Tài liệu ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa

Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÕ KIM HUYỀN MSSV:2071814 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TIỆT TRÙNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SỮA DỪA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KĨ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 08 Giáo viên hướng dẫn TS. VÕ TẤN THÀNH Cần Thơ, 2011 Trang 1 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn đính kèm theo đây với tựa đề tài “ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TIỆT TRÙNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SỮA DỪA” do “Võ Kim Huyền” thực hiện và báo cáo đã được hội đồng thông qua. Giáo viên hướng dẫn Cán bộ phản biện TS. Võ Tấn Thành Trang 2 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian thực hiện nghiên cứu “Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa”, tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy Võ Tấn Thành đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn đến tất cả quí Thầy, cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã trang bị cho tôi kiến thức trong suốt quá trình học tập và đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này. Cảm ơn các bạn sinh viên lớp CNTP K33 và CNTP liên thông K35 đã nhiệt tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến để tôi hoàn thành tốt luận văn này. Xin chân thành cảm ơn. Cần Thơ, ngày 10 tháng 05 năm 2011 Người thực hiện Võ Kim Huyền Trang 3 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 TÓM LƯỢC Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa được tiến hành. Dừa ở giai đoạn cứng cạy được lựa chọn, đánh giá để tìm các thông số tiêu biểu cố định cho các thí nghiệm khảo sát. Nồng độ sữa dừa, nhiệt độ tiệt trùng và thời gian chết nhiệt F là ba tham số quan trọng trong quá trình tiệt trùng được lựa chọn để xét ảnh hưởng trên các yếu tố chất lượng sản phẩm sau khi tiệt trùng với các mức nhiệt độ 105-1150C và thời gian chết nhiệt 4-6 phút tương ứng với các nồng độ dịch sữa lần lượt là 4-60Brix. Kết quả cho thấy nguyên liệu ban đầu có khối lượng riêng trung bình thích hợp là 779 (kg/m3), nồng độ dịch sữa 50Brix sản phẩm có pH tối ưu cho chế biến (6,72). Nhiệt độ 1100C và thời gian chết nhiệt F 4 phút, sản phẩm có độ nhớt gần bằng sản phẩm ban đầu (2,76 mPa.s). Cả ba nhân tố khảo sát đều ảnh hưởng đến khả năng ổn định của sản phẩm, sản phẩm ổn định tốt ở nhiệt độ 1150C, thời gian chết nhiệt F 6 phút và nồng độ dịch sữa 60Brix. Chỉ số peroxide của sản phẩm thấp nhất (0,47 meq/kg) khi nhiệt độ tiệt trùng đạt 1150C và nồng độ dịch sữa 50Brix. Sản phẩm có màu sắc tốt nhất (giá trị L bằng 68,26) tương ứng với nồng độ dịch sữa ở 50Brix. Quá trình tiệt trùng không ảnh hưởng đến áp suất của hộp. Trang 4 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................ii TÓM LƯỢC ...................................................................................................................iii MỤC LỤC ......................................................................................................................iv DANH SÁCH HÌNH......................................................................................................vi DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................................vii CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1 1.1 Tổng quan.................................................................................................................. 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................. 1 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................................... 2 2.1 Giới thiệu................................................................................................................... 2 2.1.1 Dừa ......................................................................................................................... 2 2.1.2 Sữa dừa ................................................................................................................... 3 2.2 Tiệt trùng ................................................................................................................... 