nâng cao chất lượng khóm sấy bằng cách xử lý trước nguyên liệu trong dung dich sacharose

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH VĨNH LONG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG VĨNH LONG







BÁO CÁO KHOA HỌC

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG KHÓM SẤY BẰNG
CÁCH XỬ LÝ TRƯỚC NGUYÊN LIỆU TRONG
DUNG DỊCH SACCHAROSE


Chủ nhiệm đề tài

CAO THỊ LAN NHƯ






VĨNH LONG, 01/ 2014
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH VĨNH LONG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG VĨNH LONG

BÁO CÁO KHOA HỌC

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG KHÓM SẤY BẰNG
CÁCH XỬ LÝ TRƯỚC NGUYÊN LIỆU TRONG
DUNG DỊCH SACCHAROSE


Chủ nhiệm đề tài: Thành viên tham gia:

CAO THỊ LAN NHƯ Quách Thị Thanh Tâm – Khoa Nông Nghiệp
Đơn vị: Khoa CNLTTP Nguyễn Thị Kiều Tiên – Khoa CNLTTP
Phạm Thị Thanh Tú – Khoa CNLTTP





VĨNH LONG, 01/ 2014
i

MỤC LỤC
DANH SÁCH BẢNG iv

DANH SÁCH HÌNH v

1.1. Đặt vấn đề 1

1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1. Khóm và một số thành phần quan trọng có trong quả 2

2.1.1

Nguồn gốc và phân loại 2

2.1.2

Thành phần dinh dưỡng của khóm 2

2.1.3

Các sản phẩm từ khóm 3

2.2. Đường saccharose 4

2.3 Bảo quản bằng phương pháp sấy 4

2.3 Quá trình chần 5

2.4 Công nghệ tách nước thẩm thấu 6

2.4.1

Khái quát về tách nước thẩm thấu 6

2.4.2 Cơ chế của quá trình tách nước thẩm thấu 7

2.5. Một số nghiên cứu liên quan 7

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

3.1 Phương tiện nghiên cứu 10

3.1.1

Địa điểm và thời gian 10

3.1.2

Nguyên liệu 10

3.1.3

Hóa chất sử dụng 10

3.1.4

Dụng cụ, thiết bị: 10

3.2 Phương pháp nghiên cứu 10

3.2.1

Phương pháp lấy mẫu 11

3.2.2

Phương pháp phân tích 12

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm 12

3.3.1

Thí nghiệm 1: khảo ảnh hưởng của thời gian chần nguyên liệu trước khi
thẩm thấu đến sự tăng đường, mất nước, thay đổi màu và sự co thể tích của nguyên
liệu. 12

ii

3.3.2

Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của xử lý chân không trong quá trình
thẩm thấu đến độ tăng đường, mất nước, màu, và độ co thể tích của mẫu. 14

3.3.3

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ dung
dịch saccharose đến khả năng khuếch tán của đường vào trong nguyên liệu theo thời
gian ngâm. 16

3.3.4

Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến chất lượng cảm
quan của sản phẩm 18

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20

4.1

Ảnh hưởng của bề dày và thời gian chần đến sự biến đổi của khóm sau
khi thẩm thấu 20

4.1.1 Ảnh hưởng của bề dày và thời gian chần đến sự mất nước của khóm 21
4.1.2

Ảnh hưởng của bề dày và thời gian chần đến sự tăng đường của khóm . 22

4.1.3

Ảnh hưởng của bề dày và thời gian chần đến sự tăng khối lượng của khóm
23

4.1.4

Ảnh hưởng của bề dày và thời gian chần đến sự giảm thể tích của khóm
sau khi sấy 24

4.1.5

Ảnh hưởng của bề dày và thời gian chần đến sự thay đổi màu sắc của
khóm sau khi sấy 25

4.2

Ảnh hưởng của bề dày và số lần xử lý chân không đến sự biến đổi của
khóm sau khi thẩm thấu 26

4.2.1

Ảnh hưởng của bề dày đến nước mất, tăng đường, tăng khối lượng, giảm
thể tích và màu sắc của khóm sau quá trình tách nước thẩm thấu 27
4.2.2

Ảnh hưởng của số lần xử lý chân không đến nước mất, tăng đường, tăng
khối lượng, giảm thể tích và màu sắc của khóm sau quá trình tách nước thẩm thấu 27

4.2.3

Ảnh hưởng của bề dày và số lần xử lý chân không đến màu sắc 30

4.3

Ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ dung dịch và thời gian thẩm thấu đến
sự biến đổi của khóm sau thẩm thấu. 31

4.3.1

Ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ dung dịch và thời gian thẩm thấu đến sự
mất nước của khóm sau thẩm thấu 32

4.3.2

Ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ dung dịch và thời gian thẩm thấu đến sự
tăng đường của khóm sau thẩm thấu 34

iii

4.3.4

Ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ dung dịch và thời gian thẩm thấu đến sự
giảm thể tích của khóm trong quá trình thẩm thấu 37

4.3.5

Ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ dung dịch và thời gian thẩm thấu đến sự
thay đổi màu sắc 38

4.4

Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến chất lượng sản phẩm khóm sấy 41

4.4.1

Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến sự giảm độ ẩm của khóm theo thời gian
41
4.4.2

Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến chất lượng cảm quan của sản phẩm khóm
sấy 42

