Khảo sát thực trạng vệ sinh an toàn thực phẩm tại bếp ăn công nghiệp của công...
bao-cao-sua-bot-dua
1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC
----------o0o----------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU VI BAO CHẤT BÉO
ĐỂ SẢN XUẤT BỘT SỮA DỪA HÒA TAN
SVTH : HỒ THANH TRIỂU
MSSV : 60302974
CBHD : GS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
BỘ MÔN : KỸ THUẬT THỰC PHẨM
TP Hồ Chí Minh, 01/2008
i
2. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
6. LỜI CẢM ƠN
Con xin cảm ơn cha mẹ đã nuôi nấng, dạy dỗ con nên
người. Cha mẹ đã luôn ủng hộ, động viên con trong suốt
thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Văn Việt Mẫn đã
tận tình hướng dẫn để em hoàn thành tốt luận văn.
Em cũng xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô,
đặc biệt là các Thầy Cô trong bộ môn Công nghệ Thực
phẩm. Thầy Cô đã truyền cho em những kiến thức quý
báu, cũng như đã hỗ trợ em rất nhiều để em thực hiện bài
luận này thành công.
Cuối cùng, tôi xin cám ơn các bạn trong lớp đã luôn
nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm luận
văn.
ii
7. MỤC LỤC
Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................................2
1.1 Khái quát về dừa [2,9,12].............................................................................2
1.2 Sữa dừa........................................................................................................7
1.3 Sản phẩm bột sữa dừa hòa tan....................................................................10
1.4 Khái quát về kĩ thuật vi bao (Microencapsulation) [14, 22, 26, 27]...........10
1.5 Quy trình công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan.....................................28
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................................31
1.6 Nguyên liệu................................................................................................31
1.7 Phương pháp nghiên cứu............................................................................31
1.8 Các phương pháp phân tích........................................................................35
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.......................................................................................37
1.9 Khảo sát ảnh hưởng của chế độ đồng hóa đến quá trình vi bao.................37
1.10 Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện bảo quản trong các loại bao bì khác
nhau đến chất lượng sản phẩm.............................................................43
Kết luận và kiến nghị.................................................................................................63
ii
10. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Tên đầy đủ Kí hiệu
Chất béo khan từ sữa (Anhydrous Milk Fat) AMF
Chỉ số acid (Acid Equivalent) av
Chỉ số peroxyde (Peroxyde Equivalent) pov
Chỉ số DE (Dextrose Equivalence) DE
Độ ẩm w
Hàm lượng béo lý thuyết trong sản phẩm (Method Fat) MF
Hàm lượng béo tổng (Total Fat) TF
Hàm lượng béo tự do (Free Fat) FF
Hiệu suất thu hồi chất khô (Drying Yield) DY
Hiệu suất vi bao chất béo (MicroEncapsulation Yield) MEY
Hiệu quả vi bao chất béo (MicroEncapsulation Efficiency) MEE
Kính hiển vi điện từ quét (Scaned Electronic Microscope) SEM
Maltodextrin DE 17 MD17
Polyamide PA
Polyethylene PE
Polypropylene PP
Polyvinylcloride PVC
Soy protein isolate (hàm lượng protein 90%) SPI
Sweet Whey Powder hàm lượng protein 11% SWP11
Whey Protein Concentrate hàm lượng protein 80% WPC80
v
12. MỞ ĐẦU
Việt Nam là một quốc gia có nguồn nguyên liệu dừa phong phú với chất lượng
rất tốt. Tuy có điểm mạnh về nguyên liệu nhưng số lượng các sản phẩm chế biến công
nghiệp từ dừa hiện nay vẫn còn ít và chưa phong phú về mặt chủng loại. Nước dừa và
nước cốt dừa là những thành phần giàu dinh dưỡng nhất từ trái dừa. Đặc biệt, nước cốt
dừa được xem là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình chế biến nhiều loại món
ăn truyền thống ở các nước trong khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, đây là một nguyên
liệu giàu béo và rất dễ bị hư hỏng do vi sinh vật nên quá trình sử dụng và bảo quản gặp
nhiều khó khăn. Do đó, yêu cầu cấp thiết đặt ra là cần phải chế biến nguồn nguyên liệu
giàu dinh dưỡng này để giữ được chất lượng và kéo dài thời gian sử dụng.
Một trong những giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề trên là sử dụng kĩ thuật
vi bao chất béo trong nước cốt dừa bằng phương pháp sấy phun để sản xuất bột sữa
dừa. Kĩ thuật này tạo ra sản phẩm có chất lượng cao và ổn định, thời gian bảo quản
kéo dài do sản phẩm có độ ẩm thấp.
Kĩ thuật vi bao có lịch sử phát triển hơn 50 năm và hiện nay được ứng dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất như thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Với kĩ thuật
vi bao, chúng ta có thể giải quyết được nhiều vấn đề như hạn chế sự tổn thất chất
hương, chất màu tự nhiên, chất dinh dưỡng hay chất mẫn cảm với nhiệt độ có trong
sản phẩm.
Bột sữa dừa hòa tan không phải là một sản phẩm mới trên thị trường thế giới, nó
đã được sản xuất nhiều ở các quốc gia có diện tích trồng dừa lớn như Philippines,
Malaysia, Indonesia và Sri Lanka. Tuy nhiên cho đến nay, các kết quả nghiên cứu cho
thấy chất lượng của sản phẩm sản xuất bằng phương pháp này vẫn chưa thật tốt. Ta
cần hạn chế hiện tượng oxy hóa chất béo của bột sữa dừa trong quá trình sấy cũng như
trong quá trình bảo quản sản phẩm.
Từ các nguyên nhân kể trên, chúng tôi xác định mục tiêu của nghiên cứu này là
tối ưu hóa một số thông số của quá trình vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun
và lựa chọn phương pháp phù hợp để bảo quản sản phẩm bột sữa dừa hòa tan.
1
13. Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Khái quát về dừa [2,9,12]
Cây dừa có tên khoa học là Cocos nucifera L, thuộc ngành Hiển hoa bí tử, nhóm
Đơn tử diệp, bộ Spacidiflorales, họ Palmae, chi Cocos, loài Nucifera. Đặc điểm của bộ
này là thân tròn, suông, không nhánh, có mo bao lấy phát hoa. Hoa được mang trên
một gié to, gọi là buồng, hoa dừa là loại tạp tính (có cả hoa đực, hoa cái lẫn hoa lưỡng
tính).
Cây dừa là cây công nghiệp dài ngày, sống trong vùng nhiệt đới, thích nghi dễ
dàng trên nhiều vùng sinh thái khác nhau. Dừa là loài ít kén chọn đất, có thể mọc trên
nhiều loại đất khác nhau: đất cát ven biển, đất sét nặng ven biển, đất phù sa ven sông,
đất giồng cát, đất quanh vùng thổ cư. Nhiệt độ thích hợp nhất cho cây dừa phát triển là
27 – 29°C; nhiệt độ dưới 20°C kéo dài sẽ làm giảm năng suất dừa, nhưng nếu nhiệt độ
thấp hơn 15°C sẽ làm dừa bị rối loạn sinh lý, gây rụng trái non. Độ ẩm không khí thích
hợp cho dừa vào khoảng 60 – 90%, khi độ ẩm thấp dưới 60%, dừa sẽ bị rụng trái non
vì quá khô hạn. Ngoài ra, dừa là cây ưa sáng, nên nếu trồng trong bóng râm thì sẽ lâu
cho trái. Dừa sẽ mọc và cho trái tốt khi có tổng số giờ chiếu sáng trong năm tối thiểu là
2.000 giờ.
Trái dừa là một quả nhân cứng đơn mầm, bao gồm một gáo cứng bao bọc phần
cơm dừa bên trong; bên ngoài là lớp xơ dừa dày. Cấu tạo cắt ngang trái dừa già từ
ngoài vào trong gồm có hai phần, là lớp biểu bì và hạt. Lớp biểu bì được chia thành
nhiều phần: phía ngoài là lớp biểu bì nhẵn, có sáp; kế đến là lớp trung bì (vỏ quả giữa)
chứa xơ màu nâu, trong cùng là lớp gỗ màu vàng nâu rất cứng, gọi là lớp nội bì (vỏ
quả trong hay gáo dừa). Dưới lớp nội bì là hạt dừa. Cấu tạo của hạt dừa như sau: bên
ngoài là vỏ hạt (lớp màng mỏng màu nâu đỏ, dính chặt vào gáo); bên trong chứa phôi
nhũ (còn gọi là cơm dừa) trắng bóng, dày 1 – 2 cm và nước dừa, có màu trắng đục,
chiếm ¾ lòng gáo.
Một trái dừa khi chín có thành phần trung bình như sau (theo phần trăm khối
lượng trái): cơm dừa (30%), vỏ dừa (33,5%), gáo dừa (15%), và nước dừa (21%).
2
14. 1.1.1 Phân loại dừa
Có thể phân loại các giống dừa theo đặc tính của trái, theo hoa tự hay theo
phương pháp thụ phấn. Nếu phân loại theo phương pháp thụ phấn, có thể chia thành ba
nhóm dừa sau: dừa cao, dừa lùn và dừa lai. Đặc tính của các nhóm dừa được thể hiện
trong bảng 1.1.
Dừa được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới thuộc châu Á, châu Phi và châu Mỹ
La tinh như Indonesia, Phillipine, Malaysia, Ấn Độ, Việt Nam, Mexico, Côte
d’Ivoire… Trong đó, Indonesia và Phillipine là hai quốc gia có sản lượng dừa nhiều
nhất thế giới.
Bảng 1.1: Đặc điểm các giống dừa [2]
Dừa cao Dừa lùn Dừa lai
Thân cao 18 – 20 m, ở Thân cao trung bình, cao
Thân nhỏ, cao khoảng 5 m,
phần gốc cách mặt đất 50 hơn dừa lùn nhưng thấp
không có phần phình ở
cm có phần phình ra, tán lá hơn dừa cao, gốc có phần
gốc, tán lá ít (20 – 22 lá).
nhiều (38 – 40 lá). phình ra.
Cho trái muộn (sau 5 – 7
Cho trái sớm, sống khoảng Thời gian cho trái xấp xỉ
năm trồng), sống lâu (90 –
30 – 40 năm. nhóm dừa lùn.
100 năm).
Trái nhỏ, cây cho nhiều Cơm, dầu dừa tốt như
Trái to, phẩm chất cơm, trái, nhưng chất lượng nhóm dừa cao, nhưng cho
xơ, dầu dừa tốt. cơm, dầu, xơ dừa không tốt số trái và sản lượng cơm
bằng nhóm dừa cao. dừa cao hơn.
Thụ phấn chéo. Tự thụ phấn. Thụ phấn nhân tạo.
Chống chịu được điều kiện Không chịu được điều kiện Mẫn cảm với sự thay đổi
khắc nghiệt của khí hậu, khắc nghiệt của khí hậu, độ ẩm của đất, nhưng
đất đai, không kháng được đất đai (dễ bị kiến vương, kháng được các bệnh nguy
các bệnh nguy hiểm như đuông phá hoại), nhưng hiểm như Lethal yellow,
Lethal yellow, Cadang kháng được các bệnh nguy Cadang cadang.
3
15. hiểm như Lethal yellow,
cadang.
Cadang cadang.
Ở nước ta, cây dừa được trồng nhiều ở Bến Tre (đồng bằng sông Cửu Long) và
các tỉnh ven biển miền Trung: Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa… Việt Nam có những
giống dừa rất tốt, không kém gì các giống dừa tốt trên thế giới. Ở đồng bằng sông Cửu
Long, có thể xếp các giống dừa thành 3 nhóm:
b) Nhóm có hiệu quả kinh tế cao
Đây là các giống cho năng suất và hàm lượng dầu cao, phẩm chất cơm và xơ dừa
tốt, thích hợp cho công nghiệp dầu và xơ dừa, bao gồm các giống sau:
Dừa Ta: thuộc nhóm dừa cao, trái cỡ trung bình, 3 khía rõ rệt, cơm dày 1,1 – 1,2
cm, sau khi trồng 5 năm thì cho trái, khoảng 4.000 – 4.500 trái cho 1 tấn cơm dừa khô.
Dừa ta chống chịu rất tốt với các điều kiện khắc nghiệt của khí hậu, đất đai. Tùy theo
màu sắc của vỏ trái, ta có giống dừa Ta xanh và Ta vàng.
Dừa Lửa: thuộc nhóm dừa cao, cỡ trái trung bình đến to, dạng trái tròn. Sản
lượng cơm dừa tương đương với giống dừa Ta.
Dừa Nhím: thuộc nhóm dừa cao, dạng trái hơi dài, có 3 khía rõ rệt, đầu có núm,
trái từ nhỏ đến trung bình, cơm dày 1,1 – 1,2 cm. Sản lượng xấp xỉ giống dừa Ta. Tùy
theo màu sắc vỏ trái, ta có giống Nhím xanh và Nhím vàng.
Dừa Dâu: thuộc nhóm dừa lai, trái cỡ hơi nhỏ, dạng trái tròn, 3 khía không rõ.
Trái tuy hơi nhỏ nhưng xơ mỏng nên hàm lượng cơm dừa trong trái khá cao, đặc biệt
hàm lượng dầu cao nhất trong các giống dừa hiện nay (66%). Dừa Dâu trồng tốt mỗi
năm cho 14 – 16 buồng, mỗi buồng từ 10 – 15 trái, khoảng 4.500 – 5.000 trái cho 1 tấn
cơm dừa khô. Tùy theo màu sắc của vỏ trái, ta có các giống dừa Dâu xanh, Dâu đỏ và
Dâu vàng.
c) Nhóm cho nước dừa tươi
4
16. Gồm các giống cho trái nhỏ, lượng cơm dừa thấp nhưng nước rất ngọt:
Dừa Ẻo: thuộc nhóm dừa cao, cỡ trái nhỏ nhất trong các giống hiện nay, mỗi
buồng cho 30 – 50 trái.
Dừa Xiêm: thuộc nhóm dừa lùn, mỗi năm cho 16 – 18 buồng, trung bình mỗi
buồng 20 trái. Tùy theo màu sắc vỏ trái, ta có các giống Xiêm xanh và Xiêm đỏ.
Dừa Tam Quan: thuộc nhóm dừa lùn, trái có kích thước trung bình. Trái có màu
vàng ngà.
d) Nhóm có hiệu quả kinh tế thấp
Gồm các giống có lượng cơm dừa thấp, tỉ lệ đậu trái thấp, ít có hiệu quả kinh tế:
Dừa Dứa (hay Dừa Bông), Dừa Sáp (dừa đặc ruột, không có nước), Dừa Dang, Dừa
Bị.
Trong các giống dừa được trồng ở Việt Nam, giống dừa Ta là giống được trồng
nhiều nhất (chiếm 65 – 75% diện tích), hơn nữa, chúng cho sản lượng cơm dừa cao
cũng như chất lượng cơm dừa tốt nên phù hợp để sản xuất bột sữa dừa.
1.1.2 Cơm dừa
Người ta thu hoạch dừa khi độ tuổi của nó được 10 – 12 tháng, gọi là dừa khô.
Trong thành phần của trái dừa khô, cơm dừa là phần có giá trị dinh dưỡng nhất. Thành
phần hóa học của cơm dừa thể hiện trong bảng 1.2:
5
17. Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cơm dừa [12]
Thành phần Hàm lượng (% khối lượng)
Nước 44,0 – 52,5
Protein 3,0 – 4,3
Carbohydrates tổng 9,0 – 10,0
Xơ 2,1 – 3,4
Chất béo 34,7 – 38,2
Tro 0,8 – 1,3
Từ cơm dừa, người ta chế biến ra rất nhiều sản phẩm khác nhau, như trong quy
trình dưới đây:
1 : dùng trong công nghệ sản xuất bánh, kẹo và các thực phẩm khác.
2 : dùng chủ yếu trong công nghệ hóa học (xà phòng, bột giặt, dầu chải tóc…).
3 : dùng làm thức ăn gia súc.
Hình 2 - Các sản phẩm chế biến từ cơm dừa
6
18. 1.2 Sữa dừa
Sữa dừa hay còn gọi là nước cốt dừa, có dạng nhũ tương, màu trắng đục, nhận
được khi ép cơm dừa tươi nạo nhuyễn trong điều kiện có hay không bổ sung nước.
Thành phần hóa học trong sữa dừa khi ép từ cơm dừa tươi thay đổi tùy theo
giống dừa, vị trí địa lý, độ chín của trái dừa, phương pháp trích ly và mức độ sử dụng
dung môi (thường là nước) để trích ly. Bảng 1.3 thể hiện các thành phần hóa học trong
nước cốt dừa được ép trực tiếp từ cơm dừa mà không bổ sung nước.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của sữa dừa (không bổ sung nước khi ép) theo
các tác giả khác nhau [12]
Nathaneal Popper và Jeganathan
Thành phần Anon (1984)
(1954) cộng sự (1966) (1970)
Độ ẩm (%) 50,0 54,1 50,0 53,9
Chất béo (%) 39,8 32,2 40,0 34,7
Protein (N x 6,25) (%) 2,8 4,4 3,0 3,6
Tro (%) 1,2 1,0 1,5 1,2
Carbohydrate (%) 6,2 8,3 5,5 6,6
Carbohydrate trong sữa dừa chủ yếu là đường (phần lớn là sucrose) và tinh bột.
Những chất khoáng chính trong nước cốt gồm có phosphorus, calcium và potassium.
Ngoài ra, trong nước cốt dừa mới ép còn chứa một lượng nhỏ vitamin B và acid
ascorbic.
Dựa vào độ tan của các protein, 80% lượng protein trong sữa dừa là các phân
đoạn khác nhau của albumin và globulin. Trong đó, chỉ có 30% protein là có thể hòa
tan vào nước, những protein còn lại đóng vai trò là chất tạo nhũ cho các hạt cầu béo
trong nước cốt dừa. Thành phần các amino acid của các phân đoạn albumin và
globulin trong sữa dừa thể hiện trong bảng 1.4 (theo Kwon & cộng sự, 1996). Qua đó,
có thể thấy nước cốt dừa là một nguồn giàu các amino acid không thay thế, duy chỉ có
hàm lượng methionine hơi thấp so với yêu cầu về dinh dưỡng.
7
19. Bảng 1.2: Thành phần các amino acid của các phân đoạn albumin và globulin
trong sữa dừa (g/100g protein) [12]
Amino acid Albumin Globulin
Isoleucine 2,8 4,1
Leucine 3,9 6,5
Lysine 5,1 3,5
Methionine 1,2 2,9
Phenylalanine 2,7 5,9
Threonine 3,3 3,3
Valine 3,5 7,5
Histidine 1,8 1,9
Tyrosine 3,0 3,7
Aspartic acid 5,6 8,9
Proline 2,7 3,4
Serine 3,1 5,0
Glutamic acid 24,9 17,5
Glycine 4,0 4,9
Alanine 2,9 4,1
Arginine 17,9 15,0
Sữa dừa dễ bị tách pha, do hệ nhũ tương dầu – nước trong sữa không bền. Các
giọt béo ở gần nhau dễ dàng kết hợp lại tạo thành giọt có kích thước lớn hơn, nổi lên
trên và hình thành một lớp đặc gọi là lớp kem. Lớp bên dưới là nước cùng với các chất
tan trong nước. Một số nghiên cứu cho thấy hệ nhũ tương trong sữa dừa kém bền nhất
trong khoảng pH 3,5 – 6,0 và ổn định nhất ở hai khoảng pH 1,5 – 2,0 và pH 6,5 (theo
Monera & del Rosario (1982, 1988)). Từ đó, người ta bổ sung vào sữa dừa các chất
nhũ hóa (như natri caseinate, stearoyl lactylate…) kết hợp với phương pháp đồng hóa
áp lực cao để cải thiện độ bền của hệ nhũ tương này.
Sữa dừa nếu không xử lý sẽ hư hỏng rất nhanh, ngay cả trong điều kiện bảo quản
lạnh. Thời gian một thế hệ của vi khuẩn trong sữa dừa ở 10°C là 232 phút, nếu ở 30°C
là 44 phút. Sữa dừa là một môi trường khá giàu dinh dưỡng cho các vi sinh vật phát
8
20. triển. Trong sữa dừa thường gặp các vi khuẩn thuộc giống Bacillus, Achromobacter,
Microbacterium, Micrococcus, Brevibacterium và một số loại coliform; một số nấm
như Penicillium, Geotricum, Mucor, Fusarium và Saccharomyces. Tiêu chuẩn vi sinh
của sữa dừa thể hiện trong bảng 1.5.
Bảng 1.3: Tiêu chuẩn vi sinh của sữa dừa (theo Tiêu chuẩn về các sản phẩm từ
dừa APCC, 1994) [12]
Tên Số lượng
Vi sinh vật phân giải chất béo, vi khuẩn Ít hơn 10 khuẩn lạc/g sản phẩm
đường ruột, và Staphylococci
Tổng số vi khuẩn hiếu khí Không lớn hơn 50.000 khuẩn lạc/ml đối
với 4 trong 5 mẫu thử, mẫu còn lại không
vượt quá 100.000 khuẩn lạc/ml.
Escherichia coli Không phát hiện trong 0,1 ml sản phẩm
đối với 4 trong 5 mẫu thử, mẫu còn lại
không phát hiện trong 0,01 ml sản phẩm.
Vibrio cholerae, Salmonella, Listeria Âm tính trong 25 g mẫu thử.
monocytogenes
Bên cạnh sự hư hỏng do vi sinh vật, sữa dừa cũng dễ dàng bị hư hỏng bởi các
phản ứng hóa học (bao gồm cả các phản ứng do enzyme xúc tác), chủ yếu là quá trình
tự oxy hóa của các acid béo không no và thủy phân chất béo gây ra mùi vị khó chịu
cho sản phẩm. Sự giải phóng các acid béo mạch ngắn như acid butyric, caproic,
caprylic và capric gây mùi ôi mạnh, còn các acid béo mạch dài trung bình như acid
lauric và myristic (đây là thành phần chính trong dầu dừa) gây ra vị chua khó chịu.
Do sữa dừa rất dễ bị hư hỏng nên người ta phải chế biến để có thể sử dụng trong
thời gian dài. Các phương pháp chế biến chủ yếu là đồng hóa, xử lý nhiệt (thanh trùng,
tiệt trùng), tách béo (ly tâm) và tách nước (sấy).
9
21. Sữa dừa nguyên hay sữa dừa gầy là một trong những thành phần không thể thiếu
trong nhiều món ăn, ví dụ như cà ri, các món tráng miệng và các sản phẩm khác như
mứt dừa, sirô dừa, một số loại bánh kẹo và thức uống.
1.3 Sản phẩm bột sữa dừa hòa tan
Bột sữa dừa hòa tan có màu trắng kem, mùi thơm của dừa và dễ hòa tan trong
nước ở nhiệt độ thường. Thông thường, từ một trái dừa, người ta có thể sản xuất được
khoảng 60 – 100 g bột sữa.
Bột sữa dừa được sữa dụng phổ biến trong công nghiệp bánh kẹo. Nó cũng được
cho vào kem (ice-cream) để tạo hương vị.
Các nhà sản xuất bột sữa dừa lớn trên thế giới nằm ở các nước Philippines,
Malaysia, Indonesia và Sri Lanka. Bảng 1.6 dưới đây thể hiện thành phần của bột sữa
dừa sản xuất bằng phương pháp sấy phun ở Malaysia và Philipines.
Bảng 1.1: Thành phần của bột sữa dừa sản xuất bằng phương pháp sấy phun
[12]
Thành phần Seow & Leong Gonzalez
(% khối lượng) (1988) (1986)
Độ ẩm 2,2 0,8 – 2,0
Chất béo 63,6 60,5
Protein (N x 6,25) 4,5 6,9
Tro 1,0 1,8
Carbohydrate 28,7 27,3
Xơ – 0,02
1.4 Khái quát về kĩ thuật vi bao (Microencapsulation) [14, 22, 26, 27]
1.4.1 Khái niệm
Theo Young S. L. (1993), kĩ thuật vi bao được định nghĩa như sau: đó là kĩ thuật
bao gói các chất rắn, lỏng hay khí (chất nền) vào trong một lớp vỏ bao cực mỏng, lớp
10
22. vỏ này sẽ giữ và bảo vệ chất nền không bị biến đổi làm giảm chất lượng (đối với
những chất nền mẫn cảm với nhiệt) hay hạn chế tổn thất (đối với chất nền dễ bay hơi),
nó chỉ giải phóng các chất nền này ra ngoài trong một số điều kiện đặc biệt [26].
Chất béo là một trong những nguyên liệu dễ bị oxy hóa dẫn đến ôi hóa, đặc biệt
khi ở nhiệt độ cao. Trước đây, trong công nghiệp sản xuất sữa bột hàm lượng béo cao,
người ta gặp rất nhiều khó khăn trong việc thu hồi sản phẩm vì bột sữa bám chặt trên
thành thiết bị. Đó là do sự hình thành của lớp chất béo bên ngoài hạt, ở nhiệt độ cao
chúng nóng chảy làm các hạt dễ bị kết dính. Ngoài ra, chất béo có thể bị oxy hóa làm
giảm chất lượng sản phẩm. Áp dụng kĩ thuật vi bao sẽ bảo vệ các chất béo, hạn chế sự
tiếp xúc của chất béo với oxy ở nhiệt độ cao nên mức độ bị oxy hóa cũng như các biến
đổi bất lợi khác được hạn chế, nhờ vậy chất lượng và hiệu suất thu hồi sản phẩm sẽ
tăng cao.
Kĩ thuật vi bao chất béo gồm hai giai đoạn sau: phân tán những hạt cầu béo kích
thước rất nhỏ (nhỏ hơn 1 µm) và cố định chúng trong lớp màng bao với đường kính
khoảng 25 µm (hình 1.2). Các hạt cầu béo sẽ được chia nhỏ và kết hợp với chất bao
nhờ quá trình đồng hóa. Nếu kích thước hạt béo càng nhỏ, số lượng các hạt béo tự do
nằm trên bề mặt các hạt bột càng ít thì lượng chất béo tiếp xúc với không khí sẽ càng
thấp, nhờ vậy có thể hạn chế lượng chất béo bị oxytrong lớp màng bao và trong
Các hạt cầu béo hóa trong quá trình sấy
quá trình bảo quản sản phẩm. (Dmax = 1µ m)
11
23. Hình 1 - Cấu tạo của hạt cầu béo được nhũ hóa
và hạt bột chứa chất béo được vi bao [14]
Người ta xác định chất lượng của sản phẩm được vi bao dựa vào hai chỉ tiêu
chính, đó là hiệu suất vi bao (MEY: Microencapsulation Yield) và hiệu quả vi bao
(MEE: Microencapsulation Efficiency).
Hiệu suất vi bao là tỉ lệ giữa lượng chất béo trong bột sản phẩm so với lượng chất
béo ban đầu trong dịch sữa [26] và được tính theo công thức sau:
Khoálöôï g chaábeù trong boäsaû phaå (g)
i n t o t n m
MEY (%) = ×100%
Khoálöôï g chaábeù trong heä õ
i n t o nhu töông ban ñaà (g)
u
Hiệu quả vi bao là mức độ các chất bao có thể bảo vệ được các phần tử vi bao
bên trong nó (chất nền) tránh sự hư hỏng cho đến khi bột thành phẩm được sử dụng.
Đó chính là tỉ lệ giữa hàm lượng chất béo không bị trích ly ra khỏi lớp phim bao khi ta
trộn bột sản phẩm với dung môi (petroleum ether) và hàm lượng béo tổng trong bột
sản phẩm [26]. Hiệu quả vi bao được xác định theo công thức dưới đây:
Haø löôï g beù toåg (%) - Haø löôï g beù töï do (%)
m n o n m n o
MEE (%) = × 100%
Haø löôï g beù toåg (%)
m n o n
Hàm lượng béo tự do là lượng chất béo bị trích ly bởi dung môi (petroleum ether)
khi ta trộn bột sản phẩm với dung môi. Theo các nhà nghiên cứu của Young (1993)
[26, 27], Kelly P. M. & Keogh M. K. (2000) [14], hàm lượng béo tự do bao gồm chất
béo trên bề mặt và chất béo nằm bên trong lớp phim bao bị trích ly bởi dung môi
petroleum ether.
Bên cạnh MEE, hàm lượng béo tự do cũng là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá
chất lượng bột thành phẩm. Trong quá trình bảo quản, chất béo sẽ dễ bị oxy hóa, làm
giảm chất lượng sản phẩm nếu như chúng ở trạng thái không được bao.
1.4.2 Tác nhân vi bao
Chất bao sử dụng trong kĩ thuật vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun phải
thỏa mãn những yêu cầu sau:
a) Độ tan tốt
12
24. Nếu chất bao tan kém trong nước, chúng sẽ không phân bố đồng đều trong dịch
lỏng, làm cho khả năng tiếp xúc với chất béo bị hạn chế, do đó mà hiệu suất vi bao sẽ
thấp. Hơn nữa, sự tạo huyền phù hay sự xuất hiện chất rắn trong dịch lỏng trước khi
sấy sẽ làm nghẽn đầu phun trong quá trình phun sương. Chất bao ưa nước sẽ giúp quá
trình hòa trộn được dễ dàng, đồng đều; nhờ vậy mà hiệu suất vi bao sẽ đạt được tối đa
sau quá trình chế biến.
b) Khả năng nhũ hóa tốt
Vì chất nền là chất béo, nên trong dịch lỏng, các hạt cầu béo sẽ dần kết hợp lại và
tách pha với pha ưa nước, kết quả là dịch lỏng sẽ không đồng nhất khi sấy. Mục đích
của quá trình vi bao là phân tán đều các hạt béo và bảo vệ chúng không bị biến đổi
dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình sấy phun. Do đó, để kết hợp dễ dàng với chất
nền, ngoài tính tan tốt, chất bao cần phải tạo được liên kết với chất ưa béo.
c) Khả năng tạo màng tốt
Để quá trình vi bao đạt hiệu quả cao, chất bao cần phải có khả năng tạo màng tốt.
Nhờ vậy, khi liên kết với các hạt béo, lớp chất bao này có thể hình thành một lớp màng
bao ngoài để bảo vệ chất nền bên trong.
d) Khả năng tách nước tốt
Mục đích của quá trình sấy phun là làm bốc hơi nhanh nước trong các hạt được
phun sương vào buồng sấy. Nếu chất bao có khả năng tách nước kém, độ ẩm của bột
thành phẩm thu được sẽ cao, lúc đó các hạt sẽ có khuynh hướng kết dính với nhau.
Ngoài ra, do khả năng kết dính cao, các hạt bột tạo thành sẽ bám chặt vào thành thiết
bị, làm cho hiệu suất thu hồi sản phẩm rất thấp.
e) Dung dịch chất bao trong nước có độ nhớt thấp
Độ nhớt của hệ nhũ tương và sự phân bố kích thước của các hạt béo sẽ quyết
định chất lượng vi bao của sản phẩm khi sấy phun. Độ nhớt cao sẽ gây trở ngại cho
quá trình phun sương, dẫn đến hạt thành phẩm có kích thước lớn, thon dài; hơn nữa,
hiệu suất sấy cũng thấp.
13
25. Các chất bao sử dụng trong công nghệ thực phẩm chủ yếu gồm có các loại gum
tự nhiên, carbohydrate, sáp và protein sữa. Trong đó, protein sữa và gum thể hiện tốt
hầu hết các yêu cầu trên, chỉ ngoại trừ độ tan không tốt lắm. Bên cạnh đó, các
carbohydrate tuy tan tốt trong nước, nhưng phần lớn không có khả năng nhũ hóa và
khả năng tạo màng kém.
1.4.3 Ứng dụng của kĩ thuật vi bao
Kĩ thuật vi bao đã được áp dụng từ những năm 50 của thế kỷ trước để bao gói
những thành phần “nhạy cảm” trong thực phẩm (các chất dễ bay hơi, mẫn cảm với
nhiệt độ…) nhằm bảo vệ các thành phần này. Kể từ đó, các nhà sản xuất thực phẩm
ngày càng chú ý đến kĩ thuật đầy tiềm năng này, bằng chứng là số lượng các nghiên
cứu về lĩnh vực này tăng với tốc độ rất nhanh, thể hiện trong hình 2.3:
Hình 1 - Số lượng các nghiên cứu kĩ thuật vi bao
bằng các phương pháp khác nhau từ 1955 đến 2005 [24]
Chỉ trong năm 2002, đã có hơn 1.000 patent về các kĩ thuật vi bao mới, 300 trong
số đó đã được áp dụng trực tiếp vào quá trình vi bao các thành phần của thực phẩm.
Dù hiện nay nhiều patent rất khó ứng dụng được vào thực tiễn vì chi phí quá cao, khả
năng công nghiệp hóa thấp và phạm vi ứng dụng hẹp nhưng những patent này đã đưa
ra những phương pháp triển vọng cho quá trình vi bao thực phẩm ứng dụng trong
14
26. những năm tới. Hiện nay, người ta quan tâm nhiều hơn đến việc điều khiển sự vận
chuyển thành phần chất nền qua lớp màng bao, nhờ đó có thể cải thiện hiệu quả tác
dụng của chất nền với thực phẩm.
Trong những năm gần đây, kĩ thuật vi bao ngày càng có một vai trò quan trọng
hơn trong nhiều ngành công nghiệp (thực phẩm, dược, mỹ phẩm). Trong công nghiệp
thực phẩm, kĩ thuật vi bao được áp dụng trên rất nhiều nguyên liệu khác nhau như các
hợp chất dễ bay hơi, các chất hương, vitamin, tinh dầu, nhựa dầu, vi khuẩn, enzyme và
khoáng chất.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu thực hiện quá trình vi bao bằng nhiều kĩ thuật
khác nhau như sấy phun, sấy lạnh, ép đùn, đĩa quay… trên các nguyên liệu khác nhau
dựa vào đặc điểm của từng phương pháp, tuy nhiên sấy phun là phương pháp phổ biến
nhất được áp dụng để vi bao các thành phần của thực phẩm.
1.4.4 Sấy phun và kỹ thuật vi bao[8, 11, 25]
a) Giới thiệu về sấy phun
Sấy phun là quá trình biến đổi dòng nhập liệu dạng lỏng (dung dịch, huyền phù,
nhũ tương) thành sản phẩm dạng bột khô dưới tác dụng của nhiệt. Dịch lỏng được
phun thành dạng hạt mịn (sương) vào trong buồng sấy, tiếp xúc với dòng không khí
nóng làm cho nước bốc hơi với tốc độ rất nhanh, tạo sản phẩm dạng bột khô, mịn.
Quá trình sấy phun có những ưu điểm như sau:
− Có thể sấy được đối với những nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt, các sản
phẩm có hoạt tính sinh học … ở áp suất thường và nhiệt độ thấp.
− Nguyên liệu tiếp xúc với tác nhân sấy trong thời gian rất ngắn, do đó nhiệt
độ của nguyên liệu không bị tăng quá cao; nhờ vậy giảm thiểu được sự biến
đổi sản phẩm cũng như hạn chế sự tổn thất của các chất dinh dưỡng mẫn
cảm với nhiệt độ.
− Phương pháp sấy phun là phương pháp liên tục, cho năng suất cao, với hệ
thống thiết bị khá đơn giản.
15
27. − Phương pháp sấy phun tạo sản phẩm dạng hạt cầu với tỉ lệ chất khô tương
đương với dung dịch nhập liệu, sản phẩm có độ đồng nhất cao về hình dạng
và kích thước.
− Kiểm soát được tính chất của sản phẩm sau khi sấy.
Tuy nhiên, phương pháp sấy phun còn tồn tại một số nhược điểm sau:
− Không sấy được dung dịch có độ nhớt quá cao hay sản phẩm yêu cầu có tỉ
trọng cao.
− Sự kém linh động trong sản xuất; ví dụ không thể tạo hạt thô với đầu phun
hạt mịn và ngược lại.
− Cần vốn đầu tư ban đầu lớn hơn so với các thiết bị sấy liên tục khác.
− Quá trình xử lý, thu hồi sản phẩm và tách bụi cũng làm tăng chi phí.
Quá trình sấy phun gồm ba giai đoạn cơ bản như sau:
− Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti vào
trong buồng sấy (giai đoạn phun sương).
− Giai đoạn trộn mẫu cần sấy với không khí nóng, khi đó sẽ diễn ra quá trình
bốc hơi nước trong mẫu.
− Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng khí thoát.
b) Vi bao chất béo trong sản xuất sữa bột
Kĩ thuật sấy phun bắt đầu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm
từ những năm 70 của thế kỷ trước, đặc biệt là trong sản xuất các sản phẩm từ sữa. Vào
thời điểm đó, chưa có nhiều nghiên cứu về kĩ thuật sấy phun cũng như các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình sấy, làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Do vậy, các sản phẩm sữa
bột chỉ sản xuất với hàm lượng chất béo trong sản phẩm không quá 26%. Trong những
năm gần đây, với mục tiêu đa dạng hóa sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của thị
trường, ngày càng có nhiều nghiên cứu về phương pháp sấy phun cũng như các kĩ
thuật mới để tăng hàm lượng chất béo trong sữa bột. Các sản phẩm này được dùng để
16
28. bổ sung vào bánh kẹo hay làm chất kem phủ bánh. Trong một nghiên cứu năm 2002, J.
Kelly đã thử nghiệm sản xuất bột sữa với hàm lượng béo rất cao từ nguyên liệu sữa
nguyên có bổ sung thêm cream, sau đó đồng hóa dung dịch và sấy. Ở đây, các protein
cùng với carbohydrate trong sữa nguyên đóng vai trò là chất bao cho thành phần béo.
J. Kelly đạt được kết quả khá tốt, sữa bột thành phẩm có hàm lượng béo 26 – 70%,
hiệu quả vi bao có thể tăng lên rất cao. Kết quả được thể hiện trong hình 1.4:
60% 120%
50% 100%
Haø löôï g beù töïdo
Hieä quaû bao (% )
trong saû phaå (% )
40% 80%
m
o
vi
30% 60%
n
m n
20% 40%
u
10% 20%
0% 0%
0% 20% 40% 60% 80%
Haø löôï g beù toå g trong saû phaå (% )
m n o n n m
Haø löôï g beù töïdo
m n o Hieä quaû bao
u vi
Hình 1 - Ảnh hưởng của hàm lượng béo tổng đến lượng béo tự do
và hiệu quả vi bao trong bột sữa [13]
Ở đây, hiệu quả vi bao đạt đến 97,8% khi hàm lượng béo trong sữa bột là 30%.
Khi hàm lượng chất béo tăng lên, hàm lượng chất béo tự do cũng tăng theo, do vậy
làm giảm hiệu quả vi bao. Cụ thể ở hàm lượng béo là 70%, hiệu quả vi bao chỉ còn
46,7%.
Năm 1993, Young S. L. đã nghiên cứu khả năng vi bao của whey protein và hỗn
hợp whey protein với carbohydrate trên chất béo khan từ sữa (AMF). Đối với nhóm
chất bao là whey protein, ông tiến hành khảo sát ảnh hưởng của whey protein isolate
17
29. (WPI); whey protein concentrate hàm lượng protein 50% (WP50) và whey protein
concentrate hàm lượng protein 75% (WPC75) đến hiệu quả vi bao. Hàm lượng chất
khô của dung dịch chất bao thay đổi: 10; 20; và 30%; tỉ lệ của chất béo so với chất bao
là 0,25; 0,5; 0,75. Kết quả khảo sát của Young được trình bày trong các đồ thị ở hình
1.5.
18
30. 100%
Hieä quaû bao (% )
80%
60%
u vi 40%
20%
0%
0 0,25 0,5 0,75 1
Tæ khoálöôï g chaá beù so vôùWPI
leä i n t o i
100%
Hieä quaû bao (% )
80%
60%
vi
40%
u
20%
0%
0 0,25 0,5 0,75 1
Tæ khoálöôï g chaá beù so vôùWPC75
leä i n t o i
100%
Hieä quaû bao (% )
90%
80%
vi
70%
u
60%
50%
0 0,25 0,5 0,75 1
Tæ khoálöôï g chaá beù so vôùWPC50
leä i n t o i
Hình 2 - Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dung dịch trước sấy
và tỉ lệ chất bao sử dụng đến hiệu quả vi bao – Nồng độ chất khô của dung
dịch bao: 10% (), 20% (), 30% () – 2 mẫu sử dụng chất bao WPI và
19
31. WPC50 với nồng độ chất khô dung dịch 30% có độ nhớt cao nên không sấy
được [27]
Qua kết quả trên, ta thấy hiệu quả vi bao càng tốt khi tỉ lệ chất béo so với chất
bao càng thấp và nồng độ chất khô của dung dịch vi bao càng cao. Nói cách khác,
lượng chất bao càng nhiều so với chất béo thì hiệu quả vi bao đạt được càng tốt. Trong
3 loại whey protein đã khảo sát, WP50 cho hiệu quả vi bao cao hơn hẳn so với WPI và
WPC75. Young đã giải thích kết quả này dựa vào thành phần hóa học của 3 loại whey
protein (bảng 1.7).
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của các loại whey protein
WPI WPC75 WP50
Protein (%) 95,4 76,5 51,8
Tro (%) 1,84 3,5 5,2
Chất béo (%) 8,0 4,0
Lactose (%) 10,0 37,1
Độ ẩm (%) 2,68 2,0 1,9
Như vậy với WP50, bên cạnh chất bao là protein, lactose (37,1%) cũng tham gia
vào quá trình vi bao chất béo, giúp cải thiện hiệu quả vi bao cho sản phẩm. Để khẳng
định điều này, Young đã kiểm tra hiệu quả vi bao của hỗn hợp WPI và lactose với các
tỉ lệ khác nhau trong điều kiện nồng độ chất khô của dung dịch bao là 20% và tỉ lệ chất
béo so với chất bao là 0,75. Kết quả khảo sát thể hiện trong hình 1.6:
20
32. 100%
Hiệu quả vivi bao (% )
Hieä quaûbao (%)
80%
60%
40%
u
20%
0%
0% 25% 50% 75% 100%
Haø löôï g lactose trong chaá bao
m n t
(% khoálöôï g)
i n
Hình 3 - Ảnh hưởng của hàm lượng lactose trong thành phần chất bao
Hàm lượng lactose trong chất bao bao khối lượng)
đến hiệu quả vi (% [27]
Ta thấy, với sự tham gia của lactose, hiệu quả vi bao chất béo được cải thiện rõ
rệt. Khi hàm lượng lactose sử dụng trong chất bao là 50%, tương ứng với tỉ lệ khối
lượng của WPI : lactose là 1 : 1, hiệu quả vi bao lên đến 95%. Lactose không có tính
chất như các chất hoạt động bề mặt nên gần như không tham gia vào quá trình hình
thành lớp phim bao ở bề mặt hệ nhũ tương dầu – nước.
Bên cạnh đó, khi theo dõi sự thay đổi các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm trong quá
trình bảo quản, Young (1993) nhận thấy rằng những mẫu để trong môi trường ẩm thì
giá trị MEE – hiệu quả vi bao – bị giảm đi đáng kể [27]. Từ đó, ông đã tiến hành khảo
sát ảnh hưởng của độ ẩm không khí (11,3 – 64,3%) đến giá trị hiệu quả vi bao của bột
thành phẩm và thu được kết quả như sau: hiệu quả vi bao chất béo của sản phẩm sử
dụng hỗn hợp chất bao WPI và lactose (tỉ lệ khối lượng 1 : 1) không thay đổi khi độ
ẩm của môi trường xung quanh dao động trong khoảng 11,3 – 36,2%, nhưng giảm
nhanh từ 95% xuống còn 63% khi sản phẩm được đặt trong môi trường có độ ẩm
không khí là 64,3%. Mặt khác, hiệu quả vi bao ở những mẫu chỉ sử dụng WPI làm
chất bao vẫn ổn định trong điều kiện trên. Khi quan sát mẫu sản phẩm dùng hỗn hợp
chất bao WPI và lactose với tỉ lệ khối lượng 1 : 1 dưới kính hiển vi điện tử, ông thấy
xuất hiện nhiều tinh thể lactose trên bề mặt hạt (khi mẫu được bảo quản trong môi
21
33. trường có độ ẩm 64,3%). Tuy nhiên, các mẫu được bảo quản trong môi trường có độ
ẩm thấp không thấy xuất hiện hiện tượng này.
Từ kết quả này, Young đã cho rằng khi lactose ở trạng thái vô định hình, nó đóng
vai trò như một chất độn háo nước, tạo một lớp điện tích xung quanh hạt béo đã được
vi bao, nhờ vậy nó làm giảm khả năng khuếch tán của dung môi petroleum ether qua
màng bao, hạn chế lượng chất béo bị hòa tan bởi dung môi, do đó làm tăng giá trị hiệu
quả vi bao cho sản phẩm. Khi lactose chuyển sang trạng thái tinh thể, dung môi sẽ
khuếch tán qua màng bao dễ dàng hơn, trích ly được nhiều chất béo hơn, vì vậy làm
giảm giá trị hiệu quả vi bao của sản phẩm [27].
Theo kết luận trên, có thể thấy được tính ưu việt của chất bao WP50 là có hàm
lượng lactose cao hơn hẳn so với WPI và WPC75. Tuy nhiên, kết quả lại cho thấy hiệu
quả vi bao của sản phẩm dùng chất bao là WPI cao hơn so với sử dụng WPC75 dù
WPI không có lactose. Đó là vì trong thành phần của WPC75 có chứa chất béo từ sữa
(8%), còn WPI thì không; nên tính kị nước của màng bao WPC75 cao hơn WPI. Nhờ
vậy mà dung môi petroleum ether sẽ dễ dàng khuếch tán qua lớp màng bao WPC75
hơn và làm cho giá trị hiệu quả vi bao của WPC75 thấp hơn.
Để xác định chính xác ảnh hưởng của carbohydrate đến giá trị hiệu quả vi bao
sản phẩm, Young (1993) [28] đã tiến hành khảo sát quá trình vi bao chất béo khan của
sữa (Anhydrous Milk Fat – AMF), sử dụng chất bao là hỗn hợp giữa WPI và các loại
carbohydrate khác nhau (Maltodextrin DE 11 và 18, syrup DE 28). Tổng nồng độ chất
khô trong dung dịch vi bao là 20% (thay đổi tỉ lệ khối lượng carbohydrate so với khối
lượng hỗn hợp chất bao ở các giá trị 0,25; 0,5; 0,75), tỉ lệ khối lượng chất béo so với
chất bao được cố định là 0,75. Kết quả xác định giá trị hiệu quả vi bao chất béo của
các mẫu được thể hiện trong hình 1.7:
22
34. 100%
90%
Hieä quaû bao (%)
Hiệu quả vi bao (% ) 80%
70%
60%
vi
50%
u
40%
30%
20%
0% 25% 50% 75%
Haø löôï g carbohydrate trong chaá bao
m n t
(% khoálöôï g)
i n
DE 11 DE 18 DE 28
Hình 4 - Ảnh hưởng của hàm lượng carbohydrate trong chất bao
đến hiệu quả vi bao [28]
Qua hình 1.7, có thể thấy được hiệu quả vi bao của tất cả sản phẩm sử dụng chất
bao là hỗn hợp của WPI và carbohydrate đều cao hơn hẳn so với việc chỉ sử dụng chất
bao là WPI. Hỗn hợp chất bao của WPI và syrup DE 28 cho hiệu quả vi bao cao nhất
(93,5%). Qua đồ thị, ta thấy tỉ lệ sử dụng carbohydrate càng nhiều thì hiệu quả vi bao
càng cao.
Từ kết quả đó, Young đã đưa ra kết luận: chỉ số DE của carbohydrate sử dụng
trong hỗn hợp chất bao càng cao thì hiệu quả vi bao chất béo càng tốt. Hay nói cách
khác, độ dài mạch của carbohydrate ngắn thì hiệu quả vi bao sản phẩm cao.
Như vậy, trong hỗn hợp chất vi bao, WPI có vai trò là chất nhũ hóa, tạo ra sự
phân tán đồng đều các hạt béo AMF trong lớp màng bao nhờ vào tính hoạt động bề
mặt của whey protein. Trong khi đó, carbohydrate trong hỗn hợp chất bao đóng vai trò
là một chất độn nhằm tăng khả năng ưa nước của lớp màng bao, do đó hạn chế được
lượng AMF bị trích ly ra ngoài màng bao bởi dung môi petroleum ether.
23
35. Rosenberg đã nghiên cứu ảnh hưởng của whey protein đươc gia nhiệt và các
phân đoạn của whey protein gồm β-loctoglobulin, hỗn hợp của β-lactoglobuli và α-
lactalbumin (tỉ lệ 1:1) đến quá trình vi bao chất béo khan từ sữa – AMF [22]. Kết quả
cho thấy hệ thống chất bao dùng 10% whey protein isolate (WPI) được gia nhiệt 80 oC
trong 30 phút trước khi nhũ hóa cho hiệu suất cao nhất (99,1%). Rosenberg cho rằng
WPI khi gia nhiệt hình thành nhiều liên kết S-S giữa các phân tử WPI hơn nên cái
thiện tính chất tạo màng và vì vậy làm tăng hiệu suất vi bao so với các hệ WPI không
gia nhiệt. Đồng thời khi sử dụng chất bao là WPI gia nhiệt cũng cho hiệu quả vi bao
cao nhất (80,23%).
Một nghiên cứu năm 2005 của Rosenberg đã chỉ ra rằng đặc tính hóa lý của soy
protein cũng phù hợp với công nghệ vi bao chất béo [23]. Trong nghiên cứu này ông
đã sử dụng soy protein isolate và carbohydrate để làm tác nhân vi bao dầu đậu nành.
Lõi bao – dầu đậu nành được vi bao bằng kỹ thuật sấy phun trong dung dịch chất bao
chứa hỗn hợp soy protein isolate (SPI) và maltodextrine (MD) với DE 7,5 hoặc 17,5.
Dầu đậu nành được nhũ hóa trong dung dịch chất bao chứa 20% chất khô gồm 2,5 –
10% SPI và 10 – 17,5% MD để thu được hệ nhũ tương chứa 25, 50 hoặc 60% chất
béo. Trong hầu hết các trường hợp, hiệu suất vi bao đạt được 88% đến hơn 95%. Đồng
thời ông thấy rằng hiệu quả vi bao cũng bị tác động bởi chỉ số DE của maltodextrine.
Ông kết luận rằng hỗn hợp của soy protein isolate và maltodextrine có thể dùng để vi
bao chất béo đạt hàm lượng cao đến 60%.
c) Trong công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan [4, 6, 7, 17]
Phương pháp sấy phun sữa dừa được phát minh trong thập kỉ 70. Người đầu tiên
được cấp patent về kĩ thuật sấy phun sữa dừa có bổ sung chất nhũ hóa là Noznick &
Bundus (1971). Trong đó, Noznick và Bundus đã xác định rằng quá trình sấy phun sữa
dừa nguyên sau khi trích ly và ép mà không bổ sung thêm bất cứ chất nhũ hóa nào gặp
rất nhiều khó khăn trong việc thu hồi sản phẩm. Do hàm lượng béo và đường quá cao
trong nước cốt dừa nên trong quá trình sấy phun bột sẽ bám dính trên thành thiết bị và
làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm. Hơn nữa, chất lượng sản phẩm thu được là
không ổn định và không đồng đều. Do vậy, sữa dừa trước khi đưa vào sấy cần được bổ
sung thêm chất nhũ hóa để làm bền hệ nhũ tương. Trong patent được cấp, hai ông đã
24
36. chọn chất nhũ hóa là dầu bông hoặc Drewpol 10-1-S (decaglycerol monostearate), đó
là những ester của acid béo mạch dài (acid palmitic và acid stearic) với mono hay
polyglyceride. Thành phần của dầu bông gồm có 90% monoester glycerol stearate hay
palmitate và 10% diester của glycerine với hai acid béo trên. Bên cạnh chất nhũ hóa,
cần phải bổ sung thêm protein nhằm làm bền hệ nhũ tương trong sữa dừa. Noznick và
Bundus đã chọn Natri caseinate [17].
Nước cốt dừa sau khi trích ly và ép xong có hàm lượng chất khô 16 – 22%. Hàm
lượng Natri caseinate bổ sung vào sữa dừa là 0,2 – 1,0% khối lượng dung dịch, còn tác
nhân nhũ hóa được bổ sung với hàm lượng 0,5 – 3,0% chất khô. Sau khi phối trộn, hệ
nhũ tương được đồng hóa ở áp suất 1.200 – 3.000 psi.
Sau đó, năm 1978, Esconde & Chang cũng đã nhận được patent về kĩ thuật sấy
phun sản xuất bột sữa dừa giàu vitamin và khoáng chất.
Tại Việt Nam, năm 2005, Vũ Chí Hải và cộng sự đã nghiên cứu quá trình vi bao
chất béo trong sản xuất bột sữa dừa hòa tan. Trong đó, ông đã khảo sát ảnh hưởng của
các loại chất bao khác nhau đến hiệu quả vi bao chất béo và hiệu suất thu hồi sản
phẩm. Các chất bao được khảo sát trong nghiên cứu gồm có Whey Protein Concentrate
hàm lượng protein 80% (WPC80), sữa gầy, lactose, Maltodextrin DE 14 và 17. Sữa
dừa được phối trộn với các chất bao này theo tỉ lệ chất bao so với chất béo là 0,66. Kết
quả khảo sát thể hiện trong hình 1.8:
25
37. Hieä quaû bao chaá beù (% )
80%
t o
60%
40%
vi
20%
u
0%
Whey Söõ gaà
a y Lactose DE 14 DE 17
Loaï chaá bao
i t
Hình 1 - Ảnh hưởng của các loại chất bao đến hiệu quả vi bao chất béo [4]
Qua biểu đồ trên, có thể thấy hiệu quả vi bao chất béo của nhóm chất bao có
chứa protein cao hơn hẳn so với nhóm chất bao carbohydrate. Vũ Chí Hải đã giải thích
sở dĩ các carbohydrate cho hiệu quả vi bao thấp là do khả năng tạo màng quanh các hạt
cầu béo của carbohydrate kém hơn nhiều so với protein. Trong các chất bao khảo sát
thì sữa gầy cho kết quả tối ưu với hiệu quả vi bao là 62,41% [4].
Đến năm 2006, Lâm Đào Trung Hiếu đã nghiên cứu sử dụng hỗn hợp chất bao
whey protein và maltodextrine để tăng hiệu vi bao chất béo trong sữa dừa. Trong đó
tác giả đã sử dụng hỗn hợp chất bao chứa 20% whey protein concentrate (hàm lượng
protein 80%) và 80% maltodextrine DE 17, tỉ lệ lượng chất bao so với chất béo trong
sữa dừa là 0,5. Kết quả tối ưu thu được hiệu quả vi bao chất béo là 73,2 % [6].
Năm 2007, Nguyễn Ngọc Đăng Khoa đã nghiên cứu sử dụng chất bao là hỗn hợp
soy protein isolate (hàm lượng protein 90%) và maltodextrine DE 17. Với thành phần
chất bao là 50% soy protein isolate và 50% maltodextrine, tỉ lệ chất bao so với chất
béo là 0,6 cho hiệu quả vi bao cao nhất là 88,4%. Trong đó soy protein isolate đã được
xử lý nhiệt ở 80oC trong 10 phút trước khi phối trộn [7].
Như vậy, qua những kết quả đã thu được trong các nghiên cứu trước, các nhà
khoa học đã xác định được những chất bao phù hợp cho quá trình vi bao chất béo, đó
26
38. là hỗn hợp giữa protein và carbohydrate. Nguồn protein có thể sử dụng trong kỹ thuật
vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun là natri caseinate, whey protein và soy
protein; carbohydrate có thể là maltodextrine với các chỉ số DE khác nhau hoặc
lactose. Các giá trị: hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao và hiệu suất thu hồi chất khô là
những hàm mục tiêu quan trọng trong công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan. Ngoài
ra việc chọn bao bì phù hợp để bảo quản sản phẩm bột sữa dừa hòa tan cũng là một
vấn đề cần được giải quyết.
Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ
đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao và hiệu suất thu hồi chất khô trong quá
trình sấy phun bột sữa dừa. Đồng thời khảo sát các biến đổi của bột sữa dừa trong quá
trình bảo quản với các loại bao bì và các điều kiện bao gói khác nhau nhằm lựa chọn
loại bao bì phù hợp để hạn chế sự biến đổi chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo
quản.
27
39. 1.5 Quy trình công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan
1.5.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ
Cơm dừa
Nạo và xay Nước
nóng
Ép Trích ly bã b
a
Lọc
Chất bao
protein Sữa dừa
Nướ Phối trộn Vô hoạt enzyme
c
Chất bao
Phối trộn Phối trộn
carbohydrat
e
Đồng hóa
Sấy phun
Làm nguội
Bao gói
Bột sữa
dừa
28
40. Hình 1 - Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan
1.5.2 Thuyết minh quy trình công nghệ
Nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất bột sữa dừa là cơm của quả dừa khoảng 12 tháng tuổi.
Quả dừa được thu hái và lột bỏ lớp vỏ bên ngoài rồi để trong điều kiện bình thường
trong 45 ngày.
Sau 45 ngày lưu trữ sẽ xác định và loại bỏ mầm vì trong mầm có chứa một số
enzyme gây bất lợi cho quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.
Nạo và xay
Cơm dừa được nạo và xay nhuyễn bằng thiết bị nạo dừa đến kích thước 1 – 3 mm
để phá hủy cấu trúc mô và tế bào thực vật, giúp cho quá trình ép thu nhận sữa dừa dễ
dàng hơn. Quá trình này còn làm tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung môi
trích ly, từ đó làm tăng hiệu suất thu hồi chất khô.
Ép
Quá trình ép được thực hiện với mục tiêu thu nhận phần dịch lỏng từ cơm dừa.
Hệ nhũ tương thu được sau khi ép gọi là dịch sữa dừa.
Lọc
Quá trình lọc nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất rắn còn trong sữa dừa sau khi
ép.
Trích ly
Bã dừa sau khi ép sẽ được trích ly bằng nước nóng để thu hồi tối đa hàm lượng
các chất chiếc có trong bột sữa dừa. Theo kết quả nghiên cứu của Vũ Chí Hải và cộng
sự (2005) cũng như của Ziccarelli và cộng sự (1981), quá trình trích ly bã lọc sử dụng
nước làm dung môi và nhiệt độ của nước là 50 oC, tỉ lệ khối lượng nước so với bã là
1:1 [3,30].
29
41. Vô hoạt enzyme [30]
Theo nghiên cứu của Ziccarelli và cộng sự (1981), một số cấu tử hương không
mong muốn có thể xuất hiện trong sản phẩm. Đó là do sự tồn tại của một số enzyme
(điển hình là lipase) có trong sữa dừa. Trong quá trình chế biến và bảo quản, những
enzyme này tạo nên các hợp chất gây ra các mùi vị không mong muốn trong sản phẩm.
Do đó cần phải vô hoạt các enzyme này.
Điều kiện vô hoạt enzyme theo nghiên cứu của Ziccarelli là:
♦ Nhiệt độ: 65oC
♦ Thời gian: 5 phút
Đồng hóa
Sau khi phối trộn với chất bao, dung dịch được đồng hóa nhằm tạo sự đồng nhất
trong dung dịch, xé nhỏ các hạt cầu béo, phân tán chúng đồng đều trong dung dịch, tạo
điều kiện cho chất bao tiếp xúc với các hạt béo tốt hơn, nhờ đó mà quá trình vi bao
được thực hiện hiệu quả hơn. Trong sản xuất, người ta thường sử dụng phương pháp
đồng hóa áp lực cao.
