nghiên cứu vi bao chất béo để sản xuất bột sữa dừa hòa tan

trình bày nghiên cứu vi bao chất béo để sản xuất bột sữa dừa hòa tan

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

-o0o -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU VI BAO CHẤT BÉO

ĐỂ SẢN XUẤT BỘT SỮA DỪA HÒA TAN

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Con xin cảm ơn cha mẹ đã nuôi nấng, dạy dỗ con nên người Cha mẹ đã luôn ủng hộ, động viên con trong suốt

thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Văn Việt Mẫn đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành tốt luận văn

Em cũng xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô, đặc biệt là các Thầy Cô trong bộ môn Công nghệ Thực

phẩm Thầy Cô đã truyền cho em những kiến thức quý

báu, cũng như đã hỗ trợ em rất nhiều để em thực hiện bài

luận này thành công

Cuối cùng, tôi xin cám ơn các bạn trong lớp đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm luận

văn

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC HÌNH iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Khái quát về dừa 2

1.1.1 Phân loại dừa 2

1.1.2 Cơm dừa 4

1.2 Sữa dừa 5

1.3 Sản phẩm bột sữa dừa hòa tan 8

1.4 Khái quát về kĩ thuật vi bao (Microencapsulation) 9

1.4.1 Khái niệm 9

1.4.2 Tác nhân vi bao 11

1.4.3 Ứng dụng của kĩ thuật vi bao 12

1.4.4 Sấy phun và kỹ thuật vi bao 13

1.5 Quy trình công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan 22

1.5.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ 22

1.5.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 24

Chương 2 - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Nguyên liệu 26

2.1.1 Cơm dừa 26

2.1.2 Chất bao 26

2.2 Phương pháp nghiên cứu 26

2.2.1 Mục đích của quá trình nghiên cứu 26

2.2.2 Sơ đồ nghiên cứu 26

2.2.3 Nội dung nghiên cứu 27

Trang 6

iii

2.3 Các phương pháp phân tích 28

2.3.1 Phương pháp xác định độ ẩm 28

2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng chất béo trong mẫu lỏng và rắn (phương pháp Adam – Rose – Gottlied) 28

2.3.3 Phương pháp xác định chỉ số acid 28

2.3.4 Phương pháp xác định chỉ số peroxyde 29

2.3.5 Phương pháp cảm quan 29

2.3.6 Phương pháp xác định xác định hiệu quả vi bao 29

2.3.7 Phương pháp xác định hiệu suất vi bao hiệu suất thu hồi chất khô 29

2.3.8 Phương pháp xác định hiệu suất thu hồi chất khô 29

2.3.9 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 29

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 30

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của chế độ đồng hóa đến quá trình vi bao 30

3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến quá trình vi bao 30

3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến quá trình vi bao 33 3.2 Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện bảo quản trong các loại bao bì khác nhau đến chất lượng sản phẩm 35

3.2.2 Khảo sát hiệu suất trong các quá trình trong qui trình sản xuất bột sữa dừa hòa tan 47

Chương 4 - Kết luận và kiến nghị 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 52

Trang 7

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 - Các sản phẩm chế biến từ cơm dừa 5

Hình 1.2 - Cấu tạo của hạt cầu béo được nhũ hóa và hạt bột chứa chất béo được vi bao 10

Hình 1.3 - Số lượng các nghiên cứu kĩ thuật vi bao bằng các phương pháp khác nhau từ

1955 đến 2005 12

Hình 1.4 - Ảnh hưởng của hàm lượng béo tổng đến lượng béo tự do và hiệu quả vi bao

trong bột sữa 15

Hình 1.5 - Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dung dịch trước sấy và tỉ lệ chất bao sử

dụng đến hiệu quả vi bao 16

Hình 1.6 - Ảnh hưởng của hàm lượng lactose trong thành phần chất bao đến hiệu quả vi

bao 17

Hình 1.7 - Ảnh hưởng của hàm lượng carbohydrate trong chất bao đến hiệu quả vi bao 19

Hình 1.8 - Ảnh hưởng của các loại chất bao đến hiệu quả vi bao chất béo 21

Hình 1.9 - Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan 23

Hình 3.1 - Ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu

suất thu hồi chất khô 31

Hình 3.2 - Hình chụp hạt bột sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét áp lực đồng hoá để

vi bao chất béo là 200 bar 32

Hình 3.3 - Hình chụp hạt bột sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét áp lực đồng hoá để

vi bao chất béo là 300 bar 32

Hình 3.4 - Ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu

suất thu hồi chất khô 34

Hình 3.5 - Sự thay đổi độ ẩm của sản phẩm theo thời gian khi được đựng trong các loại

bao bì ở những điều kiện bao gói khác nhau 42

Hình 3.6 - Sự thay đổi chỉ số acid của sản phẩm theo thời gian khi được đựng trong các

loại bao bì ở những điều kiện bao gói khác nhau 44

Hình 3.7 - Sự thay đổi chỉ số peroxyde của sản phẩm theo thời gian khi được đựng trong

các loại bao bì khác nhau 46

Trang 8

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Đặc điểm các giống dừa 3

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của cơm dừa 5

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của sữa dừa (không bổ sung nước khi ép) theo các tác giả khác nhau 6

Bảng 1.4: Thành phần các amino acid của các phân đoạn albumin và globulin trong sữa dừa (g/100g protein) 7

Bảng 1.5: Tiêu chuẩn vi sinh của sữa dừa (theo Tiêu chuẩn về các sản phẩm từ dừa APCC, 1994) 8

Bảng 1.6: Thành phần của bột sữa dừa sản xuất bằng phương pháp sấy phun 9

Bảng 1.7: Thành phần hóa học của các loại whey protein 17

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến quá trình vi bao 30

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hóa đến quá trình vi bao 33

Bảng 3.3: Sự thay đổi độ ẩm (w), chỉ số acid (av) và chỉ số peroxyde (pov) của bột sữa dừa trong quá trình làm hư gia tốc khi được bao gói trong các loại bao bì khác nhau 36

Bảng 3.6: Sự thay đổi độ ẩm (w), chỉ số acid (av ) và chỉ số peroxyde (pov) của bột sữa dừa trong quá trình làm hư gia tốc khi được bao gói trong các loại bao bì khác nhau 39

Bảng 3.9: Hiệu suất thu hồi sản phẩm trong các quá trình 48

Trang 9

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Chất béo khan từ sữa (Anhydrous Milk Fat)

Chỉ số acid (Acid Equivalent)

Chỉ số peroxyde (Peroxyde Equivalent)

Chỉ số DE (Dextrose Equivalence)

Độ ẩm

Hàm lượng béo lý thuyết trong sản phẩm (Method Fat)

Hàm lượng béo tổng (Total Fat)

Hàm lượng béo tự do (Free Fat)

Hiệu suất thu hồi chất khô (Drying Yield)

Hiệu suất vi bao chất béo (MicroEncapsulation Yield)

Hiệu quả vi bao chất béo (MicroEncapsulation Efficiency)

