NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ ATISO HÒA TAN

- Thí nghiệm 2: sấy khay và cảm quan mẫu trà sấy khay để chọn ra mẫu được ưa thích nhất Chúng tôi tiến hành sấy khay 10 mẫu trà đã được bố trí theo thí nghiệm hỗn hợp, đồng thời cho cảm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT

TRÀ ATISO HÒA TAN

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ VÂN ANH

TRẦN THỊ TUYẾT MAI Ngành: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

Niên khóa: 2004-2008

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TRÀ ATISO HÒA TAN

Giáo viên hướng dẫn:

Tiến Sĩ Trương Vĩnh

Tháng 9 năm 2008

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn

- Thầy TS Trương Vĩnh đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp

- Ban chủ nhiệm thầy cô phòng thí nghiệm I4 thuộc Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học thuộc trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

- Ban chủ nhiệm Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trong suốt quá trình học tại trường

- Ban giám hiệu trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban giám đốc Trung Tâm Nghiên Cứu Bảo Quản và Chế Biến Rau Quả, Ban chủ nhiệm thầy cô phòng thí nghiệm Kỹ Thuật Thực phẩm thuộc bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thực Phẩm

- Gia đinh, người thân và bạn bè thân yêu của lớp Công Nghệ Hóa Học khóa 30 đã hỗ trợ động viên chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin cảm ơn rất nhiều

Nguyễn Thị Vân Anh

Trần Thị Tuyết Mai

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu sản xuất trà atiso hòa tan” được tiến hành tại phòng thí nghiệm I4 thuộc Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, phòng thí nghiệm Kỹ Thuật Thực Phẩm thuộc Bộ Môn Kỹ Thuật Thực Phẩm, Trung Tâm Nghiên Cứu Bảo Quản và Chế Biến Rau Quả thuộc trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ ngày 22/03/2008 đến ngày 30/07/2008 gồm có 6 thí nghiệm chính:

- Thí nghiệm 1: tìm khoảng nồng độ nhỏ nhất, lớn nhất của trà, atiso, đường trong dung dịch

Qua tiến hành cảm quan theo phương pháp cho điểm dựa theo bố trí thí nghiệm kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ và sử dụng phần mềm STATGRAPHIC phân tích thống

kê chúng tôi nhận thấy nồng độ trà max là 0,67 %, nồng độ trà min là 0,33 %, nồng độ trà tối ưu là 0,5 %, nồng độ atiso max là 0,88 %, nồng độ atiso min là 0,72 %, nồng độ atiso tối ưu là 0,8 %, nồng độ đường max là 6 %, nồng độ đường min là 5 %, nồng độ đường tối ưu là 5,5 %

- Thí nghiệm 2: sấy khay và cảm quan mẫu trà sấy khay để chọn ra mẫu được ưa thích nhất

Chúng tôi tiến hành sấy khay 10 mẫu trà đã được bố trí theo thí nghiệm hỗn hợp, đồng thời cho cảm quan các mẫu sản phẩm sau khi sấy theo bố trí thí nghiệm kiểu khối không đầy đủ, kết quả thu được là đối với sấy khay mẫu trà được ưa thích nhất có

tỉ lệ % chất khô của trà là 2,4 %, của atiso là 3,4 %, của đường là 23,6 %, của maltosedextrin là 70,7 %

- Thí nghiệm 3: khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khay lên chất lượng bột trà

Chúng tôi đã chọn mẫu trà tối ưu nhất trong thí nghiệm cảm quan là mẫu 7 đem sấy khay ở 3 nhiệt độ là 50 0C, 55 0C, 60 0C trong 24 giờ, mỗi nhiệt độ được lặp lại 3 lần, lấy kết quả trung bình

Sau sấy chúng tôi đo độ ẩm, độ hòa tan, độ hút ẩm của bột sản phẩm rồi dùng phần mềm STATGRAPHIC để thống kê số liệu kết quả Kết quả cho thấy nhiệt độ sấy ảnh hưởng có ý nghĩa (độ tin cậy 95 %) đến độ ẩm, độ hút nước và độ hòa tan của sản phẩm, đối với mẫu tối ưu nhiệt độ sấy 60 0C cho ẩm độ tốt nhất nhưng dễ hút ẩm nhất,

nhiệt độ 55 0C cho ẩm độ ít tốt hơn nhưng ít hút ẩm hơn, còn nhiệt độ sấy 50 0C cho

ẩm độ kém mà lại dễ hút ẩm

- Thí nghiệm 4: nghiên cứu thử nghiệm sấy thăng hoa đối với trà atiso hòa tan

Chúng tối sấy thăng hoa 10 mẫu trà theo bố trí thí nghiệm kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ, mỗi mẫu lặp lại 3 lần, chế độ sấy ở 0 0C, trong 6 giờ, nhiệt độ cấp đông là -24

0C, thời gian cấp đông là 2 giờ Theo kết quả thống kê thì ẩm độ của 10 mẫu khác biệt

có ý nghĩa ở độ tin cậy 95 %, nhưng tất cả ẩm độ của các sản phẩm đều không đạt, độ

ẩm từ 50 % đến 75 %

- Thí nghiệm 5: sấy phun tìm nghiệm thức trung tâm

Chúng tôi chọn mẫu tối ưu trong thí nghiệm cảm quan để sấy phun Sau khi điều chỉnh công suất nén và mức bơm nhiều lần để tìm xem ở mức nào máy chạy được nhất, chúng tôi chọn mức bơm 4 vòng/phút và công suất nén 0,4 kg/cm2 Tại hai giá trị này chúng tôi đã tiến hành sấy mẫu tối ưu ở 3 chế độ nhiệt khác nhau là 140 0C, 150

0C,1600C Kết quả là mức bơm 4 vòng/phút và nhiệt độ sấy 140 0C là nghiệm thức trung tâm

-Thí nghiệm 6: tìm nghiệm thức tối ưu sấy phun dựa theo bố trí kiểu bề mặt đáp ứng

Gồm 12 đơn vị nghiệm thức khác nhau bởi nhiệt độ sấy và mức bơm (xoay quanh nghiệm thức trung tâm), tiến hành đo độ ẩm, hiệu suất thu hồi và nhiệt độ thoát, dùng phần mềm STATGRAPHIC tìm mối tương quan giữa các chỉ tiêu hiệu suất thu hồi, ẩm độ sản phẩm và nhiệt độ thoát với yếu tố nhiệt độ sấy và lưu lượng bơm Chúng tôi thấy hai yếu tố có mối tương quan bậc 2 đối với hiệu suất thu hồi và nhiệt

độ thoát, còn không có mối tương quan nào với chỉ tiêu ẩm độ Tiếp tục sử dụng hàm Solver trong phần mềm Excel để xác định hiệu suất thu hồi cực đại tại nhiệt độ sấy 145,75 0C và lưu lượng bơm 3,55 ml/p; nhiệt độ thoát cực tiểu là 61 0C tại nhiệt độ sấy

126 0C và lưu lượng bơm là 9,6 ml/p; nhiệt độ thoát cực đại là 78 0C tại nhiệt độ sấy

154 0C và lưu lượng bơm 3,5 ml/p

MỤC LỤC

Trang tựa……… i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC HÌNH x

DANH SÁCH CÁC BẢNG xii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Nguyên liệu trà và atiso 3

