M Ở ĐẦ U
TÍNH C Ấ P THI Ế T VÀ LÝ DO CH ỌN ĐỀ TÀI
Bưởi không chỉ là loại trái cây mang lại giá trị kinh tế cao mà còn chứa nhiều thành phần có lợi cho sức khỏe trong vỏ Thay vì bỏ đi phần vỏ, việc tận dụng nguồn nguyên liệu này để sản xuất sản phẩm vỏ bưởi sấy dẻo chất lượng có thể đa dạng hóa các sản phẩm từ bưởi Mặc dù thị trường đã có nhiều sản phẩm vỏ bưởi sấy dẻo và sấy khô, việc giữ màu sắc và chất lượng sản phẩm là yếu tố quan trọng Do đó, khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ đường là cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
M Ụ C TIÊU NGHIÊN C Ứ U
Khảo sát các thông số nồng độ dung dịch và điều kiện nhiệt độ nhằm xác định các thông số tối ưu nhất về cảm quan và giá trị dinh dưỡng cao.
Khảo sát nồng độ dung dịch ảnh hưởng đến hàm lượng chất rắn hòa tan (SG) và lượng nước mất (WL) trong mẫu nguyên liệu, từ đó có thể đưa ra nhận xét về hàm lượng chất rắn hòa tan trong sản phẩm đạt độ ngọt thích hợp Đồng thời, nghiên cứu cũng cho phép nhận định sự tương quan về cấu trúc ở các nồng độ khác nhau và xem xét liệu chúng có ảnh hưởng đến quá trình sấy tiếp theo hay không.
Khảo sát nhiệt độ dung dịch ảnh hưởng đến SG và WL của quá trình thẩm thấu, từ đó xác định nhiệt độ phù hợp với giá trị cảm quan về màu sắc Việc không cần gia nhiệt trong điều kiện này sẽ giúp hạn chế chi phí tiêu hao năng lượng.
Khảo sát nhiệt độ sấy ảnh hưởng đến đường cong tốc độ sấy, đồng thời cho phép nhận định về màu sắc theo nhiệt độ và thời gian sấy khác nhau Từ đó, có thể đưa ra thông số sấy phù hợp nhất để đạt được màu sắc mong muốn.
T Ổ NG QUAN
M ẤT NƯỚ C TH Ẩ M TH Ấ U
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 thí nghiệm.
Mất nước thẩm thấu là quá trình loại bỏ nước từ vật liệu tế bào ẩm, giúp giảm thiểu các thay đổi vật lý, hóa học và sinh học trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao mà không gây ra thay đổi pha Quá trình này không chỉ bảo toàn chất lượng sản phẩm mà còn thúc đẩy tiết kiệm năng lượng (Azarpazhooh và Ramaswamy 2010).
Quá trình khử nước thẩm thấu và ngâm tẩm (quy trình DIS) giúp loại bỏ nước và tích lũy trực tiếp các miếng thức ăn bằng cách ngâm trong dung dịch đậm đặc, mang lại lợi ích tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng sản phẩm Trong quá trình này, mô tế bào được ngâm trong dung dịch đường hoặc muối đậm đặc, tạo ra sự chênh lệch về tiềm năng hóa học nước giữa dung dịch bên ngoài và pha lỏng bên trong tế bào, từ đó thúc đẩy mất nước Sự khuếch tán của các chất hòa tan và tăng cường thủy động của dung dịch bên ngoài cũng diễn ra, tạo ra dòng nước và chất hòa tan, góp phần cô đặc mô với tỷ lệ hòa tan/mất nước (SG/WL) tùy thuộc vào điều kiện quá trình Ngoài nước, các chất tan và dung dịch trong mô còn gây biến đổi tế bào và ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học và sinh hóa liên quan đến mất nước, dẫn đến những thay đổi trong các tính chất vĩ mô của mẫu, như tính chất quang học và cơ học, ảnh hưởng đến 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, tùy thuộc vào tỷ lệ hoạt động của các cơ chế vận chuyển khác nhau trong hệ thống Vận chuyển nước và chất hòa tan cùng với dung dịch thủy động bên ngoài đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong các mô xốp khi trải qua quá trình ngâm tẩm chân không Các 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 đạt được sự cân bằng hoàn hảo với dung dịch thẩm thấu, trong khi tế bào bên trong có thể không thay đổi Cấu hình cấu trúc của tổ hợp trong mô có ảnh hưởng lớn đến các tính chất vật lý và hóa học 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 và Talens 2005).
