Các loại chất béo trong thực phẩm

Các loại chất béo trong thực phẩm

LỜI MỞ ĐẦU

Bánh kẹo là một lĩnh vực rộng lớn gồm có công nghiệp sản xuất bánh, kẹo, và socolaCông nghệ sản xuất bánh là làm ra các loại bánh ngọt và bánh nướng có thể tìm thấy trong các cửa hàng hay siêu thị Đối với các loại bánh này thường hay sử dụng chất béo dạng dẻo Chất béo có vai trò rất quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc sản phẩm

Trong công nghiệp sản xuất kẹo, đặc điểm của sản phẩm được quyết định bởi đường Nhưng chất béo cũng đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc của kẹo, thường khoảng 20% Ngày xưa chất béo được bổ sung bằng cách cho bơ hay sữa đặc Ngày nay, người ta lại ưa chuộng cách cho dầu thực vật vào trong quá trình chế biến kẹo Công nghiệp sản xuất socola là làm ra các sản phẩm có 1 hay nhiều thành phần có nguồn gốc từ cocoa Không giống như kẹo, socola là một sản phẩm chất béo liên tục (fat-

continuous) Tính chất của socola được quyết định chủ yếu bởi chất béo( chiếm khoảng 26-35%) Chất béo trong socola có đặc điểm là kết tinh ở 200C làm cho sản phẩm trơn bóng và có khoảng nhiệt nóng chảy 30-350C tan chảy trong miệng

Theo truyền thống thì socola chỉ được làm từ bơ cocoa ( hay có thêm bơ sữa đối với socola sữa) Nhưng do giá cả bơ cocoa cao nên các nhà sản xuất đã dùng các chất béo thay thế

bơ cocoa Tuy nhiên theo luật ở một số quốc gia thì hạn chế hay cấm sử dụng các chất béonày trong sản xuất socola

Qua đó, ta thấy vai trò của chất béo trong bánh kẹo hết sức quan trọng Nó ảnh hưởng đếntính chất, cấu trúc, đặc điểm cảm quan của bánh kẹo Cũng như tốc độ kết tinh chất béo, loại tinh thể tạo thành ảnh hưởng đến bề mặt bóng loáng và khả năng đổ khuôn tách khuôn Vì vậy, trong sản xuất bánh kẹo đặc biệt là sản xuất socola các nhà sản xuất rất quan tâm đến vấn đề lựa chọn loại chất béo cũng như cách thức chế biến sao cho sản phẩm tạo thành đạt chất lượng

Nội dung bài báo cáo này nhằm nêu rõ đặc điểm, tính chất và những biến đổi của chất béo trong quá trình chế biến bánh kẹo Đồng thời cũng đưa ra một số chất béo có khả năng thay thế bơ cocoa trong sản xuất socola

Phần1: GIỚI THIỆU

Vài nét về chất béo:

1 Chất béo là gì?

Chất béo gồm các hợp chất tan trong dung môi hữu cơ và không tan trong nước Về mặt hóa học, chất béo được hiểu là hỗn hợp các triglyceride(TAG- là triester của các acid béo với glycerol) Nó chứa đến 90-99% TAG, 1-8% diglycerides và một ít monoglycerides, phospholipid, tocopherols và sterols

Chất béo có thể ở dạng rắn hay lỏng ở nhiệt độ thường tùy thuộc vào cấu trúc và thành phần của nó Chất béo thường được gọi là dầu hay mỡ là theo thói quen của người Việt Nam Tại nhiệt độ phòng, triglyceride ở dạng lỏng gọi là dầu còn triglyceride ở dạng dẻo hay rắn thì gọi là mỡ Riêng chất của sữa gọi là bơ

2 Phân loại chất béo trong thực phẩm:

2.1 Chất béo không bão hòa (unsaturated fat):

2.1.1 Monounsaturated fat: phân tử acid béo chứa một liên kết đôi

 Các nguồn chứa monounsaturated fat:

2.1.2 Polyunsaturated fat: phân tử acid béo có hơn một liên kết đôi

2.1.3 Chất béo dạng trans: có thể là monounsaturated fat hay polyunsaturated

fat

2.2 Chất béo bão hòa (saturated fat): là các chất béo chỉ chứa các acid béo bão hòa

Bảng 1: phân loại chất béo trong thực phẩm

3 Cấu trúc phân tử và thành phần cấu tạo của chất béo

Bảng 2: Một vài acid béo thường gặp trong chất béo và ký hiệu của chúng

Ký

hiệu Acid béo Chiềudài

mạch

Số nối đôi

Ký hiệu Acid béo dài mạchChiều nốiSố

3.1 Đặc điểm acid béo của TAG: Các acid béo là các hydrocacbon no hay khơng no Tínhchất vật lý của các TAG phụ thuộc chủ yếu vào thành phần và cấu trúc của các acid béo tạo nên nĩ Chiều dài và độ no của mạch acid béo ảnh hưởng trước tiên đến nhiệt độ nóng chảy và kết tinh của chất béo

 Mạch hydrocacbon:

 Mạch hydrocacbon chứa từ 4 đến 30 nguyên tố cacbon (thường là từ 12 đến 24C)

 Nếu mạch hydrocacbon không có nối đôi thì mạch thẳng, ngược lại mạch gấp khúc.

 Chiều dài và độ no của mạch acid béo là yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy và kết tinh của chất béo Mạch carbon càng dài và độ no càng lớn thì thành phần pha rắn càng cao Nếu trong mạch carbon của chất béo có một nối đôi thì gây ra “gãy mạch” dẫn đến làm giảm nhiệt độ nóng chảy

mạch hydrocacbon của acid béo

Thông thường, các TAG được ký hiệu bằng ba ký tự đặc trưng cho 3 acid béo R1, R2, R3 Thí dụ PSP biểu thị cho glycerol-1,3-dipalmitate-2-stearate Nếu TAG có R1, R2 và R3 giống nhau, gọi là monoacid; còn lại thì sẽ gọi là TAG có acid hỗn hợp Một vài acid béo thường gặp trong chất béo và ký hiệu của chúng được trình bày trong bảng

3.2 Các dạng thù hình của TAGs

Ơû trạng thái rắn, phân tử TAG có thể tồn tại ở nhiều dạng tinh thể khác nhau nên gọi là chất đa định hình (polymorphism) Các dạng tinh thể này ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhiệt độ nóng chảy của chúng

Tinh thể của chất béo có 3 dạng cơ bản: α, β’, β Tuy nhiên nhiều chất béo có nhiều hơn 4dạng cơ bản này, các dạng trung gian β-2, β-3…

Hình dạng phân tử TAG có hai cách sắp xếp: hình nĩa và hình ghế Sự xắp xếp các dạng ghế có thể tạo cấu trúc chồng 2 hay chồng 3 Do một phân tử TAG có 3 nhánh acid béo

Hai nhánh acyl tại vị trí số 1 và số 3 thường xếp “thẳng hàng” với nhau Riêng nhánh acyl ở vị trí số 2 sẽ xếp dọc theo mạch C của một trong hai nhánh còn lại Khi các phân tử TAG kết tinh sẽ sắp xếp với nhau theo 2 cách trình bày trong hình Các cách sắp xếp này khiến cho các TAG hợp lại thành từng khối Nếu nhánh acyl tại vị trí số 2 của 2 Triglycerid nằm về 2 phía thì chất béo kết tinh dạng “chồng đôi” Nếu liên kết giữa các TAG là do sắp xếp sát nhau của các nhánh acyl ở vị trí số 1 và số 3, chất béo sẽ kết tinh dạng “chồng ba”

 Trạng thái chồng 2 (double) : thường gặp ở phân tử triglyceride có acid béo no

 Trạng thái 3 lớp(triple): thường gặp ở phân tử triglyceride có acid béo no và không no

acid béo no acid béo không no

3.3 Đặc điểm tinh thể α,β,β ’

3.3.1 Dạng α:

Các nhánh acyl kết tinh theo dạng lục lăng (hexagonal), không có góc nghiêng nênđược gọi là cấu trúc dạng H Khoảng cách giữa các nhánh trong mạng kết tinh khoảng 0,42nm

3.3.2 Dạng β ’ :

Khoảng cách giữa các nhánh acyl kết tinh không đều đặn Chúng kết tinh dưới dạng mạng orthorhombic và perpendicular (O) Khoảng cách giữa các nhánh có thể trong khoảng 0,37–0,40 nm hay là trong khoảng 0,42–0,43 nm Giữa cách nhánh kết tinh tạo thành các góc nghiêng trong khoảng từ 500 – 700.