2.1.1 Vài nét về trà, giá trị dược liệu của trà 3

2.1.2 Atiso 7

2.2 Maltodextrin 9

2.3 Một số thiết bị sấy 9

2.3.1 Thiết bị sấy phun 9

2.3.1.1 Cơ sở của quá trình sấy phun, ưu và nhược điểm của sấy phun và các giai đoạn của quá trình sấy phun 9

2.3.1.2 Thiết bị của máy sấy phun 10

2.3.2 Thiết bị sấy thăng hoa 14

2.3.2.1 Nguyên lý cấu tạo 15

2.3.2.2 Nguyên lý sấy thăng hoa 15

2.3.2.3 Nguyên tắc hoạt động của máy sấy thăng hoa 16

2.3.2.4 Ưu và nhược điểm 18

2.3.3 Thiết bị sấy khay 18

2.4 Một số phương pháp thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả 18

2.4.1 Thiết kế thí nghiệm hỗn hợp 18

2.4.1 Xử lý kết quả của thí nghiệm bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên không đầy đủ 19 Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 Thời gian và địa điểm 21

3.1.1 Thời gian 21

3.1.2 Địa điểm 21

3.2 Vật liệu và thiết bị thí nghiệm 21

3.2.1 Vật liệu 21

3.2.2 Thiết bị thí nghiệm 21

3.3 Phương pháp nghiên cứu 22

3.4 Phương pháp thí nghiệm 23

3.4.1.Thí nghiệm min, max 23

3.4.1.1.Thí nghiệm 1:Tìm khoảng nồng độ min, max của trà trong nước 23

3.4.1.2 Thí nghiệm 2: Tìm khoảng nồng độ min, max của atiso trong nước trà 25

3.4.1.3 Thí nghiệm 3: Tìm khoảng nồng độ min, max của đường trong nước trà atiso 28

3.4.2 Thí nghiệm kiểu hỗn hợp 30

3.4.3 Thí nghiệm sấy dung dịch trà atiso có bổ sung maltosedextrin bằng phương pháp sấy khay ở nhiệt độ 60 0C 33

3.4.3.1 Cài đặt vận hành máy sấy khay 33

3.4.3.2 Chuẩn bị mẫu 33

3.4.3.3 Chuẩn bị khay 34

3.4.3.4 Sấy mẫu 34

3.4.4 Thí nghiệm cảm quan tìm mẫu trà atiso hòa tan được ưa thích nhất 34

3.4.4.1 Bố trí thí nghiệm kiểu khối ngẫu nhiên không đầy đủ (BIBD) 35

3.4.4.2.Tiến hành cảm quan sản phẩm 35

3.4.4.3 Xử lý kết quả cảm quan 36

3.4.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy lên chất lượng sản phẩm bằng phương pháp sấy khay 36

3.4.6 Khảo sát quá trình sấy thăng hoa 38

3.4.6.1 Chuẩn bị mẫu 38

3.4.6.2 Cài đặt vận hành máy 38

3.4.6.3 Khảo sát ẩm độ của sản phẩm 39

3.4.7 Thí nghiệm tìm nghiệm thức trung tâm bằng phương pháp sấy phun 39

3.4.7.2 Cài đặt vận hành máy sấy phun 40

3.4.7.3 Sấy phun mẫu 40

Hình 3 4: Sấy phun dung dịch trà 41

3.4.7.4 Đo độ ẩm và hiệu suất thu hồi 42

3.4.8 Tối ưu sấy phun bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) 43

3.4.8.1 Sấy phun mẫu tốt nhất theo bố trí bề mặt đáp ứng 43

3.4.8.2 Xử lý số liệu 44

3.4.9 Phương pháp xác định các chỉ tiêu theo dõi 44

3.4.9.1 Xác định nồng độ chất khô của dung dịch 44

3.4.9.2 Xác định ẩm độ của bột sản phẩm 45

3.4.9.3 Xác định hiệu suất thu hồi của bột sản phẩm 46

3.4.9.4 Xác định màu sắc của bột sản phẩm 46

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

4.1 Thí nghiệm tìm khoảng nồng độ min, max của các thành phần trong trà atiso hòa tan 47

4.1.1 Thí nghiệm tìm khoảng nồng độ min, max của trà trong nước 47

4.1.2 Thí nghiệm tìm khoảng nồng độ min, max của atiso trong nước trà 48

4.1.3 Thí nghiệm tìm khoảng nồng độ min, max của đường trong nước trà atiso 50

4.2 Thí nghiệm kiểu hỗn hợp 52

4.3 Đánh giá cảm quan sản phẩm của quá trình sấy khay ở 60 0C 54

4.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khay lên chất lượng sản phẩm 57

4.5 Khảo sát thiết bị sấy thăng hoa 61

4.6.Thí nghiệm sấy thăm dò tìm nghiệm thức trung tâm 61

4.7 Tối ưu sấy phun bằng phương pháp Response surface method 64

4.8 Xử lý số liệu thu được từ thí nghiệm sấy phun 67

4.8.1 Tương quan hồi quy giữa chỉ tiêu ẩm độ đối với yếu tố nhiệt độ sấy và lưu lượng bơm 68

4.8.2 Tương quan hồi quy giữa chỉ tiêu hiệu suất đối với yếu tố nhiệt độ sấy và lưu lượng bơm 69

4.8.3 Tương quan hồi quy giữa chỉ tiêu nhiệt độ khí thoát đối với yếu tố nhiệt độ sấy và lưu lượng bơm 72

4.8.4 Hiệu suất thu hồi cực đại 74

4.8.5 Nhiệt độ thoát cực tiểu 74

4.8.6 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và lưu lượng bơm đến màu sắc của bột trà sau sấy phun: 75

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 79

CRD: ngẫu nhiên hoàn toàn

RCBD: khối ngẫu nhiên đầy đủ

BIBD: khối ngẫu nhiên không đầy đủ

RSM: response surface method

mg: miligam

mm: milimet

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2 1: Lá trà và nước trà 3

Hình 2 2: Trà được trồng ở vùng đồi 4

Hình 2 3: Cấu tạo của catechin và epicatechin 6

Hình 2 4: Bông atiso 8

Hình 2 5: Thiết bị máy sấy phun SD - 05 12

Hình 2 6: Đồ thị chuyển pha của nước trên tọa độ p – t 15

Hình 2 7: Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa tác động tuần hoàn 17

Hình 2 8: Thiết bị máy sấy khay 18

Hình 3 1: Quy trình sản xuất trà atiso hòa tan 22

Hình 3 2: Thiết bị đồng hóa 34

Hình 3 3: Máy li tâm để đo độ hòa tan 37

Hình 3 4: Sấy phun dung dịch trà 41

Hình 3 5: Các bộ phận của thiết bị sấy phun 42

Hình 3 6: Đóng gói chân không bột trà hòa tan 42

Hình 3 7: Sấy mẫu để xác định ẩm độ và nồng độ 45

Hình 3 8: Cân bột sản phẩm xác định hiệu suất thu hồi 45

Hình 4.1: Sản phẩm sau sấy khay 54

Hình 4 2: Đồ thị tương quan giữa nhiệt độ sấy và ẩm độ 59

Hình 4 3: Đồ thị tương quan giữa nhiệt độ sấy và độ hòa tan 60

Hình 4 4: Đồ thị tương quan giữa nhiệt độ sấy và độ hút nước 60

Hình 4 5: Đồ thị mối tương quan giữa nhiệt độ sấy phun và ẩm độ sản phẩm 63

Hình 4 6: Đồ thị mối tương quan giữa nhiệt độ sấy phun và hiệu suất thu hồi sản phẩm .64

Hình 4 7: Mô hình bề mặt đáp ứng của chỉ tiêu hiệu suất đối với yếu tố nhiệt độ sấy phun và lưu lượng bơm 70