2.1.2 Cơ chế quá trình mất nươc thẩm thấu
Nước trong khối nguyên liệu mẫu sẽ chuyển ra môi trường bên ngoài cùng với dung dịch, đồng thời xảy ra sự chuyển khối hàm lượng chất rắn hòa tan từ dung dịch vào bên trong khối nguyên liệu thông qua cơ chế thẩm thấu ngược Ngoài nước, các chất dinh dưỡng như khoáng chất và vitamin cũng có thể bị vận chuyển ra ngoài môi trường dung dịch thẩm thấu, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (A.L Raoult-Wack 1994).
Hình 2.1: Sơ đồ rút gọn, chuyển khối trong quá trình thẩm thấu (A.L Raoult-
2.1.3 Các phương pháp thẩm thấu
- Mất nước thẩm thấu ở điều kiện áp suất thường
Mất nước thẩm thấu chân không xung (PVOD) là quá trình giảm áp suất của hệ thống, bắt đầu khi tiến hành Khác với các phương pháp khử nước thẩm thấu áp suất thông thường (OD), PVOD sử dụng ngâm tẩm chân không (VI) để kích thích sự kết hợp của các cơ chế thủy động lực học Nghiên cứu về 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 tổảnh hưởng quá trình thẩm thấu
Nồng độ dung dịch thẩm thấu ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc mềm dẻo và độ ngọt có thể chấp nhận được Khi nồng độ dung dịch tăng cao, tốc độ thẩm thấu sẽ chậm lại 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 khả năng thẩm thấu của các chất hòa tan càng lớn, mặc dù ảnh hưởng này không quá mạnh 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 trong quá trình thẩm thấu.
Thời gian thấu thẩm ảnh hưởng lớn đến sự thẩm thấu nước trong nguyên liệu Thời gian thẩm thấu càng lâu, hàm lượng chất tan trong dung dịch càng cao, giúp chất tan thẩm thấu vào nguyên liệu như mong muốn Quá trình thẩm thấu diễn ra từ dung dịch đến bề mặt và sau đó vào bên trong khối nguyên liệu Ngược lại, nếu thời gian thẩm thấu quá ngắn, chất tan sẽ không đủ để tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu về hương vị Tuy nhiên, thời gian thẩm thấu còn phụ thuộc vào kích thước và cấu trúc của mẫu nguyên liệu.
Kích thước nguyên liệu là yếu tố quan trọng quyết định đến điều kiện thẩm thấu Nếu mẫu nguyên liệu quá lớn, dày hoặc mỏng, sẽ ảnh hưởng đến tốc độ thẩm thấu, dẫn đến quá trình này diễn ra nhanh hoặc chậm hơn.
Cấu trúc đặc trưng của nguyên liệu, bao gồm tính chất giòn xốp, dẻo hay mọng nước, ảnh hưởng đáng kể đến quá trình mất nước thẩm thấu Mức độ hấp thu các chất rắn hòa tan, dù dễ dàng hay phức tạp, phụ thuộc vào cấu trúc của nguyên liệu.