4.5

Kết quả theo dõi thời gian bảo quản sản phẩm 44

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 46

5.1

Kết luận 46

5.2

Đề nghị 47

TÀ I LIỆU THAM KHẢO vii

PHỤ LỤC 1 xi

PHỤ LỤC 2 xvi

iv

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của khóm 3
Bảng 2.2: a
w
tối thiểu cho hoạt động của vi sinh vật 4
Bảng 4.1: Kết quả phân tích thống ảnh hưởng của bề dày và thời gian chần đến sự biến
đổi của khóm trong quá trình thẩm thấu 19
Bảng 4.2: Kết quả phân tích thống kê ảnh hưởng của bề dày đến sự mất nước, tăng
đường, khối lượng và thể tích của khóm 26
Bảng 4.3: Kết quả phân tích thống kê ảnh hưởng của số lần xử lý chân không đến sự
mất nước, tăng đường, khối lượng và thể tích của khóm 27
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian thẩm thấu đến sự tăng khối lượng của

khóm 36
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ dung dịch đến sự thay đổi màu sắc
39
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ dung dịch đến sự thay đổi màu sắc 39
Bảng 4.7: Gía trị màu sắc (L) của sản phẩm khóm sấy 42
Bảng 4.8: Biến đổi màu sắc, độ ẩm và a
w
của sản phẩm sau 10 tuần bảo quản 43










v

DANH SÁCH HÌNH

Hình 3.1: Nguyên liệu khóm 12
Hình 3.2. Khóm sau khi làm sạch và cắt khoanh 12
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 13
Hình 3.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 15
Hình 3.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 17
Hình 3.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 18
Hình 4.1: Ảnh hưởng của bề dày nguyên liệu khóm đến sự mất nước 21
Hình 4.2: Ảnh hưởng của thời gian chần đến sự mất nước 22

Hình 4.3: Ảnh hưởng của bề dày nguyên liệu khóm đến lượng đường tăng 22
Hình 4.4: Ảnh hưởng của thời gian chần nguyên liệu khóm đến lượng đường tăng
23
Hình 4.5: Ảnh hưởng của bề dày nguyên liệu khóm đến tăng khối lượng 23
Hình 4.6: Ảnh hưởng của thời gian chần nguyên liệu khóm đến tăng khối lượng 24
Hình 4.7: Ảnh hưởng của bề dày đến sự thay đổi thể tích 25
Hình 4.8: Ảnh hưởng của thời gian chần đến sự thay đổi thể tích 25
Hình 4.9: Ảnh hưởng của thời gian chần đến sự thay đổi màu sắc của khóm sau khi sấy
25
Hình 4.10: Ảnh hưởng của số lần xử lý chân không đến lượng đường tăng 27
Hình 4.11: Ảnh hưởng của số lần xử lý chân không đến lượng nước mất 29
Hình 4.12: Ảnh hưởng của số lần xử lý chân không đến sự tăng khối lượng của khóm
29
Hình 4.13: Ảnh hưởng của số lần xử lý chân không đến sự thay đổi thể tích 30
Hình 4.14: Ảnh hưởng của số lần xử lý chân không đến sự thay đổi màu sắc 31
Hình 4.15: Sản phẩm khóm sau sấy 31
Hình 4.16: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến nước mất 32
Hình 4.17 Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch đến nước mất 33
Hình 4.18: Ảnh hưởng của thời gian thẩm thấu đến nước mất 34
Hình 4.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch đến tăng đường 34
vi

Hình 4.20: Ảnh hưởng của nồng độ độ dung dịch đến tăng đường 35
Hình 4.21: Ảnh hưởng của thời gian thẩm thấu đến tăng đường 35
Hình 4.22: Ảnh hưởng của thời gian thẩm thấu và nồng độ dung dịch đến sự tăng
đường 36
Hình 4.23: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến sự thay đổi thể tích 37
Hình 4.24: Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch đến sự thay đổi thể tích 38
Hình 4.25: Ảnh hưởng của thời gian thẩm thấu đến sự thay đổi thể tích 38
Hình 4.26: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến sự thay đổi màu sắc 39

Hình 4.27: Ảnh hưởng của thời gian thẩm thấu đến sự thay đổi màu sắc 39
Hình 4.28: Sản phẩm khóm sấy thẩm thấu trong dung dịch saccharose 60
o
Brix, 50
o
C, 8
giờ 41
Hình 4.28: Sự thay đổi độ ẩm của sản phẩm theo thời gian và nhiệt độ sấy 42
Hình 4.29: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm xoài sấy ở 60
o
C, 65
o
C, 70
o
C 42
Hình 4.30: Khóm sấy ở các nhiệt độ khác nhau (a) 60
o
C, (b) 65
o
C, (c) 70
o
C 43
Hình 4.31: Sản phẩm khóm sấy (a) trước khi bảo quản, (b) sau 10 tuần bảo quản
44
Hình 5.1: Quy trình đề nghị sản xuất khóm sấy 46

1

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề
Trái cây và rau quả là nguồn chứa các chất dinh dưỡng cần thiết quan trọng như vitamin,
khoáng chất và chất xơ. Khóm là loại trái cây chứa nhiều đường, đủ các loại vitamin cần
thiết như vitamin A, B, PP, C, đặc biệt có chứa enzyme bromelin - một loại enzyme thủy
phân protein, có thể chữa rối loạn tiêu hóa. Trong khóm chiếm một lượng lớn nước (hơn
80%), nên được phân vào loại dễ bị hư.
Khóm được tiêu thụ chủ yếu ở dạng tươi, ngoài ra còn có thể sử dụng khóm để nấu ăn
như là một loại rau. Tuy nhiên vì trái khóm có đặc tính mềm nên việc vận chuyển phân
phối khóm tươi gặp nhiều khó khăn và tổn thất lớn. Vì thế sấy khô là một phương pháp
giúp cho quá trình bảo quản, vận chuyển, và sử dụng khóm dễ dàng hơn. Tuy nhiên sản
phẩm sấy khô nếu không sử dụng quá trình tiền xử lý thích hợp sẽ có bị giảm màu sắc,
mất chất dinh dưỡng, và cấu trúc bị thay đổi làm giảm giá trị của thực phẩm. Vì thế để
khắc phục nhược điểm này của phương pháp sấy thì quá trình tách nước thẩm thấu trái
cây trươc khi sấy được áp dụng.
Tách nước thẩm thấu được chú ý gần đây do ứng dụng tiềm năng của nó trong ngành
công nghiệp chế biến thực phẩm. Tách nước thẩm thấu (OD) là một trong những phương
pháp bảo quản thực phẩm đầu tiên và nó đang trở thành quá trình xử lí bổ sung phổ biến
trong dây chuyền chế biến, việc thực hiện tách nước thẩm thấu mang tính kinh tế và góp
phần tích cực trong việc bảo vệ môi trường.
Vì vậy, nội dung đề tài “Nâng cao chất lượng khóm sấy bằng cách xử lý trước nguyên
liệu trong dung dịch saccharose” được đưa ra nhằm lựa chọn một cách hợp lý các thông
số kỹ thuật cho quá trình chế biến, loại bỏ nước và thẩm thấu, có thể để tăng cường
hương vị tự nhiên và duy trì màu sắc cho sản phẩm.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu quy trình công nghệ tạo ra sản phẩm khóm sấy có chất lượng tốt và ổn định

