Các biến đổi của nguyên liệu sau quá trình thanh trùng, tiệt trùng

Thanh trùng tiệt trùng Mục đích: Bảo quản: trình trùng/tiệt trùng làm vơ hoạt bất thuận nghịch enzyme ức chế hệ vi sinh vật thực phẩm, nhờ kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Vd: Thanh trùng nước ép táo giúp loại bỏ vsv cịn sót lại q trình chế biến giúp sp bảo quản lâu Chế biến: trình trùng/tiệt trùng xem phương pháp chế biến nhiệt công nghiệp thực phẩm Đối với nguyên liệu tươi thịt, cá,… trình tiệt trùng nhiệt giúp làm chín sản phẩm Vd: sd T cao 100 độ C để tiệt trùng sp đồ hộp thịt bò, vừa qt tiêu diệt vsv vừa qt nấu chín sp bên hộp chứa đựng Hoàn thiện sản phẩm: ứng dụng sx bia, loại bỏ vsv lên men cịn sót lại sau trình lọc giúp chất lượng sp k bị biến đổi suốt trình bảo quản Chuẩn bị: trùng môi trường sữa trước lên men làm sữa chua để loại bỏ vsv ngoại lai trước có sẵn trog sữa tạo mt khiết cho vsv lên men lactic tạo sữa chua Các biến đổi nguyên liệu sau trình trùng, tiệt trùng Vật lý: số tiêu vật lý thực phẩm thay đổi thể tích, trọng lượng, độ giòn, độ dai…Tùy theo trường hợp cụ thể mà biến đổi nói có ý nghĩa tích cực tiêu cực Ví dụ cơng nghệ sản xuất cá đóng hộp, q trình tiệt trùng nhiệt làm cho cấu trúc mô xương cá trở nên mềm mại giúp cho người sử dụng dễ tiêu hóa thức ăn, nhờ làm tăng giá trị sử dụng sản phẩm Tuy nhiên công nghệ sản xuất đồ hộp trái cây, trình trùng làm mềm mơ trái => sp giảm độ giịn so vs trái tươi, từ giá trị cảm quan sản phẩm bị giảm Hóa học: nhiệt độ tác nhân quan trọng thúc đẩy phản ứng hóa học xảy Phản ứng hóa học phi enzyme (dưới tác dụng nhiệt) phổ biến phản ứng Maillard Sản phẩm phản ứng gọi tên chung melanoidin có màu sẫm có mặt chúng ảnh hưởng đến màu sắc lẫn hương vị thực phẩm Tùy theo đối tượng nguyên liệu mà phản ứng Maillard có ảnh hưởng khác đến chất lượng thực phẩm Ví dụ, sản xuất sữa tiệt trùng, phản ứng Maillard xảy mạnh mẽ nhiệt độ cao thời gian tiệt trùng kéo dài sữa bị sậm màu, giá trị dinh dưỡng cảm quan sản phẩm bị giảm đáng kể Tuy nhiên, cơng nghệ sản xuất nước artichoke đóng lon sản phẩm phản ứng Maillard làm cho thức uống có màu vàng đặc trưng, ảnh hưởng tốt đến giá trị cảm quan sản phẩm Hóa lý: gia tăng giảm nhiệt độ trình trùng tiệt trùng gây biến đổi pha nước số chất dễ bay chuyển sang pha khí, protein hịa tan thực phẩm lỏng bị đơng tụ chuyển sang pha rắn… Sinh học: nhiệt độ cao làm cho trình trao đổi chất tế bào sinh vật ngừng lại, vi sinh vật thực phẩm bị ức chế tiêu diệt Hóa sinh: nhiệt độ cao làm biến tính bất thuận nghịch enzyme có mặt thực phẩm, chúng bị vơ hoạt CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC 5.1 Quá trình thủy phân 5.1.1 Khái niệm mục đích Khái niệm Q trình thủy phân q trình phân cắt hợp chất cao phân tử thành phân tử đơn giản tác dụng chất xúc tác có tham gia nước Chất xúc tác enzym phi enzym Mục đích  Chế biến : chuyển hóa chất có nguyên liệu ban đầu để tạo sản phẩm mong muốn Vd : Từ nguyên liệu có chứa protein bã đậu nành, q