Nghiên cứu quy trình sản xuất nước giải khát từ nguyên liệu chè đen

Do đó để góp phần đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ chè Việt Nam, hạ giá thành và đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng, phong phú về chủng loại, đặ

DAI HOC DA NANG

NGUYEN QUOC SINH

NGHIEN CUU QUY TRINH SAN XUAT

NUOC GIAI KHAT TU NGUYEN LIEU CHE DEN

CHUYEN NGANH: CONG NGHE THUC PHAM VA DO UỐNG

MA SO: 60.54.02

TOM TAT LUAN VAN THAC Si KY THUAT

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG MINH NHẬT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG MINH NHẬT

Phan bién 1: PGS TS TRAN THI XO

Phản biện 2: PGS TS ĐÀO HÙNG CƯỜNG

Luận văn sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn Thạc

sỹ Kỹ thuật họp tại Đại Học Đà Nẵng vào ngày tháng năm

2010

Có thể tìm hiểu Luận văn tại:

MO DAU

1 L¥ do chon dé tai

Lĩnh vực sản xuất nước giải khát đã có lịch sử phát triển rat

lâu Cùng với sự phát triển của xã hội, nước giải khát càng thể hiện

vai trò quan trọng của mình, nó không chỉ nhằm cung cấp nước cho

cơ thể sống, mà còn là cách thưởng thức hương vị của sản phẩm Từ

những năm cuối thể kỷ XX, khi mức sống của người dân được nâng

cao, người tiêu dùng càng quan tâm hơn đến sức khỏe nên quay về

với các thực phẩm có nguồn sốc tự nhiên Vì vậy, xu hướng tiêu thụ

các loại nước uống được sản xuất từ nguyên liệu tự nhiên ngày càng

tang [25], [26]

Cay che (Camellia sinensis O.Kuntze) 14 mot loai cay cong

nghiệp được trồng rộng rãi ở nhiều nước Nước chè là đồ uống phố

biến của nhiều dân tộc Con người đã sớm nhận biết được tính ưu việt

và tính đa chức năng của loại nước uống này Người Trung Quốc đã

từng đánh giá: Chè là loại nước uống bổ dưỡng, có giá trị sinh học

cao nhờ chữa được một số bệnh về tim mạch, về tiêu hóa, có tác dụng

lợi tiểu, giải độc và chống nhiễm xạ Do đó các nhà nghiên cứu rất

quan tâm đến khả năng phát triển của các loại sản phẩm từ chè

Cách thức uống chè theo kiểu truyền thống là đùng nước sôi

dé hãm chè đã trở nên bắt tiện do sự đồi hỏi về dụng cụ pha chế, cũng

như thời gian pha chế Công nghệ mới đã đưa ra các sản phẩm chè

túi lọc rồi chè hoà tan để khắc phục sự bất tiện trong cách pha chè

theo kiểu truyên thông Với việc sử dụng các sản phẩm chè túi lọc

hay chè hoà tan, thời gian pha chè giảm đáng kể

Bên cạnh đó, bằng cách cải tiến, bổ sung thêm nguyên liệu

phụ và hương liệu, các sản phẩm chè túi lọc và chè hoà tan không chỉ

có chât lượng gân với chât lượng chè pha mà còn có mùi thơm,

hương vị khác biệt Dạng sản phẩm này rất phù hợp với những người trẻ tuổi Tuy nhiên, trong một số trường hợp, pha chè túi lọc hay chè hoà tan cũng gặp phải những khó khăn

Hiện nay, trên thị trường đã xuất hiện một số loại chè uống

liền như Chè xanh 0°, chè Lipton, chè xanh C2, trong khi đó sản phẩm nước giải khát từ chè đen còn rất mới trên thị trường Do đó để góp phần đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ chè Việt Nam, hạ giá thành và đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng ngày càng đòi hỏi cao

về chất lượng, phong phú về chủng loại, đặc biệt là nâng cao sức khỏe của người tiêu dùng, việc thực hiện để tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất nước giải khát từ nguyên liệu chè đen” là một việc làm cần thiết Qua đó, tìm ra dòng sản phẩm nước giải khát mới được sản xuất từ chè đen

