ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TỔNG QUAN VI BAO NANO EMULSION TỪ DẦU VÀ BÉO

Trích ly bằng dung môi: Hầu hết những bông hoa dầu chứa đựng một hàm lượng thấp các hợp chất dễ bay hơi tinh dầu nên không thể sử dụng phương pháp nén ép và thành phần hóa học của chúng

MỤC LỤC

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

VI BAO NANO-EMULSION TỪ DẦU VÀ BÉO 4

A NGUYÊN LIỆU 4

I Tinh dầu [44] 4

II Chất béo: 21

III Nhũ tương: 24

B VI BAO 55 I Các khái niệm cơ bản về vi bao: 55

II Vi bao nano emulsion 94

C TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

1 Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống-Tập 1: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004, 296 trang .143

3 Utai Klinkesorn, Pairat Sophanodora, Encapsulation of emulsified tuna oil in two-layer interfacial membranes prepared using electrostatic two-layer-by-two-layer deposition, Food hydrocolloids, 19, 2005, p 1044-1053 143

4 R J , Fish oil Technology, Nutrition and Marketing, PJ Barnes & Associates, 2007 143 5 Brennan J.G et al, Food Engineering Operations, Elsevier Applied Science, London, 1990 143 6 David Julian McClements Food emulsions- Principles, Practices and Techniques (Second Edition), Crc Press, Boca, Raton, London, New York, Washington, D.C, 2005, 603p 143 7 Marcel Dekker Food emulsions- Revised and Expanded (Fourth Edition), KIre Larsson Camurus Lipid Research Lund, Sweden, 2004, 640p 143

8 Muschiolik, G., Scherze, I., Preissler, P Multiple Emulsions–Preparation and Stability, IUFoST 2006, DOI: 10.1051/IUFoST:20060043, 2006, p 123-137 143

9 Isao Kobayashia,b,c, Xuefang Loua, Sukekuni Mukatakab, and Mitsutoshi Nakajimaa,* Preparation of Monodisperse Water-in-Oil-in-Water Emulsions Using Microfluidization and Straight-Through Microchannel Emulsification (vol 82), AOCS Press, Tokyo, 2005, 65p 143

10 Alan G King* and Santosh T Keswani Colloid Mills: Theory and Experiment (Vol 77, No 3), Manuscript No, 195272, 1994, P 769-777 143

11 Jun Wu, Wenheng Jing, Weihong Xing, Nanping Xu* Preparation of W/O emulsions by membrane emulsification with a mullite ceramic membrane, Desalination, 193, 2006, p 381-386 143

12 Seid Mahdi Jafari a,c, Yinghe He b, Bhesh Bhandari c,* Production of sub-micron emulsions by ultrasound and microfluidization techniques, scientdirect, 0260-8774,

2007, p 1-11 144

13 B Abismaý¨l, J.P Canselier*, A.M Wilhelm, H Delmas, C Gourdon

Emulsification by ultrasound: drop size distribution and stability, Ultrasonics

16 Swapan Kumar Ghosh, Functional coatings, Wiley-vch Verlag Gmbh &

Co.KGaA, Weinheim, 2006, ISBN 3-527-31296-X 144

17 Gibbs F Bernard et al, Encapsulation in The Food Industry: a Review,

International Journal of Food Sciences and Nutrition, vol 50, 1999, p 213 – 224 144

18 Johnson et al, Condiment Encapsulation by Spray Drying, United State Patents

21 Kunz Benno, Kramer Johannes, Influence of Different Capsule Materials on The Physiological Properties of Microencapsulated Lactobacillus acidophilus, Deparment of Food Technolofy, University of Bonn, Germany, 2003 144

22 Shu Bo et al, Study on Microencapsulation of Lycopene by Spray Drying, Journal

25 Kelly P M & Keogh M K., Nutritional studies on dried functional food

ingredients containing omega–3 polyunsaturated fatty–acid, Dairy Product Research Centre, Moorepark, 2000 145

26 Minemoto Y et al, Oxidation of Linoleic Acid Encapsulated with Gum Arabic or Maltodextrin by Spray-drying, Journal of Microencapsulation, vol 19, 2002, p 181 –

27 Seid Mahdi Jafari, Elham Assadpoor, Bhesh Bhandari & Yinghe He,

Nano-particle encapsulation of fish oil by spray drying, Food Research International, 4

November 2007, p 172-183 145

28 Kelly P M & Keogh M K., Nutritional studies on dried functional food

ingredients containing omega–3 polyunsaturated fatty–acid, Dairy Product Research Centre, Moorepark, 2000 145

29 Kolanowski Wojciech, Laufenberg Gunther, Kunz Benno, Fish Oil Stabilisation by Microencapsulation with Modified Cellulose, International Journal of Food Sciences and Nutrition, vol 55, 2004, p.333 – 343 145

30 Wojciech KolanowskiP P, Maciej Ziolkowski, Jenny WeißbrodtP2P,

Benno KunzP2P and Gnther Laufenberg, Microencapsulation of fish oil by spray

drying impact on oxidative stability Part 1, European Food Researchand Technology,

31 S.Drusch, K.Schwarz, Microencapsulation propertiesof two different types of octenylsuccinate-derivatised starch, European Food Researchand Technology, 2005145

32 Hogan S A., Oriordan E D., Osullivan, Microencapsulation and Oxidative

Stability of Spray-Dried Fish Oil Emulsions, Journal of Microencapsulation, vol 20,

35 Stephan Drusch, Sugar beet pectin:A novel emulsifying wallcomponent for

microencapsulation of lipophilic food ingredients by spray-drying, Food hydrocolloids,

38 Yoshii Hidefumi et al, Flavor Release from Spray Dried Maltodextrin/Gum Arabic

or Soy Matrices as a Function of Storage Relative Humidity, Innovative Food Science

& Emerging Technologies, vol 2, 2001, p 55 – 61 146

39 Rosenberg M., Sheu T Y., Microencapsulation of Volatiles by Spray Drying in Whey Protein – Based Wall Systems, International Dairy Journal, vol 6, 1996, p 273 –

40 C Solans *, P Izquierdo, J Nolla, N Azemar, M.J Garcia-Celma,

Nano-emulsions, Current Opinion in Colloid & Interface Science 10, 2005, p 102-110 146

41 Wong Vin Kee, Microencapsulation of Amino Acids for Prawn Feed Additives, HTUhttp://www.cheque.uq.edu.au/ugrad/theses/1998/pdf/vinkeew.pdfUTH, 1998 146

42 Shelke Kantha, Hidden Ingredients Take Cover in a Capsule

HTUhttp://www.foodprocessing.com/articles/2005/421.htmlUTH 146

43.HTUhttp://www.wsu.edu/~gmhyde/433_web_pages/drying_web_pages98/spray_dry/ microencapsulation.htmUTH 146

44 HTUhttp://en.wikipedia.org/UTH 146

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

VI BAO NANO-EMULSION TỪ DẦU VÀ BÉO

Tinh dầu thông thường được chiết xuất bằng chưng cất lôi cuốn theo hơi nước Ngoài ra còn có các quá trình khác như: ép áp lực, trích ly dung môi Những tinh dầu này được sử dụng trong dầu thơm, mỹ phẩm, sản phẩm dung cho việc tấm rửa, mùi thực phẩm

và thức uống, nhang và sản phẩm lau chùi nhà cửa

Ngoài ra, một số loại tinh dầu còn được sử dụng trong y học tại những thời điểm khác nhau trong lịch sử và được nghiên cứu bởi nhiều tác giả Ứng dụng trong dược được

đề xuất bởi những người bán dầu cam do có đặc tính chữa bệnh từ thuốc ngoài da đến thuốc trị bệnh ung thư, và dựa trên sự hữu dụng của những loại dầu cho những mục đích khác nhau tùy thuộc vào đặc tính của chúng mà chúng được ứng dụng khác nhau trong được Do nhu cầu của xã hội mà chúng phát triển khắp nơi