trình thủy phân tạo sản phẩm nước tương Xúc tác vô thường HCl  Khai thác - làm giàu thu nhận cấu tử có giá trị ngun liệu Ví dụ:  Trong cơng nghệ sản xuất bia, để lấy dịch đường cho trình lên men, ta tiến hành thủy phân tinh bột có gạo malt để thu đc dịch đg => khai thác đường có nguyên liệu từ tinh bột  Khai thác acid amin từ nguyên liệu giàu protein sản xuất nước chấm  Chuẩn bị - làm thay đổi tính chất nguyên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho q trình Ví dụ:  Trong công nghệ sản xuất nước ép trái cây, ta tiên hành thủy phân pectin để làm nước  Thủy phân protopectin có vỏ cam, quýt giúp q trình bóc vỏ diễn nhanh protopectin bị thủy phân tạo pectin làm vỏ có cấu trúc mềm => chuẩn bị cho trình bóc vỏ diễn thuận lợi  Thủy phân xelluloza sản xuất bao bì  Bảo quản – thủy phân nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Ví dụ: Thủy phân protein bia để tăng thời gian bảo quản bia số protein cao phân tử có khả keo tụ dịch đường làm cho bia bị đục trình bảo quản 5.1.2 Nguyên liệu, biến đổi nguyên liệu sản phẩm Nguyên liệu Nguyên liệu đưa vào trình thủy phân đa dạng Nguồn gốc:   Động vật: Glucozen, protein,…  Thực vật: Tinh bột, lipit, pectin…  Vi sinh vật: Cao nấm men  Thể - tồn thể tự liên kết  Trạng thái:  Huyền phù: Nước quả…  Hệ phân tán thơ: Các chất hịa tan, chất khơng hịa tan dung mơi Chất xúc tác sử dụng q trình thủy phân có hai loại:  Chất xúc tác hóa học: HCl, HNO3…  Chất xúc tác sinh học – enzyme Sự biến đổi ngun liệu Biến đổi vật lí hóa lí  Trạng thái – nguyên liệu chuyển từ trạng thái khơng tan sang trạng thái tan Ví dụ: Tinh bột không tan thủy phân thành đường chuyển thành trạng thái tan  Nồng độ chất tan – nồng độ chất tan dung dịch tăng lên  Keo tụ protein – protein bị keo tụ nhiệt độ cao pH, tác động phản ứng thủy phân  Hịa tan – hịa tan chất có ngun liệu vào dung dịch Vật lý :  Thể tích, khối lượng, khối lượng riêng nguyên liệu thay đổi phụ thuộc vào chất nguyên liệu chế độ thủy phân  Nhiệt độ : pư hh tuân theo định luật Van-Hoff Tức T tăng V phản ứng thủy phân tăng Riêng pư xúc tác enzym k tuân theo định luật này, enzym đặc hiệu hoạt động trog đk tối thích T pH, vượt qua đk ts thích enzym bị bất hoạt nên k xúc tác đc pư xảy chất xt vô Và điều tương tự trog phản ứng oxi hóa Biến đổi hóa học – có chuyển hóa chất làm thay đổi thành phần hóa học nguyên liệu, sản phẩm thu gồm: Sản phẩm mong muốn sản phẩm phụ khơng mong muốn ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm thực phẩm Tỉ lệ sản phẩm phụ sản phẩm phụ thuộc vào:  Tác nhân thủy phân (vô hay hữu cơ)  Chế độ thủy phân Ví dụ: Sản xuất nước chấm cần thủy phân protein, dùng enzyme sinh sản phẩm phụ, dùng H + sinh nhiều sản phẩm phụ 3MCPD – chất có khả gây bệnh ung thư Biến đổi hóa sinh  Tế bào – màng tế bào bị thủy phân, phá hủy Ví dụ: Thủy phân cao nấm men làm cho màng tế bào nấm men bị phá hủy  Enyme có sẵn nguyên liệu hoạt động điều kiện tối thích bị vơ hoạt nhiệt độ cao  Vi sinh vật – mức độ hoạt động vi sinh vật phụ thuộc :  Nhiệt độ thấp, pH không thấp cao vi sinh vật hoạt động mạnh  Nhiệt độ cao, pH cao thấp vi sinh vật bị tiêu diệt Biến đổi cảm quan – thay đổi số cảm quan  Vị - tăng xuất thêm vị  Màu, mùi – sản phẩm thủy phân cho mùi đặc trưng khơng sinh sản phẩm mà cịn có sản phẩm phụ khác Sản phẩm Sản phẩm thu sau q trình thủy phân có sản phẩm sản phẩm phụ, tỷ lệ sản phẩm sản phẩm phụ phụ thuộc vào chế độ thủy phân chất xúc tác 5.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân Trong trình thủy phân biến đổi chủ yếu biến đổi hóa học có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến q trình thủy phân 3.1 Hoạt tính xúc tác nồng độ ion H+  Hoạt độ xt axit vô > xúc tác axit hữu  Khi sử dụng acid vô làm chất xúc tác, acid phân ly mạnh phản ứng thủy phân xảy mạnh Trong loại acid làm chất xúc tác vơ HCl có hoạt tính lớn nên sử dụng phổ biến nhất, H2SO4 có hoạt tính 50% HCl rẻ hơn, bay hơi, độc cho người ăn mịn thiết bị, khả phân ly  Khi sử dụng enzyme làm chất xúc tác, loại enzyme có tính đặc hiệu riêng hoạt động điều kiện thích hợp nhiệt độ pH mơi trường Ở điều kiện thích hợp hoạt tính enzyme cao q trình thủy phân diễn mạnh mẽ Do đó, phải chọn enzyme điều kiện thích hợp cho loại enzyme Ví dụ:  Enzyme amylaza thủy phân tinh bột thành đường glucoza dextrin  Enzyme proteaza thủy phân protein thành acid amin tự - Phụ thuộc chất nguyên liệu yêu cầu sản phẩm mà lựa chọn chất xúc tác 3.2 Chất xúc tác nồng độ chất xúc tác Lượng chất xúc tác nồng độ chất xúc tác tăng tốc độ thủy phân tăng tăng có mức độ đủ để thủy phân tương đối triệt để, sản phẩm thủy phân bị phân hủy, tăng sp phụ chi phí Hàm lượng thấp – k đạt đc H% thủy phân Xác định hàm lượng chất xúc tác tối ưu dựa vào chế thủy phân thực nghiệm Ví dụ: thủy phân saccharose để sx đường nghịch đảo sử dụng hàm lượng acid citric: 750g/100 Kg nguyên liệu 3.3 Ảnh hưởng chất thủy phân Nồng độ chất nguyên liệu đưa vào trình thủy phân Nếu nguyên liệu tăng suất trình tăng lên, giảm chi phí H% thủy phân giảm Khi giới hạn nồng độ chất nguyên liệu mức độ nhỏ, phản ứng thủy phân triệt để hơn, time nhanh C k đạt y/c Do tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng sản phẩm mà khống chế nồng độ chất Hiệu suất thủy phân: Tỷ lệ hàm lượng chất thủy phân so với hàm lượng chất ban đầu C thấp: phản ứng thủy phân triệt để, hiệu suất thủy phân tăng, giảm thời gian nồng độ sản phẩm thấp C cao: tăng suất giảm chi phí lượng Xác định C chất tối ưu thực nghiệm Ví dụ: thủy phân tinh bột sx đường nha C tinh bột ban đầu: 40 – 43% w/w 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường Khi thủy phân acid nhiệt độ yêu cầu lớn 100 0C Khi nhiệt độ tăng lên tốc độ thủy phân tăng tăng nhiệt độ có giới hạn tăng q cao có hợp chất hữu khác bị thủy phân gây tổn thất sản phẩm – xảy rả pư phụ phân hủy sp thủy phân, đồng thời làm tăng chi phí Ví dụ: Thủy phân tinh bột nhiệt độ 140 0C, thủy phân protein nhiệt độ 1201600C Đối với trình thủy phân enzyme nhiệt độ thủy phân tối thích loại enzyme tốc độ trình thủy phân phụ thuộc vào loại enzyme, nồng độ enzyme pH môi trường Xác định T tối ưu = thực nghiệm 3.5 Ảnh hưởng thời gian thủy phân Thời gian thích hợp có tác dụng thúc đẩy q trình thủy phân Ví dụ: Thủy phân tinh bột acid thời gian 2025phút Thời gian thủy phân dài - Hàm lượng sản phẩm tăng - Nhưng tăng chi phí - Giảm suất - Tăng sản phẩm phụ => biết kết thúc trình thủy phân để đảm bảo kinh tế chất lượng 5.1.4 Phương pháp thực Chọn chất xúc tác Chất xúc tác ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm thu sau trình thủy phân tốc độ phản ứng thủy phân Chất xúc tác lựa chọn dựa vào tiêu chí sau:  Mức độ tốc độ phản ứng thủy phân  Thành phần hóa học tỉ lệ sản phẩm thu sau trình thủy phân  Mức độ ảnh hưởng đến sản phẩm sau trình thủy phân  Tính độc hại, ăn mịn thiết bị  Giá thành mức độ phổ biến chất xúc tác Khi thủy phân chọn chất xúc tác acid enzyme, phối hợp hai phương pháp enzyme acid Chọn chế độ thủy phân  Nhiệt độ thời gian thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu cần thủy phân  Lượng nước cần bổ sung suốt trình thủy phân liên quan đến nồng độ chất Nếu thủy phân sâu dùng nồng độ chất lỗng, khơng cần thực phản ứng thủy phân triệt để đến ta sử dụng nồng độ chất vừa đủ chất phản ứng  Hàm lượng chất xúc tác sử dụng  Áp suất q trình thủy phân Thơng thường thủy phân acid chọn phương án áp suất cao để phản ứng xảy nhanh triệt để, thủy phân enzyme chọn phương pháp thủy phân điều kiện áp suất thường  Phương pháp thủy phân liên tục hay gián đoạn Phương pháp thủy phân liên tục có ưu điểm rút ngắn thời gian thủy phân, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng chất lượng sản phẩm tạo điều kiện tự động hóa tốt Phương pháp làm việc gián đoạn cần phải nghiên cứu kĩ mối quan hệ phụ thuộc mức độ thủy phân với thời gian để xác định thời gian thích hợp đạt mức độ thủy phân cực đại Thiết bị thủy phân Sử dụng thiết bị nhiệt gia nhiệt trực tiếp gián tiếp, đảm bảo điều chỉnh thơng số kĩ thuật, khơng bị ăn mịn có cánh khuấy - Phương thức truyền T - P làm việc - vật liệu - khuấy trộn Thiết bị chủ yếu bình trụ thép hàn với hai phần côn Để ngăn ngừa hoen gỉ, bề mặt bên thiết bị phủ lớp bêtơng (70 ÷ 90mm) có lớp phủ mặt Lớp phủ mặt vật liệu chịu nhiệt bền với acid - gạch gốm, grafit, gạch samot chịu lửa 5.2 Quá trình làm thay đổi màu 5.2.1 Khái niệm mục đích Khái niệm Q trình làm thay đổi màu q trình chuyển hóa chất màu có sẵn ngun liệu thành chất khơng màu chất màu khác, biến chất khơng màu thành hợp chất có màu tác động số yếu tố lí hóa học… Q trình làm thay đổi màu cơng nghệ thực phẩm nhằm mục đích hạn chế thay đổi đến mức thấp để giữ màu tự nhiên sản phẩm Ví dụ: Chế biến chè xanh, sấy khô rau quả… khử màu để tăng chất lượng sản phẩm, tạo cho sản phẩm có màu sắc đẹp Ví dụ: Tẩy màu tinh bột, tẩy màu dung dịch đường… Ngồi cịn tạo màu đặc trưng cho sản phẩm phương pháp bổ sung màu thực phẩm vào sản phẩm Ví dụ: Pha màu rượu, pha màu nước quả, nước giải