng 43,69% so với trước năm 2000 [55], [57], [77]

Từ 2005 đến nay cơ cấu giống cho các vùng chè được bổ sung thêm các giống chè Phúc Vân Tiên, Keo Am Tích, Hùng Đỉnh Bạch Bát Tiên, Kim Tuyên, Thuý Ngọc, Shan Chất Tiền và Shan Tham Vè [37], [54], [56], [57]

Năm 2008, hai giống chè PH8 và PH9, được đưa vào sản xuất thử nghiệm cho thấy thích hợp cho sản xuất đen và chè xanh chất lượng cao[21],[32], [54], [56], [57]

Về thị trường xuất khẩu, khoảng 80% sản lượng chè Việt Nam được xuất khẩu,

ở 92 thị trường trên thế giới Sản lượng chè xuất khẩu đã tăng đáng kể trong 15 năm qua Tuy nhiên khác với chè tiêu thụ trong thị trường nội địa, chè xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu là dưới dạng bán thành phẩm hoặc dạng chè nguyên liệu, phần lớn được xuất khẩu và tái chế biến ở một nước thứ 3 Trong khi giá chè liên tục giảm sút từ năm

1998, chè vẫn là một mặt hàng xuất khẩu đem lại lợi nhuận Iraq là thị trường xuất khẩu lớn nhất của Việt Nam, chiếm 40% lượng chè xuất khẩu trung bình giai đoạn 1995-2002 Sự sụp đổ của thị trường này vào năm 2003 do chiến tranh đã ảnh hưởng nghiêm trọng tới xuất khẩu chè của Việt Nam, đặc biệt đối với các đối tượng có liên kết với các công ty xuất khẩu nhà nước thông qua Tổng công ty chè Việt Nam [14], [69]

Lượng chè xuất khẩu cả năm 2009 ước đạt 133 nghìn tấn, với kim ngạch 178 triệu USD, tăng 27,3% về lượng và 21,27% về giá trị so với năm 2008 Mặc dù kim ngạch xuất khẩu tăng 30 triệu USD so với năm 2008, nhưng tăng chủ yếu do lượng xuất khẩu tăng, chứ không phải do cải thiện về giá Ước tính hiện nay có khoảng 2 ÷ 3 triệu người Việt Nam có nguồn thu nhập chính phụ thuộc một phần hoặc hoàn toàn vào cây chè, đặc biệt là tại các tỉnh miền núi phía Bắc, chiếm đến 70% sản lượng chè cả nước [44]

Tuy nhiên so với các sản phẩm nông nghiệp khác như gạo, cà phê, hạt tiêu, hạt điều khả năng sinh lợi nhuận của chè vẫn còn kém xa so với tiềm năng Giá chè xuất khẩu bình quân của cả nước trong năm 2009 chỉ được 1,1 USD/kg, trong khi giá bình quân của thế giới vào khoảng 2,2 USD/kg [85] Một trong những nguyên nhân khiến

giá xuất khẩu chè của Việt Nam thấp như vậy là vì hầu hết các sản phẩm chè còn thiếu

uy tín về chất lượng [44] Điều này cho thấy, đổi mới công nghệ, đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao chất lượng sản phẩm đang là vấn đề bức xúc hiện nay đặt ra cho ngành chè Việt Nam [60]

Xuất khẩu chè của Việt Nam vẫn chưa có ảnh hưởng nhiều đối với giá chè thế giới, đứng đầu danh sách nhập khẩu chè Việt Nam là Iraq, Pakistan, Đài Loan, Nga,

Ấn Độ, Ba Lan, Nhật Bản, Hoa Kỳ và Bỉ, chiếm 90,86% khối lượng và 89,9% trị giá Tuy nhiên, thị phần chè Việt Nam tại những nước này vẫn còn nhỏ bé và đang bị cạnh tranh gay gắt Iraq là thị trường có ý nghĩa đặc biệt quan trọng do giá xuất khẩu cao hơn các nước khác và lượng xuất khẩu lớn Khối lượng chè xuất khẩu của Việt Nam hiện nay mới chỉ chiếm 4-5% tổng lượng chè xuất khẩu của thế giới [14]

