ĐỒ án CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY

 Đối với vỏ quả Năm 1949, Martin và Reuter đã tách được chất pectic từ vỏ chanh dây đỏ tía.Đến năm 1953, Sherman và cộng sự đã phân tách và xác định được rằng tính chấtpectin trong chan

ĐỒ ÁNCÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU1.1 Nguyên liệu chanh dây

1.1.1 Nguồn gốc

Quả chanh dây (passion fruit hay passiflora) có nguồn gốc tự nhiên từ miềnnhiệt đới Châu Mĩ Trong đó, chanh dây có màu đỏ tía bắt nguồn từ miền NamBrazin, dọc theo Paraguay đến miền bắc Argentina

Ở Brazin nó cũng thu hút sự chú ý của người Tây Ban Nha vào đầu thế kỷ

16 Ngày nay, sau 400 năm kể từ khi được phát hiện, chanh dây đã được trồng ởnhiều nước có khí hậu thích hợp [18]

1.1.1 Phân loại

Tên khoa học: Chanh dây màu đỏ tía (Passiflora edulis Sims)

Chanh dây vàng (P.edulis Sims f.flavicarpa Degener)

Tên họ: Passifloraceae

Tên thông thường: Tùy từng quốc gia mà chanh dây được gọi theo các tênkhác nhau Ở Tây Ban Nha, người ta gọi tên chung cho 2 loại là granadilla, parcha,parchita, parchita maracuýa hoặc ceibey (ở Cuba), ở Bồ Đào Nha là maracujaperoba, ở Pháp là grenadille, hay couzou; ở Hawaii là lilikoi, ở Thái Lan làlinmangkon, ở Venezuela là parcha amarilla, ở Việt Nam là chanh dây…

Trong khoảng hơn 500 loài Passiflora, thuộc họ Passifloraceae, chỉ có mộtgiống Passiflora edulis có tên riêng là chanh dây Chanh dây cũng có 2 loại khácnhau: chanh dây vàng và chanh dây đỏ tía Sự khác nhau giữa 2 loại không chỉ vềmàu sắc mà còn về các đặc trưng riêng Loại chanh dây đỏ tía có thể được hiểu làloại màu đỏ hoặc đen vì màu sắc không có sự phân biệt rõ ràng Ngược lại, chanhdây màu vàng vẫn được biết đến rộng rãi như màu sắc vốn có của nó

Hình 1.1 Chanh dây màu đỏ tía Chanh 1.2 Chanh dây màu vàng

1.1.3 Thành phần hóa học.

 Đối với vỏ quả

Năm 1949, Martin và Reuter đã tách được chất pectic từ vỏ chanh dây đỏ tía.Đến năm 1953, Sherman và cộng sự đã phân tách và xác định được rằng tính chấtpectin trong chanh dây vàng có hàm lượng methoxyl từ 8,9 ÷ 9,2% nên khá phù hợpvới quá trình sản xuất jelly Tuy nhiên theo, pectin được trích ly từ quả chanh dây đỏtía có chất lượng tốt hơn từ quả chanh dây vàng

Bảng 1.1: Thành phần cấu tạo vỏ quả của hai loại chanh dây vàng và đỏ tía

Vỏ quả đỏ tía tươi

Nguồn : (a: Pruthi (1963), b: Otagaki và Matsumoto (1958)

Trong vỏ chanh dây vàng và đỏ tía đều có hàm lượng carbohydrate cao, ítchất có thể trích ly bằng ether và lượng protein thô vừa phải

Khi phân tích sâu về thành phần vỏ tươi của 2 loại chanh dây, người ta còntìm thấy sự có mặt của tinh bột (0,75-1,36%), đường (saccharose, glucose, fructose)

(0,60-0,78%), acid hữu cơ (acid citric, acid malic (0,15%) và acid ascorbic 166,2%) Ngoài ra, lớp vỏ ngoài của chanh dây đỏ tía còn chứa một ít tanin vàkhoảng 1,4mg/100g sắc tố anthocyanin, pelargonidin 3-diglucoside[19].