Hình 4 8: Mô hình bề mặt đáp ứng mặt phẳng (hiệu suất, lưu lượng bơm) 71

Hình 4 9: Mô hình bề mặt đáp ứng mặt phẳng (hiệu suất, nhiệt độ sấy) 71

Hình 4 10: Mô hình bề mặt đáp ứng của chỉ tiêu nhiệt độ khí thoát đối với yếu tố nhiệt độ sấy phun và lưu lượng bơm 72

Hình 4 12: Mô hình bề mặt đáp ứng, mặt phẳng (nhiệt độ thoát khí, lưu lượng bơm)73Hình 4 13: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ màu: 76

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng ANOVA 2- chiều cho thí nghiệm 1 yếu tố kiểu khối ngẫu nhiên không

đầy đủ 20

Bảng 3 1: Bảng bố trí thí nghiệm kiểu RCBD .24

Bảng 3 2: Bảng mã hóa mẫu trà 24

Bảng 3.3: Bảng bố trí thí nghiệm kiểu RCBD cảm quan atiso 26

Bảng 3 4 Bảng mã hóa mẫu atiso 26

Bảng 3 5: Bảng bố trí thí nghiệm kiểu RCBD cảm quan độ ngọt 28

Bảng 3 6: Bảng mã hóa mẫu đường 29

Bảng 3 7: Bảng thiết kế thí nghiệm hỗn hợp 4 thành phần, 3 mức 31

Bảng 3 8: Bảng bố trí thí nghiệm theo giá trị min,max 32

Bảng 3 9: Tỉ lệ % theo chất khô của các thành phần 33

Bảng 3 10: Bảng bố trí thí nghiệm kiểu BIBD 35

Bảng 3 11: Bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ sấy khay 36

Bảng 3 12: Bố trí thí nghiệm sấy thăng hoa các mẫu trà 38

Bảng 3 13: Bố trí thí nghiệm sấy phun 39

Bảng 4 1: Kết quả điểm cảm quan nồng độ min, max của nước trà 47

Bảng 4 2: Kết quả xác định nồng độ min, max, tối ưu của nước trà 48

Bảng 4 3: Kết quả điểm cảm quan nồng độ min, max của atiso trong nước trà 49

Bảng 4 4: Kết quả xác định nồng độ min, max, tối ưu của atiso trong nước trà 50

Bảng 4 5: Kết quả điểm cảm quan nồng độ min, max của đường trong nước trà có pha atiso 51

Bảng 4 6: Kết quả xác định nồng độ min, max, tối ưu của đường trong nước trà atiso .52

Bảng 4 7: Nồng độ min, max của các thành phần chất khô 52

Bảng 4 8:Thiết kế thí nghiệm kiểu hỗn hợp theo giá trị min, max 53

Bảng 4 9:Tỉ lệ % theo chất khô của các thành phần trong mỗi mẫu 53

Bảng 4 10:Kết quả điểm đánh giá cảm quan cho 9 sản phẩm trà sấy khay 60 0C 54

Bảng 4 11:Bảng ANOVA cho kết quả cảm quan trà atiso hòa tan 55

Bảng 4 12:Trung bình hiệu chỉnh của các nghiệm thức 55

Bảng 4 14: Bảng so sánh hiệu của các ti và Ri 56

Bảng 4 15: Ẩm độ bột trà ở 3 chế độ nhiệt độ sấy 57

Bảng 4 16: Độ hòa tan của bột trà ở 3 chế độ nhiệt độ sấy 58

Bảng 4 17: Độ hút ẩm của bột trà ở 3 chế độ nhiệt sấy 58

Bảng 4 18: Kết quả ẩm độ của các mẫu sau sấy thăng hoa 61

Bảng 4 19: Kết quả ẩm độ sản phẩm và hiệu suất thu hồi của thí nghiệm sấy thăm dò .62

Bảng 4 20: Bố trí thí nghiệm theo biến mã hóa 65

Bảng 4 21: Bố trí thí nghiệm theo biến thực 66

Bảng 4 22: Bố trí thí nghiệm theo ngày 67

Bảng 4 23: Kết quả sấy phun theo bố trí bề mặt đáp ứng 68

Bảng 4 24: Kết quả đo màu của sản phẩm ở nhiệt độ và lưu lượng bơm khảo sát: 75

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Trà là một thức uống rất đổi quen thuộc và phổ biến của chúng ta Con người biết đến trà, công dụng của trà cũng như giá trị nghệ thuật của nó từ sớm Dần dần theo thời gian với sự lao động sáng tạo của con người, trà ngày nay đã có những biến đổi đa dạng phong phú về giống, chủng loại, cách chế biến và thưởng thức trà phù hợp với từng bước phát triển của xã hội

Thế kỷ 14 trà mới bắt đầu được sử dụng trong giới quý tộc, văn hóa trà lúc đó là thú vui của tầng lớp thượng lưu, uống trà không đơn thuần là uống nước trà, mà là cả một nghệ thuật như người ta vẫn nói là nghệ thuật trà đạo Con người phải nghiêm chỉnh từ áo quần bên ngoài cho tới tĩnh tâm bên trong mới thưởng thức một tách trà nhỏ được pha rất cầu kỳ ở trong một trà thất yên tĩnh

Xã hội ngày nay với sự tất bật lo toan của cuộc sống thường nhật thì bên cạnh nét văn hóa trà truyền thống đã hình thành một nét văn hóa trà mới- trà uống liền Khởi đầu một ngày mới với một túi lọc chứa trà hay một muỗng bột trà hòa tan, cho vào nước nóng 2 phút là đã có một tách trà ngon để thưởng thức rồi Loại trà này cũng

có nhiều giá trị dinh dưỡng không kém trà tươi truyền thống, mùi vị hấp dẫn, có thể pha thêm các dược chất thảo mộc từ cây cỏ có lợi cho sức khỏe như trà sâm, trà nhài, trà atiso…, và đặc biệt là rất tiện lợi Chính vì vậy mà nó ngày càng phổ biến và được nhiều người ưa thích

Từ những yếu tố trên và được sự cho phép của Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học chúng tôi xin được tiến hành đề tài “Nghiên cứu sản xuất trà atiso hòa tan”

1.2 Mục tiêu của đề tài

Tìm ra công thức thành phần % của các chất trong hỗn hợp trà atiso hòa tan được ưa thích nhất

Tìm hiểu quy trình sản xuất trà atiso hòa tan

Khảo sát lựa chọn phương pháp, thiết bị, chế độ sấy phù hợp với công thức hỗn hợp tìm ra ở trên

Xây dựng các tiêu chí đánh giá sản phẩm

Chương 2

TỔNG QUAN 2.1 Nguyên liệu trà và atiso

2.1.1 Vài nét về trà, giá trị dược liệu của trà

Hình 2 1: Lá trà và nước trà

Phân loại khoa học: Giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, bộ Ericales, họ Theaceae, chi Camellia, loài C sinensis

Cây trà có tên khoa học là Camellia sinensis, là loài cây thảo cỏ, không cao

lắm, lá quanh năm, đâm chồi nảy lộc nhanh vào mùa xuân Trà thường mọc thành bụi,

nó có rễ dài, hoa màu trắng ánh vàng, đường kính từ 2,5 – 4 cm, với 7 – 8 cánh hoa trên 1 hoa, hạt của nó có thể ép lấy dầu Lá trà non có màu lục nhạt, các lá già có màu lục sẫm Các độ tuổi khác nhau của lá trà tạo ra các sản phẩm trà khác nhau về chất lượng, do thành phần hóa học trong các lá này khác nhau Thông thường, chỉ có chồi

2 đến 3 lá mới mọc gần thời gian được thu hoạch để chế biến Việc thu hoạch thủ công bằng tay diễn ra đều đặn sau khoảng 1 đến 2 tuần

