MỞ ĐẦU
TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Bưởi không chỉ là loại cây ăn quả có tiềm năng kinh tế cao, mà còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe từ phần vỏ thường bị bỏ đi Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng vỏ bưởi chứa các thành phần có lợi, từ đó có thể sản xuất ra sản phẩm vỏ bưởi sấy dẻo chất lượng, đa dạng hóa các sản phẩm từ nguyên liệu này Mặc dù thị trường đã có các sản phẩm vỏ bưởi sấy dẻo và sấy khô, việc giữ màu sắc và chất lượng sản phẩm là yếu tố quan trọng Do đó, khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ đường sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát các thông số nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ là cần thiết để xác định các thông số tối ưu nhất, nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng và cải thiện cảm quan của sản phẩm.
Khảo sát nồng độ dung dịch ảnh hưởng đến hàm lượng chất rắn hòa tan (SG) và lượng nước mất (WL) trong mẫu nguyên liệu, từ đó đưa ra nhận xét về hàm lượng chất rắn hòa tan trong sản phẩm ở độ ngọt thích hợp Đồng thời, nghiên cứu cũng xác định sự tương quan về cấu trúc ở các nồng độ khác nhau và liệu chúng có ảnh hưởng đến quá trình sấy tiếp theo hay không.
Nghiên cứu nhiệt độ dung dịch ảnh hưởng đến SG và WL trong quá trình thẩm thấu, từ đó xác định nhiệt độ phù hợp với giá trị cảm quan về màu sắc Việc không cần gia nhiệt trong điều kiện này sẽ giúp hạn chế chi phí tiêu hao năng lượng.
Khảo sát nhiệt độ sấy ảnh hưởng đến đường cong tốc độ sấy và màu sắc sản phẩm Nghiên cứu này giúp nhận định sự thay đổi màu sắc theo nhiệt độ và thời gian sấy khác nhau, từ đó đưa ra thông số sấy tối ưu nhất cho màu sắc.
TỔNG QUAN
MẤT NƯỚC THẨM THẤU
Trong những năm gần đây, việc khử thẩm thấu thực phẩm (OD) đã được nghiên cứu rộng rãi, đặc biệt là đối với trái cây và rau quả, thông qua nhiều thử nghiệm.
Mất nước thẩm thấu là quá trình loại bỏ nước khỏi vật liệu tế bào ẩm, giúp giảm thiểu các thay đổi vật lý, hóa học và sinh học trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao mà không làm thay đổi pha Quá trình này góp phần tiết kiệm năng lượng hiệu quả (Azarpazhooh và Ramaswamy 2010).
Quá trình khử nước thẩm thấu và ngâm tẩm (quy trình DIS) giúp loại bỏ một phần nước và tích lũy trực tiếp các miếng thức ăn bằng cách ngâm trong dung dịch đậm đặc, làm tiền xử lý trước khi xử lý bổ sung Trong quá trình này, mô tế bào được ngâm trong dung dịch đường hoặc muối đậm đặc, thúc đẩy mất nước do sự khác biệt về tiềm năng hóa học nước giữa dung dịch bên ngoài và pha lỏng bên trong tế bào Sự khuếch tán của các chất hòa tan bên ngoài và tăng cường thủy động của dung dịch cũng diễn ra, tạo ra dòng nước đối diện ròng và cho phép mô được cô đặc với tỷ lệ hòa tan/mất nước (SG/WL) tùy theo điều kiện quá trình Ngoài nước, các chất tan và dung dịch trong mô còn gây biến đổi tế bào và thay đổi sinh lý do các phản ứng hóa học và sinh hóa liên quan đến mất nước, dẫn đến những thay đổi trong các tính chất vĩ mô của mẫu, ảnh hưởng đến tính chất quang học và cơ học của sản phẩm.
Quá trình thẩm thấu không chỉ ảnh hưởng đến nước và chất tan trong mô mà còn thay đổi cấu trúc tế bào, tùy thuộc vào tỷ lệ hoạt động của các cơ chế vận chuyển khác nhau trong hệ thống Vận chuyển nước và chất hòa tan cùng với dung dịch thủy động bên ngoài đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong các mô xốp khi thực hiện quá trình ngâm tẩm chân không Cấu hình và cấu trúc của mô được hình thành tùy thuộc vào các biến quy trình, với các tế bào gần giao diện mẫu thực tế cân bằng hoàn hảo với dung dịch thẩm thấu, trong khi các tế bào bên trong có thể không thay đổi Cấu hình của tổ hợp trong mô có tác động lớn đến các tính chất vật lý và hóa học của sản phẩm cuối cùng, do sự khác biệt về số lượng độ sâu của tế bào Mức độ trao đổi chất lỏng khí cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này (Amparo Chiralt và Talens 2005).
2.1.2 Cơ chế quá trình mất nươc thẩm thấu
Nước trong khối nguyên liệu mẫu không chỉ vận chuyển ra môi trường bên ngoài dung dịch mà còn có sự chuyển khối hàm lượng chất rắn hòa tan từ dung dịch vào bên trong khối nguyên liệu thông qua cơ chế thẩm thấu ngược Bên cạnh nước, các chất dinh dưỡng như khoáng chất và vitamin cũng có thể bị vận chuyển ra ngoài môi trường dung dịch thẩm thấu, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (A.L Raoult-Wack 1994).