(78,3-Bảng 1.2: Thành phần các loại protein có trong vỏ quả chanh dây

 Đối với dịch quả

Gần 84% dịch quả chanh dây là nước, còn lại là các hợp chất thơm, hợp chất màu,các chất sinh năng lượng: đường, tinh bột, và các chất vi lượng Chất béo và proteinchứa trong dịch quả chanh dây không đáng kể, chỉ chiếm 3- 4% tổng năng lượngcung cấp Chanh dây chứa nhiều vitamin C,A

- Carbonhydrats

Đường: hàm lượng đường tổng chiếm khoảng 15 – 20 % là thành phần cungcấp năng lượng chính trong quả chanh dây, chxử lý yếu gồm 3 loại đường: glucose,fructose, và saccharose Glucose và fructose chiếm thành phần chủ yếu Hàm lượngđường ảnh hưởng đến vị ngọt của chanh dây (bảng 1.3)

Bảng 1.3: Hàm lượng đường của hai loại chanh dây (%) Loại chanh dây Fructose Glucose Saccharose

bề mặt trao đổi nhiệt, gây nóng cục bộ, ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt và làmgiảm chất lượng nuớc chanh dây

- Các axit hữu cơ:

Một phẩm chất của chanh dây vàng là hàm lượng axit citric cao Axit citric baogồm tất cả các loại axit không bay hơi chiếm 93-96% tổng lượng axit, axit malicchiếm 4-7% Tác dụng của axit citric là giúp bảo vệ, hỗ trợ cho kẽm và các nguyên tố

vi lượng khác Dịch quả chanh dây không bị ảnh hưởng bởi salicylic và axit benzoic.Việc bảo quản vì thế góp phần làm tăng độ axit [19]

Bảng 1.4: Thành phần acid của hai loại chanh dây

Loại

chanh dây

Thành phần acid hữu cơ của hai loại chanh dây

(meq/100g) acid

citric

acid malic

acid lactic

acid malonic

acid succinic

acid ascorbic

Nguồn: [18]

Trong chanh dây vàng acid citric chiếm ưu thế hơn, kế đến là acid malic, còn

sự có mặt của các acid khác chỉ là rất ít, xem như không đáng kể Với chanhdây đỏ tía, hàm lượng các loại acid khác nhau tương đối rõ ràng hơn, trong đó nhiềunhất vẫn là acid citric, kế đến là acid lactic, malonic, malic và succinic

Thông thường người ta dùng tỉ lệ đường : acid để đo độ ngọt của chanh dây

Và từ đó nhận ra rằng có sự khác biệt đáng kể giữa chanh dây vàng và chanh dây đỏtía là chanh dây đỏ tía có vị ngọt hơn chanh dây vàng

Bảng 1.5: Tỉ lệ đường : acid ở hai loại chanh dây

chứa enzyme metylesterase, bị vô hoạt ở 80oC trong 60s ngoài ra trong chanh dâycòn có enzyme protease và SH- protease Sử dụng casein làm cơ chất, pH tối ưu chochanh protease là 2,3 và cho SH protease là 5,7[19].

 Các vitamin và nguyên tố khoáng

Chanh dây chứa nhiều vitamin C Vitamin C tan tốt trong nước và đóng vaitrò là một chất oxy hoá, nó giúp bảo vệ phần mô mềm của cơ thể, đồng thời bảo vệplasmalipids và LDL Cholesterol khỏi các gốc tự do Ngoài ra vitamin C còn đóngvai trò quan trọng trong sự duy trì hệ miễn dịch của cơ thể và thậm chí làm giảmnhẹ triệu chứng cảm lạnh ở người Một ly nước chanh dây ép cung cấp khoảng 50%lượng vitamin C cần thiết trong ngày cho một người trưởng thành

Bên cạnh vitamin C, chanh dây cũng chứa rất nhiều vitamin A Carotenoidsđược tìm thấy trong chanh dây có hoạt độ vitamin A khác nhau Vitamin A là loạivitamin tan trong dầu, cần thiết cho thị lực, da, sự phát triển và tái sinh mô tế bào[14]

