Đồ án Măng tây (Asparagus officinalis Linn) bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp với bức xạ hồng ngoại

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -------- NGUYỄN THỊ THẮM NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẤY KHÔ MĂNG TÂY (ASPARAGUS OFFICINALIS LINN) BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP VỚI BỨC XẠ HỒNG NGOẠI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM CÁN BỘ HƢƠNG DẪN: TS. Vũ Ngọc Bội KHÁNH HÒA - 2013 BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -------- NGUYỄN THỊ THẮM NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẤY KHÔ MĂNG TÂY (ASPARAGUS OFFICINALIS LINN) BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP VỚI BỨC XẠ HỒNG NGOẠI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã số sinh viên : 50131555 Lớp : 51CBTP2 Cán bộ hƣớng dẫn : TS. Vũ Ngọc Bội KHÁNH HÒA - 2013 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Đồ án này Trƣớc hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng, sự tự hào đƣợc học tập tại Trƣờng trong những năm qua. Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin đƣợc giành cho cô: TS. Vũ Ngọc Bội - Trƣởng khoa Công nghệ Thực phẩm - Trƣờng Đại học Nha Trang đã tài trợ kinh phí, tận tình hƣớng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Xin cám ơn: ThS. Thái Văn Đức - Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Đảm bảo Chất lƣợng và An toàn Thực phẩm và các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu đƣợc hoàn thành có chất lƣợng. Đặc biệt, xin đƣợc ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và tập thể cán bộ trong Các phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm - Trƣờng Đại học Nha Trang đã giúp đỡ nhiệt tình và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện đồ án này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân và các bạn bè đã tạo điều kiện, động viên khích lệ để tôi vƣợt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa qua. ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i MỤC LỤC ............................................................................................................. ii DANH MỤC BẢNG .............................................................................................iv DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... v CHƢƠNG I. TỔNG QUAN .................................................................................. 2 1.1. TỔNG QUAN VỀ MĂNG TÂY ................................................................. 2 1.1.1. Giới thiệu về măng tây .......................................................................... 2 1.1.2. Giá trị của măng tây ............................................................................... 6 1.2. GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT SẤY ........................................................... 7 1.2.1. Khái niệm chung về quá trình sấy ......................................................... 7 1.2.2. Phƣơng pháp sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh ........................ 15 1.2.2.1. Giới thiệu về sấy bức xạ hồng ngoại ............................................. 15 1.2.2.2. Sấy đối lƣu lạnh ............................................................................. 19 1.2.2.3. Sấy hồng ngoại kết hợp sấy lạnh ................................................... 19 1.2.3. Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình làm khô ................... 20 1.2.3.1. Những biến đổi cảm quan ............................................................. 20 1.2.3.2. Những biến đổi về hóa học............................................................ 21 1..3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ MĂNG TÂY ......... 22 CHƢƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 26 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ............................................................................... 