Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành công nghiệp thực phẩm ngày càng phát triển, việc tạo ra sản phẩm mứt dừa sấy dẻo có giá trị dinh dưỡng và cảm quan cao từ nguồn nguyên liệu dồi dào như cơm dừa non là một nhu cầu cấp thiết. Việt Nam, với nguồn nguyên liệu dừa phong phú, đặc biệt tại các vùng như Đồng bằng sông Cửu Long, đã và đang phát triển nhiều sản phẩm từ dừa, trong đó mứt dừa sấy dẻo là một sản phẩm truyền thống được ưa chuộng. Tuy nhiên, để nâng cao chất lượng sản phẩm, việc khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ như nhiệt độ và nồng độ dung dịch lên quá trình mất nước thẩm thấu của dừa là rất cần thiết.

Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ dung dịch saccharose lên sự mất nước thẩm thấu của lát dừa, từ đó đề xuất các thông số kỹ thuật tối ưu nhằm tạo ra sản phẩm mứt dừa sấy dẻo có chất lượng cảm quan và dinh dưỡng tốt, đồng thời đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 8 năm 2019 tại phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, TP. Hồ Chí Minh.

Việc xác định các thông số như nồng độ dung dịch saccharose trong khoảng 40 – 60 °Bx, nhiệt độ ngâm từ 50 – 60 °C và thời gian ngâm từ 30 đến 270 phút giúp kiểm soát quá trình mất nước thẩm thấu, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ chế biến mứt dừa sấy dẻo, góp phần nâng cao giá trị sử dụng nguyên liệu dừa, tăng thu nhập cho người sản xuất và mở rộng thị trường tiêu thụ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về quá trình thẩm thấu và sấy trong công nghệ thực phẩm:

  • Lý thuyết thẩm thấu: Quá trình mất nước thẩm thấu xảy ra khi lát dừa được ngâm trong dung dịch saccharose có nồng độ cao, tạo ra sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa nguyên liệu và dung dịch, dẫn đến nước từ lát dừa khuếch tán ra ngoài. Quá trình này phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, nhiệt độ và thời gian ngâm.

  • Mô hình động học sấy: Quá trình sấy được mô tả qua các giai đoạn sấy đẳng tốc và giảm tốc, trong đó nhiệt độ và thời gian sấy ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ mất nước và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

  • Khái niệm chính:

    • Nồng độ dung dịch (°Bx): Độ đậm đặc của dung dịch saccharose, ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu.
    • Nhiệt độ ngâm và sấy (°C): Nhiệt độ tác động đến tốc độ khuếch tán nước và phản ứng hóa học trong nguyên liệu.
    • Thời gian ngâm và sấy (phút): Thời gian tiếp xúc ảnh hưởng đến mức độ mất nước và chất lượng sản phẩm.
    • Lượng nước mất (WL): Khối lượng nước thoát ra khỏi lát dừa trong quá trình thẩm thấu và sấy.
    • Chất rắn hòa tan (SG): Lượng chất rắn từ dung dịch thẩm thấu vào lát dừa.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp phân tích số liệu:

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính là cơm dừa non có độ dày 0,5 cm, thu thập từ các vựa dừa tại TP. Hồ Chí Minh. Dung dịch saccharose được chuẩn bị với các nồng độ 40, 50 và 60 °Bx.

  • Thiết kế thí nghiệm:

    • Giai đoạn 1: Ngâm lát dừa trong dung dịch saccharose ở nhiệt độ 50 và 60 °C, tỷ lệ nguyên liệu/dung dịch là 1:5 (g/ml), với thời gian ngâm từ 30 đến 270 phút. Mỗi mốc thời gian lấy mẫu để đo lượng nước mất và chất rắn hòa tan.
    • Giai đoạn 2: Sấy lát dừa đã ngâm ở các nhiệt độ 40, 50 và 60 °C trong khoảng thời gian 30 đến 270 phút, thu thập dữ liệu về độ ẩm và tốc độ sấy.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng cân điện tử để đo khối lượng mẫu trước và sau các giai đoạn, tính toán lượng nước mất và chất rắn hòa tan. Phân tích số liệu bằng phương pháp thống kê mô tả và so sánh các nhóm điều kiện thí nghiệm.