Trà được trồng thành vườn đồi ở những vùng cao nguyên nơi có khí hậu mát

mẻ Nên chọn những đồi dốc thoải để trồng trà vì dễ thoát nước, đất xới thành từng rãnh, độ sâu 4 – 5 tấc để tạo độ xốp cho đất, rộng khoảng 7 tấc cho rễ trà ăn sâu, bón

phân khi gieo hạt vào khoảng tháng 9, khi gieo hạt phải gieo từng hàng, mỗi cây cách nhau 8 tấc, tưới nước vào mỗi buổi chiều Người Trung Quốc biết đến trà từ thời Nhà Châu (1134 – 770 BC), mãi đến thời nhà Tùy (581 – 618 AC) trà mới du nhập vào nước này và nhanh chóng được nâng lên hàng nghệ thuật Người Nhật biết đến trà vào năm 600 sau tây lịch, năm 1610 trà du nhập vào châu Âu, tuy chậm nhưng nó vẫn nhanh chóng trở thành thức uống phổ biến và tiện dụng Cây trà xuất hiện đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1927 tại Lâm Đồng, trà thích nghi tốt với điều kiện khí hậu ở nước

ta Hiện nay trà được trồng khắp từ Bắc vào Nam và đang là một ngành kinh tế phát triển ở nước ta.(theo tài liệu 14)

Hình 2 2: Trà được trồng ở vùng đồi

Trong lá trà tươi có nhiều thành phần quan trọng như polyphenol, protein, caffein, tannin, xơ,…hợp chất tannin là một trong những hợp chất quan trọng trong trà chứa nhiều hoạt chất sinh học như epicatechin, galocatechin, epigalocatechin Ngoài ra trà còn chứa những chất thơm, tinh dầu chủ yếu là jasmon, fufuryl alcol, methyl phenyl carbinol,…Trà có những hoạt tính dược liệu quý mà dân gian vẫn thường tận dụng, tannin trong trà trị viêm họng, sát khuẩn, tăng đề kháng cho cơ thể, caffein và các vitamin B,B2,C làm săn da, chống lão hóa, tăng cường sức đề kháng Trà còn có tác dụng tốt đối với bệnh nhân đái tháo đường, chống tiêu chảy, tốt cho răng miệng,

không những thế uống trà còn giúp thư giãn, làm cho tinh thần thoải mái, giải tỏa street.(theo tài liệu 7)

2.1.1.1 Theanine

Là một amino acid tác dụng tốt đến sự thư giãn của não, là amino acid duy nhất được tìm thấy trong lá trà Theanine chống lại sự âu lo và căng thẳng trong suy nghĩ Khoảng ba tới bốn ly trà xanh sẽ có khoảng chừng 100-200 mg theanine, nó làm tươi trẻ lại từ tinh thần cho đến thể chất cho người uống, dễ chịu hơn và đầy sức sống hơn Theanine đưa đến sự chú ý, tập trung tư tưởng và sáng tạo nhưng lại không gây kích thích, bối rối, hốt hoảng, bồn chồn lo lắng như khi sử dụng café

Theanine là ethyl amide, là một amino acid chính có được trong lá trà xanh, khi lá trà được sấy khô, nó chiếm khoảng 1-2 % so với khối lượng trà khô Khi trà quá cũ thì do phản ứng oxyhoa của acid béo và theaflavins làm mất đi theanine Vì vậy nếu ẩm độ

có trong trà từ 6.5 - 7.5 % thì trà sẽ bị hư hại, trà nên giữ trong hộp có nắp kín, ở nhiệt

độ là 3 0C

2.1.1.2 Epigallocatechin – 3 – gallate

Chất epigallocatechin–3-gallate (EGCG) có nhiều trong trà xanh, nhưng lại mất

đi một phần lớn trong trà Oolong và trà đen sau khi được chế biến EGCG được các nhà khoa học khảo cứu và cho rằng chính nó giết các virus, chặn đứng những sự phát triển của ung thư, ngăn ngừa các bệnh về tim như tai biến mạch máu não, angina pectoris (đau ở lồng ngực sau đó lan ra ở cánh tay trái, nguyên nhân do co thắt động mạch của cơ tâm), hạ thấp lượng đường trong máu của những người bị bệnh tiểu đường EGCG còn ngăn ngừa việc máu đóng cục làm nghẽn trong các mạch máu giống như công dụng aspirin với liều lượng nhỏ mà không có phản ứng phụ

EGCG họat động trong những mạch máu luân lưu của con người và ngay cả trong hệ thống hô hấp nữa, epigallocatechin gallate có công dụng trong việc ngăn chặn lại sự oxid hóa làm hư hại DNA, bảo vệ và ngăn chận sự oxi hóa các hồng huyết cầu Chất EGCG làm ức chế và ngăn chận hữu hiệu nhất sự phát triển của các tế bào ung

thư và đồng thời không cho các chất dinh dưỡng đến nuôi các tế bào ung thư đã thành hình Nó cũng chống lại chất tạo thành ung thư do carcinogenesis gây nên

Có thể nói rằng không có một sự tổng hợp nào của y học hiện tại mà trị và ngăn ngừa được nhiều bệnh cho con người như trà xanh

Hình 2 3: Cấu tạo của catechin và epicatechin 2.1.1.3 Aluminum

Đây là chất aluminium mineral, có trong cả hai lọai trà: trà xanh và trà đen Nhiều người cho rằng đó là một chất độc nguy hiễm, nó được xếp vào hàng kim loại nặng Cơ thể chúng ta cần một lượng nhỏ của aluminium tổng hợp, hàm lượng gọi là

vô hại mà cơ thể hấp thụ từ 1 % tới 3 %, với liều lượng nhỏ đó aluminium làm trung hòa các acid trong bao tử, trà xanh là vị thuốc rất hiệu nghiệm trong việc trị chứng bệnh không tiêu phối hợp với sự đau nóng bỏng ở vùng trên bụng và dưới lồng ngực 2.1.1.4 Fluoride

Trong trà xanh có chứa nhiều fluoride Trong nửa lít nước trà có chứa khoảng 1 miligram fluoride, đó là liều lượng cấn thiết cho người trưởng thành, fluoride rất quan trọng cho sự phát triển vững chắc của xương và răng, nếu không có fluoride thì răng sẽ

bị sâu Trong một nước mà mọi người dân của nước đó thường dùng trà với lượng lớn thì không cần phải có nha sĩ(theo tài liệu 13)

Carotene còn ngăn ngừa các ung thư và làm cho tuổi thọ được lâu dài hơn Nhiều cuộc xét nghiệm cho thấy rằng nếu các tế bào có chứa carotene thì đó là một yếu tố quan trọng để biết rằng các đông vật có vú hay cả con người sẽ có tuổi thọ cao hơn những động vật và người mà tế bào của họ trong đó không có hay có rất ít carotene, chính carotene giúp hệ thống miễn nhiễm tốt hơn, đồng thời làm tăng thêm một số tế bào T-helper cells (theo tài liệu 13)

2.1.1.6 Sinh tố khác

Trong trà có nhiều sinh tố như: vitamin B2 (riboflavin), vitamin C và vitamin A,… Vitamin B2 hiện diện coi như rất ít trong trà, Vitamin C là một chất chống ung thư hữu hiệu, chống lại các suy thoái của tế bào có thể gây nên ung thư, Vitamin C ít

có trong trà đen vì bị oxi hóa hết trong giai đọan lên men, Vitamin E có chức năng chống oxi hóa các tế bào trong cơ thể chúng ta, nó cũng là một vitamin làm chậm lại của tuổi già cho cả phụ nữ lẫn đàn ông

2.1.2 Atiso

Atisô tên khoa học là Cynara scolymus là loại cây là gai lâu năm có nguồn gốc

từ miền Nam Châu Âu quanh Địa Trung Hải đã được người Cổ Hy Lạp và Cổ La Mã trồng để lấy hoa làm rau ăn Atisô có thể cao 1,5 đến 2 mét, lá cây dài từ 50-80 cm Những cây atisô được trồng đầu tiên ở quanh Naples vào giữa thế kỷ 15 Nó được Catherine de Medici giới thiệu tới nước Pháp trong thế kỷ 16, sau đó người Hà Lan mang nó đến Anh Atisô tiếp tục được mang tới Mỹ trong thế kỷ 19 bởi những người đến nhập cư ở bang Louisiana và bang California Ngày nay, atisô được trồng chủ yếu ở Pháp, Ý và Tây Ban Nha, Mỹ và các nước Mỹ Latinh

Atisô du thực vào Việt Nam đầu thế kỷ 20, được trồng ở Sa Pa, Tam Đảo, nhiều nhất là ở Đà Lạt Tên Hiện nay, người ta trồng atisô không những chỉ dùng lá bắc và

đế hoa để ăn mà còn dùng làm thuốc (theo tài liệu 14)

Họat chất chính của atisô là cynarine (acide 1- 4 dicaféin quinic) Ngoài ra còn

có inulin, inulinaza, tamin, các muối hữu cơ của các kim loại Kali, Canxi, Magiê, Natri Atisô có tác dụng hạ cholesterol và urê trong máu, tạo mật, tăng tiết mật, lợi tiểu, thường đươc làm thuốc thông mật, thông tiểu tiện, chữa các chứng bệnh về gan, thận Tuy chất cynarine đã tổng hợp được nhưng người ta vẫn dùng chế phẩm từ cao lá

Năm 1989, 1990 ta có nhập 9 tập đoàn giống Atisô của nước ngoài vào trồng tại

Đà Lạt, những loại giống mới này chủ yếu cho năng suất lá cao nhưng hoa lại nhỏ Chất lượng sản phẩm cây Atisô Đà Lạt trong những năm vừa qua đạt được tương đối tốt Cao mềm từ lá tươi Atisô do xí nghiệp dược Lâm Đồng sản xuất, hoạt chất định lượng theo polyphenol toàn phần biểu thị bằng cynarine trong chế phẩm khô đạt 4% trở lên So sánh với tỷ lệ cynarine trong viên Cholesterol của hãng Rosa (Pháp) có 2,68

%, còn viên Hephytol của xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 (Việt Nam) dùng cao mềm lá tươi do xí nghiệp dược Lâm Đồng cung cấp có 3,31 % (mẫu do Công ty Vifarco ở Pháp kiểm nghiệm năm 1989) Phân tích các hợp chất có trong cây Atiso trồng tại Đà Lạt ở rễ, thân, cuống lá, hoa đều có N2, SiO2, NaO2, K2O, CaO, Cl2, Br,

Mn, Cr, Cu, Zn, Sc, Th (mẫu do Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt phân tích)

Hình 2 4: Bông atiso Cây Atisô là một cây trồng rất thích hợp với khí hậu, thời tiết, độ cao vùng rau

Đà Lạt(theo tài liệu 14) Kỹ thuật trồng Atisô đã được người làm vườn ở đây thành thạo Cùng một diện tích trồng rau so với trồng Atisô thì diện tích trồng Atisô giá trị kinh tế có lúc cao hơn Do đó, từ năm 1980 trở lại đây, nhân dân thành phố Đà Lạt trồng nhiều Atisô để cung cấp hoa tươi, hoa khô cho khách du lịch và đem lá bán cho các xí nghiệp dược trong nước sản xuất thuốc Một số sản phẩm từ cây Atisô do xí nghiệp dược Lâm Đồng (nay là Công ty dược - Vật tư y tế Lâm Đồng) sản xuất như viên hoàn Atisô Cynaphytol đã được tín nhiệm trên thị trường và đã được xuất sang Pháp Một số trà Atisô do các doanh nghiệp tư nhân sản xuất đã được bán rộng rãi trên thị trường trong nước và đã chào hàng ra nước ngoài

2.2 Maltodextrin

Maltodextrine là sản phẩm của quá trình thủy phân tinh bột ở mức độ thấp với chỉ số DE (dextrose equitvalent) thấp hơn 20 phân tử của nó có dạng mạch thẳng hoặc phân nhánh Maltodextrine có thể thu được bằng nhiều phương pháp như thủy phân

tinh bột bởi enzym amylase, tác dụng của vi khuẩn Bacillus macerans trên tinh bột,

thủy phân tinh bột dưới tác dụng của acid trong môi trường nước, gia nhiệt tinh bột khi

có một ít acid

Trong quá trình sấy phun các vật liệu sấy có chứa nhiều đường và acid hữu cơ thường xảy ra hiện tượng bám dính vật liệu sấy vào thành buồng sấy phun mà nguyên nhân chủ yếu là do nhiệt độ hóa gương của các phân tử đường và acid hữu cơ này thấp Nhiệt độ của tác nhân sấy cao nên nhiệt độ các phân tử sau khi phun vượt qua nhiệt độ hóa gương của chúng, điều này gây trạng thái dẻo vô định hình của các phân

tử đã được sấy khô chưa hoàn toàn, dẫn tới hiện tượng bám dính (Trương Vĩnh, 2003)

Nếu thêm maltodextrine hay các iso-glucose syrup sẽ làm tăng nhiệt độ hóa gương của vật liệu thực phẩm đem sấy phun, tức sẽ làm giảm sự chênh lệnh giữa nhiệt

độ các phân tử trong buồng sấy phun với nhiệt độ hóa gương của chúng, kết quả là sẽ làm giảm hiện tượng bám dính nêu trên, đồng thời cũng làm tăng khả năng chảy tự do của hạt phun (Trương Vĩnh, 2003)

2.3 Một số thiết bị sấy

2.3.1 Thiết bị sấy phun

2.3.1.1 Cơ sở của quá trình sấy phun, ưu và nhược điểm của sấy phun và các giai đoạn của quá trình sấy phun

Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt Trong quá trình sấy, ẩm được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuyếch tán do chênh lệnh

độ ẩm giữa bề mặt vật liệu và bên trong vật liệu, hoặc do chênh lệnh áp suất hơi nước

riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

Quá trình sấy phun có một số điểm khác biệt hơn so với các quá trình sấy khác Mẫu nguyên liệu đưa vào sấy phun có dạng lỏng, còn sản phẩm thu được sau khi sấy

có dạng bột khô Dung dịch nguyên liệu khi vào thiết bị sấy sẽ được khí nén đánh tơi

dung dịch và phân tán chúng thành những hạt nhỏ li ti trong buồng sấy Những hạt li ti này được tiếp xúc với tác nhân sấy để làm bốc hơi nước Các hạt sản phẩm được tách

ra khỏi tác nhân sấy nhờ hệ thống thu hồi cyclon (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

-Ưu điểm của sấy phun:

Thời gian tiếp xúc giữa các hạt lỏng và tác nhân sấy trong thiết bị rất ngắn Nhờ

đó, giảm được sự tổn thất các chất dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt độ

Sản phẩm sấy phun thu được là những hạt nhỏ có hình dạng và kích thước tương đối đồng nhất Tỷ lệ khối lượng giữa các cấu tử không bay hơi trong hạt sản phẩm tương tự trong mẫu lỏng ban đầu

Thiết bị sấy phun trong thực tế sản xuất thường có năng suất cao và làm việc theo nguyên tắc liên tục Điều này góp phần làm hiện đại hóa các quy trình sản xuất công nghiệp

-Nhược điểm của sấy phun:

