Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm sản phẩm gel kappa carrageenan đựng trong bao bì thủy tinh từ loài rong đỏ kappaphycus alvarezii trồng tại cam ranh

LỜI CẢM ƠN Sau ba tháng nghiên cứu và thực tập tại phòng thí nghiệm đến nay em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS. Phan Thị Khánh Vinh. Người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Em xin cảm ơn các thầy cô Khoa Công nghệ Thực phẩm, Khoa Chế biến đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các thầy cô trong phòng thí nghiệm đã dạy cho em nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, những người đã luôn động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập vừa qua. Nha Trang, tháng 07 năm 2012. Sinh viên Đinh Thị Ngọc Yến MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4 1.1. Khái quát chung về carrageenan 4 1.1.1. Nguồn gốc của carrageenan 4 1.1.2. Mức độ an toàn phụ gia carrageenan 4 1.1.3. Thị trường tiêu thụ và sản xuất 4 1.2. Cấu trúc của carrageenan 5 1.2.1. Cấu trúc của kappa-carrageenan 6 1.2.2. Cấu trúc của iota-carrageenan 6 1.2.3. Cấu trúc của lamda-carrageenan 7 1.3. Tính chất của carrageenan 7 1.3.1. Tính tan 7 1.3.2. Độ nhớt 9 1.3.3. Tính trương nở 9 1.3.4. Khả năng và cơ chế tạo gel 9 1.3.5. Phản ứng với protein 12 1.3.6. Khả năng tương tác với các chất khác 12 1.3.7. Tính chịu nhiêt 13 1.3.8. Tính bền axit 13 1.3.9. Tính hấp thụ tia hồng ngoại và màu 13 1.3.10. Phản ứng tạo tủa 14 1.3.11. Tính thủy phân và sự metyl hóa, ứng dụng để xác đị nh công thức cấu tạo của carrageenan 14 1.3.12. Một vài tính chất khác 15 1.4. Nguyên liệu sản xuất carrageenan – rong đỏ carrageenophyte vùng nhiệt đới 15 1.4.1. Tổng quan về rong sụn 15 1.4.2. Đặc điểm, hình thái của rong sụn 15 1.4.3. Thành phần hóa học của rong sụn 16 1.5. Một số quy trình công nghệ sản xuất carrageenan 18 1.5.1. Sản xuất carrageenan bán tinh chế 18 1.5.2. Sản xuất bột carrageenan 19 1.5.3. Sản xuất carrageenan dạng gel 22 1.6. Ứng dụng của carrageenan 23 1.7. Một số phương pháp bảo quản sản phẩm dạng lỏng phổ biến 25 1.7.1. Phương pháp hóa học 25 1.7.2. Phương pháp bảo quản lạnh đông 26 1.7.3. Phương pháp thanh trùng 27 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1. Đối tượng nghiên cứu 28 2.2. Phương pháp nghiên cứu 28 2.2.1. Quy trình sản xuất gel kappa-carrageenan dự kiến 28 2.2.2. Bố trí thí nghiệm 30 2.2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng KCl bổ sung theo sức đông 30 2.2.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lực ép gel và thời gian é p tách nước thích hợp 31 2.2.2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định phương pháp bảo quả n 33 thích hợp 2.2.3. Phương pháp phân tích 35 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu 36 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 3.1. Thành phần hóa học của rong nguyên liệu 37 3.2. Các thông số kỹ thuật dung dịch carrageenan sau khi lọ c ly tâm 38 3.3. Kết quả nghiên cứu xác định lượng KCl bổ sung theo sứ c đông 39 3.4. Kết quả nghiên cứu xác định thời gian ép tách nước củ a gel kappa-carrageenan 40 3.5. Kết quả nghiên cứu về sự biến đổi hàm lượng tro và sứ c đông của gel kappa-carrageenan sau khi ép tách nước 41 3.6. Kết quả nghiên cứu sự giảm sức đông, màu sắc gel kappa- carrageenan dưới tác động của nhiệt độ 43 3.6.1. Kết quả nghiên cứu sự giảm sức đông của gel kappa- carrageenan sau