Đề tài Quy trình sản xuất đường từ cây cỏ ngọt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM HUẾ KHOA: CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: HUẾ 3/ 1/2013 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương 1. Tổng quan nguyên liệu 1.1.Giới thiệu về cây cỏ ngọt 1.1.1.Giới thiệu 1 1.1.2.Phân loại khoa học 1 1.1.3.Phân loại theo loài 1 1.1.4.Nguồn gốc 2 1.2.Các đặc điểm của cây cỏ ngọt 1.2.1.Đặc điểm thực vật 2 1.2.2.Đặc điểm sinh trưởng 4 1.2.2.1.Sinh sản hữu tính 4 1.2.2.2.Sinh sản vô tính 4 1.3. Các giai đoạn sinh trưởng phát triển 1.3.1. Thời kì nảy mầm 5 1.3.2. Thời kì nảy mầm 5 1.3.3. Thời kì ra hoa 5 1.4.Các yếu tố ảnh hưởng 1.4.1.Thời vụ 5 1.4.2.Làm đất 5 1.4.3.Phân bón 6 1.4.4.Mật độ, khoảng cách 6 1.4.5.Chăm sóc 6 1.4.6.Tưới tiêu 7 1.4.7.Ánh sang 7 1.5.Phân bố và tình hình trồng trọt 1.5.1.Phân bố 7 1.5.2.Tình hình trồng trọt 8 1.6.Thu hoạch và bảo quản 1.6.1.Thu hoạch 8 1.6.2.Bảo quản 9 1.7.Thành phần hóa học của cỏ ngọt 10 1.7.1. Stevioside ( Steviol glycosides ) 10 1.7.2. Steviol 11 1.7.3. Steviolbioside 11 1.7.4. Rebaudioside A 11 1.7.5. Rebaudioside B 11 1.7.6. Rebaudioside C ( Dulcoside – B) 12 1.7.7. Rebaudioside D 12 1.7.8. Dulcosides A 12 Chương 2. Công nghệ sản xuất 2.1.Sản phẩm đường ăn kiêng 2.1.1.Khái niệm 2.1.2.Phân loại các sản phẩm 2.1.2.1.Đường thay thế đường trắng Tên gọi Công dụng 2.1.2.2.Tinh chất bột thay thế đường Tên gọi Công dụng 2.1.2.3. Stevia Extract trắng bột(25g) Thành phần Đặc điểm 2.1.2.4. Stevia Plus Fiber Packets Mô tả Đặc điểm 2.1.2.5. Stevia dạng viên nén Đặc điểm Công dụng 2.2. Những sản phẩm từ cỏ ngọt ở Việt Nam 2.2.1. Chè Artiso – Cỏ ngọt Thành phần Công dụng 2.2.2. Chè sâm quy – cỏ ngọt Thành phần Công dụng 2.2.3. Chè Stevin Thành phần Công dụng 2.2.4. Chè ngọt Sweet tea Thành phần Công dụng 2.2.5. Chè thảo mộc Sweet herb tea Thành phần Công dụng 2.3. Quy trình sản xuất 2.3.1. Sơ đồ công nghệ 2.3.2.Thuyết minh sơ đồ 2.3.2.1. Làm khô Mục đích Biến đổi Các phương pháp Yêu cầu Các yếu tố ảnh hưởng 2.3.2.2. Nghiền, xay mịn Mục đích Biến đổi 2.3.2.3. Chiết, trích ly Mục đích Các phương pháp 2.3.2.5. Kết tủa steviosid thô Mục đích Phương pháp 2.3.2.6. Cô đặc Mục đích Biến đổi 2.3.2.7. Sấy phun Mục đích Biến đổi Yêu cầu Ưu điểm, nhược điểm Cấu tạo và họat động 2.4. Xác định các điểm kiểm soát tới hạn Chương 3. Sản phẩm 3.1. Chi tiêu cảm quan 3.2. Chỉ tiêu hóa lý 3.3. Chỉ tiêu vi sinh vật KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO. DANH SÁCH BẢNG VÀ HÌNH Bảng 1.1. Tình hình sản xuất và sử dụng cỏ ngọt ở một số nước trên Thế giới Bảng 1.2. Thành phần % các chất trong cây cỏ ngọt Bảng 3.1. Chỉ tiêu cảm quan của đường (theo TCVN 6958: 2001) Bảng 3.2. Chỉ tiêu hóa lý của đường (theo TCVN 6958:2001) Bảng 3.3: Các chỉ tiêu vi sinh (theo TCVN 7270:2003) Hình i: Tinh thể stevioside. Hình 1.1.Cây cỏ ngọt (đã trổ hoa) Hình 1.2. Cây cỏ ngọt (chưa trổ hoa) Hình 1.3. Các bộ phận của cây cỏ ngọt Hình 1.4. Cánh đồng cỏ ngọt Hình 1.5. stevioside Hình 1.6. Steviol Hình 1.7. Steviolbioside Hình 1.8. Ribaudiside A Hình 2.1. 104 Stevia Hình 2.2 105 STEVIA Hình 2.3. Stevia Extract trắng bột Hình 2.4: Stevia Plus Fiber Packets Hình 2.5. Stevia dạng viên nén Hình 2.6. Hình Chè Artiso – Cỏ ngọt Hình 2.7. Chè sâm quy – cỏ ngọt Hình 2.8. Chè ngọt Hình 2.9. Chè thảo mộc Hình 2.10. Lá cỏ ngọt đã nghiền. Hình 2.11. Sơ đồ tạo khí siêu tới hạn Hình 2.12. Sơ đồ mặt cắt của thiết bị sấy phun. Lời mở đầu Bốn ngàn năm trước đây người Ai Cập đã thích ăn đồ ngọt trong mật ong, trái chà là. Trong lăng mộ vua Toutankhamon đã có thấy chất ngọt glycerrhizin phát xuất từ cây cam thảo. Vào thời đại này, con người sử dụng nhiều loại thức ăn, nhiều chất kích thích với liều dùng quá cao hoặc quá thường xuyên nên đã phát sinh sự lệ thuộc, phá hủy sức khỏe. Đôi lúc những chất này còn tác dụng phần nào lên hệ thần kinh hay các cơ quan khác của cơ thể: cà phê, thuốc lá, rượu, muối….và đường. Ngày nay, trên thế giới con người tiêu thụ khoảng 100 tấn ường hàng năm vì tính chất rẻ tiền, bùi miệng đường lại rất cần thiết cho việc phát dục của cơ thể. Tuy nhiên đường cũng có những mặt trái của nó, vì cống hiến nhiều năng lượng nên nó có thể làm cho cơ thể béo phì mặc dù không phải dùng quá độ. Trong miệng các vi khuẩn có thể chế tạo ra các axit tác dụng lên răng. Vì vậy, để trách lên cân, hư răng, cũng như các bệnh nhân mắc chứng đái đường người ta buộc lòng phải kiêng cử hoặc dùng đường ít lại, kiêng kẹo, kiêng kem, bỏ chè, bỏ nước ngọt. hay tốt hơn là dùng một chất thay thế. Chất này phải cung cấp ít năng lượng hoặc có độ ngọt cao hơn để có thể sử dụng lượng ít hơn. Đồng thời những chất này phải thỏa mãn điều kiện không được phân hủy trong miệng khi có nước miếng tác dụng và nhất là không biến đổi trong môi trường axit như đường. Hiện nay trên thị trường đã có rất nhiều sản phẩm hóa học tạo vị ngọt có thể dùng để thay thế đường (saccharin, sodium cyclamate, sucralose, AceSulfame potassium , phổ biến nhất là chất aspartame). Những chất này không có tính dinh dưỡng, đặc biệt là có vị ngọt cao gấp cả trăm lần so với đường nhưng lại cho rất ít calorie chỉ có khoảng 2,2 calo cho mỗi gói nhỏ trong khi chỉ một muỗng cafê đường đã sinh ra tới 16 calo. Các chất hóa học này xuất hiện hầu hết trong các loại thức ăn và thức uống hằng ngày. Mặc dù chúng rất rẻ và tiện dụng nhưng người ta rất e ngại rằng chúng sẽ ảnh hưởng về lâu về dài đến sức khỏe. Qua một số nguyên cứu về tác hại của chúng thì saccharin đã bị cấm sử dụng ở một số quốc gia vì thí nghiệm cho thấy nó tạo ung thư bàng quang ở loài chuột. Đối với những người mắc