MỞ ĐẦU
TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Bưởi không chỉ mang lại tiềm năng kinh tế cao mà còn có nhiều lợi ích cho sức khỏe từ vỏ của nó, thường bị bỏ đi Việc tận dụng vỏ bưởi để sản xuất các sản phẩm như vỏ bưởi sấy dẻo có thể đa dạng hóa các sản phẩm từ nguyên liệu này Trên thị trường hiện có nhiều sản phẩm vỏ bưởi sấy, nhưng việc giữ màu sắc và chất lượng sản phẩm là rất quan trọng Do đó, khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ đường là cần thiết để tối ưu hóa các thông số sản xuất.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ nhằm tìm ra các thông số tối ưu nhất về cảm quan và giá trị dinh dưỡng cao.
Nghiên cứu 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 đánh giá hàm lượng chất rắn hòa tan trong sản phẩm ở mức độ ngọt phù hợp Đồng thời, có thể xác định sự tương quan về cấu trúc ở các nồng độ khác nhau và ảnh hưởng của chúng đến quá trình sấy tiếp theo.
Khảo sát nhiệt độ dung dịch ảnh hưởng đến sự chuyển giao của quá trình thẩm thấu, từ đó xác định nhiệt độ phù hợp với giá trị cảm quan về màu sắc Việc thực hiện thí nghiệm ở điều kiện không cần gia nhiệt sẽ giúp hạn chế chi phí tiêu hao năng lượng.
Khảo sát nhiệt độ sấy giúp xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sấy, đồng thời đánh giá sự thay đổi màu sắc theo các mức nhiệt độ và thời gian sấy khác nhau Từ đó, chúng ta có thể đưa ra các thông số sấy phù hợp nhất với yêu cầu về màu sắc.
TỔNG QUAN
MẤT NƯỚC THẨM THẤU
Trong những năm gần đây, việc khử thẩm thấu thực phẩm (OD), đặc biệt là trái cây và rau quả, đã trở thành chủ đề nghiên cứu quan trọng trong nhiều thử nghiệm.
Mất nước thẩm thấu là quá trình loại bỏ một phần nước từ vật liệu tế bào ẩm, giúp giảm các thay đổi vật lý, hóa học và sinh học trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao mà không gây ra thay đổi pha Quá trình này góp phần tiết kiệm năng lượng hiệu quả (Azarpazhooh và Ramaswamy 2010).
Quá trình khử nước thẩm thấu, hay còn gọi là khử nước và ngâm tẩm (quy trình DIS), giúp loại bỏ một phần nước và tích lũy trực tiếp các chất dinh dưỡng bằng cách ngâm mô trong dung dịch đậm đặc Trong quá trình này, mô tế bào được ngâm trong dung dịch đường hoặc muối, tạo ra sự chênh lệch về tiềm năng hóa học nước, thúc đẩy mất nước trong tế bào Bên cạnh đó, sự khuếch tán của các chất hòa tan và tăng cường thủy động của dung dịch bên ngoài cũng diễn ra, dẫn đến việc cô đặc mô với tỷ lệ hòa tan/mất nước (SG/WL) thay đổi theo điều kiện Ngoài nước, các chất tan và dung dịch trong mô cũng gây biến đổi tế bào và ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học, sinh hóa liên quan đến mất nước Những hiện tượng này tạo ra những thay đổi trong các tính chất vĩ mô của mẫu, ảnh hưởng đến tính chất quang học và cơ học, cũng như hình thức và kết cấu sản phẩm.