Hình 2.1: Sơ đồ rút gọn, chuyển khối trong quá trình thẩm thấu (A.L Raoult-
2.1.3 Các phương pháp thẩm thấu
- Mất nước thẩm thấu ở điều kiện áp suất thường
Mất nước thẩm thấu chân không xung (PVOD) đề cập đến việc giảm áp suất của hệ thống khi bắt đầu quá trình, trái ngược với các quá trình khử nước thẩm thấu áp suất thông thường (OD) PVOD cho thấy việc ngâm tẩm chân không (VI) của sản phẩm dẫn đến sự kết hợp của các cơ chế thủy động lực học Nghiên cứu các hiệu ứng này trong nhiều biến hoạt động sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hiện tượng chuyển khối trong quá trình.
2.1.4 Các yếu tổ ảnh hưởng quá trình thẩm thấu
Nồng độ dung dịch thẩm thấu ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc mềm dẻo và độ ngọt chấp nhận được Khi nồng độ dung dịch tăng cao, tốc độ thẩm thấu sẽ giảm do độ đặc của dung dịch ngâm tăng lên.
Nhiệt độ dung dịch thẩm thấu là yếu tố quan trọng quyết định khả năng thẩm thấu vào khối nguyên liệu Thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ dung dịch càng cao thì hàm lượng chất hòa tan thẩm thấu nhiều hơn, mặc dù ảnh hưởng không quá lớn Việc lựa chọn nhiệt độ phù hợp cho quá trình thẩm thấu phụ thuộc vào loại nguyên liệu, nhằm đảm bảo chất lượng về mặt cảm quan và thành phần dinh dưỡng.
Thời gian thấu thẩm ảnh hưởng lớn đến sự mật nước thấu thẩm trong nguyên liệu Thời gian thấu thẩm càng lâu, hàm lượng chất tan trong dung dịch sẽ thẩm thấu vào khối nguyên liệu theo cơ chế từ dung dịch đến bề mặt và sau đó vào bên trong Ngược lại, nếu thời gian thấu thẩm quá ngắn, chất tan sẽ không đủ thời gian để thẩm thấu, dẫn đến sản phẩm không đạt yêu cầu về vị Ngoài ra, thời gian thấu thẩm cũng phụ thuộc vào kích thước và cấu trúc của mẫu nguyên liệu.
Kích thước nguyên liệu là yếu tố quyết định đến điều kiện thẩm thấu Nếu mẫu nguyên liệu quá lớn, dày hoặc mỏng, sẽ ảnh hưởng đến tốc độ thẩm thấu, dẫn đến quá trình này diễn ra nhanh hay chậm.
Cấu trúc đặc trưng của nguyên liệu, bao gồm tính giòn xốp, dẻo hay mọng nước, ảnh hưởng đáng kể đến quá trình mất nước thẩm thấu Mức độ hấp thu chất rắn hòa tan, dù dễ dàng hay phức tạp, phụ thuộc vào cấu trúc của nguyên liệu.
2.1.5 Ứng dụng công nghệ mất nước thẩm thấu
Mất nước thẩm thấu xảy ra khi các sản phẩm rắn chứa nhiều nước được ngâm trong dung dịch nước đậm đặc, chủ yếu là dung dịch đường hoặc muối.
Hiện ứng công nghệ mất nước thẩm thấu phục vụ lĩnh vực thực phẩm đang dần phổ biến như:
- Các sản phẩm trái cây sấy dẻo từ nguyên liệu xoài, chuối, nho, mận, ổi…
- Các sản phẩm sấy dẻo từ rau quả: cà rốt, cà chua, khoai lang…
Các sản phẩm thịt và thủy hải sản hiện nay chủ yếu gặp phải hạn chế trong ứng dụng công nghiệp, đặc biệt là trong dây chuyền sản xuất trái cây bán kẹo, nơi mà việc kiểm soát chủ yếu dựa vào kinh nghiệm Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong kiểm soát chuyển khối đã mở ra cơ hội tối ưu hóa quy trình và phát triển các ứng dụng mới, kích thích các lĩnh vực nghiên cứu trong những năm tới Các nghiên cứu này chủ yếu liên quan đến việc quản lý các giải pháp tập trung và xác nhận vi sinh trong quá trình sản xuất.
Cấu trúc rắn ảnh hưởng đến chuyển khối lượng, phụ thuộc vào các biến vận hành như diện tích bề mặt của thức ăn, nhiệt độ, thời gian, nồng độ và thành phần dung dịch, bao gồm chất tan và tính chất cũng như sự hiện diện của các ion Ngoài ra, chế độ tiếp xúc giữa pha rắn và lỏng, áp suất và sản phẩm cũng đóng vai trò quan trọng trong tỷ lệ dung dịch.
SẤY
Sấy là sử dụng nhiệt độ dể tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu
Trong quá khứ, nghiên cứu sấy khô chủ yếu tập trung vào quy trình và công nghệ nhằm kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm mà không chú trọng đến việc giữ lại thuộc tính chất lượng Gần đây, đã có nỗ lực phát triển thực phẩm khô chất lượng cao thông qua việc áp dụng công nghệ sấy tiên tiến, cải thiện và tối ưu hóa quy trình sấy hiện tại, cũng như tối đa hóa các thuộc tính chất lượng như cấu trúc, màu sắc, hương vị và dinh dưỡng.
Những tiến bộ trong kỹ thuật khử nước và phát triển phương pháp sấy khô đã cho phép sản xuất một loạt sản phẩm thực phẩm tiện lợi từ trái cây và rau quả Các sản phẩm này không chỉ đáp ứng yêu cầu về chất lượng và ổn định mà còn phù hợp với nhu cầu chức năng và kinh tế Nghiên cứu bền vững trong lĩnh vực này đã được thực hiện trong nhiều năm, góp phần nâng cao hiệu quả chế biến thực phẩm.
