Nghiên cứu công nghệ sản xuất sữa ngô đặc giầu đạm

VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA NGÔ ĐẶC GIẦU ĐẠM CNĐT: LÊ TRUNG HIẾU 8794 HÀ NỘI – 2010 MỤC LỤC Trang TÓM TẮT NHIỆM VỤ DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 01 1.1. Tổng quan về ngô 01 1.1.1. Giới thiệu về cây ngô 01 1.1.2. Sản lượng và diện tích trồng ngô trên thế giới và trong nước 01 1.1.3. Phân loại ngô 07 1.2. Tình hình sản xuất và chế biến ngô ngọt 08 1.2.1. Tình hình sản xuất và chế biến ngô ngọt trên thế giới 08 1.2.2. Tình hình sản xuất và chế biến ngô ngọt ở Việt Nam 09 1.3. Sữa ngô dạng đặc giầu đạm 11 1.4. Enzim thuỷ phân 11 1.4.1. Enzim thủy phân tinh bột ngô 11 1.4.2. Enzim thủy phân protein 14 1.5. Nấm men bia 14 1.6. Các chất ổn định dùng trong công nghiệp thực phẩm 17 1.7. Công nghệ cô đặc dịch thủy phân 22 1.7.1. Phương pháp cô đặc 22 1.7.2. Phân loại thiết bị cô đặc 23 1.7.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc thực phẩm 24 1.7.4. Biến đổi của thực phẩm trong quá trình cô đặc 26 1.8. Thanh trùng đồ hộp thực phẩm 18 1.8.1. Một số phương pháp thanh trùng đồ hộp thực phẩm 27 1.8.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả thanh trùng 28 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 30 2.1. Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu 30 2.1.1. Nguyên vật liệu và hóa chất 30 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 30 2.2. Phương pháp công nghệ 30 2.3. Phương pháp phân tích 31 2.4. Phương pháp phân tích cảm quan 32 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 33 3.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu sản xuất sữa ngô đặc 33 3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn ngô nguyên liệu 33 3.1.2. Nghiên cứu sử dụng nấm men 36 3.2. Nghiên cứu phương pháp thu hồi dịch sữa ngô 37 3.3. Nghiên cứu điều kiện trích ly dịch sữa ngô sử dung enzim Termamyl 38 3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của enzim Termamyl đến quá trình thu nhận dịch sữa ngô 38 3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ Nước/bã ngô đến chất lượng dịch sữa thu được 41 3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến chất lượng dịch sữa thu được 42 . 3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ enzim đến chất lượng dịch sữa thu được 43 3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian 44 3.4. Nghiên cứu cô đặc dịch sữa ngô 45 3.5. Nghiên cứu điều kiện thu hồi protein nấm men 46 3.5.1. Nghiên cứu điều kiện thủy phân thu dịch chiết nấm men 46 3.5.2. Nghiên cứu tạo sản phẩm protein dạng bột bằng phương pháp sấy phun 48 3.6. Nghiên cứu phối trộn siro 48 3.7. Nghiên cứu nồng độ hương dầu bơ thích hợp sản xuất sữa ngô đặc 50 3.8. Nghiên cứu sử dụng chất ổn định 51 3.9. Xác định chế độ thanh trùng 53 3.10. Quy trình công nghệ sản xuất sữa ngô dạng đặc 55 3.11. Sản xuất thử nghiệm 57 3.11.1. Sản xuất thử nghiệm bột protein từ nấm men 57 3.11.2. Sản xuất thử nghiệm sữa ngô dạng đặc 58 3.11.3. Ước tính hiệu quả kinh tế 59 3.11.4. So sánh sản phẩm sữa ngô của Đề tài với sản phẩm sữa ngô trong nước và quốc tế 60 3.12. Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở sữa n g ô dạn g đặc 61 KẾT LUẬN 66 KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 72 TÓM TẮT NHIỆM VỤ - Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu: Ngô, nấm men, chất ổn định,… - Nghiên cứu quy trình công nghệ: Điều kiện trích ly dịch sữa ngô, dịch thủy phân nấm men, sử dụng chất ổn định, phối hương, thanh trùng,… - Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho sản phẩm phù hợp với các quy định về vệ sinh an toàn thực phẩm. - Sản xuất quy mô thực nghiệm. DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1: Sản lượng, sức tiêu thụ và dự trữ ngô của thế giới 03 Bảng 2: Sản lượng ngô phân theo địa phương Việt Nam 04 Bảng 3: Thành phần của dịch chiết nấm men 15 Bảng 4: Tinh bột biến tính được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm 21 Bảng 5: Ưu nhược điểm của phương pháp cô đặc nhiệt và cô đặc lạnh 23 B ảng 6: Quan hệ giữa độ chân không và nhiệt độ sôi của nước 25 Bảng 7: Quan hệ giữa nồng độ chất khô và nhiệt độ sôi ở 760 mmHg 25 Bảng 8: Đặc tính của một số giống ngô 33 Bảng 9: Kết quả phân tích thành phần hóa học của một số giống ngô ngọt tại thời điểm nghiên cứu 34 Bảng 10: Ảnh hưởng của các giống ngô đến chấ t lượng cảm quan sản phẩm 35 Bảng 11: Các chỉ tiêu lựa chọn ngô nguyên liệu 36 Bảng 12: Thành phần hóa học của nấm men bia tại thời điểm nghiên cứu 37 Bảng 13: Ảnh hưởng của phương pháp thu hồi đến hiệu suất thu hồi dịch sữa ngô 38 Bảng 14: Ảnh hưởng của enzim Termamyl đến quá trình thu nhận dịch sữa ngô 40 Bảng 15: Ảnh hưởng của t ỷ lệ nước/bã ngô đến chất lượng dịch sữa ngô 42 Bảng 16: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly bột bã ngô 43 Bảng 17: Ảnh hưởng của nồng độ enzim đến hiệu suất trích ly bột bã ngô 44 Bảng 18: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly bột bã ngô 45 Bảng 19: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình cô đặc dịch sữ a 46 Bảng 20: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân nấm men bia 47 Bảng 21: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình sấy phun dịch protein 48 Bảng 22: Ảnh hưởng của tỷ lệ siro đến quá trình cô đặc dịch sữa ngô 49 Bảng 23: Ảnh hưởng của nồng độ hương dầu bơ đến chất lượng sữa ngô đặc 50 Bảng 24: Sự thay đổi của sản phẩm theo thời gian bảo quản khi sử dụng chất ổn định Gum arabic 51 Bảng 25: Sự thay đổi của sản phẩm theo thời gian bảo quản khi sử dụng chất ổn định Gum arbic và CMC 52 Bảng 26: Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng đến chất lượng dịch sữa ngô 53 Bảng 27: Phân tích các chỉ tiêu vi sinh của sữa ngô dạng đặc sau 6 tháng bảo quản 54 Bảng 28: Kết quả triển khai thủy phân protein nấm men bia thực nghiệm 57 Bảng 29: Kết quả phân tích bột protein sau sấy phun Bảng 30: Kết quả sản xuất thử nghiệm 20 kg sữa ngô dạng đặc 58 Bảng 31: Kết quả phân tích chất lượng sữa ngô dạng đặc sau 6 tháng bảo quản 59 Bảng 32: Ước tính hiệu quả kinh tế sản xuất thử nghiệm 20 kg sữa ngô dạng đặc 59 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1: Quy trình công nghệ sản xuất sữa ngô uống 10 Hình 2: Cấu tạo phân tử Alginate 18 Hình 3: Cấu tạo phân tử CMC 18 Hình 4: Cấu tạo phân tử Carrageenan 19 Hình 5: Cấu tạo phân tử Gelatin 19 Hình 6: Cấu tạo phân tử Guar gum 20 Hình 7: Cấu tạo phân tử Locust bean gum 21 Hình 8: Quá trình carmel hóa của đường saccharo 26 Hình 9: Quy trình công nghệ sản xuất sữa ngô dạng đặc 55 Hình 10: Sữa ngô đặc của Thái Lan 60 Hình 11: Sữa ngô đặc của Đề tài 60 MỞ ĐẦU Ngô là cây lương thực đứng thứ hai sau lúa. Ngô được trồng ở 70 nước trên thế giới với hơn 100 triệu ha, sản lượng ngô sản xuất hàng năm ước tính khoảng 600 triệu tấn, trị giá trên 50 tỷ USD [23]. Bên cạnh việc sử dụng như một nguồn lương thực chính cho người và cho chăn nuôi, các sản phẩm chế biến từ ngô còn là nguyên liệu của nhiều ngành sản xuất công nghiệp khác như: Công nghi ệp dược phẩm, công nghiệp dệt, giặt là, công nghiệp sản xuất sơn, vecni, cao su nhân tạo,… Đặc biệt là trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, ngô là một nguồn nguyên liệu quan trọng trong sản xuất cồn nhiên liệu. Trong công nghiệp thực phẩm, các sản phẩm như tinh bột ngô, siro ngô, các loại đường glucoza, maltoza và fructoza là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bánh kẹo. Ở Mỹ, ngô được dùng như nguồn nguyên liệu thay thế cho Malt đại mạch trong công nghiệp sản xuất bia, rượu wishky. Ở nhiều nước Châu Á như Trung Quốc, Thái Lan, Nhật Bản ngô ngọt được chế biến thành sản phẩm sữa ngô dạng lỏng hoặc dạng đặc. Sữa ngô nguyên chất hoặc bổ sung thêm protein, khoáng chất nhằm tăng giá trị dinh dưỡng đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Ở Việt Nam, ngô từ lâu đ ã trở thành một cây lương thực quan trọng với những giống truyền thống là ngô nếp và ngô tẻ. Trong những năm gần đây, nhờ có chính sách khuyến khích trồng xen canh tăng vụ và những tiến bộ khoa học kỹ thuật, diện tích, năng suất và sản lượng ngô tăng nhanh, nhiều giống ngô mới như Bioseed và ngô ngọt được du nhập vào Việt Nam. Theo số liệu của Tổng cục thống kê, nă m 2009, diện tích ngô của cả nước đạt 1.086.000 ha và sản lượng ngô 4.381.800 tấn [23]. Một số sản phẩm chế biến từ ngô đã được nhiều nhà khoa học Việt Nam quan tâm nghiên cứu. Năm 2010, PGS.TS. Ngô Tiến Hiển đã hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất si rô fructoza 42% để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Năm 2008, Viện Cơ điện nông nghiệp cũng đã triể n khai nghiên cứu và sản xuất nước giải khát từ ngô. Với mong muốn tăng giá trị sử dụng của hạt ngô, đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ ngô, tận dụng nguồn protein dư thừa từ vi sinh vật, đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng. Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất sữa ngô đặc giàu đạm” được đề xuất. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về ngô [12, 20] 1.1.1. Giới thiệu về cây ngô Ngô, bắp hay bẹ có danh pháp khoa học là Zea mays L. Ngô xuất hiện lần đầu tiên ở Mexico sau đó lan truyền xuống Canada, Achentina, châu Âu, châu Phi, châu Á. Loại ngô cổ nhất được các nhà khoa học tìm thấy cách đây gần 7000 năm tại thung lũng Tehuacan của Mexico. Ngô là một trong ba loại ngũ cốc quan trọng nhất trên thế giới (lúa mỳ, lúa gạo, ngô), được trồng với số lượng ngày càng tă ng để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu. Ngô được trồng hai đến ba vụ trong một năm và trong tương lai năng suất ngô sẽ tiếp tục tăng mạnh do sự phát triển của công nghệ gen lai tạo giống mới. 1.1.2. Sản lượng và diện tích trồng ngô trên thế giới và trong nước a) Sản lượng và diện tích trồng ngô trên thế giới [23] Ngô là cây ngắn này, ưa khí hậu ấm. Ở nhiệt độ thấp hơn 10ºC hoặc cao hơn 45ºC ngô được trồng ít hơn. Năng suất cao nhất đối với loại ngô có thời gian sinh trưởng từ 130 đến 140 ngày. Tất cả các châu lục đều sản xuất ngô trừ châu Nam Cực (Antaretica). Sản lượng ngô của thế giới tăng nhanh từ năm 1930, đặc biệt 35 năm trở lại đây tăng nhanh về diện tích lẫn năng suất. Sản l ượng ngô của Nam Mỹ chiếm 50% sản lượng ngô của thế giới. Nước có sản lượng ngô lớn nhất thế giới là Mỹ, ở châu Á có Trung Quốc. Mặc dù diện tích trồng lúa mỳ lớn nhất nhưng do năng suất bình quân trên một diện tích gieo trồng thấp nên sản lượng lúa mỳ không cao hơn so với ngô và lúa. Về năng suất, không phải các vùng trồng ngô đều cho năng suất cao hơn 2 tấn/ha. Như ng thực tế nước Mỹ, Canada, châu Âu, Achentina, Trung Quốc và một số nước đã có năng suất lớn hơn con số trên. Theo báo cáo của của Cục Dự trữ lương thực toàn cầu (tại Mỹ) thì sản lượng ngô dự trữ năm 2009 tăng 13,7 triệu tấn, đạt được mức 143,3 triệu tấn. Phần lớn sản lượng dự trữ này tăng là do sự tăng trữ l ượng ngô tại Trung Quốc. Sản lượng ngô của Trung Quốc giai đoạn này tăng 9% đạt mức 5 triệu tấn, các nước thuộc châu Âu (EU) tăng 29% đạt mức 61 triệu tấn. Theo thống kê này, sản lượng ngô của Nga và Ukraina tăng lần lượt là 67% và 54% với sản lượng chung [...]... Nam Ngô bắp (Ngô ngọt) Làm sạch, cắt hạt Bã lớn Bã nhỏ + tinh bột Nghiền lọc Nước sạch Ly tâm, tách bã Phụ gia Gia nhiệt Đồng hóa Nâng nhiệt Đóng chai Thanh trùng Làm nguội Bảo ôn Dán nhãn Bảo quản, tiêu thụ Hình 1: Quy trình công nghệ sản xuất sữa ngô uống [21] 1.3 Sữa ngô dạng đặc giầu đạm Thái Lan và Trung Quốc là hai nước duy nhất có sản phẩm sữa ngô dạng đặc được công bố Thành phần sữa ngô dạng đặc. .. trên thị trường Công trình nghiên cứu Viện Cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch năm 2005 cũng đã nghiên cứu quy trình chế biến nước sữa ngô uống Ngoài ra, một số sản phẩm sữa ngô do các doanh nghiệp tư nhân sản xuất, đóng chai nhựa, chỉ giữ được 3 ngày ở nhiệt độ nhỏ hơn 4°C có mặt trên thị trường với số lượng rất hạn chế, không đảm bảo an toàn thực phẩm Sản phẩm sữa ngô dạng đặc chưa có trên... nước được sản xuất tại các doanh nghiệp của: Công ty Cổ phần xuất nhập khẩu Đồng Giao, Tân Mai; hoặc các doanh nghiệp tư nhân như: Lixa, Ngọc Hân, Trung Thành,… và sản phẩm chủ yếu chỉ tiêu thụ trong nước Năm 2002-2003, đề tài nghiên cứu quy trình chế biến ngô ngọt đóng hộp trong chương trình cấp Nhà nước KC-06 do Viện nghiên cứu rau quả tiến hành, đã đưa ra quy trình sản xuất sữa ngô đóng hộp, sản phẩm... trong nước và xuất khẩu; trong khi đó, thị trường ngô đông lạnh còn hạn chế Sản phẩm ngô đông lạnh của nước này chủ yếu được xuất sang Anh và Bỉ Sản lượng ngô đông lạnh của Đức năm 2009 là 16.500 tấn và 84.000 tấn ngô hộp, tăng 30% sản lượng ngô đông lạnh và giảm giảm 4% ngô hộp so với cùng kỳ năm trước Hằng năm, Đức nhập ngô từ các nước như Pháp 38%, Hungari 37%, Thái Lan 15% Sản xuất ngô hộp của Thái... hoặc nấu súp ngô Sản phẩm ngô hạt đóng hộp cũng được nghiên cứu, sản xuất Sản phẩm ngô hộp đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành các tiêu chuẩn ngành như: - Tiêu chuẩn ngô ngọt nguyên liệu cho chế biến (10 TCN 577-2004); - Ngô ngọt nguyên hạt đóng hộp – Yêu cầu kỹ thuật (10 TCN 484-2001); - Quy trình sản xuất ngô ngọt nguyên hạt đóng hộp (10 TCN 485-2001); Sản phẩm ngô ngọt đóng hộp... [37]: - Sữa ngô Siro fruto Lactose Muối Protein nấm men Xathan gum 596g 293g 3g 1,3g 39g 100,1g 59,6% 29,3% 0,3% 0,1% 3% 7,7% Sữa ngô dạng đặc này có thời hạn sử dụng trong 06 tháng, xuất xứ từ đại học Chiangmai Thái Lan Thành phần sữa ngô dạng đặc của Trung Quốc (Buttery sweet corn) [36]: - Dịch sữa ngô (Thành phần chính); Sữa bò; Muối; Đường mía; Hương bơ và bơ; Cao nấm men; Tinh bột Sữa ngô dạng đặc. .. sản xuất và chế biến ngô ngọt trên thế giới [21, 27, 29, 35] Ngoài việc sử dụng cho ăn tươi, ngô ngọt thường được chế biến thành hai loại sản phẩm: Ngô đóng hộp và ngô đông lạnh Các nước Mỹ, Pháp, Hungari, Thái Lan là một trong những nước xuất khẩu ngô ngọt và các sản phẩm từ ngô ngọt lớn nhất thế giới Mỹ là nước xuất khẩu ngô ngọt đóng hộp lớn nhất thế giới với sản lượng 132.600 tấn/năm Nhưng sản. .. lượng ngô ngọt đóng hộp này giảm liên tiếp 7% trong 6 năm trở lại đây Pháp là nước dẫn đầu châu Âu về sản xuất ngô hộp và ngô đông lạnh Pháp cũng nhập các sản phẩm này từ Mỹ và Hungari Sản phẩm của Mỹ tại thị trường Pháp chịu sự cạnh tranh quyết liệt từ Hungari Năm 2009, sản lượng ngô hộp của Pháp chiếm khoảng 83% sản lượng ngô hộp và 62% sản lượng ngô đông lạnh của 15 nước châu Âu Phần lớn sản phẩm... vây, sản lượng ngô bị giảm tại một số nước trên thế giới như Braxin, giảm 14% và chỉ đạt được 50 triệu tấn; Mỹ giảm 8% so với dự kiến Tuy vậy, Mỹ vẫn sản xuất 39% trữ lượng ngô toàn cầu Sản lượng ngô được trao đổi toàn cầu giảm 23%, chỉ đạt mức 76 triệu tấn do sản lượng xuất khẩu của một số nước xuất khẩu ngô lớn Điển hình như tại Mỹ, lượng ngô xuất khẩu năm 2009 chỉ là 28 triệu tấn, trong khi sản lượng... 0,6 1.1.3 Phân loại ngô Nhóm ngô nếp Đây là những giống ngắn ngày, thời gian sinh trưởng từ 70-85 ngày: - VN2 do Viện nghiên cứu ngô sản xuất và cung ứng, năng suất bắp tươi 8 tấn/ha; - MX2, MX4 do công ty Cổ phần giống cây trồng Miền Nam sản xuất và cung ứng, năng suất 8 tấn/ha; - Nếp nù N1 do Viện khoa học Miền Nam sản xuất và công ty Lương Nông phân phối; - Wax22, Wax33, Wax44 do công ty Syngenta Thái