Sấy phun
Dịch sữa dừa sau khi phối trộn và đồng hóa được nhập liệu vào thiết bị sấy phun,
nhằm chuyển nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng rắn, tạo ra sản phẩm bột sữa dừa.
Làm nguội và bao gói
Sản phẩm bột sữa dừa thu được sau khi sấy do có độ ẩm thấp nên được làm
nguội nhanh trong không khí khô và bao gói ngay để tránh hiện tượng sản phẩm bị hút
ẩm.
30
42. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.6 Nguyên liệu
1.6.1 Cơm dừa
Dừa sử dụng trong nghiên cứu này thuộc giống dừa Ta (Cocos nucifera L), độ
tuổi 11 – 12 tháng, được thu hái từ nhà vườn thuộc huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre.
Cơm dừa sử dụng trong thí nghiệm có màu trắng sáng, được gọt sạch lớp vỏ nâu
và nghiền nhỏ đến kích thước 1,5 – 3 mm. Cơm dừa có mùi thơm đặc trưng của dừa,
không có các dấu hiệu hư hỏng như mùi ôi thiêu, mùi dầu dừa hay bị mốc.
1.6.2 Chất bao
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng hai loại chất bao là soy protein isolate
(hàm lượng protein là 90%) do công ty EAC cung cấp và maltodextrine DE17 do công
ty Hóa Nam cung cấp.
1.7 Phương pháp nghiên cứu
1.7.1 Mục đích của quá trình nghiên cứu
Mục đích của nghiên cứu này là xác định các thông số tối ưu cho quá trình đồng
hóa trong qui trình sản xuất bột sữa dừa hòa tan với hàm lượng chất béo cao, đồng thời
khảo sát các biến đổi của sản phẩm bột sữa dừa hòa tan khi làm hư gia tốc trong các
loại bao bì ở điều kiện bao gói khác nhau.
1.7.2 Sơ đồ nghiên cứu
Tổng quan tài liệu
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và áp lực
đồng hóa đến quá trình vi bao chất béo của sữa dừa
Khảo sát biến đổi của sản phẩm bột sữa dừa
hòa tan trong các loại bao bì và điều kiện bao gói
khác nhau trong quá trình làm hư gia tốc
31
43. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Khảo sát hiệu suất thu hồi sản phẩm trong qui
trình sản xuất bột sữa dừa hòa tan
Kết luận và kiến nghị
32
44. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
1.7.3 Nội dung nghiên cứu
a) Các thông số công nghệ được chọn cố định trong phần thực nghiệm
Quá trình xay cơm dừa
Kích thước cơm dừa sau khi xay : 1 – 3mm
Quá trình trích ly bã lọc thu sữa dừa
Tỉ lệ cơm dừa/dung môi (nước) : 1:1 (w/w)
Nhiệt độ nước dùng trích ly : 50oC
Quá trình vô hoạt enzyme trong sữa dừa
Nhiệt độ vô hoạt enzyme : 65oC
Thời gian vô hoạt enzyme : 5 phút
Quá trình xử lý nhiệt SPI
Nhiệt độ xử lý nhiệt : 80oC
Thời gian xử lý nhiệt : 10 phút
Quá trình sấy phun
Dịch sữa dừa sau khi phối trộn và đồng hóa được sấy phun bằng hệ thống sấy
phun Mobile Minor – Model E của hãng Niro A/S (Đan Mạch) với chế độ sấy như sau:
Nồng độ chất khô của dung dịch trước sấy : 24%
Nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào : 155°C
Áp suất khí nén làm quay đầu phun : 3,5 bar
Lưu lượng nhập liệu : 26,7 ml/phút (ứng với tốc độ 12
vòng/phút của bơm nhu động)
b) Khảo sát ảnh hưởng của quá trình đồng hóa đến quá trình vi bao
33
45. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Trong giai đoạn này, chúng tôi tiến hành các thí nghiệm theo phương pháp thực
nghiệm cổ điển.
Các hàm mục tiêu của quá trình khảo sát gồm có:
− Hiệu suất thu hồi chất khô (DY)
− Hiệu suất vi bao (MEY)
− Hiệu quả vi bao (MEE)
Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến quá trình vi bao
Sau khi phối trộn dịch sữa dừa với hỗn hợp các chất bao, chúng tôi tiến hành
đồng hóa mẫu ở các áp lực khác nhau (200, 250, 300, 350, 400 bar). Nhiệt độ của mẫu
trong quá trình đồng hóa được cố định ở 40oC. Tiếp theo mẫu đuợc đem sấy phun. Dựa
vào giá trị của các hàm mục tiêu, chúng tôi chọn áp lực đồng hóa thích hợp.
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến quá trình vi bao
Chúng tôi tiến hành đồng hóa hỗn hợp dịch sữa dừa và các chất bao sau ở các giá
trị nhiệt độ khác nhau (40, 50, 60, 70oC) với áp lực đã chọn theo khảo sát ở trên. Sau
đó, mẫu đuợc đem sấy phun. Dựa vào giá trị của các hàm mục tiêu, chúng tôi chọn
nhiệt độ đồng hóa thích hợp.
Khảo sát biến đổi của sản phẩm khi được bảo quản trong các loại bao bì với
phương pháp bao gói khác nhau
Chúng tôi tạo sản phẩm theo qui trình và thông số công nghệ tối ưu đã tìm được,
sau đó bao gói sản phẩm trong các loại bao bì khác nhau. Vật liệu bao bì gồm có: PA,
PE, PP, thủy tinh, thép tráng thiếc. Các điều kiện bao gói cũng được thay đổi: đậy kín
bao bì trong điều kiện thông thường; đậy kín bao bì kết hợp với hút chân không, thổi
khí N2, thổi khí CO2 vào bao bì trước khi đậy kín. Mẫu đối chứng được được đựng
trong bao bì thép tráng thiếc và không đậy nắp. Tất cả các mẫu được làm hư trong điều
kiện gia tốc ở nhiệt độ 37oC, độ ẩm không khí 99%. Sau mỗi 3 ngày, chúng tôi lấy
mẫu và kiểm tra các chỉ tiêu như chỉ số acid, chỉ số peroxyde, độ ẩm và các chỉ tiêu
cảm quan (màu, mùi, độ vón cục) của sản phẩm.
34
46. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
1.8 Các phương pháp phân tích
1.8.1 Phương pháp xác định độ ẩm
Sấy mẫu cần phân tích đến khối lượng không đổi.
1.8.2 Phương pháp xác định hàm lượng chất béo trong mẫu lỏng và rắn (phương
pháp Adam – Rose – Gottlied)
Trích ly lipid trong mẫu bằng dung môi diethyl ether và petroleum ether trong
môi trường NH3 và cồn. Sau đó để cho dung môi bay hơi hết và định lượng phần lipid
trích ly được bằng cách cân.
1.8.3 Phương pháp xác định chỉ số acid
Chỉ số acid của mẫu phân tích được xác định dựa vào phản ứng trung hòa giữa
acid béo và KOH trong môi trường hỗn hợp gồm cồn ethylic và diethyl ether.
1.8.4 Phương pháp xác định chỉ số peroxyde
Chuẩn độ lượng I2 giải phóng ra khi cho KI tác dụng với peroxyde trong chất béo
ở môi trường acid bằng Na2S2O3
1.8.5 Phương pháp cảm quan
Chúng tôi đánh giá cảm quan theo phương pháp mô tả.
1.8.6 Phương pháp xác định xác định hiệu quả vi bao
Hiệu quả vi bao được tính theo công thức ở trang 61. Lượng chất béo không
được vi bao trong sản phẩm được trích ly bằng dung môi petroleum ether. Sau đó để
cho dung môi bay hơi hết và đem cân để định lượng.
1.8.7 Phương pháp xác định hiệu suất vi bao hiệu suất thu hồi chất khô
Hiệu quả vi bao được tính theo công thức ở trang 61. Tổng hàm lượng béo trong
nguyên liệu và tổng hàm lượng béo trong sản phẩm được xác định bằng phương pháp
Adam – Rose – Gottlied.
35
47. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
1.8.8 Phương pháp xác định hiệu suất thu hồi chất khô
Hiệu suất thu hồi chất khô được tính theo công thức ở trang 61. Tổng hàm lượng
chất khô trong nguyên liệu và tổng hàm lượng chất khô trong sản phẩm được xác định
bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi và cân.
1.8.9 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
Tất cả các thí nghiệm được thực hiện với 3 lần lặp lại. Kết quả thí nghiệm được
xử lý thống kê bằng phương pháp ANOVA một chiều, sử dụng phần mềm R.
36
48. Kết quả và bàn luận
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
1.9 Khảo sát ảnh hưởng của chế độ đồng hóa đến quá trình vi bao
1.9.1 Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến quá trình vi bao
Trong thí nghiệm này, chúng tôi sử dụng dịch sữa dừa có thành phần như sau:
− Tổng hàm lượng chất khô (bao gồm chất béo) : 27,51%
− Hàm lượng chất béo : 21%
Dịch sữa dừa được phối trộn với SPI đã qua xử lý nhiệt (80 oC, 10 phút) và
MD17. Tỉ lệ SPI và MD17 trong hỗn hợp chất bao là 1:1. Sau khi phối trộn, mẫu được
gia nhiệt đến 40oC, rồi đồng hóa bằng thiết bị đồng hóa áp lực cao 2 cấp với các giá trị
áp lực khác nhau là: 200, 250, 300, 350, 400 bar. Sau đó mẫu được sấy phun theo chế
độ như đã trình bày ở chương 2.
Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng 3.1
Bảng 1.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến quá trình vi bao
Áp
Thí nghiệm lần 1 Thí nghiệm lần 2 Thí nghiệm lần 3 Giá trị trung bình
lực
đồng MEE MEY DY MEE MEY DY MEE MEY DY MEE MEY DY
hóa (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
200 73,77 68,91 68,95 75,83 70,53 72,34 73,4 68,53 69,97 74,33a 69,32a 70,42a
250 79,24 74,96 70,3 78,53 75,27 70,28 76,8 72,64 72,94 78,19a 74,29a 71,17a
300 92,19 77,32 76,88 91,9 81,87 79,39 90,38 78,54 79,55 91,49b 79,24b 78,61b
350 88,62 69,87 68,54 86,36 74,42 71,13 87,41 72,89 72,07 87,46b 72,39b 70,58b
400 76,82 67,82 58,6 76,15 63,66 64,73 80,77 65,92 63,46 77,91a 65,80a 62,26a
Các chữ cái khác nhau sau mỗi giá trị thể hiện sự khác nhau của các giá trị trong
cùng một cột với mức ý nghĩa 5%.
37
49. Kết quả và bàn luận
Sự ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu
suất thu hồi chất khô được biểu diển trên hình 3.1
MEE (%), MEY (%), DY (%)
Áp lực đồng hóa (bar)
Hình 2 - Ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu
suất thu hồi chất khô
Dựa vào đồ thị trên hình 3.1, ta thấy khi tăng áp lực đồng hóa từ 200 đến 300 bar
thì giá trị cả ba hàm mục tiêu đều tăng. Với áp lực 300 bar thì giá trị các hàm mục tiêu
đều đạt giá trị cực đại. Khi áp lực đồng hóa cao hơn 300 bar thì giá trị các hàm mục
tiêu giảm xuống.
Theo lý thuyết khi áp lực đồng hóa càng lớn thì các hạt cầu béo tạo thành trong
nhũ tương sẽ có kích thước càng nhỏ, do đó khả năng vi bao chất béo của hỗn hợp chất
bao SPI và MD17 trong sữa dừa sẽ tốt hơn. Kết quả là hiệu quả vi bao (MEE) sẽ tăng.
Hình 3.2 và 3.3 là hình chụp các hạt sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét
(SEM), áp lực đồng hóa để vi bao hạt béo trong sữa dừa là: 200 và 300 bar.
Trên hình 3.2b, ta thấy hạt sữa bột không được bao tốt và hạt sữa này bị vỡ ra ở
độ phóng đại 5000 lần, ta có thể nhìn thấy rất nhiều các lỗ mao quản ở bên trong cũng
38
50. Kết quả và bàn luận
như ở trên bề mặt hạt sữa bột. Điều này làm cho hiệu quả vi bao (MEE) giảm do dung
môi petroleum ether dễ dàng đi vào trong các lổ mao quản đó và trích ly béo ra ngoài.
Hình 3.3b chụp hạt sữa được bao tốt. Ở độ phóng đại 6000 lần, ta thấy có rất ít
mao quản xuất hiện trên bề mặt hạt sữa bột. Do đó, dung môi petroleum ether khó xâm
nhập vào bên trong những hạt sữa như thế này để trích ly chất béo ra ngoài, hiệu quả
vi bao thu đuợc (MEE) sẽ cao.
Mao quản bên
trong hạt sữa
Mao quản trên bề
mặt hạt sữa
a b
Hình 3 - Hình chụp hạt bột sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét áp lực đồng hoá
để vi bao chất béo là 200 bar
39
51. Kết quả và bàn luận
a b
Hình 4 - Hình chụp hạt bột sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét áp lực đồng hoá
để vi bao chất béo là 300 bar
Chất béo được vi bao tốt sẽ tạo thuận lợi cho quá trình thu hồi sản phẩm sau khi
sấy phun, do sản phẩm ít dính lên thành thiết bị. Từ đó hiệu suất thu hồi chất khô sẽ
tăng theo, đồng thời làm tăng hiệu suất vi bao.
Tuy nhiên khi áp lực đồng hóa tăng quá cao có thể làm phá hủy cấu trúc của một
số phân tử protein. Khi đó, chất bao SPI dễ bị biến tính, làm giảm khả năng tạo màng
bao nên hiệu quả vi bao giảm đi. Điều này làm cho hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu
suất vi bao giảm xuống do lượng chất béo tự do tăng, sản phẩm dính trên thành thiết bị
nhiều nên dễ bị vón cục và khó thu hồi.
Từ kết quả thu được, ta thấy giá trị các hàm mục tiêu cao nhất khi áp lực đồng
hóa là 300 bar. Khi đó:
− MEE : 91,49%
− MEY : 79,24%
40
52. Kết quả và bàn luận
− DY : 78,61%
Như vậy, chúng tôi chọn áp lực đồng hóa là 300 bar. Giá trị này sẽ được sử dụng
trong các thí nghiệm tiếp theo nhằm khảo sát chọn nhiệt độ đồng hóa thích hợp cho
quá trình vi bao chất béo để sản xuất bột sữa dừa hòa tan.
1.9.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến quá trình vi bao
Trong thí nghiệm này chúng tôi sử dụng dịch sữa dừa có thành phần như sau:
− Tổng hàm lượng chất khô (bao gồm chất béo) : 27,51%
− Hàm lượng chất béo : 21%
Dịch sữa dừa được phối trộn với SPI đã qua xử lý nhiệt (80 oC, 10 phút) và
MD17. Tỉ lệ SPI và MD17 trong hỗn hợp chất bao là 1:1. Sau khi phối trộn, mẫu được
gia nhiệt đến các giá trị nhiệt độ khác nhau: 40, 50, 60, 70 oC và đồng hóa bằng thiết bị
đồng hóa áp lực cao 2 cấp với áp lực 300 bar. Sau đó mẫu được sấy phun theo chế độ
như đã trình bày ở chương 2.
Kết quả thí nghiệm thu được thể hiện trong bảng 3.2
Bảng 1.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến quá trình vi
bao
Nhiệt
Thí nghiệm lần 1 Thí nghiệm lần 2 Thí nghiệm lần 3 Giá trị trung bình
độ
đồng
MEE MEY DY MEE MEE MEE MEE MEY DY MEE MEY DY
hóa
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
40 92,19 77,32 76,88 91,9 81,87 79,39 90,38 78,54 79,55 91,49a 79,24a 78,61a
50 77,13 74,54 69,29 75,68 77,65 70,38 75,96 75,12 70,65 76,26b 75,77a 70,11b
60 74,07 69,73 63,71 74,5 71,08 61,71 72,15 69,63 61,42 73,57c 70,15b 62,28c
70 72,16 65,56 68,54 70,28 68,02 65,82 70,53 66,94 66,73 70,99c 66,84b 67,03b
41
53. Kết quả và bàn luận
Các chữ cái khác nhau sau mỗi giá trị thể hiện sự khác nhau của các giá trị trong
cùng một cột với mức ý nghĩa 5%.
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu
suất thu hồi chất khô được biểu diển trên hình 3.4
MEE (%), MEY (%), DY (%)
Nhiệt độ đồng hóa (oC)
Hình 2 - Ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao,
hiệu suất thu hồi chất khô
Dựa vào đồ thị hình 3.4, ta thấy khi nhiệt độ đồng hóa càng tăng cao thì giá trị
các hàm mục tiêu càng giảm xuống. Trước khi đồng hóa, chúng tôi đã thực hiện quá
trình xử lý nhiệt SPI ở 80oC trong 10 phút. Có lẽ đó là lý do làm cho một số phân tử
protein chất bao bị biến tính bất thuận nghịch và giảm khả năng vi bao chất béo khi
nhiệt độ đồng hóa tăng cao đến 50 – 70oC.Với nhiệt độ đồng hóa 40oC, giá trị các hàm
mục tiêu đạt cao nhất. Để xác định nhiệt độ đồng hóa thích hợp, theo lý thuyết, chúng
tôi phải khảo sát thêm các nghiệm thức với nhiệt độ đồng hóa thấp hơn (30 oC hay
20oC). Tuy nhiên, trong sữa dừa, thành phần acid béo no chiếm ưu thế nên khi nhiệt độ
dao động trong khoảng 20 – 30oC thì một số phân tử chất béo trong dịch sữa dừa ở
dạng rắn, điều đó sẽ làm giảm hiệu quả đồng hóa và hiệu quả vi bao chất béo. Do đó
chúng tôi không thực hiện thí nghiệm ở các nhiệt độ thấp hơn. Trong công nghiệp chế
42
54. Kết quả và bàn luận
biến sữa từ động vật nhiệt độ đồng hóa các hệ nhũ tương thường dao động trong
khoảng 55 – 70 oC [8].
Từ kết quả thu được, ta thấy giá trị các hàm mục tiêu cao nhất khi nhiệt độ đồng
hóa là 40oC. Cụ thể:
− MEE : 91,49%
− MEY : 79,24%
− DY : 78,61%
Như vậy chúng tôi chọn nhiệt độ đồng hóa là 40oC.
Từ các kết quả trên, chúng tôi chọn chế độ đồng hóa với:
− Nhiệt độ : 40oC
− Áp lực : 300 bar
để tạo ra sản phẩm bột sữa dừa hòa tan trong thí nghiệm tiếp theo.
1.10 Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện bảo quản trong các loại bao bì khác
nhau đến chất lượng sản phẩm
Trong thí nghiệm này, chúng tôi thực hiện bao gói sản phẩm bột sữa dừa hòa tan
được tạo ra theo các thông số thích hợp đã xác định trong các phần trước theo các
phương thức sau:
− Sử dụng tất cả 6 loại bao bì: bao bì plastic PA, PP, PE và PA được bao
màng PVC bên ngoài, bao bì thủy tinh và bao bì thép tráng thiếc.
− Đối với các loại bao bì plastic, chúng tôi thực hiện 5 phương pháp bao
gói khác nhau: bao gói trong điều kiện thông thường, bao gói kết hợp với hút chân
không, bao gói kết hợp với thổi khí CO 2, hoặc N2 và sản phẩm được bao trong giấy
nhôm trước rồi sau đó cho vào trong bao bì plastic để ghép mí trong điều kiện thông
thường. Khi bao gói sản phẩm có kết hợp thổi khí CO 2 hoặc N2, chúng tôi thực hiện
các bước sau:
43