2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của đề tài là nghiên cứu công nghệ sản xuất nước giải khát chè đen Để xây dựng quy trình công nghệ, dé tai giải quyết một số vấn đề kỹ thuật cơ bản, cụ thể là:

- Nghiên cứu qúa trình trích ly chè đen Từ đó, tìm các thông

số công nghệ thích hợp cho quá trình trích ly chè đen nhằm thu hồi các chất trong nguyên liệu chè đảm bảo hiệu quả kinh tế

- Nghiên cứu quá trình phối chế

- Nghiên cứu quá trình thanh trùng

- Đánh giá chất lượng sắn phẩm và xác định thời hạn bảo quản

3 Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: chè đen OF 3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Trong phạm vi nghiên cứu của đê tài này, chúng tôi chỉ

nghiên cứu cho chè đen và từ mặt hàng chè den OF 1a loai ché giau

các thành phân quý của chè, có thể sử dụng để chế biên nước giải

khát từ chè đáp ứng nhu câu người tiêu dùng Thời gian thực hiện

nghiên cứu trong 4-5 tháng

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng các phương pháp phân tích vật lý, hoá lý, hoá học,

vi sinh, cảm quan, phương pháp toán học và tin học để nghiên cứu

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5.1 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu các thông số công nghệ của từng công đoạn để

xác định quy trình chế biến nước giải khát chè đen

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Sử dụng chè đen của các nhà máy trong nước để sản xuất sản

pham phục vụ cho đời sông nhân dân, góp phân nâng cao giá trị của

cây chè, đông thời tạo ra sản phâm mới góp phân làm đa dạng các

sản phâm nước giải khát chế biên từ chè đáp ứng nhu câu ngày càng

cao cua nguoi tiéu dung

6 Câu trúc luận văn

Nội dung của luận văn được trình bày theo các phân sau:

Mở đâu ChuongI : Tổng quan tài liệu

Chương II : Đôi tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương HII : Kết quả và thảo luận

Kết luận và kiến nghi

Tài liệu tham khảo Phụ lục

CHUƠNG 1

TỎNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về thị trường nước giải khát từ chè

1.2 Vai trò của cây chè đôi với sức khoẻ con người và nên kinh tế quốc dân

1.3 Khái quát về chè đen 1.4 Tổng quan về quá trình trích ly 1.5 Quá trình thanh trùng

1.6 Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước về đô uống chế

biên từ chè

CHUƠNG 2

ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đôi tượng nghiên cứu 2.1.1 Nguyên hiệu Trong nghiên cứu này, chúng tôi

sử dụng nguyên liệu chè đen OE Chè

có dạng viên nhỏ, do Công ty Đâu Tư

và Phát Triên Chè Nghệ An cung cấp

Mẫu chè được bảo quản trong 2 lớp túi

polyetylen kín đề tránh hút âm Hình 2.1: Mâu chè đen OF

2.1.2 Phụ hiệu

- Duong sacaroza

- Axit xitric

- Axit ascorbic

- Hương liệu: Hương dâu, hương dứa, hương trái cây hỗn hop 2.2 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng các phương pháp phân tích vật lý, hoá lý, hoá học,

vi sinh, cảm quan, phương pháp toán học và tin học đề nghiên cứu

CHUONG 3 KET QUA VA BAN LUAN 3.1 Xác định một số chỉ tiêu hóa lý của chè đen

Bang 3.1: Cac chỉ tiêu hóa lý của chè đen OF

Thành phần Chè nguyên liệu | TCVN 1454-1993

Chất hòa tan (%) 34,72 +2,40 Không nhỏ hơn 32

Độ âm (%) 6,00 +0,25 Không lớn hơn 7

Kết quả ở bảng 3.1 cho thấy chè đen OF có các chỉ tiêu hóa lý

phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng quy định, không bị hư hỏng đảm