Nhu cầu sử dụng chè xanh trên thế giới đang có xu hướng ngày một tăng Sản lượng chè xanh sản xuất trong nước cũng ngày càng nhiều Ngành chè đặt ra mục tiêu phát triển chung đến năm 2010  2015 sẽ trồng mới và thay thế diện tích chè cũ đạt mức độ ổn định khoảng 150.000ha, năng suất bình quân đạt 8  9 tấn chè tươi/ha, giá trị thu nhập bình quân đạt 35  40 triệu đồng/ha và kim ngạch xuất khẩu đạt 200 triệu USD, giải quyết việc làm cho khoảng 1,5 triệu lao động trên cả nước

Về thị trường sẽ phấn đấu xuất khẩu khoảng 70% tổng sản lượng chè, tiêu thụ nội địa 30% Cơ cấu mặt hàng xuất khẩu gồm 50% chè đen, 20% sản phẩm chè mới có giá trị cao và 30% chè xanh chất lượng cao [84]

Về công nghệ chế biến: Phương pháp phổ biến trong chế biến chè xanh ở Việt

Nam hiện nay thường áp dụng công nghệ cổ truyền Chè được diệt men theo phương pháp sao từng mẻ gián đoạn bằng chảo sao hoặc máy sao thùng quay hình tang trống, sao liên tục trong máy sao thùng quay hình ống (thường được gọi là máy xào) Chè sau diệt men được vò thành từng mẻ trên máy vò roller, sau đó làm khô bằng phương pháp sao hoặc sấy

Phương pháp diệt men bằng chảo sao hoặc máy sao thùng quay hình tang trống ít làm tổn thất hương thơm tự nhiên của giống chè nhưng lại cho chất lượng chè rất khác nhau phụ thuộc giống chè, vùng sinh thái, kỹ thuật canh tác, thu hái, chế biến dẫn đến giá bán và khả năng tiêu thụ cũng khác nhau Năng suất chế biến của các dây chuyền loại này thường thấp, kém đảm bảo về vệ sinh do làm việc gián đoạn và thiết bị lạc hậu, chậm đổi mới [66]

Phương pháp diệt men bằng máy sao thùng quay hình ống (máy xào) cho năng suất và chất lượng sản phẩm cao hơn so với diệt men bằng chảo sao và máy sao thùng quay hình tang trống, nhưng do chè được làm nóng gián tiếp qua thành thùng quay nên tốc độ truyền nhiệt chậm dẫn đến độ đồng đều về mức độ diệt men vẫn không cao

Nhược điểm chung của phương pháp sao diệt men bằng chảo sao hoặc máy sao thùng quay là lá chè sau diệt men dễ bị khô hoặc cháy xém cạnh trong khi phần cuộng của đọt chè vẫn chưa được diệt men đầy đủ

Một trong những hạn chế lớn nhất trong công nghệ sản xuất chè xanh ở Việt Nam

và các nước trên thế giới là chè sau khi diệt men đều được vò bằng máy vò roller thành từng mẻ gián đoạn Nguyên lý chung của các thiết bị vò này là chè được đưa vào thùng chứa hình trụ đứng, phía trên thùng có nắp ép (máy vò đóng) hoặc không có nắp ép (máy

vò mở) Thùng chuyển động tịnh tiến trên quỹ đạo tròn theo phương nằm ngang bên trên

bề mặt của một mâm vò có gắn các gân nổi Chè trong thùng được đảo trộn, chà xát, miết lên bề mặt mâm vò sẽ dần dần bị vặn xoắn lại, tạo ra lực ép làm dập và phá vỡ cấu trúc tế bào lá Phương pháp vò này tạo ra cánh chè có ngoại hình đẹp do được làm vặn xoắn, nhưng có nhược điểm là tốn sức lao động, khó áp dụng tự động hóa do tính chất làm việc từng mẻ gián đoạn của thiết bị Để nâng cao được năng suất phải tăng số lượng máy vò hoặc sử dụng nhiều máy vò có kích thước lớn nên chiếm nhiều diện tích mặt bằng xây dựng nhà xưởng Thiết bị vò roller các loại đều dùng động cơ điện có công suất