bệnh phenylketonuria thì không nên dùng aspartame. Đây là bệnh duy truyền rất hiếm thấy, trong đó vì sự lệch lạc của một gene của cơ thể không sản xuất được enzyeme khử bỏ chất phenylalanine. Khi ăn vào aspartame sẽ phân thành aspartid acid và phenylalanine, chất này tích tụ trong não sẽ gây tổn hại cho hệ thần kinh trung ương và có thể chết. Trước các nguy hại này của chất hóa học, tâm lý chung của người tiêu dùng là muốn tìm lại các sản phẩm thực phẩm từ thiên nhiên. Trong nhóm các chất tạo vị ngọt từ thiên nhiên thì stevioside có trong cây cỏ ngọt ngày càng được nhiều người chú ý đến. Tuy nhiên, để biết được chất này được sản xuất như thế nào thì tôi sẽ tiến hành nghiên cứu về đề tài “ Tìm hiểu quy trình sản xuất đường ăn kiêng từ cây cỏ ngọt”. Hình i: Tinh thể stevioside. Chương 1: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU 1.1. Giới thiệu về cây cỏ ngọt: 1.1.1.Giới thiệu: Tên thường gọi: Cỏ ngọt hay cỏ đường, cỏ mật,cỏ cúc. Tên khoa học: stevia rebaudiana . Hình 1.1.Cây cỏ ngọt Hình 1.2.cây cỏ ngọt (đã trổ hoa) (chưa trổ hoa) 1.1.2.Phân loại khoa học : Giới : plantae Bộ : Asterales Họ : Asteraceae Tông : Eupatorieae Chi : Stevia 1.1.3.Phân loại theo loài: Cỏ ngọt có khoảng 240 loài có nguồn gốc từ vùng Nam Mỹ, Trung Mỹ, Mexico và một vài tiểu bang miền nam Hoa Kỳ . Một số loài cỏ ngọt tiêu biểu sau : Stevia eupatoria Stevia ovata Stevia plummerae Stevia rebaudiana Stevia salicifolia Stevia serrata Tuy nhiên các nhà khoa học đã khảo sát trên 184 loài cỏ ngoạt thì có khoảng 18 loài đã cống hiến chất ngọt nhưng trong 18 loài này Stevia ribaudiana là loài cho chất ngọt nhiều nhất. 1.1.4. Nguồn gốc cây cỏ ngọt: Có nguồn gốc từ thung lũng Rio Monday nằm ờ đông bắc Panama Trung Mỹ. Vào thế kỉ 16, các thủy thủ người Tây Ban Nha đã từng đề cập đến loại thảo mộc này rồi nhưng đến năm 1888 các nhà thực vật học người Paraguay là Mises Santiago Bertoni mới phân loại và chính thức đặt tên gọi nó là Stevia rebaudianoa Bertoni. Từ ngàn năm nay thổ dân Guarani người Paraguay đã dùng loại thảo mộc này để làm dịu ngọt các loại thức ăn, nước uống có tính đắng và cũng dùng để trị một số bệnh béo phì, tim mạch, cao huyết áp. Các đặc điểm của cây cỏ ngọt: 1.2.1. Đặc điểm thực vật: Thân cành: Cỏ ngọt có dạng thân bụi thân tròn có nhiều lông, mọc thẳng.Chiều cao thu hoạch là 50-60 cm, tốt đạt 80-120 cm, thân chính có đường kính đạt 2.5 – 8 mm. Cỏ ngọt phân cành nhiều, khi ra hoa mới phân cành cấp 2, 3. cành cấp 1 thường xuất hiện từ các đốt lá cách mặt đất 10 cm. Thông thường cây cỏ ngọt cho 25 – 30 cành. Tổng số cành trên cây có thể đạt 140. Thân non màu xanh,già màu tím nâu, có hệ thân mầm phát triển mạnh. Lá: Mọc đối thành từng cặp hình thập tự, mép lá có từ 12-16 răng cưa. Lá hình trứng ngược. Cây con gieo từ hạt có 2 lá mầm tròn tới cặp lá thứ tư mới có răng cưa ở mép lá. Lá trưởng thành dài khoảng 50 – 70mm, rộng 17-20mm có 3 gân song song, lá màu xanh lục,trên thân có70-90 lá. Hoa: Hoa tự, nhóm họp dày đặc trên đế hoa, trong đó có 4-7 hoa đơn lưỡng tính. Mỗi hoa đơn hình ống có cấu trúc gồm một đế hoa với 5 đài màu xanh, 5 cánh tràng màu trắng khoảng 5 mm, các lá bắc tiêu giảm, nhị 4-5 dính trên tràng có màu vàng sáng, cá chỉ nhị rời còn bao phấn dính mép với nhau. Bầu hạ 1 ô, 1noãn, vòi nhụy mảnh chẻ đôi, các nhánh hình chỉ cao hơn bao phấn do đó mà khả năng tự thụ phấn thấp hoặc không có. Quả và hạt: Quả và hạt của cây cỏ ngọt nhỏ, thuộc loại quả bế, khi chín màu nâu thẫm, 5 cạnh dài từ 2-2,5mm. Hạt có 2 vỏ hạt, có phôi, nhưng nội nhũ trần do vậy tỉ lệ này mầm thấp. Rễ: Rễ của cây gieo từ hạt ít phát triển hơn so với cành giâm. Hệ rễ chùm lan rộng ở đường kính 40 cm và có độ sâu từ 20 – 30 cm, hệ rễ phát triển tốt trong điều kiện đất tơi xốp, đủ ẩm. Là cây lâu năm có thân rễ khỏe, mọc nông từ 0–30 cm tùy thuộc vào độ phì nhiêu, tơi xốp và mực nước ngầm của đất. lá hoa thân rễ cây Hình 1.3. Các bộ phận của cây cỏ ngọt 1.2.2. Đặc điểm sinh trưởng: Cỏ ngọt là cây lâu năm, nó có thể sống từ 5-10 năm. Tuy nhiên, khi năng suất của cỏ ngọt đã xuống thấp thì nên nhổ bỏ và trồng lại cây mới. Là cây bán nhiệt đới ưa ẩm, ưa sáng nhưng sợ úng và chết khi ngập nước. Sinh sản hữu tính (gieo hạt) hoặc vô tính (giâm cành). 1.2.2.1. Sinh sản hữu tính: Chọn đất làm vườn ươm: Do hạt cỏ ngọt có sức sống kém, tỷ lệ nảy mầm thấp nên cần chọn đất màu mỡ, dễ thấm nước và thoát nước, kín gió và tưới tiêu thuận lợi. Làm đất: Nên làm đất kỹ trước khi gieo hạt 15-20 ngày, trộn đều phân (đã ủ hoai) với đất và lên luống. Luống nên làm rộng 1m, cao 30cm. Trước khi gieo phải nhặt sạch cỏ dại. Gieo hạt: Ngâm hạt ở nước ấm 50-600C khoảng 1-1.5h, vớt ra để ráo nước. Khi gieo hạt phải tưới phun lên mặt luống cho đất ướt đều. Để có thể gieo đều nên trộn hạt với cát rồi rắc đi rắc lại nhiều lần và gieo dày. Rắc xong dùng tay ấn nhẹ để hạt không bị gió thổi bay. Sau gieo dùng rơm rạ phủ lên mặt luống dày khoảng 2mm hoặc dùng màn thưa. Sau đó tưới lại đảm bảo đủ ẩm. Nhiệt độ thích hợp cho nảy mầm 20-250C, lượng hạt rắc là 0.6g/m2 đất với tỉ lệ nảy mầm là 50% Chăm sóc cây giống: Sau gieo khoảng 8-10 ngày thì hạt nảy mầm tiến hành dỡ rơm rạ (vải màn, lưới) đồng thời loại bỏ các hạt nảy mầm không tốt. Hàng ngày nên tưới giữ ẩm cho cây đảm bảo độ ẩm 80-85%.Trong những ngày có nắng to nên lấy vải màn hoặc cót làm giàn che cho cây, tránh ánh nắng trực xạ vào buổi trưa.Thường xuyên nhặt sạch cỏ dại. Khi cây con có 4-5 lá thật có thể đem trồng (tốt nhất là lúc 6-7 lá). Tuổi cây con từ 2 - 2.5 tháng 1.2.2.2. Sinh sản vô tính: Phương pháp sinh sản vô tính bằng cách giâm cành phải chọn những cây khỏe của năm hiện tại, lấy phần ngọn giữa hoặc phần giữa để làm cành giâm. Cành giâm của cây cỏ ngọt có độ dài từ 12-14 cm, độ sâu cấm vào đất từ 1/8-1/2 cành. , giâm xong che tránh mưa và nắng to, hàng ngày tưới nước giữ ẩm 80-85%. Có thể trồng cỏ trồng cỏ ngọt trong chậu kiểng để có thể hái lá của nó bất cứ lúc nào. 1.3. Các giai đoạn sinh trưởng phát triển: 1.3.1. Thời kì nảy mầm: Sau khi gieo hạt 9 – 10 ngày thì mọc, nhiệt độ thích hợp cho nảy mầm thừ 20 – 250C, ẩm độ từ 60 – 85%. Nhiệt độ dưới 150C hạt không nảy mầm, trên 350C hạt sẽ chết. Hạt nảy mầm sau 50 – 60 ngày mới đủ khỏe để cấy ra ruộng. Cây con mọc từ hạt yếu. Sản xuất cây con bằng cành giâm sau 5 – 10 ngày cành giâm bắt đầu ra rễ, rút ngắn thời gian ở vườn ươm xuống còn 14 – 20 ngày. Điều kiện giai đoạn giâm cành:25 – 300C, 70 –80%. 