Kính hiển vi điện từ quét (Scaned Electronic Microscope)

Soy protein isolate (hàm lượng protein 90%)

Sweet Whey Powder hàm lượng protein 11%

Whey Protein Concentrate hàm lượng protein 80%

Whey Protein hàm lượng protein 50%

AMF

av pov

PA

PE

PP PVC SPI SWP11 WPC80 WP50

Trang 10

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia có nguồn nguyên liệu dừa phong phú với chất lượng rất tốt Tuy có điểm mạnh về nguyên liệu nhưng số lượng các sản phẩm chế biến công nghiệp từ dừa hiện nay vẫn còn ít và chưa phong phú về mặt chủng loại Nước dừa và nước cốt dừa là những thành phần giàu dinh dưỡng nhất từ trái dừa Đặc biệt, nước cốt dừa được xem là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình chế biến nhiều loại món

ăn truyền thống ở các nước trong khu vực Đông Nam Á Tuy nhiên, đây là một nguyên liệu giàu béo và rất dễ bị hư hỏng do vi sinh vật nên quá trình sử dụng và bảo quản gặp nhiều khó khăn Do đó, yêu cầu cấp thiết đặt ra là cần phải chế biến nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng này để giữ được chất lượng và kéo dài thời gian sử dụng

Một trong những giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề trên là sử dụng kĩ thuật

vi bao chất béo trong nước cốt dừa bằng phương pháp sấy phun để sản xuất bột sữa dừa Kĩ thuật này tạo ra sản phẩm có chất lượng cao và ổn định, thời gian bảo quản kéo dài do sản phẩm có độ ẩm thấp

Kĩ thuật vi bao có lịch sử phát triển hơn 50 năm và hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất như thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm Với kĩ thuật

vi bao, chúng ta có thể giải quyết được nhiều vấn đề như hạn chế sự tổn thất chất hương, chất màu tự nhiên, chất dinh dưỡng hay chất mẫn cảm với nhiệt độ có trong sản phẩm

Bột sữa dừa hòa tan không phải là một sản phẩm mới trên thị trường thế giới, nó

đã được sản xuất nhiều ở các quốc gia có diện tích trồng dừa lớn như Philippines, Malaysia, Indonesia và Sri Lanka Tuy nhiên cho đến nay, các kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng của sản phẩm sản xuất bằng phương pháp này vẫn chưa thật tốt Ta cần hạn chế hiện tượng oxy hóa chất béo của bột sữa dừa trong quá trình sấy cũng như trong quá trình bảo quản sản phẩm

Từ các nguyên nhân kể trên, chúng tôi xác định mục tiêu của nghiên cứu này là tối ưu hóa một số thông số của quá trình vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun

và lựa chọn phương pháp phù hợp để bảo quản sản phẩm bột sữa dừa hòa tan

Trang 11

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái quát về dừa [2,9,12]

Cây dừa có tên khoa học là Cocos nucifera L, thuộc ngành Hiển hoa bí tử, nhóm Đơn tử diệp, bộ Spacidiflorales, họ Palmae, chi Cocos, loài Nucifera Đặc điểm của bộ

này là thân tròn, suông, không nhánh, có mo bao lấy phát hoa Hoa được mang trên một gié to, gọi là buồng, hoa dừa là loại tạp tính (có cả hoa đực, hoa cái lẫn hoa lưỡng tính)

Cây dừa là cây công nghiệp dài ngày, sống trong vùng nhiệt đới, thích nghi dễ dàng trên nhiều vùng sinh thái khác nhau Dừa là loài ít kén chọn đất, có thể mọc trên nhiều loại đất khác nhau: đất cát ven biển, đất sét nặng ven biển, đất phù sa ven sông, đất giồng cát, đất quanh vùng thổ cư Nhiệt độ thích hợp nhất cho cây dừa phát triển là

27 – 29°C; nhiệt độ dưới 20°C kéo dài sẽ làm giảm năng suất dừa, nhưng nếu nhiệt độ thấp hơn 15°C sẽ làm dừa bị rối loạn sinh lý, gây rụng trái non Độ ẩm không khí thích hợp cho dừa vào khoảng 60 – 90%, khi độ ẩm thấp dưới 60%, dừa sẽ bị rụng trái non

vì quá khô hạn Ngoài ra, dừa là cây ưa sáng, nên nếu trồng trong bóng râm thì sẽ lâu cho trái Dừa sẽ mọc và cho trái tốt khi có tổng số giờ chiếu sáng trong năm tối thiểu là 2.000 giờ

Trái dừa là một quả nhân cứng đơn mầm, bao gồm một gáo cứng bao bọc phần cơm dừa bên trong; bên ngoài là lớp xơ dừa dày Cấu tạo cắt ngang trái dừa già từ ngoài vào trong gồm có hai phần, là lớp biểu bì và hạt Lớp biểu bì được chia thành nhiều phần: phía ngoài là lớp biểu bì nhẵn, có sáp; kế đến là lớp trung bì (vỏ quả giữa) chứa xơ màu nâu, trong cùng là lớp gỗ màu vàng nâu rất cứng, gọi là lớp nội bì (vỏ quả trong hay gáo dừa) Dưới lớp nội bì là hạt dừa Cấu tạo của hạt dừa như sau: bên ngoài là vỏ hạt (lớp màng mỏng màu nâu đỏ, dính chặt vào gáo); bên trong chứa phôi nhũ (còn gọi là cơm dừa) trắng bóng, dày 1 – 2 cm và nước dừa, có màu trắng đục, chiếm ¾ lòng gáo

Một trái dừa khi chín có thành phần trung bình như sau (theo phần trăm khối lượng trái): cơm dừa (30%), vỏ dừa (33,5%), gáo dừa (15%), và nước dừa (21%)

1.1.1 Phân loại dừa

Có thể phân loại các giống dừa theo đặc tính của trái, theo hoa tự hay theo phương pháp thụ phấn Nếu phân loại theo phương pháp thụ phấn, có thể chia thành ba nhóm dừa sau: dừa cao, dừa lùn và dừa lai Đặc tính của các nhóm dừa được thể hiện trong bảng 1.1

Dừa được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới thuộc châu Á, châu Phi và châu Mỹ

La tinh như Indonesia, Phillipine, Malaysia, Ấn Độ, Việt Nam, Mexico, Côte

Trang 12

d’Ivoire… Trong đó, Indonesia và Phillipine là hai quốc gia có sản lượng dừa nhiều nhất thế giới

Thân cao trung bình, cao hơn dừa lùn nhưng thấp hơn dừa cao, gốc có phần phình ra

Cho trái muộn (sau 5 – 7

Trái to, phẩm chất cơm,

xơ, dầu dừa tốt

Trái nhỏ, cây cho nhiều trái, nhưng chất lượng cơm, dầu, xơ dừa không tốt bằng nhóm dừa cao