Quá trình thẩm thấu không chỉ ảnh hưởng đến nước và chất tan trong mô mà còn làm thay đổi cấu trúc tế bào, phụ thuộc vào tỷ lệ các cơ chế vận chuyển khác nhau trong hệ thống Vận chuyển nước và chất hòa tan, cùng với dung dịch thủy động của dung dịch bên ngoài, đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong các mô xốp khi trải qua quá trình ngâm tẩm chân không Cấu hình cấu trúc và cấu trúc khác nhau được hình thành tùy thuộc vào các biến quy trình và cấu trúc mô; tế bào gần giao diện mẫu thực tế được cân bằng hoàn hảo với dung dịch thẩm thấu, trong khi tế bào bên trong có thể vẫn không thay đổi Cấu hình cấu trúc của tổ hợp phát triển trong mô trong quá trình này có tác động lớn đến các tính chất vật lý (như quang học và cơ học) và hóa học (như cấu hình dễ bay hơi) của sản phẩm cuối cùng, một phần 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 mô (Amparo Chiralt and Talens 2005).
2.1.2 Cơ chế quá trình mất nươc thẩm thấu
Nước trong khối nguyên liệu mẫu sẽ vận chuyển ra môi trường bên ngoài dung dịch, đồng thời có sự chuyển khối hàm lượng chất rắn hòa tan trong dịch vào bên trong khối nguyên liệu 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 cuối cùng (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) liên quan đến việc giảm áp suất của hệ thống khi bắt đầu quá trình, khác với các phương pháp khử nước thẩm thấu áp suất thông thường (OD) PVOD cho phép 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 của dung dịch thẩm thấu là yếu tố quyết định sự thẩm thấu vào khối nguyên liệu Thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ dung dịch càng cao thì hàm lượng chất hòa tan thẩm thấu vào nguyên liệu càng nhiều, mặc dù ảnh hưởng này không quá lớn Do đó, cần xác định nhiệt độ phù hợp cho từng loại nguyên liệu nhằm đảm bảo chất lượng cảm quan và thành phần dinh dưỡng.
Thời gian thẩm thấu có ảnh hưởng lớn đến sự mật nước thẩm thấu trong nguyên liệu Thời gian thẩm thấu càng lâu, hàm lượng chất tan trong dung dịch sẽ thẩm thấu vào nguyên liệu nhiều hơn, từ đó tạo ra sản phẩm với hương vị mong muốn Ngược lại, nếu thời gian thẩm thấu quá ngắn, chất tan sẽ không đủ thời gian để thẩm thấu vào nguyên liệu, dẫn đến sản phẩm không đạt yêu cầu về vị Ngoài ra, thời gian thẩm thấu cũng phụ thuộc vào kích thước và cấu trúc của mẫu nguyên liệu.
Kích thước của 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, có thể làm quá trình này diễn ra nhanh hoặc chậm.
Cấu trúc đặc trưng của nguyên liệu, như độ 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, cũng 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 hạn chế trong dây chuyền sản xuất trái cây bán kẹo, với 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 Những nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào 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, nhưng các biến vận hành cũng đóng vai trò quan trọng Diện tích bề mặt của thức ăn, nhiệt độ, thời gian, nồng độ và thành phần dung dịch, bao gồm cả chất tan và ion, đều ảnh hưởng đến quá trình này Ngoài ra, chế độ tiếp xúc giữa các pha (pha rắn và lỏng), áp suất, và tỷ lệ dung dịch cũng là những yếu tố quyết định.
SẤY
Sấy là sử dụng nhiệt độ dể tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu
Trong quá khứ, nghiên cứu và phát triển trong 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 các thuộc tính chất lượng Gần đây, nỗ lực đã được thực hiện để phát triển thực phẩm khô chất lượng cao thông qua việc cải thiện và tối ưu hóa quy trình sấy hiện có, đồng thời 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 gần đây đã cho phép sản xuất một loạt sản phẩm thực phẩm tiện lợi từ trái cây và rau quả Các sản phẩm này đáp ứng yêu cầu về chất lượng, ổn định và chức năng, đồng thời đảm bảo tính kinh tế Nghiên cứu thử nghiệm bền vững trong suốt năm qua đã chứng minh tính khả thi của các phương pháp này.
Sấy khô là một phương pháp cổ xưa được sử dụng để bảo quản thực phẩm, trong đó nguyên liệu được tiếp xúc với luồng không khí nóng liên tục 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 hạn sử dụng của 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, dẫn đến việc nhiệt độ nguyên liệu tăng lên Quá trình này diễn ra nhanh chóng và chỉ làm giảm một chút độ ẩm của nguyên liệu.