Sự hấp dẫn của tinh dầu được khơi lại trong những thập niên gần đây, phổ biến là hương liệu và dược liệu cái mà những chất mùi đặc biệt được mang bởi tinh dầu có khả năng chữa bệnh Dầu được trộn lẫn hoặc pha loãng vào chất mang dầu và sử dụng trong massage hoặc dùng làm chất đốt tạo mùi thơm dễ chịu giống như trầm hương

2 Sản xuất tinh dầu:

a Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước:

Ngày nay, hầu hết các tinh dầu như là hoa nhài, bạc hà, và khuynh dịp đều được sản xuất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước Từ vật liệu thô bao gồm hoa, lá, thân,

vỏ, rễ, hạt, vỏ quả…được đặt vào trong nồi chưng ngập nước: nước được gia nhiệt thành hơi bay lên cuốn theo các hợp chất dễ bay hơi trong nguyên liệu Dòng hơi bay lên đi qua những đường xoắn và được làm nguội để hóa lỏng và chứa trong bình ngưng, sau đó được chiết tách để lấy tinh dầu

Hầu hết những tinh dầu được chung cất trong những tiến trình đơn giản (chỉ thu một sản phẩm cuối cùng) Ngoại trừ HYlang-ylangT (HCananga odorataT) tiến hành chưng cất phân đoạn trong 22 giờ (thu nhiều sản phẩm theo phân đoạn)

Nước ngưng thường là hydrosol, hydrolat, Hherbal distillateT H hoặc dầu cây, chúng có thể được bán như là những sản phẩm thơm khác Việc sử dụng herbal distillates trong việc làm dầu xoa đang tăng lên Một vài hydrosols của cây có mùi không tốt nên không phổ biến trong thương mại

b Phương pháp nén ép:

Hầu hết những tinh dầu từ vỏ quả Citrus đều được nén bằng máy hoặc nén lạnh Bởi

vì sản lượng lớn trong vỏ quả Citrus và chi phí thấp trong sản xuất và bảo quản vật liệu thô, dầu của quả citrus rẻ hơn tất cả các loại tinh dầu khác Tinh dầu chanh và cam ngọt là hầu như rẻ nhất

Trước khi có phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, tinh dầu được chiết tách bằng nén ép

c Trích ly bằng dung môi:

Hầu hết những bông hoa dầu chứa đựng một hàm lượng thấp các hợp chất dễ bay hơi (tinh dầu) nên không thể sử dụng phương pháp nén ép và thành phần hóa học của chúng cũng dễ bị phân hủy bởi nhiệt độ nên không thể dùng phương pháp chưng cất Do

đó, dung môi như là hexane hoặc COB 2 B siêu tới hạn được sử dụng để chiết suất dầu Quá trình chiết tách từ hexan hoặc các dung môi kị nước khác được gọi HconcretesT, cái mà hỗn

hợp từ nguyên liệu của tinh dầu, waxes, resins và hợp chất tan trong dầu khác

Mặc dù hàm lượng chất thơm lớn, concretes vẫn chứa đựng một lượng lớn thành phần không bay hơi và resins Trong trường hợp này, người ta sử dụng Hethyl alcoholT, dung môi này chỉ hòa tan những hợp chất hương có khối lượng phân tử thấp, để chiết tách các cấu tử hương từ concrete Sau đó alcohol được tách ra bằng cách chưng cất lần hai

COB 2 Bsiêu tới hạn được dùng như là một dung môi chiết xuất dòng chảy siêu tới hạn Phương pháp này có rất nhiều mặt lợi, bao gồm tránh HpetrochemicalT residues trong sản phẩm, nhưng không hoàn toàn là nhân tố chính COB 2 B siêu tới hạn sẽ chiết cả hai waxes và tinh dầu cái mà làm từ concrete Đối với tiến trình COB 2 B lỏng, thành tựu đạt được trong chiết suất như nhau là giảm được nhiệt độ chiết, sẽ tách được Waxs từ tinh dầu Tiến trình nhiệt

độ thấp này ngăn cản sự phân hủy và biến đổi tính chất của những hợp chất và cung cấp một sản phẩm tốt hơn Khi quá trình chiết suất hoàn tất, áp suất được giảm xuống đến áp suất môi trường xung quanh và carbon dioxide chuyển thành khí Mặc dù COB 2 B siêu tới hạn còn được sử dụng cho HdecaffeinatedT HcoffeeT, nhưng tiến trình thật sự là khác nhau

3 Một số loại tinh dầu:

a Tinh dầu chanh:

♦ Cây chanh:

Hình 1: Cây chanh

Kingdom: T HPlantaeTTTHTDivision: HMagnoliophytaTClass: T HMagnoliopsidaTTTHTSubclass: T HRosidaeTTTHTSpecies: C × lemon

Chanh là một cây lai từ những cây hoang dã được trồng trọt, có nguồn gốc từ Ấn

Độ, cây phát triển cao khảng 6 meters (20 feet) và lá hình oval răng cưa màu xanh tối với những váng men màu trắng hay hồng, cái mà có mùi thơm cao Cây có gai và trái chuyên

từ màu xanh sang vàng khi chính Tên của nó có nguồn gốc từ tiếng Á rập “laimun” hoặc

Ba Tư “limun”, nó là tên chung chung cho hạt giống của những cây chanh hạt kín có màng bao quanh có khà năng sinh sản Cây chanh được đua đến châu âu bởi Crusaders thời trung

cổ Chanh được sử dụng khi được nấu chín hoặc không trên toàn thế giới Chanh chứa khoảng 5% acid citric, tạo vị chua cho chanh ở pH là 2-3 Chanh cung cấp tinh dầu, acid và các vitamin (chủ yếu là vitamin C)…Acid chanh thường dung trong phòng thí nghiệm phục

vụ cho giáo dục vì giá thành rẽ

♦ Tinh dầu chanh:

Hình 2: Tinh dầu chanh

Tinh dầu chanh được chiết suất từ vỏ của trái chanh tươi bằng phương pháp nén lạnh (Citrus limonum hay Citrus limon), và cũng được biết như là tinh dầu cedro (dầu không terpene (terpeneless oil))

♦ Thành phần hóa học:

Thành phần hóa học chính của tinh dầu chanh là α-pinene, camphene, β-pinene, sabinene, myrcene, α-terpinene, linalool, β-bisabolene, limonene, trans-α-bergamotene, nerol và neral

Bảng 1: Thành phần hóa học của tinh dầu chanh

g-TerpineneLinaloolCaryophylleneGeranyl Acetate

α-terpineolOther

8.650.060.180.640.1013.2

Tinh dầu chanh trộn lẫn tốt một cách đặc biệt với tinh dầu khác HlavenderT, HroseT,

HsandalwoodT, HbenzoinT, HeucalyptusT, HgeraniumT, HfennelT, HjuniperT, HneroliT và HelemiT

Bảng 2: Tính chất của tinh dầu

Trạng thái Chất lỏng trong suốt có màu từ vàng nhạt đến vàng đậm

Tinh dầu chanh thường được sử dụng làm chất hương trong thực phẩm và dầu thơm Ngoài ra chúng còn được dùng trong dược: dầu xoa bóp, mùì giúp giảm tress, chống thiếu máu, kháng khuẩn…

Mặc khác, tinh dầu chanh còn dùng như là nguồn cung cấp Citral vì hàm lượng cao Chất lượng Citral tổng hợp từ tinh dầu chanh tốt như Citral được chiết suất từ Sả

b Tinh dầu sả:

♦ Cây sả (lemon grass)

Hình 3: cây xả Family: Poceae (grasses) – synonym Gramineae

Genus: Cymbopogon (Spreng)–Synonym Andropogon

Species: Cymbopogon flexuosus

Common names: East Indian lemon grass, West Indian lemon grass

Giống có khoảng 55 loài, hầu hết phát triển ở Nam Á và Australia Chúng có tên là

Sả Chanh Đông Ấn (C flexuosus) phát triển ở Ấn Độ, Sri Lanka, Burma, Thailand và có

họ hàng với Sả Chanh Tây Ấn (C citratus) Cả hai loài đều được trồng khắp nơi trong khu

vực Ấn Độ nhiệt đới và những vùng thich hợp khác trên khắp thế giới Tuy hai loài có thể

được sử dụng thay thế cho nhau, nhưng C citrates quan trong hơn trong nấu nướng - Ở Ấn

Độ, nó được trồng như là một dược thảo và tinh dầu, nhưng ở vùng nhiệt đới châu Á, nó

cũng quan trọng như là một thảo mộc cho việc nấu nướng và được sử dụng rộng khắp ở Thailand, Indonesia và Vietnam

Cây Sả phát triển cao khoảng 4 feet có lá ốm và hơi ngã xung quanh tạo thành bụi

♦ Tinh dầu Sả:

Hình 4: Tinh dầu xả

Tinh dầu sả được thu nhận bằng cách chưng cất lôi cuốn hơi nước của lá khô hoặc tươi của cây sả Những phương pháp khác nhau sẽ tạo thành loại và chất lượng của dầu Những cây bị héo trước khi chưng cất sẽ giảm ẩm và có thể làm giảm hàm lượng dầu nếu phơi dưới ánh nắng Sự chưng cất liên tục sau những chu kỳ trích ly sẽ làm giảm hàm lượng citral Dầu được lưu trữ cẩn thận sẽ được bảo quản trong thời gian dài

♦ Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của dầu Sả ghi trong bảng:

Bảng 3: Thành phần của tinh dầu xả phân tích bằng HPLC

Thành phần Thời gian lưu (phút) Diện tích (%)6-Methyl hepten-2-one

MyrccneLinaldoolCitronellaln.i

8.58.713.215.516

0.32.80.90.20.4

n.in.iCitronellolNeralGeraniolGeranialBornyl acetate2-UndecanoneNeryl acetaten.i

Geranyl acetate2-Tridecanone

16.516.919.319.820.321.221.722.124.825.726.231.0

0.20.70.429.33.555.40.20.60.22.20.60.7n.i: không xác định

Dầu Sả ở miền Tây Ấn từ loài C citrates chứa đựng thành phần chính là Citral – một hỗn hợp cùa 2 aldehydes: geranial (40 - 62%) và neral (25 – 38%) Còn lại là các terpenoid là nerol, limonene, linalool và beta-caryphyllene Hàm lượng của myrcene thấp, nhưng vẫn đủ làm cho dầu dễ bị oxi hóa

Dầu ở miền Đông Ấn từ loài họ hàng C flexuosus bao gồm alcohols 20-30%

cotronellol và geraniol) với aldehydes (15% geranial, 10% neral, 5% citronellal) Dầu này được sử dụng trong công nghiệp sản xuất dầu thơm vì nó chứa ít myrcene và do đó trong điều kiện bình thường nó có thời gian bảo quản dài hơn

Dầu C flexuosus có thể hòa tan tốt hơn dầu C citrates, khả năng hòa tan của cả hai

dầu giảm theo độ tuổi

Hai loài khác nhau có liên quan lớn trong công nghiệp sản xuất dầu thơm: dầu

palmarosa được chưng cất từ C martini var martini có nguồn gốc từ Ấn Độ và cũng được

trồng ở Java Nó chứa đựng thành phần chính là geraniol (75%) and geranyl acetate (12%)

Cái khác là dầu xả C winterianus cũng từ Ấn Độ, được trồng trong khu vực nhiệt đới

Thành phần chính là (35%), geraniol (25%) và citronellol (10%) và một lượng nhỏ geranyl acetate (5%)

♦ Tính chất:

Mùi thơm của tinh dầu Sả được chưng cất giống với mùi chanh trộn lẫm với mùi hoa hồng nhạt Những mẫu Sả thường tương tự nhau về hình dáng nhưng khác nhau về mùi Màu thường từ vàng đến hoàng thổ, hổ phách đậm đến đỏ theo tuối của cây

Bảng 4: Tính chất của tinh dầu xả

Trạng thái Chất lỏng trong suốt từ vàng nhạt đến vàng

Chất lượng dầu, hàm lượng dầu và hàm lương dầu trong lá cao là yếu tố khách quan quyết định hiệu quả kinh tế

Sản phẩm tinh dầu sả giúp cho tinh thần tỉnh táo hơn Tính chất vậ ly hữu dụng của

nó là: khử trùng, chống viêm da, đầy lùi bệnh tật…

c Limonene:

Hình 5: Dầu Limonene

Limonene là một HhydrocarbonT thuộc lớp terpene Tại nhiệt độ phòng có mùi cam cực mạnh Tên của nó bắt nguồn từ chanh Giống như các loại trái cây của họ citrus khác, Limonene chứa đựng một số lượng lớn các hợp chất hóa học, tạo ra mùi của chúng Limonene là một phân tử chiral, nguồn sinh học sản xuất HenantiomerT: chứa đựng D-

Limonene ((+)-Limonene), là đồng phân (R)-HenantiomerT Đồng phân còn lại của limonene được biết là dipentene

♦ Tồng hợp hóa học:

Limonene được tổng hợp từ Hgeranyl pyrophosphateT, theo đường đóng vòng của

HnerylT HcarbocationT như công thức bên dưới Bước cuối cùng bao gồm mất một proton từ cation để tạo thành liên kết đôi

Hình 6: Sơ đồ tổng hợp Limonene

C Khi có mặt mineral acid, limenene ghép đôi lại với nhau tạo thành diene terpinene,

tự nó có thể dễ dàng bị oxi hóa thành p-cymene, một hydrocarbon tạo màu Bằng chứng là hình thức HDiels-AlderT α-terpinene khi limonene bị gia nhiệt với Hmaleic anhydrideT Sự oxi hóa sử dụng lưu huỳnh tạo thành p-HcymeneT và HsulfideT

Bảng 5: Tính chất Limonene

Hình thức phân tử CB 10 BHB 16 B

Khối lượng phân tử 136.24 g/mol

HKhốiT lượng riêng 0.8411 g/cmP

3 P

HĐiểmT bay hơi -95.2 °C tại 760 mmHg

Trạng thái Chất lỏng trong suốt từ vàng nhạt đến vàng chanh

D-limonene được sử dụng trong sản xuất thực phẩm và dược phẩm… Những

HalkaloidsT như là phụ gia thêm vào các sản phẩm lau chùi như là nước rửa tay để tạo mùi chanh, cam

Limonene được sử dụng như là dung môi hòa tan cho mục đích lau chùi, ví dụ như tách dầu từ các bộ phận máy móc, vì nó được sản xuất từ nguồn nguyên liệu có thể tái chế (citrus oil, sản phẩm của quá trình sản xuất nước cam) Limonene sử dụng với mục đích là

chất tẩy rửa sơn khi nó được ứng dụng trong gỗ sơn (R)-HenantiomerT cũng được sử dụng làm thuốc trừ sâu.

(S)-HenantiomerT, được biết như là as l-limonene, được sử dụng làm chất mùi trong vài sản phẩm lau chùi Khác với mùi của citrus và, enantiomer l-limonene có mùi giống

như nhựa thông

Limonene rất phổ biến trong sản phẩm xoa bóp

Limonene dễ cháy nên hạn chế sử dụng trong phòng thí nghiệm nhiện liệu sinh học

d Tea tree oil

♦ Cây tea tree (Melaleuca)

Hình 7: Cây Tea Tree Oil

Kingdom: THTPlantaeTTTHTDivision: HMagnoliophytaTClass: THTMagnoliopsidaTTTHTOrder: THTMyrtalesTTTHTFamily: THTTMyrtaceaeTTHTGenus: TMelaleucaT

HL.T nom cons

Melaleuca là giống thực vật thuộc họ HMyrtaceaeT Nó hiện tại có 236 loài, tất cả đều được tìm thấy ở HAustraliaT Khoảng 230 loài có nguồn gốc ở HAustraliaT, các loài khác đến từ

HMalaysiaT, HIndonesiaT, HNew GuineaT, the HSolomon IslandsT và HNew CaledoniaT

Cây thường cao từ 2-30 meter tùy thuộc vào loài, có bông màu trắng Lá có màu xanh, sắp xếp luân phiên nhau, hình oval và hẹp ở cuối, dài khoảng 1-25 cm, rộng 0.5-7

cm, rìa liền, có màu xanh đậm đến xanh xám Hoa mọc thành từng cụm dọc theo cuống, mỗi hoa có những cánh nhỏ với những túi nhị hoa kính, hoa có màu khác nhau, từ trắng, hồng, đỏ, vàng nhạt hoặc xanh lục Trái là một bao nhỏ chứa nhiều hạt

♦ Tea tree oil:

Hình 8: Tea Tree Oil

Tea tree oil được chưng cất cuốn theo hơi nước từ lá và phần cuối của nhánh của cây trà Thành phần gỗ chính của cây không có chứa dầu

Tea tree oil là tinh dầu chứa đựng một hỗn hợp phức tạp Sự tổng hợp và làm giàu sản phẩm khá phức tạp và có thể bị điều khiển bởi yếu tố nội sinh, phụ thuộc vào tiến trình phát triển có liên quan đến sự khác nhau của các tế bào và thỉnh thoảng bị điều khiển bởi yếu tố bên ngoài như ánh sáng, nhiệt độ

Hầu hết các tea tree oil được sử dụng trong thương mại đều có nguồn từ Melaleuca

alternifolia Các tea tree oil chiết suất từ M linariifolia, M dissitiflora và M uncinata

cũng khá tốt Nhưng các tea tree oil được dùng trong thí nghiệm và thượng mại là từ M

alternifolia

♦ Tính chất:

Dầu tea tree oil nổi danh với khả năng chống nấm và kháng sinh, và thích hợp sử dụng cho vùng nhiệt đới.Tuy nhiên nó có thể trở thành chất độc nếu sử dụng quá liều Một trường hợp ít gặp, những sản phẩm nhiệt đới có thể được hấp thụ bởi da và tạo thành chất độc Tea tree không thật sự sử dụng làm trà, nhưng nó có tên như vậy là do lá của nó khi hòa vào nước tạo ra màu nâu Tea tree cũng có một ý nghĩa khác là quan hệ họ hàng với Leptospermum Cả hai Leptospermum và Melaleuca thuộc họ Myrtaceae

Vitamin và thực phẩm bổ sung: theo nghiên cứu khoa học thì con người không hấp thụ vitamin và khoáng một cách đơn lẽ mà có sự tương tác nhau giữa các vitamin và

khoáng, nghĩa là đầy đủ vitamin và khoáng này sẽ giúp cơ thể hấp thụ tốt vitamin và khoáng kia Mặc khác, trong bữa ăn hằng ngày không cung cấp đủ hoặc cung cấp một lương không tối ưu vitamin và khoáng cho cơ thể Tea tree oil là nguồn tốt cung cấp lượng tối ưu các vitamin và khoáng chất Do đó giúp cơ thể hấp thu tốt các chất dinh dưỡng Ngoài ra, tea tree oil còn giúp lợi tim, tuần hoàn máu, giảm cholesterol…Sản phẩm tự nhiên cung cấp lượng lớn các antiozidants giúp chống lại các hư hỏng do phản ứng hóa học.

Bảng 7: Tính chất của Tea Tree Oil

Trạng thái Chất lỏng trong suốt có màu vàng chanh đến vàng

Người thổ dân sử dụng lá tea tree để làm thuốc trị đau đầu và các bệnh khác

Trong công nghiệp tea tree oil được ứng dụng như sau:

Hình 9: Ứng dụng của Tea Tree Oil

Trong dược phẩm: tea tree oil được dùng để kháng khuẩn, kháng nấm, làm dung môi cho thuốc

Dầu tea tree là thành phần hỗ trợ sự cháy Ứng dụng trong một số sản phẩm đố cháy

Dầu tea tree cũng được sử dụng làm thuốc trị bệnh cho cá kiểng để chống vi khuẩn

và nấm

Trong thực phẩm, tea tree oil là loại dầu khá tốt bổ sung đầy đủ các loại vitamin và khoáng chất một cách cân bằng cho cơ thể

II Chất béo:

1 Chất béo [2]:

Chất béo (lipid): là hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào động vật và thực vật, có thành phần hóa học và cấu tạo khác nhau nhưng cũng có tính chất chung là không hòa tan trong nước mà hòa tan trong dung môi hữu cơ (ete, chloroform, benzene, petrol, toluene,…) Lipid là hợp phần cấu tạo quan trong của các màng sinh học, là nguồn cung cấp năng lượng, nguồn cung cấp các vitamin A, D, E, K, F cho cơ thể

Lipid góp phần tạo ra kết cấu chung như tính cảm vị đặc trung của rất nhiều thực phẩm

2 Phân loại lipid [2]:

a Dựa vào khả năng xà phòng hóa:

Lipid xà phòng hóa được: nhóm này bao gồm các glycerid, glycerophospholipid và sáp nghĩa là những lipid mà trong phân tử có chứa este của acid béo cao phân tử

Lipid không xà phòng hóa được: tức là trong phân tử không chứa chức este, nhóm này gồm các hydrocarbon, các chất màu và các sterol

b Dựa vào độ hòa tan:

Lipid thật sự: là những este hoặc amid của acid béo (có từ bốn carbon trở lên) với một rượu Nhóm này gồm: glycerolipid (este của glycerid), sphingolipid (amid của sphingozin), cerid (este của rượu cao phân tử) sterid (este của sterol), etolit (este tương hỗ của hợp chất đa chức acid rượu)

Lipoid: là những chất có độ hòa tan giống lipid Nhóm này bao gồm: các carotenoid

và quinon (các dẫn xuất của isoprene), các sterol tự do, các hydrocarbon

c Dựa vào thành phần cấu tạo ta chia lipid làm hai loại:

Lipid đơn giản: là este của rượu và acid béo Nhóm này gồm: triacylglicerin (còn gọi là lipid trung tính, dầu mở hoặc triglyceric), sáp (cerid), steric

Lipid phức tạp: trong phân tử của chúng ngoài acid béo và rượu còn có các thành phần khác như acid phosphoric, bazơ nitơ, đường Nhóm này bao gồm:

+ Glycerophospholipd: trong phân tử có glycerin, acid béo và cid phosphorid Gốc acid phosphorid có thể được este hóa với một aminalcol như colin hoặc colamin

+ Glyceroglucolipid: trong phân tử ngoài glycerin và aicd béo còn có mono hoặc oligosacharid kết hợp với glycerin qua liên kết glucoside

+ Sphingophospholipid: phân tử được cấu tạo từ aminalcol sphingozin, acid béo và acid phosphorid

+ Sphingoglucolipid: phân tử được cấu tạo từ sphingozin, acid béo và đường

Sản lượng của dầu so với trọng lượng thân thể cá tương đối thấp hơn so với dầu hạt

Ví dụ: cá chứa 2-10% dầu, phụ thuộc vào loài và mùa của năm So với đậu nành chứa 20% dầu và dầu cải chứa 41-44% dầu Trong công nghiệp đậu nành xay, bột đậu nành là sản phẩm chính: cứ 1000 tấn đậu nành ta thu được khoảng 800 tấn bột Với tiến trinh cá, sản lượng bột thậm chí cao hơn, dầu cá được sản xuất rất nhiều từ bột cá

18-Về mặt giá trị, dù thế nào, dầu cá có ý nghĩa quan trọng Điều này có thể tăng lên trong tương lai nếu dầu cá được sử dụng với trạng thái tinh luyện của nó, nhưng hình thức không hydrogenated cung cấp lợi ích từ thành phần (n-3) acid béo Hiện tại, hầu như tất cả dầu cá cái mà được tinh sạch cho sự tiêu thụ của con người cũng được hydrogenated Sự hydrogenate thay đổi acid béo của dầu Nó bão hòa tất cả acid béo không no (n-3) acid béo: eicosapentaenoic acid (EPA) và docosahexaenoic acid (DHA)

4 Omega-3 [3]

Đây là những chất acid béo thiết yếu (essential fatty acids) nằm trong nhóm chất

béo không bão hòa đa thể Thiết yếu vì cơ thể không thể tự tổng hợp được mà cần phải nhờ thực phẩm mang vào Có 3 loại Omega-3:

a Alpha linolenic acid (ALA):

Có nhiều nhất trong hạt lanh (linseed, flaxseed, graines de lin), trong đậu nành, trong hạt dẻ (walnuts), trong các loại dầu ăn làm từ các thực vật vừa kể và trong dầu

Canola (colza) Riêng hai loại dầu đậu nành (soybean oil) và dầu hạt dẻ, ngoài chất béo

Omega-3 ra, chúng cũng còn có chứa một tỉ lệ khá cao chất béo Omega-6 nữa

b Eicosapentaenoic acid (EPA):

Một phần nhỏ, lối 15 % được cơ thể tổng hợp từ chất acid béo ALA, phần lớn còn lại được tìm thấy trong cá tôm sò, mà đặc biệt là trong mỡ cá sống ở vùng nước lạnh như:

salmon, mackerel, herring, trout, sardine, halibut vv… Bệnh tiểu đường, tình trạng stress

cũng như sự lạm dụng rượu và thuốc lá đều gây trở ngại trong việc chuyển hóa ALA ra EPA

c Docosahexaenoic acid (DHA):

Được thấy nhiều trong các loài thủy sản và trong sữa mẹ

Như vậy trong dầu cá chứa đến hai loại omega-3 cần thiết cho cơ thể, bao gồm eicosapentaenoic acid (EPA C20:5) và docosahexaenoic acid (DHA C22:6)

Sau đây là một vài thí dụ về Omega-3 ở một số loài thủy sản (100g): Cá salmon 1.8

g, sardine 1.4, herring 1.2, mackerel 1.0, trout 1.0, swordfish 0.7, tuna 0.7, haddock 0.2,

cod 0.2, tôm tép 0.3, sò 0.5-0.7g (USDA Nutrient database for standard reference)

5 Ích lợi của dầu cá:

Từ lâu các nhà khoa học nhận thấy người Nhật cũng như các dân tộc thiểu số Inuits

và Esquimo ở về phía Bắc Canada có tỉ lệ bệnh tim mạch rất thấp so với các dân tộc khác Phải chăng nhờ tập quán ăn cá đã giúp họ tránh khỏi được một phần nào bệnh lý nói trên?

Từ nhận xét này, người ta mới tìm ra được chất Omega -3 trong mỡ cá Rất nhiều công trình nghiên cứu khoa học đã nói lên sự lợi ích của Omega-3 đối với sức khỏe chúng ta

a Bổ não:

Dầu cá từ lâu được coi là thực phẩm bổ não, cải thiện trí nhớ cũng như tăng khả năng tập trung

Các cuộc nghiên cứu được tiến hành ở nhiều nước khác nhau như Anh và Úc đã chỉ

ra rằng hiệu quả tích cực của dầu gan cá với khả năng tiếp thu kiến thức của những đứa trẻ khi chúng mới chỉ biết đi

b Ngăn ngừa ung thư

Dầu cá cũng được biết đến như một loại trị và ngăn chặn nhiều loại ung thư hữu hiệu

Một cuộc nghiên cứu cho thấy rằng với những người sử dụng dầu cá ít bị tác động xấu bởi ánh nắng mặt trời và tia UV vì thế giúp ngăn chặn nguy cơ ung thư da Người ta cũng thấy rằng dầu gan cá giúp trị hữu hiệu những virus papilluma - virus gây ra các khối u thường bị biến chứng thành ung thư đốt sống cổ ở phụ nữ

c Bổ mắt

Dầu cá rất tốt cho mắt Một vài nghiên cứu gần đây cho thấy axít béo omêga-3 có trong dầu cá giúp bảo vệ chống lại bệnh nổi ban da khi có tuổi, một trong những nguyên nhân chính làm mù mắt và hội chứng khô mắt trong đó chức năng của tuyến nước mắt hoạt động không tốt và giác mạc bị sẹo

d Giảm các bệnh liên quan đến tim mạch

Một nghiên cứu gần đây ở Đan Mạch đã chỉ ra rằng dùng dầu cá có tác dụng làm giảm lượng đường trong máu đồng thời giảm các bệnh về tim mạch

Những người béo phì thường phải chịu các bệnh về cao huyết áp vì thế nếu họ tuân thủ chế độ ăn hợp lý, tập luyện đều đặn và sử dụng dầu cá thì sẽ có một thân hình cân đối đồng thời giảm bớt nguy cơ mắc các bệnh tim mạch vì omêga-3 có trong dầu cá sẽ đốt cháy năng lượng thừa

Ngoài ra còn có bằng chứng rằng Omega-3 fatty acids ngừa được chứng tim đập sai

nhịp và làm cho cơ tim được quân bình (Trịnh Cường & Giang Nguyễn Trịnh) Tóm lại

Omega-3 có ích trong việc làm hạ cholesterol và triglyceride trong máu, ngừa hiện tượng

máu bị đóng cục (antithrombotic), ngừa nghẽn mạch vành và giúp điều hòa nhịp tim (antiarrythmic), nhờ đó tránh được nguy cơ chết bất đắc kỳ tử.

e Với hệ tiêu hóa

Dầu gan cá giúp chống lại loét viêm ruột kết - một bệnh của hệ tiêu hóa

III Nhũ tương:

1 Nhũ tương [1]

Nhũ tương là một hệ gồm hai chất lỏng không hòa tan nhưng được trộn lẫn với nhau Khi đó một chất lỏng sẽ tồn tại dưới dạng hạt (được gọi là pha không liên tục, pha phân tán hoặc pha nội) trong lòng của chất còn lại (được gọi là pha liên tục, pha không phân tán hoặc pha ngoại)

Hình 10: Cấu trúc nhũ tương Bảng 8: Ví dụ về một số nhũ tương thực phẩm thường gặp trong thực tế

Trong công nghiệp thực phẩm, các hệ nhũ tương thường gặp gồm hai chất lỏng đại diện: nước và dầu Thuật ngữ “nước” chỉ một chất lỏng phân cực, còn thuật ngữ “dầu” chỉ một chất lỏng không phân cực Thực tế, nước trong các hệ nhũ tương không tồn tại dưới dang tinh khiết mà còn chứa các hợp chất hòa tan được trong nước như đường, acid hữu

cơ, muối khoáng và các vitamin…tương tự dầu có thể chứa các hợp chất tan trong dầu như lipid, hydrocarbon, serin, sáp… Như vậy, có thể chia thành hai dạng nhũ tương cơ bản:

+ Nước trong dầu (w/o) nước ở dạng pha phân tán và dầu ở dạng pha liên tục

Hình 11: W/O emulsion

+ Dầu trong nước (o/w) dầu ở dạng pha phân tán, còn nước ở dạng pha liên tục

Hình 12: O/W emulsion

Trong công nghiệp chế biến sữa, đôi khi hệ nhũ tương cón chứa các bọt khí và một

số chất rắn phân tán khác

Thông thường, hệ nhũ tương sẽ có một số tính chất lỏng tạo nên pha liên tục trong

hệ Ví dụ: nhũ tương nước trong dầu sẻ bị pha loãng bởi dầu, thay đổi màu khi ta cho chất màu hòa tan trong dầu và hệ có tính dẫn điện kém Ngược lại hệ nhũ tương dầu trong nước

sẽ bị pha loãng bởi nước, thay đổi màu khi ta cho chất màu tan trong nước vào hệ và có tính dẫn điện

Trong sản xuất thực phẩm, ta có thể gặp một số hệ nhũ tương phức tạp khác như hệ nhũ tương dầu nước trong dầu trong nước (W/O/W), hệ nhũ tương dầu trong nước trong dầu (O/W/O)

Hình 13: O/W/O emulsion

Hình 14: W/O/W emulsion

2 Sức căng bề mặt trong nhũ tương [1]:

Theo Butters và các cộng sự (1990), tại vị trí mặt tiếp xúc giữa hai chất lỏng dầu và nước và nước sẽ tồn tại một năng lượng tự do Năng lượng này xuất hiện do sự mất cân bằng giữa các lực hút phân tử giữa hai chất lòng (Sức căng bề mặt) Nó sẽ làm cho bề mặt tiếp xúc giữa hai pha của hệ nhũ tương có xu hướng co rút lại sao cho diện tích tiếp xúc của hai pha là nhỏ nhất Do đó, trong các hạt nhũ tương, các hạt thuộc pha phân tán thường

có dạng hình cầu chúng luôn có xu hường kết hợp lại với nhau để tạo thành hạt lớn hơn nhằm mục đích giảm diện tích tiếp xúc của hai pha Quá trình này diễn ra cho đến khi hai pha hoàn toàn tách hẳn nhau: dầu ở trên và nước ở dưới (do tỷ trong nước lớn hơn dầu)

Nếu giá trị sức căng bề mặt trong hỗn hợp nước và dầu càng lớn thì càng khó tạo thành hệ nhũ tương Do đó, để quá trình đồng hóa đạt hiệu quả cao, ta cần tìm cách làm giảm giá trị sức căng bề mặt Một trong những phương pháp thông dụng là sử dụng chất nhũ hóa

3 Chất nhũ hóa [1],[5]:

Các chất nhũ hóa là các chất hoạt động bề mặt, chúng được hấp phụ trên bề mặt phân chia pha giữa giọt phân tán và pha liên tục, làm giảm sức căng bề mặt Để có thể hấp phụ trên bề mặt phân chia pha, phân tử các chất nhũ hóa phải chứa các nhóm không phân cực (như các hydrocacbon khác nhau) và cả các nhóm phân cực (cacboxyl, hydroxyl, sulfate ) Khi hấp phụ, nhóm háo nước (phân cực) sẽ quay đầu về phía pha nước (pha có

ái lực với nó) trong khi nhóm kỵ nước (không phân cực) sẽ quay đầu về phía pha dầu Như vậy, một lớp màng chất nhũ hóa được tạo thành trên mặt phân cách hai pha, bảo vệ các giọt pha phân tán, ngăn cản quá trình hợp giọt dưới tác dụng của lực căng bề mặt.

Hình 15: Nhũ tương O/W với chất nhũ hóa trên bề mặt dầu

Các chất nhũ hóa không những có tác dụng làm bền mà còn quyết định cả loại nhũ tương (W/O hay O/W) Hiện tượng chuyển từ loại nhũ tương này sang loại khác được gọi

là sự đảo nhũ tương Sự đảo nhũ tương có thể thực hiện được bằng cách làm mất hiệu lực của chất nhũ hóa đầu và tăng chất nhũ hóa cho loại nhũ tương thứ hai Ví dụ nhũ tương O/W bền nhờ oleate natri, khi thêm oleate canxi hay các muối khác của canxi sẽ chuyển nhũ tương sang dạng W/O[5]

Hình 16: Sự chuyển pha của emulsion

Chất nhũ hóa thường có hai phần phân cực và không phân cực cân bằng nhau trong phân tử Người ta lựa chọn chất nhũ hóa thích hợp cho từng loại nhũ tương dựa trên chỉ số cân bằng thân nước – thân dầu, viết tắt là HLB (Hydrophile – Lipophile Balance) Chỉ số HLB là tỷ lệ phần trăm khối lượng nhóm háo nước trên phần trăm khối lượng nhóm kỵ

nước trong phân tử chất nhũ hóa Chỉ số HLB của các chất tạo nhũ thường thay đổi từ 1÷20 Các chất nhũ hóa có chỉ số HLB thấp (từ 3÷6) thích hợp cho các hệ nhũ nước trong dầu, trong khi chất nhũ hóa có giá trị HLB cao (từ 8÷18) thì thích hợp cho các hệ nhũ dầu trong nước.

Các chất nhũ hóa có thể được chia làm 2 loại:

- Chất nhũ hóa tự nhiên như protein, phospholipid, sterol,

- Chất nhũ hóa nhân tạo như propylene glycol, các glyceride, methyl cellulose,

Để có thể sử dụng trong thực phẩm, các chất nhũ hóa yêu cầu trước tiên phải không độc và thường không màu, không mùi, không vị (để không làm thay đổi tính chất cảm quan, thành phần dinh dưỡng của sản phẩm) cũng như có độ bền hóa lý cao dưới tác động của các điều kiện công nghệ, vận chuyển, bảo quản và có giá thành hợp lý

Xét về mặt kích thước ta có thể chia emulsion thành các loại theo bảng sau:

Bảng 9: Phân loại emulsion theo kích thước Loại emulsion Kích thước Màu sắc

Macro emulsion > 400 nm TrắngMini emulsion 100 – 400 nm Trắng xanhMicro emulsion < 100 nm Trong suốtNano emulsion 20-200 nm

Hình 17: Độ trong của emulsion theo kích thước

Nano emulsion có thể được sử dụng như lò phản ứng điều khiển kích thước cấp micro cho việc chuẩn bị các phân tử phân tán đơn lẽ

Về mặt dược phẩm, hiệu quả của thuốc có thể bị giới hạn nghiêm ngặt bởi tính không

ổn định và sự kém hòa tan của dung môi vận chuyển Một trong những kỹ thuật đầy hứa hẹn là

hệ thống phân tán thuốc nanoemulsion, cái mà được ứng dụng để làm tăng khả năng hòa tan

và giá trị sinh học của những thuốc tan trong dầu Kích thước nano của giọt lỏng làm tăng diện tích bề mặt được liên kết với nanoemulsion sẽ ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển thuốc

Bên cạnh đó, hình thức nanoemulsion trong thuốc giúp tăng cao khả năng thẩm thấu của thuốc và có thể được sử dụng để xử lí những vùng da bị viêm và những vùng bị tổn thương khác bên dưới da như: xương, dây chằng, khớp, gân, cơ… nhờ vào sự thẩm thấu xuyên qua da Hình thức nanoemulsion trong thuốc đang dần dần thay thế cho các dung môi hóa học trước kia vì các dung môi này có khả năng gây hại và nhiều loại dung môi có khả năng gây kích thích, mặc dù khả năng thẩm thấu của các dung môi này cũng rất tốt

Ngoài ra, nano-emulsion của dầu nành tạo thành các giọt có đường kính 400-600 nanometers sẽ diệt nhiều mầm bệnh như vi khuẩn và virus Quá trình không mang tính chất hóa học như là những kiếu xứ lý kháng khuấn khác mà nó mang tính chất vật lý Nhưng giọt nhỏ, sẽ có sức căng bề mặt lớn và dễ dàng kết nối với những chất béo khác Dầu được nhũ hóa với chất tạo nhũ để ổn định hệ nhũ tương (những giọt lỏng không liên kết với các giọt khác), vì vậy khi chúng gặp lipid trên màng vi khuẩn hoặc vỏ bao virus, chúng dễ dàng kết nối với chúng Trên phương diện rộng, điều này làm tan rã màng và tiêu diệt vi sinh vật

Đáng chú ý, nhữ tương dầu đậu nành là vô hại đối với các tế bào con người và hầu hết các cơ quan cao hơn khác Ngoại trừ tế bào tinh dịch và tế bào máu, những tế bào này

có thê bị tổn thương bởi nanoemulsion do cấu trúc màng của chúng Vì lí do này, những nanoemulsion ở hình thức này chưa được sử dụng trong tĩnh mạch

Hầu hết các ứng dụng của hình thức nanoemulsion này là dùng để tẩy rửa bề mặt Vài hình thức của nanoemulsion có tác dụng phá hủy HIV-1 và các loại nhiểm bẩn khác

5 Sự hình thành hệ nhũ tương thực phẩm:

a Sự hình thành hệ nhũ tương [6]:

Có thể bao gồm một bước độc lập hoặc một số bước liên tiếp nhau phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu và phương pháp tạo ra chúng Trước khi chuyển pha dầu và pha nước để tạo thành nhũ tương thì cần đưa các thành phần khác vào theo từng bước để chúng có khả năng hòa tan tốt nhất Các chất hòa tan trong dầu như: vitamin tan trong dầu, màu, chất chống oxi hóa, chất hoạt động bề mặt… được trộn chung với dầu Các chất hòa tan được trong nước như: protein, polysaccharides, đường, vitamin tan trong nước, màu, chất chống oxi hóa, chất hoạt động bề mặt… được trộn với nước Có thể trong một

số trường hợp một số chất ở dạng bột khô được trộn trực tiếp vào hỗn hợp dầu – nước và các chất này khi được cho vào sẽ không ảnh hưởng đến khả năng phân tán của các thành phần khác trong suốt thời gian đồng hóa

Khuấy trộn là cần thiết để tránh các chất bị vón cục và dính vào thành thiết bị Cường độ và thời gian trộn phụ thuộc vào thời gian cần thiết xảy ra quá trình sovat hóa đồng đều các thành phần Sự sovat hóa giúp tạo nên một số chức năng quan trọng đối với một số thành phần trong hệ Chẳng hạn tăng cường thuộc tính nhũ hóa của một số protein sau khi chúng được hydrat hóa trong nước vài phút hoặc vài giờ trước khi đồng hóa (Kinsella and Whitehead, 1989) Một số thành phần chức năng cần xử lý nhiệt giúp cho chúng thay đổi hình dạng thuận lợi cho việc phân tán và sau đó sẽ được hòa tan vào hỗn hợp Cần chú ý một số thành phần có thể mẫn cảm với nhiệt độ chẳng hạn như protein bị biến tính và sự oxi hóa một số lipit ở nhiệt độ cao Một số yêu cầu trên là giúp tạo thành một hỗn hợp lý tưởng để giúp quá trình đồng hóa đạt hiệu quả cao và tạo thành một hệ nhũ tương tốt

b Các hiện tượng khử bền của hệ nhũ tương [7]:

Có ba hiện tượng khử bền chủ yếu sau:

♦ Sự nổi lên hoặc sự lắng xuống của các giọt phân tán

Ta biết, dưới ảnh hưởng của trọng lực, vật sẽ rơi với tốc độ tăng dần cho đến khi lực ma sát cản Ff (do môi trường xảy ra sự rơi)

Ff = 6πµrvTrở nên cân bằng với trọng lực Fg:

v0: là tốc độ rơi xuống hay dâng lên của giọt phân tán

r là bán kính của giọt phân tán

ρ: là trọng lượng riêng của pha phân tán0

ρ là trọng lượng riêng của pha liên tục

µ: là hệ số nhớt của pha liên tục, g là gia tốc trọng trường.

Sự lắng xuống càng chậm khi kích thước của giọt càng nhỏ, hiệu số trọng lượng riêng giữa hai pha càng bé và độ nhớt pha phân tán càng cao

Với các nhũ tương dầu/nước cóΦ cao (Φ là phần trăm thể tích của pha phân tán) thì sự chảy của pha phân tán giữa các giọt phân tán thường xảy ra hơn cả;

♦ Sự kết tụ

Do sự giảm đột ngột xuất hiện giữa các diện tích nên kéo theo làm giảm các lực đẩy tĩnh điện giữa các giọt phân tán, thường xảy ra khi thay đổi pH và (hoặc) lực ion Sự kết tụ làm tăng kích thước bề ngoài của các giọt do đó làm tăng tốc độ phân lớp

Hình 18: Các trạng thái không ổn định của hệ nhũ tương thực phẩm thông qua các

cơ chế vật lý bao gồm: a tạo cream, b lắng gạn, c kết tụ, d đảo pha và e hợp giọt

♦ Sự hợp giọt

Sự hợp giọt một cách tự phát sẽ làm tăng dần kích thước của các giọt và cuối cùng dẫn đến phân chia thành hai lớp ngăn cách nhau bằng một bề mặt phân chia phẳng và diện tích sẽ cực tiểu Sự sa lắng, sự kết tụ và các va chạm chuyển động Brown hoặc chuyển động khuấy khác sẽ làm cho các giọt gần lại nhau và thường đến trước sự hợp giọt

c Các hiện tượng có tác dụng làm bền các nhũ tương thực phẩm [6]:

Có đường kính các giọt phân tán nhỏ, có thể tạo ra được bằng cách khuấy mạnh, bằng cách đồng hóa

Có độ nhớt của pha liên tục cao cũng là yếu tố làm bền nhũ tương do làm chậm được sự lắng gạn cũng như chống lại sự kết tụ

Có mặt các điện tích cùng dấu trên bề mặt các giọt cũng góp phần làm bền nhũ tương Có các điện tích là do hiện tượng ion hóa hoặc hấp thụ các ion Các giọt đã tích điện sẽ bao quanh bằng một lớp khuếch tán kép các đối ion Các lực đẩy tĩnh điện này sẽ thể hiện ra, khi các lớp kép của hai giọt phân tán đi vào tiếp xúc và xâm nhập lẫn nhau, nên sẽ chống lại lực hút Van der waals giữa các giọt

Có một lớp bề mặt liên pha bền (chẳng hạn được cấu tạo bằng một màng protein)

có khả năng chống lại một cách cơ học sự hợp giọt;

Có một sức căng bề mặt liên pha yếu (nhỏ hơn 5dyn.Cm− 1) do bản chất của hai pha này và (hoặc) do thêm các tác nhân hoạt động bề mặt

d Kĩ thuật đồng hóa [5]:

♦ Cơ sở khoa học của kĩ thuật nhũ hóa:

Kỹ thuật đồng hóa hệ nhũ tương bao gồm các phương pháp phá vỡ, làm giảm kích thước những hạt thuộc pha phân tán và phân bố đều chúng trong pha liên tục Việc tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai pha và sức căng bề mặt sẽ làm cho hệ nhũ tương ổn định hơn và tránh được hiện tượng tách pha

Trong thực tế sản xuất, người ta thường sử dụng các phụ gia ổn định hệ nhũ tương trong quá trình đồng hóa Khi các hạt phân tán bị phá vỡ và giảm kích thước, chất nhũ hóa

sẽ hấp thụ lên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha, tạo nên màng bảo vệ quanh các hạt phân tán được bền hơn

Quá trình đồng hóa có thể bao gồm một giai đoạn hoặc hai giai đoạn Thông thường, người ta đồng hóa sơ bộ hệ nhũ tương đi trực tiếp từ hai pha dầu và nước ban đầu bằng thiết bị trộn cao tốc, sau đó chuyển vào đồng hóa giai đoạn hai Các giọt phân tán sau khi qua thiết bị đồng hóa giai đoạn hai sẽ có kích thước nhỏ hơn so với giai đoạn một hoặc phân tán đều hơn Điều đó giúp cho hệ nhũ tương được bền hơn

Hình 19: Đồng hóa nhiều giai đoạn

Trong thực tế, người ta thường tạo nhũ tương bằng phương pháp phân tán như sử dụng các loại thiết bị khuấy trộn, cối xay keo, sóng siêu âm,

♦ Đồng hóa bằng phương pháp khuấy trộn (đồng hóa cơ)

Để tạo hệ nhũ tương, các thiết bị khuấy trộn được sử dụng với mục đích làm cho đường kính của hạt phân tán trở nên nhỏ, tăng bề mặt tiếp xúc liên pha Ưu điểm của loại thiết bị này là đơn giản, dễ vận hành Tuy nhiên, trạng thái ổn định của hệ nhũ tương thường không bền Dựa vào tốc độ cánh khuấy, có thể chia làm 2 loại thiết bị khuấy trộn:

- Thiết bị khuấy trộn tốc độ thấp (với cánh khuấy dạng bản, mái chèo, ) được ứng dụng giới hạn để khuấy trộn sơ bộ hoặc có thể được sử dụng để nhũ hóa các hệ nhũ tương tùy cơ cấu cánh khuấy

- Thiết bị khuấy trộn tốc độ cao (với cánh khuấy dạng turbine, chân vịt, ) được sử dụng để khuấy trộn và tạo nhũ, đặc biệt với các hệ nhũ có độ nhớt thấp

Nhìn chung, các thiết bị khuấy trộn được sử dụng chủ yếu để khuấy trộn sơ bộ các nguyên liệu (đối với các sản phẩm như dầu giấm, cream tươi, margarine, ), ngoài ra còn

có thể được sử dụng như các thiết bị tạo nhũ (đối với các sản phẩm mayonnaise và một số

hệ nhũ tương thực phẩm khác)

Hình 20: Thiết bị đồng hóa bằng khuấy trộn

• Cơ sở khoa học:

Trong quá trình hoạt động, các hạt của pha phân tán va đập vào cánh khuấy và sẽ

bị giảm kích thước đồng thời sự quay nhanh của cánh khuấy làm xuất hiện gradient vận tốc theo chiều dọc, quay vòng và xuyên tâm đi trong lòng nhũ tương làm nhũ tương được trộn lẫn và bị chia nhỏ làm các hạt bé hơn Tuy nhiên hiệu quả đồng hóa là không cao khi

sử dụng phương pháp này Phương pháp này dùng để đồng hóa sơ bộ hệ nhũ tương trước khi chuyển vào đồng hóa bằng các phương pháp khác như: đồng hóa bằng áp lực cao hoặc bằng thiết bị nghiền keo

• Các yếu tố ảnh hưởng đến đồng hóa:

Tốc độ quay của cánh khuấy: Tốc độ quay của cánh khuấy càng lớn thì gradient

vận tốc xuất hiện càng lớn và xác xuất va đập của các hạt thuộc pha phân tán càng lớn và giọt nhỏ tạo ra có kích thước càng bé nên hệ nhũ tương càng bền

Cấu tạo của cánh khuấy: Có ảnh hưởng đến dạng chuyển động của dòng nhũ tương

trong hệ thống, chuyển động càng rối và hỗn loạn thì hiệu quả đồng hóa là cao Có ba kiểu chính của cánh khuấy là dạng tấm mỏng (blades), dạng chong chóng (propellers) và dạng guồng (turbines) Một điểm đáng lưu ý nữa là tư thế đặt của cánh khuấy, với tư thế đặt đứng và đặt ngang tạo ra được những mặt cắt luồng phân phối đều nhũ tương trong toàn

bộ thùng chứa

♦ Đồng hóa bằng phương pháp áp lực cao:

Đồng hóa bằng áp lực cao là phương pháp đồng hóa thông dụng nhất để sản xuất ra

hệ nhũ tương có chất lượng tốt Cũng như phương pháp nghiền keo thì đồng hóa bằng phương pháp này rất hiệu quả để tạo ra một hệ nhũ tương tốt đi từ hệ nhũ tương thô

Thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao gồm có hai hệ thống chính: bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp

Bơm piston cao áp được vận hành vởi động cơ điện (1) thông qua một trục quay (4) và bộ truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston Các piston (5) chuyển động trong xilanh ở áp suất cao

Đầu tiên, mẫu nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị đồng hóa bởi một piston Bơm

sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 bar lên đến 100÷250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào

của khe hẹp (5) Người ta sẽ tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3) Đối áp này được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu Khi đó, áp suất đồng hóa sẽ cân bằng với áp suất dầu tác động lên bơm thủy lực.

Vòng đập (2) được gắn với bộ phận tạo khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương khi rời khỏi khe hẹp Như vậy, một số hạt phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập (2) bị vỡ ra và giảm kích thước Bộ phận tạo khe hẹp (3) được chế tạo với góc nghiêng trung bình 50 trên bề mặt để gia tốc hệ nhũ tương theo hướng vào khe hẹp và tránh sự ăn mòn các chi tiết có liên quan Thông thường, người ta chọn khe hẹp có chiều rộng khoảng 100 lần lớn hơn đường kính hạt phân tán Đi ngang qua khe hẹp, tốc độ chuyển động của hệ nhũ tương cóthể tăng lên đến 100÷400 m/s và

quá trình đồng hóa chỉ diễn ra trong khoảng 10÷15 giây Trong suốt thời gian này, toàn

bộ năng lượng áp suất được cung cấp từ piston sẽ được chuyển hóa thành động năng Một phần năng lượng này sẽ được chuyển thành áp suất để đẩy hệ nhũ tương đi tiếp sau khi rời khe hẹp Một phần khác được thoát ra dưới dạng nhiệt năng Theo tính toán, chỉ có 1% năng lượng được sử dụng cho mục đích phá vỡ các hạt phân tán

Hình 21: Thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao Bao gồm: (1) motor chính, (2) bộ

phận truyền đai, (3) đồng hồ đo áp suất, (4) trục quay, (5) piston, (6) hộp piston, (7) bơm, (8) van, (9) bộ phận đồng hóa, (10) hệ thống tạo áp suất thủy lực

Hình 22: Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hóa Bao gồm: (1) bộ phận sinh

lực thuộc hệ thống tạo đối áp, (2) vòng đập, (3) bộ phận tạo khe hẹp, (4) hệ thống

thủy lực tạo đối áp, (5) khe hẹpTrong công nghiệp, máy đồng hóa được thiết kế dưới dạng một cấp hoặc hai cấp.Thiết bị đồng hóa một cấp bao gồm bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, một khe hẹp và một hệ thống thủy lực tạo đối áp Thiết bị đồng hóa một cấp sử dụng cho hệ nhũ tương có hàm lượng chất béo thấp hoặc hệ nhũ tương sau khi đồng hóa cần có độ nhớt cao

Thiết bị đồng hóa hai cấp bao gồm một bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, hai khe hẹp và hai hệ thống thủy lực tạo đối áp Tuy nhiên, người ta sử dụng chung một bể dầu cho hệ thống hai thủy lực trên Trong trường hợp này, áp lực đồng hóa sẽ được xác định bởi hai giá trị:

- Áp lực P1 của hệ nhũ tương trước khi bào khe hẹp thứ nhất,

- Áp lực P2 trước khi vào khe hẹp thứ hai

Thực nghiệm cho thấy hiệu quả đồng hóa cao nhất khi tỷ lệ P2/P1 = 0.2

Hình 23: Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hóa 2 cấp, (1) cấp 1, (2) cấp 2

Sau khi đi qua khe hẹp thứ nhất, các hạt pha phân tán bị phá vỡ và giảm kích thước Tuy nhiên, chúng có thể kết dính với nhau và tạo thành chùm hạt Việc thực hiện giai đoạn đồng hóa tiếp theo nhằm duy trì đối áp ổn định cho giai đoạn đồng hóa cấp một, đồng thời tạo điều kiện cho các chùm hạt của pha phân tán tách ra thành từng hạt phân tán riêng lẽ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản hệ nhũ tương sau này

Thiết bị đồng hóa được sử dụng cho nhóm sản phẩm có hàm lượng chất béo cao hoặc tổng hàm lượng chất khô cao và các sản phẩm yêu cầu có độ nhớt thấp

Hình 24: Hình dạng và kích thước các hạt cầu béo chụp dưới kính hiển vi trong hệ

nhũ tương sữa trước khi đồng hóa, đồng hóa 1 cấp và đồng hóa 2 cấp