  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ ngày 1/6/2019 đến 30/8/2019 tại phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch saccharose đến mất nước thẩm thấu: Kết quả cho thấy khi tăng nồng độ dung dịch từ 40 °Bx lên 60 °Bx, lượng nước mất từ lát dừa tăng đáng kể, với mức tăng khoảng 15-20% sau 270 phút ngâm. Đồng thời, lượng chất rắn hòa tan thẩm thấu vào lát dừa cũng tăng theo, đạt mức tối đa khoảng 12-15 °Bx.

  2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm: Nhiệt độ ngâm tăng từ 50 °C lên 60 °C làm tăng tốc độ mất nước thẩm thấu, với lượng nước mất tăng khoảng 10% ở cùng thời gian ngâm. Điều này được giải thích do nhiệt độ cao làm tăng động năng phân tử, thúc đẩy quá trình khuếch tán nước ra ngoài.

  3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm: Lượng nước mất và chất rắn hòa tan tăng theo thời gian ngâm, đạt mức bão hòa sau khoảng 240 phút, sau đó tốc độ thay đổi chậm lại, cho thấy quá trình thẩm thấu đạt trạng thái cân bằng.

  4. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến quá trình sấy: Nhiệt độ sấy tăng từ 40 °C lên 60 °C giúp rút ngắn thời gian sấy đẳng tốc khoảng 25%, đồng thời giảm độ ẩm cuối cùng của sản phẩm xuống mức 14%, đảm bảo hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.

Thảo luận kết quả

Các kết quả trên phù hợp với lý thuyết về thẩm thấu và sấy trong công nghệ thực phẩm, đồng thời tương đồng với các báo cáo ngành về ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ dung dịch lên quá trình mất nước thẩm thấu. Việc tăng nồng độ saccharose làm tăng áp suất thẩm thấu, thúc đẩy nước thoát ra khỏi lát dừa, trong khi nhiệt độ cao làm tăng tốc độ khuếch tán và phản ứng hóa học như caramel hóa và phản ứng Maillard, ảnh hưởng đến màu sắc và hương vị sản phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa thời gian ngâm và lượng nước mất ở các nồng độ và nhiệt độ khác nhau, cũng như bảng so sánh thời gian sấy và độ ẩm cuối cùng ở các mức nhiệt độ sấy. Những biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của các thông số công nghệ lên chất lượng sản phẩm.

Việc kiểm soát tốt các thông số này không chỉ nâng cao chất lượng cảm quan mà còn đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, góp phần phát triển sản phẩm mứt dừa sấy dẻo có giá trị kinh tế cao.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu nồng độ dung dịch saccharose: Khuyến nghị sử dụng dung dịch saccharose với nồng độ từ 50 đến 60 °Bx để đạt hiệu quả mất nước thẩm thấu tối ưu, giúp sản phẩm có độ ngọt và độ dẻo phù hợp. Thời gian ngâm nên duy trì trong khoảng 180-240 phút để cân bằng giữa lượng nước mất và chất rắn thẩm thấu.

  2. Kiểm soát nhiệt độ ngâm và sấy: Nhiệt độ ngâm nên duy trì ở 60 °C để tăng tốc độ thẩm thấu mà không làm biến đổi cấu trúc nguyên liệu quá mức. Nhiệt độ sấy nên đặt trong khoảng 50-60 °C để rút ngắn thời gian sấy, giảm chi phí năng lượng và giữ được chất lượng sản phẩm.

  3. Áp dụng quy trình sấy đối lưu: Sử dụng thiết bị sấy đối lưu với các khay có kích thước 60x60 cm, công suất 3 kWh, đảm bảo phân bố nhiệt đều và kiểm soát độ ẩm cuối cùng của sản phẩm ở mức 14%, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.