khi gia nhiệt 43 3.6.2. Kết quả nghiên cứu sự thay đổi màu sắc của gel kappa- carrageenan sau khi xử lý nhiệt 45 3.7. Đề xuất quy trình sản xuất hoàn thiện 47 3.7.1. Quy trình công nghệ 47 3.7.2. Thuyết minh quy trình 48 3.8. Đánh giá chất lượng sản phẩm 50 3.9. Sơ bộ giá thành sản phẩm 53 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung Trang 1.1 Tính tan của carrageenan trong các môi trường khá c nhau 8 1.2 Tính chất gel của các loại carrageenan khác nhau 11 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của rong nguyên liệu 37 3.2 Bảng các thông số kỹ thuật của dung dịch carrageenan sau khi lọc ly tâm 38 3.3 Sức đông của gel sau khi xử lý nhiệt 44 3.4 Điểm đánh giá cảm quan về màu sắc của gel kappa- carrageenan sau thanh trùng 51 3.5 Bảng chỉ tiêu chất lượng sản phẩm gel kappa- carrageenan 51 3.6 Kết quả kiểm tra vi sinh sau thanh trùng và sau 20 ngày bảo quản 52 3.7 Bảng tính giá thành sản phẩm cho 15 lọ gel kappa- carrageenan 54 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Nội dung Trang 1.1 Cấu trúc của kappa-carrageenan 6 1.2 Cấu trúc của iota-carrageenan 7 1.3 Cấu trúc của lamda-carrageenan 7 1.4 Tác dụng của nhiệt độ đối vơi cơ chế chuyển đổi t ừ dung dịch sang gel 11 1.5 Các hình thức liên kết giữa carrageenan với protein 12 1.6 Hình ảnh cây rong sụn 16 1.7 Sơ đồ sản xuất carrageenan bán tinh chế 18 1.8 Sơ đồ sản xuất bột carrageenan 20 1.9 Sơ đồ sản xuất kappa-carrageean dạng gel 22 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chung của quy trình sản xuấ t gel kappa-carrageenan 29 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng KCl bổ sung theo sức đông 30 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ép tách nướ c thích hợp 32 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định phương pháp bảo quả n thích hợp 34 3.1 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng KCl bổ sung đế n sức đông của carrageenan 39 3.2 Đồ thị biểu diễn hàm lượng chất khô của gel kappa- carrageenan theo thời gian ép tách nước 41 3.3 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng khoá ng theo thời gian ép tách nước 42 3.4 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi sức đông trước và sau khi ép tách nước 43 3.5 Đồ thị biểu diễn phần trăm giảm sức đông củ a gel sau khi xử lý nhiệt so với sức đông của gel ban đầu 44 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến màu sắc của gel kappa- carrageenan 46 3.7 Sơ đồ quy trình sản xuất gel kappa-carrageenan 47 3.8 Sản phẩm gel kappa-carrageenan 53 1 LỜI NÓI ĐẦU Hydrocolloid từ rong biển đã từ lâu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm với vai trò chất tạo cấu trúc, tăng giá trị cảm quan và tính dược liệu. Cùng với sự gia tăng dân số và ổn định kinh tế, nhu cầu sử dụng các hydrocolloid trên ngày càng tăng. Trong số nhiều loại rong biển, rong đỏ đóng vai trò quan trọng vì là nguồn nguyên liệu duy nhất để sản xuất agar và các loại carrageenan khác nhau. Trong các loài rong đỏ carrageenophyte phải kể đến Kappaphycus alvarezii, là loài rong biển vùng nhiệt đới với năng suất và sản lượng trồng cao, chất lượng rong tốt. Trong công nghệ sản xuất bột carrageenan từ rong đỏ carrageenophyte, quá trình sấy tiêu tốn nhiều nhiệt năng nhất do trong gel carrageenan chiếm 98% nước. Mặt khác, để chế biến thực phẩm có bổ sung carrageenan cần có giai đoạn trương nở, gia nhiệt, hòa tan. Chính vì những lý do đó, việc sử dụng trực tiếp sản phẩm gel carrageenan cho phép đơn giản hóa công nghệ sản xuất và mang tính thực tiễn cao vì có thể áp dụng tại những cơ sở sản xuất nhỏ. Xuất phát từ thực tế trên và được sự phân công ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm, em thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm sản phẩm gel kappa-carrageenan đựng trong bao bì thủy tinh từ loài rong đỏ Kappaphycus alvarezii trồng tại Cam Ranh”. 