2.1.5 Ứng dụng công nghệ mất nước thẩm thấu
Mất nước thẩm thấu xảy ra khi các sản phẩm rắn giàu 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, thủy hải sản hiện nay chủ yếu bị hạn chế trong ứng dụng công nghiệp, đặc biệt là trong dây chuyền sản xuất trái cây bán kẹo, nơi việc kiểm soát chủ yếu dựa vào kinh nghiệm Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong kiểm soát chuyển khối đã mở ra cơ hội tối ưu hóa quy trình và phát triển các ứng dụng mới, kích thích các lĩnh vực nghiên cứu trong những năm tới Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào việc quản lý các giải pháp tập trung và xác nhận vi sinh trong quy trình sản xuất.
Cấu trúc rắn và các yếu tố vận hành như diện tích bề mặt, nhiệt độ, thời gian, nồng độ và thành phần dung dịch ảnh hưởng đến chuyển khối lượng Sự hiện diện của các ion và chế độ tiếp xúc giữa pha rắn và lỏng, cũng như áp suất, đều đóng vai trò quan trọng trong tỷ lệ dung dịch và sản phẩm cuối cùng.
SẤY
Sấy là sử dụng nhiệt độ dể tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu
Trong quá khứ, nghiên cứu và phát triển sấy khô chủ yếu tập trung vào quy trình và công nghệ để kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm mà không chú trọng đến việc giữ lại các thuộc tính chất lượng Gần đây, đã có những nỗ lực nhằm phát triển thực phẩm khô chất lượng cao thông qua việc áp dụng công nghệ sấy tiên tiến, cải thiện và tối ưu hóa quy trình sấy hiện 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 các 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, đáp ứng yêu cầu về chất lượng, ổn định và chức năng đi đôi với kinh tế Các nghiên cứu thử nghiệm bền vững trong suốt năm đã chứng minh hiệu quả của những phương pháp này.
Sấy khô là một phương pháp bảo quản thực phẩm cổ xưa, trong đó nguyên liệu được tiếp xúc với luồng không khí nóng, giúp hơi ẩm bốc hơi Quá trình này liên quan đến việc vận chuyển năng lượng và khối lượng trong hệ thống hút ẩm Sấy khô không chỉ kéo dài thời hạn sử dụng sản phẩm lên đến một năm, mà còn làm giảm chất lượng của thực phẩm so với trạng thái ban đầu (Characteristics 2011).
Hình 2.2: Thể hiện đường cong sấy vàđường 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 của nguyên liệu sẽ tăng lên Quá trình này thường diễn ra nhanh chóng và chỉ làm giảm một ít 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 giữ nguyên một hằng số, và quá trình sẽ kéo dài cho đến khi độ ẩm của nguyên liệu đạt 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 nhất định, khiến tốc độ sấy dần giảm Đường cong sấy trong giai đoạn này không còn là đường thẳng mà chuyển sang dạng cong, tiệm cận đến độ ẩm cân bằng của nguyên liệu Khi đạt đến giá trị cân bằng, độ ẩm trong nguyên liệu không thể giảm thêm nữa, và tốc độ sấy lúc này sẽ bằng 0, đánh dấu sự kết thúc của quá trình sấy.
2.2.2Nguyên tắc tách nước
Trong quá trình sấy nước được tách ra khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc:
Cần phân biệt giữa sấy và cô đặc; trong quá trình sấy, nguyên liệu thường ở dạng rắn, nhưng cũng có thể là dạng lỏng hoặc huyền phù Kết quả thu được sau quá trình sấy luôn ở dạng rắn và bột.
Có nhiều phương pháp sấy khác nhau, được thực hiện dựa trên các nguyên tắc riêng biệt Các phương pháp sấy này có thể được phân chia thành những nhóm cụ thể.
Sấy đối lưu là phương pháp sử dụng không khí nóng làm tác nhân sấy, trong đó mẫu nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với không khí nóng trong buồng sấy Quá trình này giúp bốc hơi một phần ẩm trong nguyên liệu, từ đó cung cấp nhiệt cho mẫu nguyên liệu theo nguyên tắc đối lưu Động lực của quá trình sấy chủ yếu đến từ sự chuyển động của không khí nóng.