đủ lớn để làm dịch chuyển thùng vò có chứa một khối lượng chè lớn bên trong chà xát trên bề mặt mâm vò, dẫn đến chi phí điện năng cao

Phương pháp làm khô chè xanh phổ biến từ trước đến ở Việt Nam là sao, sấy hoặc vừa sấy vừa sao Chè sau khi vò bằng máy vò roller được làm khô bằng sấy và sao sẽ tạo ra ngoại hình chè khô có dạng sợi xoăn, cong sao thường gọi là chè móc câu

Từ cuối thế kỷ 20, một loại thiết bị vừa làm khô vừa tạo hình chè viên lỏng dạng cúc áo của Đài Loan, đã được nhập vào Việt Nam để sản xuất chè vàng dạng cúc Thiết bị làm khô và tạo hình chè viên của Đài Loan có một thùng quay hình trống 2 lớp vỏ, một đầu thùng quay được nối với đường ống cấp không khí nóng từ lò nhiệt, đầu kia có cửa đóng

mở để điều chỉnh lưu lượng khí thoát ra ngoài Chè sau khi vò và sấy sơ bộ được đưa vào thùng quay để làm khô và tạo hình viên trong thời gian từ 14 ÷ 16 giờ Thiết bị này đã nhanh chóng được Viện Nghiên cứu Cơ khí Hà Nội sao chép, cải tiến và chế tạo thành thiết bị tạo hình chè viên lỏng có 1 lớp vỏ Những năm gần đây, do thị trường Đài Loan, Trung Quốc có nhu cầu tiêu thụ mạnh chè xanh dạng viên nên một số doanh nghiệp chè Việt Nam như Mỹ Lâm- Tuyên Quang, Bảo Long - Phú Thọ đã ứng dụng các thiết bị loại này để sản xuất chè xanh dạng viên Ưu điểm của loại thiết bị này là có sức chứa lớn, từ 800 ÷ 1000 kg chè tươi mỗi mẻ (150 ÷ 200 kg chè khô) Nhưng nhược điểm của thiết bị khi áp dụng để sản xuất chè xanh dạng viên là thời gian gia nhiệt và tạo hình trong thùng quá lâu làm cho chè có nước pha ngả sang màu vàng Ngoài ra, tỷ lệ chè sau làm khô và tạo hình bị vụn nát và bạc cánh cao Nếu sử dụng nguyên liệu chè có tuyết để sản xuất chè xanh dạng viên bằng thiết bị loại này sẽ làm lông tuyết bị rụng khỏi bề mặt cánh chè và làm nước chè bị vẩn đục

1.2.2 Nghiên cứu đổi mới công nghệ sản xuất chè xanh ở Việt Nam

Trong những năm 1989  1993, cùng với việc đẩy mạnh việc ứng dụng phát triển các giống chè mới đưa vào sản xuất, giống chè PH1 là giống sinh trưởng khỏe và cho năng suất cao được nhân trồng nhiều nhất tại các địa phương trên cả nước Nhược điểm của giống chè này là búp mập, hàm lượng Tanin cao và có vị đắng nên hầu như chỉ dùng

để chế biến chè đen OTD Nếu chế biến chè xanh theo phương pháp sao hoặc xào diệt men thông thường sẽ cho sản phẩm có ngoại hình thô, hương vị kém rất khó tiêu thụ và

giá bán thấp Từ những kết quả nghiên cứu làm héo trong sản xuất chè đen [19], [23], [98], các tác giả Đoàn Hùng Tiến, Nguyễn Thị Huệ đã thử nghiệm áp dụng công nghệ làm héo nhẹ trong sản xuất chè xanh từ nguyên liệu giống chè PH1 và thay phương pháp sao hoặc xào diệt men bằng phương pháp chần, ép chè để cải thiện vị chát đắng ở sản phẩm [41], [71], [73], [74], [75]

Qui trình công nghệ gồm các bước sau:

Nguyên liệu  Héo nhẹ  Chần thủ công  Ép thủ công  Vò  Sấy  Phân loại  TP

Theo nghiên cứu của nhóm tác giả, việc áp dụng héo nhẹ và diệt men bằng phương pháp chần giúp cho sản phẩm chè có vị chát dịu và màu nước trong xanh hơn [74] Tuy nhiên, do việc nghiên cứu mới dừng ở mục tiêu xử lý vị chát gắt của sản phẩm chè xanh do ảnh hưởng của giống chè PH1 bằng phương pháp héo kết hợp với chần và ép mà chưa có giải pháp về hoàn thiện hệ thống thiết bị, cũng như việc xử lý chất chiết bị tổn thất trong quá trình nhúng-ép nên hiệu quả sản xuất không cao, do làm tăng vọt hệ số tươi ra khô Việc xử lý loại bỏ nước bề mặt và giảm hàm lượng nước trong đọt chè nhằm tạo điều kiện cho quá trình vò tiếp theo bằng phương pháp ép đến

độ ẩm 67  68% làm chè mất dịch chiết, chè vò kém xoăn do mất tính kết dính nên khi

vò vẫn phải phối hợp với chè được diệt men bằng máy sao hoặc máy xào Nước chè có màu loãng và vị nhạt Công đoạn chần và ép thủ công tốn sức lao động và khó duy trì các chỉ tiêu thông số kỹ thuật nên chất lượng sản phẩm không ổn định Hơn nữa, nảy sinh vấn đề ô nhiễm môi trường do dịch chiết thải ra ở công đoạn chần và ép Do vậy việc ứng dụng công nghệ chần diệt men vào sản xuất được áp dụng một thời gian lại hầu như bị loại bỏ Những kết quả trong nghiên cứu phương pháp làm héo trong sản xuất chè đen trong giai đoạn này cũng góp phần bổ sung thêm cơ sở khoa học cho việc tiến hành các thí nghiệm ứng dụng công nghệ làm héo trong sản xuất chè xanh [19], [23]

Đối với chế biến chè xanh, diệt men là khâu quyết định chính chất lượng và giá trị của sản phẩm Ngoài diệt men theo phương pháp sao hoặc chần, chè có thể được diệt men bằng hấp hơi nước, bằng không khí nóng ẩm hoặc bằng chiếu tia hồng ngoại Năm 2003, tác giả Bùi Văn Đông – Viện Nghiên cứu Cơ khí (NARIME) đã nghiên cứu thành công

đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy hấp chè xanh năng suất 400 kg/giờ ứng dụng vào dây chuyền sản xuất chè xanh” Đây là thiết bị được nghiên cứu chế tạo mô phỏng theo thiết bị hấp hơi nước của Nhật Bản [48] Thiết bị này đã được nhiều cơ sở sản xuất chè trong nước ứng dụng để chế biến chè xanh đạt năng suất cao Chè diệt men đạt chất lượng cao hơn các thiết bị sao hoặc chần thông thường Tuy nhiên, chè sau khi hấp, hàm lượng nước trong và ngoài bề mặt lá cao và cách giải quyết hiện nay là dùng máy ép thủy lực ép bớt nước trong khối chè, sau đó chè được sấy nhẹ đến khi đạt độ

ẩm thích hợp để vò trong máy vò roller Cách làm này cho chè xanh có nước trong, vị nhạt, thích hợp để làm chè ướp hoa tươi, nhưng chè bị tổn thất chất chiết làm tăng hệ

số tươi ra khô Chất chiết ở máy ép thải ra môi trường dễ sinh ô nhiễm nên cần có biện pháp thu hồi và xử lý chất thải của nước chiết chè

Năm 2004, tác giả Cao Nguyên Hồng – Viện Nghiên cứu Cơ khí (NARIME) cũng đã nghiên cứu thành công đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy vò ngang có sấy nhẹ năng suất 400 kg/giờ ứng dụng vào sản xuất chè xanh” [48] Thiết bị này thích hợp để ứng dụng cho dây chuyền chè xanh theo phương pháp hấp hơi nước Nếu kết hợp với một thiết bị làm mát, tơi và làm khô bớt nước bề mặt chè sau khi hấp thì thiết

bị này có thể thay thế phương pháp ép để chè đạt độ ẩm thích hợp cho vò mà không tổn thất chất chiết