2 Nội dung đề tài - Tìm hiểu nguồn nguyên liệu Kappaphycus alvarezii, thành phần hóa học nguyên liệu, công nghệ sản xuất carrageenan và tính chất của nó. - Nghiên cứu xác định hàm lượng KCl cần bổ sung qua sức đông gel kappa-carrageenan. - Nghiên cứu biến đổi hàm lượng nước, khoáng chất theo thời gian ép cơ học gel kappa-carrageenan. - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng gel kappa- carrageenan. - Đề xuất quy trình sản xuất thử nghiệm gel kappa-carrageenan, đánh giá chất lượng sản phẩm và tính sơ bộ giá thành nguyên liệu sản phẩm. Mục tiêu của đề tài Thử nghiệm sản xuất sản phẩm gel kappa-carrageenan đựng trong bao bì thủy tinh, thay thế và khắc phục những hạn chế của bột carrageenan. Ý nghĩa khoa học Đưa ra quy trình sản xuất thử nghiệm gel kappa-carrageenan, góp phần làm phong phú thêm thị trường các chất phụ gia . Ý nghĩa thực tiễn - Tạo ra hướng phát triển mới cho ngành công nghiệp sản xuất các chất phụ gia và phù hợp triển khai áp dụng cho các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ. - Đồng thời góp phần nâng cao thu nhập cho người dân. Sau hơn ba tháng thực hiện, đến nay em đã cơ bản hoàn thành đề tài ở mức độ và kiến thức cho phép. Song do nhiều nguyên nhân khách 3 quan và chủ quan nên chắc chắn đề tài không thể tránh khỏi một số thiếu sót. Em rất mong có được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để luận văn này được hoàn thiện hơn. Nha Trang, tháng 07 năm 2012 Sinh viên thực hiện Đinh Thị Ngọc Yến [...]... thực phẩm - Bao bì: bao bì để đựng gel kappa- carrageenan là lọ thủy tinh trong suốt không màu, nắp sắt, dung tích 250ml có thể nhìn được sản phẩm bên trong Bao bì được mua tại phòng thực hành Chế biến, trường Đại học Nha Trang 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Quy trình sản xuất gel kappa- carrageenan dự kiến Quy trình sản xuất gel kappa- carrageenan dự kiến được lấy từ quy trình sản xuất kappa- carrageenan. .. lượng thực phẩm do oxy hóa bởi không khí Trong dược phẩm Dùng để sản xuất các dược phẩm quan trọng: sản xuất các loại thuốc dạng nhờn, nhũ tương để thoa lên các vết thương rất hữu hiệu, sản xuất các loại thuốc chống loét dạ dày, thuốc nhuận tràng, làm màng bao cho thuốc Trong hóa mỹ phẩm Sản xuất các loại kem như: kem dưỡng da, trong các loại nước hoa Carrageenan còn được ứng dụng trong sản xuất kem... PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Rong sụn Kappaphycus alvarezii được nuôi trồng tại Cam Ranh và thu hoạch vào ngày 01/03/2012, thời gian trồng 45 ngày - Muối KCl: là phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm, với ký hiệu E508, dùng trong phòng thí nghiệm ở thể rắn Muối KCl được mua tại cửa hàng Hoàng Trang, đường Hoàng Hoa Thám, thành phố Nha Trang, đảm bảo yêu cầu về độ tinh sạch dùng trong. .. làm món ăn trong thực phẩm như: làm các món thạch, các món đông hạnh nhân, nước uống,… 24 Trong công nghệ sản xuất bánh mì, bánh quy, bánh cuốn, trong thực phẩm tạo cho sản phẩm có cấu trúc mềm, xốp Trong công nghệ sản xuất sữa, chocolate cần phải tạo cho dung dịch sữa có độ đồng nhất, ổn định và độ đặc nhất định Do đó carrageenan đã được sử dụng đáp ứng các yêu cầu trên Trong sản xuất kẹo, carrageenan. .. trên 1.5.3 Sản xuất carrageenan dạng gel [25] Quy trình sản xuất gel kappa- carrageenan của Viện VNIRO- Liên Bang Nga [25] Rong Kappaphycus alvarezii (Cam Ranh) Ngâm thời gian: 1 h tỉ lệ nước / rong: 20/1 Rửa n Nấu nhiệt độ phòng nhiệt độ: 85 - 900C tỉ lệ nước /rong: 60/1 Lọc ly tâm, tốc độ 4000 vòng/phút thời gian: 2h Dịch carrageenan Tủa nóng KCl Ép tách nước cơ học Gel kappa- carrageenan Bao gói Sấy... sôi Nghiền Bao gói Bột carrageenan Bảo quản đông chậm Hình 1.9 Sơ đồ sản xuất kappa- carrageenan dạng gel [25] 23 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột kappa- carrageenan: - Sức đông đạt 780 g/cm2 (dung dịch 2% carrageenan) - Hiệu suất quy trình: 48% rong khô tuyệt đối - Màu sắc 78% tỷ lệ thấu quang - Hiệu suất chiết 95% Ưu điểm quy trình sản xuất sản phẩm gel kappa- carrageenan: - Công nghệ sản xuất đơn giản... thể sản xuất ở cơ sở nhỏ - Chi phí đầu tư thấp Trên thế giới việc sử dụng gel kappa- carrageenan còn rất hạn chế, tuy nhiên với những ưu điểm như trên thì sản phẩm gel kappacarrageenan có khả năng phát triển, cạnh tranh với sản phẩm bột kappacarrageenan, làm phong phú thêm mặt hàng carrageenan 1.6 Ứng dụng của carrageenan Carrageenan được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm và phi thực phẩm. .. bề mặt một số sản phẩm bánh kẹo Carrageenan còn được ứng dụng trong sản xuất các loại mứt đông, mứt dẻo Trong bảo quản và đóng hộp các sản phẩm thịt: thịt gà, thịt vịt, xúc xích và các sản phẩm từ thịt khác Carrageenan còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như: trang trí các món ăn, các loại dầu giấm để trộn salad, món thịt đông có trứng Carrageenan còn ứng dụng để mạ băng cho sản phẩm đông lạnh... lượng glucose – sản phẩm thủy phân tinh bột thực vật có trong rong chiếm tỷ lệ nhỏ dưới 1,5% Điều đó cho phép thu được chế phẩm carrageenan với độ tinh sạch cao Tỷ lệ 3,6- anhydrogalactose : galactose (A/G) cho biết độ đều đặn cấu trúc carrageenan và là chỉ số cho biết sức đông của gel carrageenan Tỷ lệ càng gần 1 thì sức đông càng cao Carrageenan tự nhiên chiết từ rong sụn trồng tại Cam Ranh có tỷ lệ... vi sinh vật Vì vậy, rong khô vẫn giữ được chất lượng dù độ ẩm trong rong nguyên liệu lên đến 40% [25] Nghiên cứu thành phần monosaccarit của rong sụn Kappaphycus alvarezii trồng tại Cam Ranh cho thấy hàm lượng 6- O- metyl galactose chiếm tỷ lệ nhỏ từ 0,5 ÷ 1,0%, chính vì lý do đó nhiệt độ tan chảy của kappa- carrageenan tự nhiên (50 ÷ 550C) và thấp hơn nhiều so với agar (>800C) có trong Gracilaria với . nghệ Thực phẩm, em thực hiện đề tài Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm sản phẩm gel kappa-carrageenan đựng trong bao bì thủy tinh từ loài rong đỏ Kappaphycus alvarezii trồng tại Cam Ranh . . quy trình sản xuất thử nghiệm gel kappa-carrageenan, đánh giá chất lượng sản phẩm và tính sơ bộ giá thành nguyên liệu sản phẩm. Mục tiêu của đề tài Thử nghiệm sản xuất sản phẩm gel kappa-carrageenan. phải kể đến Kappaphycus alvarezii, là loài rong biển vùng nhiệt đới với năng suất và sản lượng trồng cao, chất lượng rong tốt. Trong công nghệ sản xuất bột carrageenan từ rong đỏ carrageenophyte,