4 2.3 Tình hình nghiên cứu ................................................................................................ 7 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 9 3.1 Phương tiện nghiên cứu............................................................................................. 9 3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu .......................................................................... 9 3.1.2 Nguyên liệu ............................................................................................................ 9 3.1.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm .............................................................................. 9 3.2 Phương pháp nghiên cứu......................................................................................... 13 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm ...................................................................................... 13 3.2.2 Phương pháp phân tích ......................................................................................... 15 3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm ................................................................................. 15 3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định khối lượng riêng của nguyên liệu.................................. 15 3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F, nhiệt độ tiệt trùng và nồng độ dịch sữa đến chất lượng sản phẩm. ................................................................. 16 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN....................................................................... 19 4.1 Khối lượng riêng của nguyên liệu ........................................................................... 19 4.2 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến pH sản phẩm.............................................. 20 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, thời gian chết nhiệt F đến độ nhớt sản phẩm........................................................................................................... 21 4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng đến độ nhớt sản phẩm ................................... 21 4.3.2 Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F đến độ nhớt sản phẩm .............................. 22 Trang 5 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, thời gian chết nhiệt F và nồng độ dịch sữa đến độ ổn định sản phẩm............................................................................................... 23 4.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng đến độ ổn định sản phẩm .............................. 24 4.4.2 Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F đến độ ổn định sản phẩm......................... 25 4.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến độ ổn định sản phẩm................................ 26 4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, nồng độ dịch sữa đến chỉ số peroxide sản phẩm........................................................................................................................ 27 4.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng đến chỉ số peroxide sản phẩm ....................... 27 4.5.2 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến chỉ số peroxide sản phẩm ........................ 28 4.6 Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa đến màu sắc (giá trị L) sản phẩm...................... 29 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................... 31 5.1 Kết luận ................................................................................................................... 31 5.2 Đề nghị .................................................................................................................... 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 32 PHỤ LỤC .....................................................................................................................viii Trang 6 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Cây dừa............................................................................................................ 2 Hình 2.2: Sữa dừa............................................................................................................ 3 Hình 3.1: Hệ thống thiết bị tiệt trùng .............................................................................. 