Giai đoạn 2001  2005, Viện Nghiên cứu chè đã tiến hành các nội dung nghiên cứu :"Nghiên cứu công nghệ chế biến chè xanh từ các giống mới" và "Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè Olong từ một số giống nhập nội" do KS Ngô Xuân Cường thực

hiện, thuộc đề tài “Nghiên cứu chọn tạo và nhân giống chè chất lượng cao”do TS Đỗ

Văn Ngọc chủ trì Kết quả nghiên cứu đã xác định được một số giống chè mới nhập nội

từ Đài Loan, Trung Quốc như Kim Tuyên, PT95, Hùng Đỉnh Bạch, Keo Am Tích, Phúc Vân Tiên thích hợp để sản xuất chè xanh có chất lượng và giá trị cao [24], [25], [55]

Giai đoạn 2007  2009, để gắn kết quả nghiên cứu với sản xuất, nghiên cứu sinh

đã chủ trì và thực hiện thành công 01 đề tài cấp Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn: “Nghiên cứu công nghệ và hệ thống thiết bị chế biến chè thành các dạng sản phẩm khác nhau” Đề tài đã được nghiệm thu tháng 6 năm 2010 Mục tiêu đề tài nhằm giải quyết nhiệm vụ trọng tâm, cơ bản của ngành chè Việt Nam là đổi mới công nghệ, thiết bị chế biến nhằm nâng cao chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm chè, nâng cao hiệu quả kinh tế của sản xuất Đó cũng là những nhiệm vụ nhằm đạt được các mục tiêu nghiên cứu của luận án [28]

Kết quả nổi bật của đề tài là đã tạo ra được một số thiết bị chế biến chè kiểu mới, chưa từng được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo trong nước gồm máy hấp diệt men bằng không khí khô nóng, máy vò roto trục xoắn, máy vò miết liên tục trục đứng, máy tạo hình chè dạng sợi, máy tạo hình chè dạng cúc và máy tạo hình chè dạng viên Trong số các thiết bị kiểu mới được thiết kế, chế tạo thành công, có 2 thiết bị được Hội đồng nghiệm thu Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đánh giá cao Đó là máy hấp diệt men chè bằng không khí khô nóng và máy vò miết liên tục trục đứng Máy hấp diệt men bằng không khí khô nóng có tính năng ưu việt vượt trội trong việc nâng cao năng suất và chất lượng chè so với các phương pháp và thiết bị diệt men hiện hành trong nước, ký hiệu MHK-01 Thiết bị MHK-01 được Hội đồng nghiệm thu Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị công nhận là giải pháp hữu ích, cho phép áp dụng rộng rãi trong sản xuất [26], [28]

Máy vò miết liên tục trục đứng được thiết kế, chế tạo theo kiểu mẫu hoàn toàn mới so với các thiết bị hiện hành cả ở trong và ngoài nước Việc chế tạo thành công thiết bị này đã đáp ứng được mục tiêu quan trọng trong việc đổi mới công nghệ và thiết

bị sản xuất chè là liên tục hóa khâu vò chè Nhờ đó liên tục hóa được toàn bộ khâu sản

xuất bán thành phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế Máy vò miết liên tục trục đứng có ký hiệu VTD-01 được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho phép tiếp tục hoàn thiện thêm về kết cấu, kiểu dáng để đăng ký cấp bằng sáng chế [26], [28]

Việc thiết kế, chế tạo thành công thiết bị tạo viên MTV-01 theo mẫu máy 6CCQ-84 Trung Quốc cũng là một trong những thành công nổi bật của đề tài Thiết bị này cũng chưa từng được nghiên cứu chế tạo trong nước Sau khi nghiên cứu thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm thành công, thiết bị này đã được nhiều doanh nghiệp chè trong nước đánh giá cao và đăng ký được áp dụng vào sản xuất kinh doanh tại doanh nghiệp