Sự chênh lệch áp suất hơi giữa bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy tạo điều kiện cho các phân tử nước ở bề mặt nguyên liệu bay hơi.
+ Sự chênh lệch ẩm tại bề mặt và tâm của nguyên liệu, nhờ đó mà ẩm tại tâm của nguyên liệu sẽ khuếch tán ra vùng bề mặt
Sấy thăng hoa là phương pháp xử lý thực phẩm, trong đó nguyên liệu được đông lạnh để nước trong đó 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 hơi mà không qua trạng thái lỏng Phương pháp này giúp bảo quản dinh dưỡng và hương vị của thực phẩm.
Làm đông khô là phương pháp loại bỏ nước bằng cách thăng hoa các tinh thể băng từ vật liệu đông lạnh, mang lại sản phẩm chất lượng tốt hơn so với sấy khô truyền thống Tính chất vật lý và hóa học vượt trội 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 nội địa hiện có nhiều loại sản phẩm đông khô, với sự quan tâm ngày càng tăng của người tiêu dùng Tuy nhiên, chi phí cao cho quá trình 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 này.
Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy mà mẫu nguyên liệu được đặt lên bề mặt đã gia nhiệt, giúp tăng nhiệt độ của nguyên liệu Quá trình này làm cho một phần ẩm trong nguyên liệu bốc hơi và thoát ra môi trường bên ngoài Trong phương pháp này, nguyên liệu nhận nhiệt theo nguyên tắc dẫn nhiệt.
Sấy bức xạ là phương pháp sử dụng nguồn nhiệt bức xạ, chủ yếu là tia hồng ngoại, để làm khô nguyên liệu Nguyên liệu hấp thu năng lượng từ tia hồng ngoại, dẫn đến tăng nhiệt độ Trong quá trình này, nhiệt độ bề mặt nguyên liệu có thể cao hơn từ 20-50°C so với tâm mẫu, tạo ra một gradient nhiệt lớn bên trong Sự thoát ẩm diễn ra theo nguyên tắc đối lưu, nhưng gradient nhiệt ngược chiều với gradient ẩm gây khó khăn cho việc khuếch tán ẩm từ tâm ra bề mặt, ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm sau khi sấy.
Sấy bằng vi sóng và dòng điện cao tần là hai phương pháp sử dụng sóng điện từ với tần số từ 300-300000MHz để gia nhiệt nguyên liệu Khi vi sóng tác động, các phân tử nước trong nguyên liệu sẽ 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 LI Ệ U V Ỏ BƯỞ I
2.3.1Giới thiệu chung vềbưởi
Bưởi (Citrus maxima hoặc Citrus grandis) là loại trái cây thuộc chi Cam Chanh, thường có màu xanh lục nhạt chuyển sang vàng khi chín Trái bưởi có múi dày, tép xốp và vị ngọt hoặc chua ngọt tùy loại Kích thước bưởi rất đa dạng, ví dụ như bưởi Đoan Hùng có đường kính khoảng 15 cm, trong khi các giống bưởi như Năm Roi, Tân Triều (Biên Hòa) và bưởi da xanh (Bến Tre) thường có đường kính từ 18-20 cm, phổ biến tại Việt Nam và Thái Lan.
Bưởi được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia như Tây Ban Nha, Morocco, Israel, Jordan, Nam Phi, Brazil, Mexico, Jamaica và các nước Châu Á (Bhattacharya et al 2000) 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 thuộc gia đình Rutaceae, đã được sử dụng như một loại thuốc dân gian với nhiều công dụng như kháng khuẩn, chống nấm, chống viêm, và chống oxy hóa Nó còn được biết đến với khả năng phòng ngừa ung thư, tái tạo tế bào, giảm cholesterol, giải độc, và duy trì sức khỏe tim mạch 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 nhận diện tiềm năng của nó 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.