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 được 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 của nguyên liệu đạt đến giá trị độ ẩm tới hạn, khiến tốc độ sấy giảm dần Đường cong sấy trong giai đoạn này không còn là đường thẳng mà trở thành một đoạn cong, tiệm cận dần 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 mẫu nguyên liệu cần sấy 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 những nguyên tắc riêng biệt Các phương pháp sấy 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, giúp bốc hơi một phần ẩm từ nguyên liệu Quá trình sấy diễn ra theo nguyên tắc đối lưu, với động lực chính là sự trao đổi nhiệt giữa không khí và mẫu nguyên liệu.
Sự chênh lệch áp suất hơi giữa bề mặt nguyên liệu và môi trường sấy tạo điều kiện cho các phân tử nước ở bề mặt nguyên liệu bốc hơi hiệu quả.
+ 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 phương pháp sấy mà trong đó nguyên liệu được làm lạnh đông để một phần ẩm trong nguyên liệu chuyển sang trạng thái rắn Sau đó, áp suất chân không được tạo ra và nhiệt độ được nâng nhẹ, giúp nước thăng hoa, tức là chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi mà không qua trạng thái lỏng.
Làm đông khô là phương pháp loại bỏ nước hiệu quả thông qua 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 ưu việt của thực phẩm và sản phẩm công nghệ sinh học khiến phương pháp này trở thành lựa chọn hàng đầu để sấy khô các sản phẩm độc quyền Thị trường trong nước hiện có nhiều lựa chọn sản phẩm đông khô, và sự quan tâm của người tiêu dùng ngày càng tăng đối với các sản phẩm này 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 cải tiến quy trình xử lý nguyên liệu thô có thể giúp giảm thời gian và năng lượng cần thiết cho quá trình làm đông khô.
Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy hiệu quả, trong đó mẫu nguyên liệu được đặt lên bề mặt đã được gia nhiệt Phương pháp này giúp tăng nhiệt độ của nguyên liệu, làm cho một phần ẩm trong nguyên liệu bốc hơi và thoát ra môi trường bên ngoài Nhiệt được cung cấp cho mẫu nguyên liệu theo nguyên tắc dẫn nhiệt, đảm bảo quá trình sấy diễn ra đồng đều và hiệu quả.
Sấy bức xạ là phương pháp sử dụng nguồn nhiệt bức xạ, chủ yếu là tia hồng ngoại, để cung cấp nhiệt cho nguyên liệu cần sấy Nguyên liệu hấp thụ năng lượng từ tia hồng ngoại, làm tăng nhiệt độ của nó Trong quá trình sấy bức xạ, nhiệt được cung cấp qua hiện tượng bức xạ, trong khi độ ẩm từ nguyên liệu được thải ra môi trường bên ngoài theo nguyên tắc đối lưu Quá trình này tạo ra một gradient nhiệt lớn bên trong mẫu 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 việc khuếch tán ẩm từ tâm đến 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 hai phương pháp hiện đại trong chế biến thực phẩm Vi sóng, với tần số từ 300-300000 MHz, làm cho các phân tử nước trong nguyên liệu chuyển động quay cực liên tục, tạo ra nhiệt và làm tăng nhiệt độ mẫu 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 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 Quả bưởi có múi dày, tép xốp và vị ngọt hoặc chua ngọt tùy theo loại Kích thước bưởi rất đa dạng, chẳng hạn như bưởi Đoan Hùng chỉ có đường kính khoảng 15 cm, trong khi các loại bưởi như Năm Roi, Tân Triều (Biên Hòa), và bưởi da xanh (Bến Tre) thường có đường kính từ 18 đến 20 cm, phổ biến ở 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 khu vực ở 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 như một loại thuốc dân gian với nhiều công dụng như kháng khuẩn, chống nấm, chống viêm, chống oxy hóa, và kháng virus Nó cũng có vai trò trong việc phòng ngừa ung thư, giảm cholesterol, giải độc, duy trì sức khỏe tim mạch, và hỗ trợ điều trị các bệnh như viêm thận Lupus và viêm khớp dạng thấp Bài đánh giá này nhằm làm nổi bật các hoạt động dược lý của bưởi cho các mục đích trị liệu khác nhau, giúp các nhà nghiên cứu khám phá tiềm năng của loại cây này trên một nền tảng duy nhất, từ đó có thể thiết kế các loại thuốc mới với hoạt động đa dạng trong một công thức nhất định.