Không thể sử dụng cho những mẫu nguyên liệu có độ nhớt quá cao

Mỗi thiết bị sấy phun thường được thiết kế để sản xuất một số sản phẩm với những tính chất và chỉ tiêu đặc thù

Vốn đầu tư thiết bị sấy phun khá lớn khi ta so sánh với các thiết bị sấy liên tục khác

-Các giai đoạn của quá trình sấy phun

Theo Lê Văn Việt Mẫn (2004), quá trình sấy phun gồm những giai đoạn:

- Giai đoạn khí nén đánh tơi, phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (giai đoạn phun sương)

- Giai đoạn trộn mẫu cần sấy với không khí nóng, khi đó sẽ xảy ra quá trình bốc hơi nước trong mẫu

- Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng thoát khí

2.3.1.2 Thiết bị của máy sấy phun

- Cơ cấu phun

Cơ cấu phun có chức năng đưa nguyên liệu ở dạng lỏng vào buồng sấy phun dưới dạng hạt mịn (sương mù)

Hiện nay có ba dạng cơ cấu phun sương: đầu phun áp lực (pressurenozzle), đầu phun ly tâm (centrifugal/rataryatomizer) và đầu phun khí động (pneumatic nozzle)

Cơ cấu phun áp lực:

- Còn được gọi là cơ cấu phun một dòng (single fluid nozzle) Chất lỏng, dung dịch áp suất cao (30-680 atm) được đẩy vào vòi phun có buồng xoắn hoặc rãnh xoắn làm chất lỏng chuyển động xoay tròn khi gặp lỗ phun sẽ tơi ra thành giọt sương Kích thước hạt bột từ 120-150 µm

-Ưu điểm: chi phí năng lượng thấp, cấu tạo đơn giản

-Khuyết điểm: đầu phun áp lực dễ bị tắc nghẽn và không thể sử dụng cho các mẫu dạng huyền phù có nồng độ cao, năng suất thiết kế các đầu phun áp lực thường không cao

Cơ cấu phun ly tâm:

-Dưới tác dụng của lực ly tâm nên nguyên liệu bị văng thành màng mỏng quanh đĩa vào môi trường tác nhân sấy trong buồng sấy với vận tốc rất lớn Do có lực ma sát của tác nhân sấy mà nguyên liệu bị xé nhỏ thành các hạt có đường kính trung bình từ 8-18 µm (Nguyễn Văn May, 2002)

-Ưu điểm: các hạt sản phẩm có độ đồng nhất cao, đầu phun ít bị tắc nghẽn có thể sấy các mẫu dạng huyền phù, mẫu có độ nhớt cao Năng suất hoạt động của đầu phun ly tâm cao có thể lên tới 200 tấn nguyên liệu trong 1 giờ

-Khuyết điểm: góc phun lớn (180o) do vậy các buồng sấy thường được thiết kế với đường kính khá lớn, làm tăng chi phí đầu tư

Cơ cấu phun khí động:

- Sự phun thực hiện bởi áp suất của dòng khí nén lôi cuốn dòng chảy và phân tán thành giọt (Nguyễn Văn Lụa, 2001)

- Ưu điểm: có thể sử dụng cho các mẫu dạng huyền phù hoặc các mẫu có độ nhớt cao Năng suất hoạt động của đầu phun khí động khá cao có thể lên tới 1 tấn nguyên liệu trong 1 giờ

- Khuyết điểm: chi phí năng lượng cao

Hình 2 5: Thiết bị máy sấy phun SD - 05

đi xuống phía đáy buồng sấy Ưu điểm của loại buồng sấy loại này là có thể sử dụng môi chất sấy có nhiệt độ cao mà không sợ bị quá nhiệt vì tốc độ bay hơi lớn, thời gian sấy ngắn Nhiệt độ sản phẩm thu đựơc sẽ có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tác nhân sấy

- Dòng nguyên liệu và tác nhân sấy chuyển động ngược chiều: đầu phun nguyên liệu được bố trí bên trên buồng sấy ngược lại cửa vào của tác nhân sấy được bố trí ở bên dưới buồng sấy

- Dạng hỗn hợp: đầu phun nguyện liệu được bố trí gần vị trí trung tâm của thân buồng sấy còn cửa vào cho tác nhân sấy được bố trí trên đỉnh buồng sấy

và rơi xuống đáy cyclon Không khí sạch thoát ra ngoài theo cửa trên đỉnh cyclon

- Quạt

Hệ thống quạt nhằm tạo ra dòng không khí và vận chuyển bột Ở quy mô công nghiệp, các thiết bị sấy phun thường được trang bị hệ thống hai quạt Quạt chính được đặt sau thiết bị thu hồi sản phẩm từ dòng khí thoát, quạt phụ được đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy

- Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sấy phun

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm sấy phun như:

- Đặc tính của nguyên liệu sấy phun: bao gồm nồng độ chất khô, độ nhớt, nhiệt

độ dung dịch khi sấy, thành phần các chất có trong dịch nguyên liệu,…

- Thiết bị sấy phun: bao gồm loại máy sấy phun, kích thước buồng sấy, hệ thống thu hồi bột,…

- Các thông số kỹ thuật của quá trình sấy phun: bao gồm nhiệt độ tác nhân sấy, lưu lượng bơm, áp suất khí nén, lưu lượng không khí sấy, tỷ lệ giữa khối lượng không khí sấy và dịch sấy, thời gian lưu trong buồng sấy,…

- Môi trường sấy: nhiệt độ, ẩm độ của môi trường xung quanh,…

- Nhiệt độ tác nhân sấy: Nhiệt độ tác nhân sấy là yếu tố ảnh hưởng tới chất

lượng sản phẩm sau sấy phun Nhiệt độ thấp thì khả năng bốc hơi nước kém, sản phẩm

sẽ có ẩm độ cao Nhiệt độ càng cao thì ẩm độ sản phẩm càng giảm Tuy nhiên nhiệt độ quá cao sẽ dẫn đến làm biến đổi một số thành phần nhạy cảm với nhiệt độ cao có trong nguyên liệu, đồng thời làm tăng mức tiêu hao năng lượng của quá trình sấy Việc lựa chọn chế độ nhiệt độ sấy phụ thuộc vào đặc tính của nguyên liệu

Áp suất khí nén: Áp suất khí nén ảnh hưởng tới khả năng tạo sương mù của vòi phun Nếu áp suất khí nén quá thấp thì hạt phun to, khả năng bốc hơi nước trong nguyên liệu thấp, dẫn đến sản phẩm cuối cùng còn ẩm, hiệu suất thu hồi nhỏ Ngược lại, áp suất khí nén cao thì hạt phun có kích thước nhỏ, khả năng tách ẩm diễn ra dễ dàng vì vậy ẩm độ sản phẩm sẽ giảm và hiệu suất thu hồi tăng

Lưu lượng bơm: Lưu lượng bơm là thể tích dịch nguyên liệu đi qua vòi phun trong một đơn vị thời gian Lưu lượng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sấy phun Ở lưu lượng thấp, hiệu suất thu hồi bột sẽ cao nhưng lại gây tổn hao năng lượng đáng kể Tuy nhiên, khi dịch sấy có hàm lượng chất khô cao mà lưu lượng bơm quá thấp thì vòi phun khí động trong điều kiện thí nghiệm của đề tài có nguy cơ bị nghẹt

Ở lưu lượng bơm quá cao, khả năng làm bay hơi nước của không khí sấy bị giới hạn, sản phẩm sẽ có ẩm độ cao và hiệu suất thu hồi thấp do lượng nước bốc hơi không kịp, lượng dịch thải nhiều