để bảo quản.
2

CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Khóm và một số thành phần quan trọng có trong quả
2.1.1 Nguồn gốc và phân loại
Khóm (còn gọi là dứa) có tên khoa học là Ananas Comosus Merr, thuộc loài Ananas,
họ Bromeliaceace. Một số giống khóm được trồng phổ biến hiện nay là giống Hoàng hậu
(Queen), Cayenne. Ngoài ra, còn một số giống khóm ăn trái phổ biến như Ananas Sativus
Sehult, Ananas Bracteatur, … (Collin et al., 1931).
Theo KF. Backer và Collins (1939) thì khóm có nguồn gốc từ miền Nam Brazil, miền
Bắc Achentina và Paragoay (vĩ tuyến Nam 15 – 30
o
) vì ở đó có nhiều loại khóm hoang
dại. Người đầu tiên tìm ra cây khóm và ăn thủ trái là Christophe Colomb khi ông cùng
đoàn thám hiểm đổ bộ xuống hòn đảo vào ngày 4 tháng 11 năm 1493. Các quốc gia có
sản lượng khóm lớn nhất trên thế giới Mehico, Brazil, Trung Quốc, Indonesia, Ấn Độ, …
Ngoài trừ Châu Âu, các châu lục khác đều trồng khóm.
Khóm là một trong những trái cây nhiệt đới và cận nhiệt đới phổ biến nhất, tiêu
thụ chủ yếu là do hương vị hấp dẫn của nó và nguồn giàu vitamin C và các axit hữu
cơ (Bartolomewet et al., 1995). Hiện nay các giống khóm được trồng nhiều ở Việt Nam
là khóm Queen, Cayenne, khóm Tây Ban Nha.
2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của khóm
Thành phần hóa học của khóm thay đổi theo nhiều yếu tố: giống, địa điểm, điều kiện
trồng, thời điểm thu hoạch, … Khóm có hàm lượng đường cao khoảng 12 – 18
o
Brix, hầu
như không chứa tinh bột và vitamin D. Trong khi đó, các loại vitamin khác đều hiện diện
đầy đủ, đặc biệt vitamin C chiếm tỉ lệ cao (24mg/100g). Các thành phần hóa học chủ yếu
của khóm bao gồm: protid, lipid, đường, muối khoáng và vitamin.

Theo Viện dinh dưỡng của USDA (United State Department of Agriculture) năm
1995, một số thành phần hóa học quan trọng của trái khóm đã được xác định và được
trình bày ở bảng 2.1
3


Bảng 2.1:
Thành
phần dinh dưỡng của khóm
Thành phần Hàm lượng
Các chất chính g/100g ăn được
Nước 90,5
Protein tổng số 0,8
Protein thực vật 0,8
Glucid tổng số 6,5
Cellulose 0,8
Chất tro 0,4
Khoáng mg/100g ăn được
Canxi 15
Sắt, Fe 0,5
Phospho, P 17
Magie, Mg 22
Kali, K 166,9
Kẽm, Zn 0,26
Natri, Na 26,7
Mangan, Mn 0,11
Vitamin mg/100g ăn được
Acid ascorbic 24



- caroten
13
Acid folic 0,0025
Vitamin PP 0,2
Thiamin (B1) 0,08
Riboflavin (B2) 0,02
Acid panothenic (B3) 0,0075
Vitamin B6 0,09
Nguồn: Viện dinh dưỡngcủa USDA, 1995
2.1.3 Các sản phẩm từ khóm
-
Khóm đông lạnh (được chuẩn bị sẵn và là sản phẩm ăn liền);
- Khóm sấy (sấy chân không, sấy lò);
- Khóm đóng hộp;
- Mứt đông khóm (jam, jelly);
- Nước khóm dạng chai và lon (có thể chế biến kết hợp với các loại trái khác thành
dạng nước quả hỗn hợp);
- Nước khóm cô đặc;
- Rượu vang khóm;
4

- Các dạng bánh khóm nướng.
2.2. Đường saccharose
Saccharose là một disaccharide được cấu tạo từ glucose và fructose, có công thức
phân tử là C
12
H
22
O
11