1.3.2. Thời kì trưởng thành: Sau giai đoạn cây con, cỏ ngọt bắt đầu phát triển nhanh có thể cắt lứa đầu sau khi trồng đến 30 – 45 ngày. Nhiệt độ thích hợp thời kỳ này là 15-300C, độ ẩm 70-75%, nhiệt độ < 50C cây sẽ chết. 1.3.3. Thời kỳ ra hoa: Cây cao từ 50-60 cm thì cây ra hoa, nếu thâm canh tốt có thể cao tới 80 cm mới ra hoa.Cỏ ngọt là cây phản ứng với ánh sáng nên thường ra hoa từ tháng 6-10 dương lịch, từ tháng 10 -12 cỏ ngọt chỉ cao từ 15- 20 cm đã ra hoa. Do đó, thời kì này cần tăng số lần thu hoạch. 1.4.Các yếu tố ảnh hưởng: 1.4.1. Thời vụ: Ở nước ta cỏ ngọt sinh trưởng quanh năm, nhưng cho thu hoạch cao nhất từ tháng 4 đến tháng 11 dương lịch (trừ 3 tháng rét nhất là tháng 12, tháng 1 và tháng 2 ở phía Bắc. Bởi vậy cỏ ngọt nên được trồng vào tháng 4 đến tháng 9, nhưng để có thu hoạch cao ngay từ những năm đầu nên trồng vào tháng 4 và 5 Dương lịch, trong điều kiện đất đai cho phép có thể trồng từ tháng 2-3, nhưng thời gian đầu cây sinh trưởng kém và thu hoạch thấp, chậm. 1.4.2. Làm đất: Cỏ ngọt không kén đất nhưng năng suất cao nhất trên loại đất thịt, pha cát , tơi xốp, thoát nước. Tránh trồng cỏ ngọt trên đất sét và cỏ ngọt cũng không chịu đất mặn. Cỏ ngọt ưa đất chua, có pH = 4 – 5. Tuy nhiên cây này có thể trồng ở đất có độ pH từ 6-7. có khi PH có thể lên đến 7,5. Trước khi trồng nên làm vệ sinh đồng ruộng và xử lý đất với các loại thuốc sát trùng: Furazan, Falizan, thuốc sát khuẩn PCNB (pentachloronitrobenzene) và các loại thuốc khác. 1.4.3. Phân bón: Cỏ ngọt là cây cho thu hoạch nhiều lứa trong năm, bởi vậy nó yêu cầu lượng dinh dưỡng lớn. Sản phẩm thu hoạch là lá xanh nên bón nhiều phân sẽ cho thu hoạch cao. Tuy nhiên cần bón cân đối giữa đạm, lân và Kali. Bón nhiều đạm sẽ tăng dư lượng nitrat trong lá, giảm chất lượng sản phẩm. Một loại phân hữu rất tốt để cung cấp dinh dưỡng và cải thiện cấu trúc cho đất trước khi trồng cỏ ngọt là dạng compost: compost thường được sản xuất bằng cách ủ các rác thải sinh hoạt, để compost phát huy tác dụng tối đa thì nên trộn compost vài tháng trước khi trồng. 1.4.4. Mật độ, khoảng cách Đất có độ phì cao nên trồng với mật độ 15-16 cây/m2. Đất đồi, gò, đất xấu nên trồng 18-20 cây/m2 Tuỳ theo điều kiện từng nơi để bố trí khoảng cách cây khác nhau cho phù hợp và thuận tiện cho việc chăm sóc. Một số điểm lưu ý khi trồng: Cây con phải đảm bảo chất lượng Sau khi trồng cần tưới đủ ẩm, tránh để khô đất nhưng cũng không tưới quá ẩm Nếu có điều kiện sau trồng nên phủ rơm rạ hoặc nilong màu vừa giữ ẩm cho cây, vừa hạn chế cỏ dại. 1.4.5. Chăm Sóc: Cỏ ngọt yêu cầu đất tơi xốp, có độ thoáng cao, do đó cần xới xáo thường xuyên, đặc biệt ở giai đoạn đầu, sau khi trồng cây còn yếu, sinh trưởng chậm, cần làm cỏ kịp thời. Sau mỗi lứa cắt nên xáo xới, nhặt sạch cỏ dại và bón thúc. Một số điểm cần lưu ý: Làm cỏ nhẹ tay, tránh làm đứt rễ vì hệ rễ cỏ ngọt ăn nông và yếu, tuyệt đối không phun thuốc trừ cỏ. Không làm cỏ ngay sau các trận mưa, tốt nhất nên để vài ngày cho cây cứng cáp, se mặt luống, xới xáo để tăng độ thoáng cho đất. 1.4.6. Tưới tiêu: Tuỳ theo độ ẩm mà có chế độ tưới tiêu thích hợp. Tốt nhất ở giai đoạn cây con nên tưới phun mưa, nhưng khi cây đã lớn thì nên tưới rãnh cây. Khi mưa nhiều phải lập tức tháo nước cho cây tránh hiện tượng để cây bị chết ẻo. Cỏ ngọt ưa ẩm nhưng lại không chịu được úng, để có năng suất cao nhất nên giữ độ ẩm từ 70-80% độ ẩm đồng ruộng. 1.4.7.Ánh sáng: Không được trồng trong bong râm vì cây cỏ ngọt là cây ưa sáng mạnh. Cây phải được trồng ở những nơi có đầy đủ ánh sáng mặt trời. 1.5 Phân bố và tình hình trồng trọt: 1.5.1. Phân bố: Cỏ ngọt được trồng chủ yếu ở Paraguay, Brazil, Nhật Bản và Trung Quốc. Chúng được nhập vào nước ta từ năm 1988 trồng thử nghiệm. Hiện nay Cỏ ngọt đã thích ứng với những vùng khí hậu khác nhau của nước ta, sinh trưởng tốt tại Sông Bé, Lâm Ðồng, Ðắc Lắc, Hà Nội, Hà Tây, Hoà Bình, Vĩnh Phú, Yên Bái. Năm Sản lượng (tấn) Nguồn cỏ ngọt (tấn) Nhật Bản Hàn Quốc Đài Loan Trung Quốc Các nước khác 1982 70 200 30 200 200 70 1983 1000 300 30 150 450 70 1984 1400 200 0 200 1000 0 1985 1600 200 0 150 1200 50 1986 1500 200 0 150 1100 50 1987 1700 200 0 200 1300 100 Bảng 1.1. Tình hình sản xuất và sử dụng cỏ ngọt ở một số nước trên Thế giới 1.5.2. Tình hình trồng trọt nước ta: Hiện nay, cỏ ngọt được trồng rất nhiều và diện tích ngày càng được người dân mở rộng ở huyện Khoái Châu của tỉnh Hưng yên. Điển hình là ở xã An Vĩ thuộc hiện này, là địa phương trồng nhiều cỏ ngọt nhất ở huyện này, diện tích trồng cỏ ngọt đã lên đến gần 25 ha. Gần đây trên địa bàn tỉnh Bắc Giang Công Hình 1.4.Cánh đồng cỏ ngọt ty Cổ phần Stevia Ventures và Trung tâm Nghiên cứu Giống và Phát triển cây trồng Hà Nội (Viện Dược liệu) phối hợp với Sở Khoa Học và Công Nghệ Bắc Giang, UBND xã Nội Hoàng (huyện