9 Hình 3.2: Hệ thống điều khiển nhiệt độ PID................................................................. 10 Hình 3.3: Analog chuyển đổi tín hiệu Keithley 2700 ................................................... 10 Hình 3.4: Nồi tiệt trùng ................................................................................................. 10 Hình 3.5: Máy đo độ nhớt ............................................................................................ 11 Hình 3.6: Máy ly tâm .................................................................................................... 11 Hình 3.7: Thiết bị đo áp suất hộp .................................................................................. 12 Hình 3.8: Sơ đồ thí nghiệm tổng quát ........................................................................... 14 Hình 3.9: Sơ đồ thí nghiệm 1 ....................................................................................... 16 Hình 3.10: Hộp gắn cảm biến nhiệt độ ghi nhận nhiệt độ tâm sản phẩm ..................... 18 Hình 3.11: Cách bố trí sản phẩm trong thiết bị tiệt trùng và quá trình tiệt trùng ghi nhận dữ liệu ............................................................................................................ 18 Hình 4.1 : Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến pH sản phẩm......................... 20 Hình 4.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0C) đến độ nhớt sản phẩm..................... 22 Hình 4.3: Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ nhớt sản phẩm............ 23 Hình 4.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0C) đến độ ổn định sản phẩm................ 24 Hình 4.5: Ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ ổn định sản phẩm........................................................................................................................ 25 Hình 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến độ ổn định sản phẩm............. 26 Hình 4.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0C) đến chỉ số peroxide sản phẩm ........ 28 Hình 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến chỉ số peroxide sản phẩm........................................................................................................................ 29 Hình 4.9: Ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến màu sắc (giá trị L) sản phẩm........................................................................................................................ 30 Trang 6 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Thành phần của cơm dừa ................................................................................ 2 Bảng 2.2: Sự thay đổi chiều dày của cơm dừa theo tháng tuổi ....................................... 3 Bảng 2.3: Tính chất vật lý và thành phần hóa học của sữa dừa ...................................... 4 Bảng 3.2: Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích chất lượng sữa ................................ 15 Bảng 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 .............................................................................. 17 Bảng 4.1: Khối lượng riêng của nguyên liệu ban đầu................................................... 19 Bảng 4.2 : Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến pH sản phẩm........................................................................................................................ 20 Bảng 4.3: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0C) đến độ nhớt sản phẩm........................................................................................................................ 21 Bảng 4.4: Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ nhớt sản phẩm........................................................................................................................ 22 Bảng 4.5: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0C) đến độ ổn định sản phẩm........................................................................................................................ 