 Các chất khoáng

Chanh dây cung cấp các loại chất khoáng như: K, một chất điện ly quan trọngtrong việc hỗ trợ sự co bóp ở tim, ở định cân bằng axit bazơ và huyết áp Chanh dây cóthể thay thế các loại thức ăn như chuối, cam Chanh dây cò chứa 10-13% nhu cầu hàngngày về Mg, một nguyên tố khoáng giúp ổn định huyết áp

 Các hợp chất dễ bay hơi

Các hợp chất dễ bay hơi phần lớn là các ester từ C2-C8 của các axit béothường gặp ở nhiều loại trái cây khác Các sản phẩm phân huỷ của các carotenoid,các cấu tử chứa S và các ester béo hiếm gặp đóng vai trò rất quan trọng trong việctạo ra các hương vị đặc biệt của chanh dây.

Ngoài ra, do sự hòa quyện của nhiều loại ester đặc trưng khác nhau của nhiềuloại trái cây khác mà trái chanh dây có hương vị vô cùng đặc biệt Ví dụ các esterethyl (Z)-octa-4,7-dienoate và (Z) – Hex-3 enyl butanoate là các ester đặc trưng củadứa và lê

 Sắc tố

Sắc tố chính trong dịch quả chanh dây là carotenoid Nước chanh dây ép chứarất nhiều loại sắc tố vàng và cam này Cho đến nay có khoảng 13 loại carotenoid đượctìm thấy trong dịch quả canh dây, gồm b-, g- carotenoid và phytofluene, b-apo-12’-carotenal, b-apo-8’-caroteal Cryptoxanthi, auroxanthin, mutatoxanthi…

Các caroteoids, đặc biệt là B-carotene, giúp con người bảo vệ các tế bào khỏi

sự phá hủy của các gốc tự do và có thể giúp chống lại sự hình thành các tế bào tiềnung thư Chế độ ăn giàu carotenoids cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữacarotenoids với việc giảm nguy cơ ung thư vú, cổ phổi, da và ung thư dạ dày Hoạttính chống oxihóa của các carotenoids có thể cũng quan trọng trong việc giảm nguy

cơ của bệnh tim mạch và bệnh đục nhân mắt

Dịch quả chanh dây không chứa anthocyanin còn hàm lượng flavonoidstrong chanh dây rất bé, chỉ ở dạng vết, trong chanh dây đỏ là 1.060%, trong chanhdây vàng là 1.000%

Các Sterol thực vật:

Các Sterol thực vật được tìm thấy trong tất cả các loại thức ăn có nguồn gốcthực vật và được các nhà khoa học cho là có khả năng làm hạ thấp cholesterol máu.Tăng tiêu thụ thức ăn thực vật chứa lượng sterol cao có thể có tác động tích cực chosức khoẻ, mặc dù các lợi ích đó có thể cũng tuỳ thuộc vào các yếu tố khác trongthực vật như hàm lượng chất xơ hoà tan được Chanh dây chứa tổng hàm lượngsterol thực vật cao nhất so với các loại trái cây ăn được khác So với cải xanh, cảibrussel, súp lơ và ôliu đen, chanh dây là sự thay thế tuyệt vời cho các loại rau giàu

thể thấy được tác dụng làm giảm lượng cholesterol thì cần phải dùng một lượngnước ép rất lớn.

 Đối với hạt

Thành phần của hạt chanh dây sau khi được sấy khô như sau:

Bảng 1.6: Thành phần của hạt chanh dây khô

1.1.4 Ứng dụng của chanh dây

1.1.4.1 Trong công nghiệp thực phẩm

Phần thịt quả chanh dây có thể được dùng để chế biến các món ăn trong giađình Ví dụ ở Autralia người ta dùng thịt quả chanh dây với kem hoặc đường, làmmón salads trái cây, làm thức uống hoặc làm gia vị

Ở quy mô công nghiệp, dịch quả chanh dây dùng để sản xuất quả đục, hoặcphối trộn với đường và pha loãng với nước cùng dịch quả của các loại trái cây khác(đặc biệt là cam và dứa) để sản xuất các loại nước uống lạnh Ở Nam Phi, nướcchanh dây được phối trộn với sữa và alginate, ở Australia thì được dùng trong sảnxuất sữa chua