Yên Dũng) đã tổ chức hội nghị triển khai dự án cây cỏ ngọt với kế hoạch là mở rộng diện tích vùng nguyên liệu cỏ ngọt để đáp ứng thị trường xuất khẩu. Mỗi lứa cỏ, nếu chăm sóc tốt chỉ khoảng 1 tháng là cho thu hoạch. Tuy nhiên, nhiều hộ có kinh nghiệm trồng cỏ ngọt cho biết, cỏ ngọt đòi hỏi cả công chăm sóc, vốn đầu tư về phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và kỹ thuật canh tác nên chi phí cho trồng cỏ ngọt cũng cao hơn nhiều so với trồng lúa. Đất trồng cỏ phải đánh luống cao, có rãnh chứa nước và thoát nước, đủ độ ẩm thường xuyên nhưng không được ngập úng. Nên nếu giá thu mua cao thì người dân lãi cao, nếu giá xuống thấp cộng với năng suất giảm thì sẽ lãi ít hoặc thua lỗ. Chỉ cần những rủi ro nhỏ như: nắng dài ngày thiếu nước tưới, mưa vài ngày không tiêu nước kịp là có thể bị mất trắng. Mặt khác, việc trồng và mua bán cỏ ngọt tại Khoái Châu vẫn ở dạng tự phát, tiêu thụ sản phẩm dựa vào tư thương, giá cả biến động theo thị trường nên dù hiện nay giá cao nhưng bấp bênh, đầu ra không ổn định. 1.6. Thu hoạch và bảo quản: 1.6.1. Thu hoạch: Nên tiến hành sớm đợt thu hái đầu tiên để kích thích rễ, thúc đầy sự nảy mầm mới. Khối lượng thân, lá và chất lượng cỏ ngọt đạt cao nhất ở thời kỳ trước khi nở hoa. Bởi vậy, thu hoạch cần tiến hành ở giai đoạn hình thành nụ, chú ý không để cây ra hoa mới thu hái vì như thế nó sẽ giảm chất lượng sản phẩm. Cỏ ngọt được cắt nhanh tay và xếp thành từng bó lớn và được vận chuyển về sân phơi. Những thửa ruộng mới thu hoạch tiếp tục được bón phân, làm cỏ, tưới nước để cỏ phát triển tốt. Cỏ ngọt có thể cho thu hoạch 8-10 lứa/năm. Sau trồng 35-40 ngày có thể thu hoạch lứa thứ nhất, sau thu hoạch 7-10 ngày, khi thấy các mầm nách bắt đầu nhú (hoặc nhú cao khoảng 2cm), xới đất và bón thúc. Vào mùa xuân và mùa hè thì khoảng 35-40 ngày thu hoạch một lứa còn vào Thu-Đông thì 15-20 ngày. Vào vụ Thu Đông do cây nhanh ra nụ nên số lần thu hoạch phải tăng lên, nhưng năng suất mỗi lứa thu thấp hơn vụ Xuân Hè. Ngoài ra số lần và năng suất mỗi lứa thu hoạch phụ thuộc vào chế độ chăm sóc. Để hạn chế số lượng cây chết khô sau khi thu hoạch đảm bảo mật độ có thể thu 1/2 hoặc 3/4 số cành trên cây, sau đó khi những cành này nhú ra cho thu tiếp phần còn lại. Khi thu hoạch, thân và cành được cắt cách mặt đất 15cm, nếu cắt thấp hơn thì cây dễ bị chết khô. Chú ý không thu hoạch trong những ngày có mưa lớn. Trước khi thu 1-2 ngày không tưới nước, thu vào sáng sớm. Lần thứ nhất cách gốc 15-20cm, sau 5 lần thu cây vào già, gốc to và nếu có điều kiện nên đốn sát gốc. 1.6.2. Bảo quản: Phần lá sau khi thu hoạch đem rửa sạch, phơi nắng hoặc sấy thông gió cho đến khi khô. Sau khi phơi 1 – 2 ngày thì tuốt lá và bảo quản lá khô trong túi nilông để tránh hút ẩm. Bảo quản trong nơi khô mát, hàm lượng nước trong lá khô dưới 10%, tạp chất dưới 5% Trong thời kỳ có mưa phải sấy bằng máy hoặc là sấy ở 300C trong 24h. Trong quá trình phơi sấy phải đảo nhẹ và không xếp lớp. Để sản phẩm lá khô có chất lượng cao, cần đảm bảo các đặc điểm cơ bản sau: + Hình dáng bên ngoài: Lá khô có 1 phần cành ngọn + Màu sắc: Nguyên liệu có màu xanh tự nhiên + Mùi: Có mùi cỏ khô và mùi thơm đặc trưng của cỏ ngọt. + Độ ẩm: <10% + Tạp chất: không có lá mốc và đen, các tạp chất khác nhỏ hơn 5%. Hạt lấy giống: Sau khi hạt được thu hái, hạt được đóng bao thật kỹ và bảo quản ở nhiệt độ <50C . 1.7. Thành phần hóa học của cỏ ngọt: Chất Thành phần % Protein 6,2% Lipit 5,6% Carbohydrates tổng số 52,8% Stevioside 15% Các chất hoà tan trong nước 42% Bảng 1.2. Thành phần % các chất trong cây cỏ ngọt Thành phần hóa học của cỏ ngọt rất phức tạp, có hàng chục glycoside khác nhau và sau đây là các chất tạo ngọt chính trong của cỏ ngọt : 1.7.1. Stevioside ( Steviol glycosides ) Công thức hoá học: C38H60O18 Công thức cấu tạo : hình bên Khi thuỷ phân một phân tử Stevioside sẽ cho 3 phân tử Steviol và Isosteviol. Thông qua phương pháp ion hoá khi chúng trao đổi ion đã nghiên cứu và tìm ra được công thức hoá học của các loại đường trên. Hình 1.5. stevioside Stevioside là tinh thể hinh kim, điểm nóng chảy 202-204ºC, ít tan trong cồn. Độ ngọt gấp 110-270 (300) lần đường Sucrose. Vì vậy nó cho ta cảm giác rất ngọt. Đặc biệt là không tạo Calorie và rất ổn định ở nhiệt độ cao 198ºC ( 388ºF ), nhưng không trở nên đậm màu hay trở thành đường Caramen đặc. Hàm lượng: 4-13% trọng lượng chất khô. 1.7.2. Steviol Công thức hoá học: C20H30O3 Công thức cấu tạo : Steviol là thành phần không đường của Glucosides, nó là cơ sở để xây dựng nên các phân tử đường khác. Ví dụ như Stevioside và Rebaudioside A. Hình 1.6. Steviol 1.7.3. Steviolbioside Công thức cấu tạo: R1 là H, R2 là G-G Là chất có hàm lượng rất nhỏ ( vết ). Bên cạnh Stevioside là Rebaudioside, số lượng ít hơn nhưng ngọt hơn stevioside 1,2-1,5 lần. Hình 1.7. Steviolbioside 1.7.4. Rebaudioside A Công thức hoá học: C44H70O23.3H 2O Công thức cấu tạo: R1 là G, R2 là G (2G) Rebaudioside A là chất kết tinh không màu, điểm nóng chảy là 242-244ºC, có độ ngọt rất cao bằng 130-320 lần đường Sucrose. Hàm lượng: 2-4% trọng lượng chất khô. Hình 1.8. Ribaudiside A 1.7.5. Rebaudioside B Công thức hoá học: C38H60O18.2H2O Công thức cấu tạo: R1 là H, R2 là G(2G) Rebaudioside B là chất kết tinh không màu, điểm nóng chảy 193-195ºC. Hàm lượng rất nhỏ ( vết ) vào khoảng 0,03-0,07% 1.7.6. Rebaudioside C ( Dulcoside – B) Công thức hoá học: C44H70O22.3H2O Công thức cấu tạo: R1 là G, R2 là G(G)Rh Rebaudioside C có điểm nóng chảy 235-238ºC. Nó ngọt gấp 40-60 lần Sucrose. Hàm lượng: 1-2% trọng lượng chất khô 1.7.7. Rebaudioside D Công thức cấu tạo: R1 là -G-G, R2 là G(2G) Có điểm nóng chảy 283-286ºC Hàm lượng rất nhỏ ( vết ) 1.7.8. Dulcosides A Công thức cấu tạo: R1 là G, R2 là G-Rh Có độ ngọt gấp 30 lần đường Sucrose Hàm lượng: 0,5-1% trọng lượng chất khô Ngoài ra, trong cỏ ngọt còn có các chất khác với khối lượng rất nhỏ : 3 sterol (stigmasterol, sitosterol, campesterol) 8 flavonoid : Rutin… 2 chất dễ bốc hơi :  caryophyllen, spathuienol Một số kim loại như theo thứ tự từ nhiều tới ít: Ca, Mg, Fe, Mn, Sr, Cu, Cr, Cd. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM Sản phẩm đường ăn kiêng: 2.1.1. Khái niệm : Đường ăn kiêng là dạng đường thay thế tự nhiên chỉ cung cấp vị ngọt nhưng không cung cấp năng lượng cho cơ thể. Không giống như đường mía, đường ăn kiêng không chứa cacbohydrat nên nó cũng không làm tăng lượng đường trong máu. 2.1.2. Phân loại các sản phẩm: Trên thị trường hiện nay có các loại sản phẩm đường được chế biến từ chiết xuất stevioside của cây cỏ ngọt như sau: 2.1.2.1. Thuốc thay thế đường trắng cho người béo phì: Tên gọi: Thuốc số 104 STEVIA Công dụng: Hạ đường huyết cho bệnh nhân bị bệnh tiểu đường. Ngoài ra, sản phẩm này còn có tác dụng là giảm sự thèm ăn đường, ăn tinh bột và nhờ vậy mà hiện nay STEVIA đang rất thịnh hành với các bệnh nhân tiểu đường hoặc những người muốn xuống cân. Hình 2.1. 104 Stevia Sản phẩm này không những được ưa chuộng tại Mỹ mà còn nhiều nước khác trên thế giới. 2.1.2.2. Tinh chất bột thay thế đường: Tên gọi: 105 STEVIA. Công dụng: Sản phẩm này cũng có công dụng giống như sản phẩm 104 STEVIA nó thay thế đường trắng đối với người béo phì Giảm thiểu sự thèm ăn đường, ăn tinh bột. Dùng cho các bệnh nhân tiểu đường hoặc những người muốn xuống cân . Hình 2.2 105 STEVIA 2.1.2.3. Stevia Extract trắngbột (25 g): Thành phần: 100% chất chiết từ stevia nguyên chất trong đó có tối thiểu là 90% stevioside (gồm 40% rebaudiosde A). Đặc điểm: Sản phẩm này rất ngọt không có dư vị đắng khi sử dụng ít. Stevia Extract có nhiệt độ ổn định và an toàn cho bệnh nhân tiểu đường vì không có calore, không carbohydrats và không hypoglycemics. Có chất lượng tinh khiết cao. Được Kosher chứng nhận. Stevia Extract được sử dụng cho các loại bánh nướng và các nhu cầu của nấu ăn. Hình 2.3. Stevia Extract trắng bột 2.1.2.4. Stevia Plus Fiber Packets: Mô tả: Dạng gói nhỏ cho vào hộp giấy, trong hộ có 100 gói nhỏ, mỗi gói nhỏ có trọng lượng gram. Đặc điểm: Có vị và chất lượng cao nhất trong các loại đường Stevia. Hoàn toàn tự nhiên không có chất nhân tạo. Không calore, không glycemic, không aspartame, không đường tinh chế, không maltodextrin, không saccarin. An toàn cho bệnh nhân tiểu đường vì không có carbohydrate và có chứa chất xơ. Tuyệt vời cho nấu ăn và không ngọt giống đường hóa học. Được Kosher chứng nhận. Hình 2.4: Stevia Plus Fiber Packets 2.1.2.5. Stevia dạng viên nén: Đặc điểm: Đây là chất ngọt tự nhiên, được bào chế dưới dạng viên thuốc Herboagar. Stevia có dạng gần đường và đang được sử dụng như một dạng thay thế đường và chất ngọt nhân tạo. Sử dụng stevia tinh khiết, duy trì các điều kiện vệ sinh tiêu chuẩn làm cho sản phẩm này rất hữu ích cho tất cả các cá nhân có ý thức và giúp y tế trong việc quản lý các bệnh. Công dụng: Tiểu đường: giúp kích hoạt các tế bào của tuyến tụy tiết insulin Nhiều hơn đồng thời làm tăng dung nạp glucose ở bệnh nhân tiểu đường. Cao huyết áp. Hình 2.5. Stevia dạng viên nén Chống sâu răng. Giảm cân. Điển hình cho da mụn và các bệnh khác. 2.2. Các sản phẩm từ cỏ ngọt ở Việt Nam: Chè Artiso – Cỏ ngọt: Thành phần: lá, thân và rễ artiso, cỏ ngọt và hương liệu tự nhiên. Công dụng: làm nước giải khát, mát gan, thông mật, giải độc, an thần, hạ cholesterol. Do trung tâm cây thuốc Đà Lạt sản xuất. Hình 2.6. Hình Chè Artiso – Cỏ ngọt Chè sâm quy – cỏ ngọt: Thành phần: sâm ngọc linh, tam thất, đương quy, thục địa, táo, long nhãn, ngũ gia bì và cỏ ngọt. Công dụng: bổ huyết, tăng lực, tiêu hóa, tiêu độc, giải nhiệt, giúp giảm tiêu đường, ngủ ngon. Do trung tâm cây thuốc Đà Lạt sản xuất. Hình 2.7. Chè sâm quy – cỏ ngọt Chè Stevin: Thành phần: lá dừa cạn (Folia vincae roseae), cúc hoa (Flores chrysangthemi sinensis), hoa hòe (Flores sopharae japonica) và cỏ ngọt. Công dụng: tăng sức đàn hồi, làm bền vững thành mạch máu, có tác dụng lưu thông khí huyết, chống nhiễm xạ. Do xí nghiệp Dược phẩm trung ương 2, Hà nội sản xuất. Chè ngọt Sweet tea Thành phần: chè đen và cỏ ngọt. Công dụng: làm đồ uống giải nhiệt. Do nhà máy chè Kim Anh sản xuất. Hình 2.8. Chè ngọt Chè thảo mộc Sweet herb tea Thành phần: chè đen, cỏ ngọt (được chế biến theo quy trình lên men) Công dụng: làm đồ uống giải nhiệt Do nhà máy chè Kim Anh sản xuất Ngoài ra còn nhiều loại chè giải nhiệt được kết hợp với cỏ ngọt như nhân trần – cỏ ngọt, thảo quyết minh – cỏ ngọt, hoa hòe – cỏ ngọt,… Hình 2.9. Chè thảo mộc Cỏ ngọt Phơi khô Nghiền,xay mịn Chiết, trích ly Thu dịch chiết Thu dịch Chưng cất 1 Chưng cất 2 Rửa Cô đặc Loại tinh dầu Ethanol 80% Ether dầu n-butanol Bã ethanol Tinh dầu Kết tủa Sấy phun Bột stevioside n-butanol methanol methanol 2.3. Quy trình sản xuất: 2.3.1. Sơ đồ công nghệ: Thuyết minh sơ đồ: Sau khi cỏ ngọt được thu hoạch về, bước đầu tiên của người nông dân là phải phơi khô để có thể dễ dàng bảo quản và vận chuyển. Cỏ ngọt sau khi phơi khô được, bảo quản ở nhiệt độ khoảng 20-300C và bán cho các nhà máy sản xuất. Tại nhà máy, lượng cỏ ngọt này được nghiền và xay nhuyễn thành bột dược liệu. Bột dược liệu này được hồi lưu 4 lần bằng ethanol 80%. Tập trung dịch chiết lại, chưng cất để thu lại lượng dung môi, rồi cô tới rắn. Hòa tan rắn bằng nước nóng, lọc. Loại bỏ mỡ bằng ether dầu. Nước ngọt sau khi đã loại bỏ mỡ, cô đặc cách thủy để đuổi hết ether dầu và để dịch ngọt đậm đặc hơn. Chiết stevioside bằng n-butanol bão hòa nước cho đến khi cho đến khi dịch nước không còn stevioside nữa. Rửa dịch n-butanol bằng nước bão hòa n-butanol. Chưng cất để thu hồi n-butanol và cô đặc để được rắn stevioside thô. Hòa rắn sevioside thô trong methanol vừa đủ để kết tinh lạnh. Lọc lấy tủa rồi sấy khô đến khối lượng không đổi để thu được bột chiết phẩm stevioside. 