24 Bảng 4.6: Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F (phút) đến độ ổn định sản phẩm................................................................................................................ 25 Bảng 4.7: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến độ ổn định sản phẩm........................................................................................................................ 26 Bảng 4.8: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng (0C) đến chỉ số peroxide sản phẩm......................................................................................................... 27 Bảng 4.9: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến chỉ số peroxide sản phẩm ........................................................................................................ 28 Bảng 4.10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ dịch sữa (0Brix) đến màu sắc (giá trị L) sản phẩm ....................................................................................................... 29 Trang 7 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan Cây dừa được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới như Philippin, Indonesia, Ấn Độ, Sri Lanka, Malaysia, Việt Nam…Hiện nay, Việt Nam có khoảng 80000 ha phần lớn tập trung ở Đồng bằng sông Cửu Long, trong đó Bến Tre có đến hơn 45000 ha đứng đầu cả nước về sản lượng và chất lượng. Hiện nay, thị trường có rất nhiều sản phẩm được chế biến từ dừa mang lại hiệu quả kinh tế cao như cơm dừa nạo sấy, than hoạt tính, kẹo dừa, thảm xơ dừa…Đặc biệt là cơm dừa, ngoài việc sử dụng cho công nghiệp ép dầu còn là nguyên liệu cho chế biến nước dừa loại nước cốt và nước uống. Sản phẩm “nước uống sữa dừa” là một loại thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều acid béo no với phân tử lượng trung bình nhưng sản phẩm rất dễ bị hư hỏng do vi khuẩn xâm nhập. Hiện nay đã có một số công ty sản xuất ra loại thức uống này và tiêu thụ trong nước lẫn xuất khẩu. Tuy nhiên, các loại sản phẩm này có chứa rất nhiều chất bảo quản cũng như các thành phần khác nên gây lo lắng cho người tiêu dùng. Do đó, sản phẩm chưa thật sự được tiêu thụ mạnh. Trước yêu cầu đó việc tìm ra một điều kiện chế biến vừa tiết kiệm năng lượng, vừa không sử dụng hóa chất bảo đảm an toàn, vệ sinh, chất lượng sản phẩm là điều cần được quan tâm. Vì vậy, nghiên cứu “ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa” được thực hiện. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chế biến nước uống từ sữa dừa trong bao bì sắt tây bằng phương pháp tiệt trùng. Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu trên, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: + Xác định khối lượng riêng của nguyên liệu ban đầu. + Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng, thời gian chết nhiệt F và nồng độ dịch sữa đến chất lượng sản phẩm. Trang 8 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Cây dừa Hình 2.1: Cây dừa Cây dừa có tên khoa học là Cocos nicifera L., thuộc họ Palmae. Nguồn gốc của dừa là chủ đề gây tranh cãi, trong đó một số học giả cho rằng nó có nguồn gốc ở khu vực Đông Nam Châu Á trong khi những người khác cho rằng nó có nguồn gốc ở Tây Bắc Nam Mỹ. Không phụ thuộc vào nguồn gốc của nó, dừa đã phổ biến ở khắp vùng nhiệt đới (Sổ tay cây dừa, 2008). Dừa đóng góp một cách tích cực vào cuộc sống của con người, do đó diện tích trồng dừa ngày một gia tăng. Tại Việt Nam, dừa được trồng nhiều ở nhiều nơi từ Bắc chí Nam, nhất là các vùng duyên hải. Tỉnh Bến Tre có diện tích trồng dừa lớn nhất khoảng hơn 45000 ha được mệnh danh là “xứ dừa” (Nguồn: www.bentre.gov.vn). Cấu tạo của trái dừa từ ngoài vào trong bao gồm vỏ ngoài, vỏ giữa (xơ dừa), vỏ trong (gáo dừa), cơm dừa và nước dừa. Sau khi thụ phấn, khởi đầu phôi nhũ lỏng (nước dừa) phát triển thành bầu noãn đến tháng thứ sáu phôi nhũ đặc (cơm dừa) bắt đầu phát triển đến tháng thứ mười thì bắt đầu cứng và chín (khô) vào lúc mười hai tháng. Lúc này phôi nhũ giảm thể tích nên khi lắc trái dừa nghe tiếng óc ách bên trong. Khi trái dừa đủ khô hẳn thì xơ dừa chiếm khoảng 35%, gáo dừa chiếm 12%, cơm dừa chiếm 28% và nước dừa chiếm 25% so với trọng lượng trái. Thành phần cơ bản của cơm