Cơm, dầu dừa tốt như nhóm dừa cao, nhưng cho

số trái và sản lượng cơm dừa cao hơn

Chống chịu được điều kiện

khắc nghiệt của khí hậu,

đất đai, không kháng được

các bệnh nguy hiểm như

Lethal yellow, Cadang

cadang

Không chịu được điều kiện khắc nghiệt của khí hậu, đất đai (dễ bị kiến vương, đuông phá hoại), nhưng kháng được các bệnh nguy hiểm như Lethal yellow, Cadang cadang

Mẫn cảm với sự thay đổi

độ ẩm của đất, nhưng kháng được các bệnh nguy hiểm như Lethal yellow, Cadang cadang

Ở nước ta, cây dừa được trồng nhiều ở Bến Tre (đồng bằng sông Cửu Long) và các tỉnh ven biển miền Trung: Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa… Việt Nam có những giống dừa rất tốt, không kém gì các giống dừa tốt trên thế giới Ở đồng bằng sông Cửu Long, có thể xếp các giống dừa thành 3 nhóm:

b) Nhóm có hiệu quả kinh tế cao

Đây là các giống cho năng suất và hàm lượng dầu cao, phẩm chất cơm và xơ dừa tốt, thích hợp cho công nghiệp dầu và xơ dừa, bao gồm các giống sau:

Dừa Ta: thuộc nhóm dừa cao, trái cỡ trung bình, 3 khía rõ rệt, cơm dày 1,1 – 1,2

cm, sau khi trồng 5 năm thì cho trái, khoảng 4.000 – 4.500 trái cho 1 tấn cơm dừa khô

Trang 13

Dừa ta chống chịu rất tốt với các điều kiện khắc nghiệt của khí hậu, đất đai Tùy theo màu sắc của vỏ trái, ta có giống dừa Ta xanh và Ta vàng

Dừa Lửa: thuộc nhóm dừa cao, cỡ trái trung bình đến to, dạng trái tròn Sản lượng cơm dừa tương đương với giống dừa Ta

Dừa Nhím: thuộc nhóm dừa cao, dạng trái hơi dài, có 3 khía rõ rệt, đầu có núm, trái từ nhỏ đến trung bình, cơm dày 1,1 – 1,2 cm Sản lượng xấp xỉ giống dừa Ta Tùy theo màu sắc vỏ trái, ta có giống Nhím xanh và Nhím vàng

Dừa Dâu: thuộc nhóm dừa lai, trái cỡ hơi nhỏ, dạng trái tròn, 3 khía không rõ Trái tuy hơi nhỏ nhưng xơ mỏng nên hàm lượng cơm dừa trong trái khá cao, đặc biệt hàm lượng dầu cao nhất trong các giống dừa hiện nay (66%) Dừa Dâu trồng tốt mỗi năm cho 14 – 16 buồng, mỗi buồng từ 10 – 15 trái, khoảng 4.500 – 5.000 trái cho 1 tấn cơm dừa khô Tùy theo màu sắc của vỏ trái, ta có các giống dừa Dâu xanh, Dâu đỏ và Dâu vàng

c) Nhóm cho nước dừa tươi

Gồm các giống cho trái nhỏ, lượng cơm dừa thấp nhưng nước rất ngọt:

Dừa Ẻo: thuộc nhóm dừa cao, cỡ trái nhỏ nhất trong các giống hiện nay, mỗi buồng cho 30 – 50 trái

Dừa Xiêm: thuộc nhóm dừa lùn, mỗi năm cho 16 – 18 buồng, trung bình mỗi buồng 20 trái Tùy theo màu sắc vỏ trái, ta có các giống Xiêm xanh và Xiêm đỏ

Dừa Tam Quan: thuộc nhóm dừa lùn, trái có kích thước trung bình Trái có màu vàng ngà

d) Nhóm có hiệu quả kinh tế thấp

Gồm các giống có lượng cơm dừa thấp, tỉ lệ đậu trái thấp, ít có hiệu quả kinh tế: Dừa Dứa (hay Dừa Bông), Dừa Sáp (dừa đặc ruột, không có nước), Dừa Dang, Dừa

Bị

Trong các giống dừa được trồng ở Việt Nam, giống dừa Ta là giống được trồng nhiều nhất (chiếm 65 – 75% diện tích), hơn nữa, chúng cho sản lượng cơm dừa cao cũng như chất lượng cơm dừa tốt nên phù hợp để sản xuất bột sữa dừa

1.1.2 Cơm dừa

Người ta thu hoạch dừa khi độ tuổi của nó được 10 – 12 tháng, gọi là dừa khô Trong thành phần của trái dừa khô, cơm dừa là phần có giá trị dinh dưỡng nhất Thành phần hóa học của cơm dừa thể hiện trong bảng 1.2:

Trang 14

Bảng 1.2: Thành phần hĩa học của cơm dừa [12]

Nước cốt dừa

Cơm dừa tươi

Bã

Phơi sấy

Sấy

Cơm dừa nạo sấy

Cơm dừa khô

Sấy phun Nghiền

Bột cơm dừa Bột sữa dừa

Trích ly - Ép

Dầu dừa

Nước cốt dừa 1

1 2

1 : dùng trong cơng nghệ sản xuất bánh, kẹo và các thực phẩm khác

2 : dùng chủ yếu trong cơng nghệ hĩa học (xà phịng, bột giặt, dầu chải tĩc…)

Trang 15

Thành phần hóa học trong sữa dừa khi ép từ cơm dừa tươi thay đổi tùy theo giống dừa, vị trí địa lý, độ chín của trái dừa, phương pháp trích ly và mức độ sử dụng dung môi (thường là nước) để trích ly Bảng 1.3 thể hiện các thành phần hóa học trong nước cốt dừa được ép trực tiếp từ cơm dừa mà không bổ sung nước

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của sữa dừa (không bổ sung nước khi ép) theo các

tác giả khác nhau [12]

(1954)

Popper và cộng sự (1966)

Dựa vào độ tan của các protein, 80% lượng protein trong sữa dừa là các phân đoạn khác nhau của albumin và globulin Trong đó, chỉ có 30% protein là có thể hòa tan vào nước, những protein còn lại đóng vai trò là chất tạo nhũ cho các hạt cầu béo trong nước cốt dừa Thành phần các amino acid của các phân đoạn albumin và globulin trong sữa dừa thể hiện trong bảng 1.4 (theo Kwon & cộng sự, 1996) Qua đó,

có thể thấy nước cốt dừa là một nguồn giàu các amino acid không thay thế, duy chỉ có hàm lượng methionine hơi thấp so với yêu cầu về dinh dưỡng

Trang 16

Bảng 1.4: Thành phần các amino acid của các phân đoạn albumin và globulin

trong sữa dừa (g/100g protein) [12]

Sữa dừa dễ bị tách pha, do hệ nhũ tương dầu – nước trong sữa không bền Các

giọt béo ở gần nhau dễ dàng kết hợp lại tạo thành giọt có kích thước lớn hơn, nổi lên

trên và hình thành một lớp đặc gọi là lớp kem Lớp bên dưới là nước cùng với các chất

tan trong nước Một số nghiên cứu cho thấy hệ nhũ tương trong sữa dừa kém bền nhất

trong khoảng pH 3,5 – 6,0 và ổn định nhất ở hai khoảng pH 1,5 – 2,0 và pH 6,5 (theo

