Luận văn Nghiên cứu quy trình chế biến chè hõa tan bằng phƣơng pháp sấy thăng hoa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC  HUỲNH HỮU THÀNH NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CHÈ HÕA TAN BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẤY THĂNG HOA LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC  NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CHÈ HÕA TAN BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẤY THĂNG HOA LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện TS. TRƢƠNG VĨNH HUỲNH HỮU THÀNH KHÓA: 2002 - 2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC FACULTY OF BIOTECHNOLOGY  ESTABLISH PRODUCTION PROCESS FOR INSTANT TEA BY FREEZE – DRYING METHOD GRADUATION THESIS MAJOR: BIOTECHNOLOGY Professor Student Dr. TRUONG VINH HUYNH HUU THANH TERM: 2002 - 2006 HCMC, 09/2006 iii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm tạ:  Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tại trƣờng.  TS. Trƣơng Vĩnh đã hết lòng hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp.  Ban Giám Đốc Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm Hóa Sinh - Trƣờng Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.  Ban chủ nhiệm, Thầy Cô Trung Tâm Nghiên Cứu Bảo Quản Và Chế Biến Rau Quả .  Các Anh Chị tại Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm Hóa Sinh đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực tập tốt nghiệp.  Các bạn bè thân yêu của lớp công nghệ sinh học khóa 28 đã chia xẻ cùng tôi những vui buồn trong thời gian học cũng nhƣ hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập.  Các bạn bè ngoài lớp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp. Thành phố Hồ Chí Minh tháng 09/2005 Huỳnh Hữu Thành iv TÓM TẮT HUỲNH HỮU THÀNH, Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh. Tháng 9/2006. “ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CHÈ HÒA TAN”. Giáo viên hƣớng dẫn: TS. TRƢƠNG VĨNH Đề tài thực hiện trên đối tƣợng là lá chè tƣơi. Hiện nay, diện tích trồng chè ở nƣớc ta tăng rất nhanh do nhu cầu chế biến chè tăng. Bên cạnh những sản phẩm chè truyền thống nhƣ chè xanh, chè đen, chè oolong… Những nhà chế biến chè đã cho ra đời sản phẩm chè bột hòa tan sử dụng thuận tiện phù hợp với xã hội hiện đại. Sản phẩm chè bột đó phải mang đầy đủ những đặc điểm sinh hóa giống lá chè tƣơi, do đó cần phải nghiên cứu thật kỹ quy trình chế biến chè hòa tan Trong quy trình sử dụng thiết bị sấy thăng hoa nhằm giữ đƣợc hƣơng và vị của bột chè sau khi sấy. Do đó cần phải nghiên cứu quy trình trích li, thời gian sấy chè bột. Những kết quả đạt đƣợc:  Trích li bằng phƣơng pháp xay- nấu thu đƣợc hiệu suất trích li và nồng độ chất tan cao.  Hàm lƣợng tannin và caffêin trong sản phẩm thu đƣợc khá cao.  Cấp đông mẫu ở -200C và sấy mẫu trong 38 giờ sẽ đạt đƣợc bột chè < 5%. v MỤC LỤC CHƢƠNG ............................................................................................................ TRANG Trang tựa Lời cảm ơn ..................................................................................................................... iii Tóm tắt khóa luận ........................................................................................................... iv Mục lục ............................................................................................................................ v Danh sách các chữ viết tắt ........................................................................................... viii Danh sách các bảng ........................................................................................................ ix Danh sách các hình .......................................................................................................... x 1. MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1 1.2. Mục đích và yêu cầu ............................................................................................. 