3.3.3 Dạng β:

Ở dạng thù hình , các nhánh kết tinh lại dưới dạng tam tà với các góc nghiêng giữacác nhánh trong khoảng 500 – 700 Các nhánh acyl sắp xếp song song và chặt sít với nhau.Khoảng cách giữa các nhánh acyl khoảng 0,46 nm, có một số điểm trong mạng thìkhoảng cách này bị rút ngắn thành 0,36–0,39 nm

Khi chất béo tạo nên từ hỗn hợp của các acid béo no, do độ dài của mạch khác nhau nên các dạng thù hình phức tạp hơn, ngoài 3 dạng thù hình chính còn xuất hiện thêm nhiều dạng trung gian khác như 2’, 3’

Nếu trong chất béo có cả các acid béo không no thì cấu trúc lại càng phức tạp vì mạchcarbon của các acid béo không no bị “gãy” nên các nhánh sắp xếp với nhau không chặtchẽ Thí dụ đơn giản nhất khi chất béo có 1 nhóm ester tạo thành với acid oleic, mạch củaacid có thể bố trí dưới 2 dạng S-C-S’ và S-C-S Do đó trong mạch xuất hiện thêm dạngthù hình 

Đặc điểm α:hexagonal β:trilinic β ’ :orthorhombic

Cấu trúc kết tinh Turning fork:dạng nĩa Turning fork

dạng nĩa

Chain fork:dạng ghế

Góc tạo bởi nhóm

acyl và mặt phẳng

glyceryl

Độ dài bắt cặp hai

lần

Cấu trúc Lộn xộn,không chặt chẽ,

lỏng lẽo, dễ bị thay đổi

giữa Vững chắc,bền nhất

Cấu trúc hiển vi Dạng lớp mỏng 5µm Dạng kim

rất nhỏ 1µm Dạng kim tất dài,sắp xếp khít 25-50µm

Nhiệt độ nóng

chảy

Thấp nhất Trung bình Cao nhất

Màu sắc Đục (nhưng cho ánh sáng

truyền qua được một phần)

giữa Đục nhất trong 3

loại(không cho ánh sáng truyền qua)

Điều kiện tạo

thành

Khi làm lạnh nhanh sau một thời gian sẽ chuyển hóa thành β,β ’

giữa Làm lạnh cực nhanh

3.4 So sánh ba dạng tinh thể

Bảng 3: so sánh các dạng tin h thể

4 Tính chất vật lý:

4.1 Nhiệt độ nóng chảy:

 Chiều dài mạch Cacbon tăng →tnc tăng( tuy nhiên không nhiều lắm)

 Số nối đôi tăng → tnc giảm(rất đáng kể)

Ví dụ: acid stearic(18:0) tnc=710C

acid oleic(18:1) tnc=130C

acid linoleic(18:2) tnc=-50C

 Acid béo mạch nhánh có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn mạch thẳng do sự sắp xếp lỏng lẻo hơn

 Acid béo có số cacbon chẵn có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn

 Dạng cis có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn dạng trans

 Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp acid béo sẽ thấp hơn của acid béo có nhiệt nóng chảy thấp nhất

Triglycer ides(TAG) có nhiệt độ nóng chảy khác nhau do các dạng kết tinh α,β,β’ và gần bằng acid béo tự do MAG>DAG>TAG

 Phospholipid có nhiệt độ nóng chảy rất cao nhưng nếu nằm trong hỗn hợp acid béo thì t0 nc giảm đột ngột

Tóm lại:

 Sự nóng chảy không xảy ra ở một nhiệt độ nhất định

 Biến đổi trong một khoảng nhiệt độ tùy thuộc vào thành phần các acid béo có mặt trong chất béo

 Khả năng nóng chảy của chất béo được đánh gía thông qua:

 Phần trăm chất béo rắn SFC (solid fat content-SFC)

 Chỉ số rắncủa chất béo SFI( solid fat index-SFI)

 SFI biểu thị tỷ lệ chất béo ở dạng rắn/dạng lỏng tại một nhiệt độ nhất định và có liên quan chặt chẽ đến trạng thái của sản phẩm tại nhiệt độ đó

 Cùng chất béo: giá trị SFI giảm khi nhiệt độ tăng

 Ơû cùng nhiệt độ:SFI càng cao thì chất béo càng rắn

 Nhiệt độ cần quan tâm:

 Nhiệt độ môi trường(25-400C tùy vùng khí hậu)

 Thân nhiệt 370C

 Nhiệt độ phối trộn chất béo vào hỗn hợp kẹo hay bột nhào

Mối tương quan giữa nhiệt độ và SFI của một vài chất béo thông dụng

Bảng 4: Nhiệt độ nóng chảy (°C) và giá trị SFC của một số loại chất béo

4.2 Nhiệt độ sôi

o Nhiệt độ sôi tăng theo chiều dài mạch cacbon, khoảng 200C khi tăng 20C

o Ví dụ: stearic t0s> 300 0C ở áp suất thường Khi tách bằng chưng cất phân đoạn phải dùng áp suất chân không gần như tuyệt đối

o Nối đôi không ảnh hưởng nhiều lắm

o Methylester có nhiệt độ sôi nhỏ hơn 300C so với acid béo tự do(FFA)

o TAG có nhiệt độ sôi rất cao

4.3 Độ nhớt:

Phân tử lượng càng lớn thì độ nhớt càng tăng

Acid béo không no (UFAs) có độ nhớt nhỏ hơn acid béo no(SFAs)

MEs(methylester), EEs(Ethylester)<FFA

TAG>FFA

Acid béo tự do bị oxy hóa(tạo trime, dimer)>> acid béo tự do chưa bị oxy hóa Từ đó dựa vào độ nhớt để xác định mức độ oxy hóa

4.4 Độ hòa tan trong dung môi hữa cơ:

 FFAs: tan tốt trong dung môi phân cực trung bình: chloroform, cyclohexan, benzene

 SFAs(acid béo no): hòa tan kém hơn trong các dung môi không phân cực(hexan) hay trong rượu ở nhiệt độ thường nhưng tan rất tốt trong rượu ở nhiệt độ cao

 UFAs(acid béo không no) hòatan tất tốt trong hầu hết các loại dung môi

 MAG hòa tan rất tốt trong rượu, kém trong dung môi không phân cực(petroether)

 TAG tan tốt trong chloroform, didthylether, aceton, không hòa tan trong rượu

 Sáp hòa tan trong xăng hay rượu

 Phospholipids tan tốt trong petroether, một phần trong ethanol và hầu như không hòa tan trong aceton

4.5 Sức căng bề mặt: sức căng bề mặt giảm khi nhiệt độ tăng Sức căng bề mặt bị ảnh

hưởng bởi độ tinh khiết của chất béo

5 Tính chất hóa học:

5.1 Phản ứng với Iod

Giá trị iod là số gam iod phản ứng với 100g chất béo

Phản ứng cộng với nối đôi, biểu thị độ không no của acid béo

Những acid béo no có giá trị Iod bằng 0

5.2 Phản ứng thuỷ phân:

Xúc tác: acid, kiềm, enzyme lipase

TAG→DAG→MAG→glycerol

5.3 Phản ứng cộng H 2

Hydro hóa là phản ứng cộng hydro vào các nối đôi của acid béo không no trong các glycerides

Như chúng ta đã thấy, ở nhiệt độ thường mỡ động vật ở trạng thái rắn còn dầu thực vật ởtrạng thái lỏng là do trong mỡ động vật có hàm lượng acid béo no tương đối cao hơn.Khi kết hợp hydro vào nối đôi của acid béo sẽ làm cho dầu thực vật trở nên giống với chất béo động vật Dầu động vật đã hydro hóa hoàn toàn cũng giống heat như mỡ cừu,

do đó trong thực tế sản xuất , có trường hợp người ta chỉ hydro hóa đến một mức độ nào đó

5.3.1 Hydro hóa chọn lọc:

Mục đích: nhằm để giảm hàm lượng acid linolenic và do đó làm tăng độ bền của dầu

Chẳng hạn hydro hóa dầu đậu tương đã làm giảm hàm lượng acid linolenic từ 9% xuống dưới 1%, ứng với chỉ số iot từ 130 xuống 115

Xúc tác; Ni (hay Cu, Pd)

Điều kiện: hydro phải thật sạch vì cacbon oxyt và các hợp chất lưu huỳnh có thể bị hấp

thụ vào chất xúc tác rồi đầu độc nó, nhiệt độ cao

5.3.2 Hydro hóa từng phần hay toàn bộ

Mục đích: tạo ra các chatá béo rắn làm nền để sản xuất margarine hoặc để sản xuất mỡ

5.4 Phản ứng chuyển ester hóa

Alcoholysis

Rượu → ester mới + rượu mới

R1-CO-O-R2 + R3-OH→ R1-CO-O-R3 + R2-OH

Đây là một phản ứng quan trọng , người ta sử dụng glycerol để tạo hỗn hợp TAG MAG, DAG để tạo chất nhũ hóa

Acidoysis

R1-CO-O-R2 + R3-COOH → R3-CO-O-R2+ R1COOH

Phản ứng này dùng để thay đổi thành phần acid béo trong TAG, từ đó thay đổi tính chất vật lý chất béo

5.5 Phản ứng nội chuyển ester

R 1 COOR 2 + R 3 COOR 4 →R 1 COOR 4 + R 3 COOR 2

Phản ứng này không làm thay đổi thành phần hóa học mà thay đổi tính chất vật lý

Xúc tác của phản ứng : xúc tác hóa học: acid, kiềm(NaOH), hoặc xúc tác enzyme

5.6 Oxy hóa chất béo

Gây màu và mùi ôi cho sản phẩm

Tùy thuộc vào bản chất oxy hóa và điều kiện phản ứng mà tạo ra các sản phẩm oxy hóa như peroxide, cetoacid…

Dầu khi tiếp xúc với ánh sáng, không khí cũng có thể xảy ra quá trình oxy hóa

Bảng 5: tính chất vật lý và hoá học của chất béo

Phần 2:

CÁC BIẾN ĐỔI CỦA CHẤT BÉO TRONG QUÁ TRÌNH

CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN

I.Sự kết tinh chất béo:

Sự thay đổi pha rất quan trọng trong đặc điểm, sự sản xuất, và cách sử dụng chất béo trong bánh kẹo Khi đó, nhiệt và thể tích đều thay đổi Và sự kết tinh là sự chuyển pha

quan trọng nhất Sự kết tinh là một hiện tượng quan trọng trong sản xuất và sử dụng chất béo bánh kẹo Sự chuyển từ dạng tinh thể này sang dạng tinh thể khác là một quá trình quan trọng đối với triglycerid và chất béo trong bánh kẹo

1.Định nghĩa quá trình kết tinh: là quá trình tạo ra các tinh thể từ dung dịch Nó là quá

trình truyền khối từ pha lỏng sang pha rắn tạo ra các tinh thể tinh khiết

2 Sự sinh mầm tinh thể

Sự sinh mầm hay hay hình thành tinh thể từ trạng thái lỏng là yếu tố quan trọng nhất trong việc điều khiển quá trình kết tinh Tốc độ kết tinh là yếu tố chính quyết định số lượng và kích thước tinh thể, dạng cấu hình và sự phân phối các tinh thể rắn Sự kết tinh chỉ xảy ra khi pha đạt quá bão hòa hay quá lạnh Tuy nhiên trạng thái quá bão hòa hay quá lạnh không là điều kiện đủ mà phải có năng lượng xáx định để hình thành hạt nhân

3 Mầm tinh thể là gì?

Mầm tinh thể hay hạt nhân tinh thể là tinh thể nhỏ nhất có thể tồn tại trong dung dịch ở một nhiệt độ xác định Sự hình thành mầm tinh thể từ pha lỏng yêu cầu các phân tử sắp xếp thành mạng tinh thể và có một năng lượng tự do cần thiết cho sự chuyển pha này Nhưng khi sự sinh mầm xảy ra thì năng lượng lại giảm

4 Thuyết sinh mầm

4.1 Sinh mầm đồng thể

Là sự sinh mầm là sự lớn lên của các phân tử trong pha lỏng Đó là sự hình thành của các phân tử hay ion cùng loại với nhau tạo các dimer và dimer trở thành trimer, quá trình cứ thế tiếp tục đến khi tạo dạng ổn định Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ và sự quá bão hòa

4.2 Sinh mẩm dị thể

Do sự tương tác bề mặt giữa các hạt rắn và chất quá bão hòa làm giảm năng lượng tự dohình thành kích thước tới hạn cho hạt nhân ổn định Xảy ra khi có mặt các hạt bụi, các vết trầy sướt hay các hạt khác làm giảm năng lượng bề mặt

4.3 Sự sinh mầm thứ hai:

Là sự sinh mầm xảy ra khi có mặt các tinh thể khác

Nó có thể xảy ra bất cứ khi nào có các thành phần nào tách ra khỏi bề mặt tinh thể Khi các tinh thể va chạm tạo thành các mãnh vỡ trong quá trình khuấy trộn thì hiện tượng nàyxảy ra, nhưng nếu các mãnh vỡ nhỏ hơn kích thước tới hạn thì nó sẽ tan ra chứ không hình thành loại hạt nhân này

Trong suốt quá trình cất phân đoạn chất béo, sự sinh mầm lần thứ hai là điều không mong muốn vì những tinh thể nhỏ tạo thành xen lẫn trong các tinh thê lớn thì sẽ cản trở

cho quá trình phân tách Do đó khi cất phân đoạn thì khuấy sao cho nhiệt chuyển đổi từ từ

Sự sinh mầm loại này bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, phụ gia, độ tinh khiết, sự khuấy trộn, tốcđộ khuấy, số lượng và kích thước tinh thể , và sự xù xì của bề mặt

4.3.1.1 Động học sinh mầm

Tốc độ sinh mầm được tính bằng tốc độ hình thành hạt nhân (số lượng hình thành trên một đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian) Thời gian cần thiết để bắt đầu sự sinh

mầm là bắt đầu từ trạng thái quá lạnh Phương trình mô tả sự sinh mầm của lipid:

Với :

N: số phân tử trên 1 mol

K: hằng số Boltzman T: nhiệt độ tuyệt đối

h: hằng số planck Gd: độ linh động của phân tử lipid: sức căng bề mặt

Tf: nhiệt độ nóng chảyHf: ẩn nhiệt

4.4 Sự phát triển tinh thể

Điều kiện để sự phát triển tinh thể xảy ra là các phân tử từ pha lỏng phải dịch chuyển đến bề mặt tinh thể để sắp xếp lại và định hướng Mỗi một phần tử sẽ tìm một vị trí thích hợp đểkết hợp thành mạng và tinh thể dần dần lớn lên

Tốc độ phát triển tinh thể tỷ lệ thuận với độ quá bão hòa và tỷ lệ nghịch với độ nhớt Độ nhớttăng khi nhiệt độ giảm, nên tốc độ phát triển tinh thể đạt đến cực đại sau đó giảm xuống do tăng độ quá bão hòa và giảm nhiệt độ

Tốc độ phát triển tỷ lệ với sự quá bão hòa, dạng tinh thể càng ổn định thì độ bão hòa càng lớn

ở một nhiệt độ xác định Do đó, tinh thể càng ổn định thì tốc độ phát triển càng lớn

Độ quá bão hòa càng lớn thì có xu hướng làm giảm số tinh thể hòan hảo, và có cả những tinh thể rỗng

Sự kết tinh của triglycerides từ pha lỏng: có hai giai đoạn xếp lớp và sắp xếp

Trong quá trình phát triển tinh thể, nhiệt độ thay đổi đáng kể Nếu không khuấy, nhiệt độ tăng cục bộ và thể tích xung quanh bể mặt tinh thể tiếp tục bãûo hòa dẫn đến sự sinh mầm và phát triển tinh thể trở nên bất thường Do đó quá trình kết tinh trong công nghiệp, yêu cầu giảm nhiệt độ là rất cần thiết

Bảng 6: Nhiệt kết tinh và tan chảy của triglycerides và chất béo

Chú ý:

 Nếu làm lạnh chậm khi kết tinh, thì sẽ hình thành vỏ sò (shell)

Nguyên nhân: trong qua ù trình kết tinh, bề mặt tinh thể đạt trạng thái cân bằng Nhưng

khi nhiệt độ giảm thì sự cân bằng thay đổi Tuy nhiên, thành phần bên trong tinh thể không thay đổi do tốc độ khuếch tán trong trạng thái rắn nhỏ Dẫn đến sự hình thành tinh thể không đồng nhất (do gradient nòng độ từ tâm tinh thể ra ngoài)

Để tránh hiện tượng tạo vỏ sò ta có thể thực hiện kết tinh 2 lần

 Kích thước tinh thể được quyết định bởi tốc độ sinh mầm và phát triển:

Tốc độ sinh mầm tăng theo số mũ và tốc độ phát triển tăng tỷ lệ với sự quá bão hòa Số lượng tinh thể tăng và kích thước tinh thể giảm khi thực hiện kết tinh ở nhiệt độ thấp Do đó làm lạnh nhanh rồi khuấy mạnh sẽ tạo ra các tinh thể nhỏ như sản xúât margarine, lám lạnh chậm kết hợp khúây nhẹ sẽ tạo ra các tinh thể lớn như sản xúât dầu cọ

Tóm lại: Sự sinh mầm và phát triển tinh thể xảy ra liên tục Sự sinh mầm không ngừng khi sự phát triển tinh thể bắt đầu xảy ra Do đó, sự kết tinh chất béo hay sự sinh mầmvà phát triển tinh thể xảy ra đồng thời Tốc độ sinh mầm và phát triển tinh thể được quyết định bởi nhiệt độ

4.5 Sau khi tăng trưởng(post-growth events):

4.5.1 Sự co rút(contraction):

Triglyceride và chất béo Nhiệt kết tinh/tan chảy

Bơ cocoa Chất béo sữa Dầu cọ Dầu nhân cọ Dầu dừa LLL(β) StStSt(α) StStSt(β ’ ) StStSt(β) StOSt(β) POP(β) PEP(β)

1579195124109180124160213188180179

Là hiện tượng xảy ra sau quá trình kết tinh, hay gặp ở các sản phẩm đóng khuôn Khi đólớp vỏ bên ngoài đóng vai trò như lớp vỏ cứng giữ lấy khôí chất lỏng bên trong- thường gặp trong sản xuất socola

Khi socola đang làm nguội thì tạo thành lớp vỏ bên ngoài và sự co rút sẽ làm bề mặt bị

co rút thấp xuống

Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng, các chất béo bánh kẹo có tinh thể β’ (loại có nhiều trans và lauric) làm socola ít bị co rút hơn loại có tinh thể β bền (loại đối xứng)

Khi sự sinh mầm, phát triển tinh thể và kết tụ diễn ra thì sự quá bão hoà giảm và kích

thước tới hạn đối với tinh thể ổn định hay hạt nhân tăng dần Trong khi đó những tinh thể nhỏ hơn (ổn định ở độ quá bão hoà nhỏ) thì lại trở nên không ổn định và hoà tan trở lại và kết tủa để tạo tinh thể lớn hơn Hiện tượng này gọi là sự chín muồi tinh thể Ostwald (Ostwald ripening) Hiện tượng này làm mất đi độ bóng của lớp vỏ socola được làm từ chất béo khác bơ cocoa

4.6 Các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự kết tinh

Các dạng tinh thể còn có thể bị thay đổi do áp suất cao, quá trình cơ học, biến dạng, sóngsiêu âm,từ trường:

 Aùp suất cao(tác dụng cơ học): kích thích chuyển sang dạng tinh thể ổn định hơn

 Sự biến dạng(shearing): làm phá vỡ tinh thể do đó tạo ra mầm tinh thể loại 2, sắp

xếp các phân tử triglyceride song song giúp cho sự sinh mầm diễn ra nhanh hơn, quá trình trộn tốt hơn

 Sóng siêu âm: thí nghiệm dùng sóng siêu âm trong quá trình kết tinh bơ cocoa đã

cho kết quả là: cùng một điều kiện kết tinh nhưng khi dùng sóng siêu âm thì tạo ra tinh thể β thay vì tinh thể α Và sự ảnh hưởng của sóng siêu âm lên sự kết tinh chất béo củaPPP là làm tăng sự sinh mầm tinh thể dạng β và β’

 Từ trường: khi có từ trường thì sẽ tạo ra tinh thể dạng β ổn định khi kết tinh chất béo

bơ cocoa Tuy nhiên sự ảnh hưởng này rất nhỏ

 Chất nhũ hóa: chất nhũ hóa làm tăng tốc độ phát triển tinh thể và sự chuyển đổi

sang dạng tinh thể khác Sự chuyển đổi cấu hình có thể bị ức chế hay tăng tốc tùy thuộc vào sự háo nước của chất nhũ hóa

4.7 Sự kết tinh chất béo

Các dạng thù hình khác nhau của chất béo có hình dạng khác nhau dẫn đến khác nhauvề nhiệt độ nóng chảy và độ bền ở nhiệt độ thường Nếu như chất béo kết tinh ở dạng thùhình không bền thì có thể chảy lỏng, hợp giọt, tách lớp gây ra hiện tượng “chảy dầu” haytái kết tinh trên bề mặt gây ra hiện tượng “nở hoa” chất béo Chảy dầu làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm bánh kẹo Hiện tượng “nở hoa chất béo” làm cho bề mặt kẹo, nhất là kẹo chocolate bị đốm trắng, giá trị cảm quan của sản phẩm cũng giảm

Thường, khi giảm nhiệt độ, chất béo sẽ kết tinh đầu tiên ở dạng thù hình , sau đó, là dạng thù hình ’, cuối cùng, khi giảm thấp nhiệt độ thì dạng  mới xuất hiện Trong khi bảo quản, dạng thù hình  và ’ sẽ chuyển từ từ thành dạng 

II Sự nở hoa chất béo

Năm 2001, Seguine đã xuất bản quyển sách tổng quan về hiện tượng nở hoa đường và chất béo trong sản xuất socola Ông đã đưa ra nhiều lời khuyên thực tế và dự đoán những nguyên nhân có thể gây ra sự cố này

1 Hiện tượng nở hoa đường (sugar bloom)

Do sự hút ẩm nên đường trong socola hoà tan và sau đó kết tinh lại ở bề mặt tạo một lớp tinh thể đường mỏng trên bề mặt sản phẩm Ở mức độ thấp có thể làm xám bề mặt hay có hiện tượng giống như nở hoa chất béo Khi đó cho dù ấn tay vào nó cũng không tách ra hay có cảm giác trơn nhờn Ở mức độ nhiều hơn còn làm xuất hiện tinh thể mà khi sờ vào có cảm giác thô rám Các tinh thể này nhỏ có thể thấy được bằng kính hiển vihay kể cả mắt thường Năm 2001 Senguin đã chỉ cách có thể phân biệt được sự nở hoa đường và nở hoa chất béo là bằng cách cho một ít nước lên bề mặt Nếu là nở hoa đườngthì nước lan ra bằng phẳng trên bề mặt và hoà tan các hạt đường

Theo Minifie (1989),nguyên nhân gây ra sự nở hoa đường:

 Do bảo quản socola trong điều kiện ẩm thấp hay tường có ẩm

 Do quá trình chế biến, ẩm trong không khí lạnh bám vào socola hay quá trình bao gói ở nhiệt độ dưới điểm sương của phòng đó

 Dùng đường ẩm hay đường hạn thấp,nâu

 Khi lấy socola ra khỏi bảo quản lạnh mà không có bao gói kín

 Dùng nguyên liệu bao gói có khả năng hút ẩm

 Bảo quản ở nhiệt độ cao đối với bánh kẹo phủ socola mà ở tâm sản phẩm có cân bằng ẩm cao như kẹo mềm ,và hơi nước thoát ra ngoài đọng trên bao bì

Do đó để tránh hiện tượng nở hoa đường phải xử lý ẩm từ khâu chế biến đến bảo quản sảnphẩm

Một khảo sát quá trình bảo quản socola ở những nhiệt độ khác nhau và độ ẩm tương đối là60% đã đưa ra thông số nhằm tránh hiện tượng nở hoa đường và bảo đảm chất lượng sản phẩm như ban đầu

 3-4 tháng ở 170C±10C

 5-6 tháng ở 2-40C

 ≥12 tháng ở -180C

2 Nở hoa chất béo(fat bloom)

Hiện tượng nở hoa chất béo được nhận ra do làm mất sự bóng loáng, làm đục chứ không phá vỡ bề mặt socola Nguyên nhân là do sự phát triển tinh thể lớn nhiều hơn tinhthể nhỏ Những tinh thể lớn gây ra sự nhiễu xạ, phân tán ánh sáng làm cho bề mặt sản phẩm bị sậm màu

2.1.Định nghĩa:sự nở hoa chất béo là do sự phát triển của pha mới trong chất béo socola

là nơi mà pha mới có thể thấy được trên bề mặt.Thường có hình dạng như những cái lõi lớn cỡ 5µm,hơi trắng và nằm rãi rác trên bề mặt socola Nở hoa chất béo là một hiện tượng thường xảy ra trong đa số chất béo ,nhưng nó thường được thấy ở socola

2.2 Cơ chế :

Hiện tượng nở hoa chất béo bắt đầu khi một pha mới phát triển, sự phát triển của pha

mới phát triển cĩ 3 lý do:

 Sự thay đổi cấu hình (a)

 Sự biến đổi từ 1 pha rắn sang hai pha (rắn + lỏng) (b)

 Sự biến đổi từ pha rắn đơn sang pha 2 chất rắn (two solid phase) như hỗn hợp hai chất rắn hịa tan(c)

I.2.1 Sự thay đổi cấu hình(a):

Bơ cocoa tinh khiết, socola cĩ chứa bơ cocoa, và chất béo loại SOS cĩ thành phần chủ yếu

là chất béo Nĩ cĩ thể gây ra hiện tượng nở hoa chất béo do sự thay đổi từ dạng β’-2 (IV) ) sang β2-3(V) ), hay β1-3(V) I)

Nguyên nhân của hiện tượng này là quá trình làm dịu khơng tốt

Các nghiên cứu về nguyên nhân gây nở hoa chất béo:

 Năm 2001 Sato & Koyano đã chi tiết cơ chế của hiện tượng nở hoa chất béo Họ đã

mơ tả hai loại thay đổi cấu hình theo nhiệt độ

 Ơû nhiệt độ cao(trên 250C): pha lỏng, xảy ra sự biến đổi qua trạng thái dầu trung gian(oil-mediated) Phân tử triglycerides tách ra từ sự hoà tan hay sự sinh mầm dị thể

ở bề mặt ở bề mặt của tinh thể dạng β2-3(V) ) và có xúc tác như đường hạt sẽ gây ra sự sinh mầm tinh thể loại 2 Ở pha chứa nhiều dầu bề mặt tinh thể, bề mặt tinh thể có xu hướng tạo tinh thể lớn, mảnh dạng β1-3(VI) gây ra sự nở hoa chất béo Đây là bước đầu của sự nở hoa chất béo Nhiệt độ càng cao sự nở hoa chất béo càng có xu hướng gia tăng vì pha lỏng và tốc độ thay đổi cấu hình tăng nhanh

 Ơû nhiệt độ thấp (dưới 220) có một lượng lớn chất béo dạng rắn, sự biến đổi qua trạng thái rắn trung gian cùng với sự sinh mầm và phát triển của tinh thể β1-3(VI) xảy ra bên trong dạng tinh thể β2-3(V) Do đó sự hình thành tinh thể dài dạng kim bị giới hạn và không thấy có sự nở hoa chất béo mặc dù vẫn còn sự biến đổi sang dạng β1-3(VI) Bảng thống kê sự thay đổi cấu hình tinh thể mẫu socola được bảo quản trong thời hian dài dưới đây đã thể hiện rõ điều này

Bảng 7: Quan sát sự thay đổi cấu hình trong mẫu socola được bảo quản trong vài năm

Sau khi bảo quản 3.5 năm Mẫu thử 230C 100C

Socola đen

Socola đen + 2% milk fat

Socola đen +1% milk fat

Socola sữa

VIVVV

VVVV

Sau khi bảo quản 4 năm Socola đen 230C 180C -100C

Qua đó, ta thấy cả hai loại cơ chế rắn và dầu trung gian này còn được ứng dụng để tạotinh thể loại V)

Sato & Hartel còn nói rằng trong hiện tượng nở hoa chất béo nòng độ của POP & StOSt tăng so với POSt vì sự khác nhau giữa độ hoà tan tương đối của ba loại

triglycerides

Năm 1998 Bricknell & Hartel đã khảo sát thí nghiệm socola được làm từ đường không kết tinh và thấy rằng không có sự nở hoa làm thay đổi bề mặt socola mặc dù có sự thay đổi cấu hình dạng V) sang dạngV) I Và họ đã kết luận rằng, để có sự nở hoa chất chất béo và sự thay đổi cấu hình thì phải có một cơ chế thúc đẩy sự sự di chuyểnchất béo lỏng lên bề mặt cộâng với một loại bề mặt thúc đẩy sự kết tinh trở lại tạo tinh thể dạng kim trên bề mặt

Năm 1975, Adernier, ollivon, Perron & Chaveron còn cho rằng sự thay đổi dạng V) I không gây sự nở hoa

Do đó, từ những quan sát này và cơ chế về nhiệt độ thấp, rắn trung gian ta có thể kết luận rằng sự thay đổi cấu hình từ V) sang V) I là điều kiện cần gây ra sự nở hoa chất béo

Năm 1998 Smith đã cho rằng sự dịch chuyển socola khi rót làm tăng sự biến đổi từ dạng

V sang VI Ziegleder, Petz & Mikle đã kiểm tra lại sự ảnh hưởng này Họ đã làm những cục socola tròn với toàn dầu Hazelnut, một loại cấu hình dạng V và một loại dạng VI Cuối cùng họ kết luận rằng :

 Sự dịch chuyển có xu hướng làm thay đổi cấu hình

 Tăng pha dầu lỏng sẽ làm tăng dạng VI

 Tăng dạng VI sẽ thúc đẩy sự dịch chuyển

Năm 2002, Arishima & McBrayer đã công bố cơ chế nở hoa chất béo của sản phẩm toàn socola và bánh biscuit tráng socola Ông cho rằng: dầu lỏng dịch chuyển vào ở nhiệt độ phòng và tan ra hình thành dạng tinh thể V Khi sản phẩm được làm lạnh rồi trong quá trình bảo quản có những lúc nhiệt độ tăng sẽ làm cho bơ cocoa tan chảy ra Ngay lập tức sẽ kết tinh do quá bão hoà và xảy ra sự nở hoa chất béo Sự nở hoa này thường xảy ra ở POP vì dưới 14oC sự hòa tan của POP cao hơn POSt và StOSt

Tóm lại: điều kiện cần gây ra sự nở hoa chất béo do cơ chế thay đổi cấu hình là: sự thay đổi cấu hình từ β2-3 sang β sang sang β sang β β sang β 1-3

2.2.2 Cơ chế chuyển từ pha rắn sang pha rắn lỏng(b)

Khi nhiệt độ tăng chất rắn tan ra thành lỏng nên thể tích tăng tạo ra áp suất lớn pressure ) làm cho chất lỏng thoát ra ngoài Dẫn đến bề mặt socola bị vỡ ra hay có lỗ Vì vậy, pha rắn và lỏng bị tách ra và không thể kết hợp lại như ban đầu

Khi nhiệt độ giảm, nhiều chất lỏng kết tinh làm nở hoa trên bề mặt

Sự thay đổi nhiệt độ ngày đêm tăng giảm trong kho bảo quản hay các cửa hàng bán lẻlàm cho chất lỏng bơm “pumped”ra bề mặt

Nhiệt độ cao hơn còn thúc đẩy sự thay đổi từ dạng V sang VI nếu có bơ cocoa hay chấtbéo loại SOS

Do đó cơ chế (a) và (b) thường kết hợp với nhau tạo ra sự nở hoa

2.2.3 Cơ chế sự thay đổi từ pha rắn sang pha rắn-rắn

Từ hình (b) và (c) ta thấy rằng nếu pha béo socola gồm có:15% bơ cocoa+85% chất béo loại lauric, hay 30% bơ cocoa + 70% chất béo nhiều dạng trans thì sẽ hình thành hệ pha rắn-rắn cân bằng Vì chất béo phải mất vài tuần đến vài tháng để đạt trạng tháicân bằng nên có thể làm hợp chất socola với những thành phần không ổn định và đổ khuôn để sản phẩm socola có hình dáng đẹp, giòn, có những tính chất cảm nhận được.Tuy nhiên sau vài tuần có sự di chuyển đến trạng thái cân bằng, pha rắn ban đầu thay đổi đến pha hai chất rắn và xuất hiện nở hoa chất béo.

Qua nhiều tranh cãi đã rút ra kết luận rằng: socola được làm từ toàn bộ bơ cocoa sẽ nở hoa theo cơ chế này nếu nó chứa nhiều hơn 10% chất béo loại lauric hay nhiều loạitrans

2.3.Tránh sự nở hoa:

 Điều chỉnh nhiệt độ kho bảo quản

 Dùng một công thức chất béo thích hợp

 Giảm sự di chuyển

 Dùng chất ức chế nở hoa

 Làm dịu (temper) socola đến dạng VI

 Thực hiện tốt quá trình sau làm dịu (post-temper)

2.3.1.Điều chỉnh nhiệt độ bảo quản

Nếu nhiệt độ thấp(thường <150C),cấu hình thay đổi và di chuyển đến trạng thái cân bằng chậm

Tránh chu kỳ nhiệt độ làm cho dầu lỏng bơm ra bề mặt và kích thích làm thay đổi cấu hình

Đối với sản phẩm có quá trình rót thì sự dịch chuyển rất quan trọng Nó một khỏang nhiệt độ mà sự nở hoa xảy ra nhiều nhất

Đồi với socola sữa, sự nở hoa hình thành nhiều nhất trong khoảng 18-220C

Đối với socola đen, sự nở hoa hình thành giữa 180C và 260C nhiều nhất là ở 200C

Sự khác nhau này do sự dịch chuyển là cơ chế gây ra sự nở hoa mà chủ yếu là nguyên nhân (a) và (c) Khi nhiệt độ tăng,có sự cân bằng giữa tốc độ khuếch tán, tốc độ dịch chuyển và giảm tốc độ kết tinh

2.3.2.Dùng công thức thích hợp đối với chất béo

Đối với hợp chất socola nhiều loại trans và lauric thì pha béo rất quan trọng Sự nở hoa gây ra do cơ chế (c) Do đó phải dùng công thức phối trộn thích hợp

2.3.3.Giảm thiểu sự dịch chuyển

Đối với socola dạng rót, khi dùng công thức thích hợp, thì sự dịch chuyển các chất béo từ trung tâm có thể chuyển vào khu vực pha rắn-rắn trên giản đồ pha Do đó phải giảm thiểu sự dịch chuyển hay ảnh hưởng của nó

2.3.4 Dùng chất ức chế sự nở hoa

 Khi phối trộn 1-2% chất béo sữa cho socola đen sẽ có ảnh hưởng tốt đối với sự thay đổi từ dạng V sang VI theo cơ chế (a)

Nguyên nhân: Ơ û nhiệt độ cao, chất béo sữa có khả năng chồng lại sự nở hoa hiệu quả

hơn; nhiều thành phần có điểm nóng chảy thấp sẽ gây ra sự nở hoa Chất béo sữa được hydro hoá thì có khả năng chống lại sự nở hoa tốt hơn chất béo sữa chưa qua hydro hoá

 Triglycerides không đối xứng cũng là chất chống lại sự nở hoa Khi cho thêm 10% StStSt vào bơ cocoa thì sự biến đổi từ dạng V sang VI có ý nghĩa làm chậm và tránh sự nở hoa Ưu điểm của lọai này là nó không làm thay đổi nhiệt,độ cứng và khả năng tan chảy trong miệng

 Stearin nhân cọ lên tới 5% trong pha béo của socola cũng đóng vai trò như là một chất kiềm hãm nở hoa Đặc biệt bổ sung một ít dầu cọ thì có hiệu quả rất tốt Theo giảnđồ (b) thì lượng này còn ở trong vùng dung dịch rắn bên trái giản đồ pha.

 Thay stearin nhân cọ bằng chất béo loại lauric thì có thể làm tăng sự nở hoa ảo

“ghost bloom” Nếu bảo quản socola ở nhiệt độ thấp (dưới 100C) , sự nở hoa xảy ra mãnh liệt trong nhiều ngày Tuy nhiên, khi đến nhiệt độ phòng thì sự nở hoa biến mất, bề mặt bóng loáng, và sự nở hoa không xuất hiện nữa khi bảo quản ở nhiệt độ thấp

 Từ giản đồ pha hình (b) ta thấy rằng ở 200C, bơ cocoa có thể hòa tan 60% CBS Khi làm lạnh đến 100C, thành phần này vượt qua đường hoà tan và đi đến vùng rắn-rắn Chất béo lauric vượt quá giới hạn là do sự hòa tan như pha β’ có nhiều trong

triglycerides loại lauric gây ra sự nở hoa ảo Có lẽ, không nở hoa là do là do hoa bị tan ra Sau khi tan chảy, nó lan ra thành một lớp phim mỏng và kết tinh thành những

tinh thể nhỏ tạo thành bề mặt bóng láng Loại sản phẩm này sẽ không nở hoa trở lại vì đã loại đi chất béo nhiều lauric từ socola

 Ngoài ra còn nhiều chất khác có khả năng chống lại sự nở hoa khá hiệu quả.Ví dụ, sucrose polyester, sorbotan tristearat (STS) và những ester sorbotan khác có khả năng kiềm hãm sự thay đổi từ dạng V sang VI và sự nở hoa

 Thêm vào 1-3% STS thì chống sự nở hoa của socola loại lauric hiệu quả

 Sorbitan monostearat thì kém hiệu quả

 Lactic esters của monoglycerides, canxi và natri stearoyl lactates cũng có nhiều ảnhhưởng có lợi

 STS có thể làm chậm sự hình thành dạng tinh thể β của chất béo loại lauric, đặc biệtlà stearin nhân cọ Quan trọng là nó còn có thể cải thiện cấu trúc của socola do giảm thiểu sự dịch chuyển của triglycerides (là nguyên nhân dẫn đến nở hoa) STS còn là chất kìm hãm sự nở hoa có hiệu quả đối với hợp chất socola loại có nhiều dạng

trans(high-trans-type)

 Lactic esters của monoglycerides thì ít hiệu quả Do cải thiện cấu trúc tinh thể và trạng thái rắn thay đổi, đặc biệt là nó làm mất vẻ bóng loáng hơn socola so với nở hoa thật

2.3.5 Dùng “permanent” seed

Dùng hạt giống (seed) để làm dịu socola và sản xuất socola có khả năng chống lại sự nở hoa Bơ cocoa (dạng VI, StOSt(β1), BOB(pseudo-β’), BOB(β2) và StStSt(β) làm tăng sự kết tinh của socola đen dẫn đến sự nở hoa một cách ổn định Triglyceride BOB có khả năng tan chảy cao tương đương StOSt được tìm thấy trong trong các tác nhân gieo hạt và chống nở hoa Khi thêm socola vào lớn hơn 5%, một phần BOB còn sót lại dạng rắn ở nhiệt độ đến khoảng 400C và có thể hoạt động như hạt tinh thể khi socola lỏng kết tinh lại Do đó socola chứa BOB luôn kết tinh ở dạng V và không xảy ra sự nở hoa cũng như không cần quá trình làm dịu Nhưng nhược điểm của BOB là giá cao, không cho phép dùng trong sản xuất socola ở nhiều số nước khác ngoài Nhật Bản

2.3.6.Làm dịu socola đến dạng VI

Bằng quá trình làm dịu đặc biệt, socola có thể được sản xuất ở dạng VI Do đó cơ chế nở hoa (a) không xảy ra nhằm thay đổi sang cấu hình ổn định nhất Nó không có sự nở hoa nhưng điểm nóng chảy cao hơn socola bình thường nên làm cho socola ít ngon

2.3.6.Dùng CBEs:

Khi thêm CBEs vào socola có xu hướng làm giảm sự nở hoa Nhưng chỉ ở mức độ thấpdưới 5% theo quy định ở nhiều nước (trong khi đó pha béo thường là 15-17%) thì ảnh hưởng này tương đối nhỏ

2.3.7.Quá trình sau làm dịu:

Sản phẩm tráng socola được làm ấm đến 28-310C trong 0.5-2 giờ sau đó làm nguội nhanh đến nhiệt bảo quản Sự kích thích này làm dịch chuyển từ trung tâm ra lớp vỏ và lớp vỏ trở nên bão hòa với triglycerides dầu lỏng(liqid oil triglycerides) từ trung tâm.Trung tâm và vỏ tiến gần đến trạng thái cân bằng

Khi làm ấm socola , lớp vỏ mềm, không tăng áp suất và sự dịch chuyển của dầu xảy

ra nhưng không nguy hiểm Sau khi làm lạnh thì sản phẩm ổn định hơn

III Sự dịch chuyển (migration)

Thực phẩm cũng như mọi thứ trong vũ trụ đều có khuynh hướng tiến đến trạng thái cân bằng hóa học và nhiệt động Ví dụ: nếu chúng ta cho đá vào gin-and-tonic thì đá, gin, và nước tonic đều có xu hướng tiến đến trạng thái cân bằng: đá tan chảy ra, nước tonic lạnh nên hỗn hợp trở nên đồng nhất với nhiệt độ và thành phần Tương tự khi ta cho kem vào giữa bánh biscuit và tráng socola bên ngoài thì thành phần chất béo bên trong và bên ngoài có khuynh hướng trở nên đồng nhất

Chúng ta thấy rằng tất cả chất béo, kể cả các chất béo rắn hay cứng như bơ cocoa thường có nhiều dầu lỏng ở nhiệt độ sử dụng bình thường(normal-use temperature) Trong đó ta thấy chủ yếu là sự dịch chuyển về trạng thái cân bằng của pha lỏng

Khảo sát về thành phần ở trung tâm và lớp vỏ bên ngoài của bánh biscuit có tráng lớp bênngoài được bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau Khi nhiệt độ tăng và lượng chất béo lỏng tăng, tốc độ và số lượng dịch chuyển tăng Sự dịch chuyển luôn là một quá trình có hai giai đoạn: sự dịch chuyển từ trong ra ngoài và từ ngoài vào trong

Nghiên cứu về kẹo hạt dẻ phủ socola, hình minh hoạ rõ ràng sự dịch chuyển gồm hai giai đoạn Khi tăng phần trăm lớp vỏ thì có sự dịch chuyển từ nhân hạt dẻ ra lớp vỏ socolabên ngoài Thành phần acid béo của vỏ tăng rõ rệt đối với acid không bão hoà (18:1-18:2)và giảm đối với acid bão hoà (16:0 và 18:0), tương ứng với một lượng lớn dầu hazelnut dịch chuyển

Ngoài ra còn nhiều phân tích chi tiết có cả phân tích triglycerides bằng kỹ thuật bạc nitrat TLC đã cho thấy rõ ràng sự dịch chuyển xảy ra theo cả hai hướng như trên Ngoài

ra, không có sự phân biệt hay chọn lọc trong sự dịch chuyển của triglycerides lỏng như POO,TsOO,OOO… sau đóù còn sót lại một phần tương đối trong pha lỏng ban đầu

Khi sự dịch chuyển xảy ra, pha lỏng trộn lẫn vào nhau, cân bằng giữa pha lỏng và pha rắn thay đổi Triglycerides rắn còn có thể dịch chuyển do sự hoà tan trong pha lỏng ở

nhiệt độ đó Vì vậy, sau khi dịch chuyển tỷ lệ của các triglycerides khác nhau trong chất béo sẽ thay đổi

Sự dịch chuyển và trộn lẫn của các pha là do sự khuếch tán Tốc độ dịch chuyển phụ thuộc vào hệ số khuếch tán và thời gian

Vận tốc khuếch tán từ tâm ra vỏ socola:

Với:

t : thời gian(s)

mt và ms:nòng độ dịch chuyển trong socola tại thời điểm t và lúc cân bằng

D: hệ số khuếch tán (cm3/s)

A: diện tích tiếp xúc giữa pha béo ở tâm và vỏ

V: thể tích của socola(cm3)

K: cường độ tiếp xúc giữa hai pha

 K=1: đối với hệ lý tưởng

 K<1: đối với hệ tiếp xúc không hoàn toàn

 K>1:đối với hệ mà thay đổi cấu trúc do ảnh hưởng của eutectic bị gây ra bởi sự dịch chuyển

Tỷ số khi d là bề dày của lớp socola hay vỏ.Vì vậy, phương trình (1) cho thấy rằng khi tăng mt sẽ làm cho vỏ rất mỏng

Phương trình (1) còn cho thấy ở giai đoạn đầu của sự dịch chuyển, khi mt<<ms, mt thì mt sẽ tăng tuyến tính theo thời gian; ngược lại giai đoạn sau đó mt sẽ đến gần ms Phương trình (1) cho thấy hoàn toàn không phụ thuộc vào nhiệt độ nhưng hình 7.8 đã minh họa rằng nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn lên sự dịch chuyển do nhiệt độ ảnh hưởng đến hệ số khuếch tán (D, phương trình:

 K: hằng số Boltzmann

 T: nhiệt độ tuyệt đối

 : độ nhớt

 :bán kính phân tử của chất khuếch tán

Phương trình Ziegleder, Moser & Geier-Greguska(1996) tính toán cho kẹo hạt dẻ phủ socola:

bằng phương pháp ngoại suy đến giới hạn, họ đã tính toán được

D=1.5×10-8 cm2/s với SFC=0% đối với socola lỏng ở khoảng 350C

D=5×10-13cm2/s với SFC=100% đối với sản phẩm socola hoàn toàn ở 300C

1.Kiểm tra sự dịch chuyển(monitoring migration):

Sự dịch chuyển có thể được quan sát và kiểm tra bằng những phương pháp sau:

 Cân khối lượng

 Đo lượng dầu lỏng theo thời gian

 Đo thành phần acid béo hay thành phần triglycerides

 Đánh dấu đồng vị phóng xạ

1.1.Quan sát:

Sản phẩm thường mềm, nứt nẻ, nở hoa hay có những thay đổi khác.Nguyên nhân đầu tiên thường là do sự dịch chuyển xảy ra.Và sự làm mềm sản phẩm có thể đượcnhận biết bằng cách đo sự thấm nước vào sản phẩm

1.2.Cân khối lượng:

Khối lượng của tâm và vỏ sẽ thay đổi theo thời gian khi xảy ra sự dịch chuyển

1.3.Đo lượng dầu lỏng theo thời gian

Có thể dùng cả hai phương pháp DSC và NMR

1.4.Đo thành phần acid béo và triglycerides

Dùng phương pháp GLC để xác định thành phần acid béo

Xác định thành phần triglycerides bằng phưo8ng pháp GLC hay HPLC

Để hỗ trợ cho phân tích thành phần triglycerides, Talbot đã giới thiệu khái niệm chỉ số dịch chuyển đặc biệt(SMI) SMI được tính bằng tổng sự khác nhau hoàn toàngiữa lượng triglycerides trong vỏ trước và sau khi dịch chuyển rồi chia tổng sự khácnhau giữa tâm và vỏ trước khi sự dịch chuyển xảy ra SMI cho kết quả đúng về lượng dịch chuyển, nó không phụ thuộc vào sự khác nhau về thành phần giữa tâm và vỏ

1.5 Magnetic resonance imaging(MIR)

1.6.Đánh dấu đồng vị phóng xạ

Smith,Haghshenas & Bergenstahl đã dùng kỹ thuật đánh dấu đồng vị phóng xạ để kiểm tra sự tương tác giữa pha lỏng và pha rắn Dầu đã đánh dấu đồng vị phóng xạđược thêm vào một lượng tinh thể triglycerides Kiểm tra tính phóng xạ trong dầu theo thời gian để đo lường sự tương tác giữa các tinh thể trong hai pha

2 Tránh sự dịch chuyển:

Sự dịch chuyển phụ thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng pha lỏng có ở tâm và vỏ, thời

gian Do đó ta có thể tránh hay giảm thiểu sự dịch chuyển bằng các cách sau:

 Giảm nhiệt độ và thờimgian bào quản

 Dùng chất béo cứng hơn (harder fats) ở tâm hay vỏ để giảm lượng dầu lỏng gây

ra hiện tượng dịch chuyển

 Tạo ra tinh thể béo có cấu trúc tốt có thể nhốt dầu long ở trong

 Đặt một lớp mỏng giữa tâm và vỏ

 Dùng vỏ socola dày để sự dịch chuyển ra lớp vỏ không thấy được trên bề mặt sản phẩm

 Dùng chất béo ở tâm tương hợp với chất béo ở vỏ

2.1 Giảm nhiệt độ và thời gian bảo quản:

Hầu hết bánh kẹo có socola đều được bảo quản ở nhiệt độ lạnh(dưới 150C) trong quá trình bảo quản cũng như phân phối đến nơi tiêu dùng Mục đích là giảm vận tốc

khuếch tán và giảm lượng dầu lỏng có ở tâm và vỏ là hai yếu tố dẫn đến sự dịch chuyển

2.2.Harder fats and structure fats

Nếu hàm lượng chất béo rắn ở tâm tăng, thì pha lỏng sẽ giảm.Các nhà sản xuất chất béo bánh kẹo còn gọi SFC là “ structured fats” để giảm thiểu sự dịch chuyển dầu

2.3.Structuring the non-fat particals

Đối với socola có thể thay thế đượng bằng bột cocoa hay bột sữa,thì tốc độ dịch

chuyển sẽ giảm do có nhưng hạt không đường có hình dạng bất thường dẫn đến bề mặt

lớn.Tương tự, tăng sự làm sạch socola sẽ giảm kích thước các hạt béo rắn nên làm giảm vận tốc dịch chuyển

2.4 Dùng lớp chống thấm dầu

Có thể dùng Barrier fat là chất béo nhiều SFC như là một lớp mỏng (<0.5mm)giữa tâmvà vỏ Barrier fat được dùng phải ngăn cản không cho dầu đi qua Đường còn có thể kết hợp với lớp barrier này Barrier fat còn có thể làm giảm sự dịch chuyển ẩm trong các sản phẩm bánh kẹo