Sấy khô là một phương pháp bảo quản thực phẩm cổ xưa, trong đó vật liệu được tiếp xúc với luồng không khí nóng để loại bỏ độ ẩm Quá trình này liên quan đến việc vận chuyển năng lượng và khối lượng trong hệ thống hút ẩm Sấy khô giúp kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm lên đến một năm, tuy nhiên, chất lượng của sản phẩm sau khi sấy thường giảm so với thực phẩm ban đầu.
Hình 2.2: Thể hiện đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy
Người ta có thể chia đường cong sấy thành ba giai đoạn:
Giai đoạn đốt nóng nguyên liệu (đoạn AB) bắt đầu khi nhiệt độ của nguyên liệu thấp hơn nhiệt độ bay hơi của không khí Trong giai đoạn này, nhiệt độ nguyên liệu sẽ tăng lên, diễn ra nhanh chóng và độ ẩm của nguyên liệu chỉ giảm đi một chút.
Giai đoạn sấy đẳng tốc (đoạn BC) là giai đoạn mà độ ẩm của nguyên liệu giảm tuyến tính theo thời gian sấy Trong giai đoạn này, tốc độ sấy duy trì ở một hằng số Theo lý thuyết, giai đoạn sấy đẳng tốc sẽ kéo dài cho đến khi độ ẩm của nguyên liệu đạt đến giá trị độ ẩm tới hạn.
Giai đoạn sấy giảm tốc (đoạn CD) diễn ra khi độ ẩm nguyên liệu đạt đến giá trị độ ẩm tới hạn, làm cho tốc độ sấy giảm dần Đường cong sấy trong giai đoạn này không còn là đường thẳng mà trở thành một đoạn cong, tiến gần đến độ ẩm cân bằng của nguyên liệu Khi đạt đến giá trị cân bằng, độ ẩm trong nguyên liệu không thể giảm thêm, và tốc độ sấy lúc này bằng 0, đánh dấu sự kết thúc của quá trình sấy.
2.2.2 Nguyên tắc tách nước
Trong quá trình sấy nước được tách ra khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc:
Chúng ta cần phân biệt giữa sấy và cô đặc Trong quá trình sấy, nguyên liệu thường ở dạng rắn, nhưng cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù Sản phẩm thu được sau quá trình sấy luôn ở dạng rắn và dạng bột.
Có nhiều phương pháp sấy khác nhau, được thực hiện dựa trên các nguyên tắc riêng biệt Các phương pháp này có thể được phân chia thành nhiều nhóm khác nhau.
Sấy đối lưu là phương pháp sử dụng không khí nóng làm tác nhân sấy, trong đó mẫu nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với không khí nóng trong buồng sấy Quá trình này giúp bốc hơi một phần ẩm trong nguyên liệu, tạo ra sự cấp nhiệt theo nguyên tắc đối lưu Động lực của quá trình sấy chủ yếu đến từ sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí nóng và nguyên liệu.
Sự chênh lệch áp suất hơi giữa bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy tạo điều kiện cho các phân tử nước ở bề mặt nguyên liệu bốc hơi.
+ Sự chênh lệch ẩm tại bề mặt và tâm của nguyên liệu, nhờ đó mà ẩm tại tâm của nguyên liệu sẽ khuếch tán ra vùng bề mặt
Sấy thăng hoa là một phương pháp chế biến thực phẩm hiệu quả, trong đó nguyên liệu được làm lạnh đông để một phần độ ẩm chuyển sang trạng thái rắn Sau đó, áp suất chân không được tạo ra và nhiệt độ được nâng nhẹ, giúp nước trong nguyên liệu thăng hoa, tức là chuyển từ trạng thái rắn sang hơi mà không qua trạng thái lỏng Phương pháp này giữ được hương vị và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
Làm đông khô là phương pháp loại bỏ nước hiệu quả bằng cách thăng hoa các tinh thể băng từ vật liệu đông lạnh, mang lại sản phẩm chất lượng cao hơn so với phương pháp sấy khô truyền thống Tính chất vật lý và hóa học tốt của thực phẩm và sản phẩm công nghệ sinh học khiến phương pháp này trở thành lựa chọn tối ưu cho việc sấy khô các sản phẩm độc quyền Thị trường trong nước hiện có nhiều loại sản phẩm đông khô, với sự quan tâm ngày càng tăng từ người tiêu dùng Tuy nhiên, chi phí cao cho việc sấy khô vẫn hạn chế quy mô ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm Việc đổi mới thiết bị và xử lý nguyên liệu thô có thể giúp giảm thời gian và năng lượng cần thiết cho quá trình này.
Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy mà mẫu nguyên liệu được đặt lên bề mặt đã được gia nhiệt Nhờ đó, nhiệt độ của nguyên liệu tăng lên, giúp một phần ẩm trong nguyên liệu bốc hơi và thoát ra môi trường bên ngoài Phương pháp này hoạt động dựa trên nguyên tắc dẫn nhiệt để cung cấp nhiệt cho mẫu nguyên liệu.
Sấy bức xạ là phương pháp sử dụng nguồn nhiệt bức xạ, chủ yếu là tia hồng ngoại, để sấy nguyên liệu Trong quá trình này, nguyên liệu hấp thu năng lượng từ tia hồng ngoại, làm tăng nhiệt độ của nó Nhiệt được cung cấp thông qua bức xạ, trong khi độ ẩm từ nguyên liệu được thải ra môi trường bên ngoài nhờ hiện tượng đối lưu Quá trình sấy bức xạ tạo ra một gradient nhiệt lớn bên trong nguyên liệu, với nhiệt độ bề mặt có thể cao hơn từ 20-50°C so với tâm mẫu Gradient nhiệt này ngược chiều với gradient ẩm, gây khó khăn cho sự khuếch tán ẩm từ tâm ra bề mặt, đồng thời ảnh hưởng đến cấu trúc của sản phẩm sau khi sấy.
