Luận văn Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của Khóm

Trong trường hợp Ca2+ được bổ sung trực tiếp vào dung dịch syrup, khi đó Ca2+ sẽ kết hợp với nhóm carboxyl tự do của sản phẩm dưới tác dụng của nhiệt độ và enzyme pectin methyl esterase, cải thiện độ cứng của mô tế bào (Lin & Schyvens, 1995). Nghiên cứu trên sản phẩm ổi nước đường cho thấy khi bổ sung Calci lactate vào dung dịch syrup với nồng độ thay đổi từ 0 đến 0,1mol/l và xử lý nhiệt ở 50 ÷ 90oC thì khả năng cải thiện cấu trúc của ổi tăng, độ tin cậy khi phân tích số liệu của thí nghiệm này đến 95%. Sản phẩm ổi nước đường có bổ sung muối Calcium trực tiếp cho độ cứng của miếng ổi cao hơn các sản phẩm ổi thương mại. Sự tăng độ cứng và độ dai của sản phẩm là kết quả của phản ứng giữa pectin có trong ổi với ion Ca2+ và hình thành Calci pectat, tránh sự mềm hóa sản phẩm trong quá trình chế biến ở nhiệt độ cao (Lin & Schyvens, 1995). Calci lactate cũng được sử dụng để bổ sung vào dịch syrup nhằm cải thiện cấu trúc của nho trong sản phẩm nho đóng hộp. Robert A.Baker (1993) cho thấy rằng khi bổ sung Calci lactate với nồng độ 0,3 – 0,4% thì cấu trúc sản phẩm sau khi xử lý nhiệt ở 90oC trong 5 phút được cải thiện đến 38 – 50% so với khi không bổ sung Ca2+. Ngoài ra, khi thanh trùng tiêu sọ ở 95oC trong 3 phút có bổ sung 2% CaCl2 thì cho kết quả độ cứng của sản phẩm được cải thiện đáng kể so với khi xử lý nhiệt với các nồng độ CaCl2 thấp hơn (Ricio Domínguez et al, 2000) Tuy nhiên, sự tác động của Ca2+ trong việc cải thiện cấu trúc sản phẩm rau quả còn phụ thuộc rất lớn vào nồng độ dung dịch syrup. Chính vì thế, ảnh hưởng của việc bổ sung dung dịch đường đến sự thay đổi cấu trúc sản phẩm là một yếu tố quan trọng. 2.3.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung dung dịch đường Trong chế biến sản phẩm đồ hộp nước quả người ta thường bổ sung đường với mục đích điều vị, tăng giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Đường saccharose là một diasaccharide có công thức phân tử là C12H22O11 ở dạng tinh thể, không mùi, dễ hòa tan trong nước, có vị ngọt (Lê Ngọc Tú, 2004). Đường được sử dụng trong sản xuất thực phẩm là đường saccharose tinh khiết loại RE, phải đảm bảo đúng tiêu chuẩn, không lẫn tạp chất. Tùy theo từng loại sản phẩm mà hàm lượng đường bổ sung có thể từ 10% đến 65% tổng khối lượng quả (Nguyễn Vân Tiếp, 1996). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 17 Hình 6: Công thức cấu tạo của đường saccharose Nguồn (truy cập ngày 15/01/2007) Đã có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đường đến các loại sản phẩm. Sự ảnh hưởng của đường có thể được xác định bởi sự thay đổi tính chất vật lý (màu sắc, độ cứng,) hay giá trị dinh dưỡng (Phanindrakumar H.S et al, 2005). Trong sản xuất mứt đông, đường ảnh hưởng đến khả năng tạo gel của pectin. Pectin sử dụng trong sản phẩm mứt đông để tạo cấu trúc gel cứng chắc cho sản phẩm. Ngoài pH thích hợp khoảng 3,4 – 3,5 thì nồng độ đường thích hợp là yếu tố cần thiết cho quá trình tạo gel của pectin. Có nhiều nghiên cứu và thực nghiệm xác định rằng phân tử pectin có độ ester hoá cao tạo cấu trúc gel cứng trong dung dịch đường có nồng độ 65% trong các loại mứt và mứt đông (Gerald Reed, 1966). Trong một vài sản phẩm, thêm đường là hành động loại nước nhằm làm giảm lượng nước chứa trong trái cây. Nước di chuyển ra khỏi trái cây vào trong dịch