2.3.2 Thiết bị sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm từ các sản phẩm bằng phương pháp lạnh đông và chuyển đá làm lạnh đông được tạo thành trong vật liệu thành hơi Khi sấy thăng hoa, ẩm chuyển dời trong sản phẩm ở dạng hơi không kéo theo nó những chất trích ly và những vi sinh vật, không phá vỡ cấu trúc tế bào và mô của vật liệu nên vẫn giữ được độ ngon thực phẩm, ngoài ra trong sản xuất vi sinh, sấy thăng hoa được ứng dụng cho các vi sinh vật, nấm men, vitamin, kháng sinh, các enzim không bền ở nhiệt

độ cao

2.3.2.1 Nguyên lý cấu tạo

Thiết bị sấy thăng hoa gồm bộ phận chính là bình thăng hoa, bình ngưng đóng băng, các chi tiết phụ là bơm chân không, giàn lạnh gồm bình tách lỏng, giàn ngưng Bình thăng hoa có hình trụ tròn nằm ngang, đỉnh có mặt bích để nối với bơm chân không qua bình ngưng đóng băng, bên trong bình thăng hoa có khay để chứa mẫu sấy Truyền nhiệt bên trong bình thăng hoa chủ yếu là bức xạ nhiệt, hồng ngoại hay điện trở tiếp xúc với khay đựng mẫu sấy

Bình ngưng đóng băng là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, là một hình trụ đứng, trong đó bố trí các ống có đường kính 51/57 mm được gắn với nhau và với hình trụ nhờ hai mặt sàng

Hỗn hợp hơi và không khí nhờ bơm chân không hút từ bình thăng hoa qua lưới phân phối đi vào các ống Amoniac, tại đây nước trong không khí ngưng tụ bám vào thành ống, không khí khô nhờ bơm chân không hút thải ra ngoài khí quyển

2.3.2.2 Nguyên lý sấy thăng hoa

Ẩm được tách ra khỏi vật liệu bằng phương pháp thăng hoa nghĩa là ẩm từ trạng

thái rắn đông đá chuyển sang trạng thái hơi bay hơi ra ngoài mà không qua trạng thái lỏng trung gian nhờ áp suất chân không trong buồng sấy

Vật liệu sấy ở trạng thái đông rắn, ở độ chân không cao trong buồng sấy (0,1 –

1 mmHg), ở áp suất này có thể sấy vật liệu ở nhiệt độ 0 0C, các máy sấy thăng hoa thường làm việc ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm ba thể của nước

Hình 2 6: Đồ thị chuyển pha của nước trên tọa độ p – t

0,0098 0C

Lỏng

khíRắn

Điểm O gọi là điểm ba thể, ở đó nước tồn tại đồng thời ba thể rắn, lỏng, hơi Nhiệt độ và áp suất của điểm ba thể O tương ứng là t = 0,0098 0C, áp suất p = 4,58 mmHg Trên đồ thị đường BO biểu thị ranh giới giữa pha rắn và pha khí, OA biểu thị ranh giới giữa pha rắn và pha lỏng, OK biểu thị ranh giới giữa pha lỏng và pha khí Điểm K gọi là điểm tới hạn tại đó nhiệt ẩm hóa hơi có thể xem bằng 0 Khi ẩm trong vật liệu ở trạng thái đóng băng F, được đốt nóng đẳng áp đến nhiệt độ tD ứng với điểm D thì nước ở thể rắn thực hiện quá trình thăng hoa DE Nhìn vào sơ đồ ta thấy nếu áp suất càng thấp thì nhiệt độ thăng hoa của nước càng thấp, vì vậy nếu cấp nhiệt cho vật liệu sấy ở áp suất càng thấp thì độ chênh lệch giữa nhiệt độ nguồn nhiệt và vật liệu sấy càng tăng, xét về mặt truyền nhiệt thì đây là ưu điểm của sấy thăng hoa so với sấy chân không bình thường

Quá trình sấy thăng hoa thường diễn ra qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn làm lạnh sản phẩm: trong giai đoạn này áp suất trong buồng sấy giảm, ẩm thoát ra chiếm khoảng 10 – 15 %, ẩm bay hơi làm cho nhiệt độ vật liệu sấy giảm xuống dưới điểm ba thể

- Giai đoạn thăng hoa: giai đoạn này chế độ nhiệt trong buồng sấy đã ở chế độ thăng hoa, ẩm ở dạng rắn sẽ thăng hoa thành hơi và thoát ra khỏi vật liệu Ẩm được dẫn đến bình ngưng để ngưng lại thành lỏng sau đó thành băng bám lên bề mặt ống, trong giai đoạn này nhiệt độ vật liệu không đổi

- Giai đoạn bay hơi ẩm còn lại: trong giai đoạn này nhiệt độ của vật tăng lên,

ẩm trong vật liệu là ẩm liên kết ở trạng thái lỏng, quá trình sấy ở giai đoạn này giống như sấy chân không bình thường

2.3.2.3 Nguyên tắc hoạt động của máy sấy thăng hoa

Hình 2.7 chỉ sơ đồ nguyên tắc sấy thăng hoa tác động tuần hoàn.Thiết bị này gồm phòng sấy hình trụ kín gọi là nồi thăng hoa 1, ở trong có giàn ống rỗng 2, vật liệu sấy cho vào đây Nồi thăng hoa làm việc một cách tuần hoàn như một phòng lạnh Ở chế độ làm lạnh, bơm 5 đẩy tác nhân lạnh ở bên trong ống rỗng 2

Hình 2 7: Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa tác động tuần hoàn

Sự làm lạnh của chất tải nhiệt được tiến hành trong bộ trao đổi nhiệt 3 có đính ruột xoắn, chất làm nguội đi qua đó và vào thiết bị làm lạnh 4 Khi nồi thăng hoa làm việc ở chế độ của máy sấy, chất tải nhiệt được đun nóng trong bộ trao đổi nhiệt 7 và đẩy vào các ống rỗng nhờ bơm 6

Sự ngưng tụ hơi được tạo ra khi sấy trong nồi thăng hoa được tiến hành trong nồi ngưng tụ chống thăng hoa 10 Nó là một bộ trao đổi nhiệt, hỗn hợp hơi - không khí

từ nồi thăng hoa vào không gian giữa các ống của bộ trao đổi nhiệt Chất làm nguội (amoniac, freon) qua các ống 11 của nồi chống thăng hoa vào thiết bị làm lạnh 9 Thường để làm lạnh bề mặt thăng hoa và ngưng tụ, người ta sử dụng máy nén 2 hoặc 3 cấp có khả năng đảm bảo lạnh bề mặt đến - 40 0C 60 0C

Các khí chưa ngưng tụ được tách ra khỏi nồi chống thăng hoa bằng bơm chân không 8 Hơi ngưng tụ được làm lạnh ở dạng lớp đá trên bề mặt các ống lạnh của nồi chống thăng hoa Vì trong quá trình làm việc của nồi chống thăng hoa, các ống 11 bị phủ bởi một lớp đá đáng kể, nên cần làm tan băng một cách chu kỳ Để thực hiện điều

đó, đẩy nước nóng từ bộ đun 7 vào các ống 11

Hiện nay người ta bắt đầu sử dụng phổ biến các thiết bị thăng hoa tác động liên tục Sấy thăng hoa liên tục gồm hai nồi thăng hoa và hai bộ chống thăng hoa, chúng làm việc luân phiên nhau

2.3.2.4 Ưu và nhược điểm

Thiết bị sấy thăng hoa sấy được ở nhiệt độ thấp nên giữ được tính chất ban đầu của vật liệu sấy, không làm biến chất, mất chất trong vật liệu sấy, nhiệt lượng tiêu hao