Sấy bằng vi sóng và dòng điện cao tần là phương pháp sử dụng sóng điện từ với tần số từ 300-300000MHz để làm nóng nguyên liệu Dưới tác động của vi sóng, các phân tử nước trong mẫu nguyên liệu chuyển động quay cực liên tục, tạo ra nhiệt và làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu Kết quả là một số phân tử nước ở bề mặt nguyên liệu sẽ bốc hơi Tương tự, khi sử dụng dòng điện cao tần, nguyên tắc gia nhiệt cũng giống như vi sóng, nhưng tần số sử dụng sẽ thấp hơn.
NGUYÊN LIỆU VỎ BƯỞI
2.3.1 Giới thiệu chung về bưởi
Bưởi (Citrus maxima hay Citrus grandis) là một loại quả thuộc chi Cam Chanh, thường có màu xanh lục nhạt đến vàng khi chín, với múi dày và tép xốp, vị ngọt hoặc chua ngọt tùy loại Kích thước bưởi rất đa dạng, chẳng hạn như bưởi Đoan Hùng chỉ có đường kính khoảng 15 cm, trong khi các giống bưởi Năm Roi, bưởi Tân Triều (Biên Hòa), bưởi da xanh (Bến Tre) và nhiều loại khác thường có đường kính khoảng 18–20 cm, phổ biến tại Việt Nam và Thái Lan.
Bưởi được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia như Tây Ban Nha, Morocco, Israel, Jordan, Nam Phi, Brazil, Mexico, Jamaica và các nước châu Á (Bhattacharya et al 2000) Ngoài ra, các giống bưởi khác chủ yếu được phát triển tại Florida và Texas, Hoa Kỳ (Ortun and Ba 2006).
Bưởi (Citrus paradisi) là một thành viên quan trọng của chi Citrus trong gia đình Rutaceae, được sử dụng rộng rãi trong y học dân gian với nhiều công dụng như kháng khuẩn, chống nấm, chống viêm, và chống oxy hóa Nó còn có tác dụng phòng ngừa ung thư, giảm cholesterol, giải độc, và duy trì sức khỏe tim mạch Đánh giá các hoạt động dược lý của bưởi sẽ giúp các nhà nghiên cứu khám phá tiềm năng của loại cây này cho các liệu pháp điều trị khác nhau, từ đó hỗ trợ thiết kế các loại thuốc mới với hoạt tính đa dạng.
Cây có múi là một loại cây ăn quả quan trọng trên toàn cầu, đóng góp kinh tế đáng kể cho các quốc gia trồng chúng Tại Hoa Kỳ, giá trị hàng năm của cây có múi đạt khoảng 2,66 tỷ đô la, tương đương hơn 20 tỷ đô la doanh số bán lẻ, với nước này là nhà sản xuất cam quýt lớn nhất thế giới sau Brazil Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng trái cây và rau quả giúp bảo vệ sức khỏe con người, đặc biệt là cam quýt với hàm lượng vitamin C cao Gần đây, các nghiên cứu đã phát hiện rằng cam quýt còn chứa nhiều hợp chất hoạt tính sinh học khác như carotenoids, flavonoids, và pectin, mang lại nhiều lợi ích sức khỏe Mỗi loại cam quýt có những hợp chất đặc trưng; ví dụ, cam chứa lutein và zeaxanthin, trong khi bưởi chứa lycopene và naringin Nghiên cứu gần đây cũng đã xem xét tác dụng của các hợp chất này trong hóa trị và chống ung thư.
Trái cây có múi là một trong những thực phẩm phổ biến nhất trên thế giới, với sản lượng nông nghiệp vượt quá 100 triệu tấn mỗi năm Mặc dù một lượng lớn cam quýt được tiêu thụ như trái cây tươi, ngày càng nhiều sản phẩm chế biến từ chúng như nước trái cây, đồ uống có múi đang được ưa chuộng Trái cây họ cam không chỉ là món ăn yêu thích mà còn chứa nhiều thành phần có lợi cho sức khỏe như vitamin C, carotenoids, axit folic, flavonoid, limonoid, kali và chất xơ Tuy nhiên, vấn đề tồn tại lâu dài trong các sản phẩm cam quýt chế biến, đặc biệt là nước cam và bưởi, là vị đắng Mức độ đắng khác nhau giữa các giống, khiến nước ép đắng có giá trị thị trường thấp hơn và thường bị xử lý hoặc pha trộn với các loại nước ép khác Vị đắng trong nước ép cam quýt chủ yếu do flavanone neohesperidosides, như naringin, và limonoids gây ra.
Có nhiều giống bưởi nổi bật tại Việt Nam, bao gồm bưởi Đoan Hùng ở Phú Thọ, bưởi Diễn từ Hà Nội, bưởi đường Hương Sơn thuộc Hà Tĩnh, bưởi đào Phúc Trạch cũng ở Hà Tĩnh, và bưởi thanh trà.
