Tài liệu Nghiên cứu sản xuất nước cốt chanh đóng chai

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................i DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... v DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................vi LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................................ 3 1.1. Tổng quan nguyên liệu chanh ........................................................................ 3 1.1.1. Nguồn gốc ............................................................................................ 4 1.1.2. Đặc điểm .............................................................................................. 4 1.2 Thu hoạch và bảo quản .................................................................................. 5 1.2.1 Thu hoạch ............................................................................................ 5 1.2.2 Bảo quản .............................................................................................. 5 1.3 Thành phần hóa học ....................................................................................... 6 1.4 Công dụng và giá trị kinh tế ........................................................................... 7 1.4.1 1.5 1.6 Công dụng ............................................................................................ 7 Tổng quan đồ hộp nƣớc quả .......................................................................... 9 1.5.1 Đặc điểm chung ................................................................................... 9 1.5.2 Phân loại .............................................................................................. 9 Các phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc cốt chanh đóng chai.............. 10 1.6.1 Phƣơng pháp khử đắng ...................................................................... 10 1.6.2 Phƣơng pháp bổ sung enzyme pectinase làm trong dịch ................... 12 1.6.3 Phƣơng pháp thanh trùng ................................................................... 14 1.6.4 Các hệ vi sinh vật trong đồ hộp ......................................................... 16 1.6.5 Sử dụng bao bì đồ hộp ....................................................................... 18 CHƢƠNG II: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 19 2.1 2.2 Nguyên liệu .................................................................................................. 19 2.1.1 Nguyên liệu chính .............................................................................. 19 2.1.2 Nguyên liệu phụ ................................................................................. 19 2.1.3 Bao bì thủy tinh.................................................................................. 19 Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 21 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu ............................................................................... 21 ii 2.3 2.2.2 Sơ đồ sản xuất dự kiến ....................................................................... 22 2.2.3 Thuyết minh quy trình ....................................................................... 23 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ................................................................................ 24 2.3.1 Khảo sát nguyên liệu ......................................................................... 24 2.3.3 Khảo sát quá trình ly tâm....................................................................... 30 2.4 2.3.3 Khảo sát quá trình khử đắng .............................................................. 32 2.3.4 Khảo sát quá trình thanh trùng........................................................... 33 Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 33 2.4.2 Các phƣơng pháp phân tích xác định thành phần khối lƣợng và hóa học của nguyên liệu ............................................................................................... 33 2.4.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu ................................................................. 34 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 35 3.1 Kết qủa xác định thành phần khối lƣợng của nguyên liệu:.......................... 35 3.2 Kết quả xác định thành phần hóa học của nguyên liệu ................................ 36 3.3 Khảo sát quá trình bổ sung enzyme pectinase ............................................. 38 3.3.1 quả Kết quả nghiên cứu pH hoạt động của enzyme pectinase làm trong dịch ........................................................................................................... 