Đề tài Công nghệ sản xuất chè lên men

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & DẦU KHÍ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI SEMINAR : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN NHÓM SV : HUỲNH THANH BÌNH : NGÔ MINH ĐẠT : ĐỖ VĂN HÀ : TRÌNH QUỐC LINH LỚP : HC00TP1 NĂM HỌC 2003 - 2004 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN I. Giới thiệu chung về nguyên liệu chè : Trong công nghiệp sản xuất chè, khi quy trình kỹ thuật đã ổn định thì chất lượng nguyên liệu chè có ảnh hưởng trực tiếp và quyết định tới chất lượng sản phẩm chè. 1. Thành phần hóa học nguyên liệu chè và ảnh hưởng của chúng đến chất lượng sản phẩm chè : Những thành phần cấu thành và quyết định số lượng nguyên liệu chè có nhiều như cafein, protein, dầu thơm, men, sắc tố pectin, vitamin các chất khoáng, các axit hữu cơ, trong đó tanin, cafein, sắc tố, pectin, dầu thơm là những thành phần quan trọng tạo nên màu sắc, hương vị của chè sản phẩm. 1.1. Nước : Nước trong nguyên liệu chè là môi trường xảy ra tương tác giữa các chất có trong nguyên liệu chè khi đem chế biến. Ngoài ra nước còn tham gia trực tiếp vào quá trình phản ứng thuỷ phân và oxy hóa khử xảy ra trong nguyên liệu chè khi đem chế biến. Bởi vậy, hàm lượng nước có quan hệ mật thiết đối với quá trình chế biến chè. Trong nguyên liệu chè , nước chiếm khoảng 75 – 80%. 1.2. Tanin : Tanin chè là hỗn hợp các chất polyphenol, có đặc tính là dễ bị oxy hóa dưới tác dụng xúc tác của Enzym và có sự cung cấp oxy đầy đủ. Sản phẩm của sự oxi hóa tanin quyết định màu sắc, hương vị của chè đen, do đó nguyên liệu chè chứa càng nhiều tanin, nhất là tanin hoà tan – bộ phận tanin có tác dụng nhiều tới hương vị chè sản phẩm – thì càng có lợi cho sản phẩm chè đen. Khi chế biến chè đen, ½ lượng tanin của nguyên liệu chè bị mất đi, do vậy sử dụng nguyên liệu chè chứa nhiều tanin hoà tan là rất cần thiết, nhằm đảm bảo cho sản phẩm chè đen có chất lượng cao. 1.3. Cafein : Cafein có khả năng liên kết với tanin và các sản phẩm oxy hoá của tanin để tạo nên các muối tanat – cafein có thể tan trong nước nón, không tan trong nước lạnh tạo nên hương thơm và sắc nước chè xanh giảm vị đắng, nâng cao chất lượng chè thành phẩm. Nguyên liệu chè chứa nhiều cafein có lợi cho sản phẩm chè chế biến . 1.4. Men : Trong nguyên liệu chè có hầu hết các loại men, nhưng chủ yếu là các loại men : ‰ Nhóm men thuỷ phân :amilaza, β glucosidaza,proteaza ‰ Nhóm men oxy hoá khử :peroxydaza, polyphenoloxydaza NHÓM 09 Trang 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Đối với quá trình chế biến chè đen, men đóng vai trò xúc tác quan trọng cho những biến đổi hoá sinh trong các giai đoạn héo, vò, lên men, nhờ đó tạo ra hương vị màu sắc đặc biệt của chè đen.. Men oxydaza tham gia vào quá trình chuyển hoá tanin tạo ra sản phẩm màu đỏ sẫm. Còn men peroxydaza thì tham gia vào quá trình oxy hoá tanin tạo ra sản phẩm có màu sữa hoặc lốm đốm hồng. Các men này đều hoạt động mạnh ở nhiệt độ 450C, đến 700C thì hoạt động yếu hẳn đi, và ở nhiệt độ cao hơn sẽ bị đình chỉ hoạt động 1.5. Dầu thơm : Khi chế biến chè đen, dầu thơm có sẵn trong nguyên liệu chè bị oxy hoá hoặc khử dưới tác dụng của các men tạo ra những chất thơm mới. Thành phần hương thơm của chè đen gồm có các thành phần chủ yếu sau đây: benzyl ethanol, benzandehyt, metylethylacetaldehyt, hexanal, hexenol, geraniol linalool và các este của chúng. 1.6. Pectin : Trong nguyên liệu có một lượng khá lớn các hợp chất pectin; những hợp chất này có ảnh hưởng rõ rệt tới quá trình chế biến và chất lượng chè : ‰ Với một lượng thích đáng thì pectin tạo điều kiện tốt cho chè dễ dàng xoăn chặt và dính lại với nhau trong giai đoạn vò chè. Nhưng nguyên liệu chứa nhiều pectin quá thì không có lợi cho quá trình vò ‰ Khi bảo quản chè thành phẩm vì pectin là chất dễ hút ẩm, nên cho độ ẩm trong chè sẽ tăng, ảnh hưởng xấu đến chất lượng chè. ‰ Ngoài ra, pectin còn tham gia vào sự tạo hương của chè (mùi táo chín của chè đã làm héo có liên quan với sự chuyển hoá của pectin. 1.7. Sắc tố : Sắc tố trong nguyên liệu có clorofin, caroten, xantofin, antoxianidin Clorofin có ảnh hưởng xấu tới màu sắc của chè đen; làm cho bã chè tối xám, màu nước xanh, có nghĩa là giảm chất lượng chè đen. Xantofin là sắc tố màu vàng, không tan trong nước; ảnh hưởng của nó sẽ lộ rõ khi clorofin trong nguyên liệu chè bị phá hoại : làm cho bã hoặc chè khô có màu vàng. Antoxianidin khi bị oxy hoá, tan được trong nước, là thành phần chủ yếu của sắc nước chè đen. Hàm lượng antoxianidin trong nguyên liệu càng nhiều thì màu đồng đỏ của nước chè đen thành phẩm càng đẹp. Trong chế biến chè đen do nguyên liệu chè qua vò quá kỹ và lên men nên có thể làm giảm antoxianidin, chè đen không bị antoxianidin gây đắng đáng kể. 1.8. Các loại đường : Trong ngyên liệu chè chỉ có một lượng nhỏ các loại đường hoà tan, nhưng giá trị của chúng rất lớn bởi khi chế biến chè, dưới tác dụng của nhiệt và các NHÓM 09 Trang 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN yếu tố khác, các loại đường sẽ biến đổi để tạo nên hương vị đặc biệt cho chè thành phẩm. Các loại đường còn tác dụng với protit và các aminoaxit có trong nguyên liệu chè để tạo hương thơm cho chè 1.9. Protein và amino axit : Những amino axit có trong nguyên liệu chè có tác dụng tốt đối với sản phẩm chè đen, chè xanh. Amino góp phần tạo nên hương vị màu sắc riêng của chè đen (qua phản ứng kết hợp với tanin tạo thành các andehyt thơm) 1.10. Các loại Vitamin : Trong nguyên liệu chè có chứa hầu hết các loại vitamin, đặc biệt chứa nhiều Vitamin C 1.11. Chất tro : nguyên liệu chứa càng ít chất tro, nhất là những chất tro không hoà tan thì càng có lợi. Thành phần Vụ xuân Vụ hè thu Nước (%) Tanin (% chất khô) Chất hoà tan (% chất khô) Pectin hoà tan (% chất khô) Cafein (% chất khô) 80 – 82 22 – 24 40 – 43 1.8 3.2 78 28 – 30.7 46 – 48.1 2.7 4.5 2. Lựa chọn nguyên liệu chè phù hợp với sản phẩm chế biến : Với nguyên liệu chứa nhiều tanin thì dùng chế biến chè đen có lợi hơn chế biến chè xanh. Nguyên liệu chế biến chè đen nên có đặc điểm ngoại hình sau : ‰ Màu lá chè vàng xanh, hoặc vàng càng tốt. ‰ Lá chè mỏng, mềm, màu lá trong ngoài gần giống nhau. ‰ Mặt lá chè không có ánh dầu. ‰ Lá nhỏ ngắn. ‰ Lá chưa đến độ trưởng thành, có nhiều tuyết trắng. NHÓM 09 Trang 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN II. Sơ đồ quy trình công nghệ : phần chè nhỏ phần chè nhỏ phần chè nhỏ Nguyên liệu chè. Làm héo Vò lần thứ nhất (45’) Phân loại chè vò Phân loại chè vò Vò lần thứ ba Sấy khô Lên men Phân loại chè vò Vò lần thứ hai Sàng phân loại Đấu trộn NHÓM 09 Trang 4 Chè đen thành phẩm Đóng thùng CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Sơ đồ quy trình sản xuất chè đen theo phương pháp cổ điển. III. Giải thích quy trình : 1. Công đoạn làm héo : a. Mục đích công đoạn : Làm giảm một lượng nước nhất định trong nguyên liệu chè, làm nguyên liệu chè trở nên dai hơn, đồng thời làm tăng nồng độ dịch chè, làm tăng khả năng hoạt động của các men, làm biến đổi bước đầu một số thành phần hoá học trong nguyên liệu chè, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vò (chè ít bị nát), lên men tiếp sau. b. Các biến đổi xảy ra : Lượng nước giảm, chè trở nên mềm dai, có tính đàn hồi, khối lượng và diện tích mỗi lá chè, đọt chè giảm đi rõ rệt. Trong khi héo tuỳ cách héo và thời gian héo ngoài những biến đổi về vật lý, hàm lượng các chất có trong lá chè cũng thay đổi chứng tỏ có những biến đổi sinh hoá xảy ra. Theo I.A. Khatrôlava lượng tanin hoà tan trong nguyên liệu chè càng giảm nếu thời gian héo kéo dài : lượng tanin trong nguyên liệu chè là 22,28% thì sau 2 giờ làm héo là 21,55%, sau 6 giờ là 21,28%, sau 18 giờ là 21,20%. Hàm lượng tạp chất catesin thay đổi : tổng số cathesin giảm, hàm lượng L- epigallocatesingallat và L-epicathesingallat đều giảm.(theo K.M.Đdemukhade). Bảng 1 : SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG CATESIN TRONG NGUYÊN LIỆU CHÈ TRƯỚC VÀ SAU KHI HÉO (mg/g chất khô) Thành phần catesin Trước khi héo Sau khi héo L-epigallocatesin dL-gallocatesin L-epicatesin L-epigallocatesingallat L-epicatesingallat Tổng số catesin. 26,2 13,3 8,9 72,2 18,1 138,7 23,8 11,1 9,9 54,7 15,6 115,1 Theo Van Romburg và Loman, hàm lượng các chất nitơ của chè có tăng lên một ít : nguyên liệu là 1,6% thì của chè héo 1,7%; lượng chất hoà tan trong chè héo giảm 1 – 2 % so với nguyên liệu chè. Bảng 2 : Lượng chất khô của chè giảm tuỳ thuộc vào cách héo và thời gian héo (theo Xrilanca) Thời gian héo, giờ Số lượng chất khô, g/100g nguyên liệu 16 18,8 NHÓM 09 Trang 5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN 20 40 48 18,4 18 17,6 Nguyên nhân chủ yếu gây nên tổn thất chất khô là tác dụng hô hấp trong nguyên liệu xảy ra càng mảnh liệt. Ngoài ra thành phần khác của nó cũng bị thay đổi : Hàm lượng Vitamin C của nguyên liệu là 162,47 thì ở chè héo là 143,6 đơn vị quốc tế /kg chất khô; Hàm lượng tinh bột của nguyên liệu chè là 0,9 thì ở chè héo là 0,77%; Hàm lượng monosaccarit của nguyên liệu chè là từ 1,52 thì ở chè héo là 1,97%; Hàm lượng hydrat pectin của nguyên liệu từ 2,97 tăng lên 3,41% ở chè héo; Hàm lượng clorofin của nguyên liệu chè là 8,1 thì ở chè héo nhân tạo là 6,8g/kg chất khô, ở chè héo tự nhiên là 4,8g/kg chất khô. Có những biến đổi ở nguyên liệu chè, chủ yếu là do sự tăng cường hoạt động của men trong nguyên liệu khi mất nước. A.L. Cursanôp cho biết, hoạt tính của men invectaza ở nguyên liệu chè là 100% thì ở chè héo tự nhiên 5 giờ 20 phút là 146%, 19 giờ là 167%; Hoat tính của men β-glucoxidaza ờ nguyên liệu chè là 100% thì ở chè héo 4 giờ là 188%, 19 giờ là 316%. Theo V.E. Voronxôp và R.V. Voronxova, hoạt tính men peroxydaza ở chè héo tăng lên : ở tôm và lá 1 là 12%, ờ lá thứ 2 là 55,5% và lá thứ 3 là 144,2%. c. Các thông số công nghệ : • Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không khí : Nhiệt độ và độ ẩm không khí làm héo có liên quan đến chất lượng chè sản phẩm. Nếu nước chè nguyên liệu thoát ra quá chậm thì tổn thất chất khô có thể đạt tới mức cao nhất (4 – 5%). Độ ẩm tương đối của không khí càng thấp thì khả năng nước trong nguyên liệu vào không khí càng lớn nhưng thấp quá thì héo không đều.Độ ẩm tương đối của không khí khống chế ở mức 60% trở xuống (héo tự nhiên), 28 – 30% (héo nhân tạo). Nhiệt độ không khí càng cao thì mức thoát nước càng cao, tốc độ héo càng nhanh. Nhưng nhiệt độ không khí cao quá thì gây xấu đến hoạt tính của men trong nguyên liệu, các quá trình sinh hóa xảy ra quá nhanh, những hương vị cần thiết không tiết ra kịp, tổn thất các chất dễ bay hơi – những chất quyết định hương thơm của chè. Nhiệt độ thấp thì có lợi cho chất lượng chè. Nhiệt độ không khí trong các máy héo được khống chế tuỳ theo nguyên liệu : - Với nguyên liệu loại A, nhiệt độ không khí làm héo là 45 – 470C . - Với nguyên liệu loại B, nhiệt độ 42 – 450C. - Với nguyên liệu loại C, D nhiệt độ 41 – 430C. • Điều kiện lưu thông không khí : NHÓM 09 Trang 6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Cần lưu thông không khí dể làm độ ẩm không khí xung quanh nguyên liệu chè, đồng thời còn cung cấp một lượng oxi cần cho quá trình sinh hoá xảy ra ở giai đoạn làm héo. Thường khống chế tốc độ lưu chuyển không khí ở phòng héo hoặc máy héo vào khoảng 2 m/giây. Những thông số kỹ thuật (nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí và tốc độ lưu thông) nêu trên chỉ là mức chuẩn; còn cần tuỳ chất lượng nguyên liệu chè để linh hoạt khống chế trong một phạm vi nhất định quanh mức chuẩn ấy. - Làm héo trong phòng thoáng khí : rải nguyên liệu vào các tầng của các dàn héo. Mỗi dàn có 10 – 12 tầng, khoảng cách giữa các tầng sát nhau từ 10 – 15 cm. - Làm héo trong phòng nóng : cứ cách khoảng 1 giờ lại mở quạt đẩy không khí ẩm ra ngoài, và thổi không khí nóng vào. Nếu nhiệt độ phòng héo là 25 – 280C thì thời gian làm héo là 7 – 8 giờ, nếu nhiệt độ 40 – 450C thì thời gian 5 – 6 giờ. - Làm héo trong máy héo : máy héo chè là một hòm kim loại kín, bên trong có đặt từng băng chuyền phẳng chuyển động theo phương ngang. Khi cho máy héo làm việc, cần cho máy chạy trước để điều chỉnh tốc độ băng chuyền chuyển động trong máy, điều chỉnh nhiệt độ của hỗn hợp không khí nóng đẩy vào máy tuỳ theo từng loại nguyên liệu : + Với loại chè A, B tốc độ băng chuyền 0,31 m/ph (tốc độ 1) để thời gian héo trong máy là 4 giờ với nhiệt độ héo là 42 – 470C. Nguyên liệu thu vào cuối vụ thì có thể băng tải chạy tốc độ 0,307 m/ph (tốc độ 2) thời gian héo 3 giờ . + Nguyên liệu chè loại C, D cho máy chạy ở tốc độ 2 nhiệt độ 41 – 430C, chất lượng nguyên liệu kém thì cho máy chạy tốc độ 3 (tốc độ băng chuyền 0,462 m/ph, thời gian héo 2 giờ). + Độ ẩm của không khí nóng trong máy héo : 20 – 30%. Với lưu lượng từ 55.000 đến 60.000 m3/giờ. + Năng suất của máy này là 470 – 750 kg/giờ tuỳ theo tốc độ chạy máy, chất lượng nguyên liệu chè đem héo và tuỳ điều kiện kỹ thuật. 2. Công đoạn vò chè héo : a. Mục đích : Mục đích chính của việc vò chè héo là làm dập các tổ chức tế bào của lá, làm cho các thành phần trong lá chè theo dịch chè thoát ra bề mặt lá chè. Càng quan trọng hơn là do dịch chè thoát ra khỏi nội bộ lá chè, các thành phần tanin (cathesin) và các hợp chất hữu cơ khác trong dịch chè có điều kiện tiếp xúc với không khí để xúc tiến việc oxy hoá dưới tác dụng của men; nói cách khác là xúc tiến quá trình lên men tạo dần ra hương vị, màu nước pha độc đáo của chè đen sản phẩm. NHÓM 09 Trang 7 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Tạo hình vật lý cho cánh chè, lá chè cuộn lại theo cọng lá trở thành những cánh chè xoăn chặt, gọn, giảm thể tích, thuận lợi cho việc đóng gói, bảo quản, vận chuyển (đáp ứng chỉ tiêu đánh giá chất lượng