Nguyệt Biều (Huế), bưởi ổi Tân Triều (Đồng Nai), bưởi Biên Hòa (Đồng Nai), bưởi Năm roi (Vĩnh Long), bưởi da xanh (Ben Tre)
Giống bưởi da xanh, hay còn gọi là Citrus grandis (Osbek) hoặc Citrus decumana Mur, thuộc họ cam quýt (Rutaceae) Cây bưởi có chiều cao từ 8 - 13m, với vỏ thân màu vàng nhạt và cành có gai dài Quả bưởi có hình cầu hoặc hình quả lê, cùi dày và màu sắc thay đổi theo giống Hoa bưởi lớn, thơm, thường mọc thành chùm từ 6-10 bông Tép bưởi có màu vàng nhạt hoặc hồng, mỗi quả chứa từ 12 - 18 múi dễ tách rời, bên trong có vài hạt dẹp và chất nhầy bao quanh Lá, hoa và vỏ quả chứa tinh dầu với các thành phần chính như dipenten, linalola, citrala và ester Thời điểm thu hoạch bưởi da xanh thường vào tháng 7.
8 Múi bưởi dùng để ăn, vỏ và hạt dùng làm thuốc Bưởi được trồng khắp nơi trên nước ta Bưởi là cây ưá sáng, ưa vùng khí hậu nhiệt đới, không thích họp với vùng núi cao Nếu trồng ở vùng núi cao, bưởi sẽ trở nên hoang hóa, càn cỗi, quả chua và vị đắng đến mức không thể ăn được Nước ta có nhiều giống bưởi với sắc màu, vị chua ngọt khác nhau Nổi tiếng gốc ở huyện Mỏ Cày Bắc - tỉnh Bên Tre, đã xuất hiện từ đầu thế kỷ XX Bưởi da xanh được trồng nhiều nhất ở các huyện Mỹ Thạnh An, Mỏ Cày, Chợ Lách, Bưởi da xanh có dạng hình cầu, nặng trung bình từ 1,2 - 2,5kg/trái Khi chín, vỏ trái có màu xanh đến xanh hơi vàng, dễ lột và khá mỏng (14 - 18mm); tép bưởi màu hồng đỏ, bó chặt và dễ tách khỏi vách múi; nước quả khá, vị ngọt, không chua; mùi thơm; rất ít hạt, múi bưởi ăn không đắng, vị ngọt thanh, càng ăn càng thèm; tỷ lệ thịt đạt trên 55% Ở Bến Tré, bưởi da xanh được trồng khá phổ biến với diện tích 3.284 ha, và cũng như các loại ưái cây đặc sản khác, được phân bố ở khắp các vùng ngọt, lợ, ừong đó 32,26% diện tích bưởi cho ừái với năng suất 9-14 tấn/ha Bưởi da xanh là loại cây ăn trái rất khó tính, đòi hỏi người trồng phải biết cách trồng và chăm sóc kỹ lưỡng, chịu khó chăm chút từng ly từng tí thì sản lượng thu hoạch mói cao và cây mới sống được lâu
Bưởi da xanh Bến Tre đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận là giống quốc gia, được thị trường tiêu thụ trong và ngoài nước ưa chuộng nhờ phẩm chất ngon đặc trưng, hiện nằm trong "top ten" giống bưởi được người tiêu dùng yêu thích Bưởi lông cổ cò, đặc sản của huyện Cái Bè - tỉnh Tiền Giang, đang được nhân rộng và trồng phổ biến tại các tỉnh Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre Quả bưởi có hình dáng giống quả lê, bề ngoài phủ lớp lông mịn, khi chín có màu xanh vàng, lớp vỏ mỏng và thịt quả màu vàng đỏ, dễ lột với vị ngọt đến ngọt chua nhẹ, độ Brix từ 10 - 11% Mỗi trái có từ 5 - 30 hạt, trọng lượng từ 0,9 - 1,4 kg, có trái đặc biệt nặng tới 2 kg Bưởi lông cổ cò có khả năng cho quả sai quanh năm với năng suất từ 20 - 30 tấn/ha, mỗi gốc cây 5 - 7 năm tuổi có thể đạt tối đa 250 - 300 quả/năm Diện tích trồng bưởi tại huyện Cái Bè hiện đã tăng lên 1.700 ha với sản lượng trên 30.000 tấn quả/năm.
Bưởi Năm Roi, một trong những giống bưởi ngon hiện nay, chủ yếu được trồng ở ven sông Hậu, đặc biệt là tại Bình Minh, Vĩnh Long để đạt chất lượng tốt nhất Khi chín, Bưởi Năm Roi Bình Minh có màu vàng xanh tươi sáng, hình dáng giống quả lê, vỏ mỏng và múi bưởi trong, vị ngọt đậm và ít chua Loại bưởi này thường có nhiều vào mùa Trung thu và Tết Nguyên Đán, với năng suất đạt từ 15 đến 20 tấn mỗi năm Toàn huyện hiện có hơn 2000 ha đất trồng bưởi.
2.3.1.3 Các sản phẩm từ bưởi
Hình 2.12: Nước ép bưởi Hình 2.13 : Vỏ bưởi sấy dẻo
Hình 2.14: Tinh dầu bưởi Hình 2.15: Nem chay từ vỏ bưởi
2.3.2 Giới thiệu về vỏ quả bưởi
Vỏ quả bưởi, có màu sắc từ xanh nhạt đến vàng nhạt khi chín, đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, mỹ phẩm và hóa học Sự đa dạng trong ứng dụng của vỏ bưởi đáp ứng nhu cầu cuộc sống hiện đại.
Trong vụ mùa 2003/2004, khoảng 1 triệu tấn bưởi đã được xử lý, dẫn đến việc thải ra 500.000 tấn chất thải từ vỏ bưởi Chất thải này thường được sấy khô, viên lại và bán như một loại thức ăn gia súc có giá trị thấp (Wilkins et al 2007) Đặc biệt, vỏ bưởi chứa tinh dầu với các hạt tinh dầu li ti trên bề mặt, tạo ra giá trị tiềm năng cho sản phẩm này.