. Saccharose có phổ biến trong thực vật, có nhiều nhất ở củ cải
đường và mía, nên chúng được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất saccharose.
Saccharose hòa tan tốt trong nước, ở 0
o
C có độ hòa tan là 62 %. Trong chế biến thực
phẩm, saccharsoe được sử dụng như là chất tạo vị ngọt, tạo cấu trúc, ổn định cho sản
phẩm. Ngoài ra, nồng độ saccharose trong sản phẩm tăng sẽ làm cho độ hoạt động của
nước của thực phẩm giảm, giúp quá trình bảo quản thực phẩm dễ dàng.
2.3 Bảo quản bằng phương pháp sấy
Sấy là quá trình tách nước ra khỏi bề mặt nguyên liệu ẩm dưới dạng hơi nước. Quá
trình sấy được thực hiện là do có sự chênh lệch giữa nước hoạt động (a
w
) của thực phẩm
và độ ẩm tương đối của không khí (RH%) ở bề mặt thực phẩm.
Quá trình sấy thực phẩm làm cho độ hoạt động của nước của thực phẩm giảm nên
tránh được các hư hỏng do nhiều nguyên nhân như vi sinh vật, enzyme vv… Nhưng
trong quá trình sấy thực phẩm cũng có nhiều biến đổi không mong muốn làm chất lượng
của thực phẩm giảm. Vì thế cần có những biện pháp tiền xử lý trước khi sấy để làm giảm
các biến đổi không mong muốn. Ảnh hưởng của độ hoạt động của nước đến hoạt tính của
vi sinh vật được thể hiện ở Bảng 2.2
Bảng 2.2 A
w
tối thiểu cho hoạt động của vi sinh vật
Vi sinh vật A
w
tối thiểu

Nấm mốc 0,8
Nấm mốc ưa khô 0,65
Nấm men 0,88

Vi khuẩn 0,91
Yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng rau quả sấy là nhiệt độ. Nếu nhiệt độ sản
phẩm trong quá trình sấy cao hơn 60
o
C thì protein bị biến tính. Nếu trên 90
o
C thì
fructose bắt đầu bị caramel hóa, các phản ứng tạo ra melanoidin, polymer hóa các hợp
chất cao phân tử,… xảy ra mạnh mẽ và ở nhiệt độ cao hơn nữa sản phẩm có thể bị cháy.
Rau quả đòi hỏi phải có chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ sấy không được quá cao.


5

Những biến đổi trong quá trình sấy
Trong quá trình sấy xảy ra nhiều biến đổi: giảm khối lượng do sự bay hơi nước, thay
đổi trạng thái cấu trúc, sự thay đổi màu sắc, mùi vị do sự hình thành phản ứng Maillard,
do đó làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, phản ứng Maillard và oxy hóa các polyphenol làm
sản phẩm có màu sậm. Bên cạnh đó, quá trình sấy còn làm bay hơi một số chất thơm và
các acid hữu cơ trong sản phẩm. Sản phẩm của quá trình sấy thường thay đổi hình dạng
bên ngoài như bị co lại hay bị méo mó và nứt nẻ. Những biến đổi này dẫn đến giảm chất
lượng của sản phẩm, đặc biệt là về giá trị cảm quan, ảnh hưởng xấu đến giá trị thương
phẩm. Do đó, đã có nhiều nghiên cứu để cải thiện chất lượng sản phẩm thực phẩm sấy,
trong đó tách nước thẩm thấu được sử dụng như một bước tiền xử lý trong nhiều quá
trình để cải thiện tính chất dinh dưỡng, cảm quan và chức năng của thực phẩm mà không
làm thay đổi tính nguyên vẹn của thực phẩm (Rastogi et al., 2002).
Thực phẩm sấy, kẹo, rau tách nước là những áp dụng công nghiệp chính của tách
nước thẩm thấu. Đu đủ tách nước thẩm thấu được sản xuất ở quy mô công nghiệp vừa và
nhỏ ở Ấn Độ, Thái Lan, chủ yếu được dùng trong các sản phẩm như bánh mì, kem trái

cây, … Các sản phẩm có tính ổn định cao từ trái cây như khóm, xoài, … được sản xuất
bằng cách thực hiện tách nước thẩm thấu như là một trong những bước trong công nghệ
bảo quản sử dụng nhiều phương pháp kết hợp. Tách nước thẩm thấu cũng được sử dụng
trong cô đặc nước trái cây (Rastogi et al., 2002).
2.3 Quá trình chần
Rau quả chứa một lượng không khí đáng kể. Sự có mặt của không khí trong sản phẩm
sẽ làm giảm thành phần hóa học và là một trong những nguyên nhân gây hư hỏng và làm
giảm chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản. Để hạn chế ảnh hưởng của không
khí, rau quả cần được bài khì bằng cách chần bằng nước nóng hoặc hơi nước trong thời
gian nhất định tùy thuộc vào trạng thái và tính chất của loại rau quả.
Chần là một bước xử lý nhiệt tiền chế biến được áp dụng phổ biến cho rau quả trước
khi lạnh đông, sấy hay đóng hộp với nhiều mục đích khác nhau, trong đó có vô hoạt
enzyme, ổn định màu sắc, loại khí trong các mô, tăng hiệu suất bốc vỏ… Nguyên nhân
quan trọng nhất cho việc chần là vô hoạt các enzyme gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng
sản phẩm (Garrote et al., 2004).
Chần có thể thực hiện bằng cách ngâm trong nước nóng hoặc hơi nước. Quá trình
chần bằng nước nóng, sản phẩm được ngâm ở nhiệt độ từ 85 – 100
o
C trong thời gian 1 –
10 phút. Do chần là quá trình xử lý nhiệt nên các thay đổi trong sản phẩm liên quan đến
quá trình gia nhiệt có thể xảy ra như mất sức trương của tế bào, phá hủy một phần
6

polymer của vách tế bào, phá hủy các chất dinh dưỡng gây ra do nhiệt (Bahceci et al.,
2004).
2.4 Công nghệ tách nước thẩm thấu
2.4.1 Khái quát về tách nước thẩm thấu
Tách nước thẩm thấu là một kĩ thuật loại bỏ nước được ứng dụng vào những sản
phẩm nông sản như trái cây, rau quả, để giảm bớt hàm lượng nước và tăng hàm lượng
chất rắn hoà tan. Việc tách nước thẩm thấu kết hợp với sấy khô sẽ thu được những sản