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................................... 3 2.1. Ý nghĩa kinh tế của cây chè.Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu ............... 3 2.1.1. Ý nghĩa kinh tế của cây chè ............................................................................ 3 2.1.2. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu ở Việt Nam ................................... 3 2.2. Lịch sử phát triển và đặc điểm nông học của cây chè .......................................... 5 2.2.1. Lịch sử phát triển ............................................................................................ 5 2.2.2. Đặc điểm nông học của cây chè ...................................................................... 6 2.3. Đặc điểm sinh hóa của lá chè ............................................................................... 7 2.4. Công nghệ chế biến chè ...................................................................................... 11 2.4.1. Chế biến chè xanh ......................................................................................... 11 2.4.2. Chè tan nhanh ............................................................................................... 13 2.5. Các phƣơng pháp sấy chè hòa tan ...................................................................... 14 2.5.1. Sấy phun ........................................................................................................ 14 2.5.2. Sấy phun trào ................................................................................................ 15 2.5.3. Sấy thăng hoa ................................................................................................ 15 2.5.3.1. Nguyên lý chung ..................................................................................... 15 2.5.3.2. Cấu tạo của máy sấy thăng hoa ............................................................... 17 2.5.3.3. Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp sấy thăng hoa .................................... 21 vi 2.5.3.4. Ứng dụng của phƣơng pháp sấy thăng hoa ............................................. 21 2.5.4. Máy sấy thăng hoa đƣợc sử dụng trong nghiên cứu ..................................... 22 2.5.4.1. Cấu tạo của máy lyopro 6000 .................................................................. 22 2.5.4.2. Các bƣớc vận hành máy .......................................................................... 23 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................. 24 3.1. Thời gian và địa điểm ......................................................................................... 24 3.2. Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................. 24 3.2.1. Vật liệu .......................................................................................................... 24 3.2.2. Thiết bị .......................................................................................................... 24 3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 25 3.3.1. Quy trình chế biến chè hòa tan ..................................................................... 25 3.3.2. Các phƣơng pháp trích li ............................................................................... 25 3.3.2.1. Trích li bằng phƣơng pháp hấp ............................................................... 25 3.3.2.2. Trích li bằng phƣơng pháp nấu ............................................................... 25 3.3.2.3. Trích li bằng phƣơng pháp xay ............................................................... 25 3.3.2.4. Trích li bằng phƣơng pháp xay - nấu ...................................................... 26 3.3.3. Xác định hiệu suất trích li và nồng độ chất tan ............................................. 