bảo yêu câu về nguyên liệu nghiên cứu ban đâu

3.2 Nghiên cứu quá trình trích ly chè đen

3.2.1 Khảo sát các yếu tô ảnh hướng đến quá trình chiết chè

ES Chat tan —®—Tanin

Hình 3.1: Đồ thị biêu diễn sự thay đổi hàm lượng tanin và chất tan

theo nhiệt độ trích ly

je) an D> +> 6—0.467 0.4469 _ 5

Gs Chat tan

—¢— Tanin

Tỷ lệ DM/NL (mfg)

Hình 3.2: Đồ thị biếu diễn sự thay đôi hàm lượng tanin và chất tan

theo tỷ lệ nước/nguyên liệu

0 46S

-=

Thời gian (Phút) —*— Tanh

Hình 3.3: Đồ thị biêu diễn sự thay đổi của hàm lượng tanin và chất tan

theo thời gian trích ly

Nhận xét:

- Khoảng ảnh hưởng nhiều nhất của nhiệt độ đến quá trình

chiết chè là 80 90C, kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của

Vũ Hồng Sơn và Hà Duyên Tu, 2009 [10]

- Hàm lượng chất tan chiết được tăng theo chiều tăng của tỷ lệ

nước/nguyên liệu Hàm lượng tanin trong dịch trích ly cũng tăng từ

1,82% đến 4,73% Miền ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu đến

quá trình chiết chè là 15/1 * 30/1

- Khoảng thời gian ánh hưởng nhiều nhất đến quá trình chiết

chè là 15 ~25 phút

Tóm lại:

Các yếu tố thời gian trích ly, tý lệ dung môi/nguyên liệu và

nhiệt độ trích ly ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng tanin và chất tan thu

được trong quá trình trích ly Từ kết quả nghiên cứu của các thực

nghiệm này, chúng tôi chọn điều kiện cho nghiên cứu quy hoạch thực

nghiệm để tối ưu hóa quá trình trích ly tanin như sau: Nhiệt độ từ

80°C dén 90°C, thoi gian trích ly 15 đến 25 phút và tỷ lệ

nước/nguyên liệu từ 15/1 đến 30/1

3.2.2 Tối ưu hóa quá trình trích ly chè

3.2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng đông thời các yếu tổ đến hàm

lượng tanin chiết được bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm

- Miễn khảo sát được chọn để nghiên cứu là: Nhiệt độ

(80290°C), thời gian (15725 phú, tỷ lệ nước/nguyên liệu

(15/1 + 30/1)

- Kết quả thực nghiệm trích ly chè theo quy hoạch trực giao

bậc hai với ba yếu tố như đã trình bày được cho trong bảng 3.3

Bảng 3.3: Các thí nghiệm tiễn hành và kết quả

17 85 20 23 4,00

- Kiêm tra ý nghĩa hệ số b trong phương trình hồi quy:

Bảng 3.4: Các hệ số có nghĩa và không có nghĩa

của phương trình hồi quy

Hệ số b |_ Giá trị của hệ số b Giá trịp | Ghi chú

Kết quả kiểm tra sự “không tương thích” của mô hình khi

tiến hành phân tích hổi quy cho thấy giá trị p của sự “không tương

thích” của mô hình là 0,1859 cho thấy mô hình hoàn toàn tương thích

với thực nghiệm Ngoài ra, R” của mô hình là 0.8791 cho thấy các kết quả tính toán và thực nghiệm là gần nhau và chấp nhận được Nghĩa

là mô hình mô phỏng đúng với thực nghiệm

Như vậy, hàm lượng tanin được biểu diễn bằng mô hình bậc

hai:

y = 3,96 + 0,55x> + 0,49x3 + 0,32x1 x2 + 0,32x1x3 — 0,45x." — 0,32x3°

3.2.2.2 Xdc dinh diéu kién toi wu quá trình trích ly

Sử dụng phần mém Design- Expert 7.1 lam cong cu dé tiến

hành tối ưu hóa Kết quá thu được như sau: Nhiệt độ trích ly ở 90°C,

thời gian 25 phút, tỷ lệ nước/nguyên liệu 30/1(ml/g), khi đó hàm lượng tanin đạt 4,85% Với phương án tối ưu này thì các yêu cầu đối với 3 yêu tô ảnh hưởng đều đạt 100% mong muốn Mục tiêu về hàm

lượng tanin đạt 93,6% mong muốn

3.2.3 Ảnh hướng của số lần chiết đến chất lượng của dịch chè Bảng 3.5: Ảnh hướng của số lần chiết đến một số chỉ tiêu chất lượng

của dịch chiết

vị chát, không có hương chè

Lan thứ tư 0,00 0,00 Dịch trong

20 7

2

~ 807

m=

5 60 7

=

3 40 B Chat tan

lin 2lần 3lần 4lần

Số lần chiết

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi chất tan và tanin

theo các lân chiết

Nhận xét: Với hai lần trích ly, chúng ta đã thu hồi duoc hau

hết các chất trong nguyên liệu Hiệu suất thu hồi chất tan đạt 91,30%,

hiệu suất thu hồi tanin đạt 58,49%

3.3 Nghiên cứu quá trình phối chế phụ gia

3.3.1 Xác định một số tính chất lý hoá của nước giải khát từ chè

Bảng 3.6: Một số tính chất lý hóa của nước giải khát từ chè

(%)

Từ kết quả trên, chúng tôi định hướng nghiên cứu dòng sản

phẩm nước giải khát từ chè có đường và sản phẩm thuộc nhóm chua

3.3.2 Nghiên cứu thị hiếu của người tiêu dùng

8.00%

18.40% EI Chát nhiêu

Em Chát vừa

Hơi chát

Hình 3.7: Biêu đô biêu diễn mức độ ưa thích vị chát

Bi Chua nhiều

15.20% 6.40%

@ Chua vira

34.40%

B® Hoi chua

L] Không chua

Hình 3.8: Biêu đồ biêu diễn mức độ ưa thích vị chua

B Ngọt vừa

46.40% LÌ Không ngọt

Hình 3.9: Biêu đồ biêu diễn mức độ ưa thích vị ngot

24.00%

Có mạnh

44.00%

@ C6 nhe

32.00% LI Không

Hình 3.10: Biêu đô biêu diễn mức độ wa thích hương thơm

3.3.3 Nghiên cứu phối chế các thành phân của nước giải

khát

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của tỷ lệ pha loãng dịch chè đến cường độ vị

chát của dịch chè

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của hàm lượng axit xitric đến cường độ vị chua

Ham luong axit

xitric (g/100ml) Diém cam quan | 2,286" | 2,714 | 3,286" | 3,857” | 4,286"

Cuong d6 vi chua

Từ các kết quả nghiên cứu các thành phần phối chế riêng rẽ

ở bảng 3.7; 3.8; 3.9, chúng tôi xác định được hàm lượng của các

thành phân phối chế là: Tỷ lệ dịch chè/nước (1/9 — 1/11), axit xitric (0,08 — 0,09g/100ml), axit ascorbic (0,05g/100ml), duong sacaroza (7

— 8g/100m])

3.3.3.4 Xác định hàm lượng chất thơm bồ sung

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng hương dâu đến mức độ ưa thích mùi

Điểm cảm quan 3/7142| 2857? | 2,143° | 142919 | 0.571

Bang 3.8: Anh hướng của hàm lượng đường đến cường độ vị ngọt

Công thức CT5 | CT4 | CT3 CT 2 CT 1

Hàm lượng đường

Điểm cảm quan | 4,286" | 3,286 | 2,714" | 2000 | 1,429°

Huong dau

(ml/100ml)

quan

Rat | Khá | Khá |Ngọtvừa| Hơi

Bang 3.11: Anh hưởng của hàm lượng hương dứa đến mức độ ưa thích mùi

Hương dứa

(ml/100ml)

quan

Bảng 3.12: Ảnh hưởng của hàm lượng hương trái cây hỗn hợp đến

mức độ ưa thích mùi

Huong trai cay

(ml/100ml)