phẩm có chất lượng cảm quan tốt (Matusek et al., 2002).
Tách nước thẩm thấu là phương pháp được sử dụng để tách một phần nước từ mô
thực vật bằng cách ngâm sản phẩm trong một dung dịch ưu trương. Động lực làm khuếch
tán nước từ mô vào dung dịch là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu của dung dịch và tế bào.
Sự khuếch tán nước luôn xảy ra cùng với sự khuếch tán chất tan từ dung dịch thẩm thấu
vào mô. Do màng tế bào chịu trách nhiệm cho sự vận chuyển thẩm thấu, nó không có tính
chọn lọc hoàn hảo, nên các chất tan khác có trong tế bào có thể bị thất thoát vào dung
dịch thẩm thấu (Rastogi et al., 2002).
Sử dụng tách nước thẩm thấu trong công nghệ thực phẩm có nhiều thuận lợi so với
các quá trình khác: lưu giữu được nhiều hợp chất bay hơi, hạn chế được sự hóa nâu do
enzyme, giữ được màu tự nhiên mà không cần thêm sulfite, cải thiện chất lượng về mùi
vị, cấu trúc, không xảy ra sự chuyển pha của nước. Vì vậy, tiết kiệm được năng lượng,
giảm chi phí bao gói và phân phối, không có tiền xử lý hóa học, ổn định sản phẩm, giữ
được chất lượng dinh dưỡng trong quá trình tồn trữ (Beristain et al., 1990, Bui et al.,
2009).
Tách nước thẩm thấu được sử dụng như một bước tiền xử lý trong nhiều quá trình để
cải thiện tính chất dinh dưỡng, cảm quan và chức năng của thực phẩm mà không làm thay
đổi tính nguyên vẹn của thực phẩm (Rastogi et al., 2002).
Tách nước thẩm thấu giúp loại nước khỏi nguyên liệu ở mức đáng kể (40-70 gram
nước mất đi so với 100 g sản phẩm ban đầu), và kiểm soát lượng chất tan từ dung dịch
thấm vào ở mức giới hạn (5- 25 g chất tan thấm vào so với 100 g sản phẩm ban đầu).
Điều này đạt được chủ yếu bằng cách sử dụng dung dịch nồng độ cao (50-75 g chất tan
trên 100 gram dung dịch), nhiệt độ khoảng 30-50
o
C, ở áp suất khí quyển và nguyên liệu
sử dụng là những mẫu rau quả 1 hoặc 2 cm
3
, quá trình truyền khối xảy ra trong suốt hai
giờ. Sau đó, tốc độ truyền khối trở nên chậm dần cho đến khi sự mất nước từ nguyên liệu
ngưng lại, nhưng lượng chất tan thấm vào vẫn còn tăng dần một cách ổn định. Vì vậy,

sản phẩm có khuynh hướng tăng khối lượng trở lại, nếu kéo dài quá trình lâu thêm thì sản
phẩm sẽ trở nên giàu chất tan (Raoult-Wack, 1994).
7

Ngâm thực phẩm trong môi trường thẩm thấu trước khi làm khô không khí là hữu ích
cho việc cải thiện thức chất lượng sản phẩm từ axit trái cây giảm và ngăn ngừa sự oxy
hóa màu nâu (Ponting, 1973).
2.4.2 Cơ chế của quá trình tách nước thẩm thấu
Thẩm thấu mất nước là một phương pháp làm mất nước một phần của các loại thực
phẩm giàu nước, như trái cây và rau quả, bằng cách ngâm chúng vào trong một dung dịch
đường hoặc muối. Đây là kết quả của hai quá trình trái ngược: một quá trình khuếch tán
nước từ thực phẩm đến các dung dịch và một quá trình thẩm thấu dung dịch hòa tan vào
thực phẩm (Hough et al., 1993; Raoult-Wack et al., 1994; Spiazzi và Mascheroni, 1997).
Tách nước thẩm thấu trong thực phẩm diễn ra 3 giai đoạn: giai đoạn đầu đặc trưng bởi
tốc độ truyền khối cao, tương ứng với nước thoát ra trên bề mặt tế bào tiếp xúc trực tiếp
với dung dịch thẩm thấu; giai đoạn thứ hai, các tế bào gần bề mặt bắt đầu chuyển nước
với tốc độ chậm hơn giai đoạn đầu; giai đoạn cuối, sự di chuyển nước phát sinh ở bên
trong nội bộ tế bào thực phẩm với tốc độ chậm hơn giai đoạn hai (Rastogi et al., 2002,
trích dẫn bởi Warczok, 2005).
Qua cơ chế trên, trước tiên nước khuyếch tán từ lớp ngoài cùng của mẫu vào môi
trường thẩm thấu, do đó tăng áp suất thẩm thấu tại bề mặt. Khi áp suất thẩm thấu tiến đến
một giá trị tới hạn, màng tế bào vỡ và co rút, làm tăng chỉ số thấm của tế bào. (Rastogi,
2002).
2.5. Một số nghiên cứu liên quan
Theo nghiên cứu của Bùi Hữu Thuận (2009), trên lát cà chua, mất nước tối đa đạt
được sau 320 phút của OD là 83% ± 1% trong trường hợp 70
o
Brix và 55
o
C. Kết quả này

tương tự như báo cáo tài liệu trước đây về OD các loại trái cây (Lewicki và Lenart, 2006;
Tonon et al., 2007). Thông thường, nước giảm trong OD là 40 đến 70 g trên 100 g sản
phẩm ban đầu (Raoult-Wack, 1994). Trong trường hợp của cà chua, mặc dù nó chưa
được ở điểm cân bằng, mức giảm đáng kể (73%), do đó OD hiệu quả hơn đối với một số
loại trái cây.
Bùi Hữu Thuận et al., 2009, thực hiện quá trình thẩm thấu trên cà chua và mô hình
hóa tiến trình thẩm thấu. Dùng năm thông số nồng độ, nhiệt độ, bề dày nguyên liệu, tốc
độ dung dịch và thời gian thẩm thấu để vận hành tiến trình thẩm thấu. Kết quả thí nghiệm
cho thấy, các thông số trên đều có sự tác động đến sự mất nước và thấm chất tan của cà
chua trong quá trình thẩm thấu.
Raoult Wack, 1994, thực hiện quá trình thẩm thấu trên gel agar với nồng độ dung dịch
thay đổi từ 20% đến 67%. Kết quả thí nghiệm cho thấy, sử dụng các dung dịch có nồng
8