Nước cốt chanh dây có thể được nấu thành syrup để dùng trong sản xuấtnước sốt, thạch, kẹo, kem sherbet, meringue hay súp trái cây lạnh… Phần cơm trái

có chứa hạt được chế biến thành thạch hay trộn với dứa hoặc cà chua để làm mứt.Một loại thức uống không cồn từ dịch quả chanh dây có tên là “Passaia” do Thuỵ

Sĩ sản xuất đã được tiêu thụ ở Tây Âu trong nhiều năm Costarica cũng sản xuấtmột loại rượu từ chanh dây có tên là ‘Parchita Seco”…

Trái chanh dây đang dần chiếm vai trò quan trọng trong công nghiệp đồ uống.Một số quốc gia như Brazil, Peru… trái chanh dây là nguyên liệu hàng đầu

1.1.4.1 Trong y học

Các alkaloid trong dịch quả chanh dây được chiết xuất để bào chế thuốc an thần,giảm đau Ngoài ra, một loại glycoside chiết xuất từ chanh dây, gọi là Passiflorine cũngđược dùng để bào chế thuốc giảm đau và an thần ở Châu Âu

Ở Madeira, nước cốt chanh dây được dùng như một chất kích thích tiêu hoácho các bệnh nhân ung thư dạ dày

Ngoài phần thịt quả, các sản phẩm phụ từ quy trình chế biến chanh dây cũng cónhiều ứng dụng

Vỏ: Ở Fiji, người ta đã chiết xuất pectin từ vỏ chanh dây với sản lượng hàngnăm lên tới 5 tấn, giảm được đáng kể lượng chất thải ra Phần vỏ còn lại chứa từ 5-6% protein, có thể dùng làm thức ăn gia súc và gia cầm Ở Hawaii, pectin khôngđược chiết tách mà thay vào đó người ta băm nhỏ vỏ chanh dây rồi đem sấy khô, trộnvới rỉ đường hay xử lý trong các Xyclon để làm thức ăn gia súc

1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bột chanh dây

Trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng quy trình sản xuất bột chanhdây theo sơ đồ hình 1.3

Hình 1.3 Quy trình sản xuất bột chanh dây Thuyết minh quy trình

Chanh dây được mua là loại chanh dây tím

Chọn lựa phân loại: giúp loại bỏ quả hỏng cũng như nguyên liệu đầu vào có

sự đồng đều

Rửa: giúp cho nguyên liệu sạch đất cát bụi bẩn Loại bỏ một phần vi sinh vậttránh sự nhiễm tạp vào ruột quả ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Vỏ Pectinase X lí enzymử T= 40-45oC

t= 3 h

Ch n l a- Phân lo i ọ ự ạ

R a ử Tách ru t qu ộ ả

Chà

Ph i tr n ố ộ

S y phun ấ Maltodextrin

Ph gia ụ

T o C =165 o C

P = 3.5 bar Chanh dây

Đư ng ờ

S n ph m ả ẩ

Đóng gói Bao bì

Đ ng hóa ồ

Hoàn thi n ệ

H t ạ

Tách ruột quả: chuẩn bị cho quá trình xử lý enzym trong quá trình này cầnlưu ý nhất là có sự biến đổi của VitaminC

Xử lý enzym: giúp phân cắt pectin trong ruột quả, giảm độ nhớt và tăng hiệuxuất thu hồi dịch quả

Chà: tách phần dịch quả và hạt quá trình này sử dụng máy chà có trong khoa

Phối trộn: giúp điều chỉnh nồng độ chất khô trong dịch quả, sử dụng đườngmaltodextrin sau phối trộn TSS trong dịch quả là 25%

Đồng hóa: giúp giảm kích thước thịt quả, tăng khả năng phân tán tạo độ đồngnhất trong dịch chanh dây Thiết bị đồng hóa là máy đồng hóa áp lực cao