26 3.3.4. Khảo sát thiết bị sấy thăng hoa ..................................................................... 27 3.3.5. Đánh giá cảm quan sản phẩm ....................................................................... 27 3.4. Các chỉ tiêu kiểm tra ........................................................................................... 28 3.4.1. Kiểm tra nồng độ tanin và cafêin của bột chè............................................... 28 3.4.2. Xác định độ ẩm của bột chè hòa tan ............................................................. 28 3.4.3. Xác định độ hòa tan của bột chè sau khi sấy ................................................ 28 3.4.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu ............................................................................ 29 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................. 30 4.1. Các phƣơng pháp trích li .................................................................................... 30 4.1.1. Trích li bằng phƣơng pháp hấp ..................................................................... 30 4.1.2. Trích li bằng phƣơng pháp nấu ..................................................................... 31 4.1.3. Trích li bằng phƣơng pháp xay ..................................................................... 32 4.1.4. Trích li bằng phƣơng pháp xay - nấu ............................................................ 33 4.2. Khảo sát thiết bị sấy thăng hoa ........................................................................... 35 vii 4.3. Các chỉ tiêu kiểm tra ........................................................................................... 36 4.3.1. Kiểm tra nồng độ tanin và cafêin .................................................................. 36 4.3.2. Kiểm tra độ hòa tan của bột chè ................................................................... 37 4.4. Đánh giá cảm quan sản phẩm ............................................................................. 37 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................... 39 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 40 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 41 viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT HSTL Hiệu suất trích li NĐCT Nồng độ chất tan NT Nghiệm thức NL Nguyên liệu ml mililít mg miligram h Giờ mm milimét A1 4 phút và tỷ lệ 1/8 A2 4 phút và tỷ lệ 1/9 A3 4 phút và tỷ lệ 1/10 B1 8 phút và tỷ lệ 1/8 B2 8 phút và tỷ lệ 1/9 B3 8 phút và tỷ lệ 1/10 C1 12 phút và tỷ lệ 1/8 C2 12 phút và tỷ lệ 1/9 C3 12 phút và tỷ lệ 1/10 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG .................................................................................................................. TRANG Bảng 2.1. Hàm lƣợng tanin và cafêin theo lá chè............................................................ 8 Bảng 2.2. Động thái % tanin theo từng tháng của 2 giống chè ở Phú Hộ ....................... 9 Bảng 2.3. Hàm lƣợng vitamin C trong lá chè tƣơi ........................................................ 11 Bảng 4.1. Bảng so sánh các phƣơng pháp trích li ......................................................... 35 Bảng 4.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ cấp đông và thời gian sấy đến ẩm độ bột chè ....... 36 x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH ................................................................................................................... TRANG Hình 2.1. Đồ thị chuyển pha của nƣớc trên tọa độ p - t ................................................ 16 Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống thăng hoa .............................................................................. 18 Hình 2.3. Cấu tạo của bình thăng hoa ........................................................................... 