để làm bay hơi ẩm cũng không lớn

Nhược điểm của thiết bị là vận hành phức tạp, giá thành thiết bị cao, tiêu hao điện năng lớn cho bơm và dàn lạnh

2.3.3 Thiết bị sấy khay

Cấu tạo của thiết bị sấy khay khá đơn giãn, gồm một bộ điện trở để cấp nhiệt cho quá trình sấy, bộ phận thổi gió để tăng cường tốc độ bốc hơi ẩm, các khay để chứa mẫu sấy sắp lên nhau

Thiết bị sấy khay đơn giản nên vận hành cũng không phức tạp lắm, chỉ bật nhiệt

và gió cho máy hoạt động, dưới tác dụng của không khí nóng do gió thổi qua bề mặt các lớp vật liệu xếp trên khay, ẩm được tách ra

Hình 2 8: Thiết bị máy sấy khay

2.4 Một số phương pháp thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả

2.4.1 Thiết kế thí nghiệm hỗn hợp

Thí nghiệm hỗn hợp được sử dụng khi các yếu tố là các thành phần của một hỗn hợp, do vậy mà các mức của chúng là không độc lập Xét một hỗn hợp có P thành phần (yếu tố), gọi x1, x2,…xp lần lượt là các mức của P thành phần này, ta có 0<=xi<=1 và xi = 1

Một thí nghiệm P thành phần, m+1 mức của các yếu tố tạo ra A(P,m) mạng lưới, với xi = 0, 1/m, 2/m,…1 là các tỉ lệ trong hỗn hợp ( i= 1, 2,…P)

Tùy các mức của thí nghiệm ta chọn mà ta có số thí nghiệm và các giá trị xi

2.4.1 Xử lý kết quả của thí nghiệm bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên không đầy đủ

Thí nghiệm có a nghiệm thức và b khối Mỗi khối có k nghiệm thức ( k<a ), mỗi nghiệm thức xảy ra r lần trong thiết kế

Thiết kế là đối xứng khi a = b

Các công thức tính toán để xử lý số liệu cho thí nghiệm kiểu khối ngẫu nhiên không đầy đủ như sau

Tổng bình phương của các nghiệm thức:

ij y u

1

Hệ số uij = 1nếu nghiệm thức i có trong khối j và ngược lại thì bằng 0

Tổng bình phương của sai số thí nghiệm:

SSE = SST – SSTh – SSB

Các trung bình bình phương MSTh = SSTh/(a-1) MSB = SSB/(b-1) MSE = SSE/(N – a – b + 1)

Bảng 2.1: Bảng ANOVA 2- chiều cho thí nghiệm 1 yếu tố kiểu khối ngẫu nhiên

không đầy đủ

Nguồn của sự

biến động

Tổng các bình phương

a-1

b-1 N-a-b+1 N-1

MSTh

MSB MSE

Chương 3

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm

3.2 Vật liệu và thiết bị thí nghiệm

3.2.1 Vật liệu

Lá trà tươi mua tại vườn Long Thành

Atiso khô

Đường cát mịn Biên Hòa

Maltosedextrin mua tại chợ Kim Biên

3.2.2 Thiết bị thí nghiệm

Máy sấy khay

Máy sấy thăng hoa và tủ cấp đông

Máy sấy phun SD-05 do công ty L.P technology LTD, Leeds, do Anh quốc sản xuất Máy đo màu Minolta meters CR-200

Máy lọc tiếp tuyến

3.3 Phương pháp nghiên cứu

Hình 3 1: Quy trình sản xuất trà atiso hòa tan

Thuyết minh quy trình sản xuất trà atiso hòa tan:

Phối trộn Maltodextrin

Atiso khô

Trích ly Lọc

Thành phẩm

Đồng hóa

Đóng gói

Sấy Nghiền Đường

nấu hỗn hợp sau xay trong 10 phút rồi lọc sơ qua vải lọc loại bỏ bã trà tươi ta được dịch trích ly trà

- Trích ly atiso:

Atiso khô mua ở tiệm thuốc bắc về thường là hỗn hợp của thân, rễ, hoa đã phơi khô, cắt nhỏ thành sợi đem nấu với nước cất theo tỉ lệ 100 atiso với 300 ml nước cất trong 10 phút, loại bỏ xác, thu được dịch trích ly atiso

- Lọc dịch trà:

Dịch trà ở trên đem đi lọc lại một lần nữa bằng thiết bị lọc tiếp tuyến để loại đi những bã trà có kích thước nhỏ li ti còn sót lại khi lọc qua vải

- Phối trộn:

Dịch trích ly trà và atiso được đem phối trộn với bột maltosedextrin theo một tỉ

lệ xác định, sau đó đem đồng hóa dịch để khuấy tan hoàn toàn maltosedextrin, vận tốc đồng hóa khoảng 13000 vòng/phút trong khoảng 10 phút

- Đóng gói:

Sản phẩm dạng bột mịn được đóng gói chân không trong bao bì chân không để tránh ẩm mốc và vi sinh vật

3.4 Phương pháp thí nghiệm

3.4.1.Thí nghiệm min, max

3.4.1.1.Thí nghiệm 1:Tìm khoảng nồng độ min, max của trà trong nước

Loại dung môi dùng pha trà là nước cất

Nhiệt độ nước pha là 90 0C

Thể tích dung môi dùng pha trà là 200 ml

Thời gian pha trà là 2 phút, sau đó lọc bỏ bã trà

- Yếu tố thay đổi:

Nồng độ trà của các mẫu

- Tiến hành:

Cân 5 mẫu trà khô có khối lượng lần lượt là 2, 3, 4, 5, 6 gam bằng cân phân tích

2 số lẻ thập phân

Cho lần lượt 5 mẫu trà vào 5 thể tích nước 200 ml ở 90 0C

Sau 2 phút lọc bỏ bã trà, để nguội rồi đem cảm quan

Mỗi mẫu trà được 11 cảm quan viên nếm, mỗi người sẽ được phát 5 mẫu trà có

5 nồng độ khác nhau cùng với một phiếu đánh giá cảm quan (phụ lục A1) hướng dẫn

cụ thể các bước cảm quan, sau khi cảm quan xong, cảm quan viên sẽ điền đầy đủ các thông tin vào phiếu, dựa vào kết quả trong phiếu để đánh giá phân tích số liệu

- Chỉ tiêu theo dõi:

Trung bình điểm cảm quan của các mẫu trà

- Kết quả:

Dựa vào kết quả cảm quan các mẫu từ các phiếu đã phát ra, tham khảo cách tính điểm cảm quan trình bày ở phụ lục A2 ta tổng kết được điểm cảm quan trung bình cho mỗi mẫu trà

Dùng phần mềm STATGRAPHIC xử lý điểm cảm quan trung bình của mỗi mẫu để cho ra bảng phân tích ANOVA

Dựa vào bảng ANOVA ta xác định được mẫu tối ưu của trà tức mẫu vừa uống nhất (điểm trung bình cảm quan gần 5 điểm nhất) và 2 mẫu có điểm trung bình cảm quan là cận trên và cận dưới của mẫu tối ưu được chọn là mẫu có nồng độ max, min

Từ số mã hóa và Bảng 3.2 mã hóa mẫu suy ra được tỉ lệ trà và nước của 3 mẫu trên, lấy 3 mẫu trên đem xác định nồng độ chất khô theo phương pháp sẽ được trình bày ở mục 3.4.9

3.4.1.2 Thí nghiệm 2: Tìm khoảng nồng độ min, max của atiso trong nước trà

Bảng 3.3: Bảng bố trí thí nghiệm kiểu RCBD cảm quan atiso

Khối lượng atiso trong 200 ml nước trà (g) Người nếm

Bảng 3 4: Bảng mã hóa mẫu atiso