Cây có múi là loại cây ăn quả quan trọng trên toàn cầu, với giá trị kinh tế lớn, đặc biệt ở Hoa Kỳ, nơi giá trị hàng năm đạt khoảng 2,66 tỷ đô la trước khi thu hoạch và chế biến Hoa Kỳ đứng thứ hai thế giới về sản xuất cam quýt, chỉ sau Brazil Trong nhiều năm, trái cây và rau quả được cho là bảo vệ sức khỏe con người, và cam quýt, đặc biệt, đã được biết đến với đặc tính tăng cường sức khỏe từ lâu Gần đây, nhận thức về lợi ích sức khỏe của vitamin C đã làm tăng tiêu thụ cam quýt Nghiên cứu cho thấy nhiều hợp chất sinh học khác ngoài vitamin C cũng có lợi cho sức khỏe, bao gồm carotenoids, limonoid, flavonoid, và folate Một số hợp chất sinh học đặc trưng cho từng loại cam quýt, như lutein và zeaxanthin trong cam, hay lycopene và naringin trong bưởi Các hợp chất này đang được nghiên cứu để xác định tác dụng của chúng trong điều trị và phòng ngừa ung thư.
Trái cây có múi, với sản lượng nông nghiệp toàn cầu vượt 100 triệu tấn mỗi năm, không chỉ được tiêu thụ như trái cây tươi mà còn ngày càng phổ biến trong các sản phẩm chế biến như nước trái cây và đồ uống có múi Chúng chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng cho sức khỏe như vitamin C, carotenoids, axit folic và chất xơ Tuy nhiên, một 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 này khác nhau giữa các giống và có thể làm giảm giá trị thị trường của nước ép Nguyên nhân của vị đắng chủ yếu do flavanone neohesperidosides như naringin và limonoids.
Có nhiều giống bưởi nổi tiếng tại Việt Nam, bao gồm bưởi Đoan Hùng từ Phú Thọ, bưởi Diễn ở Hà Nội, bưởi đường Hương Sơn thuộc Hà Tĩnh, bưởi đào Phúc Trạch cũng từ 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)
Bưởi da xanh, có tên khoa học là Citrus grandis Osbek hoặc Citrus decumana Mur, thuộc họ cam quýt (Rutaceae) Cây bưởi cao từ 8 - 13m, có vỏ thân màu vàng nhạt và cành có gai dài, nhọn ở kẽ lá Quả bưởi hình cầu hoặc hình quả lê, cùi dày, màu sắc thay đổi theo giống, với mỗi quả chứa từ 12 - 18 múi dễ tách rời, múi có màu vàng nhạt hoặc màu hồng và có vài hạt dẹp bao quanh bởi chất nhầy Hoa bưởi to, thơm, mọc thành chùm từ 6-10 bông Lá và vỏ quả bưởi chứa tinh dầu với các thành phần chính như dipenten, linalol, citral và ester, thường được thu hoạch 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 trong và ngoài nước ưa chuộng nhờ phẩm chất ngon đặc trưng Hiện nay, giống bưởi này được người tiêu dùng xem là "top ten" và luôn hút hàng Bưởi lông cổ cò, đặc sản của huyện Cái Bè - tỉnh Tiền Giang, hiện được nhân rộng và trồng phổ biến tại các tỉnh như Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre Quả bưởi có hình dạng quả lê, bên ngoài có lớp lông mịn, khi chín có màu xanh vàng Vỏ quả mỏng, bên trong có màu trắng hồng, thịt quả màu vàng đỏ, vị ngọt đến ngọt chua nhẹ với độ Brix từ 10-11%, chứa nhiều nước và có mùi thơm Mỗi trái có từ 5-30 hạt, trọng lượng từ 0,9-1,4 kg, có trái đặc biệt lên đến 2 kg Giống bưởi này có khả năng cho quả sai, trái quanh năm, năng suất đạt từ 20-30 tấn/ha, cao hơn một số giống bưởi khác, mỗi gốc cây 5-7 năm tuổi có thể đạt tối đa 250-300 quả/năm Hiện diện tích trồng bưởi lông cổ cò tại huyện Cái Bè đã tăng lên 1.700 ha, sản lượng trên 30.000 tấn quả/năm.