Thành phần hóa học có ở các hạt tinh dầu
Vỏ bưởi chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng như flavonoid và axit ascorbic, giúp cung cấp đặc tính chống oxy hóa Năm flavonoid chính bao gồm doperidin, naringin, doperin, narigenin và rutin Tuy nhiên, naringin có nồng độ cao trong albedo, gây ra vị đắng đặc trưng cho vỏ bưởi, cùng với các tuyến dầu trong flavedo Ngoài ra, caroten và pectin cũng được xác định có trong vỏ bưởi, góp phần vào giá trị dinh dưỡng của nó.
2.3.2.2 Cấu trúc hóa học của thành phần vỏ quả
Cấu trúc hóa học của Naringin(Puri et al 2011)
Rutin(Wu, Guan, and Ye 2007) Narigenin Ascorbic acid
Hình 2.16 Cấu trúc hóa học của các thành phần có trong vỏ bưởi.(Wu, Guan, and Ye 2007) 2.3.2.3 Công dụng
Vitamin C trong quả bưởi giúp tiêu diệt các gốc tự do, ngăn ngừa lão hóa và làm đẹp da Bên cạnh đó, hàm lượng kali có trong bưởi hỗ trợ giảm căng thẳng cho hệ tuần hoàn, giúp máu và tim hoạt động hiệu quả hơn, từ đó cải thiện lưu thông máu và giảm nguy cơ mắc các bệnh như đột quỵ hay đau tim.
Bưởi chứa nhiều vitamin C, giúp tăng cường sức đề kháng và khả năng miễn dịch, từ đó làm cho cơ thể khỏe mạnh hơn Việc ăn bưởi thường xuyên có thể giúp phòng ngừa các bệnh như cảm lạnh, sốt và nhiễm trùng.
NGUYÊN LIỆU ĐƯỜNG SACCHAROSE
2.4.1 Tính chất vật lí
Saccharose tinh khiết, thường được sản xuất dưới dạng bột kết tinh màu trắng, không mùi và có vị ngọt dễ chịu, còn được gọi là đường hay đường ăn Các tinh thể lớn có thể lắng xuống từ dung dịch nước chứa sucroza, tạo thành kẹo cứng Đây là loại đường dễ hòa tan, với khả năng hòa tan lên đến 204g trong 100g nước ở 20°C Độ nhớt của dung dịch đường tăng khi nồng độ tăng và giảm khi nhiệt độ tăng, trong khi saccharose tan tốt trong nước, với độ tan càng cao khi nhiệt độ tăng.
Hình 2.17:Tinh thể đường saccharose
Saccharose là một disacaride (glucose + frutose) với công thức phân tử C12H22O11
Nó còn có một tên khác là là α-D-glucopyranozyl-(1→2)-β-D-fructofuranozit Saccharose (sucrose) là một loại đường đôi (table-sugar), thuộc nhóm Oligo
Saccharide, là disaccharide của glucose và fructose Saccharose được tạo thành từ một gốc α-glucose và một gốc β-fructose liên kết với nhau bằng liên kết 1,2 glucoside
Hình 2.18 : Công thức cấu tạo đường saccharose
Saccharose, hay còn gọi là sucroza, đóng vai trò quan trọng trong chế độ dinh dưỡng của con người và được hình thành từ thực vật, không phải từ động vật Nó có nhiều tên gọi khác nhau như đường kính, đường ăn, đường cát, đường trắng, đường nâu, đường mía, đường phèn, đường củ cải và đường thốt nốt.
Saccharose nóng chảy và phân hủy ở 186 °C để tạo ra caramen, và khi cháy, nó tạo ra cacbon, dioxide cacbon và nước Nước có thể phá vỡ cấu trúc của sucroza nhờ thủy phân, tuy nhiên quá trình này diễn ra rất chậm, cho phép sucroza tồn tại trong dung dịch nhiều năm mà gần như không thay đổi Tuy nhiên, nếu enzym saccharose được thêm vào, phản ứng sẽ diễn ra nhanh chóng.
2.4.3 Tính chất hóa học
Saccharose có thể bị thủy phân trong nước nhờ enzyme Invertase hoặc dung dịch acid, tạo ra dung dịch đường nghiêng đảo Quá trình thủy phân diễn ra dễ dàng trong môi trường acid, thậm chí với acid yếu như H2O + CO2, dẫn đến hình thành D-glucose và D-fructose Do D-fructose có khả năng quay trái mạnh hơn, trong khi saccharose và D-glucose chỉ quay phải yếu, nên sau khi thủy phân, dung dịch sẽ quay trái với [α] = -20° Hiện tượng này được gọi là sự nghiêng đảo đường Ngoài ra, saccharose cũng có thể bị thủy phân bởi men saccharase.
Saccharose có khả năng tạo thành saccharide với kim loại kiềm thổ như canxi, tạo ra saccharat canxi C12H22O11.CaO.2H2O, một hợp chất tan trong nước Để tinh chế saccharose, người ta sử dụng nước vôi (Ca(OH)2) Sau khi lọc bỏ tạp chất, khí CO2 được dẫn qua dung dịch saccharose tan trong nước, giúp CaCO3 kết tủa Cuối cùng, quá trình lọc, cô đặc và kết tủa sẽ thu được saccharose tinh khiết.
2.4.4 Nguyên liệu sản xuất đường saccharose
Mía đường là cây trồng nhiệt đới, có thân cây chia đốt và chiều cao từ 2-6m, chứa nhiều đường Loại cây này đóng góp 70% sản lượng đường toàn cầu Brazil dẫn đầu thế giới về sản lượng mía và xuất khẩu đường từ mía, chiếm 33% tổng sản lượng toàn cầu vào năm 2008.