Sấy phun: giúp làm khô sản phẩm trong quá trình này có thể làm mất hươnglàm giảm Vitamin, nhưng có thể tăng hương do phản ứng mailan Thiết bị sử dụng

là máy sấy phun

Hoàn thiện – Đóng gói: giúp tăng chất lượng và cảm quan do bổ xung thêmđường và hương liệu, đóng gói giúp bảo quản sản phẩm tạo độ tiện dụng cho ngườitiêu dùng

Chương 2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY 2.1 Hệ thống thiết bị sản xuất bột chanh dây

a Thiết bị lựa chọn – phân loại :

Thực hiện phân loại thủ công trên băng tải con lăn

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị:

Thiết bị gồm hệ thống con lăn hình tròn gắn liền với hệ thống dây xích chuyểnđộng Băng tải con lăn có khả năng lật mọi phía của quả, nhờ đó có thể dễ dàngphát hiện các vết hư hỏng Băng tải chuyển động mang theo chanh dây, công nhânphân loại đứng dọc theo băng tải sẽ quan sát và lựa chọn để loại ra các quả chưa đạtyêu cầu theo kinh nghiệm và các chỉ tiêu đã đặt ra

Băng tải có vận tốc 0.12 ÷ 0.15 m/s, nếu vận tốc lớn hơn thì sẽ nhặt sót Chiềurộng băng tải không quá lớn, nếu bố trí làm việc hai bên thì rộng 80 ÷ 100 cm làvừa Nguyên liệu phải dàn mỏng đều trên băng tải thì việc chọn lựa mới không bỏsót

Rửa xối: dùng tia nước phun (áp suất 2 – 3at) hay hoa sen để xối, dùng dòngnước chảy kéo chất bẩn sau khi ngâm, nước rửa phải lạnh và sạch.

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy rửa

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật máy tách ruột

Năng suất 2 tấn/h Hãng sản xuất Ching Tan machinery

Works Đài Loan

Kích

thước (HxLxW)

1680x 1500 x980mm

Hình 2.3 Máy Cắt- Tách ruột quả

d Thiết bị xử lí enzyme:

Thiết bị gồm nồi hình trụ, có lắp cánh khuấy ở đường tâm với mục đích đểđảo trộn các nguyên liệu Khi cánh khuấy quay sẽ tạo ra động năng đẩy khối chấtlỏng chuyển động trong lòng thiết bị, giúp đảo trộn đồng đều hỗn hợp Sử dụngthiết bị hình trụ đáy nón, có lớp vỏ áo để gia nhiệt, ổn định nhiệt, bên trong thiết bị

Áp suất làm

việc

0.25 Mpa Hãng sản xuất Zhejiang DaYu Light

Industrial Machinery Co., Ltd

- Trung Quốc Nhiệt độ làm

Vật liệu Thép không gỉ SUS304,

316Đường kính ống

dẫn

e Máy chà

Để tách ruột quả trong sản xuất người ta thường sử dụng chà cánh đập Máy

chà có hai bộ phận chủ yếu : Bộ phận chà gồm có trục quay làm bằng thép không

gỉ, gắn các cánh đập bằng gỗ có nẹp cao su,hoặc cánh đập thép, hoặc các roi thép.Cánh đập lắp nghiêng so với đường sinh của trục quay một góc 1,5 – 20 Do có gócnghiêng này mà nguyên liệu di chuyển theo đường xoắn ốc và bã được đun ra ngoài

ở cuối máy Vận tốc của trục quay là khoảng 700 rpm

Rây tròn cố định bằng thép không gỉ (để đảm bảo chất lượng nguyên liệu chàkhông bị đen, ít ổn thất vitamin C), có đục nhiều lỗ nhỏ Với nước quả đục, thườngdùng lỗ rây 0,5 – 0,75 mm