Đề tài cũng đã xác định được một số nguyên liệu chè thích hợp và đưa ra quy trình công nghệ sản xuất 4 dạng sản phẩm chè mới gồm chè đen dạng viên từ nguyên liệu của các giống chè Shan, TRI777, LDP1; chè xanh dạng sợi, chè xanh dạng cúc, chè xanh dạng viên từ nguyên liệu các giống chè Phúc Vân Tiên, PT95, Hùng Đỉnh Bạch, Kim Tuyên trồng tại Phú Thọ [27], [28]

Từ những kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã đặt ra những nhiệm vụ cơ bản của luận án là nghiên cứu hoàn thiện và ứng dụng những công nghệ mới nhằm tạo

ra sản phẩm chè xanh chất lượng cao, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế Những vấn đề cần được nghiên cứu gồm: làm rõ vai trò của héo nhẹ đến chất lượng sản phẩm chè xanh, xác định loại nguyên liệu và công nghệ làm héo nhẹ thích hợp trong sản xuất chè xanh chất lượng cao; khảo nghiệm các máy hấp diệt men MHK-01, máy

vò liên tục VTD-01 và máy tạo hình viên MTV-01 nhằm hoàn thiện công nghệ khi ứng dụng các thiết bị kiểu mới trong sản xuất chè xanh chất lượng cao

hiểu rõ các quá trình biến đổi hóa sinh trong tế bào, điều cần thiết là phải tìm hiểu cấu tạo và các chức năng hóa sinh của những cấu trúc chính trong tế bào [86]

Hình 1 Sơ đồ cấu trúc của tế bào lá chè

Cũng như cấu trúc của các tế bào thực vật khác, tế bào lá chè có đặc tính chung

về mặt cấu tạo và trong mỗi tế bào đều có những cấu trúc nội bào đảm nhiệm những chức năng như nhau Mỗi tế bào thực vật đều có tế bào chất và hạch Tế bào chất được bao bọc bởi màng tế bào, còn hạch thì được bọc bởi màng hạch Tế bào chất là một hệ thống keo rất phức tạp Nước là môi trường khuyếch tán của tế bào chất Trong nước

có hòa tan muối khoáng, đường, axitamin, axit hữu cơ và nhiều chất khác Trong tế bào chất, có nhiều phân tử khác nhau và một số lớn các cơ quan hay là những cấu tử có thành phần và kích thước khác nhau, thường là ở trạng thái lơ lửng

Màng tế bào là màng điều chỉnh sự liên hệ giữa tế bào chất với những tế bào khác và với môi trường bên ngoài Màng có tính thấm chọn lọc với nhiều chất khác nhau Độ thấm của màng phụ thuộc vào bản chất của các phân tử xâm nhập vào tế bào

và phụ thuộc vào đặc điểm sinh lý của tế bào Trong tế bào chất, có nhiều phân tử khác nhau như những giọt dầu, các hạt tinh bột, không bào v.v…Trong không bào, có dịch

bào Trong dịch bào có nhiều sắc tố khác nhau Chính những sức tố này quyết định màu sắc của thực vật và của từng cơ quan riêng biệt Màu vàng là do flavon, màu đỏ và tím là do antoxian tạo nên Màu sắc còn phụ thuộc vào độ axit của dịch Những cấu tử chủ yếu nhất của tế bào có trong tế bào chất là: hạch, lạp thể, ty thể Lạp thể là những hạt khá lớn có hình bầu dục, ty thể là những phần tử nhỏ có hình đũa, còn microxom là những phần tử tròn nhỏ nhất Ty thể và microxom tuy nhỏ hơn hạch và lạp thể nhưng chiếm tới 50% tổng lượng chất nguyên sinh Trong chất nguyên sinh có một hệ thống màng rất phức tạp, các màng này tạo thành những rãnh gắn liền với màng hạch Hệ thống này là cơ sở cấu trúc của tế bào chất và được gọi là màng nội chất [86], [90]

Hạch tế bào, lục lạp, ty thể và microxom là những cấu tử rất phức tạp Trong các cấu tử khác nhau của tế bào và trong các chất chủ yếu của tế bào chất thì màng là cấu trúc chủ yếu nhất, có tác dụng quyết định đặc tính cấu tạo của các chất trên Màng có trong tất cả cấu trúc của tế bào và quyết định nhiều tính chất đặc biệt của cấu trúc tế

bào [86]

