CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. TỔNG QUAN VỀ TRÁI CÂY VÀ NƯỚC TRÁI CÂY CÔ ĐẶC 1. Giới thiệu chung về trái cây trong sản xuất nước trái cây cô đặc Trái cây là nguyên liệu chính để sản xuất sản phẩm nước trái cây cô đặc. Trái cây cung cấp một nguồn phong phú các hợp chất tự nhiên, bao gồm đường, acid hữu cơ, vitamin, khoáng chất và các hợp chất chống oxy hóa.
Đây là những yếu tố tạo nên hương vị, giá trị dinh dưỡng và sức hấp dẫn của nước trái cây cô đặc. Các loại trái cây phổ biến được sử dụng trong sản xuất nước ép cô đặc bao gồm cam, táo, nho, dứa,. và các loại quả mọng như dâu, việt quất,. Mỗi loại trái cây có thành phần hóa học và hương vị đặc trưng, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và đặc tính của sản phẩm nước trái cây cô đặc.
Trái cây thường được chia thành ba thành phần chính: vỏ, thịt quả (cùi) và hạt. Mỗi phần này có cấu trúc và chức năng riêng biệt, ảnh hưởng đến quy trình chế biến và giá trị dinh dưỡng của nước ép cô đặc: - Vỏ: là lớp bao bọc bên ngoài của quả, bảo vệ thịt quả khỏi sự xâm nhập của vi khuẩn, vi sinh vật và tác động của môi trường bên ngoài. Vỏ thường chứa nhiều hợp chất hóa học như chất chống oxy hóa, chất xơ không hòa tan, và đôi khi là các loại dầu tự nhiên. Ví dụ, vỏ của các loại trái cây họ cam quýt (như cam, quýt, bưởi) chứa nhiều flavonoid và tinh dầu có hương thơm đặc trưng.
Tuy nhiên, trong sản xuất nước trái cây cô đặc, phần lớn các loại vỏ không được sử dụng trực tiếp vì chúng thường làm nước ép bị đắng hoặc có tạp chất không mong muốn. Một số trường hợp, tinh dầu và các hợp chất từ vỏ có thể được chiết xuất để thêm vào sản phẩm cuối cùng nhằm tăng cường hương vị và giá trị dinh dưỡng. - Thịt quả hay còn gọi là phần cùi: là phần chủ yếu được sử dụng trong sản xuất nước trái cây cô đặc. Thịt quả chứa chủ yếu là nước, chiếm khoảng 80 - 90% khối lượng của quả, cùng với một lượng lớn đường tự nhiên (fructose, glucose, sucrose), acid hữu cơ (acid citric, acid malic), vitamin (đặc biệt là vitamin C) và khoáng chất (như kali, canxi).
Đây là phần chứa nhiều giá trị dinh dưỡng và hương vị nhất. Trong quá trình sản xuất, thịt quả được ép để lấy nước và cô đặc thành sản phẩm cuối cùng. Thành phần nước và đường tự nhiên trong thịt quả không chỉ tạo nên hương vị ngọt ngào và tươi mát của nước ép mà còn là yếu tố quyết định đến độ đặc và độ nhớt của nước trái cây cô đặc sau khi loại bỏ nước. Thành phần acid hữu cơ trong thịt quả cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh độ chua và hương vị tổng thể của nước ép.
Ví dụ, acid citric trong cam và chanh không chỉ mang lại hương vị đặc trưng mà còn có tác dụng bảo quản tự nhiên, ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn và vi 9 sinh vật gây hại. Các chất chống oxy hóa như polyphenol và vitamin C có nhiều trong phần thịt quả, giúp bảo vệ cơ thể khỏi các gốc tự do. Tuy nhiên, các chất này có thể bị mất một phần trong quá trình chế biến nước trái cây cô đặc, đặc biệt là khi sử dụng nhiệt độ cao để loại bỏ nước. - Hạt: mặc dù không trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất nước ép, nhưng có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nếu không được loại bỏ hoàn toàn.