2.3.2.1. Làm khô: Mục đích: cỏ ngọt được phơi nhầm mục đích giảm ẩm, có thể bảo quản nguyên liệu được lâu và dễ dàng hơn. Các phương pháp: Có thể phơi trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời hoặc dùng phương pháp sấy khô. Khi phơi dưới ánh nắng mặt trời, phải đảm bảo đầy đủ ánh sáng, không bị bóng râm che khuất. Rải các cành lá khô và phân tán chúng trong nắng, độ ẩm thấp ( dưới 60%). Tuyệt đối không để ướt nước hay gặp phải mưa khi phơi vì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của như làm mất màu xanh, hương vị của cỏ ngọt. Hình 2.10. Lá cỏ ngọt đã nghiền. Sấy thân cây và các lá xanh phải được hoàn tất sau khi thu hoạch bằng cách sử dụng các lò sấy. Tùy thuộc vào điều kiện và thời tiết, mật độ, có thể mất 24-48 giờ để làm khô cỏ ngọt ở nhiệt độ 40-50oC. Có thể loại nước trong các lò nướng điện cho đến lúc khô giòn, nhiệt độ thấp (100F-110F) là phương pháp tuyệt vời nhất. Nếu làm thủ công tại gia đình thì có thể làm khô cỏ ngọt bằng cách treo ngược chúng lên các vị trí ấm của các bếp lò. Biến đổi: Gỉam hàm lượng ẩm. Yêu cầu: Cỏ ngọt sau khi sấy phải có độ ẩm khoảng 8%. Khi khô lá vẫn còn xanh. Người ta ước tính khoảng 21500kg/ ha được sấy xuống còn 6000kg/ha theo trọng lượng khô. Các yếu tố ảnh hưởng: Thời gian: nếu thời gian phơi hoặc sấy cỏ ngọt quá lâu, thì chất lượng cỏ ngọt thấp vì làm giảm hương vị của chúng. Đồng thời, lượng stevioside sẽ bị mất đi. Nếu thời gian phơi sấy nhỏ hơn 8 giờ thì lượng stevioside mất đi rất ít. Nhiệt độ: nếu nhiệt độ sấy quá cao cũng làm mất lượng chất ngọt có trong cây cỏ này. 2.3.2.2. Nghiền, xay mịn: Vì thân cây có hàm lượng ngọt ít nên khi sản xuất người ta không dùng thân cây mà đem ủ làm phân hữu cơ. Phần lá sau khi làm khô được nén lại và bảo quản trong các bịch nilon để tránh hút ẩm. Mục đích: Tạo điều kiện cho các dung môi có thể thẩm thầu vào bên trong, tận thu được tối đa lượng chất ngọt cần trích ly. Các biến đổi: Làm giảm kích thước của lá cỏ ngọt. 2.3.2.3. Chiết, trích ly: Mục đích: Thu các glycoside có trong cỏ ngọt. Đồng thời loại bỏ những chất tạo nên dư vị không mong muốn cho sản phẩm. Các phương pháp: Hiện nay cáo rất nhiều nghiên cứu cho việc chiết tách chất ngọt có trong cây cỏ ngọt. Dưới đây là một số phương pháp có thể áp dụng được: Chiết bằng các dung môi (ethanol): Nguyên tắc: Quá trình này hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp, ở cuối giai đoạn hoạt động nhiệt độ từ 0-10oC. Để kiểm soát nhiệt độ này người ta thêm vào các mảnh nước đá cùng với lá khô. Để nâng cao việc tách các hợp chất không mong muốn người ta duy trì nhiệt độ của dung môi từ 2-6 oC tốt nhất là 2oC, tại nhiệt độ này có thể chiết xuất được các hợp chất cao phân tử không mong muốn, lipit và các hợp chất đắng. Người ta dùng áp lực để phun dung môi vào bồn chứa, để tạo ra một dòng chảy áp lực liên tục. một áp lực tích cực sẽ hổ trợ tích cực trong việc kiểm soát các dòng chảy của dung môi và thời gian lưu lại của dung môi trong bồn chứa. Một áp lực thích hợp nhất là 140kPa. Lưu lượng chảy của dung môi : 24-30 ml/ phút. Các yếu tố ảnh hưởng: Tỷ lệ dung môi: Cũng được kiểm soát để nâng cao tính chọn lọc, với lượng nguyên liệu lá ít hơn dung môi thì số lượng các hợp chất không mong muốn sẽ được loại bỏ nhiều hơn. Tuy nhiên với số lượng dung môi quá nhiều thì độ ngọt của các hợp chất mong muốn sẽ giảm. tỉ lệ tích hợp giữa dung môi và lá thích hợp khoảng từ 0,03-0,1:1, cũng có thể sử dụng tỉ lệ 1: 0,05. Lưu lượng chảy của dung môi và thời gian ngâm cùa nguyên liệu: Hai yếu tố này cũng rất quan trọng. Thời gian thường 10-20 phút hoặc cao hơn tùy thuộc vào kích thước bồn chứa. Điều này không cần hạn chế mà tùy thuộc vào điều kiện kinh tế hay vấn đề rút ngắn thời gian. Kích thước ảnh hưởng đến quá trình chiết, năng suất chiết tăng cao nếu nguyên liệu được tán nhỏ. Hiệu quả của việc chiết các chất ngọt cũng được tăng cường nếu ở trong môi trường axit. PH tốt nhất ở đây là khoảng từ 2-4 nhưng hiệu quả nhất là ở pH =2. Ngoài ra ở pH này thì các hợp chất cao phân tử không mong muốn như protein và acid tannic được loại trừ khỏi các hợp chất ngọt. Để tạo ra môi trường axit này người ta thêm vào các hợp chất có chứa ion H+ như axit photphoric hoặc axit sulfuric. Ngoài ra, các ion khác như canxi cũng có thể được sử dụng. Chiết bằng CO2 siêu tới hạn: Ưu điểm: Cacbon dioside được dùng để loại bỏ các thành phần không mong muốn tạo nên các vi đắng không mong muốn của các chất ngọt. một nguyên nhân nữa mà người ta sử dụng hợp chất này là an toàn cho sinh lý, không cháy nổ, không gây hại cho môi trường , được phép sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, không để lại cặn trong sản phẩm và có sẵn với một số lượng lớn nhờ các phương pháp tạo khí cacbonic. Việc chiết tách chất ngọt trong cỏ ngọt bằng phương pháp này, sản phẩm có thể được sử dụng như chất ngọt cho nước giải khát với nồng độ thích hợp thì sẽ không tạo hậu vị. đặc tính của chất ngọt này vượt trội so với các chất ngọt tổng hợp khác vì được đặc trưng bởi cấu hình ma mùi vị cũng giống với đường mía. Hình 2.11. Sơ đồ tạo khí siêu tới hạn Nguyên tắc: Cacbon dioxide được nâng