độ cao trong quá trình thẩm thấu, sẽ tăng cường sự mất nước và hạn chế sự thấm chất tan
của sản phẩm.
Đã có một số nghiên cứu về khả năng thẩm thấu của chuối, táo và khoai tây. Kết quả
nghiên cứu này cho thấy, khả năng thẩm thấu của các loại nguyên liệu là khác nhau do
cấu trúc của chúng khác nhau. Khả năng thẩm thấu của ba loại này xảy ra tốt nhất ở nhiêt
độ 55
o
C với nồng độ đường khoảng 70%. Tuy nhiên, ở 32,2
o
C và nồng đường 40 % ít
có ý nghĩa giữa khoai tây và chuối, nhưng cóý nghĩa đáng kể giữa các giống táo và
nguyên liệu chứa nhiều tinh bột (Charles Tortoe et al., 2007).
Cũng có một số nghiên cứu của Moura et al. (2005), về ảnh hưởng của quá trình thẩm
thấu đến cấu trúc của các loại táo khác nhau (táo Gala, Gold và Fuji) ở nồng độ đường
50% w/w tại nhiệt độ 30
0

C kết hợp với khuấy trộn 110 vòng/phút trong khoảng thời gian
3 giờ. Nghiên cứu này cho thấy các loại táo khác nhau về cấu trúc sẽ có khả năng thẩm
thấu khác nhau như táo Gala trong quá trình thẩm thấu sẽ mất nước nhiều nhất và nồng
độ chất tan tăng. Còn táo Gold có xu hướng tách nước ít nhất nên khả năng hấp thụ chất
rắn thấp.
Theo Kumar và Devi (2011) đã tìm hiểu về khả năng thẩm thấu của khóm trong dung
dịch đường sucrose cho kết quả mất nước thẩm thấu tối ưu tương ứng với nồng độ đường
58-63
o
Brix, nhiệt độ 55
o
C, độ dày 6 mm/ lát và 0,05 -0,065% KMS. Màu sắc tốt nhất đã
thu được với 60
o
Brix với 55
o
C nhiệt độ. Kết quả tương tự cũng được quan sát thấy trong
lát xoài chín bị mất nước Kumar và Sagar, 2009).
Theo Singh et al. (2006), đã tìm hiểu về khả năng thẩm thấu của carot trong dung dịch
natri chloride cho thấy khả năng tách nước nhiều nhất và có nồng độ chất khô cao nhất ở
15% tại nhiệt độ 45
o
C.
Kết quả nghiên cứu về khả năng thẩm thấu của các loại rau quả cho thấy khả năng
tách nước cao ở 45
o
C và nồng độ đường 60
o
Brix, quá trình này đạt trạng thái cân bằng
sau 16-18 giờ tương ứng với loại có bóc vỏ và không có bóc vỏ. Quá trình thẩm thấu này

làm thay đổi thành phần hoá học và màu sắc của rau quả và làm tăng tính cảm quan
(Sapata et al., 2000).
Theo Saputra (2001), nghiên cứu trên quả khóm kết quả như sau: khả năng thấm
đường đạt tối ưu ở nồng độ dung dịch đường sucrose 70%, nhiệt độ dung dịch 50
o
C, và
thời gian ngâm 9 giờ.
Araujo et al. (2002), đã nghiên cứu khả năng thẩm thấu của nexta xoài ở khoảng nhiệt
độ 30 - 35
o
C, nồng độ chất khô hoà tan 40 – 60 % w/w, trong thời gian 90 - 240 phút và
kết hợp với khuấy trộn để tìm ra chế độ xử lí để đạt chất lượng sản phẩm tốt nhất. Chế độ
9

xử lí ở nhiệt độ 30-31
o
C, nồng độ chất khô hoà tan 60% với thời gian 180 - 240 phút sẽ
có hiệu quả cao nhất trong việc tách nước và làm tăng nồng độ chất tan.
Martínez-Valencia et al., 2011 nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch và nồng
độ dung dịch saccharose, áp suất chân không trên sự mất nước, tăng đường, sự thay đổi
màu sắc và thể tích của quả chanh. Kết quả cho thấy nhiệt độ thẩm thấu ở 30 °C với nồng
độ saccharose 52,6 °Brix và áp suất chân không 331,2 mbars thì sự mất nước tăng đường
cao nhất, giảm thiểu thay đổi màu sắc và thể tích.
Xử lý chân không trong quá trình thẩm thấu đã được báo cáo để tăng tốc độ khuếch
tán trong tình trạng mất nước trái cây và rau (Barat et al., 2001)
Moreno et al, (2004) cũng cho thấy xử lý chân không của đu đủ dẫn đến đường tăng
2,5-3,8 % so với không xử lý chân không trong 4 giờ trong dung dịch thẩm thấu.
Nghiên cứu của Gurumeenakshi et al., 2005 trên đu đủ và xoài lát sấy khô ở 60
o
C

trong 6 giờ để có được 16 % độ ẩm.