Cây có múi là một loại cây ăn quả quan trọng trên toàn cầu, đóng góp kinh tế đáng kể cho các quốc gia trồng chúng, với giá trị hàng năm ở Hoa Kỳ đạt khoảng 2,66 tỷ đô la, tương đương hơn 20 tỷ đô la doanh số bán lẻ Hoa Kỳ là nhà sản xuất cam quýt lớn nhất thế giới sau Brazil Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng trái cây và rau quả giúp bảo vệ sức khỏe con người, đặc biệt là cam quýt, nổi bật với các đặc tính tăng cường sức khỏe nhờ vào vitamin C Trong thập kỷ qua, sự tiêu thụ cam quýt tăng lên nhờ nhận thức về lợi ích sức khỏe của chúng Các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng cam quýt chứa nhiều hợp chất hoạt tính sinh học, bao gồm carotenoids, limonoid, flavonoid, vitamin C, và nhiều chất khác Một số hợp chất đặc trưng cho từng loại cam quýt, như lutein và zeaxanthin trong cam, lycopene và naringin trong bưởi Nhiều hợp chất này đang được nghiên cứu để xác định tác dụng của chúng trong hóa trị và chống ung thư.
Trái cây có múi là một trong những thực phẩm phổ biến nhất toàn cầu, với sản lượng nông nghiệp vượt qua 100 triệu tấn mỗi năm Ngoài việc tiêu thụ như trái cây tươi, ngày càng nhiều sản phẩm chế biến từ cam quýt như nước trái cây, đồ uống có múi được ưa chuộng Trái cây họ cam không chỉ được yêu thích mà còn chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng cho sức khỏe, bao gồm vitamin C, carotenoids, axit folic, flavonoid, limonoid, kali và chất xơ Tuy nhiên, một vấn đề tồn tại lâu dài trong các sản phẩm chế biến từ cam quýt, 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 Vị đắng chủ yếu do hai nhóm hóa chất: flavanone neohesperidosides như naringin và limonoids gây ra.
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)
Giống bưởi da xanh, hay còn gọi là Bưởi (Citrus grandis Osbek hoặc Citrus decumana Mur), thuộc họ cam quýt (Rutaceae) Cây bưởi có chiều cao từ 8 - 13m, với vỏ thân màu vàng nhạt và cành có gai dài, nhọn ở kẽ lá Quả bưởi có hình cầu hoặc hình quả lê, cùi dày, và màu sắc thay đổi tùy theo giống Hoa bưởi rất thơm, mọc thành chùm từ 6-10 bông Tép bưởi có màu vàng nhạt hoặc hồng, mỗi quả chứa từ 12 - 18 múi dễ tách rời, bên trong có vài hạt dẹp, được bao quanh bởi chất nhầy Lá, hoa và vỏ quả bưởi chứa tinh dầu với các thành phần chính như dipenten, linalool, citral và ester Thời gian thu hoạch bưởi da xanh thường vào tháng 7.
8 Múi bưởi dùng để ăn, vỏ và hạt dùng làm thuốc Bưởi được trồng khắp nơi trên nước ta Bưởi là cây ưá sáng, ưa vùng khí hậu nhiệt đới, không thích họp với vùng núi cao Nếu trồng ở vùng núi cao, bưởi sẽ trở nên hoang hóa, càn cỗi, quả chua và vị đắng đến mức không thể ăn được Nước ta có nhiều giống bưởi với sắc màu, vị chua ngọt khác nhau Nổi tiếng gốc ở huyện Mỏ Cày Bắc - tỉnh Bên Tre, đã xuất hiện từ đầu thế kỷ XX Bưởi da xanh được trồng nhiều nhất ở các huyện Mỹ Thạnh An, Mỏ Cày, Chợ Lách, Bưởi da xanh có dạng hình cầu, nặng trung bình từ 1,2 - 2,5kg/trái Khi chín, vỏ trái có màu xanh đến xanh hơi vàng, dễ lột và khá mỏng (14 - 18mm); tép bưởi màu hồng đỏ, bó chặt và dễ tách khỏi vách múi; nước quả khá, vị ngọt, không chua; mùi thơm; rất ít hạt, múi bưởi ăn không đắng, vị ngọt thanh, càng ăn càng thèm; tỷ lệ thịt đạt trên 55% Ở Bến Tré, bưởi da xanh được trồng khá phổ biến với diện tích 3.284 ha, và cũng như các loại ưái cây đặc sản khác, được phân bố ở khắp các vùng ngọt, lợ, ừong đó 32,26% diện tích bưởi cho ừái với năng suất 9-14 tấn/ha Bưởi da xanh là loại cây ăn trái rất khó tính, đòi hỏi người trồng phải biết cách trồng và chăm sóc kỹ lưỡng, chịu khó chăm chút từng ly từng tí thì sản lượng thu hoạch mói cao và cây mới sống được lâu
Bưởi da xanh Bến Tre đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận là giống quốc gia, nổi bật với chất lượng ngon và được thị trường trong và ngoài nước ưa chuộng Hiện nay, giống bưởi này nằm trong "top ten" sản phẩm được người tiêu dùng yêu thích Bưởi lông cổ cò, đặc sản của huyện Cái Bè - tỉnh Tiền Giang, cũng đang được mở rộng trồng tại các tỉnh như Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre Quả bưởi có hình dáng giống quả lê, bên ngoài phủ lớp lông mịn và khi chín có màu xanh vàng Vỏ quả mỏng, bên trong có màu trắng hồng, thịt quả vàng đỏ, dễ lột, với vị ngọt đến ngọt chua nhẹ và độ Brix từ 10 - 11% Trọng lượng mỗi trái từ 0,9 - 1,4 kg, có trái đặc biệt lên đến 2 kg Giống bưởi này có khả năng cho quả quanh năm, năng suất từ 20 - 30 tấn/ha, với mỗi cây 5 - 7 năm tuổi có thể đạt tối đa 250 - 300 quả/năm Hiện diện tích trồng bưởi tại huyện Cái Bè đã tăng lên 1.700 ha, sản lượng đạt trên 30.000 tấn quả/năm.
Bưởi Năm Roi là một trong những giống bưởi ngon hiện nay, đặc biệt phát triển ở ven sông Hậu, nhưng để đạt chất lượng tốt nhất, cần trồng tại 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 Giống bưởi này thường có nhiều vào mùa Trung thu và Tết Nguyên đán, với năng suất đạt từ 15 – 20 tấn mỗi năm Toàn huyện hiện có hơn 2000 ha đất trồng bưởi.
2.3.1.3 Các sản phẩm từbưởi
Hình 2.12: Nước ép bưởi Hình 2.13 : Vỏbưởi sấy dẻo
Hình 2.14: Tinh dầu bưởi Hình 2.15: Nem chay từ vỏbưởi
2.3.2Giới thiệu về vỏ quảbưởi
Vỏ quả bưởi có màu sắc từ xanh nhạt đến vàng nhạt khi chín, tùy thuộc vào từng loại Hiện nay, vỏ quả bưởi được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như thực phẩm, mỹ phẩm và hóa học, phục vụ nhu cầu cuộc sống.