38 3.3.2 Kết quả nghiên cứu thời gian ủ enzyme pectinase làm trong dịch quả . ........................................................................................................... 39 3.3.3 Kết quả nghiên cứu xác định tỉ lệ enzyme pectinase làm trong dịch quả ........................................................................................................... 40 3.3.4 Kết quả nghiên cứu xác định nhiệt độ enzyme pectinase trong quá trình làm trong dịch quả .......................................................................................... 41 3.4 Khảo sát quá trình ly tâm ............................................................................. 42 3.4.1 Kết quả nghiên cứu số vòng ly tâm ................................................... 42 3.4.2 Kết quả nghiên cứu thời gian ly tâm.................................................. 43 3.5 Kết quả quá trình bổ sung β-cyclodextrin:................................................... 44 3.6 Khảo sát quá trình thanh trùng ..................................................................... 44 3.7 Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai ............... 48 3.7.1 Quy trình công nghệ sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai .................. 48 3.7.2 Thuyết minh quy trình .......................................................................... 49 3.8 Kết quả sản xuất thử nghiệm ....................................................................... 52 3.9 Tính chi phí nguyên vật liệu sản phẩm nƣớc cốt chanh đóng chai .... 53 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ............................................... 55 4.1 Kết luận ........................................................................................................... 55 iii 4.2 Đề xuất ý kiến ................................................................................................. 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 56 PHỤ LỤC .................................................................................................................... 1 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Đặc điểm hình thái chanh không hạt ........................................................... 4 Hình 1.2: Chanh không hạt .......................................................................................... 7 Hình 1.3: Cấu trúc cyclodextrin ................................................................................ 12 Hình 2.1: Chanh không hạt ........................................................................................ 19 Hình 2.2: Sơ đồ nghiên cứu ....................................................................................... 21 Hình 2.3: Sơ đồ sản xuất dự kiến .............................................................................. 22 Hình 2.4: Xác định thành phần khối lƣợng chanh không hạt .................................... 25 Hình 2.5: Xác định thành phần hóa học chanh không hạt ......................................... 25 Hình 2.6: Xác định pH hoạt động enzyme pectinase ................................................ 26 Hình 2.7: Xác định thời gian ủ enzyme pectinase ..................................................... 27 Hình 2.8: Xác định tỉ lệ bổ sung enzyme pectinase .................................................. 28 Hình 2.9: Xác định nhiệt độ hoạt động enzyme pectinase ........................................ 29 Hình 2.10: Xác định tốc độ ly tâm ............................................................................ 30 Hình 2.11: Xác định thời gian ly tâm ....................................................................…31 Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng cặn theo pH ................................................38 Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng cặn theo thời gian ......................................39 Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng cặn theo tỉ lệ enzyme pectinase .................40 Hình 3.4: Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng cặn theo nhiệt độ ........................................41 Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện điểm cảm quan theo tỉ lệ β-cyclodextrin .......................44 Hình 3.6:Đồ thị thể hiện nhiệt độ theo thời gian ......................................................46 Hình 3.7: Đồ thị hiệu quả thanh trùng thực tế và lý thuyết theo thời gian................46 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số thành phần hóa học trong 100g chanh không hạt .......................... 