Monera & del Rosario (1982, 1988)) Từ đó, người ta bổ sung vào sữa dừa các chất

nhũ hóa (như natri caseinate, stearoyl lactylate…) kết hợp với phương pháp đồng hóa

áp lực cao để cải thiện độ bền của hệ nhũ tương này

Sữa dừa nếu không xử lý sẽ hư hỏng rất nhanh, ngay cả trong điều kiện bảo quản

lạnh Thời gian một thế hệ của vi khuẩn trong sữa dừa ở 10°C là 232 phút, nếu ở 30°C

là 44 phút Sữa dừa là một môi trường khá giàu dinh dưỡng cho các vi sinh vật phát

triển Trong sữa dừa thường gặp các vi khuẩn thuộc giống Bacillus, Achromobacter,

Trang 17

Microbacterium, Micrococcus, Brevibacterium và một số loại coliform; một số nấm

như Penicillium, Geotricum, Mucor, Fusarium và Saccharomyces Tiêu chuẩn vi sinh

của sữa dừa thể hiện trong bảng 1.5

Bảng 1.5: Tiêu chuẩn vi sinh của sữa dừa (theo Tiêu chuẩn về các sản phẩm từ

dừa APCC, 1994) [12]

Vi sinh vật phân giải chất béo, vi khuẩn

đường ruột, và Staphylococci

Ít hơn 10 khuẩn lạc/g sản phẩm

với 4 trong 5 mẫu thử, mẫu còn lại không vượt quá 100.000 khuẩn lạc/ml

đối với 4 trong 5 mẫu thử, mẫu còn lại không phát hiện trong 0,01 ml sản phẩm Vibrio cholerae, Salmonella, Listeria

monocytogenes

Âm tính trong 25 g mẫu thử

Bên cạnh sự hư hỏng do vi sinh vật, sữa dừa cũng dễ dàng bị hư hỏng bởi các phản ứng hóa học (bao gồm cả các phản ứng do enzyme xúc tác), chủ yếu là quá trình

tự oxy hóa của các acid béo không no và thủy phân chất béo gây ra mùi vị khó chịu cho sản phẩm Sự giải phóng các acid béo mạch ngắn như acid butyric, caproic, caprylic và capric gây mùi ôi mạnh, còn các acid béo mạch dài trung bình như acid lauric và myristic (đây là thành phần chính trong dầu dừa) gây ra vị chua khó chịu

Do sữa dừa rất dễ bị hư hỏng nên người ta phải chế biến để có thể sử dụng trong thời gian dài Các phương pháp chế biến chủ yếu là đồng hóa, xử lý nhiệt (thanh trùng, tiệt trùng), tách béo (ly tâm) và tách nước (sấy)

Sữa dừa nguyên hay sữa dừa gầy là một trong những thành phần không thể thiếu trong nhiều món ăn, ví dụ như cà ri, các món tráng miệng và các sản phẩm khác như mứt dừa, sirô dừa, một số loại bánh kẹo và thức uống

1.3 Sản phẩm bột sữa dừa hòa tan

Bột sữa dừa hòa tan có màu trắng kem, mùi thơm của dừa và dễ hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường Thông thường, từ một trái dừa, người ta có thể sản xuất được khoảng 60 – 100 g bột sữa

Trang 18

Bột sữa dừa được sữa dụng phổ biến trong công nghiệp bánh kẹo Nó cũng được

cho vào kem (ice-cream) để tạo hương vị

Các nhà sản xuất bột sữa dừa lớn trên thế giới nằm ở các nước Philippines,

Malaysia, Indonesia và Sri Lanka Bảng 1.6 dưới đây thể hiện thành phần của bột sữa

dừa sản xuất bằng phương pháp sấy phun ở Malaysia và Philipines

Bảng 1.6: Thành phần của bột sữa dừa sản xuất bằng phương pháp sấy phun

Theo Young S L (1993), kĩ thuật vi bao được định nghĩa như sau: đó là kĩ thuật

bao gói các chất rắn, lỏng hay khí (chất nền) vào trong một lớp vỏ bao cực mỏng, lớp

vỏ này sẽ giữ và bảo vệ chất nền không bị biến đổi làm giảm chất lượng (đối với

những chất nền mẫn cảm với nhiệt) hay hạn chế tổn thất (đối với chất nền dễ bay hơi),

nó chỉ giải phóng các chất nền này ra ngoài trong một số điều kiện đặc biệt [26]

Chất béo là một trong những nguyên liệu dễ bị oxy hóa dẫn đến ôi hóa, đặc biệt

khi ở nhiệt độ cao Trước đây, trong công nghiệp sản xuất sữa bột hàm lượng béo cao,

người ta gặp rất nhiều khó khăn trong việc thu hồi sản phẩm vì bột sữa bám chặt trên

thành thiết bị Đó là do sự hình thành của lớp chất béo bên ngoài hạt, ở nhiệt độ cao

chúng nóng chảy làm các hạt dễ bị kết dính Ngoài ra, chất béo có thể bị oxy hóa làm

giảm chất lượng sản phẩm Áp dụng kĩ thuật vi bao sẽ bảo vệ các chất béo, hạn chế sự

tiếp xúc của chất béo với oxy ở nhiệt độ cao nên mức độ bị oxy hóa cũng như các biến

đổi bất lợi khác được hạn chế, nhờ vậy chất lượng và hiệu suất thu hồi sản phẩm sẽ

tăng cao

Trang 19

Kĩ thuật vi bao chất béo gồm hai giai đoạn sau: phân tán những hạt cầu béo kích thước rất nhỏ (nhỏ hơn 1 µm) và cố định chúng trong lớp màng bao với đường kính khoảng 25 µm (hình 1.2) Các hạt cầu béo sẽ được chia nhỏ và kết hợp với chất bao nhờ quá trình đồng hĩa Nếu kích thước hạt béo càng nhỏ, số lượng các hạt béo tự do nằm trên bề mặt các hạt bột càng ít thì lượng chất béo tiếp xúc với khơng khí sẽ càng thấp, nhờ vậy cĩ thể hạn chế lượng chất béo bị oxy hĩa trong quá trình sấy và trong quá trình bảo quản sản phẩm

Hình 1.2 - Cấu tạo của hạt cầu béo được nhũ hĩa

và hạt bột chứa chất béo được vi bao [14]

Người ta xác định chất lượng của sản phẩm được vi bao dựa vào hai chỉ tiêu chính, đĩ là hiệu suất vi bao (MEY: Microencapsulation Yield) và hiệu quả vi bao (MEE: Microencapsulation Efficiency)

Hiệu suất vi bao là tỉ lệ giữa lượng chất béo trong bột sản phẩm so với lượng chất béo ban đầu trong dịch sữa [26] và được tính theo cơng thức sau:

MEY = Khối lượng chất béo trong bột sản phẩm (g) ×

Khối lượng chất béo trong he änhu õtương ban đầu (g)Hiệu quả vi bao là mức độ các chất bao cĩ thể bảo vệ được các phần tử vi bao bên trong nĩ (chất nền) tránh sự hư hỏng cho đến khi bột thành phẩm được sử dụng

Đĩ chính là tỉ lệ giữa hàm lượng chất béo khơng bị trích ly ra khỏi lớp phim bao khi ta trộn bột sản phẩm với dung mơi (petroleum ether) và hàm lượng béo tổng trong bột sản phẩm [26] Hiệu quả vi bao được xác định theo cơng thức dưới đây:

MEE = Hàm lượng béo tổng (%) - Hàm lượng béo tự do (%) ×

Hàm lượng béo tổng (%)

Các hạt cầu béo trong lớp màng bao

Trang 20

Hàm lượng béo tự do là lượng chất béo bị trích ly bởi dung môi (petroleum ether) khi ta trộn bột sản phẩm với dung môi Theo các nhà nghiên cứu của Young (1993) [26, 27], Kelly P M & Keogh M K (2000) [14], hàm lượng béo tự do bao gồm chất béo trên bề mặt và chất béo nằm bên trong lớp phim bao bị trích ly bởi dung môi petroleum ether

Bên cạnh MEE, hàm lượng béo tự do cũng là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng bột thành phẩm Trong quá trình bảo quản, chất béo sẽ dễ bị oxy hóa, làm giảm chất lượng sản phẩm nếu như chúng ở trạng thái không được bao

b) Khả năng nhũ hóa tốt

Vì chất nền là chất béo, nên trong dịch lỏng, các hạt cầu béo sẽ dần kết hợp lại và tách pha với pha ưa nước, kết quả là dịch lỏng sẽ không đồng nhất khi sấy Mục đích của quá trình vi bao là phân tán đều các hạt béo và bảo vệ chúng không bị biến đổi dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình sấy phun Do đó, để kết hợp dễ dàng với chất nền, ngoài tính tan tốt, chất bao cần phải tạo được liên kết với chất ưa béo

c) Khả năng tạo màng tốt

Để quá trình vi bao đạt hiệu quả cao, chất bao cần phải có khả năng tạo màng tốt Nhờ vậy, khi liên kết với các hạt béo, lớp chất bao này có thể hình thành một lớp màng bao ngoài để bảo vệ chất nền bên trong

d) Khả năng tách nước tốt

Mục đích của quá trình sấy phun là làm bốc hơi nhanh nước trong các hạt được phun sương vào buồng sấy Nếu chất bao có khả năng tách nước kém, độ ẩm của bột thành phẩm thu được sẽ cao, lúc đó các hạt sẽ có khuynh hướng kết dính với nhau Ngoài ra, do khả năng kết dính cao, các hạt bột tạo thành sẽ bám chặt vào thành thiết

bị, làm cho hiệu suất thu hồi sản phẩm rất thấp

Trang 21

e) Dung dịch chất bao trong nước có độ nhớt thấp

Độ nhớt của hệ nhũ tương và sự phân bố kích thước của các hạt béo sẽ quyết định chất lượng vi bao của sản phẩm khi sấy phun Độ nhớt cao sẽ gây trở ngại cho quá trình phun sương, dẫn đến hạt thành phẩm có kích thước lớn, thon dài; hơn nữa, hiệu suất sấy cũng thấp

Các chất bao sử dụng trong công nghệ thực phẩm chủ yếu gồm có các loại gum

tự nhiên, carbohydrate, sáp và protein sữa Trong đó, protein sữa và gum thể hiện tốt hầu hết các yêu cầu trên, chỉ ngoại trừ độ tan không tốt lắm Bên cạnh đó, các carbohydrate tuy tan tốt trong nước, nhưng phần lớn không có khả năng nhũ hóa và khả năng tạo màng kém

1.4.3 Ứng dụng của kĩ thuật vi bao

Kĩ thuật vi bao đã được áp dụng từ những năm 50 của thế kỷ trước để bao gói những thành phần “nhạy cảm” trong thực phẩm (các chất dễ bay hơi, mẫn cảm với nhiệt độ…) nhằm bảo vệ các thành phần này Kể từ đó, các nhà sản xuất thực phẩm ngày càng chú ý đến kĩ thuật đầy tiềm năng này, bằng chứng là số lượng các nghiên cứu về lĩnh vực này tăng với tốc độ rất nhanh, thể hiện trong hình 2.3:

Hình 1.3 - Số lượng các nghiên cứu kĩ thuật vi bao

bằng các phương pháp khác nhau từ 1955 đến 2005 [24]

Chỉ trong năm 2002, đã có hơn 1.000 patent về các kĩ thuật vi bao mới, 300 trong

số đó đã được áp dụng trực tiếp vào quá trình vi bao các thành phần của thực phẩm

Dù hiện nay nhiều patent rất khó ứng dụng được vào thực tiễn vì chi phí quá cao, khả năng công nghiệp hóa thấp và phạm vi ứng dụng hẹp nhưng những patent này đã đưa

ra những phương pháp triển vọng cho quá trình vi bao thực phẩm ứng dụng trong

Trang 22

những năm tới Hiện nay, người ta quan tâm nhiều hơn đến việc điều khiển sự vận chuyển thành phần chất nền qua lớp màng bao, nhờ đó có thể cải thiện hiệu quả tác dụng của chất nền với thực phẩm

Trong những năm gần đây, kĩ thuật vi bao ngày càng có một vai trò quan trọng hơn trong nhiều ngành công nghiệp (thực phẩm, dược, mỹ phẩm) Trong công nghiệp thực phẩm, kĩ thuật vi bao được áp dụng trên rất nhiều nguyên liệu khác nhau như các hợp chất dễ bay hơi, các chất hương, vitamin, tinh dầu, nhựa dầu, vi khuẩn, enzyme và khoáng chất

Các nhà khoa học đã nghiên cứu thực hiện quá trình vi bao bằng nhiều kĩ thuật khác nhau như sấy phun, sấy lạnh, ép đùn, đĩa quay… trên các nguyên liệu khác nhau dựa vào đặc điểm của từng phương pháp, tuy nhiên sấy phun là phương pháp phổ biến nhất được áp dụng để vi bao các thành phần của thực phẩm

1.4.4 Sấy phun và kỹ thuật vi bao[8, 11, 25]

a) Giới thiệu về sấy phun

Sấy phun là quá trình biến đổi dòng nhập liệu dạng lỏng (dung dịch, huyền phù, nhũ tương) thành sản phẩm dạng bột khô dưới tác dụng của nhiệt Dịch lỏng được phun thành dạng hạt mịn (sương) vào trong buồng sấy, tiếp xúc với dòng không khí nóng làm cho nước bốc hơi với tốc độ rất nhanh, tạo sản phẩm dạng bột khô, mịn Quá trình sấy phun có những ưu điểm như sau:

− Có thể sấy được đối với những nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt, các sản phẩm có hoạt tính sinh học … ở áp suất thường và nhiệt độ thấp

− Nguyên liệu tiếp xúc với tác nhân sấy trong thời gian rất ngắn, do đó nhiệt

độ của nguyên liệu không bị tăng quá cao; nhờ vậy giảm thiểu được sự biến đổi sản phẩm cũng như hạn chế sự tổn thất của các chất dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt độ

− Phương pháp sấy phun là phương pháp liên tục, cho năng suất cao, với hệ thống thiết bị khá đơn giản

− Phương pháp sấy phun tạo sản phẩm dạng hạt cầu với tỉ lệ chất khô tương đương với dung dịch nhập liệu, sản phẩm có độ đồng nhất cao về hình dạng

và kích thước

− Kiểm soát được tính chất của sản phẩm sau khi sấy

Tuy nhiên, phương pháp sấy phun còn tồn tại một số nhược điểm sau:

− Không sấy được dung dịch có độ nhớt quá cao hay sản phẩm yêu cầu có tỉ trọng cao

Trang 23

− Sự kém linh động trong sản xuất; ví dụ không thể tạo hạt thô với đầu phun hạt mịn và ngược lại

− Cần vốn đầu tư ban đầu lớn hơn so với các thiết bị sấy liên tục khác

− Quá trình xử lý, thu hồi sản phẩm và tách bụi cũng làm tăng chi phí

Quá trình sấy phun gồm ba giai đoạn cơ bản như sau:

− Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti vào trong buồng sấy (giai đoạn phun sương)

− Giai đoạn trộn mẫu cần sấy với không khí nóng, khi đó sẽ diễn ra quá trình bốc hơi nước trong mẫu

− Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng khí thoát

b) Vi bao chất béo trong sản xuất sữa bột

Kĩ thuật sấy phun bắt đầu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm

từ những năm 70 của thế kỷ trước, đặc biệt là trong sản xuất các sản phẩm từ sữa Vào thời điểm đó, chưa có nhiều nghiên cứu về kĩ thuật sấy phun cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy, làm thay đổi chất lượng sản phẩm Do vậy, các sản phẩm sữa bột chỉ sản xuất với hàm lượng chất béo trong sản phẩm không quá 26% Trong những năm gần đây, với mục tiêu đa dạng hóa sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường, ngày càng có nhiều nghiên cứu về phương pháp sấy phun cũng như các kĩ thuật mới để tăng hàm lượng chất béo trong sữa bột Các sản phẩm này được dùng để

bổ sung vào bánh kẹo hay làm chất kem phủ bánh Trong một nghiên cứu năm 2002, J Kelly đã thử nghiệm sản xuất bột sữa với hàm lượng béo rất cao từ nguyên liệu sữa nguyên có bổ sung thêm cream, sau đó đồng hóa dung dịch và sấy Ở đây, các protein cùng với carbohydrate trong sữa nguyên đóng vai trò là chất bao cho thành phần béo

J Kelly đạt được kết quả khá tốt, sữa bột thành phẩm có hàm lượng béo 26 – 70%, hiệu quả vi bao có thể tăng lên rất cao Kết quả được thể hiện trong hình 1.4:

Trang 24

Hình 1.4 - Ảnh hưởng của hàm lượng béo tổng đến lượng béo tự do

và hiệu quả vi bao trong bột sữa [13]

Ở đây, hiệu quả vi bao đạt đến 97,8% khi hàm lượng béo trong sữa bột là 30% Khi hàm lượng chất béo tăng lên, hàm lượng chất béo tự do cũng tăng theo, do vậy làm giảm hiệu quả vi bao Cụ thể ở hàm lượng béo là 70%, hiệu quả vi bao chỉ còn 46,7%

Năm 1993, Young S L đã nghiên cứu khả năng vi bao của whey protein và hỗn hợp whey protein với carbohydrate trên chất béo khan từ sữa (AMF) Đối với nhóm chất bao là whey protein, ông tiến hành khảo sát ảnh hưởng của whey protein isolate (WPI); whey protein concentrate hàm lượng protein 50% (WP50) và whey protein concentrate hàm lượng protein 75% (WPC75) đến hiệu quả vi bao Hàm lượng chất khô của dung dịch chất bao thay đổi: 10; 20; và 30%; tỉ lệ của chất béo so với chất bao

là 0,25; 0,5; 0,75 Kết quả khảo sát của Young được trình bày trong các đồ thị ở hình 1.5

Trang 25

Hình 1.5 - Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dung dịch trước sấy

và tỉ lệ chất bao sử dụng đến hiệu quả vi bao – Nồng độ chất khô của dung dịch bao: 10% (¡), 20% ( ), 30% (c) – 2 mẫu sử dụng chất bao WPI và WPC50 với nồng độ chất khô dung dịch 30% có độ nhớt cao nên không sấy

Trang 26

Qua kết quả trên, ta thấy hiệu quả vi bao càng tốt khi tỉ lệ chất béo so với chất bao càng thấp và nồng độ chất khô của dung dịch vi bao càng cao Nói cách khác, lượng chất bao càng nhiều so với chất béo thì hiệu quả vi bao đạt được càng tốt Trong

3 loại whey protein đã khảo sát, WP50 cho hiệu quả vi bao cao hơn hẳn so với WPI và WPC75 Young đã giải thích kết quả này dựa vào thành phần hóa học của 3 loại whey protein (bảng 1.7)

Bảng 1.7: Thành phần hóa học của các loại whey protein

tỉ lệ khác nhau trong điều kiện nồng độ chất khô của dung dịch bao là 20% và tỉ lệ chất béo so với chất bao là 0,75 Kết quả khảo sát thể hiện trong hình 1.6:

Hình 1.6 - Ảnh hưởng của hàm lượng lactose trong thành phần chất bao

đến hiệu quả vi bao [27]

Trang 27

Ta thấy, với sự tham gia của lactose, hiệu quả vi bao chất béo được cải thiện rõ rệt Khi hàm lượng lactose sử dụng trong chất bao là 50%, tương ứng với tỉ lệ khối lượng của WPI : lactose là 1 : 1, hiệu quả vi bao lên đến 95% Lactose không có tính chất như các chất hoạt động bề mặt nên gần như không tham gia vào quá trình hình thành lớp phim bao ở bề mặt hệ nhũ tương dầu – nước

Bên cạnh đó, khi theo dõi sự thay đổi các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản, Young (1993) nhận thấy rằng những mẫu để trong môi trường ẩm thì giá trị MEE – hiệu quả vi bao – bị giảm đi đáng kể [27] Từ đó, ông đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm không khí (11,3 – 64,3%) đến giá trị hiệu quả vi bao của bột thành phẩm và thu được kết quả như sau: hiệu quả vi bao chất béo của sản phẩm sử dụng hỗn hợp chất bao WPI và lactose (tỉ lệ khối lượng 1 : 1) không thay đổi khi độ