syrup và đường khuếch tán vào trong thịt quả. Việc làm giảm hàm lượng nước tự do trong trái cây nhằm làm giảm sự thoát vị của vách tế bào và sắp xếp lại các phần tử chứa trong tế bào trong suốt quá trình lạnh đông. Sự hấp thu nước của đường succrose bởi phần thịt quả đào làm tăng cấu trúc gel và độ cứng của trái cây lạnh đông, dẫn đến sự hình thành liên kết hydro giữa đường sucrose với pectin. Nồng độ sucrose cao (10-30%) không có lợi cho sự thấm canxi từ dung dịch canxi clorua 6% vào trong trái cây (Polesello & Maltini 1970). Đường thêm vào còn có ý nghĩa trong việc bảo vệ sắc tố anthocyanin có trong trái dâu và làm chậm sự hóa nâu cũng như sự hình thành các polymer của các chất màu trong suốt thời gian tồn trữ (Wrolstad et al, 1990, trích dẫn bởi Marijaana Suurarinen, 2002) Sự mất nước của trái cây nhiệt đới như ổi, các loại dưa và đu đủ khi sử dụng đường sucrose và maltose cũng được nghiên cứu. Sự mất nước và nồng độ đường tăng lên trong trái cây sau quá trình chế biến đã được ước lượng và ảnh hưởng của sự mất nước do sự thẩm thấu đến chất lượng trái cây như màu sắc và cấu trúc cũng được kiểm soát. Người ta nhận thấy rằng, độ cứng (dai) của các loại trái cây sau quá trình chế biến tăng lên so với khi xử lý nhiệt không bổ sung dịch syrup (Pereira L.M et al, 2006). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 18 2.4 ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG THEO NHIỆT ĐỘ 2.4.1 Phản ứng bậc một Sự thay đổi cấu trúc theo nhiệt độ thông thường tuân theo phương trình động học phản ứng bậc một. Trong trường hợp này, điều kiện chế biến đẳng nhiệt, quan hệ giữa cấu trúc còn lại sau khi xử lý nhiệt (H) và thời gian xử lý nhiệt (t) được biểu diễn bằng phương trình (1). kteHH −= 0 (1) Tuy nhiên trong các sản phẩm rau quả, động học sự thay đổi cấu trúc đôi khi tuân theo phương trình chuyển đổi một phần, được ứng dụng trong trường hợp cấu trúc không chịu xử lý nhiệt trong thời gian dài. Khi đó, độ cứng không đổi và được biểu diễn là H∞ . ∞− −= HH HHf 0 0 (2) Với: f : hệ số chuyển đổi một phần H∞ : cấu trúc còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài H∞ gần như bằng 0 và phương trình (2) có thể viết thành 0 0 H HH f −= (3) Đồ thị logarithm của (1-f) theo thời gian là một đường thẳng với hằng số tốc độ (k) được biểu thị bằng giá trị âm của hệ số gốc (Levenspiel, 1972) kt H H f −==− 0 ln)1ln( (4) Vậy phương trình (4) giống phương trình (1) khi H∞ gần bằng 0 Để tính toán cấu trúc còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài, mô hình chuyển đổi một phần sau nên được sử dụng kt HH HHf −=⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ − −=− ∞ ∞ 0 ln)1ln( (5) Sự sắp xếp lại phương trình (5) sẽ thành phương trình (6) kteHHHH −∞∞ −+= )( 0 (6) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 19 Hình 7: Hình vẽ minh họa động học sự thay đổi độ cứng theo phản ứng chuyển đổi một phần 2.4.2 Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ (k) vào nhiệt độ (T) Dựa vào quan điểm nhiệt động học (phương trình đẳng áp, đẳng tích của phản ứng hoá học) ta có thể biểu diễn sự phụ thuộc hằng số tốc độ với nhiệt độ: dT kd ln = 2RT Ea (7) Đây là dạng phương trình vi phân của Arrhenius Như vậy, cũng có thể biến đổi phương trình (7) bằng cách: dlnk = dT RT Ea 2 (8) dT RT Ekd a∫ ∫= 2)ln( (9) lnk - lnko = ) 11( R 0TT Ea −− (10) Với: To = Tref , ko = kref Hoặc: lnk – lnkref = ) 11( TTR E ref a − (11) Trong đó: T: nhiệt độ xử lý (K) k: hằng số tốc độ (phút-1) kref: hằng số tốc độ tại Tref (phút-1) R: hằng số khí lý tưởng (R = 8,134 J/mol.K) Ea: năng lượng hoạt hoá (KJ/mol) H∞ Thời gian (phút) H/Ho Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 20 Hình 8: Hình vẽ minh họa ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ 2.5 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRƯỚC Trong quá trình chế biến nhiệt, rau quả rất dễ bị mềm, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm do đó để hạn chế sự giảm chất lượng của rau, quả, các tác giả đã tập trung nghiên cứu trên những loại rau, quả khác nhau nhằm tìm ra phương pháp chế biến thích hợp để cải thiện chất lượng sản phẩm. Có rất nhiều nghiên cứu về khả năng cải thiện cấu trúc rau quả khi tiền xử lý với muối canxi. Các nghiên cứu trên carrot cho thấy quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ 60oC trong 30 phút kết hợp với ngâm CaCl2 nồng độ 0,5% trong 1 giờ có thể cải thiện cấu trúc carrot (Vu et al, 2004; Van Bougenhout et al, 2004). Các nghiên cứu trên sản phẩm cà chua đóng hộp của Kertesz (1940) cho thấy sự cải thiện đáng kể cấu trúc của cà chua khi bổ sung một lượng nhỏ muối canxi trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao (trích dẫn bởi Rocio Dominguez et al., 2001). Các tác giả cũng chứng minh rằng ion canxi sẽ kết hợp với nhóm cacboxyl tự do trong trái cây và kết quả là cải thiện độ cứng của mô tế bào (Lin & Schyvens, 1995, trích dẫn bởi Sato et al., 2005). Đối với sản phẩm ổi nước đường đóng hộp, sau khi tiền xử lý ở 65oC, ổi được cho vào hộp bằng thép không rỉ chứa dung dịch syrup và Calci latate với nồng độ Calci latate thay đổi từ 0 đến 1mol/l, đem xử lý nhiệt ở nhiệt độ từ 50 đến 90oC. Kết quả quan sát cho thấy rằng có sự cải thiện cấu trúc đáng kể, miếng ổi cứng hơn và dai hơn, đặc biệt có sự khác biệt có ý nghĩa khi sử dụng Calci latate với nồng độ 0,05mol/l và xử lý nhiệt ở 90oC (Sato et al., 2005). Trên cơ sở các nghiên cứu trước, đề tài "Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của khóm" được tiến hành với các nội dung chủ yếu: ƒ Tìm quy luật sự thay đổi thể hiện qua độ cứng của khóm sau khi xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau (4 chế độ: 80oC, 85oC, 90oC) thông qua hằng số tốc độ (k) và năng lượng hoạt hóa (Ea). 1/T ln (k) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 21 ƒ Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung đường sucrose (tạo vị ngọt) và muối Calcium (trường hợp thêm trực tiếp) trong dịch syrup đến sự thay độ cứng của khóm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 22 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 3.1.1 Thời gian, địa điểm Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Thực phẩm - Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ. Thời gian: 26/2/2006 đến 18/5/2006 3.1.2 Dụng cụ - hóa chất Dụng cụ - Bộ điều nhiệt (water bath hiệu Memmert) - Ống chứa mẫu bằng thép không rỉ có đường kính 35 mm và chiều dài 15 mm - Dao cắt mẫu bằng thép không rỉ có đường kính 21 mm - Nhiệt kế trung tâm - Thiết bị đo cấu trúc Rheotex với đầu đo là dao cắt. - Dụng cụ thủy tinh thông thường. Hình 9: Gia nhiệt các ống chứa mẫu Hình 10: Xác định nhiệt độ tâm trong bộ điều nhiệt Hóa chất - CaCl2 - Đường sucrose loại RE 3.1.3 Nguyên liệu Khóm loại Queen (trái hình chóp) được thu từ ruộng khóm ở Vị Thanh – Hậu Giang với độ chín kỹ thuật 2. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 23 Hình 11: Nguyên liệu khóm 3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Trái khóm được chặt bỏ hai hàng mắt đầu, sử dụng dao cắt hình trụ có đường kính 21 mm, tiến hành cắt khóm thành những miếng hình trụ có kích thước 20 mm x 15 mm. Chú ý không lấy phần lõi khóm, chỉ lấy phần thịt quả cách lõi khóm 1cm trở ra. Tiến hành đo cấu trúc (g lực) của các mẫu khóm này bằng thiết bị đo cấu trúc Rheotex, thể hiện qua lực cắt. Kết quả thu được là trung bình cộng của mười lần đo đạc. Hình 12: Mẫu khóm sau khi cắt Hình 13: Dao cắt Hình 14: Thiết bị đo cấu trúc 3.3 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 3.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của khóm Mục đích Tìm quy luật sự thay đổi cấu trúc của khóm sau các quá trình xử lý nhiệt . Bố trí thí nghiệm Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 24 Thí nghiệm được bố trí với một nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở thay đổi một nhân tố (nhiệt độ) và cố định các nhân tố còn lại (nồng độ CaCl2, dung dịch đường). Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý nhiệt (oC) A1: 800C A3: 900C A2: 850C Sơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày ở hình 15 Hình 15: Sơ đồ bố trí của thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến cấu trúc khóm Tiến hành thí nghiệm Các mẫu khóm được chuẩn bị với kích thước như nhau (20 mm x 15 mm) được đem tiền xử lý ở chế độ tối ưu từ các nghiên cứu trước. Sau khi tiền xử lý, mẫu được đem ngâm trong dung dịch muối CaCl2 ở các nồng độ 0,5% với thời gian 1giờ. Sau khi ngâm, vớt ráo mẫu khóm và cho vào ống chứa mẫu bằng thép không rỉ (10 mẫu/ống) đem xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau (80, 85, 90oC) trong các khoảng thời gian đã định (từ 0, 5, , 120 phút). Làm nguội và tiến hành đo cấu trúc khóm bằng thiết bị đo Đo độ cứng Phân tích kết quả Nguyên liệu Ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5%, 1giờ Tiền xử lý nhiệt (55oC, 10 phút) Xử lý cơ học Xử lý nhiệt (0, 5, 10, 120 phút) Cho vào ống chứa mẫu Làm nguội 80oC 85oC 90oC Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 25 cấu trúc. Phân tích kết quả và tìm ra quy luật sự biến đổi độ cứng của khóm dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Ghi nhận kết quả Độ cứng của các mẫu khóm sau khi xử lý nhiệt ở các chế độ xử lý khác nhau trong các khoảng thời gian khác nhau. 3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của các thành phần bổ sung (đường, muối Calcium) đến sự thay đổi cấu trúc của khóm Mục đích Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung đường sucrose (tạo vị ngọt) và muối Calcium trong dịch syrup đến sự thay đổi độ cứng của khóm. Bố trí thí nghiệm Đối với mẫu bổ sung muối CaCl2, thí nghiệm tiến hành với 1 nhân tố Nhân tố B: Nồng độ CaCl2 bổ sung, thay đổi ở 4 mức độ: B1: 0,05% B2: 0,1% B3: 0,15% B4: 0,2% Sơ đồ bố trí thí nghiệm được tiến hành như hình 16. Tiến hành thí nghiệm Khóm sau khi xử lý cơ học được đưa qua công đoạn tiền xử lý nhiệt và ngâm CaCl2 ở nồng độ 0,5% trong thời gian 1 giờ. Sau khi ngâm, cho khóm vào ống chứa mẫu, rót dịch syrup (nồng độ 14oBx, tỷ lệ cái : nước = 1:1 như tỷ lệ thường sử dụng ở các sản phẩm khóm đóng hộp), đem xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau (80, 85, 90oC) trong các khoảng thời gian khác nhau (từ 0, 5, , 120 phút), để nguội rồi đo đạc sự thay đổi độ cứng của khóm sau khi gia nhiệt. Đối với mẫu bổ sung muối canxi, khóm sau khi qua giai đoạn tiền xử lý nhiệt sẽ được chuyển vào ống chứa mẫu có sẵn dung dịch đường 14oBx và muối canxi ở các nồng độ khác nhau (tỷ lệ cái: nước = 1:1). Tiến hành xử lý nhiệt với các chế độ nhiệt khác nhau trong các khoảng thời gian đã định (0, 5, 10,, 120 phút), đo đạc sự thay đổi cấu trúc của khóm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 26 Hình 16: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các thành phần bổ sung (saccharose, muối CaCl2) đến sự thay đổi cấu trúc của khóm Hình 17: Mẫu khóm được ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5% Ghi nhận kết quả - Tìm ra tác động của việc bổ sung đường sucrose đến cấu trúc khóm. - Sự biến đổi cấu trúc khóm trong trường hợp bổ sung muối CaCl2 trực tiếp trong dịch ngâm. 0,05% 0,1% 0,15% 0,2% Ngâm trong CaCl2 (0,5%, 1h) Tiền xử lý nhiệt (55OC, 10 phút) Xử lý cơ học Cho vào ống chứa mẫu (tỷ lệ cái: nước = 1:1) 80oC 85oC 90oC Cho vào ống chứa mẫu Rót dung dịch 14oBx Đo độ cứng Làm nguội 0 5 10 . 120 phút Dung dịch CaCl2 Khóm Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 27 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG CỦA KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU Quá trình gia nhiệt sẽ ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của tế bào rau quả nói chung và khóm nói riêng, pectin bị phá vỡ và những đặc tính vật lý của tế bào cũng thay đổi theo. Khóm sau khi xử lý cơ học (được đem tiền xử lý nhiệt nhằm kích hoạt PME ở 55oC trong 10 phút. Sau quá trình tiền xử lý, mẫu được ngâm trong dung dịch muối CaCl2 0,5 % và thời gian ngâm là 1 giờ. Các mẫu khóm sau khi ngâm trong dung dịch CaCl2 sẽ được cho vào các ống hình trụ làm bằng thép không rỉ và đem gia nhiệt ở 3 chế độ nhiệt khác nhau, thay đổi từ 80, 85 đến 90oC. Tiến hành đo đạc sự thay đổi cấu trúc khóm sau mỗi khoảng thời gian gia nhiệt 5, 10, 20...120 phút. Nghiên cứu biến đổi động học của cấu trúc được khảo sát với khoảng thời gian kéo dài và số nghiệm thức lớn, chính vì thế nguyên liệu khóm tươi chỉ được đảm bảo thu tại cùng một ruộng khóm và cùng một vụ thu hoạch nhưng ở các thời điểm khác nhau. Do đó, độ cứng tương đối (tỷ lệ của độ cứng của các mẫu khóm đã qua xử lý so với độ cứng của nguyên liệu khóm ban đầu) được sử dụng thay thế giá trị độ cứng. Kết quả sau khi đo đạc được thu thập và xử lý bằng chương trình SAS 9.1. Các thông số động học thu được thông qua tính toán được thể hiện ở bảng 3, phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình tiền xử lý khác nhau được tổng kết ở bảng 4. Bảng 3: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần của sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt H∞ k (1/phút) R2 SD 80oC 0,7098 ± 0,0032 0,1462 ± 0,0133 0,9999 0,00827 85oC 0,6685 ± 0,0041 0,1691 ± 0,0203 0,9999 0,01054 90oC 0,5812 ± 0,0060 0,1810 ± 0,0299 0,9995 0,01817 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 28 Bảng 4: Phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt Ho H∞ k (1/phút) Phương trình 80oC 0,8872 0,7098 0,1462 H/Ho = 0,8 + 0,2exp(-0,1462,t) 85oC 0,8383 0,6685 0,1691 H/Ho = 0,7974 + 0,2026exp(-0,1691,t) 90oC 0,7809 0,5812 0,1810 H/Ho = 0,7443+ 