chè thành phẩm). Mục đích của sàng chè vò sau mỗi lần vò : • Trong khi vò, dịch trong lá chè thoát ra làm dính bết các lá chè lại với nhau làm vón lại thành từng cục. Nếu không sàn để làm tơi phân loại thì ở giai đoạn lên men, các lá chè nằm trong các cục ấy không có cơ hội tiếp xúc với không khí, vẫn giữ lại những tính chất không có lợi có sẵn trong nguyên liệu như mùi hăng xanh, vị chát đắng ngái. Đồng thời sàn chè giúp cho độ nát của khối chè trở nên đồng đều. • Khi được vò do ma sát giữa các lá, lá và thành , đáy của máy vò, và do tác dụng lên men của khối chè vò nên nhiệt độ khối chè tăng lên. Nếu trong quá trình vò không làm sàng tơi để làm nguội thì chất lượng của nó bị giảm và chất lượng chè đen bị giảm. • Yêu cầu về thời gian vò và lên men tiếp sau đối với chè héo có độ non, giàkhác nhau đều khác nhau. Nếu không sàng để phân riêng lá chè vò non, già thì sẽ xuất hiện có phần chè héo (lá chè non), được vò hoặc lên men (ở giai đoạn lên men) quá mức, có phần chè héo (lá chè già) thì được vò hoặc lên men chưa đủ. Qua sàng sẽ phân riêng được lá chè héo non, già để có thể tiến hành vò cho phù hợp với từng loại, chất lượng chè vò sẽ cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men được thực hiện tốt. • Nếu không qua sàng thì chè vò có ngoại hình rất xấu : lẫn nhiều cục tròn, nhỏ, to và những cánh chè cong queo b. Các biến đổi xảy ra trong công đoạn : Trong quá trình vò, các thành phần trong chè héo đem vò đều phát sinh những biến đổi đáng kể. Hoạt tính men ở nguyên liệu chè sẽ đạt tới mức cao nhất ở giai đoạn vò và sau đó thì giảm dần. Khi tế bào lá chè bị vò dập thì lượng oxy thâm nhập vào khối lá chè đó nhiều hơn gấp 3 lần so với khối chè chưa bị dập. Điều này có thể nhận biết qua tác dụng oxy hoá mạnh tanin chè dưới xúc tác của các men oxy hoá để tạo nên các sản phẩm màu. Ngay khi vò xong lần nhất, màu lá chè héo từ xanh vàng chuyển sang màu hung hung đỏ và nếu đưa đi vò tiếp thì màu sẽ chuyển sang màu đồng đỏ. Do sự tăng cường hoạt tính men oxydaza, bắt đầu từ khi vò, hàm lượng các hợp chất tanin trong chè nguyên liệu sẽ tiếp tục giảm. Trong quá trình vò, theo N.K. Tkeselasvili, độ dập của tế bào ở lá chè càng tăng thì hàm lượng các chất polyphenolcatesin giảm đi càng nhiều, ngược lại bộ phận tanin riêng lại tăng. Bảng 3 :QUAN HỆ GIỮA ĐỘ DẬP TẾ BÀO CHÈ VÒ VÀ SỰ BIẾN HÓA THÀNH PHẦN CÁC HỢP CHẤT TANIN CỦA CHÈ VÒ (theo N.K.Tkeselasvili). NHÓM 09 Trang 8 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ LÊN MEN GVHD : TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Tanin hoà tan Mức độ dập tế bào % Polypheno -lcatesin Tain riêng Tổng số Tanin kết hợp (không tan) Tổng số các hợp chất tanin 55 – 60 75 – 85 90 – 95 34,24 30,74 26,54 67,90 77,64 81,17 102,15 108,38 109,71 82,5 73,5 73,5 184,64 181,88 181,22 Tổng hàm lượng catesin của chè giảm nhanh qua các lần vò, kết thúc quá trình chỉ còn ¼ hàm lượng ban đầu (chè héo); đặc biệt 2 thành phần catesin là L- epigallocatesin và L-epigallocatesingallat. (Bảng 4). Hàm lượng các cấu tử dễ bay hơi như benzandehyt, benzylphenol, n- pentanol, hexenol tăng; n – heptanol, clorofin giảm. Hàm lượng hydratpectin khi vò và khi lên men giảm đi : Nếu ở chè héo là 3,4% thì ở chè qua vò và lên men là 2,2%. Nguyên nhên gây nên sự thay đổi là do có sự lên men xảy ra khi vò, độ axit trong chè vò tăng lên, một phần hydratpectin ngưng kết biến thành axit pectin hoặc cùng với c