6 Bảng 2.1: Hằng số tiêu diệt vi sinh vật ...................................................................... 33 Bảng 3.1: Kết quả xác định thành phần khối lƣợng của chanh không hạt ................ 35 Bảng 3.2: Kết quả xác định hàm lƣợng ẩm và chất khô của nguyên liệu chanh....... 36 Bảng 3.3: Kết quả xác định hàm lƣợng tro của nguyên liệu chanh........................... 37 Bảng 3.4: Kết quả pH của nguyên liệu chanh không hạt .......................................... 37 Bảng 3.5: Kết quả quan sát dịch ly tâm khi số vòng quay thay đổi .......................... 42 Bảng 3.6: Kết quả quan sát dịch ly tâm khi thời gian ly tâm thay đổi ...................... 43 Bảng 3.7: Kết quả khảo sát chế độ thanh trùng dự kiến ............................................ 45 Bảng 3.8: Kết quả kiểm tra vi sinh vật đối với chế độ thanh trùng dự kiến trên ...... 47 Bảng 3.9: Chất lƣợng cảm quan của sản phẩm nƣớc cốt chanh đóng chai ............... 52 Bảng 3.10: Bảng kiểm tra vi sinh của sản phẩm nƣớc cốt chanh đóng chai ............. 52 Bảng 3.11: Kết quả kiểm tra hóa lý của sản phẩm nƣớc cốt chanh đóng chai .......... 53 Bảng 3.12: Hao phí nguyên liệu sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai ....................... 53 Bảng 3.13: Chi phí nguyên liệu sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai ........................ 53 vi LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa ẩm, rất thích hợp với việc trồng các loại cây ăn quả nhiệt đới và cận nhiệt đới. Vì thế nƣớc ta có hệ thống cây ăn quả vô cùng phong phú và đa dạng. Trong đó, phải kể đến các loại quả có múi nhƣ: cam, chanh, quýt, bƣởi. Đây là nhóm quả không chỉ đƣợc ngƣời Việt Nam mà nhiều nƣớc trên thế giới ngày càng ƣa chuộng. Trong nhóm quả có múi thì quả chanh có vai trò hết sức to lớn với đời sống con ngƣời. Loại quả này là nguồn cung cấp vitamin dồi dào, tăng cƣờng hệ thống miễn dịch và làm giảm tác động các gốc tự do. Đặc biệt, theo các nhà khoa học thì chanh có tác dụng ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị ung thƣ, đặc biệt ở vỏ chanh nơi chứa hợp chất limonoid có đặc tính chống ung thƣ. Chanh một loại nguyên liệu đƣợc sử dụng rất phổ biến và quen thuộc với mỗi ngƣời, trong mỗi gia đình nhƣ: vừa làm nƣớc giải khát lại vừa là một gia vị không thể thiếu đƣợc ở trong những bữa ăn. Đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm, chanh đƣợc biết tới là một nguyên liệu quan trọng để sản xuất ra bánh kẹo, nƣớc ép, mỹ phẩm, nƣớc rửa và chanh thƣờng đƣợc dùng ở dạng tƣơi. Mặc dù nƣớc ta phong phú loại cây ăn quả và có quanh năm, tuy nhiên sự hƣ hỏng, tồn động khi không bán đƣợc đã gây một tổn thất lớn cho các nhà vƣờn, các đầu mối bán lẻ cũng nhƣ ngƣời dân khi không sử dụng kịp thời. Dựa vào giá trị dinh dƣỡng cũng nhƣ giá trị kinh tế của chanh, tôi đã chọn thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai”. Trƣớc đây đã có nghiên cứu về công nghệ nƣớc cốt chanh đóng chai. Nhƣng quy trình sản xuất còn khá thủ công nhƣ: công đoạn vắt còn sử dụng bằng tay đồng thời việc sử dụng NaOH xử lý vỏ để khử đắng sản phẩm có thể gây e ngại ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời tiêu dùng. Để khắc phục những thiếu sót cũng nhƣ làm mới quy trình sản xuất và sản phẩm nghiên cứu lần này, tôi thực hiện ép nguyên trái và áp dụng phƣơng pháp khử đắng bằng β-cyclodextrin nhằm nâng cao tính khả thi, áp dụng vào thực tế với quy mô công nghiệp cho các nhà máy sản xuất. 1 Nội dung nghiên cứu đề tài: - Phần I: Tổng quan. - Phần II: Nguyên liệu và phƣơng pháp nghiên cứu. - Phần III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận. - Phần IV: Kết luận và đề xuất ý kiến. Mục đích của đề tài: - Giải quyết các vấn đề chính trong quy trình nhằm xây dựng và hoàn thiện quy trình sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai - Xác định thông số thích hợp cho quy trình sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai, từ đó đề xuất quy trình thử nghiệm sản xuất. - Sản xuất thử nghiệm sản phẩm tại phòng thí nghiệm theo quy trình đề xuất và đánh giá chất lƣợng sản phẩm. - Tính chi phí sơ bộ nguyên vật liệu cho một đơn vị sản phẩm. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Cung cấp những dẫn liệu khoa học về các thông số kỹ thuật của các công đoạn chính trong quy trình sản xuất cốt chanh đóng chai ở quy mô phòng thí nghiệm, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện quy trình. - Tạo ra sản phẩm mới, làm phong phú đa dạng các mặt hàng nƣớc đóng chai trên thị trƣờng, đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng cao của ngƣời tiêu dùng. Do thời gian, kinh nghiệm và kinh phí có hạn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn! 2 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan nguyên liệu chanh [3], [4] Chanh có tên gọi khoa học Citrus limon, thuộc họ cam quýt. Ở Việt Nam có khoảng 20 loài chanh khác nhau nhƣ: chanh núm, chanh giấy, chanh đào, chanh tứ quý… Mỗi loài chanh có đặc diểm và tính chất khác nhau. - Chanh núm: Quả tròn, đầu quả có núm ngắn, đƣờng kính từ 4.0 – 4.8cm, quả nặng từ 45 – 50g. Vỏ hơi dày hơn chanh giấy từ 1.5 – 1.8mm. Múi màu xanh vàng, nhiều nƣớc, khoảng 5 – 7 hạt. - Chanh giấy: Quả hình cầu đƣờng kính từ 3.5-4cm, vỏ mỏng, nhiều nƣớc, múi xanh nhạt, có vị thơm, quả nặng bình quân 40g, vỏ mỏng 1-1.2mm, có khoảng 4-6 hạt. Chanh giấy đƣợc trồng thuần hay xen với mít, sầu riêng, cau, bƣởi. - Chanh thơm Indo: Là giống chanh đƣợc nhập nội từ Indonexia. Quả tròn đẹp, vỏ xanh đậm, vị chua, nhiều nƣớc, rất thơm. Trọng lƣợng trái trung bình 10-20g, 50-100 trái/kg. Thu hoạch sau trồng 12 tháng, rải vụ. - Chanh đào: Quả chanh to, vỏ mỏng, mọng nƣớc, quả có 5-7 hạt. Khi chín vỏ chanh mỏng có màu vàng, tinh dầu nhiều, ruột màu hồng đào nhiều nƣớc có trái có màu vàng nghệ, vị chua dịu và rất thơm. Mùa chanh đào diễn ra vào mùa thu và thƣờng rất nhanh khoảng 1 đến 2 tháng trong năm. - Chanh tứ quý (chanh không hạt): Quả chanh không có hạt, đƣờng kính quả khoảng 6cm, trọng lƣợng trung bình 70-100g, khoảng 10-15 trái/kg, trái xanh, vỏ mỏng, nhiều nƣớc, quả chua và ít thơm. Thu hoạch sau một năm trồng, rải vụ và có thể thu hoạch trái vụ. Với những tính chất, đặc điểm từng loại chanh thì chanh không hạt có những ƣu điểm phù hợp với việc sản xuất nƣớc cốt chanh đóng chai. Vì giống chanh này cho quả quanh năm, vỏ mỏng, nhiều nƣớc đặc biệt quả không hạt. 3 1.1.1. Nguồn gốc [3], [4] Phân loại khoa học Giới (regnum) Plantae (không phân hạng) Angiospermae (không phân hạng) Eudicots (không phân hạng) Rosids Bộ (ordor) Sapindales Họ (familia) Rutaceae Chi (genus) Citrus Loài (species) C. limon Giống chanh không hạt đƣợc John T. Bearss lai tạo tại California, Mỹ vào năm 1895, chỉ mới đƣợc nhập vào nƣớc ta khoảng 10 năm nay, đƣợc trồng ở nhiều nơi trên thế giới nhƣ: Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Nhật, Mỹ, Bắc Phi, Ý, Brazil, Việt Nam. Ở Việt Nam, chanh đƣợc trồng khắp nƣớc để lấy quả, một số vùng tập trung nhƣ: Nghi Lộc, Cần Thơ, Vĩnh Long, Nam Đàn. 1.1.2. Đặc điểm [11], [12] Hình 1.1: Đặc điểm hình thái chanh không hạt + Đặc điểm hình thái: Thân, tán, lá: Cây có thể mọc cao đến 6m, thân cây không có gai, có tán lá tròn. Lá có màu xanh đậm. 4 Hoa, quả, hạt: Hoa có màu trắng, nhỏ. Trái xanh, vỏ mỏng, chua và ít thơm, không hạt, quả mọc thành chùm. + Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Tốc độ sinh trƣởng nhanh, trồng đƣợc trên nhiều loại đất khác nhau, nhƣng tốt nhất là đất thịt tơi xốp và nhiều mùn. Ƣu điểm nổi bật của chanh không hạt là cho trái quanh năm, nên còn gọi Chanh Tứ Quý, có thể cho năng suất quả 150-200kg/năm/cây. Cây chanh không hạt có sức kháng bệnh rất mạnh, nhất là không bị nhiễm bệnh vàng lá gân xanh nhƣ các loại cây có múi khác. Cây dễ trồng và dễ chăm sóc. Tuy nhiên muốn đạt năng suất, chất lƣợng cần đƣợc cung cấp đầy đủ dinh dƣỡng nhƣ những loại cây trồng khác. Qua thử nghiệm cho thấy chanh không hạt trồng trong vòng 20 tháng là cho quả. Giống chanh không hạt cho quả quanh năm, từ năm thứ 3 đến năm thứ 4 cây bắt đầu sai quả và năng suất đạt 70-100kg/năm. Chanh không hạt sẽ cho thu hoạch trên 10 năm mới bị thoái hóa. Hiện nay trồng chanh không hạt chủ yếu bằng cành chiết, cây giống. 1.2. Thu hoạch và bảo quản [12], [14], [15], [17], [18] 1.2.1. Thu hoạch Thời điểm thu hoạch: Thu hoạch khi đủ thời gian khoảng 4 tháng sau khi nở hoa, quả vỏ căng bóng, vỏ có màu xanh đậm hoặc hơi chuyển sang vàng nhạt chiếm khoảng 30% diện tích vỏ quả. Điều kiện ngoại cảnh khi thu hái: Thu hoạch quả những ngày trời tạnh, ráo, vào sáng hoặc chiều mát, tránh thu hoạch giữa trƣa hoặc trời quá nóng. Quả thu hoạch xong cần để nơi râm mát tránh ánh nắng chiếu vào nhiều làm quả bị héo giảm chất lƣợng quả. Kỹ thuật thu hái: Có dụng cụ chuyên dụng thu hoạch, thu hái nhẹ nhàng tránh rụng lá và gãy cành, không dùng biện pháp rung, đập để thu hoạch. Quả sau khi thu hoạch đƣợc đựng trong thùng, sọt tre, không đƣợc chất đầy, không chồng các sọt lên nhau sẽ làm hƣ hỏng quả. 1.2.2. Bảo quản Việc bảo quản chanh khá dễ dàng, trái chanh sau khi hái chỉ cần bảo quản ở điều kiện thƣờng, khô ráo, tránh ánh nắng thì bảo quản đƣợc lâu, vỏ vẫn xanh tƣơi. 5 1.3. Thành phần hóa học [6], [9], [19], [20] Tùy theo chủng loại chanh, nơi trồng mà thành phần hóa học thay đổi. Bảng 1.1: Một số thành phần hóa học trong 100g chanh không hạt Thành phần Hàm lƣợng Tro 5.4g Nƣớc 90% Chất xơ 0.6g Calcium 33mg Protein 0.8g Carbohydrat 8.2g Chất béo 0.5g Sodium 3mg Potassium 137mg Photpho 15mg Sắt 0.5mg Vitamin A 12mg Vitamin B1 0.5mg Vitamin B2 0.02mg Niacin 0.1mg Vitamin C 52mg Limonin 56.6% vỏ quả Ngoài những thành phần trên, chất đắng cũng có vai trò khá quan trọng và quyết định nhiều đến chất lƣợng sản phẩm nƣớc cốt chanh đóng chai. Chất đắng đƣợc tiến hành nghiên cứu lần đầu tiên năm 1857 ở đảo GiavaIndonesia. Theo đó có 2 hợp chất hóa học có tên flavonoids và limonoids đã đƣợc tìm thấy là những chất gây ra vị đắng ở nƣớc quả có múi. Tuy nhiên có sự khác biệt giữa hai chất đắng này: + Flavonoids có trong quả có múi nên có vị đắng ngay cả khi ăn tƣơi. Thịt của quả có chứa lƣợng lớn flavonoids nhƣ naringin, neohesperidin, làm cho nó có vị đắng. 6 + Limonoids có mặt trong nƣớc quả ban đầu ở dạng hợp chất không đắng (limonoids-A-ring lactone), chất này sau đó sẽ bị chuyển thành limonin có vị đắng và một số limonoids khác. Do đó nƣớc quả tƣơi không bị đắng nhƣng để một thời gian lại bị đắng. Một số tác nhân nhƣ nhiệt độ bảo quản, môi trƣờng acid cũng đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành chất đắng. Các công trình nghiên cứu chỉ ra rằng limonoid tồn tại trong quả có múi ở 2 dạng: limonoid aglycone và limonoid aglycoside và cho đến nay các nhà khoa học đã chiết xuất ra đƣợc 36 limonoid aglycone và 17 limonoid glycoside từ họ cây có múi. Mặc dù limonoid là chất gây ra vị đắng cho nƣớc quả có múi tuy nhiên một số nghiên cứu gần đây cho thấy một số hoạt tính rất quý từ chất này có khả năng ngăn chặn sự phát triển tế bào ung thƣ ở một số cơ quan nhƣ: bao tử, ung thƣ phổi, ung thƣ da. 1.4. Công dụng và giá trị kinh tế [3], [6], [9] 1.4.1. Công dụng Hình 1.2: Chanh không hạt Chanh với một nguồn vitamin C, chất xơ, chứa nhiều hợp chất thực vật, khoáng chất và các loại tinh dầu thiết yếu. Ngoài tác dụng giải khát, chanh còn là vị thuốc chữa bệnh và dùng làm đẹp rất hiệu quả. + Chất xơ: Các chất xơ chính trong chanh là pectin. Chất xơ hòa tan nhƣ pectin có thể giúp giảm lƣợng đƣờng trong máu bằng cách làm chậm quá trình tiêu hóa đƣờng và tinh bột. 7 + Vitamin C: Một trong những vitamin thiết yếu nhất và là chất chống oxy hóa tuyệt vời, quan trọng đối với chức năng hệ miễn dịch cơ thể và sức khỏe cho da. + Vitamin B6: Một nhóm các vitamin có liên quan đến việc chuyển đổi thức ăn thành năng lƣợng. + Kali: Làm giảm huyết áp và tác động tích cực đối với sức khỏe tim mạch. Chanh rất giàu vitamin C và cũng là một nguồn phong phú của kali, vitamin B6. Các hợp chất thực vật: + Acid citric: Các acid hữu cơ phong phú nhất trong chanh, có thể ngăn ngừa hình thành sỏi thận. + Hesperidin: Một chất chống oxy hóa giúp cải thiện mạch máu và ngăn chặn xơ vữa động mạch. + Diosmin: Một chất chống oxy hóa đƣợc sử dụng làm thuốc có tác dụng đến hệ thống tuần hoàn, cải thiện trƣơng lực cơ mạch máu và làm giảm tình trạng viêm mãn tính trong mạch máu. + Eriocitrin: Chất chống oxy hóa trong vỏ chanh và các loại nƣớc trái cây khác. + D- limonene: Tìm thấy chủ yếu trong vỏ chanh là thành phần chính của các loại tinh dầu trong chanh, có trách nhiệm đối với các mùi riêng biệt của chanh. Trong một số trƣờng hợp D-limonene có thể giúp làm giảm chứng ợ nóng và trào ngƣợc dạ dày. 1.4.2. Giá trị kinh tế Cây chanh mang lại giá trị kinh tế rất cao cho ngƣời trồng. Với khả năng sinh trƣởng nhanh, chóng chọi với nhiều loại sâu bệnh, không đòi hỏi nhiều kĩ thuật trong quá trình chăm sóc giúp cho ngƣời trồng giảm đƣợc khá nhiều kinh phí trồng trọt. Đồng thời cây cho quả quanh năm, năng suất quả 150-200kg/năm/cây. Năm 2010 chanh chiếm 30% tổng kim ngạch xuất khẩu trái cây. Tháng 10/2015 sản lƣợng chanh Long An hơn 100.000 tấn. Bình quân 60007000 ha cây chanh thì năng suất bình quân 200 tạ/ha. Vậy doanh thu trên 1 ha có thể cao gấp 2.1 lần so với chè búp tƣơi, 1.5 lần so với café, 2.5 lần so với dứa. Giá trị xuất khẩu cũng cao hơn chè, café, dứa bình quân 20-30%. Tuy nhiên tùy vào địa hình đất đai để xem xét trồng cây phù hợp. 8 1.5. Tổng quan đồ hộp nƣớc quả [1], [19], [20] 1.5.1. Đặc điểm chung Nƣớc quả là nƣớc thu đƣợc từ quá trình vắt, ép từ quả gọi nƣớc quả hay dịch quả. Dịch quả là nơi chứa nhiều chất khoáng, acid hữu cơ, vitamin, có giá trị dinh dƣỡng cao. Ngoài tác dụng nƣớc giải khát, nó còn tác dụng chữa bệnh, tăng cƣờng trao đổi chất trong cơ thể, dùng để bồi dƣỡng bệnh nhân. Ngày nay để tiện việc sử dụng cho ngƣời tiêu dùng, những sản phẩm nƣớc quả đƣợc sản xuất ra với rất nhiều chuẩn loại, mẫu mã nhƣ: sản phẩm nƣớc quả đồ hộp dùng trực tiếp hoặc sử dụng đồ hộp nƣớc quả để chế biến những loại sản phẩm khác (siro quả, rƣợu mùi, rƣợu vang, mứt đông). 