lên điều kiện siêu tới hạn (áp suất trên 72,9 bar, nhiệt độ trên 31°C) bởi một bộ tạo áp lực; nhiệt độ được nâng dần tới nhiệt độ để trích ly bằng một phương tiện trao đổi nhiệt trong điều kiện đẳng áp. Sau đó khí cacbon dioxide được nạp vào bình chiết có chứa nguyên liệu để tiến hành công đoạn chiết Sau khi chiết thì chất tải chiết xuất sẽ được giảm áp suất xuống 72,9 bar, nhiệt độ cũng hạ xuống tạo điều kiện cho các khí ngưng tụ tạo thành các dòng chất lỏng giàu chất ngọt chiết xuất. Tiếp theo quá trình này là giai đoạn giải khí nén, để tách các chất ngọt ra, chất lỏng ngưng tụ ở giai đoạn trước được được làm bay hơi khi nhiệt độ tăng đến khoảng 25-500C. Người ta sẽ tiến hành thu dịch chiết này để tiến hành những bước xử lý tiếp theo. Phần khí được tái tạo bằng cách hạ nhiệt độ để khí về trạng thái lỏng, có thể được xử lý và sử dụng cho những lần chiết tách tiếp theo. Nếu sử dụng cacbon dioxide lỏng thì nhiệt độ nằm trong khoảng 0-310C, tốt nhất là 5-310C và áp suất 40-72,9 bar. Các bước xử lý trong trường hợp này cũng giống các bước trong việc xử lý bằng cacbon dioxide siêu tới hạn. Điều kiện: Điều kiện tối ưu cho quá trình này là : nhiệt độ khoảng 600C, áp suất 300 bar và tỉ lệ giữa CO2 và nguyên liệu ban đầu dao động trong khoảng 8-100kg/kg nguyên liệu. Yếu tố ảnh hưởng: Để có hiệu suất khai thác tốt thí lúc bắt đầu nhập liệu cần chý ý đến tỉ lệ giữa khối lượng của lượng bột nguyên liệu và khối lượng củakhí cacbon dioxide cần được cung cấp. Theo nguyên cứu này thì tỉ lệ tương đối giữa khối lượng CO2 và lượng nguyên liệu ban đầu là từ 8-100kg CO2/kg nguyên liệu ban đầu. Nếu tỉ lệ chỉ có 5kg CO2/kg nguyên liệu ban đầu thì không có kết quả trong việc loại bỏ các dư vị không mong muốn. Loại tinh dầu: Cũng là phần quan trọng trong việc tách chiết vì hàm lượng tinh dầu và những chất được xem là lipit có trong cỏ ngọt chiếm tới 5.6%. trong quy trình này người ta dùng ether dầu để tách thành phần lipit. Ngoài ra, chúng ta có thể sử dụng n-hexan để tách lượng tinh dầu này. 2.3.2.4. Các giai đoạn chưng cất: Các dung môi được sử dụng để chiết tách chất ngọt stevioside có trong cỏ ngọt theo phương pháp này đều là các dung môi có tính độc cho cơ thể con người vì vậy cần phải loại bỏ chúng sau mỗi công đoạn sử dụng. Trong quy trình công nghệ trên có hai lần chưng cất là chưng cất 2 và chưng cất 2, hai quá trình này đều sử dụng một phương pháp chung, đó chính là phương pháp chưng cất cách thủy. Chưng cất 1: Dùng để loại bỏ dung môi ethanol, ethanol nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 độ C), sôi ở nhiệt độ 78,39 độ C. Vì vậy, khi đun cách thủy ethanol dễ dàng bay hơi. Chưng cất 2: Dùng để loại bỏ dung môi ether dầu, cũng tương tự như ethanol, ether dầu cũng có nhiệt độ sôi và khối lượng riêng thấp hơn nước nên se bay hơi trước. Kết tủa stevioside thô: Mục đích: thu kết tủa stevioside. Phương pháp: Thông thường để kết tinh stevioside về dạng rắn thô là người ta sử dụng dung môi methanol. Trước khi cho methanol vào dịch ngọt đậm đặc thí người ta cho nước vào trước để hòa tan dịch ngọt đậm đặc, sau đó cho methanol vào với lượng vừa đủ, để kết tinh lạnh. Tuy nhiên, khi sử dụng dung môi methanol có những hạn chế là methanol là một dung môi độc có hại cho sinh lý con người, không được sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Vì vậy, sản phẩm ngọt stevioside sau khi sản xuất có thể gây hại cho sức khỏe của con người. Do đó, trong sản xuất người ta đã đưa ra một phương pháp khác để tạo kết tủa stevioside. Các nguyên liệu đã được chiết tách thì dịch chiết có chứa stevioside sẽ được xử lý với các muối có hóa trị 2 hoặc 3 như canxi hidroxit, canxi clorua, canxi oxit, các muối nhôm hoặc muối sắt bằng việc duy trì độ PH trong khoảng từ 8-10 và liên tục kích động trong vòng 2-5 phút để thu được kết tủa, tủa này được rửa và tách bằng nhiều nước ngọt để loại bỏ hết dung môi đã sử dụng ở các công đoạn trước. 2.3.2.6. Cô đặc: Mục đích: Giai đoạn này nhằm mục đích nâng nồng độ chất khô của dịch trích để chuẩn bị cho quá trình sấy. Đồng thời loại bỏ dung môi methanol một cách triệt để vì vậy người ta sử dụng phương pháp cô đặc bốc hơi. Biến đổi: tăng hàm lượng chất khô. 2.3.2.7. Sấy phun : Sấy phun có rất nhiều dạng như máy sấy phun có đáy phẳng, sấy phun kiểu trục quay, sấy phun kiểu, máy sấy phun dạng hình nón, máy sấy phun dạng tổ hợp. Nhưng trên thực tế sản xuất thì người ta thấy rằng sản phầm của máy sấy phun hình nón là tốt nhất. Vì vậy, trong giai đoạn sấy chất ngọt stevioside sẽ áp dụng phương pháp sấy phun hình nón. Mục đích: Phương pháp này có tác dụng làm khô sản phẩm, sản phẩm tạo ra ở dạng bột như mong muốn mà không cần phải nghiền lại. Biến đổi: giảm nồng độ chất khô. Yêu cầu: Sau khi cô đặc nồng độ chất khô phải trên 10% mới có thể tiến hành sấy phun được. Ưu điểm, nhược điểm: Ưu điểm: Ít biến đổi, thời gian sấy ngắn do quá trình sấy được tiến hành nhanh chóng nên nhiệt độ của vật liệu sấy thấp. sản phẩm dạng bột nhỏ không cần nghiền lại và có độ hòa tan lớn. Vì sấy quá nhanh nhiệt độ của vật liệu sấy trong suốt chu kỳ sấy không vượt quá nhiệt độ của ẩm bốc hơi (60-700C) và thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của tác nhân sấy. Cơ giới hóa, dễ điều khiển. Năng suất cao, làm việc liên tục vì dung dịch đem sấy chảy qua đĩa có đầu phun với vòng quay lớn, nhờ đó các tiểu phần chất lỏng biến thành những hạt rất nhỏ dạng sương mù và bề mặt hoạt hóa của chất lỏng tăng lên. Ít ăn mòn thiết bị do phòng dùng để sấy được làm bằng thép không rỉ. Chi phí lao động thấp, vận hành và bảo dưỡng đơn giản Nhược điểm: Vốn đầu tư cao. Không linh động, kích thước lớn do cường độ sấy nhỏ, tốc độ chuyển động của tác nhân sấy không cao. Không thích cho sản phẩm có tỷ trọng lớn. Năng lượng nhiều (bơm cao áp, hàm lượng ẩm nhập liệu cao). Thiết bị phức tạp (cơ cấu phun, hệ thống thu hồi bụi, tháo dỡ sản phẩm). Cấu tạo và hoạt động: Thiết bị có năng suất bốc hơi là 1500-3500 kg/h. Máy sấy gồm: vỏ trụ 9 có đáy hình nón để tháo bột khô. Dung dịch đưa vào sấy bị phun ra nhờ cơ cấu ly tâm 13 có đĩa số 10. Tác nhân sấy đưa vào phần trên của thiết bị theo ống dẫn 7. Ở cuối ống 7 có cơ cấu phun hình nón 8. Nhờ cơ cấu 8 tạo ra dòng xoáy của khí đưa vào, các dòng chất lỏng được phun bằng đĩa bị bao phủ bởi dòng không khí vả chuyển xuống dưới. Ẩm được bốc hơi , các phần tử bột nhỏ còn lại lắng xuống ở đáy hình nón và tháo cơ cấu 1 để chuyển sản phẩm vào hệ băng tải khí động học. Để tẩy sạch các tiểu phần của sản phẩm bám trên tường, lắp máy rung 17. Tác nhân sấy bị thải có mang theo các tiểu phần nhỏ ra khỏi thiết bị sấy qua ống dẫn 2 vào xyclon để tách bột. Để khảo sát bên trong, có xe nâng 4, nguồn chiếu sáng 6 và cửa 5. Tấm ngăn máy sấy 11 có các van bảo hiểm ở dạng các đĩa chồng nhau và dạng đường ống 12 để xả khí sấy khi tăng áp suất đáng kể. Đĩa phun 10 quay với tốc độ 10000 vòng/phút từ động cơ qua hộp giảm tốc. Để bôi trơn cơ cấu phun, ở phần trên của thiết bị có lắp cơ ấu phun, ở phần trên của thiết bị có cơ cấu cơ học và bộ lọc mỡ 14. Vô lăng điện 15 dùng để nâng cơ cấu phun. Để tránh cháy sản phẩm trong máy người ta đặt các cơ cấu bảo hiểm 3 và 18. Máy sấy có thể đặt trong phòng kín hay ngoài trời. Chú ý: Để đạt được yêu cầu chất lượng về vị ngọt thì nhiệt độ không khí nóng đi vào khoảng 200-2600C, và nhiệt độ của không khí ra là 107-1210C. Hình 2.12. Sơ đồ mặt cắt của thiết bị sấy phun. 2.4. Xác định các điểm kiểm soát tới hạn: Nguyên liệu/ Công đoạn chế biến. Mối nguy tiềm ẩn cần nhận biết hoặc kiểm soát Mối nguy có ý nghĩa (đáng kể) về an toàn(C/K) Biện pháp phòng ngừa có thể áp dụng để khống chế mối nguy có ý nghĩa (đáng kể) Điểm kiểm soát tới hạn(C/K) Tiếp nhận nguyên liệu Sinh học: - Sâu bệnh. C - Không nhận nguyên liệu có các bệnh nấm mốc. C Hóa học: -Dư lượng phân bón, kim loại nặng, chất kích thích tăng trưởng. C -Không nhận lô nguyên liệu không đảm bảo nguồn gốc. -Trả hàng nếu phát hiện nguyên liệu dư lượng phân bón, chất kích thích tăng trưởng. C Vật lý: -Đất, cát. K - Các công đoạn tiếp theo để loại trừ hoặc giảm thiểu mối nguy. K Phơi khô Vật lý: - Cát bụi, côn trùng. K - Kiểm soát bằng SSOP. K Nghiền, xay mịn. Vật lý: - Đất cát trong thiết bị. K - Kiểm soát bằng SSOP, GMP. K Hoá học: - Hóa chất nhiễm từ thiết bị. C - Kiểm soát bằng GMP. K Chiết, trích ly. Sinh học: - Nhiễm vi sinh vật. K - Kiểm soát bằng SSOP, GMP. K Vật lý: - Bã còn sót lại. - Côn trùng. K K - Kiểm tra hệ thống màng lọc. - Kiểm soát bằng SSOP. K Thu dịch chiết. Sinh học: - Nhiễm vi sinh vật. K - Kiểm soát bằng SSOP, GMP. K Các giai đoạn chưng cất. - Thời gian, nhiệt độ. C C Thu dịch, rửa. Sinh học: - Nhiễm vi sinh vật. K - Kiểm soát bằng SSOP, GMP. K Cô đặc. Nhiệt độ và thời gian. C C Sấy phun Nhiệt độ và thời gian. C C Chương 3: Sản phẩm Bột stevioside cũng là một dạng đường nên nó cũng có một số chỉ tiêu cảm quan giống đường tinh luyện như sau: 3.1. Chỉ tiêu cảm quan: Chỉ tiêu Yêu cầu Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục. Mùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi lạ. Màu sắc Tinh thể trắng óng ánh. Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong suốt. Bảng 3.1. Chỉ tiêu cảm quan của đường (theo TCVN 6958: 2001) 3.2. Chỉ tiêu hóa lý: STT Tên chỉ tiêu Mức 1 Độ Pol, (oZ) không nhỏ hơn 99.8 2 Hàm lượng đường khử, %khối lượng(m/m), không lớn hơn 0.03 3 Tro dẫn điện, %khối lượng(m/m), không lớn hơn 0.03 4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3h, %khối lượng(m/m), không lớn hơn 0.05 Bảng 3.2. Chỉ tiêu hóa lý của đường (theo TCVN 6958:2001) Các chất nhiễm bẩn, mức tối đa: Asen ( As ) = 1 mg/kg; đồng ( Cu )= 2mg/kg; chì ( Pb )=0.5 mg/kg 3.3. Chỉ tiêu vi sinh: Tên chỉ tiêu Yêu cầu Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFU/10g, không lớn hơn 200 Nấm men, CFU/10, không lớn hơn 10 Nấm mốc, CFU/10g, không lớn hơn 10 Bảng 3.3: Các chỉ tiêu vi sinh (theo TCVN 7270:2003) KẾT LUẬN Không ai có thể phủ nhận giá trị của cây cỏ ngọt. Tuy nhiên cây cỏ ngọt có giá trị về dinh dưỡng chứ không mang gía trị về chữa bệnh. Cây cỏ ngọt mang hàm lượng đường rất cao và là nguyên liệu sạch, vì vậy có thể chế biến để thay thế đường hoá học. Con người cần khai thác triệt để ưu điểm này của nó. Cỏ ngọt được xem là một dược liệu thiên nhiên rất tốt không tạo calorie nên rất thích hợp để làm giảm cân, không gây độc hại, không có tác dụng phụ và rất tốt cho người cao tuổi. Cỏ ngọt không làm bẩn răng , không gây sâu răng , bảo vệ vệ sinh răng miệng ,và củng giúp vào việc làm lành càc vết thương ngoài da . Bổ tim , lợi tiểu , làm giảm áp huyết ở những người cao máu , và đặc biệt nhất là đối với những người bị bệnh tiểu đường , cỏ ngọt giúp tụy tạng trong việc tiết chất insulin. Dịch lá Stevia có khuynh hướng giúp đem glucose vào trong tế bào, nhờ vậy đường lượng trong máu được giảm xuống đi phần nào. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Quách Đĩnh, Nguyễn Văn Thoa, Nguyễn Văn Tiếp (1996). Công nghệ sau thu hoạch và chế biến rau quả. NXB KHKT. 2. Trần Bích Lam, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu “Thí nghiệm hoá sinh thực phẩm” NXB. ĐHQG TP.HCM. Lê Ngọc Tú Hoá sinh công nghiệp NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 13.