10

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Phương tiện nghiên cứu
3.1.1 Địa điểm và thời gian
Địa điểm: phòng thí nghiệm Trường Cao đẳng Cộng đồng Vĩnh Long và Trường Đại
học Cần Thơ.
Thời gian: từ tháng 8/2012 đến tháng 12 năm 2013.
3.1.2 Nguyên liệu
- Khóm.
- Saccharose.
3.1.3 Hóa chất sử dụng
- Hóa chất: các hóa chất phục vụ cho phân tích các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm.
3.1.4 Dụng cụ, thiết bị:
- Tủ sấy (Ecocell 55, MMM, Đức).
- Thiết bị bao gói chân không.
- Nhiệt kế (Việt Nam, 100
o
C)
- Máy cắt lát.
- Chiết quang kế (ATAGO, Nhật 0 -30
o
Brix, 30 – 60
o
Brix)
- Cân kỹ thuật.
- Thiết bị đồng hóa (Ultra Turrax, model T25D, IKA, Đức).

- Cân phân tích  0,001g (PA214C, Ohaus, Nhật).
- Máy ảnh kỹ thuật số.
- Bình hút ẩm.
- Các dụng cụ thủy tinh thông thường
3.2 Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên và theo thể thức thừa số với cùng một
nguồn nguyên liệu, 3 lần lặp lại. Kết quả được phân tích thống kê bằng chương trình
Statgraphics v.15.0, Excel…

11

3.2.1 Phương pháp lấy mẫu
Nguyên liệu khóm được lựa chọn và thu mua tại cùng một vườn ở cùng độ chín sinh
lý (trái có hai mắt chín vàng tính từ đáy của trái). Khóm được để chín ở điều kiện bình
thường tại phòng thí nghiệm trước khi sử dụng cho làm thí nghiệm. Độ chín thích hợp
cho thí nghiệm là độ chín 3, có 25 – 75% vỏ trái màu vàng tươi và có 3 hàng mắt nở
(Sarh, 1994) bởi ở độ chín này chất lượng sản phẩm đạt cao nhất.

Hình 3.1 Khóm nguyên liệu
Sau đó, khóm được chặt bỏ hai đầu, chỉ phần giữa trái khóm sử dụng cho thí nghiệm,
khi đó nồng độ chất khô hòa tan dao động từ 13 – 18
o
Brix. Tiếp theo, khóm được gọt vỏ,
gắp mắt, đụt lỗi và nhẹ nhàng cắt thành từng khoanh có các bề dày khác nhau, dùng giấy
thấm lau nhẹ bề mặt miếng khóm cho khô để chuẩn bị tiến hành thí nghiệm.

Hình 3.2 Khóm sau khi được làm sạch và cắt khoanh
Dung dịch đường saccharose được pha từ đường RE, Biên Hòa.
12

3.2.2 Phương pháp phân tích
STT Thành phần Phương pháp phân tích
1 Ẩm Sấy ở 60
o
C đến khối lượng không đổi
2 Khối lượng Dùng cân phân tích cân
3 Thể tích Phương pháp platform scale
4 Hàm lượng chất khô hòa tan Chiết quang kế
5 Màu sắc
Chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số sau đó
hình chụp sẽ được đo màu bằng phần
mềm Adobe Photoshop CS5.
6 Đánh giá cảm quan
Phương pháp QDA (Quantitative
Decriptive Analysis).
3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm
3.3.1 Thí nghiệm 1: khảo ảnh hưởng của thời gian chần nguyên liệu theo bề dày trước
khi thẩm thấu đến biến đổi của khóm sau thẩm thấu.
Mục đích:
Tìm ra thời gian chần nguyên liệu theo bề dày trước khi thẩm thấu để lượng chất khô
hòa tan tăng cao, thay đổi màu sắc và co thể tích ít.
Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại.
Nhân tố A: bề dày nguyên liệu (mm)
A

1
A
2
A
3

10 mm 15 mm 20 mm
Nhân tố B: thời gian chần trong nước 100
o
C (6 mức độ)
B
1
B
2
B
3
B
4
B
5
B
6

0 giây 30 giây 60 giây 90 giây 120 giây 150 giây
Số nghiệm thức: 3 x 6= 18 nghiệm thức. Số mẫu thí nghiệm: 18 x 3 = 54 mẫu.
13

Sơ đồ bố trí thí nghiệm:

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
Tiến hành thí nghiệm:
- Chọn nguyên liệu khóm có độ chín ở mức 3.
- Khóm sau khi xử lý, cắt miếng có độ dày khác nhau.
- Chần khóm trong nước có nhiệt độ 100
o
C với các mức thời gian khác nhau. Sau đó
làm nguội nhanh trong nước lạnh đến nhiệt độ phòng, cân xác định khối lượng ban đầu
bằng cân phân tích. Lấy một phần mẫu đem đo độ ẩm, đo brix, màu và thể tích ban đầu
của mẫu.
- Chuẩn bị các cốc thủy tinh đựng dung dịch saccharoses có nồng độ 55
o

Brix, nhiệt
độ dung dịch 50
o
C và đặt trong bể điều nhiệt để nhiệt độ ổn định rồi cho khóm vào
ngâm, tỉ lệ khóm : dung dịch ngâm = 1 : 10 để tránh dung dịch bị pha loãng trong suốt
quá trình thẩm thấu.
- Sau 9 giờ ngâm vớt mẫu ra, rửa nhanh qua nước cất và dùng giấy thấm để loại bỏ
dung dịch thẩm thấu bám vào. Lấy mẫu đem cân khối lượng, đo độ Brix, ẩm. Đem mẫu
sấy ở 60
o
C đến độ ẩm 20%. Tiếp theo, lấy mẫu đem đo thể tích và phân tích đánh giá
màu sắc mẫu. Mẫu được chọn là mẫu có sự thay đổi thể tích và màu so với ban đầu ít,
lượng chất khô hòa tan tăng cao.
A
1