26 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................. 27 2.2.1. Phƣơng pháp phân tích hóa học ........................................................... 27 2.2.1.1. Xác định độ ẩm.............................................................................. 27 2.2.1.2. Phƣơng pháp xác định hoạt độ nƣớc của sản phẩm ...................... 27 2.2.2. Phƣơng pháp phân tích vi sinh ............................................................ 29 2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan ......................................................... 30 2.2.4. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ............................................................ 33 iii 2.2.4.1. Quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm măng tây sấy khô ............... 33 2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số của quy trình.................. 35 2.5. Dụng cụ, thiết bị chủ yếu sử dụng trong nghiên cứu ................................. 37 2.6. Xử lý số liệu ............................................................................................... 37 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 38 3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TỐI ƢU CỦA QUY TRÌNH .................. 38 3.1.1. Xác định chế độ chần ........................................................................... 38 3.1.2. Xác định tốc độ gió cho chế độ sấy măng tây ..................................... 40 3.1.2.1. Xác định nhiệt độ sấy ở tốc độ gió 1m/s ....................................... 40 3.1.2.2. Xác định nhiệt độ sấy ở tốc độ gió 1.5m/s .................................... 42 3.1.2.3 Xác định nhiệt độ sấy ở tốc độ gió 2 m/s ....................................... 43 3.1.3 Xác định chất lƣợng cảm quan cho từng chế độ sấy ............................ 45 3.1.3.1 Xác định chất lƣợng cảm quan của măng tây theo nhiệt độ sấy ở vận tốc gió 1m/s ......................................................................................... 45 3.1.3.2 Xác định chất lƣợng cảm quan của măng tây theo nhiệt độ sấy ở vận tốc gió 1,5 m/s. .................................................................................... 47 3.1.3.3 Xác định chất lƣợng cảm quan của măng tây theo nhiệt độ sấy ở vận tốc gió 2 m/s. ....................................................................................... 49 3.1.4 Kết quả xác định hoạt độ nƣớc của sản phẩm ...................................... 51 3.1.5: Kết quả phân tích vi sinh sản phẩm ..................................................... 51 3.1.6: Kết luận chung ..................................................................................... 52 3.2 So sánh chất lƣợng của măng tây sấy và măng tây phơi nắng ................... 52 3.3. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẤY MĂNG TÂY VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG ............................................................................................................ 54 3.3.1. Đề xuất quy trình ................................................................................. 54 3.3.2. Sản xuất thử sản phẩm và sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu ..... 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 59 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 60 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1 Thành phần dinh dƣỡng của măng tây ................................................. 5 Bảng 2.1: Yêu cầu vi sinh đối với các sản phẩm rau quả sấy khô theo quyết định 46/2007/QĐ-BYT .................................................................................. 29 Bảng 2.2: Bảng mô tả điểm cho sản phẩm măng tây sấy khô.............................. 31 Bảng 2.3: Bảng hệ số quan trọng cho các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm măng tây sấy khô ............................................................................................. 