Hạt của một số loại trái cây như nho hoặc lựu có thể chứa chất béo và tinh dầu, nhưng thường chúng không được sử dụng trong sản xuất nước ép cô đặc vì chúng có thể làm nước ép bị đục và ảnh hưởng đến hương vị. Một số loại hạt có chứa tannin, một hợp chất có vị đắng, có thể tạo ra hương vị không mong muốn nếu không được lọc bỏ cẩn thận trong quá trình chế biến. Những chất có giá trị dinh dưỡng cao nhất trong rau quả như đường, acid hữu cơ, vitamin. đều tập trung ở dịch quả.
Thành phần dinh dưỡng của một số nước quả như sau [1]: Bảng 1.1: Thành phần dung dưỡng của một số nước quả Loại Nước Prôtid Lipid Glucid Cellulose Acid Tro Độ nước (%) (%) (%) (%) (%) hữu cơ (%) sinh quả (%) nhiệt (kcal/ 100g) Cam 84,5 0,7 0 13,3 0,2 1,0 0,3 61 Quýt 87,8 0,8 0 9,6 0,2 0,9 0,7 46 Mơ 84,0 0,5 0 14,0 0,3 0,8 0,4 63 Mận 82,0 0,3 0 16,1 0,3 1,3 0,3 73 Dứa 84,7 0,3 0 14,0 0,1 0,6 0,3 60 Bưởi 90,1 0,4 0,1 6,65 0,1 1,42 0,4 38 10 1. Khái niệm về nước trái cây cô đặc Nước quả cô đặc là nước quả tự nhiên đã loại bỏ một lượng nước vừa đủ bằng biện pháp vật lý để làm tăng độ Brix đến giá trị ít nhất là 50% cao hơn giá trị Brix đã được thiết lập đối với nước quả hoàn nguyên từ cùng một loại quả [2]. Trong quá trình sản xuất nước quả cô đặc, sử dụng biện pháp thích hợp và có thể kết hợp đồng thời với khuếch tán tế bào hoặc thịt quả bằng nước miễn là các chất rắn của quả có thể chiết được bằng nước được cho vào nước quả ban đầu trước khi tiến hành cô đặc. Nước quả cô đặc có thể khôi phục lại được chất thơm và các thành phần hương dễ bay hơi từ cùng một loại quả, bằng các biện pháp vật lý thích hợp.
Có thể được bổ sung thịt quả và tế bào từ cùng một loại quả bằng biện pháp vật lý thích hợp [2]. Phân biệt nước trái cây cô đặc với nước trái cây nguyên chất, jam Bảng 1.2 dưới đây đưa ra các tiêu chí và đặc điểm để phân biệt 3 loại sản phẩm: nước trái cây cô đặc, nước trái cây nguyên chất và jam.2: Phân biệt nước trái cây cô đặc, nước trái cây nguyên chất và jam Tiêu chí Nước trái cây cô đặc Nước trái cây nguyên Mứt (jam) chất Thành Nước ép trái cây đã Nước ép 100% từ trái Trái cây xay nhuyễn phần chính qua xử lý cô đặc, có thể cây tươi, không pha hoặc cắt nhỏ, đường, thêm nước khi sử dụng loãng pectin Phương Cô đặc để loại bỏ một Ép hoặc nghiền trực Trái cây nấu với pháp sản phần nước khỏi nước tiếp từ trái cây tươi, đường và chất tạo xuất trái cây; sau đó có thể không xử lý nhiều đông để tạo thành thêm nước lại khi sử dạng sệt dụng Kết cấu Lỏng nhưng đậm đặc Lỏng, giống như nước Dạng sệt hoặc gel, hơn nước ép thường ép tươi đặc và mịn Độ ngọt Thường ngọt hơn do Tự nhiên, không thêm Rất ngọt do bổ sung lượng đường tự nhiên đường (hoặc ít) nhiều đường hoặc có thêm đường 11 Phụ gia Có thể chứa chất bảo Ít hoặc không có phụ Thường có chất bảo quản, chất tạo ngọt gia quản, chất tạo đông hoặc hương liệu (pectin) Hàm lượng Mất một phần dưỡng Giữ nguyên dưỡng chất Thấp hơn vì qua chế dinh dưỡng chất do quá trình cô tự nhiên của trái cây biến và thêm đường đặc và bảo quản Sử dụng Dùng pha chế thành Uống trực tiếp, hoặc Phết lên bánh mì, phổ biến nước giải khát, làm làm thành phần trong bánh ngọt, làm nhân nguyên liệu chế biến các món ăn, đồ uống bánh 1. Ứng dụng của nước trái cây cô đặc Nước trái cây cô đặc giúp tăng thời gian bảo quản vì đã loại bỏ được một khối lượng nước đáng kể, đủ để gây khó khăn cho sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời giảm chi phí đóng gói, lưu trữ và vận chuyển so với nước trái cây tự nhiên. Nước quả cô đặc là bán thành phẩm có thể ứng dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm khác như: - Làm nguyên liệu cho pha chế, sản xuất các loại đồ uống khác.