A
2

A
3

Sấy ở 60
o
C
Ngâm trong dung dịch đường
Chần ở 100
o
C
Nguyên liệu khóm

Làm sạch
Cắt khoanh
Chần ở 100
o
C
B
1

B
3

B
4

B
2

B
5

B
6

Chần ở 100
o
C
B
1

B

3

B
4

B
2

B
5

B
6

B
1

B
3

B
4

B
2

B
5

B

6

Phân tích, đánh giá
14

- Các chỉ tiêu đánh giá:
+ Lượng chất khô hòa tan tăng,
+ Màu sắc,
+ Độ giảm thể tích,
+ Lượng nước mất,
+ Sự giảm khối lượng.
3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của xử lý chân không và bề dày nguyên liệu
trong quá trình thẩm thấu đến độ tăng đường, mất nước, màu, và độ co thể tích của mẫu.
Mục đích:
Tìm ra chế độ xử lý chân trong quá trình thẩm thấu làm cho mẫu mất nước nhiều, độ
tăng đường cao, màu sắc thay đổi ít và sự co thể tích nhỏ.
Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại.
Nhân tố A: bề dầy của nguyên liệu (mm)
A
1
A
2
A
3
10 mm 15 mm 20 mm

Nhân tố C: số lần xử lý chân không.
C
1

C
2
C
3

Không xử lý 1 lần 2 lần
Số nghiệm thức: 3 x 3 = 9 nghiệm thức.
Số mẫu thí nghiệm: 9 x 3 = 27 mẫu.
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:














15

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
Tiến hành thí nghiệm:
- Thí nghiệm thực hiện tương tự như thí nghiệm trên.
- Sau khi ngâm khóm trong các cốc thủy tinh chứa dung dịch saccharose có nồng độ
55
o
Brix, nhiệt độ dung dịch 50

o
C tiến hành xử lý chân không hỗn hợp (nhân tố C) đến
áp suất chân không 0,06 MPa trong thời gian 10 phút (Pimjai Maneepan, 2011). Mục
đích hút chân không là loại bỏ khí bên trong miếng khóm (do cấu trúc miếng khóm xốp
có nhiều khoảng không chứa nhiều khí) nhằm tăng khả năng khuếch tán đường vào trong
mẫu, sau đó tiếp tục ngâm mẫu trong dung dịch saccharose.
- Sau 9 giờ ngâm vớt mẫu ra, rửa nhanh qua nước cất và dùng giấy thấm để loại bỏ
dung dịch thẩm thấu bám vào. Lấy mẫu đem cân khối lượng, đo độ Brix, ẩm. Đem mẫu
sấy ở 60
o
C đến độ ẩm 20%. Tiếp theo, lấy mẫu đem đo thể tích và phân tích đánh giá
màu sắc. Mẫu được chọn là mẫu có sự thay đổi thể tích và màu so với ban đầu ít, lượng
chất khô hòa tan tăng cao.
Các chỉ tiêu đánh giá:
+ Lượng chất khô hòa tan tăng,
+ Màu sắc,
A
1

A
2

A
3

Sấy ở 60
o
C
Ngâm trong dung dịch đường saccharose 55%

Nguyên liệu khóm
Làm sạch
Cắt khoanh
Phân tích, đánh giá
Xử lý chân không trong dung dịch đường
saccharose 55%
C
1

C
2

C
3

16

+ Độ giảm thể tích,
+ Lượng nước mất,
+ Sự giảm khối lượng.
3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ dung dịch
saccharose đến khả năng khuếch tán của đường vào trong nguyên liệu theo thời gian
ngâm.
Mục đích:
Xác định nồng độ và nhiệt độ của dung dịch saccharose của quá trình thẩm thấu để
khóm mất nước nhiều, lượng chất khô hòa tan tăng cao, màu sắc thay đổi ít và sự giảm
thể tích nhỏ.
Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 nhân tố và 3 lần lặp lại. Các chỉ
tiêu độ tăng đường, mất nước, màu, và độ co thể tích của mẫu sẽ được theo dõi theo thời

gian (1h, 2h, 4h, 8h, 16h) của quá trình thẩm thấu.
Nhân tố E: nồng độ dung dịch saccharose (
o
Brix)
D
1
= 50
o
Brix D
2
= 60
o
Brix D
3
= 70
o
Brix
Nhân tố F: nhiệt độ của dung dịch saccharose (
o
C)
E
1
= 30
o
C E
2
= 40
o
C E
3

= 50
o
C
Nhân tố G: thời gian ngâm (giờ)
F
1
= 1 giờ F
2
= 2 giờ F
3
= 4 giờ F
4
= 8 giờ F
5
= 16 giờ
Số nghiệm thức: 3 x 3 x 5 = 45 nghiệm thức.
Số mẫu thí nghiệm: 45 x 3 = 135 mẫu.
17

Sơ đồ thí nghiệm:

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3
Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3

Tiến hành thí nghiệm:
- Khóm được rửa sạch, gọt vỏ và cắt thành dạng miếng có bề dày được chọn ở thí
nghiệm trước. Sau đó, mẫu sẽ được chần ở 100
o
C (hoặc xử lý chân không, tùy theo kết
Ngâm trong dung dịch đường saccharose 55%

Nguyên liệu khóm
Làm sạch
Cắt khoanh
Sấy ở 60

o
C
Phân tích, đánh giá
Chần ở 100
o
C
(Hoặc xử lý chân không trong dung dịch đường
saccharose 55%)

F
1
F
3
F
5
F
2
F
4
D
1
D
2
D
3
F
1
F
3
F

5
F
2
F
4
F
1
F
3
F
5
F
2
F
4
F
1
F
3
F
5
F
2
F
4
F
1
F
3
F

5
F
2
F
4
F
1
F
3
F
5
F
2
F
4
F
1
F
3
F
5
F
2
F
4
F
1
F
3
F

5
F
2
F
4
F
1
F
3
F
5
F
2
F
4
E
1
E
2
E
3
E
1
E
2
E
3
E
1
E

2
E
3