19 Hình 2.4. Cấu tạo bình ngƣng, đóng băng ..................................................................... 19 Hình 2.5. Nguyên lý cấu tạo của máy sấy thăng hoa làm việc gián đoạn ..................... 20 Hình 2.6. Nguyên lý cấu tạo của máy sấy thăng hoa làm việc liên tục ......................... 20 Hình 2.7. Máy sấy thăng hoa liên tục lyopro 6000 ....................................................... 22 Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn HSTL chất tan theo tỷ lệ NL/nƣớc bằng hấp...................... 30 Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn HSTL chất tan theo thời gian bằng nấu .............................. 31 Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn NĐCT theo thời gian bằng nấu ........................................... 32 Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn HSTL chất tan theo tỷ lệ NL/nƣớc bằng xay...................... 32 Hình 4.5. Đồ thị biểu diễn NĐCT theo tỷ lệ NL/nƣớc bằng xay .................................. 33 Hình 4.6. Đồ thị biểu diễn HSTL chất tan theo tỷ lệ NL/nƣớc bằng xay - nấu ............ 34 Hình 4.7. Đồ thị biễu diễn NĐCT theo tỷ lệ NL/ nƣớc bằng xay - nấu ........................ 34 Hình 4.8. Đồ thị biểu diễn độ hòa tan theo nhiệt độ và thời gian.................................. 37 Hình 4.9. Sản phẩm bột chè hòa tan ........................................................................................ 38 1 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Nói đến chè không một ai trong chúng ta không biết, thật vậy chè là một thức uống có nguồn gốc từ lâu đời của ngƣời dân Việt Nam. Ở các nuớc khác nhƣ Trung Quốc, Nhật, Đài Loan, Tây Âu, Bắc Mĩ… Chè đuợc xem nhƣ là một thức uống quen thuộc đối với mọi nguời. Cây chè có một vị trí đặc biệt trong nền kinh tế và trong đời sống của ngƣời dân Việt Nam. Đã từ lâu, chè Việt Nam đƣợc xuất khẩu đến nhiều nơi trên thế giới đem lại lƣợng ngoại tệ đáng kể cho đất nƣớc. Bởi vậy, cây chè đã đƣợc xây dựng thành một trong mƣời chƣơng trình trọng điểm phát triển nông nghiệp trong kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của nhà nƣớc Việt Nam đến năm 2010. Các thành phần trong chè rất đa dạng nhƣ: gluxit, tro, ancalôit, prôtêin và axit amin, hợp chất tannin, vitamin….Chè có tác dụng bảo vệ sức khoẻ con ngƣời: chữa bệnh đƣờng ruột nhƣ kiết lị, ỉa chảy (do tannin), lợi tiểu (do theofilin, theobromin), kích thích vỏ đại não, làm cho tinh thần minh mẫn sảng khoái, hƣng phấn do chất caffêin, trong những thời gian lao động căng thẳng về trí óc và chân tay. Để đáp ứng nhu cầu của cuộc sống xã hội hiện đại các nhà sản xuất nhƣ Neastea, Lipton đã cho ra đời sản phẩm chè tan nhanh chứa nhiều chất có giá trị dinh dƣỡng đối với cơ thể con nguời, sử dụng thuận tiện không có bã chè rác thải, sử dụng nhiều trong quân đội, hàng không, hàng hải, hầm mỏ, du lịch…Dùng làm nƣớc giải khát, lại làm dƣợc liệu, và làm chất màu thực phẩm trong bánh kẹo, rƣợu, nƣớc ngọt… có nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng. Từ những yếu tố trên và đuợc sự cho phép của Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học tôi xin đƣợc tiến hành đề tài: "Nghiên Cứu Quy Trình Chế Biến Chè Hòa Tan Bằng Phƣơng Pháp Sấy Thăng Hoa" 1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài Tìm ra phƣơng pháp trích ly tốt để thu đuợc hiệu suất trích ly, nồng độ chất tan cao nhất. Khảo sát sơ bộ thiết bị sấy thăng hoa. Phân tích nồng độ tannin và caffêin sau khi sấy. Kiểm tra lại ẩm độ. Tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm. 2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1.Ý nghĩa kinh tế của cây chè. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu ở Việt Nam 2.1.1. Ý nghĩa kinh tế của cây chè. Cây chè là cây xóa đói giảm nghèo tạo ra công ăn việc làm và ổn định đời sống cho hàng chục vạn hộ gia đình. Quy hoạch các vùng sản xuất chè tập trung, bao gồm sản xuất nông - công nghiệp - dịch vụ, đã hình thành các cụm dân cƣ, nhằm góp phần cải thiện đời sống vật chất và tinh thần cho nhân dân, nhất là tại các vùng sâu vùng xa của đồng bào dân tộc, khai hoang ở trung du, miền núi phía bắc và tây nguyên. Hàng năm cây chè mang lại nguồn ngoại tệ đáng kể cho đất nƣớc thông qua việc xuất khẩu chè. 2.1.2.Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu ở Việt Nam Việt Nam có 100.000 ha, trong đó có 80.000 ha chè kinh doanh, năng suất> 46 tạ búp/ha, giá thu mua 1960-2100 đồng/kg búp, tƣơng đƣơng 1,2-1,5 kg thóc,sản lƣợng 87.000 tấn khô, đứng thứ 8 trong 34 nƣớc sản xuất chè thế giới, xuất khẩu 67.000 tấn đứng thứ 6 thế giới, tiêu dùng nội địa 20.000 tấn, mức tiêu thụ 256g/đầu ngƣời ( nguồn Đỗ Ngọc Quý ) Kim ngạch xuất khẩu 78 triệu USD tuy giá trà thế giới giảm 10-15%. Xuất sang 49 nƣớc trong đó 5 nƣớc: Irắc, Đài Loan, Ấn Độ, Pakixtan và Nga chiếm khoảng 80% tổng sản lƣợng. Giá chè Việt Nam thấp 1 USD/kg, giảm khoảng 15-20% so với năm 2000, vì chè thế giới cung vƣợt cầu. Thị trƣờng đấu giá Jacacta, đánh giá chè Việt Nam kém chè Inđônêxia, có giá FOB đứng ở mức 0.92 USD/kg chè đen CTC và OTD. Tại thị trƣờng Irắc giá bình quân 1,11 USD/kg. Tổ chức sản xuất – tiêu thụ có nhiều thành phần tham gia: Cả nƣớc có 200 doanh nghiệp nhà nuớc và tƣ nhân lớn, vừa và nhỏ, trong đó có 150 doanh nghiệp tƣ nhân , với 2 loại hình – công ty trách nhiệm hữu hạn và công ty cổ phần hoạt động bình đẳng theo luật doanh nghiệp nhà nƣớc. Có 2 công ty liên doanh Phú Bền với Bỉ và Phú Đa với Irắc tại Phú Thọ . Tại Miền Nam và Miền Bắc có 10 công ti chè Đài Loan vốn nƣớc ngoài 100%. Tại nông thôn , có khoảng 10.000 nông dân làm chè, gồm trang trại và hộ cá thể tại 34 tỉnh trong cả nƣớc.  Thị trƣờng trong nƣớc : Có 130 đơn vị xuất khẩu xuất khẩu chè , 9 công ty có mức tăng trƣởng lớn là TCTCVN, công ty chè Thanh Hà, Lâm Đồng, Kiên và Kiên, Cầu tre, Thế hệ mới , Phú 3 Bền, Thái Hòa, Tân nam bắc. Nói chung lực còn yếu, uy tín thấp, ít kinh nghiệm và chƣa đủ sức làm nhà cung cấp cố định cho khách hàng lớn nƣớc ngoài.  Thị trƣờng nƣớc ngoài - 2001: Irắc là thị trƣờng xuất khẩu lớn nhất của Việt Nam, chiếm 30% lƣợng chè sản xuất của Việt Nam. Tổng nhu cầu là 64.000 tấn, theo Chƣơng trình đổi dầu lấy lƣơng thực. Trƣớc chiến tranh vùng vịnh, Srilanca, Ấn Độ và Inđônêxia đứng đầu thị trƣờng nhập này, xuất khẩu chè chất luợng tốt với khối lƣọng tăng dần. Bộ thƣơng mại Irắc bắt đầu kiểm tra chất lƣợng thực phẩm nhập, và đã nhắc nhở Việt Nam nâng cao chất lƣợng chè xuất khẩu. Đài Loan truớc đây nhập khoảng 500 - 600 tấn/năm của Việt Nam, chủ yếu là chè xanh và chè nhài. Gần đây nhiều công ty chè Đài Loan đầu tƣ vào sản xuất loại chè xanh tại Miền Nam. Quan hệ kinh doanh chủ yếu ở Miền Nam. Số lƣợng lớn chè Việt Nam nhập dùng để chế biến chè uống liền có pha thêm hƣơng liệu để tiêu thụ nội địa. Pakixtan trƣớc đây chỉ nhập 400 - 500 tấn chè Việt Nam, nay đang trở thành một thị trƣờng phát triển mạnh của Việt Nam, năm 2001đã nhập 4000 tấn, phần lớn là chè xanh. Tổng nhu cầu nhập là 150.000 - 200.000 tấn chủ yếu là chè đen CTC. Kénia, Srilanca đang xúc tiến thành lập nhóm công tác chính phủ để hỗ trợ thƣơng mại song phƣơng. Liên bang Nga là thị trƣờng tiềm năng lớn của Việt Nam, tổng nhu cầu là 147 - 162.000 tấn/năm. Ấn Độ chiếm 71.5% thị trƣờng với 100-115.000 tấn/năm 2000. Thị phần của Srilanca là 33% năm 2001, Trung Quốc nhập chè xanh vào Nga, Inđônêxia cũng nằm trong danh sách ƣu đãi chỉ chịu 75% thuế nhập. Năm 1900, các doanh nghiệp Việt Nam rút khỏi thị trƣờng Nga, nay mới đang quay trở lại. Nhật có tổng nhu cầu là 140.000 tấn, trong đó có 100.000 tấn chè xanh và 40.000 tấn chè đen phần lớn là túi nhúng, Trung Quốc xuất khẩu lớn nhất vào thị trƣờng này. Do vấn đề chất lƣợng, nên chè Việt Nam xuất bị giảm, năm 2001 chỉ còn 1000 tấn. Nhật chỉ kinh doanh chè với Việt Na