CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về cà chua Cây cà chua có tên khoa học là Lycopercium esculetcum Mill, thuộc họ cà. Cà chua có nguồn gốc từ Nam Mỹ với khí hậu nhiệt đới khô và nhiều nắng. Cây cà chua có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất khác nhau như đất sét, đất cát, đất pha cát, có độ pH= 6 – 6,5.
Đất có độ ẩm cao và ngập nước kéo dài sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng của cây cà chua. Nhiệt độ thích hợp cho cà chua để đạt năng suất cao, chất lượng tốt là khoảng 21 – 24 oC và thời tiết khô. Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tích trồng cà chua lên đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phía Bắc. Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích ngày càng được mở rộng.
Nhiều giống cà chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng. Một số giống cà chua chất lượng đã được xuất khẩu ra thị trường thế giới. Có nhiều giống cà chua đang được trồng ở Việt Nam. Có thể chia cà chua thành 3 loại dựa vào hình dạng: ● Cà chua hồng: quả có hình dạng quả hồng, không chia múi.
Thịt quả đặc, nhiều bột, lượng đường trong quả cao. Năng suất thường đạt 25 – 30 tấn/ha. Các giống thường gặp: Ba Lan, hồng lan của Viện cây lương thực; giống 214; HP5; HP1 của Hải Phòng… ● Cà chua múi: quả to, nhiều ngăn tạo thành múi, là giống cây sinh trưởng vô hạn, thời gian sinh trưởng dài, năng suất và khả năng chống chịu khá nhưng chất lượng không bằng cà chua hồng. ● Cà chua bi: quả nhỏ, chua, giá trị thấp, thường dùng làm nguyên liệu tạo giống.
Quả cà chua có giá trị dinh dưỡng rất cao. Trong cà chua có các loại vitamin A, B, C, D. Vitamin C trong quả cà chua khi nấu chin bị bay hơi tương đối ít, phần lớn hàm lượng của chúng được giữ lại là do trong quả có chứa acid citric, nó vừa có tác dụng bảo vệ vitamin C vừa có tác dụng làm tiêu được các chất béo. 2 Trong cà chua còn chứa lycopene với hàm lượng 3mg/100g quả tươi, đây là loại sắc tố màu đỏ chứa chất oxy hóa cao, rất tốt cho sức khỏe, đặc biệt là trong việc phòng chống ung thư, chống lại bệnh tim mạch.
Ngoài ra trong hạt cà chua còn chứa 30 - 35% protein, 17 – 20% lipid, dầu từ hạt cà chua còn được tận dụng để sản xuất dầu béo và thức ăn gia súc. Cà chua chín cây có chất lượng tốt hơn so với cà chua chín trong quá trình bảo quản. Khi chín lớp thịt dày, lượng vitamin C và carotene đạt tỉ lệ ao nhất, lượng acid giảm, lượng đường tăng, quả mềm hơn và dễ tách vỏ. Thành phần hóa học của cà chua [5] Thành phần Tỉ lệ Nước 90 – 93 % Chất khô 6–8% Đường 3–4% Protein 1 -1,6 % Acid 0,25 – 0,5 % Cellulose 0,8 % Chất tro 0,4 % Vitamin C 20 – 40 mg% Carotene 1,2 – 1,6 mg% Vitamin B1 0,08 – 0,15 mg% Vitamin B2 0,05 – 0,07 mg% Vitamin PP 0,5 – 16,5 mg% Acid Pentotenic 100 – 165 mg% 1.
Tổng quan về sản phẩm cà chua cô đặc [5] Cà chua cô đặc là một trong những sản phẩm chính của công nghiệp đồ hộp rau quả, được coi là bán chế phẩm vì nó được dùng để chế biến các loại đồ hộp khác như đồ hộp xốt các loại, nước xốt của đồ hộp thịt, cá, rau, để làm nguyên liệu nấu nướng. Cà chua cô đặc được chế biến bằng cách cô đặc thịt cà chua (theo mức độ khác nhau) sau khi đã nghiền nhỏ và loại bỏ hạt, vỏ. Ở Nga cà chua cô đặc được phân loại như sau: 3 - Pure cà chua: có độ khô 12, 15 và 20% - Cà chua cô đặc loại độ khô 30, 35 và 40% - Cà chua cô đặc loại độ khô 50 – 70% Ở Mỹ, cà chua cô đặc được phân loại như sau: - Pure cà chua: cà chua chà mịn qua rây để loại bỏ vỏ, hạt - Pure cà chua miếng: cà chua xé tơi, qua sàng để loại bỏ vỏ, hạt. - Cà chua cô đặc loại có độ khô 25 – 29% - Cà chua cô đặc có độ khô 29 – 33% - Cà chua cô đặc có độ khô trên 33% - Cà chua miếng cô đặc: cà chua xé tơi, loại bỏ vỏ và hạt, rồi cô đặc.