Bưởi Năm Roi, một trong những giống bưởi ngon nhất hiện nay, phát triển chủ yếu ở ven sông Hậu, nhưng để đạt chất lượng tốt nhất, nên trồng ở đất Bình Minh, Vĩnh Long Khi chín, bưởi Năm Roi Bình Minh có màu vàng xanh tươi, hình dáng giống quả lê, vỏ mỏng và múi bưởi trong, vị ngọt nhiều và chua ít 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, với màu sắc từ xanh nhạt đến vàng nhạt khi chín, 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 vỏ bưởi Chất thải này thường được sấy khô, viên 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 nằm trên bề mặt.
Thành phần hóa học có ở các hạt tinh dầu
Vỏ bưởi chứa nhiều thành phần quan trọng như flavonoid và axit ascorbic, đóng vai trò thiết yếu trong dinh dưỡng và chống oxy hóa Năm loại flavonoid chính gồm doperidin, naringin, doperin, narigenin và rutin được xác định trong nghiên cứu Tuy nhiên, naringin có nồng độ cao trong albedo, tạo nên vị đắng đặc trưng cho vỏ bưởi, cùng với các tuyến dầu trong flavedo Ngoài ra, vỏ bưởi còn chứa caroten và pectin, 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 gốc tự do, ngăn ngừa lão hóa và làm đẹp da hiệu quả Ngoài ra, hàm lượng kali có trong bưởi cũng giúp giảm căng thẳng cho hệ tuần hoàn, cải thiện lưu thông máu và hỗ trợ hoạt động của tim, từ đó giảm nguy cơ mắc các bệnh như đột quỵ hoặc đau tim.
Bưởi là nguồn cung cấp vitamin C dồi dào, giúp nâng cao sức đề kháng và tăng cường khả năng miễn dịch cho cơ thể Việc ăn bưởi thường xuyên không chỉ giúp cơ thể khỏe mạnh mà còn phòng chống hiệu quả 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 mịn màu trắng, không mùi và có vị ngọt dễ chịu, còn được biết đến với tên gọi phổ biến là đường hay đường ăn Các tinh thể lớn có thể lắng xuống từ dung dịch nước chứa sucroza, tạo thành kẹo cứng dưới dạng bánh kẹo Đây là loại đường dễ hòa tan, với khả năng tan lên đến 204g/100g nước ở 20°C Độ nhớt của dung dịch đường tăng khi nồng độ tăng và giảm khi nhiệt độ tăng, cho thấy saccharose tan tốt trong nước, đặc biệt là khi nhiệt độ càng cao, độ tan càng 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 sucrose, 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 bắt đầu nóng chảy và phân hủy ở nhiệt độ 186 °C, tạo ra caramen và khi cháy sẽ sinh ra cacbon, dioxide cacbon và nước Nước có khả năng phá vỡ cấu trúc của sucrose thông qua quá trình thủy phân, nhưng quá trình này diễn ra rất chậm, cho phép sucrose tồn tại trong dung dịch nhiều năm mà không thay đổi Tuy nhiên, khi thêm enzym saccharose, 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 nghịch đảo Quá trình thủy phân này diễn ra dễ dàng trong môi trường acid, thậm chí với acid yếu như H2O và CO2, dẫn đến sự hình thành D-glucose và D-fructose Do D-fructose có khả năng quay trái mạnh, trong khi saccharose và D-glucose quay phải yếu, nên sau khi thủy phân, dung dịch sẽ có độ quay trái khoảng -20 độ Hiện tượng này được gọi là sự nghịch đảo đường Ngoài ra, saccharose cũng có thể bị thủy phân bởi enzyme saccharase.
Saccharose có khả năng tạo thành các saccharide kim loại kiềm thổ, đặc biệt là saccharat canxi (C12H22O11.CaO.2H2O), có tính tan trong nước Nhờ vào đặc tính này, saccharose có thể được tinh chế bằng nước vôi (Ca(OH)2) Sau khi loại bỏ tạp chất, khi cho khí CO2 đi qua dung dịch saccharose tan trong nước, sẽ xảy ra quá trình kết tủa CaCO3 Cuối cùng, qua các bước lọc, cô đặc và kết tủa, saccharose tinh khiết sẽ được thu nhận.
2.4.4 Nguyên liệu sản xuất đường saccharose
Mía đường là cây trồng nhiệt đới, cao từ 2-6m, có thân cây chia đốt và chứa nhiều đường Mía chiếm 70% sản lượng đường toàn cầu, với Brazil là quốc gia dẫn đầu về sản lượng mía và đường xuất khẩu, đạt 33% tổng sản lượng thế giới 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 thay đổi nếu thời gian xử lý quá dài trong quá trình vò xả với nước Cấu trúc của nguyên liệu cũng có thể bị biến đổi do các yếu tố 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 sản phẩm ở nồng độ đường cao cũng giúp nâng cao khả năng bảo quản hiệu quả.
- 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 diễn ra sự chuyển pha giữa nồng độ chất rắn hòa tan trong dung dịch và lượng nước có 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 dựa trên 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 thông qua lượng ẩm trước và sau khi sấy, cùng với khối lượng nguyên liệu trước và sau theo thời gian sấy Để đánh giá trao đổi khối lượng giữa dung dịch và mẫu trong quá trình khử nước thẩm thấu, cần sử dụng các tham số như mất nước (WL) và độ rắn (SG), được tính toán theo các phương trình cụ thể.
Khối lượng mẫu bưởi tại thời điểm 0 được ký hiệu là \(W_0\) (gr/gr), trong khi khối lượng mẫu mất nước thẩm thấu theo thời gian t là \(W_t\) (gr/gr) Hàm lượng chất rắn hòa tan tại thời điểm 0 được tính bằng \(S_0\) (%) và hàm lượng chất rắn hòa tan thẩm thấu theo thời gian t là \(S_t\) (%) Công thức tính hàm lượng chất rắn hòa tan tại thời điểm 0 là \(S_0 = W_0 \times (100 - a_0) / 100\).
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 lặp lại nhiều lần để xác định 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
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 ghi nhận khoảng -18% (40 0 brix), -12,5% (50 0 brix) và trên 4% (60 0 brix) Biểu đồ a) cho thấy nồng độ dung dịch càng tăng thì SG càng tăng Tuy nhiên, biểu đồ b) chỉ ra hiện tượng hút nước ngược vào nguyên liệu dẫn đến WL âm, mặc dù nồng độ càng tăng thì WL cũng tăng theo, cho đến nồng độ 60 0 brix khi hiện tượng mất nước mới xảy ra Mục đích của nghiên cứu này là xác định nồng độ dung dịch thẩm thấu có thể đạt mức chấp nhận vị ngọt của sản phẩm.
Việc ngâm tẩm dung dịch đường trong quá trình chế biến không chỉ giúp tăng cường cấu trúc độ bền của sản phẩm mà còn 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.
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Các thí nghiệm được thực hiện nhiều lần để thu thập dữ liệu chính xác, từ đó tính toán giá trị trung bình dựa trên các yếu tố như độ ẩm, lượng nước mất, hàm lượng chất khô và khối lượng mẫu.
Phần mềm xử lí số liệu vẽ biẻu đồ: origin
Keét quả phân tích được xử lí bằng excel.