0,2557exp(-0,1810,t) Từ kết quả thí nghiệm cho thấy động học sự thay đổi cấu trúc của khóm ở chế độ xử lý nhiệt 80o C, 85oC và 90o C tuân theo phương trình chuyển đổi một phần. Tỷ lệ độ cứng còn lại giảm theo nhiệt độ xử lý từ 80 đến 90o C, tỷ lệ độ cứng còn lại cao nhất ở chế độ xử lý nhiệt 80oC (H∞ = 0,7098) và thấp nhất ở nhiệt độ 90oC (H∞ = 0,5812). Khi khóm được gia nhiệt trong thời gian dài, độ cứng của khóm giảm nhanh trong thời gian đầu và sau đó giảm chậm dần nhưng không tiến về giá trị 0 (không) (hình 18). Điều này cho có nghĩa là chỉ một phần cấu trúc khóm bị phá hủy bởi nhiệt độ cao. Kết quả thu được có thể giải thích dựa vào đặc điểm cấu tạo mô tế bào của khóm có chứa nhiều cellulose và hemicellulose. Do đó, nếu thời gian gia nhiệt hợp lý sẽ giúp cải thiện độ cứng, nếu kéo dài quá thì cấu trúc của khóm sẽ bị dai. Hình 18: Động học sự thay đổi độ cứng của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau Giá trị R2 lớn nên kết quả thu được có độ tin cậy cao. Vì vậy phương trình hồi quy không tuyến tính có thể được dùng để mô tả động học sự thay đổi cấu trúc của khóm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 29 Dựa vào kết quả thu được ở bảng 3 và bảng 4 nhận thấy: - Dưới tác động của nhiệt độ, độ cứng của khóm có sự thay đổi rất lớn so với mẫu khóm tươi ban đầu, thời gian gia nhiệt càng dài thì độ cứng của khóm càng giảm. Tuy nhiên tỉ lệ H/Ho (tỉ lệ độ cứng tương đối của các mẫu khóm đã qua xử lý nhiệt với độ cứng tương đối của mẫu khóm ban đầu) còn lại tương đối lớn. Đồng thời, tỷ lệ độ cứng tương đối còn lại ở các chế độ xử lý nhiệt cũng khác nhau. - Khi tiến hành xử lý khóm ở nhiệt độ 80, 85 và 90o C với cùng chế độ tiền xử lý (ở 55oC trong 10 phút), kết quả thu được cho thấy hằng số tốc độ k (1/phút) tăng dần và tỷ lệ H/Ho giảm dần khi nhiệt độ tăng từ 80 đến 90oC. Điều này chứng tỏ tốc độ giảm cấu trúc tăng dần theo thời gian và theo chế độ xử lý nhiệt (hình 20). Nhiệt độ càng cao thì tỷ lệ độ cứng tương đối còn lại càng giảm. 4.2 ĐỘNG HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH SYRUP 14OBX BỔ SUNG TRỰC TIẾP ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU Trong chế biến sản phẩm đồ hộp nước quả, người ta thường bổ sung đường với mục đích điều vị, tăng giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu cho thấy rằng đường (dịch syrup) bổ sung trực tiếp có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc (độ cứng) của sản phẩm sau khi chế biến nhiệt. Mẫu khóm sau tiền xử lý ở 55oC trong thời gian 10 phút và ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5% với thời gian một giờ được đem xử lý nhiệt ở nhiệt độ 80oC, 85oC, 90oC, sau đó đem xác định độ cứng còn lại sau quá trình xử lý nhiệt. Kết quả đo đạc sự thay đổi độ cứng của sản phẩm theo từng thời gian gia nhiệt được thu thập và xử lý, trình bày ở bảng 5 và 6. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi độ cứng của khóm trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung dung dịch syrup trực tiếp được biễu diễn ở hình 19. Bảng 5: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần của sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt H∞ k (1/phút) R2 SD 80oC 0,6658 ± 0,0069 0,0896 ± 0,0285 0,9996 0,0193 85oC 0,6041 ± 0,0057 0,1041 ± 0,0270 0,9996 0,0179 90oC 0,5555 ± 0,0046 0,1233 ± 0,0275 0,9997 0,0160 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 30 Bảng 6: Phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt Ho H∞ k (1/phút) Phương trình 80oC 0,7991 0,6658 0,0896 H/Ho = 0,8332 + 0,1668exp(-0,0896,t) 85oC 0,7282 0,6041 0,1041 H/Ho = 0,8296 + 0,1704exp(-0,1041,t) 90oC 0,7678 0,5555 0,1233 H/Ho = 0,7235 + 0,2765exp(-0,1233,t) Kết quả thí nghiệm cho thấy, động học sự thay đổi cấu trúc của khóm ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung dung dịch syrup 14oBx cũng tuân theo phương trình chuyển đổi một phần, vẫn có sự tồn tại một phần dạng cấu trúc bền nhiệt và dạng cấu trúc không bền nhiệt trong vách tế bào của khóm. Các chế độ xử lý nhiệt khác nhau thì sự thay đổi cấu trúc của khóm cũng khác nhau. Hình 19: Động học sự thay đổi độ cứng của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung dung dịch syrup trực tiếp Tương tự như trường hợp xử lý nhiệt khóm trong điều kiện không bổ sung đường, khi nhiệt độ xử lý càng tăng (từ 80 đến 85 và 90o C) với cùng chế độ tiền xử lý (ở 55oC trong 10 phút), hằng số tốc độ k (1/phút) cũng tăng dần và tỷ lệ H/Ho giảm dần (hình 20). Tuy nhiên, có sự khác biệt về giá trị độ cứng tương đối còn lại (H∞) của khóm khi áp dụng các chế độ xử lý nhiệt có bổ sung dung dịch syrup trực tiếp so với mẫu không bổ sung dung dịch syrup (bảng 7). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 31 Khi tiến hành xử lý nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, cấu trúc của khóm có sự biến đổi lớn. Tuy nhiên, kết quả cho thấy rằng khi khóm được xử lý nhiệt trong dung dịch có bổ sung đường, tỉ lệ độ cứng tương đối của các mẫu khóm đã qua xử lý nhiệt với độ cứng tương đối của mẫu khóm ban đầu nhìn chung cao hơn so với quá trình xử lý không có sự có mặt của đường. Điều này có nghĩa là với dịch syrup bổ sung vào khi xử lý nhiệt thì cấu trúc khóm sau khi qua xử lý nhiệt còn lại tốt hơn khi không bổ sung dịch syrup. Kết quả này có thể giải thích dựa trên sự tạo thành Calci pectat trong phiến giữa của vách tế bào gia tăng. Theo Gerald Reed (1966), đường có khả năng làm tăng độ ester hóa của phân tử pectin, do đó làm tăng sự hình thành liên kết giữa ion Ca2+ và gốc COO- tạo thành Calci pectat giúp cải thiện cấu trúc của khóm. Bảng 7: So sánh sự thay đổi cấu trúc khóm trong quá trình xử lý nhiệt với 2 trường hợp có bổ sung đường (thí nghiệm 2.2) và trường hợp không sử dụng (thí nghiệm 1) Chế độ xử lý nhiệt Chế độ xử lý H/Ho k (1/phút) Không có đường 0,8 0,1462 80oC Dung dịch syrup 14oBx 0,8332 0,0896 Không có đường 0,7974 0,1691 85oC Dung dịch syrup 14oBx 0,8296 0,1041 Không có đường 0,7443 0,1810 90oC Dung dịch syrup 14oBx 0,7235 0,1233 Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy hằng số tốc độ k (1/phút) ở trường hợp có bổ sung dung dịch syrup nhỏ hơn so với hằng số tốc độ phá hủy cấu trúc khóm khi không có sự hiện diện của đường. Điều này có nghĩa là với dịch syrup bổ sung có khả năng bảo vệ cấu trúc của khóm đối với quá trình xử lý nhiệt, do đó tốc độ thay đổi độ cứng của khóm chậm hơn khi không có bổ sung dịch syrup. Đồ thị ở hình 20 cho thấy đường biểu diễn tốc độ phá hủy độ cứng của khóm khi không có bổ sung đường nằm ở trên đường hồi quy cho trường hợp có sự hiện diện của sucrose. Tuy nhiên, độ dốc của đường cong phá hủy độ cứng của khóm do tác động nhiệt trong trường hợp có bổ sung đường lớn hơn. Điều này cho thấy mặc dù đường có tác dụng bảo vệ cấu trúc