Mỗi năm, khoảng 1 triệu tấn bưởi được thu hoạch, dẫn đến 500.000 tấn chất thải từ vỏ bưởi Chất thải này thường được sấy khô, viên lại và bán như một loại thức ăn gia súc có giá trị thấp (Wilkins et al 2007) Đặc biệt, vỏ bưởi chứa tinh dầu với các hạt tinh dầu li ti trên bề mặt, mang lại tiềm năng sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
Thành phần hóa học có ở các hạt tinh dầu
Vỏ bưởi chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng như flavonoid và axit ascorbic, giúp cung cấp tính chống oxy hóa Năm loại flavonoid chủ yếu có trong vỏ bưởi bao gồm doperidin, naringin, doperin, narigenin và rutin Tuy nhiên, naringin có nồng độ cao trong albedo, tạo ra 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 vỏbưởi.(Wu, Guan, and Ye 2007)
Vitamin C có khả năng tiêu diệt các gốc tự do, giúp ngăn ngừa lão hóa và làm đẹp da Ngoài ra, hàm lượng kali trong quả bưởi giúp giảm căng thẳng trong hệ tuần hoàn, hỗ trợ hoạt động tối ưu của máu và tim Điều này giúp lưu thông máu dễ dàng hơn, từ đó giảm nguy cơ mắc các bệnh đột quỵ hoặc đau tim.
Bưởi chứa lượng 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 duy trì sức khỏe mà còn phòng chống hiệu quả các bệnh như cảm lạnh, sốt và nhiễm trùng.
NGUYÊN LI ỆU ĐƯỜ NG SACCHAROSE
2.4.1 Tính chất vật lí
Saccharose tinh khiết, thường được gọi là đường hay đường ăn, là loại đường phổ biến nhất, có dạng bột kết tinh mịn màu trắng, không mùi và vị ngọt dễ chịu Khi lắng xuống từ dung dịch nước chứa sucroza, các tinh thể lớn có thể tạo thành kẹo cứng, một dạng bánh kẹo Saccharose dễ hòa tan, với khả năng hòa tan lên tới 204g trong 100g nước ở 20°C Độ nhớt của dung dịch đường tăng khi nồng độ tăng và giảm khi nhiệt độ tăng, với khả năng tan tốt trong nước, đặc biệt là ở nhiệt độ cao.
Hình 2.17:Tinh thểđường saccharose
Saccharose là một disacaride (glucose + frutose) với công thức phân tử C 12 H22O11
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 khẩu phần dinh dưỡng của con người và được hình thành chủ yếu từ thực vật, không phải từ động vật Nó được biết đến với 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 Tất cả những loại đường này đều chứa saccharose, một thành phần thiết yếu trong chế độ ăn uống hàng ngày.
Saccharose nóng chảy và phân hủy ở 186 °C để tạo ra caramen, và khi cháy sẽ tạo ra cacbon, dioxide cacbon và nước Nước có khả năng phá vỡ cấu trúc của sucroza thông qua quá trình thủy phân, nhưng quá trình này diễn ra rất chậm, cho phép sucroza tồn tại trong dung dịch nhiều năm mà không thay đổi Tuy nhiên, nếu thêm enzym saccharose vào, phản ứng sẽ diễn ra nhanh chóng.
2.4.3 Tính chất hóa học
Saccharose có thể bị thủy phân trong nước nhờ enzyme Invertase hoặc dung dịch acid, tạo ra dung dịch đường nghịch đảo Quá trình thủy phân này diễn ra dễ dàng trong môi trường acid, thậm chí với acid yếu như H2O + CO2, dẫn đến sự hình thành D-glucose và D-fructose D-fructose có khả năng quay trái mạnh, trong khi saccharose và D-glucose chỉ quay phải yếu, do đó sau khi thủy phân, dung dịch sẽ có góc quay trái ([α] = -20°) 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 với canxi, tạo ra saccharat canxi (C12H22O11.CaO.2H2O) tan trong nước Nhờ vào đặc tính này, saccharose được tinh chế bằng nước vôi (Ca(OH)2) Sau khi lọc bỏ tạp chất, khí CO2 được cho đi qua dung dịch saccharose tan trong nước, dẫn đến sự kết tủa của CaCO3 Cuối cùng, quá trình lọc, cô đặc và kết tủa giúp thu được saccharose tinh khiết.