khát… Sự thay đổi màu công nghệ thực phẩm nguyên nhân sau đây: 1.1 Tác nhân vật lý Như tác động ánh sáng làm tăng màu màu tác dụng học khuấy, trộn, đảo làm cho sản phẩm trắng dần 1.2 Tác nhân hóa học Do mơi trường acid, kiềm trung tính, độ ẩm làm thay đổi màu tự nhiên Hoặc phản ứng caramen tạo màu nâu, phản ứng Maiallard q trình gia nhiệt đường đặc kết tinh sản phẩm tác dụng nhiệt Ngồi ra, cịn có phản ứng kết hợp phenol với ion sắt Ví dụ:  Với ion Fe3+ thường tạo màu tím với hợp chất chứa amin  Với ion Fe2+ thường tạo màu xanh với hợp chất chứa amin 1.3 Tác nhân vi sinh vật Một số nấm mốc gây hại làm thay đổi màu mốc xanh, mốc vàng, mốc xám,… tạo màu tác dụng enzyme 1.4 Tác nhân sinh học Do q trình chín ngun liệu làm thay đổi màu sắc có màu đặc trưng Ví dụ:  Cà chua chín có màu sắc thay đổi xanh thành đỏ  Chuối chín có màu sắc thay đổi xanh thành vàng Sự thay đổi sắc nguyên nhân dẫn đến thay đổi chất lượng hóa sinh chất lượng cảm quan sản phẩm, mùi vị Mục đích  Chế biến : Tạo màu đặc trưng cho sản phẩm thực phẩm phản ứng hóa học bổ sung màu trực tiếp cho sản phẩm Ví dụ: Như quy trình sx bia, người ta bs thêm chất tạo màu caramen để bia có màu cánh gián đẹp mắt Trog cơng nghệ sx nước cocacola, ban đầu nước có màu xanh, sau người ta bs màu thành nâu để thu hút người tiêu dùng  Bảo quản : Hạn chế biến đổi, giữ màu cho nguyên liệu – giữ màu sắc tự nhiên cho nguyên liệu Ví dụ: Giữ màu xanh cho chè xanh, rau xanh trình chần, hấp…  Chuẩn bị khai thác - q trình dấm chín sử dụng để chuẩn bị cho trình Vd: chuối xanh => dấm chín => có màu vàng, chuyển hóa tb thành đg => sx mứt  Hoàn thiện chất lượng sản phẩm – rau đạt độ chín định có chất lượng cao nhất, sử dụng để ăn sống  Khử màu nhằm tăng chất lượng sản phẩm, tạo cho sản phẩm có màu sắc đẹp Ví dụ: Tẩy màu tinh bột, tẩy màu dung dịch đường từ vàng nâu sang trắng 5.2.2 Nguyên liệu, biến đổi nguyên liệu sản phẩm Nguyên liệu Nguyên liệu tham gia vào trình thay đổi màu đa dạng  Có nguồn gốc động vật thực vật  Trạng thái rắn, lỏng, sệt  Chưa có màu có màu Sự biến đổi nguyên liệu Vật lý vfa hóa lý : trạng thái, độ nhớt phụ thuộc vào pp tạo màu Vd: trình hồ hóa tb => change độ nhớt of tinh bột Biến đổi hóa học – thành phần hóa học thay đổi, chất màu chuyển hóa, thêm vào phụ thuộc vào phương pháp tạo màu Bản chất chất màu nối đơi, có change màu mùi vị => từ ns đôi chuyển sang nối đơn ngược lại Cảm quan  Màu thay đổi theo mục đích định  Mùi vị phụ thuộc vào phương pháp tạo màu  Các biến đổi khác – phụ thuộc vào phương pháp tạo màu Sản phẩm Sản phẩm thu sau trình làm thay đổi màu có màu sắc theo yêu cầu định, bảo tồn màu cũ, làm màu cũ, xuất màu => chất lg sp tăng lên 5.2.3 Phương pháp thực Trong công nghiệp chế biến thực phẩm trình làm thay đổi màu thực nhằm giữ màu tự nhiên sản phẩm, tạo màu sắc theo ý muốn bổ sung màu thực phẩm để tạo màu theo ý muốn Tuy nhiên, có trường hợp phải tẩy bớt màu sản phẩm để tăng chất lượng cảm quan… Tất trình phụ thuộc vào u cầu cơng nghệ đặt Tạo màu  Phương pháp hóa lí – phổ biến bổ sung chất màu làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm, chất màu phụ gia màu có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp nhờ đường hóa học Tuy nhiên phải tuân thủ qui định sử dụng phụ gia màu liều lượng nồng độ  Phương pháp hóa học – sử dụng phản ứng tạo màu, tạo phức, phản ứng oxy hóa khử Ví dụ: Oxy hóa polyphenol tạo màu đỏ, nâu nâu đen… công nghiệp chế biến chè  Phương pháp nhiệt (vật lý) – nhờ nhiệt độ cao tạo phản ứng sinh màu: Caramen, Maiallard, phân hủy đường… ứng dụng trog sp bánh nướng or sấy phản ứng caramen phản ứng melanoidin : pư bắt đầu T 30 – 120 độ C, thuận lợi lượng nước 30%  Phương pháp vi sinh – nhờ vi sinh vật tạo màu cho sản phẩm Ví dụ: sản xuất rượu vang màu  Phương pháp enzyme – nhờ xúc tác enzyme tạo màu từ hợp chất phenol thành chất màu polyme (nâu, đen) Tẩy màu  Phương pháp vật lí – dùng q trình lắng, lọc, khuấy trộn dùng nhiệt độ để vô hoạt enzyme oxy hóa khử tránh phản ứng tạo màu Ứng dụng trog sx đường bánh kẹo Vd : sd T q trình chần khoai tây => vơ hoạt enzym gây pư tạo màu nâu đen cho sp  Hóa lý : Dùng phương pháp hấp phụ - sử dụng chất hấp thụ bề mặt thể rắn  Hấp phụ thủy hóa Ad + B+ +AC + HOH AdHAC + B+ + OH- Trong đó: B+ AC- cation anion chất bị hấp thụ  Hấp phụ trao đổi ion: Trên bề mặt chất hấp phụ giải phóng khuếch tán vào dung dịch lượng tương đương có điện tích Ad-(X+) + (B++AC-) Ad-B+ + (X+ + AC-)  Dùng than hoạt tính Chất hấp phụ dùng phổ biến than hoạt tính, than hoạt tính vừa có tác dụng tẩy màu vừa có tác dụng hấp thụ mùi Sau sử dụng để hấp phụ, than hoạt tính tách phương pháp lọc Ví dụ: Than hoạt tính sử dụng nhiều chế biến mật từ tinh bột, đường tinh luyện, xử lý cồn, tinh chế dầu béo… Ngồi chất hấp phụ trên, cịn dùng số chất khác đất sét Đất sét vừa có khả trao đổi ion vừa có khả hấp phụ đất sét có CaO, MgO, Al2O3, SiO2…nH2O  Phương pháp hóa học  Dùng tác nhân khử để biến chất có màu thành chất khơng màu Ví dụ: Dùng SO2, NaHSO3, Na2SO3, Na2S2O3 sản xuất đường trắng  Dùng phương pháp oxy hóa để oxy hóa chất màu thành chất khơng màu màu nhạt Ví dụ: O2, O3, Clo, Iot Ổn định màu (cố định màu) Cố định màu tự nhiên cách tạo pH mơi trường thích hợp cho tồn màu tự nhiên Ví dụ:  Giảm lượng acid để giữ màu chlorophyll rau chlorofin bền mt kiềm  Giữ màu xanh đậu xanh cách nâng pH ức chế enzym oxxy hóa khử sp rau ... tử có khả keo tụ dịch đường làm cho bia bị đục trình bảo quản 5.1.2 Nguyên liệu, biến đổi nguyên liệu sản phẩm Nguyên liệu Nguyên liệu đưa vào trình thủy phân đa dạng Nguồn gốc:   Động vật:... tẩy màu dung dịch đường từ vàng nâu sang trắng 5.2.2 Nguyên liệu, biến đổi nguyên liệu sản phẩm Nguyên liệu Nguyên liệu tham gia vào trình thay đổi màu đa dạng  Có nguồn gốc động vật thực vật ... chịu lửa 5.2 Quá trình làm thay đổi màu 5.2.1 Khái niệm mục đích Khái niệm Q trình làm thay đổi màu q trình chuyển hóa chất màu có sẵn nguyên liệu thành chất không màu chất màu khác, biến chất khơng