2.5.Vỏ socola dày hơn

Thí nghiệm cho thấy rằng khi vỏ dày 3mm thì sau 40 ngày dầu không có dịch chuyển đến bề mặt Còn nếu lớp vỏ chỉ dày có 1mm thì dầu sẽ dịch chuyển đến bề mặt chỉ có

17 ngày Diều đó chứng tỏ khi tạo ra lớp vỏ dày sẽ giảm thiểu sự ảnh hưởng của dịch chuyển

2.6 Dùng chất béo ở tâm tương hợp với chất béo ở vỏ:nhằm để giảm sự dịch

chuyển do ảnh hưởng của chất béo

IV Sự tương hợp chất béo(compatibility)

Hai chất béo gọi là tương hợp nếu khi trộn chúng lại thì sẽ trộn lẫn hoàn toàn vào nhau trong pha rắn và pha lỏng

Mức độ tương hợp phụ thuộc vào 3 yếu tố:

(a)Đặc điểm nhiệt như điểm nóng chảy, SFCs, nhiệt nóng chảy

(b)Kích thước và hình dạng tinh thể, như bị ảnh hưởng của chiều dài chuỗi acid và dạng cis hay trans của kiên kết đôi

(c) Cấu hình như dạng β hay β’, sắp xếp chuỗi đôi hay ba

Càng giống ba yếu tố này thì sự tương hợp của các chất béo càng nhiều

V Sự ôi hóa

Có ba loại ôi hóa trong chất béo bánh kẹo:

 Sự ôi hóa do oxy hóa

 Sự ôi hóa do thủy phân

 Sự ôi hóa xeton

Chất béo trong bánh kẹo có thể bị thuỷ phân và oxy hoá gây nên hiện tương “ôi dầu” Chất lượng sản phẩm, đặc biệt là mùi vị và giá trị dinh dưỡng phụ thuộc nhiều vào các phản ứng này

Phương trình phản ứng của quá trình thuỷ phân như sau:

Quá trình này xảy ra nhanh trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao với sự có mặt của hơi nước Trong công nghệ sản xuất bánh kẹo, hiện tương thuỷ phân chất béo xảy ra chủ yếu khi nướng bánh và nấu kẹo Khi đó độ ẩm còn lớn và nhiệt độ cao Khi nướng bánh, nếu nhiệt độ quá cao, glixerin vừa tạo thành sau phản ứng thủy phân lại tiếp tục bị nhiệt phân hủy tạo thành acreloin và nước.

Sản phẩm của quá trình thuỷ phân là các acid béo, gây vị chua nhẹ cho sản phẩm Tuynhiên hậu quả lớn nhất của quá trình thủy phân là các acid béo tự do sẽ dễ dàng thamgia các phản ứng oxy hoá

Phản ứng oxy hoá xảy ra ở nối đôi của các acid béo không no Quá trình oxy hóa chấtbéo xảy ra ngay cả ở nhiệt độ thường, khi có mặt của oxy không khí

Tốc độ phản ứng ngày càng tự tăng do hiện tượng tự xúc tác của quá trình, vì vậy màđược gọi là quá trình tự oxy hóa Phản ứng oxy hóa xảy ra càng nhanh khi tiếp xúc với tiacực tím trong ánh sáng mặt trời, nhiệt độ cao Chất béo có chỉ số acid càng cao thì tốc độoxy hoá xẩy ra càng nhanh

Trong chất béo mà hàm lượng acid không đáng kể (dầu mới) phản ứng tự oxy hóa khóxảy ra hơn, bởi thế chúng dễ bảo quản hơn Thành phần và cấu trúc phân tử của chất béoảnh hưởng nhiều đến tốc độ của phản ứng oxy hóa: phân tử chất béo càng nhiều nối đôithì khả năng bị oxy hóa càng lớn Phản ứng này được xúc tác bởi một số kim loại như Fe,muối của một số kim loại có hóa trị không ổn định Sản phẩm của quá trình oxy hoá làperoxyde, hydroperoxyde, sau đó là aldehyd, rượu, ceton, acid, este và nhiều hợp chấtkhác gây ra mùi ôi

Các sản phẩm được tạo thành do quá trình oxy hóa sẽ làm giảm chất lượng của bánh kẹo,làm giảm khả năng bảo quản chúng

1 Sự ôi hóa do oxy hóa

 Nguyên nhân: do sự oxy hóa acid béo không no đặc biệt là acid đa bất bão hòa

 Cơ chế:

 Tự oxy hóa các gốc tự do có thể xảy ra trong tối

 Sự quang oxy hóa cảm quang, do ánh sáng khơi màu

 Trong cả hai cơ chế, thì đầu tiên sinh ra hydro peroxyt rồi từ đó tạo ra aldehit, xeton, axid mono và dicacboxylic, aldeaxit, xetoaxit, epoxyt…đa số những chất này có vai trò quan trọng trong quyết định mùi vị chất béo

 Chất béo bánh kẹo chứa chủ yếu là acid béo bão hòa và các acid béo đơn bất bão hòa nên sự oxy hóa thường không xảy nghiêm trọng

 Một số nguyên liệu thô để sản xuất chất béo dùng cho bánh kẹo có thể bị oxy hóa dễ dàng Dầu lỏng dùng cho acid béo nhiều trans có rất nhiều acid béo đa bất bão hòa nên rất dễ bị oxy hóa Tuy nhiên, nó lại chứa nhiều chất chống oxy hóa như tocopherolvà tocotrienols nên nếu bảo quản thích hợp trong quá trình làm sạch sẽ không xảy ra sự oxy hóa

 Phương pháp tránh sự oxy hóa:

Có thể dễ dàng tránh sự oxy hoá chất béo bánh kẹo bằng cách tránh tăng lượng oxy trong chất béo Có hai cách là: phun nitơ đến khi dầu bão hòa rồi bảo quản dưới lớp nitơ; hóa rắn chất béo sau khi phun nitơ và bảo quản trong thùng cacton phủ polythene đặt trong phòng lạnh

 Dùng chất chống oxy hóa:

TBHQ (tert-butyl hydroquinone) :có hiệu quả nhất nhưng không được cho phép sử

dụng ở nhiều nước

Tocopherols :là chất hóa học tự nhiên nên thường được dùng và hiệu quả sử dụng

cao

2 Sự ôi hóa do thủy phân

Phản ứng thủy phân có thể xảy ra khi có enzyme cũng như không có enzyme xúc tác

a Không có enzyme xúc tác

Xảy ra trong pha béo và chỉ có nước hoà tan trong chất béo mới tham gia phản ứng nghĩa làphản ứng tiến hành trong môi trường đồng thể

Khi trong chất béo có mặt nước với một lượng đáng kể, nhưng ở nhiệt độ thường thì vận tốccũng rất bé Vì ở nhiệt độ thường vận tốc phản ứng thủy phân rất chậm Hơn nữa khả năng không hòa tan của pha nước trong pha lỏng trong pha béo cũng ngăn cản sự tiếp xúc cần thiết giữa chúng

b Có enzyme xúc tác

Thường xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa chất béo và nước Enzyme lipase xúc tác phản ứng thủy phân có thể có trong nguyên liệu cũng như do vi sinh vật mang vào Sự ôi hóa loại này chỉ xảy ra trong chất béo loại lauric Dầu lauric bị ôi có mùi hôi giống xà bôngĐể tránh sự ôi hóa gây ra mùi giống xà bông ta phải giảm ẩm và tránh nhiễm vi sinh vật

3 Ôi hóa xeton

Thường đặc trưng đối với lipid có chứa acid béo no, phân tử lượng trung bình và thấp

 Nguyên nhân: do nấm mốc phát triển trong chất béo khi có ẩm và oxy Chẳng hạn

như trong bảo quản bơ và margarine khi bị nhiễm nấm mốc(Aspergillus, Penicillium) thường xảy ra sự ôi hóa kiểu này Dưới tác dụng của các enzyme của vi sinh vật, acid béo

bị oxy hóa và decacboxyl hóa mà kết quả là tạo ra các alkylmetylxeton có mùi vị khó chịu

PHẦN 3:

CÁC LOẠI CHẤT BÉO DÙNG TRONG BÁNH KẸO

I Bơ cocoa:

Trong quy trình sản xuất bột cacao, ở giai đoạn ép tách chất béo ra khỏi bột cacao nhào,

ta thu được bơ cacao Ngoài ra, ta còn có thể dùng một số dung môi hữu cơ như :tricloethylen, cyclohexan, rượu etylic, isopropylic…, để chiết trực tiếp chất béo của hạtcacao sau khi đã xay và loại mầm