ẩm của môi trường xung quanh dao động trong khoảng 11,3 – 36,2%, nhưng giảm nhanh từ 95% xuống còn 63% khi sản phẩm được đặt trong môi trường có độ ẩm không khí là 64,3% Mặt khác, hiệu quả vi bao ở những mẫu chỉ sử dụng WPI làm chất bao vẫn ổn định trong điều kiện trên Khi quan sát mẫu sản phẩm dùng hỗn hợp chất bao WPI và lactose với tỉ lệ khối lượng 1 : 1 dưới kính hiển vi điện tử, ông thấy xuất hiện nhiều tinh thể lactose trên bề mặt hạt (khi mẫu được bảo quản trong môi trường có độ ẩm 64,3%) Tuy nhiên, các mẫu được bảo quản trong môi trường có độ

ẩm thấp không thấy xuất hiện hiện tượng này

Từ kết quả này, Young đã cho rằng khi lactose ở trạng thái vô định hình, nó đóng vai trò như một chất độn háo nước, tạo một lớp điện tích xung quanh hạt béo đã được

vi bao, nhờ vậy nó làm giảm khả năng khuếch tán của dung môi petroleum ether qua màng bao, hạn chế lượng chất béo bị hòa tan bởi dung môi, do đó làm tăng giá trị hiệu quả vi bao cho sản phẩm Khi lactose chuyển sang trạng thái tinh thể, dung môi sẽ khuếch tán qua màng bao dễ dàng hơn, trích ly được nhiều chất béo hơn, vì vậy làm giảm giá trị hiệu quả vi bao của sản phẩm [27]

Theo kết luận trên, có thể thấy được tính ưu việt của chất bao WP50 là có hàm lượng lactose cao hơn hẳn so với WPI và WPC75 Tuy nhiên, kết quả lại cho thấy hiệu quả vi bao của sản phẩm dùng chất bao là WPI cao hơn so với sử dụng WPC75 dù WPI không có lactose Đó là vì trong thành phần của WPC75 có chứa chất béo từ sữa (8%), còn WPI thì không; nên tính kị nước của màng bao WPC75 cao hơn WPI Nhờ vậy mà dung môi petroleum ether sẽ dễ dàng khuếch tán qua lớp màng bao WPC75 hơn và làm cho giá trị hiệu quả vi bao của WPC75 thấp hơn

Để xác định chính xác ảnh hưởng của carbohydrate đến giá trị hiệu quả vi bao sản phẩm, Young (1993) [28] đã tiến hành khảo sát quá trình vi bao chất béo khan của sữa (Anhydrous Milk Fat – AMF), sử dụng chất bao là hỗn hợp giữa WPI và các loại carbohydrate khác nhau (Maltodextrin DE 11 và 18, syrup DE 28) Tổng nồng độ chất

Trang 28

khô trong dung dịch vi bao là 20% (thay đổi tỉ lệ khối lượng carbohydrate so với khối lượng hỗn hợp chất bao ở các giá trị 0,25; 0,5; 0,75), tỉ lệ khối lượng chất béo so với chất bao được cố định là 0,75 Kết quả xác định giá trị hiệu quả vi bao chất béo của các mẫu được thể hiện trong hình 1.7:

Hình 1.7 - Ảnh hưởng của hàm lượng carbohydrate trong chất bao

đến hiệu quả vi bao [28]

Qua hình 1.7, có thể thấy được hiệu quả vi bao của tất cả sản phẩm sử dụng chất bao là hỗn hợp của WPI và carbohydrate đều cao hơn hẳn so với việc chỉ sử dụng chất bao là WPI Hỗn hợp chất bao của WPI và syrup DE 28 cho hiệu quả vi bao cao nhất (93,5%) Qua đồ thị, ta thấy tỉ lệ sử dụng carbohydrate càng nhiều thì hiệu quả vi bao càng cao

Từ kết quả đó, Young đã đưa ra kết luận: chỉ số DE của carbohydrate sử dụng trong hỗn hợp chất bao càng cao thì hiệu quả vi bao chất béo càng tốt Hay nói cách khác, độ dài mạch của carbohydrate ngắn thì hiệu quả vi bao sản phẩm cao

Như vậy, trong hỗn hợp chất vi bao, WPI có vai trò là chất nhũ hóa, tạo ra sự phân tán đồng đều các hạt béo AMF trong lớp màng bao nhờ vào tính hoạt động bề mặt của whey protein Trong khi đó, carbohydrate trong hỗn hợp chất bao đóng vai trò

là một chất độn nhằm tăng khả năng ưa nước của lớp màng bao, do đó hạn chế được lượng AMF bị trích ly ra ngoài màng bao bởi dung môi petroleum ether

Trang 29

Rosenberg đã nghiên cứu ảnh hưởng của whey protein đươc gia nhiệt và các phân đoạn của whey protein gồm β-loctoglobulin, hỗn hợp của β-lactoglobuli và α-lactalbumin (tỉ lệ 1:1) đến quá trình vi bao chất béo khan từ sữa – AMF [22] Kết quả cho thấy hệ thống chất bao dùng 10% whey protein isolate (WPI) được gia nhiệt 80oC trong 30 phút trước khi nhũ hóa cho hiệu suất cao nhất (99,1%) Rosenberg cho rằng WPI khi gia nhiệt hình thành nhiều liên kết S-S giữa các phân tử WPI hơn nên cái thiện tính chất tạo màng và vì vậy làm tăng hiệu suất vi bao so với các hệ WPI không gia nhiệt Đồng thời khi sử dụng chất bao là WPI gia nhiệt cũng cho hiệu quả vi bao cao nhất (80,23%)

Một nghiên cứu năm 2005 của Rosenberg đã chỉ ra rằng đặc tính hóa lý của soy protein cũng phù hợp với công nghệ vi bao chất béo [23] Trong nghiên cứu này ông

đã sử dụng soy protein isolate và carbohydrate để làm tác nhân vi bao dầu đậu nành Lõi bao – dầu đậu nành được vi bao bằng kỹ thuật sấy phun trong dung dịch chất bao chứa hỗn hợp soy protein isolate (SPI) và maltodextrine (MD) với DE 7,5 hoặc 17,5 Dầu đậu nành được nhũ hóa trong dung dịch chất bao chứa 20% chất khô gồm 2,5 – 10% SPI và 10 – 17,5% MD để thu được hệ nhũ tương chứa 25, 50 hoặc 60% chất béo Trong hầu hết các trường hợp, hiệu suất vi bao đạt được 88% đến hơn 95% Đồng thời ông thấy rằng hiệu quả vi bao cũng bị tác động bởi chỉ số DE của maltodextrine Ông kết luận rằng hỗn hợp của soy protein isolate và maltodextrine có thể dùng để vi bao chất béo đạt hàm lượng cao đến 60%

c) Trong công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan [4, 6, 7, 17]

Phương pháp sấy phun sữa dừa được phát minh trong thập kỉ 70 Người đầu tiên được cấp patent về kĩ thuật sấy phun sữa dừa có bổ sung chất nhũ hóa là Noznick & Bundus (1971) Trong đó, Noznick và Bundus đã xác định rằng quá trình sấy phun sữa dừa nguyên sau khi trích ly và ép mà không bổ sung thêm bất cứ chất nhũ hóa nào gặp rất nhiều khó khăn trong việc thu hồi sản phẩm Do hàm lượng béo và đường quá cao trong nước cốt dừa nên trong quá trình sấy phun bột sẽ bám dính trên thành thiết bị và làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm Hơn nữa, chất lượng sản phẩm thu được là không ổn định và không đồng đều Do vậy, sữa dừa trước khi đưa vào sấy cần được bổ sung thêm chất nhũ hóa để làm bền hệ nhũ tương Trong patent được cấp, hai ông đã chọn chất nhũ hóa là dầu bông hoặc Drewpol 10-1-S (decaglycerol monostearate), đó

là những ester của acid béo mạch dài (acid palmitic và acid stearic) với mono hay polyglyceride Thành phần của dầu bông gồm có 90% monoester glycerol stearate hay palmitate và 10% diester của glycerine với hai acid béo trên Bên cạnh chất nhũ hóa, cần phải bổ sung thêm protein nhằm làm bền hệ nhũ tương trong sữa dừa Noznick và Bundus đã chọn Natri caseinate [17]

Trang 30

Nước cốt dừa sau khi trích ly và ép xong cĩ hàm lượng chất khơ 16 – 22% Hàm lượng Natri caseinate bổ sung vào sữa dừa là 0,2 – 1,0% khối lượng dung dịch, cịn tác nhân nhũ hĩa được bổ sung với hàm lượng 0,5 – 3,0% chất khơ Sau khi phối trộn, hệ nhũ tương được đồng hĩa ở áp suất 1.200 – 3.000 psi

Sau đĩ, năm 1978, Esconde & Chang cũng đã nhận được patent về kĩ thuật sấy phun sản xuất bột sữa dừa giàu vitamin và khống chất

Tại Việt Nam, năm 2005, Vũ Chí Hải và cộng sự đã nghiên cứu quá trình vi bao chất béo trong sản xuất bột sữa dừa hịa tan Trong đĩ, ơng đã khảo sát ảnh hưởng của các loại chất bao khác nhau đến hiệu quả vi bao chất béo và hiệu suất thu hồi sản phẩm Các chất bao được khảo sát trong nghiên cứu gồm cĩ Whey Protein Concentrate hàm lượng protein 80% (WPC80), sữa gầy, lactose, Maltodextrin DE 14 và 17 Sữa dừa được phối trộn với các chất bao này theo tỉ lệ chất bao so với chất béo là 0,66 Kết quả khảo sát thể hiện trong hình 1.8:

Whey Sữa gầy Lactose DE 14 DE 17

Loại chất bao

sở dĩ các carbohydrate cho hiệu quả vi bao thấp là do khả năng tạo màng quanh các hạt cầu béo của carbohydrate kém hơn nhiều so với protein Trong các chất bao khảo sát thì sữa gầy cho kết quả tối ưu với hiệu quả vi bao là 62,41% [4]

Đến năm 2006, Lâm Đào Trung Hiếu đã nghiên cứu sử dụng hỗn hợp chất bao whey protein và maltodextrine để tăng hiệu vi bao chất béo trong sữa dừa Trong đĩ tác giả đã sử dụng hỗn hợp chất bao chứa 20% whey protein concentrate (hàm lượng

Trang 31

protein 80%) và 80% maltodextrine DE 17, tỉ lệ lượng chất bao so với chất béo trong sữa dừa là 0,5 Kết quả tối ưu thu được hiệu quả vi bao chất béo là 73,2 % [6]

Năm 2007, Nguyễn Ngọc Đăng Khoa đã nghiên cứu sử dụng chất bao là hỗn hợp soy protein isolate (hàm lượng protein 90%) và maltodextrine DE 17 Với thành phần chất bao là 50% soy protein isolate và 50% maltodextrine, tỉ lệ chất bao so với chất béo là 0,6 cho hiệu quả vi bao cao nhất là 88,4% Trong đó soy protein isolate đã được

xử lý nhiệt ở 80oC trong 10 phút trước khi phối trộn [7]

Như vậy, qua những kết quả đã thu được trong các nghiên cứu trước, các nhà khoa học đã xác định được những chất bao phù hợp cho quá trình vi bao chất béo, đó

là hỗn hợp giữa protein và carbohydrate Nguồn protein có thể sử dụng trong kỹ thuật

vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun là natri caseinate, whey protein và soy protein; carbohydrate có thể là maltodextrine với các chỉ số DE khác nhau hoặc lactose Các giá trị: hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao và hiệu suất thu hồi chất khô là những hàm mục tiêu quan trọng trong công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan Ngoài

ra việc chọn bao bì phù hợp để bảo quản sản phẩm bột sữa dừa hòa tan cũng là một vấn đề cần được giải quyết

Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ đồng hóa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao và hiệu suất thu hồi chất khô trong quá trình sấy phun bột sữa dừa Đồng thời khảo sát các biến đổi của bột sữa dừa trong quá trình bảo quản với các loại bao bì và các điều kiện bao gói khác nhau nhằm lựa chọn loại bao bì phù hợp để hạn chế sự biến đổi chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản

1.5 Quy trình công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan

1.5.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ

Trang 32

Hình 1.9 - Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất bột sữa dừa hòa tan

Phối trộn Phối trộn

Chất bao protein

Nước

Chất bao carbohydrate

bã

Trang 33

1.5.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

Nguyên liệu

Nguyên liệu để sản xuất bột sữa dừa là cơm của quả dừa khoảng 12 tháng tuổi Quả dừa được thu hái và lột bỏ lớp vỏ bên ngoài rồi để trong điều kiện bình thường trong 45 ngày

Sau 45 ngày lưu trữ sẽ xác định và loại bỏ mầm vì trong mầm có chứa một số enzyme gây bất lợi cho quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm

Nạo và xay

Cơm dừa được nạo và xay nhuyễn bằng thiết bị nạo dừa đến kích thước 1 – 3 mm

để phá hủy cấu trúc mô và tế bào thực vật, giúp cho quá trình ép thu nhận sữa dừa dễ dàng hơn Quá trình này còn làm tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung môi trích ly, từ đó làm tăng hiệu suất thu hồi chất khô

Ép

Quá trình ép được thực hiện với mục tiêu thu nhận phần dịch lỏng từ cơm dừa

Hệ nhũ tương thu được sau khi ép gọi là dịch sữa dừa

Vô hoạt enzyme [30]

Theo nghiên cứu của Ziccarelli và cộng sự (1981), một số cấu tử hương không mong muốn có thể xuất hiện trong sản phẩm Đó là do sự tồn tại của một số enzyme (điển hình là lipase) có trong sữa dừa Trong quá trình chế biến và bảo quản, những enzyme này tạo nên các hợp chất gây ra các mùi vị không mong muốn trong sản phẩm

Do đó cần phải vô hoạt các enzyme này

Điều kiện vô hoạt enzyme theo nghiên cứu của Ziccarelli là:

♦ Nhiệt độ: 65oC