  4. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho người sản xuất: Tổ chức các khóa đào tạo về quy trình công nghệ và kiểm soát chất lượng nhằm nâng cao tay nghề và ý thức về an toàn thực phẩm cho các cơ sở sản xuất mứt dừa.

  5. Thời gian thực hiện: Các giải pháp trên nên được áp dụng trong vòng 6 tháng tới tại các cơ sở sản xuất mứt dừa nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và mở rộng thị trường tiêu thụ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất và chế biến thực phẩm: Đặc biệt là các cơ sở sản xuất mứt dừa và các sản phẩm từ dừa, giúp họ tối ưu hóa quy trình công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Cung cấp kiến thức thực nghiệm về ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên quá trình mất nước thẩm thấu và sấy, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Hỗ trợ trong việc xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm mứt dừa, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

  4. Nhà đầu tư và doanh nghiệp phát triển sản phẩm mới: Giúp đánh giá tiềm năng và khả năng ứng dụng công nghệ trong sản xuất mứt dừa sấy dẻo, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hợp lý.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nhiệt độ ngâm ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng mứt dừa?
    Nhiệt độ ngâm cao (khoảng 60 °C) giúp tăng tốc độ mất nước thẩm thấu, làm cho lát dừa nhanh ngấm đường và đạt độ dẻo mong muốn. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao có thể làm biến đổi cấu trúc và màu sắc sản phẩm. Ví dụ, ngâm ở 60 °C cho kết quả tốt hơn so với 50 °C về thời gian và chất lượng.

  2. Tại sao cần kiểm soát nồng độ dung dịch saccharose?
    Nồng độ dung dịch ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất thẩm thấu, quyết định lượng nước mất và lượng đường thẩm thấu vào lát dừa. Nồng độ từ 50-60 °Bx được khuyến nghị để cân bằng giữa độ ngọt và độ dẻo, đồng thời đảm bảo an toàn vi sinh.

  3. Thời gian ngâm tối ưu là bao lâu?
    Thời gian ngâm từ 180 đến 240 phút được xác định là tối ưu, giúp lát dừa đạt trạng thái cân bằng thẩm thấu, tránh ngâm quá lâu gây mất chất lượng hoặc ngâm quá ngắn không đủ đường thẩm thấu.

  4. Nhiệt độ sấy ảnh hưởng thế nào đến thời gian và chất lượng sản phẩm?
    Nhiệt độ sấy cao hơn (50-60 °C) giúp rút ngắn thời gian sấy đẳng tốc khoảng 25%, giảm chi phí năng lượng và giữ được độ ẩm cuối cùng khoảng 14%, hạn chế vi sinh vật phát triển, đảm bảo chất lượng sản phẩm.

  5. Làm thế nào để bảo quản mứt dừa sau khi sấy?
    Sản phẩm sau sấy nên được làm nguội, đóng gói trong túi PE, ghép mí chân không và bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát để duy trì độ ẩm và ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật, kéo dài thời gian sử dụng.

Kết luận

  • Khảo sát cho thấy nhiệt độ và nồng độ dung dịch saccharose ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình mất nước thẩm thấu của lát dừa, với nồng độ 50-60 °Bx và nhiệt độ ngâm 60 °C là điều kiện tối ưu.
  • Thời gian ngâm từ 180-240 phút giúp đạt trạng thái cân bằng thẩm thấu, tối ưu hóa lượng nước mất và chất rắn hòa tan.
  • Nhiệt độ sấy từ 50-60 °C rút ngắn thời gian sấy, giữ độ ẩm cuối cùng khoảng 14%, đảm bảo chất lượng và an toàn sản phẩm.
  • Quy trình công nghệ được đề xuất giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng và cảm quan của mứt dừa sấy dẻo, đồng thời tăng hiệu quả kinh tế cho người sản xuất.
  • Các bước tiếp theo bao gồm áp dụng quy trình vào sản xuất thực tế, đào tạo nhân lực và mở rộng nghiên cứu về bảo quản sản phẩm.

Hành động ngay hôm nay để nâng cao chất lượng sản phẩm mứt dừa sấy dẻo và phát triển thị trường tiêu thụ bền vững!