- Thốt nốt: là loại cây mọc và được trồng ở một số nước châu Á như Ấn Độ, Thái Lan, Campuchia,…
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
NGUYÊN LIỆU
- Nguyên liệu vỏ bưởi được mua tại nơi sản xuất nước ép bưởi và lựa chọn đồng nhất về màu sắc vỏ quả để phục vụ cho nghiên cứu
- Vỏ quả được mua về, cắt lát mỏng dày 1mm, kích thước 1-1.5*5-10cm
- Sau đó được xử lí đắng bằng cách ngâm vào dung dịch (muối, nước, cyclodextrin) trong vào 6-8h trong ngăn mát tủ lạnh
- Mẫu được lấy ra xả, vò với nước lạnh nhằm mục đích thải đắng ra ngoài trường ngoài
3.1.2 Nguyên liệu đường saccharose Đường là tác nhân thẩm thấu, đây là một loại đường thương mại chứa hàm lượng đường 99,8 % Đường được cân và tính toán với các mức nồng độ khác nhau (40, 50, 60 brix)
DỤNG CỤ – THIẾT BỊ – HÓA CHẤT
Dụng cụ phục dụng quá trình thực nghiệm:
+ Cốc thí nghiêm thể tích 1000ml: chứa nguyên liệu trong quá trình thẩm thấu và gia nhiệt
+ Nhiệt kế: đo và kiểm soát nhiệt độ dung dịch
+ Nồi nấu dung dịch thẩm thấu
Thiết bị phục vụ quá trình thực nghiệm:
+ Tủ sấy đối lưu (dạng khay): sấy tách ẩm ra khỏi nguyên liệu
+ Nồi cô đặc: gia nhiệt cho quá trình thẩm thấu
+ Máy đo ẩm: đo hàm ẩm trong nguyên liệu
Hóa chất: Cyclodextrin, việc cho cyclodextrin vào quá trình tiền xử lí nhằm hạn chế vị đắng có trong nguyên liệu vỏ bưởi.
THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Trường ĐH Nguyễn Tất Thành, 331, quốc lộ 1A, phường An Phú Đông, Quận 12
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 3.1:Sơ đồ qui trình công nghệ
Xử lí đắng Phối trộn
Sản phẩm Đường Nước muối Cyclodext rin
THUYẾT MINH QUI TRÌNH
- Chuẩn bị: loại bỏ các tạp chất bụi bẩn có trên nguyên liệu
- Vật lí: khối lượng nguyên liệu có thể tăng
- Sinh học: rủa trôi bớt vi sinh vật có trên bề măt
- Chuẩn bị: cho quá trình thẩm thấu diễn ra dễ dàng hơn
- Vật lí: diện tích bề mặt mẫu nguyên liệu tăng
Mục đích: khai thác Loại bỏ một số cấu tử có vị đắng trong nguyên liệu tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm
Màu sắc của mẫu nguyên liệu có thể bị thay đổi nếu thời gian xử lý quá dài, đặc biệt trong quá trình vò xả với nước Cấu trúc của nguyên liệu cũng có thể biến đổi trong quá trình này.
- Hóa lí: xảy ra sự chuyển pha của các thành phần có trong nguyên liệu trong môi trường của hỗn hợp nước muối và cyclodextrin
Mục đích của quá trình này là chuẩn bị cho việc sấy tiếp theo, nhằm khai thác hàm lượng các chất rắn hòa tan tăng lên theo thời gian Đồng thời, việc bảo quản ở nồng độ đường cao có thể giúp bảo quản sản phẩm hiệu quả hơn.
- Vật lí: thể tích mẫu nguyên liệu tăng, màu sắc của nguyên liệu có thể thay đổi ở nhiệt độ cao
Trong quá trình thẩm thấu, hóa lý xảy ra sự chuyển pha giữa hàm lượng chất rắn hòa tan trong dung dịch và lượng nước trong môi trường thẩm thấu cùng với nguyên liệu.
Mục đích : chế biến, hoàn thiện, bảo quản
- Vật lí: cấu trúc nguyên liệu co rút, ẩm mất đi, màu sắc nguyên liệu thay đổi nếu nhiệt độ cao và thời gian sấy lâu
- Sinh học: vi sinh vật có thể bị tiêu diệt
Mục đích: hoàn thiện, bảo quản
Nguyên liệu Xử lí Giai đoạn thẩm thấu Đo ẩm Cân
Tủ sấy đối lưu Nồi gia thiệt
Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu
Thực nghiệm được tiến hành ở điều kiện thẩm thấu áp suất thường, tỉ lệ dung dịch và nguyên liệu là 5:1
Ảnh hưởng của nhiệt độ thẩm thấu
- Yếu tố khảo sát: nhiệt độ 30, 40, 50, độ C
- Cố định yếu tố: nồng độ dung dịch (50 bx), thời gian ngâm từ 20-100 (phút)
BẢNG 3.1 Bảng bố trí thí nghiêm khảo sát nhiệt độ dung dịch (20 phút)
STT Random Nhiệt độ Nồng độ đường(bx), thời gian ngâm (phút)
STT Random Nhiệt độ Nồng độ đường(bx), thời gian ngâm (phút)
STT Random Nhiệt độ Nồng độ đường(bx), thời gian ngâm (phút)
STT Random Nhiệt độ Nồng độ đường(bx), thời gian ngâm (phút)
STT Random Nhiệt độ Nồng độ đường(bx), thời gian ngâm (phút)
Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thẩm thấu
- Yếu tố khảo sát: nồng độ dung dịch 40,50, 60 độ brix