dừa là lipid chiếm gần 38%. Bảng 2.1 Thành phần của cơm dừa (%) Nước Lipid Protein Carbohydrate Tro 46 37,5 4 11,5 1 (Nguồn: Nathael-1960) Trang 9 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Bảng 2.2 Sự thay đổi chiều dày của cơm dừa theo tháng tuổi Tháng tuổi 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Độ dày (mm) 5,1 9,6 9,6 11,6 12,8 13,2 13,2 13,2 13,2 12,9 (Nguồn: http://www.dost-bentre.gov.vn) Bảng 2.2 cho thấy chiều dày của cơm dừa tăng theo tháng tuổi. Tuy nhiên đến một thời điểm nào đó thì độ dày của cơm dừa không tăng nữa mà có chiều hướng giảm. Hiện tượng này thường gặp ở trái dừa quá chín, vùng cực cuống có phôi mầm phát triển thành mộng, mộng hút chất dinh dưỡng để phát triển thành cây con nên dần dần xảy ra hư hỏng cơm dừa (trái dừa – khả năng kỳ diệu- Sở KHCN Bến Tre đăng trên Glomed Pharmaceutical Co.Inc). 2.1.2 Sữa dừa Hình 2.2 : Sữa dừa Sữa dừa là thể nhũ tương dầu trong nước được trích ly từ cơm dừa (Coco nucifera L.) sử dụng hoặc không sử dụng nước để trích ly. Thể nhũ tương này dễ dàng tách làm hai pha: pha có nước và pha kem. Sự phân tách này còn gọi là “sự đóng váng” sữa xảy ra khi nhiều hạt béo nhỏ va chạm nhau chúng sẽ kết dính và tích tụ lại, nổi lên bề mặt. Hiện tượng này biểu hiện cho sự thiếu ổn định của nhũ tương (Gonzalez, 1990). Tuy nhiên, hệ nhũ tương có thể được bền vững là nhờ các chất nhũ hóa tự nhiên chủ yếu là protein, phospholipid, lecithin và cephalin (Birosel et al., 1963; Luis, 1969). Do phân tử protein chứa đồng thời các nhóm kỵ nước (akyl) có khả năng tan trong dầu và các nhóm háo nước (-COOH, -CO-NH-, -NH2…) làm cho protein vừa tan trong dầu vừa tan trong nước. Hơn nữa, lecithin là một chất nhũ hóa có khả năng cải thiện mức độ ổn định cho sản phẩm vì lecithin làm tăng mức độ phân tán và độ hòa tan của sữa dừa trong khi giảm kích thước giọt (Toma and Nakai, 1972…). Tuy nhiên, dưới tác động của các tác nhân hóa lý: nhiệt độ, pH hoặc các tác nhân hóa sinh như các phản ứng enzyme cũng như sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật trong sữa dừa, các chất nhũ hóa có khả năng mất đi khả năng tạo nhũ. Khi đó, nhũ dịch sữa dừa sẽ tách làm hai pha: phía trên là lớp kem có màu trắng sữa (chứa nhiều chất béo), phía dưới là dịch nước và chất hòa tan trong hơn. Trong các yếu tố ảnh hưởng đến sự bền vững của nhũ tương trên, tác nhân quan trọng nhất là nhiệt độ là nguyên nhân gây nên sự biến tính nhiệt của protein, làm protein mất khả năng nhũ hóa. Trang 10 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Thành phần của sữa dừa phụ thuộc rất lớn vào lượng nước sử dụng để trích ly. Trích ly một lần không thêm nước cho sữa dừa có hàm lượng béo cao nhất. Độ ẩm thay đổi từ 47-56% và béo từ 27-40%, trong một số trường hợp hàm lượng béo có thể lên đến 43,4% (Bazon et al., 1976). Sữa dừa tươi có pH gần bằng 6, vì thế sữa dừa được xếp vào loại thực phẩm có độ acid thấp. pH sữa dừa thay đổi từ 5,8-6,39 khi nhiệt độ trong khoảng 10-800C (Buccat et al., 1973). Tuy nhiên, ở nhiệt độ 600C sữa dừa đã bắt đầu đông tụ (Buccat et al., 1973), ở 800C thì bị đông tụ hoàn toàn (Hagenmajer, 1980). Bảng 2.3 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của sữa dừa Tính chất vật lý Giá trị Tỷ trọng 1,0029-1,0080 Sức căng bề mặt (dynes/cm2) 97,76-125,43 Độ nhớt (poise) 0,0161-0,0202 Chỉ số khúc xạ 1,3412-1,3446 pH 5,95-6,30 Thành phần hóa học Giá trị Độ ẩm (%) 73,47-76,84 Béo (%) 18,83-21,09 Protein (%) 2,14-2,97 Tro (%) 0,63-0,96 Tổng lượng đường (%) 0,82-1,62 (Nguồn: Buccat et al., 1973) Các nguyên nhân gây nên sự hư hỏng sữa dừa: vi sinh vật, sự ôi hóa chất béo, sự thủy phân chất béo và sự phân giải protein. Do đó cần phải lựa chọn một chế độ tiệt trùng thích hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm. 2.2 Tiệt trùng Tiệt trùng là quá trình xử lý nhiệt bằng nhiệt độ cao (nhiệt độ tiệt trùng lớn hơn 1000C) với môi trường truyền nhiệt là nước nóng hoặc hơi nước, ngoài tác dụng tiêu diệt vi sinh vật còn có tác dụng làm chín sản phẩm. Vì vậy, tiệt trùng có tác dụng quyết định đến khả năng bảo quản và chất lượng của sản phẩm. Tiệt trùng thường sử dụng đối với nhóm sản phẩm không chua và ít chua (pH>4,6): vi sinh vật phát triển mạnh trong môi trường này đều là các vi sinh vật chịu