- Làm nguyên liệu cho các sản phẩm bánh, kẹo, yogurt và kem giúp cải thiện màu sắc và hương vị, tăng giá trị ding dưỡng, … - Làm nguyên liệu để chế biến thành bột quả: Pha nước đường đặc vào nước quả cô đặc rồi sấy bằng thiết bị sấy phun, ta được bột quả. - Có thể sử dụng như một sự thay thể đường, tạo hương vị trong các sản phẩm thực phẩm chay và chế biến sẵn. - Ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống đóng chai như nước giải khát từ thiên nhiên tốt cho sức khỏe. TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC BẰNG NHIỆT 1.
Cơ sở khoa học Cô đặc bằng nhiệt (hay cô đặc bốc hơi) là quá trình làm bay hơi nước trong thực phẩm dưới tác dụng của nhiệt nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất khô của thực phẩm. Cần phân biệt sự khác nhau giữa hai quá trình cô đặc và sấy. Trong quá trình cô đặc bằng nhiệt, nguyên liệu đầu vào luôn có dạng lỏng như syrup, nước trái cây, sữa. Nồng độ chất 12 khô của nguyên liệu thường dao động trong khoảng 10- 35%.
Sau quá trình cô đặc, sản phẩm thu được cũng có dạng lỏng và nồng độ chất khô có thể lên đến 80% [3]. Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để tách nước ra khỏi thực phẩm lỏng như thẩm thấu ngược - sử dụng membrane, cô đặc lạnh đông, cô đặc bằng nhiệt. Trong đó, phương pháp cô đặc bằng nhiệt tốn nhiều chỉ phí năng lượng. Tuy nhiên, ưu điểm vượt trội của phương pháp cô đặc bằng nhiệt là hàm lượng chất khô trong thực phẩm sau quá trình cô đặc có thể tăng lên rất cao so với các phương pháp tách nước khác.
Trong quá trình cô đặc bằng nhiệt, người ta thường sử dụng hơi nước bão hòa để nâng nhiệt độ nguyên liệu cần cô đặc đến điểm sôi. Khi đó, nước từ trạng thái lỏng sẽ chuyển qua trạng thái hơi và thoát vào môi trường xung quanh. Tốc độ bốc hơi nước phụ thuộc vào tốc độ truyền khối của bọt hơi. Quá trình cô đặc bằng nhiệt được mô tả theo sơ đồ trên Hình 1.
Sơ đồ quá trình cô đặc bằng nhiệt 1. Mục đích và phạm vi thực hiện Quá trình cô đặc bằng nhiệt có thể có mục đích công nghệ là chuẩn bị, giúp cho các quá trình tiếp theo trong quy trình sản xuất được thực hiện dễ dàng và đạt hiệu quả kinh tế cao hơn. Ví dụ như trong công nghệ sản xuất trà hòa tan, dịch trích thu được từ nguyên liệu trà có nồng độ chất khô dao động trong khoảng 2,5 - 5,0%. Người ta sẽ cô đặc bốc hơi dịch trích đến nồng độ chất khô 25 - 50% trước khi thực hiện quá trình sấy phun tạo sản phẩm bột trà hòa tan [3].