2.4.4Nguyên liệu sản xuất đường saccharose
Mía đường là loại cây 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 nước dẫn đầu về sản lượng mía và đường xuất khẩu, chiếm 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 LI ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U
NGUYÊN LI Ệ U
- 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
3.1.2Nguyên 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)
D Ụ NG C Ụ – THI Ế T B Ị – HÓA CH Ấ T
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.
TH ỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂ M NGHIÊN C Ứ U
Trường ĐH Nguyễn Tất Thành, 331, quốc lộ 1A, phường An Phú Đông, Quận 12
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U
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 Quá trình vò xả với nước có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của nguyên liệu.
- 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 duy trì chất lượng và độ tươi ngon của sản phẩm.
- Vật lí: thể tích mẫu nguyên liệu tăng, màu sắc của nguyên liệu có thể thay đổi ở nhiệt độ cao
Trong hóa lý, quá trình thẩm thấu diễn ra khi có sự chuyển pha giữa hàm lượng chất rắn hòa tan trong dung dịch và lượng nước trong môi trường thẩm thấu cùng 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 độđường(bx), thời gian ngâm (phút)
STT Random Nhiệt độ Nồng độđường(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 thẩm thấu vào nguyên liệu trong quá trình ngâm được xác định bởi khối lượng mẫu, thời gian ngâm và nồng độ ngâm.
Tốc độ đường cong sấy và sự mất nước trong quá trình sấy được xác định thông qua lượng ẩm trước và sau, cùng với khối lượng nguyên liệu trước và sau theo thời gian sấy Để đánh giá sự trao đổi khối lượng giữa dung dịch và mẫu trong quá trình khử nước thẩm thấu, các tham số như mất nước (WL) và độ rắn (SG) được sử dụng và tính toán theo phương trình cụ thể.
Khối lượng mẫu bưởi tại thời điểm 0 được ký hiệu là 𝑊₀ (gr/gr), trong khi khối lượng mẫu mất nước thẩm thấu theo thời gian t là 𝑊ₜ (gr/gr) Hàm lượng chất rắn hòa tan tại thời điểm 0 được biểu thị bằng 𝑆₀ (%) và hàm lượng chất rắn hòa tan thẩm thấu theo thời gian t là 𝑆ₜ (%) Công thức tính hàm lượng chất rắn hòa tan tại thời điểm 0 là 𝑆₀ = 𝑊₀ ∗ (100−𝑎/100%₀).
𝑎0 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 −𝑚 𝑠 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 thí nghiệm được thực hiện 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 mẫu.
Phần mềm xử lí số liệu vẽ biẻu đồ: origin
Keét quả phân tích được xử lí bằng excel
Chương 4 K Ế T QU Ả VÀ BÀN LU Ậ N
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% ở 40° Brix, 70% ở 50° Brix, và 87% ở 60° Brix Trong khi đó, WL chỉ đạt khoảng -18% ở 40° Brix, -12,5% ở 50° Brix, và trên 4% ở 60° Brix Biểu đồ a) cho thấy nồng độ dung dịch càng tăng thì SG càng tăng Tuy nhiên, biểu đồ b) cho thấy hiện tượng hút nước ngược vào nguyên liệu dẫn đến WL âm, mặc dù nồng độ càng tăng thì WL cũng tăng theo; đến nồng độ 60° Brix, hiện tượng mất nước mới xảy ra Mục đích của việc này là để chọn ra 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 có tác dụng tăng cường cấu trúc độ bền của sản phẩm và loại bỏ vị đắng có sẵn trong nguyên liệu Nồng độ thẩm thấu ảnh hưởng đến mức độ chấp nhận vị ngọt trong các thuộc tính cảm quan Hình 1 minh họa sự phát triển của độ hòa tan.
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ S Ố LI Ệ U
Các mẫu thí nghiệm được thực hiện nhiều lần để lấy giá trị trung bình dựa trên độ ẩm, 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.