1.5.2. Phân loại Tùy theo mức độ tự nhiên sản phẩm, phân loại đồ hộp nƣớc quả các loại sau: √ Căn cứ theo mức độ tự nhiên ngƣời ta chia nƣớc quả thành các loại: + Nƣớc quả tự nhiên: Chế biến từ một loại quả, không pha thêm đƣờng, tinh dầu hay bất cứ phụ gia nào khác. Nƣớc quả tự nhiên dùng để uống trực tiếp hoặc để chế biến các loại nƣớc ngọt, rƣợu mùi… Nƣớc các loại quả quá chua khi uống phải pha thêm đƣờng để tăng hƣơng vị nƣớc quả, đôi khi cho lên men rƣợu một phần hoặc toàn bộ đƣờng có trong nƣớc quả tự nhiên. + Nƣớc quả hỗn hợp: Chế biến bằng cách pha trộn thêm hai hay nhiều loại nƣớc quả với nhau. Lƣợng nƣớc quả pha thêm chiếm không quá 35% so với lƣợng nƣớc quả chủ yếu. + Nƣớc quả pha thêm đƣờng: Nƣớc quả đƣợc pha thêm đƣờng để tăng vị và độ dinh dƣỡng cho sản phẩm. Có thể pha thêm acid thực phẩm tăng độ chua. + Nƣớc quả cô đặc: Chế biến bằng cách cô đặc nƣớc quả tự nhiên. Theo phƣơng pháp đun nóng (bốc hơi) hay phƣơng pháp lạnh đông (tách nƣớc đá). Nƣớc quả cô đặc có lợi là đỡ tốn bao bì, kho trữ, vận chuyển và ít vi sinh vật làm hỏng. √ Căn cứ theo phƣơng pháp bảo quản, ngƣời ta chia nƣớc quả thành: + Nƣớc quả thanh trùng: Đóng vào bao bì kín, thanh trùng bằng nhiệt (có thể thanh trùng trƣớc hoặc sau khi đóng bao bì). + Nƣớc quả làm lạnh (hoặc làm lạnh đông): Nƣớc quả đƣợc bảo quản lạnh hay lạnh đông. 9 + Nƣớc quả nạp khí CO2: Nƣớc quả đƣợc nạp khí cacbonic để ức chế hoạt động vi sinh vât. + Nƣớc quả sunfit hóa: Bảo quản bằng các chất có chứa SO2 (acid sunfurơ và các muối của nó). Nƣớc quả sunfit hóa đƣợc coi nhƣ nƣớc quả bán chế phẩm trƣớc khi sử dụng cần chế biến lại. + Nƣớc quả rƣợu hóa: Nƣớc quả đƣợc pha thêm rƣợu etylic với hàm lƣợng đủ để ức chế vi sinh vật. √ Căn cứ theo trạng thái sản phẩm nƣớc quả, ngƣời ta chia ra: + Nƣớc quả ép dạng trong: Chế biến bằng cách tách dịch bào khỏi mô bằng phƣơng pháp ép. Sau đó đƣợc lắng, lọc loại bỏ hết thịt quả. Sản phẩm ở dạng trong suốt không có lắng cặn ở đáy bao bì. + Nƣớc quả ép dạng đục: Chế biến tƣơng tự nhƣ nƣớc quả trong, chỉ khác là không lắng, lọc triệt để nhƣ nƣớc quả trong. Sản phẩm này vẫn còn chứa một lƣợng thịt quả nhất định trong sản phẩm. + Nƣớc quả nghiền (nectar): Chế biến bằng cách nghiền mịn mô quả cùng với dịch quả, rồi pha thêm đƣờng, acid thực phẩm cùng các phụ gia khác. 1.6. Các phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc cốt chanh đóng chai 1.6.1. Phương pháp khử đắng [8], [16], [19], [20], [21], [24], [25], [26], Mặc dù limonin có những hoạt tính quý nhƣng việc sản xuất ra nƣớc quả có vị đắng sau một thời gian bảo quản thì hầu hết ngƣời tiêu dùng khó có thể chấp nhận. Do đó để sản xuất ra nƣớc quả có múi đƣợc nhiều ngƣời tiêu dùng chấp nhận thì điều quan trọng là phải tách hay giảm chất đắng có trong nƣớc quả có múi đến mức chấp nhận đƣợc. Chính vì thế cho đến ngày nay một số nghiên cứu phƣơng pháp tách chất đắng trong nƣớc quả có múi nhƣ: + Sử dụng enzyme. + Tách chất đắng bằng cách sử dụng hạt nhựa hấp thụ. + Tách chất đắng bằng công nghệ sử dụng màng lọc (công nghệ membrane). + Một phƣơng pháp mới đƣơc biết đến sử dụng cyclodextrin. Sử dụng màng lọc: Một trong những phƣơng pháp khử đắng hiệu quả là sử dụng màng vi lọc. Với kích thƣớc lỗ lọc của màng chỉ cho phép các chất đắng nhƣ: limonoid, nomilin, acid limonoid, acid nomilic đi qua, còn các thành phần tạo nên hƣơng vị của nƣớc quả vẫn giữ lại trên màng. 10 Nhƣợc điểm phƣơng pháp sử dụng chi phí màng cao. Sử dụng hạt nhựa hấp thụ: Dịch quả đƣợc tiếp xúc với hạt nhựa hấp thụ, sau một thời gian lƣu các cấu tử đắng sẽ đƣợc giữ lại trên bề mặt hạt nhựa. Nồng độ đắng của dịch sau khử đắng phụ thuộc vào các yếu tố: + Lƣợng chất đắng ban đầu có trong nƣớc quả trƣớc khi khử đắng. + Thời gian lƣu giữa nƣớc quả và hạt nhựa. + Tỉ lệ giữa nƣớc quả và hạt nhựa tiếp xúc với nhau trong một khoảng thời gian lƣu. + Mức độ hoàn nguyên hạt nhựa. Nhƣợc điểm: Nƣớc quả có múi thƣờng có những cấu tử lơ lửng do vậy nếu dòng nhập liệu của quá trình khử đắng mà có lẫn các cấu tử đó thì khi khử đắng đƣợc một thời gian sẽ xảy ra nghẹt cột do các cấu tử này bị hấp thụ trên bề mặt hạt nhựa. Sử dụng enzyme: Chất đắng trong nƣớc quả có múi bao gồm flavonoid (chủ yếu naringin) và limonoid (chủ yếu limonin). Naringin bị thủy phân bởi enzyme naringinase tạo thành naringenin không đắng. Đối với limonin thì chuyển thành limonin glycoside không đắng dƣới tác động của enzyme limonin glucosyltranferase. Nhƣợc điểm: Quá trình sản xuất enzyme gặp nhiều khó khăn nên chi phí cao, việc sản xuất enzyme không ổn định. Sử dụng cyclodextrin (β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin): Cyclodextrin đƣợc sản xuất chủ yếu từ tinh bột nhƣ ngô, sắn, khoai tây, có thể tinh bột biến tính hoặc không biến tính có nguồn gốc từ ngũ cốc hoặc các loại rau củ có chứa nhiều thành phần amylose, amylopectin. Chúng đƣợc sử dụng trong thực phẩm, dƣợc phẩm, và các ngành công nghiệp hóa chất, cũng nhƣ nông nghiệp và kỹ thuật môi trƣờng. Cyclodextrin bao gồm 5 hoặc nhiều hơn các đơn vị α-D glucopyranoside nối với nhau bằng liên kết 1,4-glucosid tƣơng tự nhƣ amylase trong tinh bột. Cyclodextrin cấu trúc đầy đủ bao gồm 32 liên kết 1,4-glucoside, trong đó đơn giản là tạo dạng monomer là glucose vòng lại với nhau từ 6-8 gốc, có 3 loại: α-cyclodextrin: vòng 6 góc đƣờng. β-cyclodextrin: vòng 7 góc đƣờng. γ-cyclodextrin: vòng 8 góc đƣờng. 11 Hình 1.3: Cấu trúc cyclodextrin Cyclodextrin có khả năng tạo phức với 1 phân tử khác. Với các nhóm ƣa nƣớc ở bên ngoài và nhóm kỵ nƣớc ở bên trong, cyclodextrin có khả năng giữ phân tử mùi bên trong vòng cyclodextrin chính vì thế đƣợc sử dụng hết sức rộng rãi. Trong thực phẩm cyclodextrin đƣợc sử dụng để phân tán hoặc che bớt mùi, khử vị đắng trong nƣớc quả có múi, các chất màu trong nƣớc quả, cafeine trong trà. Một số nghiên cứu của Akira Konno, Masaru Miyawaki, Masaru Misaki và Katsuharu YASUMATSU về khử đắng họ cam quýt bằng β-cyclodextrin kết quả đã giảm đƣợc vị đắng trong sản phẩm đến mức chấp nhận đƣợc [28], [29]. Liều lƣợng sử dụng: β-cyclodextrin có thể tạo phức không tan với cholesterol ảnh hƣởng đến chức năng của thận nên đƣợc sử dụng hấp thụ ngoài đƣờng tiêu hóa và hàm lƣợng sử dụng nên ở 5mg/kg. Còn α-cyclodextrin và γ-cyclodextrin có hàm lƣợng hấp thụ hàng ngày (ADI) đƣợc xem không xác định bởi JECFA (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives). γ-cyclodextrin có thể đƣợc hấp thụ trong đƣờng ruột. Ƣu điểm: Dễ dàng sử dụng kinh phí thấp. 1.6.2. Phương pháp bổ sung enzyme pectinase làm trong dịch [5], [7], [13], [27] Pectinase là enzyme có tác dụng lớn thứ ba sau Amylase và Protease trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm. Enzyme này đƣợc dùng để tăng hiệu suất ép và làm trong nƣớc quả, rƣợu quả. Bởi vì khi có pectin thì khối quả nghiền sẽ có trạng thái keo, do đó khi ép dịch quả không thoát ra đƣợc. Nhờ pectinase phân giải các chất pectin nên dịch quả trong suốt và không vẫn đục, tạo điều kiện tốt cho quá trình 12 lọc. Pectinase là tên gọi chung của phức hợp enzyme có khả năng phân giải pectin, một glucid cao phân tử chứa nhiều ở thực vật. Pectinase chia làm 2 nhóm: + Pectinase (pectinmelylsetease) (pectinhydrolase) (mã số EC 3.1.11) Là các enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết este trong phân tử pectin hoặc acid pectinic (các acid polygalacturonic đƣợc este hóa nhờ rƣợu metylic ở nhiệt độ thấp), khi toàn bộ các nhóm metoxyl đều bị tách khỏi cơ chất thì sản phẩm tạo thành là methanol và các acid polygalacturonic. Sự thủy phân xảy ra ở các liên kết este liền kề với các nhóm cacboxyl tự do. Nhƣ vậy số liên kết este trong phân tử pectin và acid pectinic có thể bị thủy phân hoàn toàn hoặc một phần. + Polygalacturonase (polygalacturonit-glucanohydrolase) (mãsố EC 3.2.1.15) Enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết 1,4 glucoside. Các exo-PG (exo-poly 1,4D-galacturonide) galacturonohydrolase, phân cắt từ các đầu không khử và endo-PG (endo-poly1,4-D-galacturonide) glycanohydrolae, tấn công ngẫu nhiên vào giữa mạch cơ chất. Polygalacturonase ít gặp trong trực phẩm nhƣng có chủ yếu ở một số nấm mốc và vi khuẩn. Polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm có nhiều cấu tử và thƣờng có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất. Trên cơ sở tính đặc hieeyj và cơ chế tác dụng với cơ chất, enzyme polygalacturonase đƣợc chia làm bốn loại: ● Polymethylgalacturonase: hay còn gọi là 1,4-galacturonite- methylesglucanohydrolase, tác dụng trên polygalactorunic acid đã đƣợc methoxyl hóa (tức là pectin). Enzyme này lại đƣợc pphaan thành hai nhóm nhỏ phụ thuộc vào khả năng phân cắt ở trong hay cuối mạch trong phân tử pectin, đó là endo-glucosidasepolymethyl galacturonase kiểu I và exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu II. ● Polygalacturonase: Enzyme tác dụng trên pectin acid hoặc pectiniccungx đƣợc chia thành hai nhóm nhỏ lè endo-glucoside-polygalacturonase kiểu II và exoglucosidase-polygalacturonase kiểu IV. Enzyme endo-glucosidase-polymethyl- galacturonase kiểu I là enzyme polymethylgalacturonase dịch hóa pectin có mức độ methyl hóa càng cao thì bị thủy phân bởi enzyme này càng nhanh và càng hiệu quả. Trong dịch khi có mặt enzyme pectinesterase thì hoạt độ của enzyme này thƣờng giảm. Enzyme này rất phổ biến trong các vi sinh vật, đặc biệt là nấm mốc. 13 ● Pectate lyase (PEL): Xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonase không bị ester hóa. Cả hai enzyme exo-PEL (exo-poly(1,4-D-galacturonide) lyase) đều tồn tại. Pectate và pectin có lƣợng methoxyl thấp là các cơ chất thích hợp hơn cả cho các enzyme này. Nói chung cả hai enzyme này đều có khoảng pH tối đa nằm trong khoảng từ 8-11, đều cần ion Ca2+ để hoạt động. Pectate lyase không đƣợc tìm thấy trong cây xanh, nhƣng có ở vi khuẩn và nấm. Các enzyme vi sinh vật ngoại bào này đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình gây bệnh ở thực vật, gây ra sự phân hủy mô của thành tế bào, làm mềm và làm mục mô thực vật. Hiệu quả sử dụng: Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng enzyme pectinase trong sản xuất nƣớc quả và rƣợu vang. Trong sản xuất thực phẩm, ngƣời ta thƣờng sử dụng các chế phẩm pectinase dƣới dạng tinh khiết. Ngƣời ta không dùng chế phẩm dƣới dạng canh trƣờng nấm mốc sấy khô. Tỉ lƣợng chế phẩm cô đặc trên lƣợng nguyên liệu đem chế biến vào khoảng 0.03-0.1%. Pectinase thƣờng đƣợc sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm sau: - Sản xuất rƣợu vang. - Sản xuất nƣớc quả và nƣớc uống không cồn. - Sản xuất nƣớc giải khát. - Sản xuất cà phê và cà phê hòa tan. Để tăng cƣờng hiệu suất làm trong dịch quả, ngoài việc sử dụng enzyme pectinase thì ngƣời ta còn kết hợp với phƣơng pháp xử lý nhiệt để đạt hiệu suất làm trong. 1.6.3. Phương pháp thanh trùng [1], [2], [8], [10] Sản phẩm nƣớc cốt chanh đóng chai là một sản phẩm đồ hộp có giá trị pH thấp do đó cần chọn chế độ thanh trùng thích hợp để đảm bảo tính cảm quan cũng nhƣ vi sinh cho sản phẩm. Để đạt đƣợc mục đích thanh trùng và đảm bảo phẩm chất của thực phẩm trong hộp ngƣời ta áp dụng nhiều biện pháp thanh trùng nhƣ: - Dùng nhiệt. - Dùng tia tử ngoại. - Dùng dòng điện cao tần. - Dùng sóng siêu âm. 14 - Dùng tia điện ly. Những phƣơng pháp này có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp với các phƣơng pháp khác để tăng hiệu quả thanh trùng. Hiện nay phƣơng pháp phổ biến nhất là thanh trùng nhiệt. Thanh trùng bằng nhiệt có các phƣơng pháp: Phƣơng pháp Pasteur: Nguồn nhiệt đƣợc cung cấp là hơi nƣớc có nhiệt độ từ 75oC-100oC. Phƣơng pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật, nhƣng các loại vi khuẩn chịu nhiệt thì vẫn còn sống sót. Phƣơng pháp tiệt trùng: Nguồn nhiệt đƣợc cung cấp bằng hơi nƣớc nóng ở nhiệt độ 100oC-130oC. Phƣơng pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật và phần lớn các vi khuẩn chịu nhiệt. Nhƣ vậy mức độ tiệt trùng của phƣơng pháp này cao hơn phƣơng pháp trên, độ an toàn vi sinh vật cũng cao hơn. Phƣơng pháp Ultra High Temperature (phƣơng pháp thanh trùng bằng nhiệt độ siêu cao UHT): Nguồn nhiệt là hơi nƣớc có nhiệt độ 140oC-160oC giữ trong vài giây hoặc vài chục giây. Tất cả các loại sản phẩm đóng hộp đều là môi trƣờng sống của các loại vi sinh vật này hay vi sinh vật khác và mỗi loại đồ hộp lúc bị đƣa vào thanh trùng cũng có thể bị nhiễm nhiều loại vi sinh vật khác nhau. Tuy nhiên không phải bất cứ môi trƣờng nào cũng là môi trƣờng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Mỗi loài vi sinh vật khác nhau có khả năng thích ứng với các môi trƣờng acid khác nhau. Có loài phát triển rất kém trong môi trƣờng acid mạnh và phát triển rất nhanh trong môi trƣờng acid yếu, có loài lại phát triển rất mạnh trong môi trƣờng acid cao. Vì vậy theo độ acid mà vi sinh vật hoạt động khác nhau trong môi trƣờng, ngƣời ta phân các loại vi sinh vật có khả năng phát triển hay tiêu diệt khác nhau. Căn cứ theo trị số độ acid hoạt động của sản phẩm đồ hộp, ngƣời ta chia làm 3 nhóm: - Nhóm sản phẩm đồ hộp không chua pH > 6. - Nhóm sản phẩm đồ hộp ít chua pH = 4.5-6. - Nhóm sản phẩm đồ hộp chua pH < 4.5. Hiện nay có một số nhà khoa học đề nghị giảm xuống pH < 4.2. Các loại đồ hộp tôm, cá, thịt, sữa, đậu… và một số đồ hộp rau nhƣ rau hộp tự nhiên thƣờng là loại đồ hộp thuộc loại không chua hay ít chua. Còn các loại đồ hộp quả hay cà chua phần lớn thuộc nhóm chua. 15