Nhờ thành tựu của của khoa học kỹ thuật, người ta đã xác định được các thành phần hóa học có trong lá chè và một số đặc tính sinh học của lá chè [1], [71] Thành phần chính tạo nên vị chát của nước pha chè là các hợp chất polyphenol có trong dịch

tế bào lá Các thành phần này dễ bị oxy hóa bởi oxy có trong không khí, dưới tác dụng xúc tác của các enzim oxy hóa khử, là các chất có hoạt tính sinh học tiềm tàng ngay trong cấu trúc tế bào lá chè tạo ra các chất màu vàng (teaflavin) và màu đỏ (tearubigin)

Để sản xuất chè xanh, người ta phải diệt men trong lá chè Diệt men lá chè là biện pháp làm mất hoạt tính của các enzim để các phản ứng oxy hóa polyphenol dưới tác dụng xúc tác của enzim không xảy ra, sản phẩm chè xanh giữ được màu xanh tự nhiên ở nước pha chè [40], [45], [66], [68]

1.3.2 Quan điểm về đánh giá chất lượng chè xanh

Đặc trưng quan trọng của đồ uống từ chè, khác với các sản phẩm đồ uống khác,

là nước chè có vị chát dịu, sau chuyển thành vị ngọt sau khi uống và có hương thơm tự

nhiên đặc biệt Uống chè có tác dụng tạo ra cảm giác hưng phấn, sảng khoái, giảm mệt mỏi cho người dùng Các tính chất này có được nhờ giống chè, điều kiện vùng sinh thái, kỹ thuật canh tác cây chè và do kỹ năng, kỹ xảo chế biến khác nhau tạo ra [31], [45], [66], [68], [101], [104] Đó là các yếu tố tạo nên sức hấp dẫn, lôi cuốn người tiêu dùng, đem lại giá trị cao cho sản phẩm Do vậy, chất lượng các sản phẩm chè thường được đánh giá chủ yếu thông qua các tính chất đặc biệt trên và dựa vào phương pháp cảm quan, thử nếm chính sản phẩm đó [6], [82], [83]

Chất lượng về quan điểm hóa học mà nói chính xác cái gì là chất lượng thì hiện nay người ta vẫn chưa biết rõ Và thuật ngữ này dùng cả trong ngôn ngữ thường cũng như của người thử nếm chè chuyên nghiệp, đều không được rõ ràng lắm [90]

Thuật ngữ chất lượng theo nghĩa rộng nhất đối với chè thành phẩm được dùng như là một sự mô tả tất cả những tính chất của chè qua đó nó được đánh giá về giá trị thị trường của nó Nghĩa là hình thức bên ngoài (mặt chè), tuyết chè và những tính chất của nước pha Hay nói cách khác, các phẩm chất của nước chè khi pha ra như màu sắc,

độ sáng bóng, nồng độ, mùi thơm Chính bản thân chất lượng và sau hết tính chất của

bã chè Vì vậy nói chung, đánh giá chè về chất lượng có nghĩa là một sự tổng hợp những thuộc tính được ưa thích của chè, bao gồm những đặc tính bên trong và bên ngoài [90], [107]

Về tác dụng y học và giá trị dinh dưỡng của chè, tuy đã được nhiều công trình nghiên cứu, nhưng đến nay người ta mới chỉ biết một số hợp chất trong chè có thể có tác dụng ngăn ngừa một số bệnh và một số chất có tác dụng bổ sung chất dinh dưỡng cho cơ thể [93], [95], [96], [118] Còn cụ thể về liều dùng, cách sử dụng và hiệu quả thực tế thì chưa có tài liệu nào phân tích được đầy đủ

Đối với một sản phẩm bất kỳ, chất lượng còn được quyết định bởi giá trị sử dụng của chính sản phẩm đó Đối với sản phẩm chè nói chung và chè xanh nói riêng, được sử dụng làm đồ uống, chất lượng và giá trị của sản phẩm được quyết định bởi các tính chất có khả năng thu hút thị hiếu người tiêu dùng Đa số người tiêu dùng sử dụng