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật máy chà cánh đập

Hãng sản xuất Jiangsu Haiou

Thiết bị gồm nồi hình trụ, có lắp cánh khuấy ở đường tâm với mục đích đểđảo trộn các nguyên liệu Khi cánh khuấy quay sẽ tạo ra động năng đẩy khối chấtlỏng chuyển động trong lòng thiết bị, giúp đảo trộn đồng đều hỗn hợp Sử dụngthiết bị hình trụ đáy nón, có lớp vỏ áo để gia nhiệt, ổn định nhiệt, bên trong thiết bị

có gắn cánh khuấy Trong sản xuất người ta thường sử dụng máy có thông số sau

Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật của thiết bị phối trộn

0.25 Mpa Hãng sản xuất Zhejiang DaYu Light

Industrial Machinery Co.,Ltd

- Trung QuốcNhiệt độ làm

Vật liệu Thép không gỉ SUS304,

316Đường kính ống

dẫn

Hình 2.6 Thiết bị phối trộn dịch chanh dây

h Thiết bị đồng hóa:

Sử dụng thiết bị đồng hóa áp lực cao

Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật thiết bị đồng hóa

Năng suất 1000 L/h Độ nhớt nguyện <0.2Pa.s

liệu trước đồng hóa

<30 fm Hãng sản xuất Minhua Machinery

Co.,Ltd- Trung Quốc

Giá thiết bị 58.000.000Đ

i Thiết bị sấy phun

Sấy phun: giúp làm khô sản phẩm trong quá trình này có thể làm mất hươnglàm giảm Vitamin, nhưng có thể tăng hương do phản ứng mailan Trong sản xuấtngười ta thường sử dụng thiết bị sau

- Máy sấy phun sương

Hình 2.7 Máy sấy phun

nguyên liệu đặc biệt, thậm chí khi độ hàm ẩm lên đến 90%, thiết bị máy có thể sấy

1 lần mà không cần cô đặc chúng

- Phạm vi ứng dụng:

Thiết bị máy sấy phù hợp cho sấy các loại nguyên liệu như: hóa chất, thựcphẩm, dược phẩm… Những nguyên liệu phù hợp cho sấy như sau: polymer vànhựa thông, chất màu, gốm, thủy tinh, deruster, chất diệt nấm, thuốc diệt cỏ, tổnghợp cacbon, các sản phẩm bơ sữa, sản xuất bột ngọt, trà, cà phê hòa tan, tinh bộttrái cây, các sản phẩm từ thịt, các sản phẩm từ cá, từ huyết, bột tẩy rửa, xử lý bềmặt, phân bón, các chất hữu cơ và vô cơ…

* Nguyên lý làm việc

Sau khi qua bộ lọc, không khí được làm sạch và dẫn đến bộ gia nhiệt Quytrình gia nhiệt: Lò tạo khí nóng, gia nhiệt bằng điện, gia nhiệt bằng hơi…Khi khôngkhí được gia nhiệt đến nhiệt độ cài đặt, sau đó được đưa đến bộ chia khí nóng tiếptuyến Sau khi được phân chia, khí nóng thổi vào buồng sấy một cách ổn định và theokiểu xoáy Cùng lúc đó, dung dịch nguyên liệu sấy được phun khuyếch tán thànhnhững giọt dung dịch hoặc thành những kích cỡ sương mù siêu nhỏ trong khoảng kíchthước 25- 60mm

Khi hạt dung dịch tiếp xúc với khí nóng trong buồng sấy, phần tử nước sẽ bịbốc hơi và còn lại là những hạt bột khô hoặc hạt cốm Những hạt bột khô này sẽ rơixuống phần hình nón của buồng sấy và trượt rơi xuống thùng thu bột sản phẩm phía đáybuồng, một lượng nhỏ bột mịn theo luồng khí vào bộ phận tách bụi cyclon

Cuối cùng khí thải được hút ra ngoài qua quạt hút và dẫn đến bộ thu bụi kiểuphun mưa

Thiết bị này được thiết kế theo kiểu sấy theo luồng song song Các hạt sươngdung dịch được thổi cùng chiều với luồng khí nóng Tuy nhiên, nhiệt độ của khínóng cao hơn, khí nóng sẽ tiếp xúc với các giọt sương dung dịch ngay khi chúngđược phun vào buồng sấy Các giọt dung dịch trong buồng rơi xuống nhanh vì vậynguyên liệu sấy không bị sấy nóng quá mức Vì thế thiết bị sấy này phù hợp cho sấy