- Yếu tố cố định: nhiệt độ dung dịch (30 độ C), thời gian ngâm từ 20- 100 (phút)
BẢNG 3.2 Bảng khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch
STT Random Nồng đô ngâm Nhiệt độ ngâm ( 0 C), thời gian (phút)
STT Random Nồng đô ngâm Nhiệt độ ngâm ( 0 C), thời gian (phút)
STT Random Nồng đô ngâm Nhiệt độ ngâm ( 0 C), thời gian (phút)
STT Random Nồng đô ngâm Nhiệt độ ngâm ( 0 C), thời gian (phút)
STT Random Nồng đô ngâm Nhiệt độ ngâm ( 0 C), thời gian (phút)
Ảnh hưởng nhiệt độ sấy
- Yếu tố khảo sát: nhiệt độ sấy 40, 50, 60 độ C
- Yếu tố cố định: nồng độ dung dịch (50 độ brix), nhiệt độ dung dịch (30 độ C), thời gian sấy từ 20- 100 (phút)
BẢNG 3.3 Bảng khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy
Stt Random Nhiệt độ sấy Nhiệt độ ngâm ( 0 C),nồng độ ngâm (bx), thời gian (phút)
Stt Random Nhiệt độ sấy Nhiệt độ ngâm ( 0 C),nồng độ ngâm (bx), thời gian (phút)
Stt Random Nhiệt độ sấy Nhiệt độ ngâm ( 0 C),nồng độ ngâm (bx), thời gian (phút)
Stt Random Nhiệt độ sấy Nhiệt độ ngâm ( 0 C),nồng độ ngâm (bx), thời gian (phút)
Stt Random Nhiệt độ sấy Nhiệt độ ngâm ( 0 C),nồng độ ngâm (bx), thời gian (phút)
Hàm lượng WL mất đi và SG trong nguyên liệu trong quá trình ngâm được xác định bởi khối lượng mẫu, thời gian ngâm và nồng độ ngâm.
Tốc độ đường cong sấy và sự mất nước trong quá trình sấy được xác định bởi lượng ẩm trước và sau, cũng như khối lượng nguyên liệu trước và sau theo thời gian sấy Đánh giá trao đổi khối lượng giữa dung dịch và mẫu trong quá trình khử nước thẩm thấu được thực hiện bằng cách sử dụng các tham số như mất nước (WL) và độ rắn (SG), và được tính theo phương trình cụ thể.
Khối lượng mẫu bưởi tại thời điểm 0 được ký hiệu là 𝑊₀ (gr/gr), trong khi khối lượng mẫu mất nước thẩm thấu theo thời gian t được ký hiệu là 𝑊ₜ (gr/gr) Hàm lượng chất rắn hòa tan tại thời điểm 0 là 𝑆₀ (%) và hàm lượng chất rắn hòa tan thẩm thấu theo thời gian t là 𝑆ₜ (%) Công thức tính hàm lượng chất rắn hòa tan tại thời điểm 0 được xác định bằng 𝑆₀ = 𝑊₀ ∗ (100 - 𝑎₀) / 100%.
𝑎 0 hàm lượng ẩm ban đầu (%) 𝑎 𝑡 hàm lượng âm theo thời gian t (%) Lượng ẩm mất đi theo thời gian sấy được tính: 𝑎 𝑤 = 𝑚 𝑡 −𝑚 𝑠 𝑚 𝑠 ∗ 100% (5)
𝑚 𝑡 khối lượng mẫu tại thời điểm 0 (gr)
𝑚 𝑠 khối lượng mẫu theo thời điểm t (gr)
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
3.7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Các mẫu thí nghiệm được thực hiện nhiều lần để tính giá trị trung bình dựa trên độ ẩm, lượng nước mất, hàm lượng chất khô và khối lượng của mẫu.
Phần mềm xử lí số liệu vẽ biẻu đồ: origin
Keét quả phân tích được xử lí bằng excel
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH
Hình 4.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thẩm thấu lên SG, WL (nhiệt độ dung dịch thẩm thấu 30 0 C)
Nồng độ dung dịch có ảnh hưởng lên SG, WL (ở cùng thời gian ngâm 40 phút,
SG đạt khoảng 60% (40 0 brix), 70% (50 0 brix), và 87% (60 0 brix), trong khi WL lần lượt là -18% (40 0 brix), -12,5% (50 0 brix), và trên 4% (60 0 brix) Biểu đồ a) cho thấy nồng độ dung dịch tăng thì SG cũng tăng Tuy nhiên, biểu đồ b) chỉ ra hiện tượng hút nước ngược vào nguyên liệu dẫn đến WL âm, mặc dù nồng độ tăng thì WL cũng tăng theo; chỉ đến nồng độ 60 0 brix mới xảy ra hiện tượng mất nước Mục đích của việc này là để chọn ra nồng độ dung dịch thẩm thấu có thể ở mức chấp nhận vị ngọt của sản phẩm.
Việc ngâm tẩm dung dịch đường trong quá trình chế biến có tác dụng tăng cường cấu trúc độ bền của sản phẩm và loại bỏ vị đắng có sẵn trong nguyên liệu Nồng độ thẩm thấu ảnh hưởng đến mức độ chấp nhận vị ngọt trong các thuộc tính cảm quan Hình 1 minh họa sự phát triển của độ hòa tan trong sản phẩm.
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Các mẫu thí nghiệm được thực hiện nhiều lần để tính toán giá trị trung bình dựa trên các yếu tố như độ ẩm, lượng nước mất, hàm lượng chất khô và khối lượng của mẫu.
Phần mềm xử lí số liệu vẽ biẻu đồ: origin
Keét quả phân tích được xử lí bằng excel.