nhiệt. Trong đó loại nguy hiểm nhất, có hại đến sức khỏe người tiêu dùng là những bào tử của vi khuẩn Clostridium botulinum có khả năng phân giải protein, là loại vi sinh vật chịu nhiệt nguy hiểm nhất, được các nước trên thế giới xem là đối tượng chủ yếu phải loại trừ và tiêu diệt nha bào của nó được xem là vi sinh vật mục tiêu cần tiêu diệt. Trang 11 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ Vì vậy, đối với các sản phẩm không chua và ít chua cần phải có nhiệt độ cao mới tiêu diệt được các loại vi sinh vật ưa nhiệt gây hư hỏng sản phẩm. Nhiệt độ tiêu diệt khoảng 105-1210C. Bên cạnh tiệt trùng còn có thanh trùng là cách xử lý nhiệt thường là 1000C hoặc thấp hơn, khoảng 800C. Thanh trùng thường sử dụng đối với nhóm sản phẩm chua (pH < 4,6) do các vi khuẩn chịu nhiệt không những không phát triển được trong môi trường acid thấp mà tính của chúng cũng giảm đi nên chúng dễ dàng bị tiêu diệt khi nâng cao nhiệt độ. Các loại nấm men, nấm mốc tuy có thể phát triển mạnh được trong môi trường acid nhưng hầu hết là kém bền đối với nhiệt. Khi xác định nhiệt độ tiệt trùng phải chú ý nhiệt độ đó phải là nhiệt độ của cả khối sản phẩm cần được tiệt trùng. Đối với đồ hộp sản phẩm đặc thì vị trí trung tâm (điểm lạnh nhất) là tâm hộp, đối với đồ hộp sản phẩm lỏng thì vị trí trung tâm nằm ở 1/3 chiều cao tính từ đáy hộp. Trong thực tế, nhiệt độ ở vị trí này gần bằng nhiệt độ ở thiết bị tiệt trùng đối với đồ hộp lỏng hoặc thấp hơn nhiệt độ ở thiết bị tiệt trùng 0,5-1,50C đối với đồ hộp đặc (Hersom & Hulland, 1964). Chọn thời gian tiệt trùng: Ở một nhiệt độ tiệt trùng nhất định, vi sinh vật trong sản phẩm thường không bị tiêu diệt ngay tức thời mà cần phải có một khoảng thời gian nhất định gọi là thời gian tiệt trùng hay thời gian tác dụng nhiệt, ký hiệu T* (phút). Trong quá trình tiệt trùng, sản phẩm không được đun nóng tức thời đến nhiệt độ tiệt trùng cần đạt được, mà nhiệt lượng phải truyền dần từ môi trường đun nóng qua bao bì vào lớp sản phẩm bên ngoài, rồi vào tới khu vực trung tâm của sản phẩm. Quá trình này phải mất một thời gian, gọi là thời gian truyền nhiệt (ký hiệu là T1). Khi khu vực trung tâm đạt đến nhiệt độ tiệt trùng thì giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian nhất định, gọi là thời gian tiêu diệt (ký hiệu T2). Như vậy thời gian tiệt trùng tổng quát của một sản phẩm bao gồm thời gian truyền nhiệt (T1) và thời gian tiêu diệt (T2): T* = T1 + T2 (phút) Nhưng trong thực tế ngay trong thời gian truyền nhiệt, một số vi sinh vật có trong sản phẩm cũng bị tiêu diệt, do tác dụng của nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phát triển của vi sinh vật đó. Vì vậy, thời gian tiệt trùng thực tế nhỏ hơn tổng thời gian truyền nhiệt và thời gian tiêu diệt Ttt < T1 + T2 Muốn xác định chính xác thời gian tiệt trùng T*, cần phải khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt T1 và thời gian tiêu diệt T2. Thời gian chết nhiệt F (Fvalue): Thời gian chết nhiệt F là thời gian cần thiết (tính bằng phút) để tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình tiệt trùng. Trang 12 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 ∞ T − Tref FTz = ∫ 10 z ref dt 0 Tref: nhiệt độ tham chiếu tương ứng với quá trình xử lý nhiệt, 0C (Tref = 121,10C) T: nhiệt độ xử lý nhiệt, 0C z: hằng số kháng nhiệt vi sinh vật, 0C (chọn z = 100C) Công thức trên có ý nghĩa là tính trên tổng thời gian ảnh hưởng tức thời, mà đã được T− T biểu thị bởi giá trị 10 z ref được gọi là Bigelow. Công thức Bigelow cho ta tính được sự phá hủy các bào tử bởi nhiệt trong trường hợp xử lý ở nhiệt độ không cố định (nhiệt độ thay đổi theo thời gian). Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tiệt trùng: + Tính chất vật lý của sản phẩm: sản phẩm có độ nhớt và trọng lượng riêng khác nhau thì có thời gian truyền nhiệt khác nhau. Các loại sản phẩm lỏng (như đồ hộp nước quả) có độ nhớt thấp và tỷ trọng nhỏ nên sự truyền nhiệt của các sản phẩm này xảy ra nhanh bằng các dòng đối lưu. Các loại sản phẩm đặc (như đồ hộp pate, thịt nghiền): sự truyền nhiệt của các sản phẩm này bằng cách dẫn nhiệt. Vì hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm nhỏ nên sự truyền nhiệt các sản phẩm này xảy ra chậm. Các loại sản phẩm có phần ở thể đặc, có phần ở thể lỏng (như đồ hộp quả nước đường, cá ngâm dầu): sự truyền nhiệt xảy ra theo hai hướng đối lưu và dẫn nhiệt nên thời gian truyền nhiệt tương đối nhanh hơn so với sản phẩm đặc. Ngoài ra các dung dịch có chứa nhiều đường, tinh bột, pectin, cellulose làm ảnh hưởng đến tính chất vật lý nên ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt, có thể kéo dài thời gian truyền nhiệt. + Tính chất của bao bì: các loại sản phẩm thực phẩm chứa trong các loại bao bì làm bằng vật liệu khác nhau, có độ dày khác nhau, kích thước khác nhau nên thời gian truyền nhiệt trong chế độ tiệt trùng cũng khác nhau. + Ảnh hưởng bởi nhiệt độ ban đầu của sản phẩm: thời gian truyền nhiệt còn phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu của sản phẩm trước khi tiệt trùng và nhiệt độ của thiết bị tiệt trùng. Đối với các sản phẩm lỏng: sự truyền nhiệt chủ yếu bằng các dòng đối lưu nên nhiệt độ ban đầu của sản phẩm ít ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt. Đối với các sản phẩm đặc: sự truyền nhiệt chủ yếu bằng dẫn nhiệt nên nhiệt độ ban đầu của sản phẩm có ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt của sản phẩm. Đối với sản phẩm có nhiệt độ ban đầu càng nguội thì vận tốc truyền nhiệt càng nhỏ, thời gian truyền nhiệt kéo dài. + Ảnh hưởng của trạng thái chuyển động của sản phẩm khi tiệt trùng: khi tiệt trùng nếu sản phẩm chuyển động được sẽ tạo ra sự đối lưu thì thời gian truyền nhiệt sẽ giảm trong chế độ tiệt trùng, nhất là đối với các sản phẩm lỏng. Trang 13 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình tiệt trùng: + Nhiệt độ tiệt trùng: ở nhiệt độ 600C thì các loại vi sinh vật đã bắt đầu bị tiêu diệt nhưng nếu nhiệt độ tiệt trùng thấp thì phải kéo dài thời gian tiêu diệt. Ngược lại, nhiệt độ tiệt trùng càng cao thì thời gian tiêu diệt càng ngắn. + Ảnh hưởng bởi thành phần hóa học của sản phẩm: vi sinh vật sống trong môi trường thực phẩm khác nhau thì nhiệt độ tiêu diệt các loại vi sinh vật đó cũng không giống nhau. + Ảnh hưởng của độ acid: chỉ số pH là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của vi sinh vật. Nếu môi trường có độ acid hoạt động càng cao (chỉ số pH nhỏ) thì ở một nhiệt độ tiệt trùng nhất định, thời gian tiêu diệt vi sinh vật càng ngắn. Tuy nhiên vẫn có những trường hợp cá biệt chỉ số pH hầu như không ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật. Độ acid không những ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của vi sinh vật mà loại acid cũng ảnh hưởng đáng kể. + Ảnh hưởng của nồng độ đường và muối: đường và muối là những chất có khả năng tạo ra áp suất thẩm thấu cao nên ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật. Dung dịch đường có tác dụng bảo vệ vi sinh vật làm cho chúng khó bị tiêu diệt hơn khi đun nóng. Nếu thành phần thực phẩm có nhiều đường thì thời gian tiêu diệt càng kéo dài. Nếu tăng nồng độ muối thì độ bền nhiệt của vi sinh vật càng giảm, chúng dễ bị tiêu diệt hơn. + Ảnh hưởng của protid và lipid: trong các sản phẩm thực phẩm chứa nhiều protid và lipid thì thời gian tiêu diệt phải kéo dài vì các chất này làm cản trở sự truyền nhiệt để tiêu diệt các tế bào vi sinh vật. Tế bào vi sinh vật được bảo vệ bởi màng lipid. Màng này cản trở sự dịch chuyển nước từ môi trường xung quanh vào tế bào vi sinh vật làm cho sự đông tụ protid của vi sinh vật trở nên khó khăn. + Ảnh hưởng của các thành phần hóa học khác: ngoài các thành phần trên thì các phytonxit cũng có ảnh hưởng lớn đén chế độ tiệt trùng. Thời gian tiệt trùng có thể giảm xuống khi thêm một số rau hay gia vị có chứa nhiều phytonxit như hành tỏi có allycin, cà chua có tomatin, tiêu có piperin… + Ảnh hưởng của loại và số lượng vi sinh vật: trong cùng một môi trường có cùng độ acid hoạt động các loại vi khuẩn không nha bào bị tiêu diệt nhanh hơn các loại vi khuẩn có nha bào. Lượng vi sinh vật nhiễm nhiều thì thời gian tiêu diệt càng dài. 2.3 Tình hình nghiên cứu Các nghiên cứu liên quan đến nước uống sữa dừa trong lĩnh vực chế biến tập trung nghiên cứu về ảnh hưởng của các điều kiện chế biến (như pH, lực ion, áp suất đồng hóa…) trên thành phần hóa học và tính chất vật lý của sản phẩm qua xử lý nhiệt và không qua xử lý nhiệt. Việc thay đổi các nhân tố như pH, lực ion bằng cách thêm NaCl đối với sữa dừa tự nhiên