Biến đổi của cà chua trong quá trình cô đặc [3] - Dung dịch cà chua là một hệ của nhiều chất hòa tan như đường, acid, còn chứa cả các chất không tan như tinh bột, cellulose ở trạng thái huyền phù. Khi cô đặc, dung môi bay hơi, nồng độ chất hòa tan tăng dần, nhiệt độ sôi, độ nhớt, khối lượng riêng tăng, và hệ số truyền nhiệt giảm, hàm lượng không khí còn lại trong gian bào và hòa tan trong sản phẩm cũng giảm. - Phản ứng caramel xảy ra ít do quá trình cô đặc được thực hiện trong nồi chân không với nhiệt độ thấp. - Đồng thời với nhiệt độ thấp này thì cấu trúc pectin không bị phá vỡ nên giữ được độ sệt của tương cà chua.
Ngoài ra các thành phần khác cũng ít bị biến đổi nhất là vitamin C. - Sắc tố của cà chua chủ yếu thuộc họ carotenoid (licopen) nên ít bị biến đổi (bền nhiệt). - Sản phẩm có thể xám đen do phản ứng giữa tannin với kim loại là do phản ứng oxy hóa tannin dưới tác dụng của men peroxydase và polifenolxydase, điều kiện của phản ứng này là nhiệt độ tăng từ từ và tiếp xúc nhiều với không khí. Nhưng do sản phẩm đã được đun nóng và đã vô hoạt enzyme nên hiện tượng này ít xảy ra.
Tổng quan về cô đặc [4] Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi, ở nhiệt độ nhằm mục đích: - Làm tăng nồng độ chất tan. - Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh). - Thu dung môi ở dạng nguyên chất (cất nước). Quá trình cô đặc tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất (áp suất chân không, áp suất thường, áp suất dư) trong hệ thống cô đặc một nồi hay nhiều nồi.
Quá trình làm việc lên tục hay gián đoạn. Trong đó: Cô đặc chân không dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao và dung dịch dễ bị phân hủy vì nhiệt, ngoài ra còn làm tăng hệ số nhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch (hệ số nhiệt độ hữu ích), dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt. Mặt khác, cô đặc chân không thì nhiệt độ sôi của dung dịch thấp nên có thể tận dụng nhiệt thừa của các quá trình sản xuất khác (hoặc sử dụng hơi thứ) cho quá trình cô đặc. Cô đặc ở áp suất dư thường dùng cho các cho các dung dịch không phân hủy ở nhiệt độ cao.
Hơi thứ của quá trình này được sử dụng để cô đặc hoặc cho các quá trình nhiệt khác. Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không sử dụng mà được thải ra ngoài không khí. Đây là phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế. Trong các hệ thống cô đặc nhiều nồi thì nồi đầu tiên thường làm việc ở áp suất dư, các nồi sau làm việc ở áp suất chân không.
Hơi bay ra trong quá trình cô đặc thường là hơi nước, gọi là hơi thứ thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hóa hơi lớn nên được sử dụng làm hơi đốt cho các nồi tiếp theo. Khi hơi thứ được sử dụng ngoài dây chuyền cô đặc gọi là hơi phụ. Các phương pháp cô đặc - Phương pháp nhiệt: dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng. Bản chất của cô đặc do nhiệt là tạo thành hơi thì tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn.
Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liên kết ở trạng thái 5 lỏng và trở lực bên ngoài. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phân tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này. - Phương pháp lạnh: Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để làm tăng nồng độ chất tan. Tùy thuộc vào tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp khác nhau và đôi khi phải dùng đến máy lạnh.
Phân loại thiết bị cô đặc Thiết bị cô đặc có thể được phân loại như sau: - Theo nguyên lý làm việc: làm việc gián đoạn và liên tục. - Theo áp suất làm việc bên trong thiết bị: áp suất dư, áp suất khí quyển, áp suất chân không. - Theo phương pháp cung cấp nhiệt: Thiết bị dùng hơi nước, thiết bị dùng nước nóng, dầu nóng, thiết bị dùng điện, thiết bị dùng khói của phản ứng cháy. - Theo cấu tạo thiết bị: Thiết bị buồng đốt là giàn ống đứng, nằm ngang, nằm nghiêng, buồng đốt treo.
Đối với loại được đốt nóng bằng hơi nước thường được chia làm 3 nhóm chủ yếu: Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên, dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. Bao gồm: Có buồng đốt trong, có thể có ống tuần hoàn trong hoặc ngoài. Có buồng đốt ngoài. Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng bức ( tuần hoàn cưỡng bức), dùng bơm để đối lưu cưỡng bức, dung dịch đạt vận tốc chuyển động 1,5 – 3,5 m/s tại khu vực bề mặt truyền nhiệt.
Loại này có ưu điểm là tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bền mặt truyền nhiệt. Nhóm này bao gồm: Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài. Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần để tránh tiếp xúc lâu làm biến chất một số thành phần trong dung dịch. Nhóm này bao gồm: Màng dung dịch chảy ngược từ dưới lên, có buồng đốt trong hay ngoài: sử dụng cho dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ.