Đề tài Trái cây chế biến tươi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM œ& Báo cáo Công nghệ chế biến rau trái Đề tài: TRÁI CÂYCHẾ BIẾN TƯƠI GVHD: Ths. Tôn Nữ Minh Nguyệt SVTH: Tô Huỳnh Quốc Cường Tháng 12/2009 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần của trái cây theo phần trăm ăn được 20 Bảng 2: Giá trị pH của một vài loại trái cây 23 Bảng 3: Hàm lượng tinh bột của một vài loại trái 25 Bảng 4: Hàm lượng chất béo trong trái cây 26 Bảng 5: Những ester thường thấy trong trái cây 31 Bảng 6: Tiêu chí lựa chọn nguyên liệu thô sản xuất trái cây chế biến tươi 32 Bảng 7: So sánh hai thiết bị sấy ly tâm và sấy sử dụng không khí cưỡng bức 62 Bảng 8: Một vài đặc tính vật lý của màng bao plastic sử dụng trong MAP 67 Bảng 9: Bảng đề xuất về nồng độ O2 và CO2 sử dụng trong phương pháp sử dụng khí quyển điều chỉnh cho một số loại fresh-cut 71 Bảng 10: Lớp màng sử dụng cho trái cây fresh-cut 72 Bảng 11: Tốc độ sinh CO2 và tiêu thụ O2 của sản phẩm fresh-cut bảo quản trong không khí và không khí điều khiển 87 Bảng 12: Chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm trái cây chế biến tươi 90 Bảng 13: Chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm trái cây chế biến tươi 90 Bảng 14: Chỉ tiêu vi sinh của trái cây chế biến tươi ít acid 91 Bảng 15: Nguồn lây nhiễm vi sinh vật trong sản phẩm trái cây fresh-cut từ nông trại và trong qua trình chế biến 94 Bảng 16: Một vài ví dụ về những loài vi sinh vật gây bệnh trên sản phẩm trái cây chế biến tươi 97 Bảng 17: Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất các sản phẩm fresh-cut 99 Bảng 18: Các chất tẩy và tính hiệu quả của nó trong việc giảm lượng vi sinh vật trong quá trình xử lý trái cây 103 Bảng 19: Sự hóa nâu bởi enzyme trong puree từ nhiều giống mơ khác nhau ở độ chín kỹ thuật 109 Bảng 20: Hoạt tính tương đối của PPO trong nhiều giống táo khác nhau 110 Bảng 21: Những tác nhân hóa học có khả năng ức chế sự hóa nâu xảy ra do enzyme 117 Bảng 22: Ảnh hưởng của phương pháp xử lý acid ascorbic (AA) và CaCl2 để ngăn chặn sự biến màu ở táo cắt miếng 120 Bảng 23: Tổn thất cấu trúc trong đào bỏ hạt cắt đôi bảo quản trong 7 tuần ở 2oC 127 Bảng 24: Thời gian bảo quản về mặt vi sinh của dưa với màng bao alginate có và không có EOs hay những chất có hoạt tính của chúng, bảo quản ở 50C trong thời gian 21 ngày 133 Bảng 25: Độ chắc của dưa có và không có màng bao với EC và EOs hay những chất có hoạt tính của chúng, bảo quản ở 5oC trong 21 ngày 135 Bảng 26: Sự thay đổi màu trắng của dưa có và không có màng bao với EC và tinh dầu hay những chất có hoạt tính của chúng, mẫu được bảo quản ở 5oC trong 21 ngày 137 Bảng 27: Sư thay đổi những thông số màu sắc của những miếng táo bao bởi màng bao alginate-puree táo (có hay không có tinh dầu) trong quá trình bảo quản 144 Bảng 28: Thành phần của các mẫu chitosan chlorine 152 Bảng 29: Tổng số vi sinh vật ưa ấm trong fresh-cut đu đủ xử lý với chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 50C 161 Bảng 30: Tổng số nấm men và nấm mốc trong fresh-cut đu đủ xử lý với chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 5oC 162 Bảng 31: Thành phần hoá học một số loại mít 170 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Fresh-cut 12 Hình 2: Tốc độ phát triển của các sản phẩm fresh-cut 14 Hình 3: Phần trăm doanh thu của các sản phẩm fresh-cut thông qua kênh bán hàng Super market Channels 14 Hình 4: Phần trăm lượng tiêu thụ của các loại sản phẩm fresh-cut 15 Hình 5: Phân loại trái cây theo cấu trúc mô thực vật 18 Hình 6: Hình mô tả đơn giản những hợp chất tiêu biểu một loại trái cây 21 Hình 7: Hàm lượng protein của trái cây tươi (g/100g) 22 Hình 8: Hình chụp từ kính hiển vi điện tử quét (SEM) của tartrate từ nước nho 22 Hình 9: Hàm lượng acid hữu cơ của một vài loại trái 23 Hình 10: Hàm lượng đường của một vài loại trái cây 24 Hình 11: Hình chụp quét điện tử của hạt tinh bột táo 25 Hình 12: Cấu trúc phân tử của pectin 26 Hình 13: Hàm lượng Ca trong 100g ăn được của trái cây 27 Hình 14: Hàm lượng K trong 100g ăn được của trái cây 27 Hình 15: Một vài loại trái có hàm lượng P cao 28 Hình 16: Một vài loại trái cây có hàm lượng Na cao 28 Hình 17: Một vài loại trái cây có hàm lượng Mg cao 29 Hình 18: Thành phần khoáng của một vài loại trái 29 Hình 19: Hàm lượng acid ascorbic trong một vài loại trái 30 Hình 20: Hàm lượng nước trong trái 31 Hình 21: Nguyên lý chỉ đi thẳng 36 Hình 22: Các khu vực trong quá trình chế biến 36 Hình 23: Gradient nhiệt độ và dòng khí thổi trong các đơn vị chế biến 37 Hình 24: Sự loại bỏ phế liệu 37 Hình 25: Sơ đồ quy trình công nghệ 40 Hình 26: Trái cây được rửa trong dung dịch Chlorine và rửa lại bằng nước sau đó 44 Hình 27: Thiết bị rửa truyền thống 46 Hình 28: Thiết bị rửa dựa trên dòng chảy tần và dòng chảy rối 47 Hình 29: Phân loại trái cây trên băng tải 48 Hình 30: Phân loại trái cây theo kích thước 49 Hình 31: Máy phân loại trái cây theo màu sắc 50 Hình 32: Một số loại dao chuyên dụng được sử dụng 51 Hình 33: Thiết bị gọt vỏ 52 Hình 34: Thiết bị gọt vỏ cho một số loại trái cây 52 Hình 35: Máy gọt vỏ táo 53 Hình 36: Hệ số hấp thu của những lát cắt táo cắt trong không khí và cắt trong nước là một hàm theo thời gian đối với 2 giống 54 Hình 37: Cắt xoài thủ công 54 Hình 38: Cắt táo tự động 55 Hình 39: Ảnh hưởng của pH nước ngâm lên % dạng hoạt tính (HOCl) và không có hoạt tính (OCl-) của Chlorine 57 Hình 40: Thiết bị quay ly tâm bán tự động 61 Hình 41: Thiết bị loại nước sử dụng không khí cưỡng bức 62 Hình 42: Cân kết hợp đóng gói 64 Hình 43: Bể làm bằng thủy tinh trong (20 gallon) chứa đầy nước sạch để công nhân kiểm tra bằng mắt sự rò rỉ khí trong bao bì sản phẩm fresh-cut đã ghép mí 65 Hình 44: Tốc độ thấm và tiêu thụ oxy như là một hàm số của áp suất oxy trong bao bì. đại diện cho lượng oxy tiêu chuẩn mà bao bì sẽ đạt được 69 Hình 45: Tốc độ hô hấp của chuối, kiwi cắt lát và nguyên trái giữ ở 20oC. Chuối được cắt thành những lát dài 4cm còn kiwi được cắt lát dày 1cm 78 Hình 46: Những thay đổi hoạt tính PAL cảm ứng bởi vết thương (μmol/g FW/h) ảnh hưởng bởi khoảng cách từ vết tưng. Những con số trong ngoặc đơn đại diện cho khoảng cách từ bê mặt vết thương 80 Hình 47: Ảnh hưởng của vết thương lên sự tổn thất khố lượng của trái kiwi còn nguyên, trái kiwi đã gọt, lát kiwi chưa và đã gọt vỏ bảo quản ở 20oC trong 3 ngày 81 Hình 48: Ảnh hưởng của vết thương lên tốc độ sinh khí (a) ethylene và (b) CO2 của trái kiwi còn nguyên, gọt vỏ còn nguyên và lát gọt hay chưa gọt vỏ bảo quản ở 20oC trong 6h 84 Hình 49: Hoạt tính enzyme phenylalanine ammonia lyase (PAL) (μmol/g FW.h) và mức độ tổn thương. Vết thương được gây ra bằng cách đâm đều khu vực 8 cm2 mô gân giữa lá với đầu kim tiêm dưới da cỡ 26. Tất cả việc đo đạc đều được tiến hành vào ngày thứ 2 sau khi đâm 84 Hình 50: Sự kết hợp giữa CO2 và O2 được khuyến cáo để bảo quản trái cây. Vùng in đậm mô tả không khí đạt được theo lý thuyết là không khí điều chỉnh thực hiện bởi màng bao thấm khí (LDPE) 89 Hình 51: Sản phẩm fresh-cut hỗn hợp 91 Hình 52: Sản phẩm fresh-cut táo 92 Hình 53: Sản phẩm fresh-cut 92 Hình 54: Những sản phẩm fresh-cut của KC Fresh 93 Hình 55: Phản ứng có thể được xúc tác bởi polyphenol oxidase (PPO): (1) hydroxyl hóa monophenol thành o-diphenol và (2) oxy hóa o-diphenol thành o-quinone 109 Hình 56: Sự phát triển của vi sinh vật ưa ấm trong dưa 131 Hình 57: Sự phát triển của vi sinh vật ưa lạnh trong dưa 131 Hình 58: Sự phát triển của nấm men và nấm mốc trong dưa 132 Hình 59: Sự thay đổi nồng độ oxy trong dưa 134 Hình 60: Sự thay đổi nồng độ carbon dioxide trong dưa 138 Hình 61: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản lên tính chất cảm quan của dưa với màng bao alginate kết hợp EOs của quế (·), xả hồng (■) và cỏ chanh (▲) ở nồng độ 0.7%. Mẫu đối chứng với màng bao không có tinh dầu (○) và không bao màng (□) 140 Hình 62: Nồng độ O2 và CO2 trong khay đựng những miếng táo có (có và không có tinh dầu) và không có màng bao khi được bảo quản ở 4oC. EOs: tinh dầu 142 Hình 63: Nồng độ khí ethylene (A), acetaldehyde (B) và ethanol (C) trong khay đựng những miếng táo có (có và không có tinh dầu) và không có màng bao khi bảo quản ở 4oC. EOs: tinh dầu, oregano: bạc hà, lemongrass: cỏ chanh 146 Hình 64: Sự thay đổi độ chắc của những miếng táo có (có và không có tinh dầu) và không có màng bao trong quá trình bảo quản. EOs: tinh dầu 148 Hình 65: Sự thay đổi các thuộc tính cảm quan của táo ‘Fuji’ fresh-cut có màng bao chứa hay không chất chống vi sinh vật sau 1, 7, 14 ngày bảo quản. EOs: tinh dầu 150 Hình 66: Ảnh hưởng của tác nhân chống vi sinh vật trong màng bao alginate-puree táo lên sự sinh trưởng của vi sinh vật (log cfu/g) trong táo cắt lát: (A) vi sinh vật hiếu khí ưa lạnh, (B) nấm men và nấm mốc. EOs: tinh dầu 152 Hình 67: Ảnh hưởng của tác nhân chống vi sinh vật trong màng bao alginate-puree táo lên số lượng Listeria innocua (log cfu/g) cấy trên táo cắt lát. EOs: tinh dầu 153 Hình 68: Sự hư hỏng của fresh-cut đu đủ xử lý với màng bao chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 50C. (·) đối chứng, (▲) LMWC 0.01g/ml, (∆) LMWC 0.02g/ml, (■) MMWC 0.01g/ml, (□) MMWC 0.02g/ml, (♦) HMWC 0.01g/ml, (◊) HMWC 0.02g/ml 155 Hình 69: Thông số màu L* (A) và b* (B) của sản phẩm fresh-cut đu đủ xử lý với màng bao chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 5oC. (·) đối chứng, (▲) LMWC 0.01g/ml, (∆) LMWC 0.02g/ml, (■) MMWC 0.01g/ml, (□) MMWC 0.02g/ml, (♦) HMWC 0.01g/ml, (◊) HMWC 0.02g/ml 156 Hình 70: Phân tích ethanol (A) và acetaldehyde (B) trong fresh-cut đu đủ xử lý với màng bao chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 50C. (·) đối chứng, (▲) LMWC 0.01g/ml, (∆) LMWC 0.02g/ml, (■) MMWC 0.01g/ml, (□) MMWC 0.02g/ml, (♦) HMWC 0.01g/ml, (◊) HMWC 0.02g/ml 157 Hình 71: Sự mất khối lượng của fresh-cut đu đủ được xử lý với màng bao chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 50C. (·) đối chứng, (▲) LMWC 0.01g/ml, (∆) LMWC 0.02g/ml, (■) MMWC 0.01g/ml, (□) MMWC 0.02g/ml, (♦) HMWC 0.01g/ml, (◊) HMWC 0.02g/ml 158 Hình 72: Sự thay đổi độ chắc của fresh-cut đu đủ được xử lý với màng bao chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 50C. (·) đối chứng, (▲) LMWC 0.01g/ml, (∆) LMWC 0.02g/ml, (■) MMWC 0.01g/ml, (□) MMWC 0.02g/ml, (♦) HMWC 0.01g/ml, (◊) HMWC 0.02g/ml 159 Hình 73: Phân tích hệ enzyme liên quan đến cấu trúc, polygalacturonase (A), pectin methylesterase (B) và β-galactosidase (C) trong fresh-cut đu đủ xử lý với màng bao chitosan và bảo quản trong 15 ngày ở 50C. (·) đối chứng, (▲) LMWC 0.01g/ml, (∆) LMWC 0.02g/ml, (■) MMWC 0.01g/ml, (□) MMWC 0.02g/ml, (♦) HMWC 0.01g/ml, (◊) HMWC 0.02g/ml 164 Hình 74: Sự mất trọng lượng của fresh-cut táo cắt lát có và không có màng bao. Mẫu không bao gói với polypropylene được bảo quản trong 11 ngày ở 50C, mẫu có bao gói được bảo quản trong 13 ngày ở 50C 166 Hình 75: Tác dụng của các chất chống oxy hóa vào chỉ số hóa nâu khi được phủ và không phủ lên fresh-cut táo. Mẫu được bảo quản ở 50C 167 Hình 76: Chỉ số hóa nâu của táo fresh-cut cắt lát ảnh hưởng bởi loại chất chống oxy hóa khi ở dạng đơn chất hay kết hợp với màng WPC. Mẫu được giữ ở 50C, được bao và không bao polypropylene 169 Hình 77: Quy trình xử lý và bảo quản mít chế biến tươi 171 Hình 78: Độ giảm ẩm (%) của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 171 Hình 79: Độ giảm (%) hàm lượng vitamin C của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 172 Hình 80: Độ tăng (%) hàm lượng đường khử của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 172 Hình 81: Độ giảm (%) lượng acid tổng của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 172 Hình 82: Biến đổi tổng số vi khuẩn hiếu khí của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 174 Hình 83: Độ giảm ẩm (%) của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 174 Hình 84: Độ giảm (%) hàm lượng vitamin C của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 174 Hình 85: Độ tăng (%) hàm lượng đường khử của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 175 Hình 86: Độ giảm (%) lượng acid tổng của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 175 Hình 87: Biến đổi tổng số vi khuẩn hiếu khí của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 176 Hình 88: Độ giảm (%) hàm lượng vitamin C của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 176 Hình 89: Độ tăng (%) hàm lượng đường khử của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 176 Hình 90: Độ giảm (%) lượng acid tổng của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 177 Hình 91: Biến đổi tổng số vi sinh vật hiếu khí của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản 177 GIỚI THIỆU CHUNG KHÁI NIỆM VỀ FRESH-CUT Trái cây và rau chế biến tươi (fresh-cut fruit and vegetable) là những mặt hàng phát triển nhanh nhất về hiệu quả kinh doanh trong số các sản phẩm của ngành công nghiệp chế biến các sản phẩm tươi. Mặt hàng trái cây chế biến thường được cung cấp cho người tiêu dùng ở dạng tiêu thụ nhanh và trực tiếp, không thông qua chuẩn bị hay chế biến lại. Do đó, các sản phẩm trái cây chế biến tươi đã đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng là sự tiện lợi nhưng lại không mất đi độ tươi ngon và các thuộc tính chất lượng mong muốn. Tuy nhiên, trái cây chế biến tươi lại chậm phát triển hơn và theo sau mặt hàng rau chế biến tươi vì chúng gặp nhiều vấn đề cần phải cân nhắc như hàm lượng nước trong sản phẩm cao hơn và các hoạt tính sinh lý cũng bị gia tăng. Chính vì thế, quá trình sản xuất trái cây chế biến tươi vẫn cần đến những công nghệ mới trong lĩnh vực bảo quản nhằm duy trì chất lượng trái cây chế biến tươi và đảm bảo tính an toàn cho đến lúc được tiêu thụ. Sản phẩm chế biến tươi được định nghĩa là bất cứ trái cây hoặc rau tươi (hay bất cứ sự kết hợp nào từ chúng) đã được thay đổi tính chất vật lý từ dạng rau trái gốc nhưng vẫn giữ trạng thái tươi. Những rau trái này được tỉa, gọt vỏ, rửa và cắt để cho ra dòng sản phẩm có thể sử dụng hoàn toàn (mà không cần phải loại bỏ phần nào như rau trái còn nguyên vẹn) được đóng gói để cung cấp cho người tiêu dùng các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, thuận tiện và có giá trị trong khi vẫn giữ nguyên sự tươi ngon (IFPA, 2002). Mỗi loại trái cây có thể có những đáp ứng khác nhau đối với quá trình chế biến tươi. Các đáp ứng này tùy thuộc vào mức độ của các quá trình gây hại xảy ra bên trong sản phẩm và chính điều này lại bị ảnh hưởng bởi vài nhân tố khác nhau chẳng hạn giống cây trồng, các thao tác trong thu hoạch, sau thu hoạch, phân phối và bản chất của các phương thức chế biến. Hình 1: Fresh-cut TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ CÁC SẢN PHẨM TRÁI CÂY FRESH-CUT Lịch sử hình thành Các sản phẩm fresh-cut không phải là một sản phẩm mới. Các sản phẩm này đã được đưa vào tiêu thụ từ những năm 1930 trong các siêu thị bán lẻ (IFPA). Trào lưu này bắt đầu từ Mỹ và các nước Châu Âu. Những thập niên gần đây, các sản phẩm này mới thật sự phổ biến và thâm nhập vào các cơ sở kinh doanh. Nhu cầu về các sản phẩm có lợi cho sức khỏe và tiện lợi, áp dụng những tiến bộ trong công nghệ đóng bao bì đã mở rộng ngành công nghiệp fresh-cut. Khởi đầu, hầu hết sự mở rộng đều diễn ra ở khu vực dịch vụ thực phẩm. Những năm 1980, dịch vụ nhà hàng phục vụ nhanh như McDonald’s và Burger King đang bùng nổ và vì thế nhu cầu sử dụng các sản phẩm fresh-cut càng được tăng cao (ví dụ như các sản phẩm salad ăn liền). Nhu cầu tăng lên đã thu hút các nhà nông làm ăn nhỏ lẻ đầu tư vào các thiết bị trong quá trình chế biến fresh-cut. Sự tăng lên về nhu cầu cũng dẫn đến ngành công nghiệp sản xuất fresh-cut gia tăng đầu tư về nghiên cứu và phát triển nhằm vào các khâu chất lượng nguyên liệu thô, kĩ thuật đóng gói, thiết bị chế biến, trữ lạnh. Sau khi trở thành một trào lưu phổ biến trong các bộ phận thức ăn nhanh, các sản phẩm fresh-cut trở nên phổ biến ở mức độ buôn bán lẻ. IFPA đã phát triển các bao bì được tạo thành bởi một loại màng đặc biệt điều chỉnh quá trình hô hấp của sản phẩm salad tươi và làm chậm lại tốc độ hư hỏng. Grimmway Farms từ Bakersfield California đã giới thiệu nhiều đổi mới trong việc đóng gói các sản phẩm carrot non được phân phối vào siêu thị và chương trình ăn trưa ở các trường học trong nước và ngoài nước. Những sản phẩm tiên phong này là các sản phẩm fresh-cut đầu tiên đạt được thành công ở mức độ bán lẻ. Nó dẫn đến hình thành một ngành công nghiệp mà đến giờ vẫn đang được mở rộng và mới đây cũng áp dụng cho các sản phẩm trái cây để đem vào phục vụ các nhà hàng thức ăn nhanh và các cửa hàng bán lẻ. Sản phẩm fresh-cut là một trong những mặt hàng được ưa chuộng nhất trong các cửa hàng tạp hóa. Tình hình thế giới và tại Mỹ (2007) Các nhà chế biến các sản phẩm chế biến tươi, đặc biệt là chế biến salad có thể phân phối các sản phẩm của họ đi toàn quốc và có khuynh hướng sản xuất ra chính sản phẩm thô của họ. Vì sản xuất với quy mô lớn, các nhà sản xuất lớn có thể dễ dàng tiếp cận với thị trường lớn chẳng hạn như hệ thống các siêu thị. Mặt khác, các nhà sản xuất tại địa phương lại có khuynh hướng chế biến và mua bán các sản phẩm dễ bị hư hỏng hơn chẳng hạn như dưa, cà chua, salad để sử dụng. Một sự thuận lợi của các nhà sản xuất tại địa phương là gần các siêu thị và đáp ứng được nhu cầu phân phối đúng giờ. Xu hướng tiêu dùng của người Mỹ từ những năm 1970 là ít dùng các sản phẩm đóng hộp, dùng nhiều sản phẩm tươi và lạnh đông. Đặc biệt đối với nhịp điệu sống tất bật và sự phát triển nhanh chóng của nước Mỹ thì việc sử dụng nhiều các sản phẩm tiện dụng, không tốn thời gian chế biến nhưng vẫn duy trì được thành phần dinh dưỡng như các sản phẩm trái cây chế biến tươi, rau chế biến tươi đóng hộp là điều dễ hiểu. Tốc độ phát triển các sản phẩm fresh-cut và tất cả các sản phẩm tươi tại các siêu thị của Mỹ và tất cả các sản phẩm tươi trong 52 tuần tính đến 30/7/2007 được phản ánh thông qua biểu đồ hình 2. Trong đó, mặt hàng trái cây chế biến tươi có tốc độ phát triển nhanh nhất và tăng nhiều nhất so với các sản phẩm tươi khác. Đây là dấu hiệu cho thấy các sản phẩm trái cây chế biến tươi đang thu hút số lượng lớn người tiêu dùng. Hình 2: Tốc độ phát triển các sản phẩm fresh-cut Giá trị bán ra các sản phẩm fresh-cut thông qua các kênh siêu thị đạt được tổng cộng 6 tỷ USA (52 tuần, tính đến30/6/2007). Trong đó, các sản phẩm chiếm 23% giá trị bán ra trong số các sản phẩm tươi. (hình 3) Hình 3: Phần trăm doanh thu của các sản phẩm fresh-cut thông qua kênh bán hàng Supermarket Channels Số lượng bán ra của trái cây tươi tại các siêu thị của Mỹ năm 2007 được biểu diễn trên hình 4. Ta thấy rằng dưa hấu chế biến tươi là sản phẩm được người tiêu dùng Mỹ ưa chuộng nhất, tiếp đến là hỗn hợp trái cây chế biến tươi, dứa…. Mặt hàng trái cây chế biến tươi cũng rất đa dạng. Hình 4: Phần trăm lượng tiêu thụ của các loại sản phẩm fresh-cut Tình hình tại Việt Nam Ở Việt Nam, việc sản xuất và tiêu thụ trái cây và rau quả chế biến tươi chỉ đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển. Quy mô sản xuất cũng nhỏ lẻ. Các sản phẩm trái cây chế biến tươi được bày bán trong các siêu thị, tuy nhiên tính đa dạng của mặt hàng trái cây chưa cao, số lượng bán không nhiều và thời gian bảo quản của các sản phẩm ngắn do không được trải qua các bước xử lý như quy trình trong công nghiệp. NGUYÊN LIỆU ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA TRÁI CÂY TƯƠI Phân loại trái cây Tùy theo mục đích mà chúng ta có thể phân loại trái cây theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, trong bảo quản thì trái cây được phân loại dựa theo khả năng chịu nhiệt hay cường độ hô hấp; trong buôn bán thì trái cây được chia thành chính vụ và trái vụ. Các nhà sinh vật học thì phân loại trái cây theo đặc điểm cấu trúc hay theo bộ phận ăn được… Phân loại trái cây theo cấu trúc mô thực vật: Trái cây có thể được phân loại theo cấu trúc mô được trình bày ở hình 5. Theo vùng phát triển Mỗi vùng khí hậu sẽ thích hợp cho một số loại trái cây phát triển. Vùng ôn đới: có các loại trái hạch như mơ, mận, đào… trái mọng, nhỏ như nho, mâm xôi, dâu… trái nạc, có nhiều hạt như táo, lê… Vùng cận nhiệt đới: có nhóm trái có múi (citrus) như cam, quýt, bưởi… Vùng nhiệt đới: chuối, xoài, đu đủ, dứa, ổi, thanh long… Theo thời vụ thu hoạch Trái cây chính vụ: đậu trái, phát triển và chín bình thường, tùy thuộc vào đất đai, thời tiết. Chất lượng trái cao, trái thơm, ngọt, kích thước lớn, ít bị sâu bệnh. Trái cây trái vụ: vì nhu cầu thị trường, một vài biện pháp sẽ được áp dụng để thúc đẩy cây đậu trái không đúng mùa. Chất lượng trái thấp hơn, chua hơn, nhỏ hơn nhưng đổi lại năng suất, sản lượng trái thu được trải đều trong năm. Tính chất vật lý Các tính chất vật lý của trái cây cần quan tâm bao gồm hình dạng, khối lượng và khối lượng riêng, các tính chất về cơ lý, nhiệt, dẫn điện và các tính chất quang học. Hình 5: Phân loại trái cây theo cấu trúc mô thực vật (Annual Review of Plant Physiology, Vol. 27 (copyright) 1976 by Annual Reviews). Hình dạng, kích thước, khối lượng và khối lượng riêng Hình dạng và khối lượng khác nhau đặc trưng cho từng loài trái cây. Ví dụ, đối với chuối, loài chuối tiêu có trái to, dài còn trái chuối cau thì nhỏ và ngắn. Hình dạng, kích thước, khối lượng và khối lượng riêng thể hiện độ chín và chất lượng của trái cây. Trái có hình dạng đặc trưng thường có chất lượng tốt hơn so với trái có hình dạng đặc biệt. Khối lượng riêng của trái nói lên độ mọng nước, độ chắc, độ rỗng của trái. Trái còn tươi mới mọng nước, càng đặc ruột, chắc thịt thì khối lượng riêng càng lớn. Các trạng thái hư hỏng hay bất thường của trái đều ảnh hưởng đến khối lượng riêng của trái. Tính chất cơ lý Các tính chất cơ lý của trái cây có thể bao gồm độ giòn, khả năng ép lấy nước nhiều hay ít, độ cứng, độ mềm, độ chắc của thịt trái, độ dai, độ bột, độ đàn hồi và độ xơ. Ví dụ các tính chất cơ lý được ưa chuộng đối với từng loại trái cây như táo phải giòn, cam phải nhiều nước, chuối phải mềm vừa phải. Ngược lại những tính chất cơ lý không hay ít được ưa chuộng hơn như táo bị bột, dâu tây quá mềm, dưa bở có xơ nhiều… Tính chất cơ lý của trái cây phụ thuộc nhiều vào cấu trúc và thành phần hóa học, khả năng thẩm thấu và khuếch tán nước của tế bào. Nhất là cấu trúc, thành phần hóa học của vách tế bào và các chất trong gian bào. Hàm lượng nước trong tế bào và các dạng liên kết của nước với các chất khô khác cũng ảnh hưởng không nhỏ đến tính chất cơ lý của trái cây. Ví dụ như đối với táo, ta có thể thấy loại táo giòn, chắc và loại táo bột, bở phụ thuộc vào bản chất của pectin trong gian bào và hàm lượng tinh bột. Ảnh hưởng của các đơn vị cấu trúc đến tính chất cơ lý của mô thực vật: Các sợi polymer thực vật: cấu tạo, thành phần hóa học. Vách tế bào: liên kết ngang, trình tự sắp xếp, độ dày, mỏng. Tế bào: tương tác của tế bào, tỷ lệ của thành tế bào/toàn tế bào, kích thước tế bào. Mô bào: Khả năng kết dính giữa hai tế bào, cấu tạo mô. Các bộ phận: Cấu tạo, toàn bộ tính chất cơ lý. Tính chất nhiệt Trái cây là vật thể sống, có quá trình hô hấp để sinh năng lượng. Nếu như năng lượng sinh ra không được sử dụng hết cho các chuyển hóa trong trái thì sẽ được thải ra môi trường dưới dạng nhiệt. Tùy thuộc khả năng sinh nhiệt do trái cây hô hấp mà lượng nhiệt thải ra môi trường của trái là lớn hay nhỏ và ta gọi nhiệt độ đó là thân nhiệt của trái cây. Nếu nhiệt độ của môi trường xung quanh lớn hơn thân nhiệt, trái cây sẽ có xu hướng tăng hô hấp, thúc đẩy quá trình chín. Ngược lại, nếu nhiệt độ môi trường giảm thấp, hô hấp của trái cây sẽ giảm. Nhưng nếu nhiệt độ quá cao hay quá thấp, các biến đổi sinh lý bị rối loạn, trái cây sẽ giảm mạnh về chất lượng cảm quan. Vậy nhiệt lượng sinh ra do quá trình hô hấp nếu không được giải phóng thì tích trữ nhiệt làm hư hỏng trái cây. Do đó, điều kiện môi trường thông thoáng và nhiệt độ bảo quản thích hợp sẽ giúp bảo quản trái cây được lâu hơn. Tính chất quang Màu sắc là một trong các tiêu chuẩn được quan tâm nhiều khi người tiêu dùng lựa chọn trái cây. Các loại ánh sáng phản chiếu ra từ trái cây cũng thể hiện được một số tính chất của trái cây như độ chín, độ tươi… Tuy nhiên, mắt người chỉ nhìn thấy được một phần nhỏ trong dãy ánh sáng mà ta gọi là vùng ánh sáng thấy được. Để đo đạc màu sắc trong vùng ánh sáng này, ta dùng colorimeter. Còn để phản ánh các tính chất quang khác thể hiện ở vùng ánh sáng thấy được ta có thể sử dụng spectrometer hay spectrophotometer. Các tính chất quang học chủ yếu là sự phản xạ, truyền suốt, hấp thụ, hay tán xạ ánh sáng trên bề mặt trái cây. Khi trái cây được để ra ngoài ánh sáng, khoảng 4% ánh sáng sẽ bị phản xạ ngay tại bề mặt do mặt ngoài bóng láng, 96% năng lượng còn lại sẽ được truyền qua bề mặt đến các tế bào bên trong. Tại đây, nguồn sáng sẽ bị tán xạ tại các bề mặt phân chia pha của các mô thực vật hay bị hấp phụ bởi tế bào chất, làm thay đổi bước sóng ánh sáng. Kết quả là năng lượng của ánh sáng trắng sau khi chiếu vào trái cây và phản xạ lại bị biến đổi nên khi đến mắt người sẽ cảm nhận màu sắc khác với ánh sáng trắng ban đầu, tạo nên màu sắc khác nhau của từng loại trái cây (Birth, 1976). Tính chất điện Những nghiên cứu về tính chất điện của nông sản được thực hiện trong khoảng 20 năm gần đây. Các nghiên cứu tập trung vào khả năng dẫn điện và tính chất điện môi của nguyên liệu. Tính chất điện của nhiều nông sản, đặc biệt đối với các vật liệu hút ẩm phụ thuộc nhiều vào hàm ẩm. Mối tương quan giữa hàm ẩm và độ dẫn điện đã được sử dụng làm cơ sở thiết kế các máy đo độ ẩm nhanh. Trái cây có khả năng dẫn điện tuy không lớn lắm. Hằng số điện môi của trái cây phụ thuộc vào nồng độ chất khô, nồng độ chất bay hơi, độ tro, nhiệt độ… nên cũng có thể thông qua việc đo hằng số điện môi để xác định một số tính chất của trái cây, nhất là độ ẩm và lượng hương. Thành phần hóa học Thành phần hóa học tạo nên giá trị dinh dưỡng và cảm quan của trái cây. Nhiều nghiên cứu đã công bố về thành phần trong nhiều loại trái cây khác nhau (Nagy và cộng sự, 1990, 1992; Somogy và cộng sự, 1996). Trong trái cây thành phần chủ yếu của chất hòa tan là đường và acid hữu cơ. Những thành phần dinh dưỡng khác cần thiết cho con người cũng có trong trái cây bao gồm protein, carbohydrate, chất béo và dầu, khoáng, vitamin và nước. Thành phần hóa học của trái cây không chỉ dao động phụ thuộc vào loại thực vật, các yếu tố gieo trồng, thời tiết mà còn thay đổi theo độ chín trước khi thu hoạch, điều kiện chín và bảo quản. Hầu hết trái cây tươi có hàm lượng nước cao, nghèo protein và chất béo. Trong vài trường hợp, hàm lượng nước có thể hơn 70% và thường hàm lượng nước trong trái cây trên 85%. Trái cây cũng là nguồn carbohydrate quan trọng. Những carbohydrate tiêu hóa được thường dưới dạng đường và tinh bột, trong khi cellulose không tiêu hóa được cung cấp xơ, một yếu tố quan trọng đối với sự tiêu hóa thông thường ở con người (Bảng 1). Bảng 1: Thành phần của trái cây tính theo phần trăm ăn được (Chem, 1992; Konja và Lovric, 1993) Trái cây Carbohydrate Protein Chất béo Tro Nước Chuối Cam Táo Dâu 24.0 11.3 15.0 8.3 1.3 0.9 0.3 0.8 0.4 0.2 0.4 0.5 0.8 0.5 0.3 0.5 73.5 87.1 84.0 89.9 Trái cây cũng là nguồn khoáng và vitamin quan trọng, đặc biệt là vitamin A và C. Chúng ta biết rằng trái cây thuộc họ citrus là nguồn vitamin C dồi dào. Beta-carotene và carotenoid, tiền vitamin A hiện diện trong những trái cây có màu vàng cam. Hình 6: Hình mô tả đơn giản những hợp chất tiêu biểu của một loại trái cây Protein và amino acid Những hợp chất chứa nitơ được tìm thấy trong trái cây ở những dạng khác nhau: protein, amino acid, amide, amine, nitrate… Trong trái cây, những chất chứa nitơ ít hơn 1% trong hầu hết các trường hợp. Trong số các hợp chất chứa nitơ thì protein là quan trọng nhất (Dauthy, 1995). Protein có cấu trúc keo và với nhiệt độ trên 500C sẽ làm chúng biến tính trở thành dạng không hòa tan. Điều này cần được lưu ý trong các quá trình xử lý nhiệt trái cây. Protein là nguồn amino acid cần thiết cho sự phát triển và thay thế mô. Tuy nhiên, giá trị của protein từ trái cây ít hơn so với protein từ động vật do sự không cân đối về amino acid cần thiết. Amino acid được định nghĩa là nhóm phân tử hữu cơ bao gồm nhóm amino (NH2), nhóm carboxyl (COOH) và chuỗi mạch hữu cơ riêng cho từng amino acid. Arginine, glycine, cystine, histidine và tryptophan là một vài ví dụ về amino acid. Cơ thể con người không thể tổng hợp được 9 amino acid và 9 amino acid này được gọi là amino acid cần thiết. Trong trường hợp của trái cây, chúng cung cấp ít hơn 3g/100g protein (Hình 7). Hình 7: Hàm lượng protein của trái cây tươi (g/100g) (Wills, 1987; Nagy, 1990; Somogyi và cộng sự, 1996). Acid hữu cơ Trái cây chứa nhiều loại acid hữu cơ như aicd citric trong cam và chanh, acid malic trong táo và acid tartaric trong nho (Dauthy, 1995). Những acid này đem lại vị trái cây, vị chát và làm giảm sự nhiễm vi sinh vật. Acid và đường là những yếu tố chính quyết định vị của trái cây và tỷ lệ giữa đường/acid thường được sử dụng để đưa ra những tính chất kỹ thuật của sản phẩm trái cây. Acid malic được tìm thấy trong trái cây như táo, quả lý gai và nho. Acid tartaric là acid thực vật được phân phối rộng rãi với nhiều ứng dụng trong thực phẩm và công nghiệp, nó được lấy như là phế phẩm từ quá trình lên men rượu vang. Hình dạng của nó bao gồm vài muối (Hình 8), cream của tartaric (potassium hydrogen tartrate) và muối Rochelle (potassium sodium tartrate). Hình 8: Hình chụp dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) của tartrate từ nước nho (Buglione, 2005) Acid oxalic lại được tìm thấy rất nhiều trong trái khế (Swi-Bea Wu và cộng sự, 1992). Ngoài ra trong trái cây còn có các loại acid khác với hàm lượng nhỏ như lactic, succinic, pyruvic, glyceric, shikimic, maleic và acid isocitric (Hình 9). Chính vì những acid hữu cơ này làm nên khoảng pH rộng của sản phẩm trái cây (Bảng 2). Hình 9: Hàm lượng acid hữu cơ của một vài loại trái (Wills, 1987; Nagy, 1990; Somogyi và cộng sự, 1996). Bảng 2: Giá trị pH của một vài loại trái cây Sản phẩm pH Sản phẩm pH Bơ táo Sốt táo Táo Mơ Anh đào Dưa chuột Bưởi Chanh Oliu Cam 3.1 – 3.5 3.6 – 3.9 3.0 – 3.3 3.7 – 3.8 3.4 – 4.0 3.0 – 3.5 3.2 – 3.5 2.3 – 2.6 2.9 – 3.2 3.2 – 3.8 Nước cam Đào Đậu Nước dứa Mận, trái lý chua Nước ép trái cây thuộc họ Prune Bí ngô Nho khô Dâu tây Nước ép cà chua 3.7 – 4.1 3.4 – 3.6 6.1 – 6.4 3.3 – 3.6 2.9 – 3.2 3.7 – 4.1 4.1 – 4.4 3.6 – 4.2 3.3 – 3.4 4.0 – 4.5 Nguồn: Dennis, 1983; Friend, 1982; Goodenough và Atkin, 1981; Jackson và Shinn, 1979; Salunkhe, 1991; Wills và cộng sự, 1989; Hui, 1991. Carbohydrate Carbohydrate là thành phần chính của trái cây, chiếm hơn 90% tổng chất khô. Chúng được tạo ra trong quá trình quang hợp và có chức năng là hợp chất cấu trúc trong trường hợp của cellulose. Mặt khác, carbohydrate khi là tinh bột lại có chức năng dự trữ năng lượng, chúng là thành phần cần thiết của acid nucleic trong trường hợp của ribose, là thành phần của vitamin như là ribose và riboflavin (Dauthy, 1995). Carbohydrate chiếm hơn nửa nhu cầu năng lượng của con người, một người trưởng thành hằng ngày cần khoảng 500g carbohydrate. Tinh bột và đường là nguồn năng lượng chính của cơ thể. Tuy nhiên, đường không phải là nguồn thực phẩm cần thiết, chúng cung cấp năng lượng nhưng không cung cấp dinh dưỡng. Đường trong trái cây chủ yếu là glucose, fructose và sucrose (hình 10). Maltose và những đường phụ khác cũng hiện diện trong trái cây (McLellan và Acree, 1992). Nhiều tác giả ghi nhận sự có mặt của heptulose và xylose trong puree xoài còn nước khế lại giàu arabinose (Swi-Bea Wu và cộng sự, 1992).  Hình 10: Hàm lượng đường của một vài loại trái cây (Jorge E. Lozano) Tinh bột Tinh bột là nguồn cung cấp năng lượng dự trữ trong thực vật và cung cấp năng lượng trong dinh dưỡng, chúng được tìm thấy dưới dạng hạt tinh bột. Nước ép táo là một trong những nước quả chứa hàm lượng tinh bột đáng kể. Táo chưa chín chứa 15% tinh bột (Reed, 1975). Những hạt tinh bột táo được cho là hình cầu (Hình 11). Trong trường hợp này, trục chính (La = 9.21µm) và trục phụ (Ba = 7.86µm) giống nhau (Carrin và cộng sự, 2004). Hình 11: Hình chụp quét điện tử của hạt tinh bột táo (5kV x 4400) Hàm lượng tinh bột khác nhau tùy theo loại trái cây (Bảng 3) và mùa thu hoạch. Khi trái chín trên cây, tinh bột sẽ thủy phân thành đường. Bảng 3: Hàm lượng tinh bột của một vài loại trái Trái cây Tinh bột (g/kg) Ổi Táo Mít Khế Xoài Bí ngô Chuối 1 2 4 5 5 17 31 Nguồn: Somogyi và cộng sự, 1996; Sanchez-Castillo và cộng sự, 2000; Carrin và cộng sự, 2004. Pectin Pectin là một loại “gum” được tìm thấy trong trái cây, nó gây ra hiện tượng gel hóa. Táo chát, mận chua, nho Concord, trái mộc quả, trái lý gai… có hàm lượng pectin cao vượt trội. Mơ, cherry, đào, dứa, dâu tây… có hàm lượng pectin thấp. Trái chưa chín có nhiều pectin hơn so với trái cây chín hoàn toàn. Pectin bao gồm một mạch chính cấu tạo từ a-D-galacturonan. Các mạch nhánh của các phân tử pectin bao gồm L-rhamnose, arabinose, galactose và xylose. Nhóm carboxyl của acid galacturonic bị ester hóa một phần bởi nhóm methyl và được trung hòa một phần hay hoàn toàn với các ion của Na, K và NH4. Mức độ methoxyl hóa (DM) được định nghĩa là số mole methanol trên 100 mole acid galacturonic. Một vài nhóm hydroxyl ở C2 và C3 có thể bị acetyl hóa (Itziar Alkorta, Carlos Garbisu, Maria J. Llama và Juan L. Serra, 1997; Jayani, 2005). Hình 12: Cấu trúc phân tử pectin (Hình chỉ giới thiệu các thành phần chính của pectin-acid galacturonic được methylester hóa một phần, các mạch nhánh galactose, arabinose và xylose không thể hiện trên hình) Lipid Hầu hết trái cây có hàm lượng chất béo thấp hơn 0.5g/100g phần ăn được (Watt và Merrill, 1963). Tuy nhiên, trái bơ có hàm lượng béo cao nhất đạt đến 10 – 20 %. Bảng 4 liệt kê những trái cây với hàm lượng béo cao tương đối. Bảng 4: Hàm lượng chất béo trong trái cây Trái cây Chất béo (g/100g) Bơ Vải Oliu xanh Dừa 16 1 13 35 Nguồn: Watt và Merrill, 1963. Khoáng Hầu hết thực phẩm đều cung cấp hàm lượng khoáng cần thiết khác nhau. Trong trái cây, hàm lượng khoáng chiếm khoảng 0.25 – 1.5%. Các nguyên tố khoáng tồn tại dưới dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ cao phân tử, muối của các acid hữu cơ và vô cơ như phosphoric, sulfuric, silic… nên các chất khoáng đặc biệt là kim loại dễ được hấp thụ. Trong trái cây có các loại khoáng như Ca, P, Na, K, Mg, Zn… Ví dụ, hàm lượng Ca trong trái cây thường không vượt quá 40mg/100g ăn được (Hình 13), kali là loại khoáng chính trong trái cây và hàm lượng dao động từ 30 (mãng cầu) đến 600mg/100g (bơ) phần ăn được (Hình 14). Trái cây cũng chứa hàm lượng Na và Mg cao được chỉ ra trong hình tương ứng (Hình 16, Hình 17), hàm lượng Fe trong trái cây được đưa ra trong hình 18. Hình 13: Hàm lượng Ca trong 100g ăn được của trái cây (Watt và Merrill, 1963; Wills, 1987) Hình 14: Hàm lượng K trong 100g ăn được của trái cây (Watt và Merrill, 1963; Wills, 1987) Hình 15: Một vài loại trái có hàm lượng P cao (Watt và Merrill, 1963; Wills, 1987) Hình 16: Một vài trái cây có hàm lượng Na cao (100g ăn được) (Watt và Merrill, 1963; Wills, 1987) Hình 17: Một vài loại trái cây có hàm lượng Mg cao (100g ăn được) (Watt và Merrill, 1963; Wills, 1987) Hình 18: Thành phần khoáng của một vài loại trái (Wills, 1987; Nagy, 1990; Somogyi và cộng sự, 1996). Vitamin Thực vật có khả năng tổng hợp được các vitamin, vì thế trái cây là nguồn cung cấp vitamin chủ yếu cho con người và động vật. Những vitamin thường được tìm thấy trong trái cây là vitamin B, C, provitamin A. Những loại trái có hàm lượng vitamin C cao được chỉ ra trong hình 19. Hình 19: Hàm lượng acid ascorbic trong một vài loại trái (Watt và Merrill, 1963; Wills, 1987) Một vài loại vitamin đảm nhiệm nhiều mục đích chức năng cùng một lúc: vitamin C và E là chất chống oxy hóa, ngăn chặn sự thay đổi màu không mong muốn, làm chậm sự ôi hóa. Provitamin A (hay beta-carotene) và riboflavine (vitamin B2) được sử dụng làm chất tạo màu tự nhiên. Bốn vitamin (A, D, E, K) là những vitamin tan trong dầu. Chúng được tiêu hóa và hấp thụ cùng với chất béo trong khẩu phần ăn hằng ngày. Nước Nước trong trái cây chiếm hơn 80%, đặc biệt trong các loại trái thuộc họ citrus như bưởi, cam, chanh… có lượng nước khoảng 90%, các loại trái như bơ, mít, chuối hàm ẩm chỉ trong khoảng 70 – 75%. Hợp chất thơm Những hợp chất thơm trong trái cây với một lượng rất nhỏ: alcohol, aldehyde, ester, terpene…. Quả chín, đặc biệt là chuối, cam và dứa có mùi rất đặc trưng do sự hiện diện của các ester. Một vài ester hình thành từ acid acetic được ghi nhận trong bảng 5. Hình 20: Hàm lượng nước trong trái (100g ăn được) (Wills, 1987; Nagy, 1990; Somogyi và cộng sự, 1996). Bảng 5: Những ester thường tìm thấy trong trái cây Tên ester Công thức Tìm thấy trong Butyl-acetate Octyl-acetate Ethyl-butyrate CH3COOC4H9 CH3COOC8H17 CH3COOC2H5 Chuối Cam Dứa Những quá trình chế biến trái cây phải đuợc thiết kế và vận hành để làm giảm sự mất mát và thay đổi những hợp chất thơm. Những hợp chất dễ bay hơi của trái cây thường được khôi phục lại bằng cách loại chúng bằng bay hơi một phần nước quả trước khi tiến hành lọc hay cô đặc. Sau đó dung dịch pha loãng những hợp chất tan trong nước này được cô đặc bằng cách chưng cất và cho trở lại vào nước quả. Quá trình khôi phục hợp chất thơm và cô đặc có thể thiết kế và vận hành tối ưu hóa nếu thành phần hóa học của hợp chất thơm được biết rõ ràng. CHỈ TIÊU LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU Rõ ràng chất lượng của nguyên liệu thô là một trong những nhân tố quan trọng nhất để quyết định chất lượng của thành phẩm. Những mục tiêu chính để xác định xem giống trái cây có phù hợp để chế biến thành sản phẩm fresh-cut hay không bao gồm: Hiệu suất thu hồi cao. Khó bị rối loạn sinh lý và các bệnh do vi sinh vật gây ra. Khả năng chống tổn thương cơ học lớn. Có thể chống chịu với môi trường có nồng độ CO2 cao (Varoquaux và cộng sự, 1996) và/hoặc nồng độ O2 thấp. Hàm lượng đường cao vì nếu nghèo đường thì sẽ gây ra những stress về năng lượng (Forney và Austin, 1988). Tốc độ hô hấp thấp (Varoquaux và cộng sự, 1996). Một số yêu cầu đặc biệt khác tùy thuộc vào loại sản phẩm. Chất lượng của sản phẩm trái cây chế biến tươi là sự kết hợp của nhiều tính chất hay đặc tính, chính điều này quyết định giá trị của chúng đến người tiêu dùng. Những thông số chất lượng bao gồm hình dạng bên ngoài, cấu trúc, mùi vị và giá trị dinh dưỡng. Tính quan trọng tương đối đối với từng thông số chất lượng phụ thuộc vào loại sản phẩm. Khách hàng đánh giá chất lượng của trái cây chế biến tươi dựa trên hình thức bên ngoài và độ tươi vào thời điểm mua. Tuy nhiên, điều này còn phụ thuộc vào sự thỏa mãn của người mua về chất lượng cấu trúc và mùi vị của sản phẩm. Người mua cũng luôn quan tâm đến chất lượng dinh dưỡng và mức độ an toàn của sản phẩm chế biến tươi. Chất lượng của trái cây phụ thuộc vào loại cây trồng, những hoạt động gieo trồng trước thu hoạch và điều kiện thời tiết, độ chín khi thu hoạch và phương pháp thu hoạch. Phương pháp thu mua, điều kiện và thời gian giữa vụ thu hoạch và khi chuẩn bị sản phẩm chế biến tươi cũng có những ảnh hưởng quan trọng lên chất lượng của trái cây và vì vậy cũng ảnh hưởng lên chất lượng của sản phẩm chế biến tươi. Những yếu tố khác có ảnh hưởng đến chất lượng của trái cây chế biến tươi bao gồm phương pháp chuẩn bị (độ bén của dụng cụ cắt, kích thước và bề mặt của miếng cắt, rửa và loại ẩm bề mặt) và điều kiện khác như bao gói, tốc độ làm lạnh, khả năng duy trì nhiệt độ tối thích và độ ẩm tương đối… Người ta dựa vào thời gian bảo quản sản phẩm mà đưa ra các yêu cầu khác nhau trong công tác lựa chọn nguyên liệu thô. (Bảng 6) Bảng 6: Tiêu chí lựa chọn nguyên liệu thô sản xuất trái cây chế biến tươi. Tiêu chí Thời gian bảo quản 1 ngày 5 – 7 ngày 3 – 5 ngày Độ chín Đạt độ chín kỹ thuật Tận dụng trái hỏng một phần Tận dụng khá nhiều Không sử dụng Mức độ trung gian Độ đồng nhất của nguyên liệu thô Không cao. Có thể dùng trái có kích thước không phù hợp. Cao Phân loại và kiểm tra kỹ lưỡng. Mức độ trung gian Cấu trúc Không mềm nhũn. Chưa bị biến đổi nhiều. Cấu trúc chắc, nguyên vẹn. Độ giòn, cứng, dai… đạt tiêu chuẩn. Mức độ trung gian Màu sắc Có thể sử dụng nguyên liệu bị biến màu một phần, kém tươi. Tươi, đẹp mắt Không bị biến màu Mức độ trung gian Mùi vị Vẫn giữ được cơ bản mùi vị của trái tươi. Tươi ngon, đặc trưng Tuyệt đối không có mùi lạ. Mức độ trung gian An toàn Mức độ nhiễm VSV: rất thấp. QUY TRÌNH SẢN XUẤT KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT VÀ SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Khái quát về điều kiện sản xuất Quy trình sản xuất trái cây chế biến tươi đòi hỏi phải tuân thủ các điều kiện thao tác nghiêm ngặt vì không chỉ để đảm bảo mối nguy từ vi sinh vật được kiểm soát một cách hiệu quả mà còn để giảm thiểu các vấn đề về mặt sinh lý của trái cây, điều này có liên hệ trực tiếp sự duy trì chất lượng trong các sản phẩm chế biến tươi. Khu vực sản xuất và các dung dịch xử lý cần phải được giữ ở điều kiện lạnh trong suốt quá trình chế biến để giảm sự sinh sôi của vi sinh vật, hoạt tính của enzyme giải phóng ra trong suốt quá trình cắt và sự đáp ứng lại về mặt hô hấp của mô trái cây ở các vùng bị tổn thương cơ học. Mối nguy từ vi sinh vật trong trái cây chế biến tươi bao gồm sự nhiễm bẩn và sự phát sinh bệnh ở người (FDA 2001). Nhiệt độ lạnh không đủ để làm dừng sự phát triển của vi sinh vật. Một vài vi sinh vật gây ngộ độc chẳng hạn như L. monocytogenes thậm chí có thể sinh trưởng được ngay dưới điều kiện nhiệt độ lạnh (Zagory, 1999). Vì thế, thực hiện HACCP là điều cấp thiết để tìm ra các nguy cơ có thể của thực phẩm nhiễm bẩn. Hơn thế nữa, GMP (Thực Hành Sản Xuất Tốt) nên được ứng dụng vào quy trình chế biến để điều khiển về mặt vệ sinh, điều này có liên quan mật thiết với việc sử dụng bảo hộ lao động của công nhân (như áo bảo hộ, găng tay, nón, ủng), xử lý sản phẩm ở nhiều công đoạn khác nhau, quá trình vệ sinh và bảo dưỡng trước, trong và sau khi sản xuất. Vì thế, nhất định phải thực hiện chương trình huấn luyện nhân công về tầm quan trọng của vệ sinh đối với chất lượng và sự an toàn của sản phẩm. Nhà sản xuất áp dụng các nguyên lý của HACCP được mô tả trong Codex Alimentarius (sát nhập vào CAC/RCP 1–1969, Rev. 3–1997) và trong qui tắc thực hành vệ sinh cho những sản phẩm đóng gói giữ lạnh với thời gian bảo quản kéo dài (Alinorm 99/13, trang 41–57) cho tất cả các loại sản phẩm đã có trước và cho việc thiết kế các sản phẩm mới. Những hướng dẫn cho quy trình sản xuất trái cây chế biến tươi được chỉnh lý bởi Chính phủ Pháp (French Administration) với mục đích là làm giảm mối nguy về mặt sinh học, vật lý, hóa học có liên hệ với loại sản phẩm này. Nó đề xuất những điều kiện sản xuất đối với nguyên liệu thô (điều kiện phát triển của nó), cũng như quá trình chế biến, và hướng dẫn phân phối. Mục này sẽ tập trung vào những khuyến cáo và quy tắc đặc thù đối với sản xuất trái cây chế biến tươi. Thao tác thực hiện tránh sự nhiễm chéo Trong dây chuyền sản xuất cần phải tránh sự nhiễm chéo giữa nguyên liệu thô và sản phẩm sạch. Những ví dụ nêu ra ở hình 21 đã chỉ ra nguyên lý “chỉ đi thẳng”. Nguyên lý này không có nghĩa bắt buộc phải quy trình chế biến phải theo một đường thẳng nhưng nó cho phép không xảy ra sự nhiễm chéo. Hình 21: Nguyên lý “chỉ đi thẳng” Tách biệt khu vực rửa, khu vực tỉa và khu vực đóng gói Để tránh sự nhiễm chéo, các phòng thực hiện quá trình khác nhau cần phải phân định ranh giới bằng các tường chắn nhằm giữ cho điều kiện vệ sinh sạch sẽ luôn liên tục từ khu vực cắt cho đến khu vực đóng gói (Hình 22). Hình 22: Các khu vực trong quá trình chế biến Điều khiển nhiệt độ Mỗi bộ phận cần được thiết kế và trang bị theo lối nhiệt độ bên trong các phòng khác nhau phải phù hợp với những yêu cầu được tổng hợp trong hình 23. Hình 23: Gradient nhiệt độ và dòng khí thổi trong các đơn vị chế biến Sau đây là những khuyến cáo: Cần giới hạn bày sản phẩm ra ngoài ở nhiệt độ trên 10oC. Làm lạnh sản phẩm từ 0 – 2oC trước khi đóng gói để duy trì đúng nhiệt độ trong suốt quy trình vận hành. Duy trì nhiệt độ này trong suốt quá trình bảo quản. Gradient nhiệt độ và thông khí cho sản phẩm cần phải ngược chiều nhau. Nhiệt độ khu vực tỉa và loại nhiễm phải không được vượt quá 12oC và nhiệt độ không vượt quá 4oC đối với khu đóng gói và kho. Dòng khí Hệ thống thông gió được thiết kế để duy trì nhiệt độ theo yêu cầu và ngăn chặn sự ngưng tụ hơi nước và sự tuần hoàn của bụi. Dòng khí phải được thổi từ khu vực đóng gói đến khu vực tỉa (Hình 23). Sản phẩm thải Chất thải được được tháo ra khỏi các bộ phận để tránh nhiễm chéo (Hình 24). Bên trong các bộ phận, các thiết bị và máy móc được sử dụng cho phần không ăn được (độc hại) và chất thải cần phải được ghi nhãn rõ ràng và không được sử dụng nó cho các sản phẩm ăn được (không độc hại). Hơn nữa, chúng phải dễ dàng rửa và vệ sinh. Bên ngoài các bộ phận, các thùng đựng các nguyên liệu tái sử dụng, phần không ăn được và chất thải nên chống thấm nước và dễ dàng rửa và vệ sinh. Hình 24: Sự loại bỏ phế liệu Thiết bị rửa, nguyên liệu và dụng cụ chứa Công tác rửa cần được thực hiện bằng vài phương pháp hoặc bằng cách kết hợp các phương pháp bao gồm các thao tác cơ học (xử lý nguyên liệu, cọ rửa, phun nước dạng tia) hoặc các biện pháp làm sạch hóa học (chất tẩy rửa acid hay kiềm). Công tác tẩy rửa còn cần phải bao gồm sự loại bỏ đi các phần không mong muốn của sản phẩm. Chất tẩy rửa nên được sử dụng để loại bỏ bụi và màng sinh học của vi khuẩn. Để việc rửa bằng nước (nước đạt tiêu chuẩn nước uống) được hiệu quả, cần phải loại bỏ các phần cặn tách ra từ sản phẩm và chất thải còn lại sau quá trình tẩy rửa. Không sử dụng những thùng gỗ, chỉ sử dụng những loại thùng chứa bằng nhựa có thể tẩy rửa được hay dùng những pallet thích hợp với điều kiện vệ sinh tại nhà máy. Vệ sinh Sau khi rửa các khu vực, các máy móc cần phải được chống tái nhiễm hiệu quả bằng cách sử dụng hơi nước hoặc hóa chất. Trình tự vệ sinh cho người điều khiển Nhân công nên được đào tạo để có hiểu biết về các thao tác vệ sinh (Qui tắc Quốc tế về Thực Hành, Nguyên lý chung của công tác vệ sinh Thực Phẩm) và mang bảo hộ lao động đặc trưng. Đối với tất cả công nhân, quản đốc và khách đều được yêu cầu phải mang găng tay, đội mũ, mặc áo blouse và mang giày. Điều quan trọng là phải rửa tay bằng xà phòng diệt khuẩn trước khi tiến hành làm việc trong nhà máy. Phải thay găng tay vài lần trong mỗi ca làm việc. Khử trùng bằng Chlorine Sử dụng Chlorine trong quá trình vệ sinh cho phép cải thiện chất lượng sản phẩm trên khía cạnh vi sinh vật. Sự loại nhiễm bằng Chlorine được thực hiện trước quá trình ngâm rửa lại bằng nước (nước đạt tiêu chuẩn nước uống). Nồng độ Chlorine sử dụng không quá 0.5ppm (Pháp). Có nhiều dạng Chlorine hòa tan trong nước khác nhau. Một phần của Chlorine hòa tan sẽ kết hợp với chất hữu cơ (Chlorine liên kết). Phần còn lại là Chlorine tự do. Nồng độ của Chlorine tự do chiếm trên 80% tổng lượng Chlorine, có thể được định mức bằng cách sử dụng điện cực đặc trưng (cho phép xác định hàm lượng). Vì mức độ không ổn định của dung dịch Chlorine, việc xác định nhanh là cần thiết. Thời gian ngâm để loại nhiễm khuyến cáo là 2 phút. pH là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của Chlorine. pH thích hợp cho loại nhiễm là 6.5 – 8. Điều kiện phân phối, dây chuyền làm lạnh, thời hạn tiêu thụ Để duy trì chất lượng sản phẩm cho đến lúc bán, nhà sản xuất trái cây chế biến tươi phải dán nhãn “hạn sử dụng tốt nhất” trên bao bì. Xác định thời gian bảo quản là nhiệm vụ của nhà chế biến. Thời gian bảo quản của sản phẩm phải được xác định bằng cách sử dụng các dữ liệu khoa học, phải tính đến nhiệt độ dây chuyền lạnh. Để mô phỏng sự phân phối trong thực tế của các sản phẩm chế biến tươi, 2/3 thời gian bảo quản là giữ ở nhiệt độ qui định là 4oC và 1/3 thời gian bảo quản còn lại là giữ ở nhiệt độ 8oC. Tiếp theo là giới hạn vi sinh vật của các sản phẩm chế biến tươi. Theo tiêu chuẩn của Pháp, Listeria monocytogenes và Salmonella không nên có trong thành phẩm nhưng lượng Listeria cho phép là 100 cfu/g. Kiểm tra lượng Escherichia coli nhằm đảm bảo mức độ nhiễm phải giới hạn bằng cách: trong 5 mẫu 25 g, không có mẫu nào vượt quá 100 cfu/g và trên 3 mẫu có lượng vi khuẩn này dưới 10 cfu/g. Những điều kiện được khuyến cáo bởi ICMSF (International Commission on Microbiological Specifications for Foods, 1986, 1988). Hướng dẫn thực hành sản xuất tốt (Good Manufacturing Practice) cũng khuyến cáo vi sinh vật ưa ấm hiếu khí phải dưới 5106 cfu/g với hơn 3 mẫu trong 5 mẫu dưới 5105 cfu/g trong các bao bì sau quá trình chế biến. Khuyến cáo này không bắt buộc và có thể không đạt được cho một vài sản phẩm. Sơ đồ quy trình công nghệ Bảo quản nguyên liệu Làm sạch sơ bộ và loại tạp nhiễm Phân loại Thu nhận nguyên liệu Gọt vỏ Giảm kích thước Xử lý ngâm Loại nước dư Đóng gói Thành phẩm Nguyên liệu Tạp chất Vỏ Trái hỏng Phế phẩm Hình 25: Sơ đồ quy trình công nghệ GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Những yêu cầu chính của quy trình chế biến fresh-cut: Nguyên liệu thô có chất lượng cao. Vệ sinh nghiêm ngặt, tuân thủ theo GMP và HACCP. Nhiệt độ thấp trong suốt quá trình sản xuất. Rửa và làm sạch cẩn thận trước khi gọt. Nước sử dụng có chất lượng cao (cảm quan, vi sinh, pH). Phụ gia ôn hòa đối với quá trình ngâm rửa và xử lý chống hóa nâu. Chế độ sấy quay li tâm (spin dryer) nhẹ nhàng sau khi ngâm rửa. Chế độ cắt, xắt lát, cắt nhỏ…nhẹ nhàng. Nguyên liệu đóng gói và phương pháp đóng gói phù hợp. Nhiệt độ và độ ẩm cần phải thích hợp trong quá trình phân phối và bán lẻ. Thu nhận và bảo quản nguyên liệu Mục đích: Chuẩn bị. Chất lượng của sản phẩm fresh-cut phụ thuộc rất nhiều vào loại thịt quả sử dụng cho chế biến. Nguyên liệu có chất lượng thấp sẽ tạo nên thành phẩm có chất lượng thấp. Vì thế, công tác thu nhận và bảo quản nguyên liệu đóng một vai trò quan trọng đối với chất lượng của trái cây chế biến tươi. Nguyên liệu thu nhận nên được lấy mẫu và kiểm tra nhiệt độ, mức độ hư hỏng (tức là sự thâm đen, trầy xước, tổn thương lạnh khi vận chuyển…) và sự phá hoại của vi sinh vật. Kho vận chuyển nên được đóng kín, được chiếu sáng và làm lạnh tốt. Những chỉ dẫn kỹ thuật và phương pháp lấy mẫu phải được đề ra trước để kiểm tra loại sản phẩm trái cây và bất cứ sự biến đổi nào về chất lượng sản phẩm phải được chú ý ngay lập tức trong quá trình chế biến. Kiểm tra là thao tác đầu tiên trong công tác thu nhận nguyên liệu thô, đây được xem như một phần của kiểm soát chất lượng để đạt được chất lượng sản phẩm đúng tiêu chuẩn. Trái cây được kiểm tra và đánh giá theo chuẩn an toàn và chất lượng cao. Việc loại bỏ sản phẩm có chất lượng thấp và không cho nó lẫn vào khâu bảo quản lạnh hoặc khu vực chế biến có thể tránh được rất nhiều vấn đề (Gorny, 1996). Mục tiêu chất lượng chính là hình thức của trái cây bao gồm độ tươi tổng thể, không có côn trùng, tính chất sinh lý và vi sinh vật, không có mô hoại tử, và sự chấp thuận về dư lượng thuốc trừ sâu và hàm lượng nitrate (Varoquaux và Mazollier, 2002). Nếu được chấp nhận, lô hàng phải được dán nhãn ngày nhận lên mỗi thùng để bảo đảm thuận lợi và chính xác trong quá trình kiểm kê. Nguyên liệu được chấp nhận nên được di chuyển nhanh chóng đến phòng bảo quản ở nhiệt độ thích hợp hoặc được đưa trực tiếp vào khu vực chế biến. Những biên bản thường xuyên về chất lượng và số lượng mỗi lô nên được ghi chép rõ ràng để sẵn sàng cho người mua cũng như cho tổ chế biến. Nhiều vấn đề có thể được tránh khỏi bằng cách loại bỏ những sản phẩm có chất lượng xấu trong quá trình nhận nguyên liệu và không cho phép chúng vào trong kho bảo quản hay khu vực chế biến. Nếu mua nguyên liệu từ nhà phân phối mới thì đặc biệt cần thiết rõ ràng những biên bản và kiểm tra thật kỹ trước khi chấp nhận nguyên liệu. Trái cây nên được giữ lạnh (1 – 5oC) tùy thuộc vào mục đích sản xuất cụ thể. Nếu loại trái cây nhạy cảm với những tổn thương lạnh, thì cần có những yêu cầu về điều kiện trữ thích hợp. Ví dụ dứa có những biểu hiện tổn thương lạnh khi trữ trong một thời gian ở nhiệt độ dưới 12oC (Paull và Rohrbach, 1985), trong khi một vài trái cây như lê và táo có thể trữ trong khoảng thời gian dài. Gorny và cộng sự (2000) quan sát việc giảm thời gian bảo quản đối với lê chế biến tươi được chuẩn bị từ trái trữ trong khoảng thời gian lâu ở 10C trong không khí hay khí quyển điều chỉnh (2% O2 + 98% N2). Làm sạch sơ bộ và loại tạp nhiễm Mục đích: Chuẩn bị, bảo quản. Mục đích của quá trình rửa và loại tạp nhiễm là loại bỏ đất cát, dư lượng thuốc trừ sâu, các vật chất lạ, côn trùng bám trên quả và vi sinh vật. Sản phẩm trái cây dễ bị hư hỏng do quá trình lên men của vi khuẩn lactic. Những chủng nấm men như Kloeckera và Hanseniaspora cũng thường có trên bề mặt trái cây và là nguyên nhân gây hư hỏng (Barnett và cộng sự, 2000). Tuy nhiên, quá trình chà rửa cũng làm loại bỏ một phần lớp sáp trên bề mặt sản phẩm, trong khi lớp sáp này đóng vai trò ngăn cản vi sinh vật. Nước dùng cho việc rửa nguyên liệu thô phải đạt tiêu chuẩn nước uống. Hiệu quả rửa có thể thay đổi tùy theo sản phẩm, loại hệ thống rửa, loại đất cát bám vào, thời gian tiếp xúc, chất tẩy rửa và nhiệt độ nước rửa. Với nhiều loại trái có bề mặt trơn nhẵn như táo và lê, quá trình rửa đơn giản và chỉ cần rửa một lần. Tuy nhiên, một vài loại trái cây có thể chứa nhiều loại vi sinh vật ở mặt ngoài của chúng. Dưa lưới là một trong những sản phẩm chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh nhất trong khảo sát tiến hành bởi FDA (2002). Những loại trái này cần được rửa, cọ sát và ngâm trong dung dịch chống khuẩn. Các chất vệ sinh được sử dụng Chất vệ sinh thường được sử dụng nhất là nước Chlorine. Sử dụng Chlorine với nồng độ không vượt quá nồng độ cho phép 200ppm được ghi nhận là có tác dụng làm sạch cho cả nguyên liệu thô và sản phẩm trái cây chế biến tươi (Lanciotti và cộng sự, 1999; Gorny và cộng sự, 2000; Dong và cộng sự , 2000; Bett và cộng sự, 2001; Solvia-Fortuny và cộng sự, 2002b). Đối với dưa hấu, để làm sạch sơ bộ nguyên liệu thô thường được ngâm trong dung dịch với nồng độ NaOCl khoảng 50 đến 1000 ppm (Qi và cộng sự, 1999; Portela và Cantwell, 2001). Tác động của NaOCl lên vi sinh vật phụ thuộc vào nồng độ cũng như pH và nhiệt độ. Tuy nhiên, Chlorine, là chất thu được do quá trình phân tách hóa học nên khi xử lý sản phẩm với Chlorine có thể có nguy cơ tạo thành chất gây hại. Do đó, yêu cầu đặt ra là phải tìm được các chất làm sạch và cách làm sạch mới thân thiện hơn. Hình 26: Trái cây được rửa trong dung dịch Chlorine và rửa lại bằng nước sau đó được quạt khô Những chất làm sạch khác như hydrogen peroxide (H2O2), chlorine dioxide (ClO2), peroxyacetic acid (PAA, CH3CO3H), các chất hoạt động bề mặt, trisodium phosphate, ozone và những acid hữu cơ được sử dụng để rửa sản phẩm. H2O2 điển hình là chất kháng sinh có hiệu quả đối với virus, vi khuẩn, nấm men và bào tử vi khuẩn, mặc dù tác động của chúng lên nấm mốc kém hơn so với tác động lên vi khuẩn (Block, 1991). Tác động chống khuẩn phụ thuộc vào khả năng tạo nhóm OH tự do, nhóm OH tự do sẽ tấn công những chất cấu thành tế bào như lipid, protein và DNA (McDonnell và Russell, 1999). Do vậy, phương pháp xử lý này được sử dụng cho dưa và những trái cây tương tự vì nó có thể kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm thêm 4 – 5 ngày so với phương pháp dùng nước Chlorine (Sapers và Simmons, 1998). Theo Sapers (1996) thì H2O2 ở thể khí cũng có tác dụng làm giảm lượng vi sinh vật trên mận và nho. Dung dịch H2O2 thường được sử dụng một mình hay phối hợp với những chất làm sạch khác để có nhiều hiệu quả hơn trong việc khử độc táo, loại trái cây thường có những giống vi khuẩn không gây bệnh thuộc chủng Escherichia coli, hơn là sử dụng Chlorine hay những chất làm sạch rau trái khác trên thị trường (Sapers và cộng sự, 1999). Tuy nhiên, trên thị trường khí H2O2 còn được biết đến là một chất tẩy trắng chất anthocyanin tạo màu trong dâu và mâm xôi. Phương pháp xử lý này không phù hợp với trái nạc vì vẫn còn lượng hóa chất còn dư trong sản phẩm (Sapers và Simmons, 1998). Hiệu quả của việc xử lý Chlorine và hydrogen peroxide lên hệ vi sinh vật và vi khuẩn Escherichia coli trên dưa lưới được so sánh bởi Ukuku và cộng sự (2001). Hydrogen peroxide chứng tỏ hiệu quả chống lại vi sinh vật đường ruột hiệu quả hơn trong khi đó Chlorine hiệu quả hơn khi chống lại E. coli ATCC 25922. Có những tài liệu đánh giá tính hiệu quả của những chất làm sạch trong việc chống lại E. coli O157:H7 có trong táo. Táo được rửa trong trong dung dịch PAA với nồng độ 80 ppm sẽ làm giảm lượng vi sinh vật E. coli O157:H7 hơn 2 lần và với dung dịch acid acetic 5% thì giảm khoảng 3 lần so với chỉ rửa bằng nước (Wright và cộng sự, 2000). Mặt khác, nước với hàm lượng Chlorine Dioxide 80 µg/ml thì giảm 2.5 lần (Wisniewsky và cộng sự, 2000). Ozone và tia UV có thể thay thế cho những chất làm sạch truyền thống dù không có khả năng tiêu diệt vi sinh vật nhưng nó có tác dụng cải thiện tính an toàn của trái cây vì chúng không để lại dư lượng trên sản phẩm. Lượng nấm mốc gây hư hỏng cho quả mâm xôi và nho sau khi xử lý bằng phương pháp Ozone sẽ giảm đi đáng kể (Beuchat, 1992). Trong những tài liệu gần đây, Ozone với nồng độ 0.3 ppm có tác dụng ức chế sự phát triển của những giống nấm mốc bình thường và ngăn chặn khả năng nảy mầm của Monilinia fructicola, Botrytis cinarea, Mucor piriformis và Penicillium expansum trên đào khi đào được bảo quản trong 4 tuần tại nhiệt độ 5oC và độ ẩm là 90%. Mốc xám, B. cinerea, lan ra từ chỗ quả bị thối sang những quả khỏe mạnh gần đó (ví dụ như nho) nhưng dưới tác động của Ozone nồng độ 0.3 ppm thì có thể bị ức chế khi quả được bảo quản 7 tuần ở 5oC (Palou và cộng sự, 2002). Đối với giống cam quít, Ozone không có tác dụng làm giảm phạm vi tác động của mốc xanh lá như Penicillium digitatum và mốc xanh dương như Penicillium italicum Wehmer, mặc dù sự nhiễm trùng có chậm hơn khi quả được bảo quản trong điều kiện khí có Ozone so với quả được bảo quản trong không khí bình thường (Palou và cộng sự, 2001). Tia UV cũng có thể thay thế cho những phương pháp xử lý khác để kéo dài thời gian sử dụng cho sản phẩm chế biến tươi. Trên thực tế, đối với dưa cắt lát thì tia UV làm giảm nồng độ của hợp chất ester béo xuống khoảng 60% trong sản phẩm chế biến tươi và kết quả là tạo ra hợp chất terpenoid, đặc biệt là β-ionone, có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong mô quả (Lamikanra và cộng sự, 2002). Tia UV với bước sóng 253.7 nm được sử dụng trong xử lý táo có vi khuẩn E. coli O157:H7 (Yaun và cộng sự, 2004). Xử lý bằng Chlorine Lượng Chlorine có hoạt tính tối đa cho phép trong bể loại nhiễm là 120ppm (Pháp, 1988) và đến năm 1992 được đề nghị giảm xuống còn 80ppm (đối với một số nước nồng độ Chlorine tối đa cho phép là 200ppm). Chlorine có thể dưới dạng khí hypochlorite hay Chlorine. Dạng thứ 2 phức tạp hơn nhưng lại có hiệu quả hơn do làm giảm đáng kể pH của dung dịch. Ngược lại, sự thêm vào hypochlorite làm tăng pH dẫn tới tăng quá trình phân ly của hypochlorite, từ đó làm giảm hiệu quả loại nhiễm. Trong một vài quá trình chế biến, nồng độ Chlorine được điều chỉnh liên tục trong khi ở các quá trình khác thì được điều chỉnh theo giờ. Sự khuấy trộn trong bể loại nhiễm được bảo đảm bởi việc tạo bọt khí, tia nước hay nhờ tay quay (Hình 27). Tuy nhiên, Chlorine bị cấm ở một số quốc gia châu Âu như Bỉ, Đức, Hà Lan. Xu hướng hiện nay là loại bỏ Chlorine trong quá trình loại nhiễm. Trong thiết bị rửa, nồng độ Chlorine nhỏ dưới 8ppm vừa an toàn vừa đảm bảo khả năng loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh. Có một mối quan hệ quan trọng giữa số lượng vi sinh vật ban đầu và sự hư hỏng của sản phẩm fresh-cut (Bolin và cộng sự, 1977). Varoquaux và Wiley (1996) cho rằng những tổn thương cơ học và những rối loạn sinh lý gây ra bởi điều kiện bao gói và sự lạm dụng nhiệt độ là những nguyên nhân chính dẫn tới sự hư hỏng sớm của sản phẩm fresh-cut. Hình 27: Thiết bị rửa truyền thống: (1) van tháo cặn, (2) hệ thống thông gió, (3) bơm và ống dẫn nước, (4) thiết bị đo mức thể tích, (5) đầu phun nước lạnh, (6) lọc thùng quay, (7) thùng quay loại vi sinh vật, (8) thùng quay điều chỉnh lưu lượng (Courtesy of Turatti.) Số lượng vi sinh vật cần phải giảm đi 2 log sau quá trình loại nhiễm mới có thể đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đó là lý do tại sao quá trình khử trùng thay thế nhẹ nhàng hơn được phát triển. Bước cuối cùng của quá trình rửa là ngâm với nước sạch chứa ít hơn 0.5ppm Chlorine có hoạt tính. Bước này chỉ cần thiết khi Chlorine có nồng độ lớn hơn 1ppm được sử dụng. Nước lạnh (1 – 3oC) phải được thay mới liên tục để tránh sự tích lũy Chlorine từ khu vực loại nhiễm. Nước ngâm có thể được tái sử dụng cho thiết bị rửa trước đó sau khi được lọc và khử trùng bằng Chlor. Thiết bị rửa mới được mô tả trên Hình 28 dựa trên những thành công về nghiên cứu về dòng chảy tầng và dòng chảy rối. Trái cây được đưa vào bồn nhập liệu (3) chứa nước đã khử trùng Chlorine (5 – 8ppm Chlorine có hoạt tính). Nồng độ Chlorine được điều chỉnh bằng điện cực và dung dịch tái sử dụng được lọc. Sản phẩm chuyển động dọc theo máng dẫn (11). Dưới đáy của khu vực (1) được trang bị những tấm chặn kết hợp với góc nghiêng α sẽ tạo nên những dòng chảy tầng và dòng chảy xiết. Bề mặt trái được rửa trong dung dịch nước Chlorine chảy rối được thay mới thường xuyên. Quá trình này cũng loại bỏ rệp. Ở cuối khu vực (1), sản phẩm được tách khỏi dung dịch Chlorine thông qua một băng chuyền đục lỗ (5). Nước chảy vào bồn (8) được chuyển về bồn chứa nước trung gian theo đường (7) và một phần được tái sử dụng sau khi đã hiệu chỉnh nồng độ Chlorine. Sản phẩm rơi vào bồn (9) chứa nước uống được (nồng độ Chlorine dưới 0.5ppm). Khu vực rửa (13) cũng khớp với tấm chặn (12) được thiết kế để đảo trộn sản phẩm và tiếp xúc 2 mặt với ống phóng tia UV (24) giúp ngăn cản sự nhiễm chéo trong khu vực rửa. Sản phẩm được tách ra khỏi nước bằng một băng chuyền sàng lưới thứ hai (15). Nước được tái sử dụng cho khu vực đầu tiên và khu vực rửa sơ bộ trước đó theo đường (17). Sản phẩm được tập trung vào thùng chứa (19) hoặc đưa trực tiếp vào khu vực sấy khô. Hình 28: Thiết bị rửa dựa trên dòng chảy tầng và dòng chảy rối. (Béguin và Varoquaux, 1996) Phân loại Mục đích: Chuẩn bị. Quá trình phân loại trái cây sau khi rửa nhằm chia sản phẩm thành những nhóm có cùng một tính chất, cùng độ chín, cùng kích thước, cùng khối lượng, cùng hình dáng hay cùng mức độ hư hỏng để dễ dàng đóng gói, bảo quản, vận chuyển, giảm hư hỏng và kéo dài thời gian bảo quản rau trái tươi. Đối với những nhà máy có qui mô nhỏ thì quá trình này cũng được thực hiện thủ công, công nhân được huấn luyện về các kích cỡ, chất lượng cần phân loại. Nguyên tắc thực hiện: Người lựa bằng mắt, bằng tay để phân loại loại cho sản phẩm. Thiết bị hỗ trợ là băng tải con lăn có tốc độ chậm (0.12 – 0.15 m/s) để công nhân đủ thời gian lựa chọn, chiều rộng không quá lớn, nếu bố trí làm việc hai bên thì rộng 60 ÷ 80 cm là vừa, có hoặc không có những thiết bị hỗ trợ như cân, thước kẹp, màu sắc hay kích thước chuẩn. Tuy nhiên hiệu quả công việc phụ thuộc rất nhiều vào tâm lý người lựa chọn. Việc phân loại thủ công vẫn còn được sử dụng phổ biến vì tỉ lệ hư hỏng trên dây chuyền là rất nhỏ và có thể lựa chọn nhiều loại khác nhau trên cùng một dây chuyền. Hình 29: Phân loại trái cây trên băng tải Phân loại theo khối lượng Trái có khối lượng khác nhau sẽ được xếp vào những nhóm khác nhau bằng cân. Kiểu phân loại này ít khi được tiến hành thủ công nhưng có rất nhiều thiết bị phân loại tự động theo nguyên tắc này. Thiết bị có một hay nhiều dây chuyền, trên mỗi dây chuyền có những vị trí cân, dữ liệu được ghi nhận và trái sẽ được tách ra ở những vị trí đã qui định trước. Phân loại theo khối lượng riêng Thiết bị này dùng để phân loại những sản phẩm có vẻ bề ngoài và kích thước không khác nhau nhưng bên trong bị hư hỏng. Thường gặp là những loại trái có dạng tròn, dạng múi. Thiết bị sử dụng khá phức tạp vì cần có bộ phận xác định kích thước và khối lượng trái, từ đó máy sẽ tính toán và loại ra những trái có tỷ trọng khác biệt. Phân loại theo kích thước Đây là cách phân loại phổ biến trong sản phẩm trái cây. Phân loại theo kích thước được tiến hành để bảo đảm kích thước của thành phẩm nằm trong giới hạn cho phép của thị hiếu của người tiêu dùng. Cách hiệu quả nhất để thực hiện là sử dụng thiết bị phân loại là sàng rung có lưới. Thiết bị này cho phép những sản phẩm nhỏ hơn kích thước lỗ đi qua lưới. Những sản phẩm lớn hơn kích thước lỗ sẽ tiếp tục đi qua quá trình xử lý tiếp theo. Hình 30: Phân loại trái cây theo kích thước Phân loại theo mức độ hư hỏng Phân loại sau khi cắt thường được tiến hành để loại bỏ những hư hỏng về sinh lý của những miếng trái cây. Do số lượng các loại hư hỏng khác nhau lớn nên việc huấn luyện công nhân trên dây chuyền phân loại là giải pháp tốt nhất để giải quyết vấn đề này. Việc tăng số lượng nhân công là giải pháp duy nhất khi tần số xuất hiện của những hư hỏng khá lớn. Phân loại theo hình dạng Có những loại trái có hình dạng tròn dẹp khác nhau nên những loại quả trên sẽ được phân loại theo hình dạng. Việc phân loại này có thể tiến hành thủ công hay bằng máy. Máy phân loại theo hình dạng có cơ cấu chụp hình tự động ở nhiều vị trí. Các tấm ảnh chụp sẽ được phân tích và cho ra kết quả, đưa đến các bộ phận xử lý. Phân loại theo màu sắc Nguyên tắc chung của các thiết bị phân loại theo màu sắc là sử dụng những hệ thống chụp hình trái và so sánh màu với trái có màu chuẩn đã được cài đặt, làm cơ sở cho những xử lý tiếp theo. Hình 31: Máy phân loại trái cây theo màu sắc Phân loại theo thành phần hóa học Đây là phương pháp phân loại hiện đại, dựa trên bức xạ cận hồng ngoại, trái đi qua máy sẽ được phân tích về độ Brix, hàm lượng đường, vitamin, acid amin, protein, các thành phần vi lượng khác mà không phá hỏng trái. Tuy nhiên phương pháp này có chi phí rất cao. Gọt vỏ Mục đích: Chuẩn bị, khai thác. Một số loại trái cây cần thiết phải gọt vỏ để loại bỏ lớp vỏ xơ ráp bên ngoài hay lớp vỏ không ăn được trước khi cắt (ví dụ dưa lưới, dứa…). Loại bỏ tạp chất khỏi phần sử dụng của trái cây, loại vi sinh vật bám trên bề mặt trái, đặc biệt là đối với trái có vỏ thô ráp. Có rất nhiều phương pháp được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Tuy nhiên hầu hết chúng không phù hợp cho các sản phẩm trái cây fresh-cut. Gọt vỏ bằng tay sản phẩm trái cây được sử dụng hầu hết trong các trường hợp cho sản phẩm có chất lượng và hiệu suất thu hồi cao. Gọt bằng tay đòi hỏi nhiều nhân công nhưng nó lại là phương pháp duy nhất cho một số sản phẩm. Hầu hết trái cây có cấu trúc mềm, việc loại vỏ được tiến hành bằng tay. Khi tiến hành, việc quan trọng là phải sử dụng dao sạch và bén. Việc sử dụng dao kém bén sẽ gây ra những tổn thương vật lý (phá vỡ mô) đối với những mô gần vết cắt và làm gia tăng việc giảm chất lượng trái cây. Việc chuẩn bị dưa lưới chế biến tươi đối được thực hiện với dao bén và không bén (Portela và Cantwell, 2001). Sử dụng dao không bén với dưa lưới tăng hàm lượng ethanol, mất vị so với dưa được chuẩn bị bằng dao bén. Ngoài ra, chất lượng cảm quan của dưa gọt bằng dao bén cũng được duy trì lâu hơn. Hình 32: Một số loại dao chuyên dụng được sử dụng Thiết bị gọt vỏ sâu thường được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất trái cây fresh-cut. Những máy gọt này sử dụng một bộ phận quay để loại bỏ lớp vỏ bên ngoài của sản phẩm. Bề mặt được rửa sạch bằng thiết bị phun xịt nước. Hiệu suất thu hồi có thể biến đổi phụ thuộc vào quá trình vận hành cũng như kích thước, hình dạng và chất lượng trái. Tuy nhiên, sự gọt sâu cũng gây tổn thương đến sản phẩm do bị trầy xước bề mặt. Với trái cây citrus, “gọt” bằng enzyme được ghi nhận như là phương pháp thay thế cho gọt bằng tay (Bruemmer và cộng sự, 1978; Pretel và cộng sự, 1996, 1998). Trái citrus được ngâm chân không trong dung dịch enzyme họ pectic. Sau khi xử lý, trái cây đã loại vỏ được rửa bằng cách ngâm trong nước để loại dung dịch enzyme. Hình 33: Thiết bị gọt vỏ Hình 34: Thiết bị gọt vỏ cho một số loại trái cây Hình 35: Máy gọt vỏ táo Giảm kích thước/cắt Mục đích: Tạo sản phẩm có kích thước phù hợp với người tiêu dùng, đa dạng hóa sản phẩm. Trong hình 36 mô tả những biến đổi của quá trình cắt đến sự hóa nâu của táo, sự khác nhau trong việc hấp thu tia phản xạ ở 440nm của 2 giống táo cắt lát là một hàm theo thời gian sau khi cắt lát. Những lát cắt trong không khí được ngâm trong nước 30 giây sau khi cắt. Sự hóa nâu của những lát này xuất hiện ở đỉnh hấp thu trong vùng 400 – 440nm. Những lát cắt trong nước không bị hóa nâu trong vài giờ khi bảo quản ở 8oC trong không khí. Sự không hóa nâu những lát cắt trong nước là do chúng đã được rửa sạch ngay lập tức nhựa trái giải phóng ra trong quá trình cắt. Đối với những lát cắt trong không khí rồi ngâm nhanh vào nước, dịch trái ngay lập tức khuếch tán vào lớp mô bên trong. Khoảng thời gian giữa hai quá trình cắt và rửa càng dài thì những lát cắt càng hóa nâu nhiều hơn trong thời gian bảo quản. Từ đó, ta thấy được tầm quan trọng của việc cắt đối với chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm. Có 2 phương pháp cắt được sử dụng trong công nghiệp sản xuất trái cây fresh-cut. Hình 36: Hệ số hấp thu của những lát cắt táo cắt trong không khí và cắt trong nước là một hàm theo thời gian đối với 2 giống. (Kuczinski và cộng sự, 1993) Thủ công Lõi, thân, hạt và những phần không mong muốn khác phải được cắt tỉa và loại bỏ trước khi giảm kích thước. Dao tay và thiết bị lấy lõi rất hiệu quả trong quá trình này. Chúng cần được giữ sạch, khử trùng và bén. Bất kỳ sản phẩm nào bị hư cũng được loại bỏ và không được cắt trong giai đoạn này bởi sẽ làm nhiễm vi sinh vật lên bề mặt cắt. Đây cũng là khu vực phân loại sơ bộ những trái hư. Nếu trái hư không được phân loại trong giai đoạn này, các yếu tố gây nhiễm có thể xâm nhập vào những miếng cắt tiếp theo và phân tán khắp nơi khiến cho một lượng lớn sản phẩm không thể được phân loại. Hình 37: Cắt xoài thủ công Tự động Sau khi cắt tỉa sơ bộ, quá trình giảm kích thước được tiến hành các thiết bị cắt. Có rất nhiều nhà sản xuất thiết bị cắt lát như Urshel, Brothers, Waterfall, Hobalt và Altman. Độ cứng của dao là một nhân tố có tính quyết định do dao cùn có thể làm giảm đáng kể thời gian bảo quản của sản phẩm fresh-cut. Sự thay thế và/hoặc mài dao nên được tiến hành thường xuyên. Theo dõi thời gian sử dụng của mỗi dao hay kiểm tra bề mặt cắt trên sản phẩm là phương pháp thường được sử dụng để phát hiện xem dao nào cần được thay thế và mài. Hình 38: Cắt táo tự động Cắt bằng dao nước là một phương pháp sử dụng tia nước tập trung có áp suất cực lớn để cắt sản phẩm. Đó là một hệ thống lý tưởng cho những sản phẩm đòi hỏi môi trường sạch sẽ khi chế biến. Những con dao cắt bằng nước không làm tăng nhiệt độ ở những rìa vết cắt và rửa sạch nhựa hơn tác động của dòng nước. Xử lý ngâm Mục đích: Bảo quản, hoàn thiện Trái cây sau khi cắt được xử lý ngâm bằng cách ngâm (rửa) bằng nước Chlorine lạnh hoặc sử dụng các phương pháp xử lý ngâm khác với mục đích: Loại bỏ dịch rỉ ra trên bề mặt trái cây sau khi cắt. Ức chế/tiêu diệt các vi sinh vật gây hại còn bám vào trái. Giảm thiểu/ức chế quá trình nâu hóa của trái cây sau cắt. Cải thiện cấu trúc cho trái cây (chắc hơn) Nhờ đó, thời gian bảo quản của sản phẩm sẽ được cải thiện. Ngâm/rửa bằng nước Chlorine lạnh Quá trình rửa và làm lạnh sản phẩm fresh-cut ngay sau khi cắt là một trong những bước quan trọng trong quy trình chế biến fresh-cut. Trong hầu hết quy trình, sản phẩm ngay lập tức được thả vào bể nước sau khi cắt. Bước này sẽ giúp làm sạch nhựa và dịch trái, vi sinh vật có thể nhanh chóng làm nhiễm bể loại nhiễm. Quá trình rửa phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu, nhu cầu loại bỏ nhiều bụi với lượng nước ít nhất, sự tránh làm tổn thương sản phẩm và tốc độ lấy sản phẩm đầu ra của quá trình (Yildiz, 1994). Thông qua việc rửa với nước để loại bỏ những thành phần tự do được giải phóng ra khỏi tế bào trong quá trình cắt, nhà sản xuất sẽ kéo dài được thời gian bảo quản sản phẩm (Bolin và Huxsoll, 1991). Lượng nước ngâm, nhiệt độ nước ngâm, thời gian tiếp xúc, pH và lượng Chlorine là những thông số quan trọng để bảo đảm sản phẩm được ngâm và làm lạnh đúng quy cách. Nước ngâm Lượng nước ngâm: Nước là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm fresh-cut. Lượng nước sử dụng khoảng 5 – 10 lít/kg sản phẩm. Nước rửa bị nhiễm vi sinh vật bao gồm các vi sinh vật gây bệnh có thể thâm nhập vào phần bên trong của trái thông qua các lỗ khí trên bề mặt khi gặp điều kiện thích hợp. Nhiệt độ: Nhiệt độ nước ngâm nên càng lạnh càng tốt và 0oC là tối ưu cho hầu hết sản phẩm. Nhiệt độ nước ngâm tại đầu vào và đầu ra của hệ thống ngâm phải được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo sản phẩm được ngâm lạnh phù hợp và lượng nước lạnh không quá nhiều. Áp suất khí bên trong và tính kỵ nước bề mặt có khả năng ngăn cản nước thấm vào. Tuy nhiên, khi nhiệt độ nước thấp hơn nhiều so với nhiệt độ sản phẩm, lượng khí bên trong có thể phần nào tạo môi trường chân không lôi cuốn nước thông qua lỗ khí, mao quản và những lỗ châm vào bên trong trái cây (Bartz, 1999). Trong một vài nghiên cứu, nhiệt độ nước rửa được xem lý tưởng ít nhất cao hơn 10oC so với trái cây (Beuchat, 1998; Lund và Snowdon, 2000). Thời gian tiếp xúc Sản phẩm tiếp xúc với nước ngâm càng lâu thì sản phẩm càng trở nên lạnh hơn. Sản phẩm fresh-cut phải càng lạnh thì càng tốt khi ra khỏi hệ thống ngâm vì không thể làm lạnh sản phẩm khi chúng đã được đóng thùng hay xếp vào pallet. Nhiệt độ sản phẩm khi ra khỏi hệ thống ngâm phải được kiểm soát. Nước ngâm có thể được xịt phun lên sản phẩm từ trên thông qua đầu phun khi chúng di chuyển trên băng chuyền hay cũng có thể được dìm hay thả trôi theo dòng chảy. Hệ thống máng ngâm có thuận lợi là có thể đảo trộn nhẹ các miếng cắt và có hiệu quả trong việc loại bỏ bụi và những mảnh vụn. Máng ngâm cũng cho phép tạo nên quãng đường di chuyển dài đến khu vực đóng gói. Thời gian xử lý với nước Chlorine là khoảng 5 phút (Francis & O’Beirne, 2002; Watada & Qi, 1999). Nồng độ Chlorine Nồng độ Chlorine thích hợp là dưới 50ppm. Duy trì lượng Chlorine không đổi ở các thời điểm là yếu tố có tính quyết định để loại bỏ vi sinh vật trên sản phẩm fresh-cut và giảm sự nhiễm chéo trong hệ thống nước ngâm. Chlorine được cho vào nước ngâm dưới dạng lỏng hay hơi (sodium hay calcium hypochlorite). Quá trình kiểm soát cẩn thận lượng Chlorine dư trong quá trình chế biến là cần thiết. Bộ thử Chlorine hay thiết bị đo nhu cầu oxy sinh học (B.O.D) nên được sử dụng để kiểm soát lượng Chlorine. Nồng độ Chlorine cao có thể gây hại đến sản phẩm fresh-cut làm giảm thời gian bảo quản và làm mất mùi sản phẩm. pH Chlorine có chức năng chống vi khuẩn trong môi trường trung tính hay pH acid nhẹ. Những chất làm sạch có nguồn gốc từ Chlorine được sử dụng ở khoảng pH 6.0 – 7.5 (Beuchat, 2000). Nếu pH của nước ngâm tăng hơn 7.5, Chlorine không có ảnh hưởng như là tác nhân chống vi khuẩn bởi vì nó không ở dạng có hoạt tính. Kiểm soát pH nước ngâm và điều chỉnh bằng cách sử dụng acid (phosphoric hay citric) hay base (sodium hydroxide) thích hợp là một nhân tố nên được xem xét thường xuyên trong quá trình chế biến fresh-cut. Hình 39: Ảnh hưởng của pH nước ngâm lên % dạng hoạt tính (HOCl) và không có hoạt tính (OCl-) của Chlorine Tuy nhiên, việc sử dụng Chlorine cần phải được giới hạn. Ở một số nước Châu Âu như Đức, Hà Lan, Bỉ, Thụy Sĩ việc sử dụng Chlorine trong sản phẩm rau trái ăn liền bị cấm (Carlin & Nguyen-the, 1999). Các cách xử lý ngâm khác Xử lý chống vi sinh vật Quá trình xử lý ngâm sau khi gọt vỏ và cắt làm giảm lượng vi sinh vật và làm tăng dịch mô, do vậy làm giảm sự oxy hóa bởi enzyme trong suốt quá trình bảo quản và sự phát triển của vi sinh vật. Giá trị pH thấp trong hầu hết các loại trái cây đều liên quan đến sự phát triển của cả nấm mốc và nấm men. Enzyme pectic cần được quan tâm vì chúng có vai trò trong việc tạo polymer thực vật. B.cinerea và Aspergillus niger là những loại nấm mốc quan trọng được tìm thấy trong trái cây, cũng như các chủng nấm men như Canidia, Cryptococcus, Fabospora, Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces, và Zygosaccharomyces (Chen, 2002). Mặc dù vi khuẩn lactic có khả năng làm thay đổi mùi vị của thực phẩm. Ví dụ trong thực tế, sự hư hỏng của dưa hấu chế biến tươi được bảo quản ở 20oC phụ thuộc vào vi khuẩn gram dương và việc tăng sản xuất acid lactic (Lamikanra và cộng sự, 2000). Trong suốt quá trình hư hỏng của sản phẩm, vi khuẩn gram dương như Pseudomonas sẽ làm thoái hóa mô quả do chúng có thể sinh ra enzyme pectic. Lượng trái cây chế biến tươi được tiêu thụ có thể có những mầm bệnh, trong đó có những vi khuẩn gây bệnh như Cyclospora cayetanensis trong quả mâm xôi, Samonella spp trong dưa hấu, và Shigella spp trong trái cây salad (Heard, 2002). Nhìn chung, những mầm bệnh có thể phát triển trên một số bề mặt trái cây như dưa hấu, đu đủ hay lê tàu vì những trái này có pH cao. Ví dụ như, Shigella có thể sống trong lát trái cây như dưa hấu hay đu đủ (Escartín và cộng sự, 1989). Acid citric được dùng như một chất bảo quản vì nó có khả năng làm giảm giá trị pH của trái cây đã cắt như cam (Pao và Petracek, 1997), táo (Rocha và cộng sự, 1998), lê tàu (Dorantes và cộng sự, 1998) và chuối (Moline và cộng sự, 1999). Tuy nhiên, người tiêu dùng đòi hỏi có nhiều thực phẩm tự nhiên và việc sử dụng hóa chất phải giảm đi hoặc không còn sử dụng nữa. Vì vậy những chất chống khuẩn có nguồn gốc từ thực vật hay những sản phẩm từ thực vật được sử dụng thay thế trong công nghiệp thực phẩm. Những hợp chất đó có khả năng ức chế vi sinh vật và ảnh hưởng tới mùi vị và chất lượng của sản phẩm vì chúng có những hợp chất dễ bay hơi (Utama và cộng sự, 2002). Có một số hợp chất tự nhiên như hexanal, hexanol, 2-(E)-hexenal và 3-(Z)-hexenol tạo ra mùi vị cho một số loại rau và trái cây, ngoài ra còn có tác dụng chống lại sự phát triển của vi sinh vật trong phạm vi rộng (Gargini và cộng sự, 2002). Tác động của hexanal là cải thiện chất lượng của táo dựa trên sự ức chế khả năng hoạt động của vi sinh vật, nó còn có khả năng làm chậm quá trình giảm giá trị của sản phẩm, và nó cũng có khả năng chuyển thành hợp chất dễ bay hơi gây nên sự thay đổi mùi vị sản phẩm. Những hợp chất dễ bay hơi như hexanol và hexyl acetate có thể ngăn quá trình oxy hóa polyphenol (Valero và cộng sự, 1990). Hexanal sẽ ức chế hoàn toàn vi khuẩn Mesophilic tại 4oC và kéo dài pha lag của một số vi khuẩn. Hexanal, 2-(E)-hexenal cũng như hexyl acetate có khả năng ức chế một số vi khuẩn gây bệnh. Đối với táo tươi, ta sử dụng lượng hexanal, hexyl acetate và 2-(E)-hexenal là 150, 150 và 20 ppm. Với lượng dùng đó có thể tác động lên L. monocytogenes và kéo dài pha lag của E. coli và S. enteriridis với lượng khuẩn lạc là 104 – 105 cfu/g (Lanciotti và cộng sự, 2003). Tác động ức chế vi sinh vật của hexanal, hexyl acetate và 2-(E)-hexenal chịu ảnh hưởng của sự tăng nhiệt độ khi chúng được sử dụng ở thể khí (Lanciotti và cộng sự, 1999). Xử lý ngâm chống hóa nâu Việc bổ sung những chất hóa học là yêu cầu để kiểm soát hiện tượng hóa nâu. Chúng có thể gây ra những tác động lên hệ enzyme và chất nền. Acid ascorbic được sử dụng làm chất chống nâu hóa. Nó làm hệ enzyme PPO không hoạt động bằng cách làm giảm khả năng hoạt động của phân tử histidine một cách triệt để và chuyển cofactor Cu2+ thành Cu+ (Osuga và Whitaker, 1995). Acid ascorbic có khả năng chống nâu bằng cách làm giảm lượng quinine trở thành hợp chất phenolic trước khi chúng có thể làm nâu hóa sản phẩm. Tác động chống nâu hóa của acid ascorbic được kiểm chứng trên một số trái cây chế biến tươi (Agar và cộng sự, 1999; Gorny và cộng sự, 1999; Rocha và cộng sự, 1998; Dorantes và cộng sự, 1998; Soliva-Fortuny và cộng sự, 2002b; Senesi và cộng sự, 1999; Buta và cộng sự, 1999; Soliva-Fortuny và cộng sự, 2001). Cysteine cũng là một chất ức chế enzyme làm nâu hóa sản phẩm, mặc dù nó thường không phù hợp với vị của sản phẩm (Richard-Forget và cộng sự, 1992). Tuy nhiên nó vẫn được ứng dụng rộng rãi trong việc chống nâu hóa cho sản phẩm. Dorantes và cộng sự (1998) chọn cysteine là tác nhân chống nâu hóa tốt nhất cho sản phẩm lê cắt lát. Acid citric có tác dụng chống lại tác nhân nâu hóa sản phẩm, chúng có tác động lên hệ enzyme PPO bằng cách kìm hãm (Sapers, 1993). pH tối ưu để PPO hoạt động là khoảng 6.0 – 6.5, và có rất ít hoạt động khi pH dưới 4.5 (Whitaker, 1994). NaCl cũng là tác nhân chống nâu hóa khi được sử dụng ở pH < 3.5 (Rouet-Mayer và Philippon, 1986). CaCl2 có thể tạo ra vị đắng không mong muốn khi được sử dụng với nồng độ 1% (Perera và Baldwin, 2001). Tuy nhiên những chất acid không được sử dụng một mình bởi khi sử dụng một mình chúng rất khó chống lại sự nâu hóa. Tuy nhiên, khi sử dụng kết hợp các acid có thể tạo ra tác động lớn. Theo Pizzocaro và cộng sự (1993), PPO trên táo sẽ bị ức chế khoảng 90% khi sử dụng hỗn hợp 1% acid ascorbic + 0.2% citric acid hay 1% acid ascorbic + 0.5% NaCl. Khi ngâm lát lê trong dung dịch acid citric hay acid ascorbic thì không có tác dụng kiểm soát sự nâu hóa nhưng giúp cải thiện màu sắc bằng cách bổ sung thêm 1% CaCl2 và bảo quản ở 2.5oC trong 1 tuần (Rosen và Kader, 1989). Gorny và cộng sự (1998) cũng ghi nhận rằng khi ngâm lát lê trong dung dịch 1% CaCl2 + 2% acid ascorbic trong 1 phút thì sẽ làm giảm sự hóa nâu trên bề mặt lát lê. 4-Hexylrercinol (4-HR) là chất ức chế hoạt động dựa trên sự tương tác với PPO. Luo và Barbosa-Cánovas (1996) ghi nhận tác động chống nâu hóa khi được sử dụng dung dịch 0.01% 4-HR và 0.5% acid ascorbic. Một số hỗn hợp dung dịch có khả năng kéo dài thời gian bảo quản của trái cây chế biến tươi. Hỗn hợp 0.001 M 4-HR + 0.5 M isoascorbic acid + 0.05 M calcium propionate + 0.025 M homocysteine có khả năng kéo dài thời gian tươi của táo cắt lát trong 4 tuần ở 5oC (Buta và cộng sự, 1999). Có những sự kết hợp được chứng minh là có thể hạn chế việc nâu hóa sản phẩm lê chế biến tươi. Dung dịch 0.01% 4-HR + 0.5% acid ascorbic + 1 – 0% calcium lactate có khả năng giữ màu sản phẩm trong 30 ngày khi được bảo quản trong tủ lạnh (Dong và cộng sự, 2000). Những mô lõi còn dư của sản phẩm táo và lê dễ bị nâu hóa hơn so với nhu mô và thời gian sử dụng sản phẩm bị giới hạn (Sapers và Miller, 1998). Vì vậy việc bổ sung thêm polyphosphate vào phương pháp dùng acid là tác nhân chống nâu hóa như sử dụng dung dịch pH 2.9 gồm acid ascorbic và acid citric thì sẽ hạn chế việc nâu hóa ít nhất là 3 tuần ở 4oC, ngược lại khi dùng dung dịch không có hexametaphosphate thì thời gian chỉ còn 1 tuần (Pilizota và Sapers, 2004). Xử lý ngâm cải thiện cấu trúc Quá trình mềm quả là nhân tố giới hạn thời gian sử dụng của sản phẩm chế biến tươi. Thường được biết đến với enzyme pectinase như pectin methylesterase và polygalacturonase làm hỏng cấu trúc của mô thực vật. Polygalacturonase bẻ gãy liên kết β-1,4-glycosidic giữa anhydrogalacturonic acid và kết quả là làm thay đổi cấu trúc vì sự thủy phân mạch polymer của pectin. Mặt khác, pectin methylesterase còn thủy phân methyl ester nối với pectin để tạo ra acid pectic và methanol. Sự ổn định và tính nguyên vẹn của mô thực vật phụ thuộc vào sự duy trì cấu trúc cellular. Muối calcium của chloride và lactate có thể được bổ sung để duy trì tính nguyên vẹn của cấu trúc. Loại nước (dư) Nước dư tự do trong bao bì gây ra sự hư hỏng nhanh chóng bởi vi sinh vật (Herner và Krahn, 1973). Lượng nước dư hay dịch quả là điều không mong muốn do chúng trở thành nguồn dinh dưỡng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Hơn nữa, những phản ứng có enzyme xúc tác thúc đẩy quá trình giảm giá trị mùi vị và thay đổi hình dạng của sản phẩm. Quá trình loại nước tốt cũng là một bước rất quan trọng giữa hai quá trình chế biến và đóng gói nhằm ngăn chặn khả năng nhiễm bẩn trong toàn bộ quy trình sản xuất. Quá trình loại nước có thể làm giảm lượng nước tự do còn 1% so với khi chưa xử lý. Hai phương pháp thường được sử dụng là ly tâm và dùng không khí cưỡng bức. Ly tâm Phương pháp được lựa chọn để loại nước trong sản xuất fresh-cut là ly tâm. Thời gian và tốc độ ly tâm là thông số chủ yếu cần điều chỉnh cho mỗi sản phẩm. Mức độ ly tâm quá nhiều cũng làm tổn thương tế bào và làm sản phẩm bị rỉ dịch sau khi bao gói, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng. Khi thiết bị có thể đảm bảo quả được nguyên vẹn, thì có thể sử dụng phương pháp ly tâm để thay thế cho phương pháp dùng sấy bằng không khí nhưng cần áp dụng vận tốc thấp hơn so với vận tốc áp dụng cho rau quả (Rosen và Kader, 1989; Bett và cộng sự, 2001; Gorny và cộng sự, 2002). Quá trình ly tâm mạnh gây ra những vết thâm, do đó phải sử dụng một thiết bị ly tâm đặc biệt tối ưu cho quá trình loại nước. Tốc độ ly tâm ban đầu khá nhỏ sau đó tăng dần lên rồi tháo sản phẩm nhẹ nhàng ra khỏi thiết bị (Hình 3.15). Hình 40: Thiết bị sấy quay ly tâm bán tự động (Courtesy of Rousselet Centrifugation) Không khí cưỡng bức Nhiều sản phẩm fresh-cut không thể chịu được quá trình loại nước thông qua ly tâm nên không khí cưỡng bức trong thiết bị bán tầng sôi có thể được sử dụng để loại nước khỏi sản phẩm. Phương pháp này rất có hiệu quả đối với những miếng sản phẩm có bề mặt trơn nhẵn. Những bề mặt nhám hay có hoa văn với nhiều vết nứt rất khó khăn để áp dụng phương pháp này. Tất cả không khí cưỡng bức đều phải qua lọc để tránh nhiễm bẩn vào sản phẩm. Đây là kỹ thuật mới được thể hiện trên Hình 41. Để tránh nhiễm chéo bởi vi sinh vật trong không khí, dòng không khí được lọc và loại nhiễm với ống phóng UV (250 – 280 nm). Nhiệt độ vùng sấy sơ bộ là 300C và vùng sấy là 400C. Hình 41: Thiết bị loại nước sử dụng không khí cưỡng bức (Courtesy of Turatti) Bảng 7: So sánh hai thiết bị sấy ly tâm và sấy sử dụng không khí cưỡng bức Tiêu chí Sấy ly tâm Sấy dùng không khí cưỡng bức Mức độ tổn thương sản phẩm Cao hơn Thấp hơn Tính liên tục Gián đoạn Liên tục Quy mô Nhỏ (reduced room) Lớn Cân và đóng gói Mục đích: Hoàn thiện, bảo quản. Phương pháp cân và đóng gói Quá trình cuối cùng trong quy trình sản xuất sản phẩm fresh-cut được diễn ra trong phòng đóng gói. Đây là khu vực quan trọng trong dây chuyền và yêu cầu điều kiện vô trùng. Những người vận hành phải mặc quần áo bảo hộ như tạp dề, găng tay, mũ trùm, mặt nạ. Bên trong phòng đóng gói, máy cung cấp dưỡng khí cung cấp không khí sạch đã qua lọc. Sau khi cho một lượng sản phẩm chính xác vào bao bì, bao bì được ghép mí. Màng polymer không thủng lỗ được sử dụng để duy trì chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản. Sử dụng vật liệu polymer và phương pháp khử trùng là công cụ chủ yếu để đạt được thời gian bảo quản cần thiết cho sản phẩm fresh-cut (Schlimme và Rooney, 1994). Thông thường, phương pháp và cách xử lý làm giảm tốc độ hô hấp hiếu khí mà không cảm ứng cho quá trình hô hấp kỵ khí, làm giảm số lượng vi sinh vật hay làm chậm tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật. Phương pháp này làm chậm quá trình thoát hơi nước từ mô sản phẩm, giảm thiểu những tổn thương cơ học, ngăn chặn hay làm chậm những phản ứng làm mềm và chuyển màu do sự xúc tác bởi enzyme, làm chậm quá trình chín/trưởng thành/già và kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm (Schlimme và Rooney, 1994). Khi sản phẩm fresh-cut được đóng gói, không khí bên trong phải được hút chân không hay được bơm một hỗn hợp khí để tạo nên khí quyển điều chỉnh mong muốn. Sự kết hợp đúng đắn giữa nguyên liệu bao gói, khối lượng sản phẩm và thành phần khí trong bao bì là những nhân tố hết sức quan trọng phải được xác định cho mỗi sản phẩm (Gorny, 1996). Để đảm bảo thời gian bảo quản lâu nhất cho sản phẩm trái cây chế biến tươi, điều quan trọng là phải chọn vật liệu đóng gói và điều kiện trữ thích hợp. Nhiệt độ luôn là yếu tố quan trọng quyết định thời gian bảo quản của trái cây chế biến tươi. Sự quan trọng của việc kiểm soát nhiệt độ liên quan đến mức độ an toàn và tăng thời gian sống của sản phẩm fresh-cut bằng cách giảm tốc độ hô hấp và ngăn chặn việc giảm chất lượng sản phẩm. Ví dụ, thời gian sống của dứa cắt lát được ghi nhận là dao động từ vài giờ ở 20oC đến hơn 5 tuần ở 1oC (O’Hare, 1994). Qua nhiều quá trình chuẩn bị và đến tay người tiêu dùng, nhiệt độ nên dưới 5oC và tốt nhất là gần 1oC (IFPA, 1997). Trong suốt quá trình phân phối sản phẩm trái cây chế biến tươi cần tránh va chạm cơ học. Những sản phẩm trong quá trình phân phối thường phải chịu những shock và stress do vận chuyển và điều này gây ra những tổn thương, dẫn đến sự mất mát chất lượng nhanh chóng hơn. Trong nghiên cứu về dưa hấu, kết quả chỉ ra rằng sự rò rỉ dịch quả tăng lên và sự tối màu của sản phẩm do những dao động trong quá trình đóng gói. Vài tác giả ghi nhận rằng vị trí của những phần trái cây chế biến tươi khi đóng gói có thể cải thiện chất lượng sản phẩm bằng cách giảm dao động khi vận chuyển (Fonseca và cộng sự, 1999). Bước đầu tiên của quá trình đóng gói là lấy được chính xác khối lượng cần thiết trong mỗi bao bì. Điều này có thể được thực hiện bằng cách cân thủ công từng túi sản phẩm, bỏ thêm vào hay lấy bớt ra để đạt được lượng sản phẩm cần thiết. Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng thiết bị cân tự động hay bán tự động đang trở nên rất phổ biến vì những ưu điểm đáng kể của nó. Một cách tổng quát, quá trình cân được thực hiện như sau. Khu vực đóng gói phải sạch, được làm lạnh ở 1 – 2oC và được cách ly khỏi khu vực rửa. Quá trình đóng gói được thực hiện xung quanh một ống thẳng đứng trên đỉnh thiết bị cân được thể hiện trên Hình 42. Hình 42: Cân kết hợp đóng gói. (Courtesy of Yamato) Sản phẩm được đổ vào phễu nhập liệu (hay một nón rung) được thiết kế để phân phối đều sản phẩm vào gàu nhập liệu rồi vào gàu cân. Hệ thống gàu liên tục cho phép quá trình vận hành thiết bị liên tục diễn ra và cảm biến mức nguyên liệu không được kích hoạt. Khối lượng sản phẩm trong tất cả các gàu được chuyển tín hiệu về máy tính để tính toán sao cho đạt được khối lượng theo yêu cầu. Sản phẩm được đưa về phễu tập trung để nhập liệu cho thiết bị đóng gói. Phần đầu tiên của thiết bị đóng gói là một ống chứa màng bao chạy xung quanh một ống hình trụ theo một góc tối ưu. Ghép mí dọc được hình thành và bao bì dạng ống được di chuyển bởi 2 băng chuyền. Sự di chuyển tiếp theo của bao bì ống được hướng dẫn bởi một tế bào quang điện sau khi đọc mã in trên màng bao bì. Ở cuối ống, phần dưới của bao bì được ghép mí. Lúc này sản phẩm thoát ra từ thiết bị cân và đi vào bao bì. Sau đó, bao bì được bơm vào khí N2, CO2 hay hỗn hợp 2 khí (N2 và CO2) để điều chỉnh không khí bên trong. Đầu bơm khí được rút ra và phần trên của bao bì được ghép mí. Túi và khay polymer đựng sản phẩm fresh-cut có nhiều kích thước, hình dạng và công thức chế tạo. Bao bì có thể được mua theo dạng ghép mí phía trên và các cạnh hay ở dạng cuộn đã cắt trước. Dạng bao bì thứ nhất làm tốn chi phí khá đáng kể và được sử dụng cho những bao bì có thể tích chứa lớn. Bao bì có hình dạng trước thì mắc hơn so với những cuộn bao bì dạng màng mỏng nhưng tốn ít đầu tư cho thiết bị ghép mí. Sự kết hợp đúng đắn của nguyên liệu bao gói, khối lượng sản phẩm và thành phần khí trong bao bì là yếu tố quan trọng phải được xác định cho mỗi sản phẩm để duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Bao gói không làm cải thiện chất lượng của nguyên liệu đầu vào thấp, sự lạm dụng nhiệt độ và sự vận chuyển sản phẩm trong điều kiện không sạch. Sự lựa chọn không phù hợp nguyên liệu bao gói có thể làm tăng sự phá hủy sản phẩm. Một vài sản phẩm được dán nhãn trên bao bì để biểu thị độ tươi của sản phẩm cung cấp cho người mua thông tin đáng tin cậy về chất lượng. Ghép mí bao bì rất quan trọng trong việc duy trì chất lượng sản phẩm vì những bao bì được ghép mí không hoàn chỉnh có nồng độ oxy cao dễ gây ra phản ứng hóa nâu. Độ sạch của bao bì, nhiệt độ, thời gian dừng cần phải được kiểm soát để bảo đảm việc ghép mí xảy ra bình thường. Bao bì nguyên vẹn cũng như mí ghép phía dưới và bên cạnh trên bao bì có hình dạng trước nên được kiểm tra thường xuyên. Hình 43: Bể làm bằng thủy tinh trong (20 gallon) chứa đầy nước sạch để công nhân kiểm tra bằng mắt sự rò rỉ khí trong bao bì sản phẩm fresh-cut đã ghép mí Công tác phát hiện kim loại Là một phần của GMP, tất cả sản phẩm fresh-cut phải được kiểm tra sự có mặt của những mẩu kim loại lạ từ sắt hay không phải sắt. Đinh và dây thép từ thùng chứa hay hộp cũng như những mẩu nhỏ từ dao và vít tải của thiết bị đều có thể là những nguồn gây nhiễm kim loại vào sản phẩm. Thiết bị phát hiện kim loại phải được điều chỉnh chính xác để có hoạt động có hiệu quả và khi kích thước bao gói sản phẩm thay đổi thì thiết bị phát hiện kim loại cũng phải được hiệu chỉnh lại. Thiết bị phát hiện kim loại nên được trang bị một vài thiết bị đẩy để loại bỏ những sản phẩm được phát hiện có kim loại. Các dạng bao gói sản phẩm trái cây chế biến tươi Sử dụng bao gói khí quyển điều chỉnh (Modified Atmosphere Packaging-MAP) Giới thiệu Một kỹ thuật đóng gói đầy triển vọng nhắm vào các sản phẩm FCF (fresh-cut-fruit: trái cây chế biến tươi) là đóng gói bằng khí quyển điều chỉnh (Modified Atmosphere Packaging – MAP). Mục tiêu của kỹ thuật này là làm giảm tốc độ hô hấp của sản phẩm tươi và làm chậm sự lão hóa. Nhà hóa học người Pháp thế kỉ XIX Berard đã được xem là người đầu tiên nghiên cứu về MA đối với thời gian bảo quản của các sản phẩm trồng trọt. Kết quả của nghiên cứu này đã chỉ ra trái cây không chín ở điều kiện kị khí. Vào những năm của thập niên 1920, Kidd và West đã nghiên cứu cách tác động của O2 và CO2 lên thời gian bảo quản của táo, lê và các quả mọng. Nghiên cứu này đã dẫn đến một phát hiện quan trọng là điều kiện bảo quản với hàm lượng O2 thấp và hàm lượng CO2 cao vừa phải sẽ kéo dài thời gian bảo quản. MAP mô tả sự biến đổi của khí xung quanh sản phẩm sinh ra với thành phần khác với không khí bên ngoài. MA không cần thiết phải tạo ra một thành phần khí cố định trong suốt thời gian bảo quản như bảo quản trong khí quyển điều khiển (CA). MAP tạo ra một thành phần khí định trước và nó có thể thay đổi với thời gian. Những thay đổi có liên quan với sự tạo thành các nhân tố sinh lý (tốc độ hô hấp…), vật lý của môi trường (nhiệt độ, độ ẩm tương đối…) và tính chất ngăn cản của nguyên liệu bao bì xác định một thành phần không khí đặc trưng ở thời điểm cân bằng. MAP đã được ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại sản phẩm tươi khác nhau. Nói chung, khí quyển điều chỉnh có thể được thực hiện chủ động hay thụ động. Bao gói khí quyển điều chỉnh chủ động diễn ra khi sản phẩm tươi được đóng kín trong các vật chứa bán thấm. Quá trình hô hấp của sản phẩm, sự phát triển của vi sinh vật kết hợp với tính bán thấm của vật chứa đã làm thay đổi thành phần không khí. Vì quá trình hô hấp, sản phẩm tiêu thụ O2 xung quanh và sản sinh ra CO2, và vì thế, lượng O2 giảm xuống trong khi lượng CO2 lại tăng lên. Sau giai đoạn điều chỉnh giữa sự hô hấp và tốc độ thấm, một trạng thái cố định được thiết lập bên trong bao bì. Ở trạng thái này, lượng O2 được tiêu thụ và CO2 được sinh ra bên trong bao bì cân bằng với lượng O2 và CO2 thấm qua màng. Vì thế, việc điều chỉnh không khí chủ động là một quá trình phức tạp với nhiều sự tương tác giữa các thành phần và các biến số. Nếu vật chứa không thấm được khí, thì theo lý thuyết, nồng độ O2 có thể được làm thấp xuống gần 0% (trong không khí là 21%), trong khi nồng độ CO2 (bắt đầu là 0.03% trong vật chứa) có thể tăng lên và đạt tới 20% hoặc cao hơn. Mặt khác, MAP chủ động có thể đạt được bằng cách đuổi không khí ở trong bao bì với hỗn hợp khí khác xác định rõ để tạo ra một khí quyển khởi đầu. Thông thường, việc sử dụng đầy Nitơ để đem lại một nồng độ xác định của các khí khác trong bao bì, cũng như để ngăn chặn sự xẹp xuống của bao bì. Những hiểu biết cơ bản về tính thấm khí của màng mỏng (film) cũng như sản phẩm rất cần thiết cho sự phát triển cả 2 loại hệ thống MAP. Để thiết kế thành công MAP cần phải xác định được tốc độ hô hấp và hệ số hô hấp (RCO2/RO2) của sản phẩm, một màng polymer thích hợp với tính cản khí thích hợp, diện tích màng thích hợp, khối lượng sản phẩm thích hợp, thể tích trống thích hợp. Kỹ thuật MAP là một hệ thống có tính tương tác lẫn nhau, cho phép sự tương tác giữa các thông số sinh lý của sản phẩm và tính chất của màng. Trong hệ thống đó, có 4 quá trình chính xảy ra đồng thời: sự hô hấp của sản phẩm, sự thấm khí qua nguyên liệu bao bì và sự truyền nhiệt (Chau và Talasila, 1994). Sự thay đổi về mặt hô hấp tùy thuộc vào các nhân tố như: nhiệt độ, độ chín của sản phẩm và lượng CO2, O2, ethylene trong bao bì. Nhiệt độ của sản phẩm cũng biến đổi vì nhiệt cung cấp bởi quá trình hô hấp. Sự thoát hơi nước của trái cây phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt sản phẩm và nhiệt độ và độ ẩm tương đối (Relative Humidity – RH) của vùng xung quanh. Tính thấm của màng polymer phụ thuộc vào việc bổ sung thành phần hóa chất của vật liệu, nhiệt độ xung quanh, độ dày của màng, khí thấm và sự khác nhau của các nồng độ khí qua màng. Hiểu về phạm vi, mức độ của những biến số này là cần thiết để tối ưu hóa sự tác động của MAP lên sự kéo dài thời gian bảo quản lên các sản phẩm FCF đã chọn. Vật liệu cho bao bì Những tiến bộ trong hóa học và công nghệ polymer đã góp phần vào sự phát triển chất liệu để ứng dụng vào MAP. Cụ thể là OPP (Oriented Polypropylene) là vật liệu được sử dụng nhiều nhất cho MAP, đa phần MAP dùng cho các sản phẩm tươi được thương mại hóa dưới dạng các túi nhỏ. Tuy nhiên, hệ thống MAP cũng đã dùng LDPE (Low Density Polyethylene) mỏng, có đục lỗ cho các sản phẩm đóng bao trong thời gian dài, cũng như PVC (Polyvinyl Chloride) một lớp cho sản phẩm được bao gói trên các khay (tray overwrapped produce). Kỹ thuật cộng ép đùn (coextrusion) đã cải thiện về mặt thiết kế nguyên liệu và tính chất đáp ứng được nhu cầu của hệ thống MAP. Hỗn hợp polymer của PE đẳng hướng có tỷ trọng thấp và trung bình với EVA là những đại diện thích hợp cho việc ứng dụng MAP vì nhựa PE cho khả năng co rút rất tốt và ngăn ẩm tốt, trong khi polymer đồng trùng hợp EVA đem đến tính kín và tính thấm O2 cao hơn nhựa PE (Robertson, 1993). Tuy nhiên, những nghiên cứu cũng tập trung vào ảnh hưởng của sự đục thủng lỗ lên ứng dụng MAP đối với trái cây chế biến tươi. Một vài nghiên cứu đề nghị sử dụng các màng đục lỗ và vi lỗ để ngăn chặn tình trạng yếm khí (Hirata và cộng sự, 1996; Lee và cộng sự, 1996; Emond và cộng sự, 1991; Hobson và Burton, 1989), trong khi những tác giả khác lại đề nghị dùng màng plastic ceramicfill (Wang và cộng sự, 1998; Lee và cộng sự, 1992). Vì phạm vi giới hạn trong tính thấm khí của màng plastic và tính thấm chọn lọc, nó không thỏa mãn và thích hợp với một phạm vi rộng hơn của sự hô hấp ở sản phẩm, tất cả những nguyên liệu này và những nguyên liệu khác chỉ có những ứng dụng thành công nhất định trong MAP, đặc biệt khi sản phẩm được đóng gói là FCF. Bảng 8: Một vài đặc tính vật lý của màng bao plastic sử dụng trong MAP Màng plastic Bề dày (μm) WVTR (g/m2/ngày) Độ thấm khí (cc/m2/ngày) Tỷ trọng (g/cc) O2 CO2 Cryovac BDF-2001 30 12.66 3 12 0.96 Cryovac D-955 hay Impact 25 13.66 4941 19764 0.92 ‘Cryovac’ D-955 hay Impact 15 23.00 8548 34192 0.92 LLDPE 25 16 – 35 7000 – 9300 30000 RD 106 (WR Grace) 10200 23200 LDPE 25 6 – 23 3900 – 13000 7700 – 77000 0.91 – 0.93 HDPE 25 4 – 10 520 – 4000 3900 – 10000 0.97 – 0.99 Chú ý: Dựa trên thông tin cung cấp từ nhà sản xuất trước khi co màng plastic ở 20 – 23oC và độ ẩm tương đối 60 – 65%. WVTR: tốc độ vận chuyển hơi nước Cryovac BDF-2001: màng bao polyolefin đa lớp đồng ép đùn. Cryovac D-955 hay Impact: màng bao polyolefin liên kết ngang. ‘Cryovac’ D-955 hay Impact: màng bao polyolefin liên kết ngang Những ảnh hưởng của MAP lên hệ vi sinh vật và quá trình hô hấp của trái cây chế biến tươi Ảnh hưởng của MAP lên hệ vi sinh vật: Ảnh hưởng của thành phần khí tạo ra trong hệ thống MAP lên hệ vi sinh vật đường ruột đã được xem xét và nghiên cứu kĩ bởi nhiều nhà khoa học (Varoquaux và Wiley, 1994; Brackett, 1994). Sự sinh trưởng của vi sinh vật là một cơ chế hệ quả của sự hư hỏng và các nhân tố an toàn cơ bản của các sản phẩm chế biến tươi, nó bị tác động bởi thành phần không khí tạo ra trong hệ thống MAP. Dưới điều kiện thành phần khí thích hợp, sự hư hỏng được biểu hiện qua sự thay đổi tính chất cảm quan không mong muốn về màu sắc, cấu trúc, hương vị hay mùi và khả năng sinh trưởng của vi sinh vật gây bệnh. Tuy nhiên, MAP có thể trì hoãn và ngăn chặn sự hư hỏng do vi sinh nhưng không tất yếu sẽ cải thiện chất lượng sản phẩm. Các thông số tác động lên sự sinh trưởng của vi sinh vật bao gồm những đặc tính bên trong của thực phẩm (thành phần dinh dưỡng, pH và aw) và các nhân tố bên ngoài như môi trường xung quanh, bao gồm thành phần khí của môi trường xung quanh và nhiệt độ (Parry, 1993). Ảnh hưởng của O2: Khi một lượng O2 hiệu quả được duy trì trong bao bì để ngăn ngừa hô hấp yếm khí trong sản phẩm, vi sinh vật hiếu khí gây bệnh có thể phát triển nếu không có sự có mặt các chất ức chế hoặc các tác nhân cạnh tranh. Lượng O2 trong bao bì được tác động bởi điều kiện chế biến, nhiệt độ