Điểm cảm quan | 6,714" | 6,429" | 5,714” 4,714° 4,429°

thích mùi

Từ các kết quả trên, chúng tôi xác định được hàm lượng chất thơm

bổ sung thích hợp để phối chế là hương dâu (0,02ml/100ml), hương

dứa (0,07ml/100ml), hương trái cây hỗn hợp (0,015m1/100m])

3.3.4 Nghiên cứu công thức phối chế

Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc 1 dé thiết lập

các công thức phối chế khi có sự tương tác của các thành phân phối

A

ché

Bảng 3.15: Kết quả đánh giá cảm quan các công thức phối chế sản

phẩm nước giái khát chè đen hương dâu

Diem

Bảng 3.16: Kết quả đánh giá cảm quan các công thức phối chế sản phẩm nước giải khát chè đen hương dứa

Diem

Bảng 3.17: Kết quá đánh giá cảm quan các công thức phối chế sản phẩm nước giải khát chè đen hương trái cây hỗn hợp

Diem

(*): Diém trung bình của hội đồng cảm quan về

mức độ ưa thích màu, mùi, vị, độ trong

Kết luận: Từ các kết quả trên, chúng tôi xác định công thức phối chế thích hợp để tạo ra sản phẩm nước giải khát chè đen như sau:

Bang 3.18: Ảnh hướng của chế độ thanh trùng đến số lượng

vi sinh vat va chi s6 OD

San phim San phim San phim

Hàm lượng phụ gia

(g/100ml) (ml/100ml) (g/100ml) (g/100ml) | (ml/100ml)

dau

dứa

trai cay

3.4 Xác định chế độ thanh trùng

Đề tài tiến hành xác định thời gian nâng, hạ nhiệt và thời gian

giữ nhiệt tương ứng với nhiệt độ thanh trùng theo nghiên cứu của

Carla,1992 [22] Kết quả thu được như sau:

Công thức 1: Thanh trùng ở nhiệt độ 65°C với thời gian nâng nhiệt 13

phút, thời gian giữ nhiệt Ì phút, thời gian hạ nhiệt là 7 phút

Công thức 2: Thanh trùng ở nhiệt độ 70°C với thời gian nâng nhiệt 14

phút, thời gian giữ nhiệt Ì phút, thời gian hạ nhiệt là 8 phút

Công thức 3: Thanh trùng ở nhiệt độ 75°C với thời gian nâng nhiệt 15

phút, thời gian giữ nhiệt l phút, thời gian hạ nhiệt là 14 phút

Công thức 4: Thanh trùng ở nhiệt độ 80°C với thời gian nâng nhiệt l7

phút, thời gian giữ nhiệt I phút, thời gian hạ nhiệt là 16 phút

Công thức 5: Thanh trùng ở nhiệt độ 85°C với thời gian nâng nhiệt 19

phút, thời gian giữ nhiệt I phút, thời gian hạ nhiệt là 18 phút

Nhiệt độ | ChitiêuU | Lượng dâu | hương dứa | hương trái cay hon hop

Đối chứng | VSV hiếu khí | 3,22*10° | 3,36*10° 3.95*102 65°C VSV hiéu khi | 0,41*10' | 0,27*10' 0.1110!

1

VSV hiéu khi | 0,23*10' | 0,41*10! 0,18*10

me Chỉ số OD j -0,032 -0.043 -0, 0,023

VSV hiéu khi 0 0,18*10! 0,27" 10 75°C

V$SV hiếu khí | 0,32*10' | 0,18*10' 80°C

VSV hiếu khí | 0,14*10' | 0,18*10! 0,14#10