không qua xử lý nhiệt được thể hiện trong nghiên cứu của Tangsuphoom & John (2008), sử dụng nước dừa để trích ly (Robert et al., 1975; tiến trình Texas A&M). Trong chế biến nhiệt: tính chất vật lý và hóa học của sản phẩm trong quá trình xử lý nhiệt tại các nhiệt độ và các mức đồng hóa khác nhau được thể hiện trong nghiên cứu Trang 14 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ của Tangsuphoom & John (2005), khả năng phân ly dầu và protein (Gunetileke & Laurentius, 1974). Nghiên cứu trên dinh dưỡng cũng được đề cập trong một số nghiên cứu: như nghiên cứu bổ sung sữa không béo trong sản xuất sữa cho trẻ em (Banzon, 1978; Davide et al. , 1985…) hay thức uống từ protein dừa cô đặc (Gonzalez et al., 1983) hay cho thêm hương vị chocolate, sản xuất bột sữa dừa tách béo, giá trị dinh dưỡng và thực phẩm (Robert et al., 1975)…Kĩ thuật sản xuất cho từng công đoạn được miêu tả khá chi tiết. Tuy nhiên chưa thấy nghiên cứu nào liên quan đến ảnh hưởng của thời gian chết nhiệt F đến chất lượng sữa ở các điều kiện nhiệt độ chế biến khác nhau. Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sữa dừa đóng hộp được thực hiện. Trang 15 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp K33-2011 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện nghiên cứu 3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu Địa điểm nghiên cứu: phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ. Thời gian: từ 03/01/2011 đến 22/04/2011. 3.1.2 Nguyên liệu Dừa cứng cạy được chọn mua từ chợ Xuân Khánh, cùng một giống, một loại và từ một đầu mối cung cấp để có được nguyên liệu đầu vào cố định. 3.1.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm Cân điện tử (Adventure – DHAUS). Hệ thống thiết bị tiệt trùng tự chế (Hình 3.1) Máy ly tâm (Crystal Fuge C-90001, Hình 3.6). Máy đo độ nhớt (AND Vibro Viscometer SV-10, Hình 3.5). Một số dụng cụ khác trong phân tích. CPU ghi nhận dữ liệu Analog chuyển đổi tín hiệu Hệ thống điều khiển nhiệt độ Nồi tiệt trùng Hình 3.1: Hệ thống thiết bị tiệt trùng Trang 16 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ Hình 3.2: Hệ thống điều khiển nhiệt độ PID Hình 3.3: Analog chuyển đổi tín hiệu Keithley 2700 (USA) Hình 3.4: Nồi tiệt trùng YX-18LM (China) Trang 17 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ Hình 3.5: Máy đo độ nhớt AND Vibro Viscometer SV-10 Hình 3.6: Máy ly tâm Crystal Fuge C-90001 Trang 18 Luận văn tốt nghiệp K33-2011 Trường Đại học Cần Thơ Hình 3.7: Thiết bị đo áp suất hộp (tự chế) Mô tả hệ thống thiết bị tiệt trùng Hệ thống thiết bị tiệt trùng gồm: một nồi tiệt trùng có kích thước 410 x 410 x 430 mm, chịu áp suất tối đa 0,165 MPa, chứa khoảng 18 lít nước bên trong có gắn điện trở 2 kW (Hình 3.4) được gắn với hệ thống điều khiển nhiệt độ PID (Hình 3.2) để điều chỉnh nhiệt độ tiệt trùng theo yêu cầu. Bên trong nồi có gắn một cảm biến nhiệt dùng để gắn kết với cảm biến ghi nhận nhiệt độ tâm sản phẩm trong quá trình tiệt trùng. Analog chuyển đổi tín hiệu Keithley 2700 (Hình 3.3) gắn với nồi tiệt trùng qua hai kênh (kênh 1: nhiệt độ môi trường, kênh 2: nhiệt độ tâm sản phẩm), dữ liệu được ghi nhận và tính toán thời gian chết nhiệt trực tuyến. Cách vận hành hệ thống Mẫu sau khi ghép nắp được đặt vào trong nồi tiệt trùng. Lượng nước ngập điện trở trong thiết bị (không được thấp hơn sẽ gây hư hỏng thiết bị, nếu lượng nước nhiều thì thời gian gia nhiệt sẽ kéo dài gây lãng phí). Tiến hành gắn các mẫu có cảm biến nhiệt độ trong thiết bị tiệt trùng với các cảm biến nhiệt độ được nối kết với Analog chuyển đổi tín hiệu. Mở máy tính và máy chuyển đổi tín hiệu Analog kiểm tra sự hoạt động của các kênh (cảm biến nhiệt độ) ghi nhận nhiệt độ. Mở chương trình ghi nhận dữ liệu tính F value, lưu thí nghiệm trước, nhiệt độ của sản phẩm và môi trường được ghi nhận trực tuyến với khoảng cách giữa hai lần ghi là 10 giây. Dữ liệu thu nhận được sử dụng tính toán thời gian chết nhiệt Fvalue trực tuyến (online) theo phương trình Bigelow với Tref bằng 121,10C và z bằng 100C. Khi máy tính nhận được tín hiệu và bắt đầu ghi nhận dữ liệu trong 10 giây đầu tiên, tiến hành mở hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và cài đặt nhiệt độ tiệt trùng theo bố trí thí nghiệm. Trong 10 phút đầu tiên xả khí không Trang 19