32 Bảng 2.4. Bảng quy định các cấp chất lƣợng cho sản phẩm thực phẩm theo TCVN 3215-79 ...................................................................................... 33 Bảng 3.1: Hoạt độ nƣớc của sản phẩm ................................................................. 51 Bảng 3.2: bảng kết quả vi sinh thực phẩm ........................................................... 51 Bảng 3.3: Hao hụt trọng lƣợng của nguyên liệu qua các công đoạn ................... 56 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hình ảnh về măng tây trắng ................................................................... 2 Hình 1.2. Hình ảnh măng tây xanh ........................................................................ 3 Hình 1.3. Hình ảnh về măng tây tím ...................................................................... 3 Hình 1.4. Quy trình sản xuất sản phẩm măng tây đông khô ................................ 23 Hình 1.5: Quy trình sản xuất sản phẩm đồ hộp măng tây tự nhiên ...................... 24 Hình 1.6: Quy trình sản xuất sản phẩm măng tây đông lạnh ............................... 25 Hình 2.1. Hình ảnh về phần ăn đƣợc của măng tây ............................................. 26 Hình 2.2: Giới hạn hoạt độ nƣớc phát triển của các loại vi sinh vật .................... 29 Hình 2.3. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sản phẩm măng tây sấy khô ............ 34 Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ chần tối ƣu ........................... 35 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy tối ƣu ............................. 36 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của thời gian chần đến ...................................................... 38 chất lƣợng cảm quan của sản phẩm măng tây sấy khô ........................................ 38 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự biến đổi hàm ẩm của sản phẩm măng tây theo thơi gian sấy ở vận tốc gió là 1m/s ........................................... 40 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự biến đổi hàm ẩm của sản phẩm măng tây theo thơi gian sấy ở vận tốc gió là 1,5m/s ........................................ 42 Hình 3.4: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự biến đổi hàm ẩm của sản phẩm măng tây theo thời gian sấy ở vận tốc gió là 2 m/s ........................................... 45 Hình 3.5: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến chất lƣợng cảm quan của ....................... 46 sản phẩm theo hàm ẩm ở vận tốc gió là 1 m/s ..................................................... 46 Hình 3.6 : Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến chất lƣợng cảm quan của ...................... 48 sản phẩm theo hàm ẩm ở vận tốc gió là 1,5 m/s .................................................. 48 Hình3.7: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến chất lƣợng cảm quan của ........................ 49 sản phẩm theo hàm ẩm ở vận tốc gió là 2 m/s ..................................................... 49 Hình 3.8: biểu đồ so sánh điểm cảm quan giữa ................................................... 52 mẫu sấy và mẫu phơi nắng ................................................................................... 52 Hình 3.9: sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm măng tây sấy khô .......................... 54 Hình 3.10. Măng tây sấy khô ................................................................................................. 56 1 LỜI MỞ ĐẦU Măng tây (Asparagus officinalis Linn) có tên tiếng Anh: Asparagus, thuộc họ măng tây Asparagaceae, là một loại rau cao cấp đƣợc du nhập vào trồng tại Việt Nam từ những năm 60 - 70 ở các vùng nhƣ Đông Anh - Hà Nội, Kiến An - Hải Phòng, Đức Trọng - Lâm Đồng. Trƣớc đây, măng tây chƣa đƣợc chú ý trồng trọt và nghiên cứu chế biến mặc dù măng tây là loại rau giầu dinh dƣỡng và có giá trị kinh tế rất cao. Hiện nay, măng tây đã bắt đầu đƣợc chú trọng trồng trọt và nghiên cứu. Măng tây là loại rau giầu vitamin, khoáng chất, các chất chống oxy hóa, có mùi vị thơm ngon khi nấu chín nhƣng dễ bị hƣ hỏng khi bảo quản. Chính vì thế rất khó bảo quản măng tây dẫn tới việc phát triển sản phẩm măng tây bị hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu một phƣơng pháp hiệu quả để bảo quản măng tây nhằm kéo dài thời gian bảo quản là cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên và đƣợc sự đồng ý của Khoa Công nghệ Thực phẩm cùng sự đồng ý của giáo viên hƣớng dẫn, tôi đƣợc giao thực hiện đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu thử nghiệm sấy khô măng tây (Asparagus officinalis Linn) bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp với bức xạ hồng ngoại” với mục đích thử nghiệm sản xuất sản phẩm măng tây sấy khô bằng phƣơng pháp sấy hiện đại sử dụng kỹ thuật sấy lạnh kết hợp hồng ngoại nhằm hạn chế việc mất mầu “xanh” của sản phẩm rau quả khi sấy theo kỹ thuật sấy thông thƣờng hoặc phơi nắng. Nội dung của đề tài: 1) Xác định các thông số thích hợp cho quy trình sấy măng tây: chế độ xử lý, chế độ sấy. 2) Đánh giá chất lượng của măng tây khô theo thời gian bảo quản; 3) Đề xuất quy trình sản xuất và sản xuất thử sản phẩm; Do bƣớc đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học và thời gian nghiên cứu có hạn nên báo cáo đồ án tốt nghiệp này khó trách khỏi những hạn chế, kính mong quí thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý để đề tài nghiên cứu đƣợc hoàn thiện hơn. Tác giả xin chân thành cám ơn. 2 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ MĂNG TÂY 1.1.1. Giới thiệu về măng tây Măng tây (Asparagus officinalis Linn) có tên tiếng Anh: Asparagus, thuộc họ măng tây Asparagaceae, là loại rau cao cấp có thành phần dinh dƣỡng cao, rất đƣợc ƣa chuộng ở các nƣớc phƣơng Tây cũng nhƣ phƣơng Đông. Măng tây hoang dại có nguồn gốc từ châu Âu, Bắc Phi và Tây Á, sau đó đƣợc trồng trọt canh tác nhƣ một loại rau xanh ở nhiều nƣớc trên thế giới nhƣ Pháp, Đức,. Các nƣớc Tây Âu là nơi có nhu cầu tiêu dùng măng tây nhiều nhƣng do khí hậu lạnh, mỗi năm chỉ trồng đƣợc một vụ vào mùa xuân và năng suất không cao [1]. Riêng Việt Nam, đặc biệt là Lâm Đồng, Đà Lạt nơi có khí hậu ôn đới quanh năm thích hợp cho việc trồng và thu hái măng tây quanh năm đem lại nguồn kinh tế cho ngƣời trồng. Từ năm 1960 - 1970, nhiều vùng trong nƣớc ta đã trồng măng tây để chế biến xuất khẩu nhƣ Đông Anh (Hà Nội), Kiến An (Hải Phòng) và Long Xuyên (An Giang) [1] . Thị trƣờng nhập khẩu măng tây chủ yếu là các nƣớc Tây Âu, tổng lƣợng măng tây mà các nƣớc Tây Âu nhập khẩu lên đến hàng trăm ngàn tấn/năm. Các nhà hàng trong nƣớc hiện cũng có nhu cầu tiêu thụ sản phẩm này [1]. Măng tây có nhiều loại: măng tây trắng, măng tây xanh và măng tây tím. Hình 1.1. Hình ảnh về măng tây trắng 3 Hình 1.2. Hình ảnh măng tây xanh Hình 1.3. Hình ảnh về măng tây tím 4  Đặc điểm sinh học cây măng tây Măng tây thuộc cây trồng lâu năm, dạng bụi, thân thảo. Cây có hoa đơn tính khác gốc. Có khoảng một nửa số cây mang hoa đực, một nửa mang hoa cái. Hoa cómàu vàng hoặc lục nhạt. Quả mọng, ba ngăn, khi chín có màu đỏ. Mỗi ngăn có 1 –2 hạt màu đen, vỏ hạt rất cứng. Hạt măng tây có thể nẩy mầm ở nhiệt độ 200C nhƣng thích hợp là 250C và đây cũng là nhiệt độ trung bình cần thiết cho cây phát triển. Ngay sau khi hạt nảy mầm, rễ chính rất ngắn bị chết. Thay vào đó là một rễ trụ thẳng đứng đƣợc tạo thành và các rễ khác mọc ngang từ rễ trụ này. Sau đó ở khoảng cách gần mặt đất,trên các đốt của rễ trụ hình thành các thân mầm mới đƣợc gọi là măng. Măng là nơi tập trung các chất dinh dƣỡng của cây khi còn non. Măng đƣợc thu hoạch trong nhiều năm (8 – 10 năm) nhƣng sản lƣợng lớn thƣờng tập trung ở các năm thứ 3-5. Sang năm thứ 7 – 8 , khi năng suất và chất lƣợng giảm thì cần phá đi trồng mới. Trƣớc khi nhú khỏi mặt đất, măng có màu trắng, mềm, khi mọc cao khỏi mặt đất chúng ngả màu xanh và phát sinh cành có thể dài tới 2m. Măng tây là cây ƣa ánh sáng. Vì vậy, nếu trồng măng ở nơi bị che lợp thì hiệu suất quang hợp thấp, cây sinh sản kém, năng suất măng sẽ giảm. Ngoài ra, măng tây rất mẫn cảm với đất trồng, đất phải có độ phì nhiêu cao, tơi xốp, giàu mùn, pH = 6 – 7, độ ẩm đất từ 65 – 70% Khi thu hái, măng tƣơi chứa nhiều nƣớc, và khá ngọt (lƣợng đƣờng có thể lên đến 4 %). Một khi đã hái, các hoạt động sinh học trong măng vẫn tiếp diễn và tiêu thụ đƣờng rất nhanh. Vị măng kém đi, nƣớc ngọt mất dần để măng trở thành sơ, bắt đầu từ phần gốc, các sự biến đổi này diễn ra nhanh chóng, ngay trong vòng 24 giờ từ khi măng đƣợc cắt hái, nhiệt độ và ánh sáng làm nhanh thêm tiến trình. 5  Các giống măng tây. Măng xanh: (tên khoa học là Asparagus Officinalis L), giống California 500 loại này cho năng suất cao, dễ trồng, dễ thu hoạch nhƣng giá trị thƣơng phẩm không cao [1] . Măng trắng: Đại diện giống F. Mary Washington là giống trồng phổ biến cho năng suất và chất lƣợng cao [1] . Măng Tây Trắng thực ra là một dạng của Măng Tây Xanh đƣợc trồng ở Úc. Sự khác nhau là măng tây trắng đƣợc trồng trong bóng tối. Khi Măng Tây tiếp xúc với ánh sáng mặt trời đầu tiên chúng sẽ chuyển sang hồng và sau đó là màu xanh. Lý do chính làm cho giá của măng tây trắng cao hơn nhiều so với giá của măng tây xanh là măng tây trắng có một nguồn cung hạn chế và các chi phí sản xuất cao. Măng tím: Măng tây tím là một dạng khác của măng tây xanh và măng tây trắng. Màu tím của nó xuất phát từ mức độ cao của anthocyanin (chất chống oxy hóa mạnh) trong các đọt. Nó có hàm lƣợng chất xơ thấp hơn so với măng tây trắng và măng tây xanh, làm cho nó mềm hơn và toàn bộ đọt có thể ăn từ gốc cho đến ngọn. Măng tây tím ngọt ngào, đọt dày hơn so với măng tây xanh và măng tây trắng. Măng tây tím thƣờng có ở Úc vào tháng 10 và giữa tháng 12. Măng tây có hàm lƣợng dinh dƣỡng cao, ngoài chất xơ, đạm, gluxid, các vitamin K, C, A, pyridoxine (B6), riboflavin (B2), thiamin (B1), axit folic, gần ¼ khối lƣợng trong 100g măng tây là các chất khoáng cần thiết cho cơ thể con ngƣời nhƣ: kali, magie, canxi, sắt, kẽm(Bảng 1.1.) Bảng 1. 1 Thành phần dinh dƣỡng của măng tây [1] Nƣớc (%) Đƣờng (%) Protein (%) Cellulose (%) Tro (%) Ca (mg%) Vitamin C (mg/%) 76 0.47 2.2 2.3 0.6 21 14-16 6 1.1.2. Giá trị của măng tây Măng tây đƣợc xem là loại rau chứa nhiều chất xơ, nƣớc và các vitamin. Thành phần dinh dƣỡng của măng tây gồm có: chất đạm, béo, chất xơ, canxi, sắt, kẽm, đồng, axit folic, axit ascorbic Măng tây không chỉ giàu dinh dƣỡng, mà nó còn chứa các chất có hoạt tính sinh học và đã đƣợc chứng minh có tác dụng tích cực đến sức khỏe với các công dụng sau:  Măng tây giàu chất chống viêm Măng tây có chứa một nhóm các chất có khả năng chống viêm bao gồm các saponin măng tây (asparanin, sarsasapogenin, protodioscin, và diosgenin) và flavonoid quercetin, rutin, kaempferol và isorhamnetin. Các hợp chất chống viêm này là một trong những tác nhân tốt nhất giúp phòng chống các bệnh mãn tính nhƣ tiểu đƣờng type 2, bệnh tim và bệnh ung thƣ.  Nguồn chất chống oxy hóa Măng tây còn là nguồn dồi dào các chất chống oxy hóa bao gồm vitamin C, beta-carotene và các khoáng chất kẽm, selen, mangan. Đặc biệt là glutathione (GSH) – một tripeptide có trong măng tây có tác dụng chống oxy hóa mạnh. Chúng tham gia vào các phản ứng của cơ thể với vai trò xúc tác, chống lại sự sản xuất dƣ thừa gốc tự do, chống lại quá trình chết tế bào, kìm hãm quá trình lão hóa, giúp da mịn màng. Theo báo cáo của Viện Ung thƣ Quốc gia Hoa Kỳ, măng tây có chứa lƣợng glutathione cao nhất trong số các thực phẩm đƣợc thử nghiệm. Các chất chống oxy hóa trong măng tây cũng góp phần không nhỏ trong việc giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, tiểu đƣờng và bệnh ung thƣ.  Ngăn ngừa suy tĩnh mạch, bảo vệ tim Măng tây chứa nhiều potassium, folate giúp điều hòa, ổn định huyết áp, giúp cho tim khỏe mạnh, phòng ngừa bệnh xơ vữa động mạch, bệnh đột quỵ tim mạch. 7 Bên cạnh đó, trong cây măng tây còn có dƣợc chất Asparagin đƣợc sử dụng trong điều trị bệnh tim mạch. Đối với các bệnh suy tĩnh mạch, măng tây còn là dƣợc liệu tốt để điều trị (vì tro