Khảo sát vi bao dầu gấc bằng phương pháp sấy phun và nhỏ giọt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHẢO SÁT VI BAO DẦU GẤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN VÀ NHỎ GIỌT GVHD: ThS ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG ThS LÊ HOÀNG DU SVTH: NGUYỄN KHẮC QUÍ MSSV: 11116052 SKL 0 9 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2015-11116052 KHẢO SÁT VI BAO DẦU GẤC BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẤY PHUN VÀ NHỎ GIỌT GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Th.S LÊ HOÀNG DU SVTH: NGUYỄN KHẮC QUÍ MSSV: 11116052 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Khắc Quí Ngành: Công nghệ Thực phẩm Tên khóa luận: Khảo sát vi bao dầu gấc phƣơng pháp sấy phun nhỏ giọt Nhiệm vụ khóa luận: - Tổng quan gấc: thành phần dinh dƣỡng hóa học dầu gấc, giới thiệu sơ lƣợc nguyên liệu sử dụng nghiên cứu - Khảo sát thông số công nghệ trình sấy phun: nhiệt độ đầu vào-đầu ra, ổn định hệ nhũ tƣơng - Khảo sát khả vi gel dầu gấc qua yếu tố: kích thƣớc hạt, khả vi bao, tổn thất hoạt chất Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015 Ngày hoàn thành khóa luận: 20/07/2015 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn 1: Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Phần hƣớng dẫn: toàn khóa luận Họ tên ngƣời hƣớng dẫn 2:Th.S Lê Hoàng Du Phần hƣớng dẫn:thông số công nghệquá trình sấy phun Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đƣợc thông qua Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày tháng Trƣởng Bộ môn (Ký ghi rõ họ tên) năm 2015 Ngƣời hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt năm học qua nhiệt tình giúp đỡ em trình làm khóa luận tốt nghiệp Đặc biệt, em xin gửi lòng biết ơn chân thành đến cô Đặng Thị Ngọc Dung tạo điều kiện thuận lợi, tận tình hƣớng dẫn truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian thực đề tài Và em xin cám ơn thầy Lê Hoàng Du, cám ơn thầy trao đổi, đƣa nhận xét vấn đề đồ án chia sẻ kinh nghiệm để em hoàn thiện đồ án tốt Bên cạnh đó, xin gửi lời cám ơn đến ngƣời bạn lớp Công nghệ thực phẩm khóa 2015, cám ơn bạn bên trao đổi kiến thức giúp đỡ suốt trình làm khóa luận tốt nghiệp Cuối tất tình cảm lòng biết ơn sâu sắc xin gửi ba mẹ, gia đình, ngƣời cho em niềm tin nghị lực sống học tập Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 07 năm 2015 Nguyễn Khắc Quí ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung đƣợc trình bày khóa luận tốt nghiệp riêng Tôi xin cam đoan nội dung đƣợc tham khảo khóa luận tốt nghiệp đƣợc trích dẫn xác đầy đủ theo qui định Ngày tháng Ký tên iii năm 2015 MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix TÓM TẮT KHÓA LUẬN x MỞ ĐẦU xii CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1.Cở sở lý thuyết 1.1.1.Khái niệm 1.1.2.Phân loại 1.1.3.Lịch sử 1.1.4.Vật liệu sử dụng cho công nghệ vi bao 1.1.4.1.Vật liệu sử dụng làm chất vỏ 1.1.4.2.Vật liệu sử dụng làm lõi- Dầu Gấc 10 1.1.5.Vi bao (vi cầu, microsphere) 15 1.1.6.Thành phần hạt vi bao 16 1.1.7.Quy trình 17 1.1.7.1.Tạo sƣơng 17 1.1.7.2.Trùng hợp nhũ tƣơng 18 1.1.7.3.Phƣơng pháp vi bao dựa sấy phun 19 1.1.8.Tính chất vật liệu vi bao 19 1.2 Những kết nghiên cứu nƣớc 22 1.3 Tình hình nghiên cứu nƣớc 23 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Nguyên liệu 24 2.1.1 Soy protein isolate 24 2.1.2.Polysaccharide 25 2.1.2.1.Maltodextrin 25 iv 2.1.2.2.Alginate 25 2.1.3.Dầu gấc 26 2.2.Hóa chất thiết bị 27 2.3.Sơ đồ nghiên cứu 27 2.4.Phƣơng pháp nghiên cứu 29 2.4.1.Khảo sát phƣơng pháp vi gel sử dụng kỹ thuật sấy phun 29 2.4.1.1.Khảo sát ảnh hƣởng hệ nhũ tƣơng đến khả tạo hạt trình sấy phun………………… 29 2.4.1.2.Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột thay đổi màu sắc trình sấy phun 31 2.4.2.Phƣơng pháp vi gel áp dụng kỹ thuật nhỏ giọt 32 2.4.2.1.Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ dầu gấc bổ sung đến thời gian sấy thăng hoa mẫu sau nhỏ giọt………… 32 2.4.2.2.Khảo sát khả vi bao dầu gấc sau nhỏ giọt sấy thăng hoa 32 2.4.2.3.Xác định thay đổi màu sắc sản phẩm sau trình sấy thăng hoa 33 2.4.2.4.Khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến oxy hóa dầu gấc 34 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 35 3.1 Phƣơng pháp vi gel sử dụng kỹ thuật sấy phun 35 3.1.1.Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng hệ nhũ tƣơng đến hiệu suất sấy phun: độ pH, độ nhớt………… 35 3.1.2.Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột thay đổi màu sắc trình sấy phun 42 3.1.2.1.Khảo sát mức nhiệt độ đầu vào 1400C 1500C 42 3.1.2.2.Khảo sát mức nhiệt độ đầu vào 1600C 1700C 43 3.1.2.3.Khảo sát dãy nhiệt độ đầu vào 1800C 1900C 44 3.2 Phƣơng pháp vi gel sử dụng kỹ thuật nhỏ giọt 47 3.2.1.Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ dầu gấc đến thời gian sấy thăng hoa mẫu sau nhỏ giọt………………… 47 3.2.2.Khảo sát khả vi bao sử dụng kỹ thuật nhỏ giọt 48 3.3 Thí nghiệm thay đổi độ sáng hạt vi gel 50 3.4 Đánh giá khả oxy hóa dầu gấc 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc hạt vi bao (Microencapsulaton in the Food Industry) 15 Hình 1.2 Hình thái học hạt vi bao (Microencapsulaton in the Food Industry) 16 Hình 1.3 Kỹ thuật tạo sƣơng 18 Hình 1.4 Các bƣớc mô tả phƣơng pháp trùng hợp nhũ tƣơng(Microencapsulaton in the Food Industry) 19 Hình 1.5 Quá trình vi bao phƣơng pháp sấy phun 19 Hình 1.6 Một sản phẩm dầu gấc đƣợc sản xuất nƣớc 22 Hình 2.1 Cấu tạo hóa học alginate với β-D-mannuronic (M) α-L-guluronic (G) 26 Hình 2.2 Các chuỗi poly-L-guluronate alginate liên kết với cuộn ngẫu nhiên tạo hình ruy-băng để liên kết với ion Ca2+ 26 Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu toàn nghiên cứu tiến hành 28 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ nhớt mẫu 1, 2, 3, 4, 5, với giá trị: 35 Hình 3.2 Đồ thị thể độ pH mẫu 37 Hình 3.3 Hệ nhũ tƣơng mẫu chuẩn bị theo tỷ lệ Bảng 2.2 39 Hình 3.4 Ảnh chụp mẫu trƣớc đem bảo quản lạnh 40C 40 Hình 3.5 Ảnh chụp mẫu từ đến sau thời gian bảo quản 12h ngăn lạnh 40C 40 Hình 3.6 Mẫu chuẩn bị cho trình sấy phun 42 Hình 3.7 Kết sấy phun mức nhiệt độ 1400C 1500C 42 Hình 3.8 Kết sấy phun dãy nhiệt độ 1600C 1700C 43 44 Hình 3.9 Lƣợng bột thu đƣợc sau sấy dãy nhiệt độ 44 Hình 3.10 Sản phẩm sấy phun dãy nhiệt 1800C 1900C 45 47 Hình 3.11 Mẫu hạt vi gel 47 Hình 3.12 Mẫu dầu gấc chứa 25ml 48 Hình 3.13 Mẫu dầu gấc chứa 30ml 48 49 Hình 3.14 Mẫu dầu gấc chứa 15ml thành phẩm 49 Hình 3.15 mẫu chụp kính hiển vi điện tử quét sau vi gel hạt dầu gấc alginate maltodextrin 50 vi Hình 3.16 Sơ đồ xác định khả tồn dầu gấc sau thời gian tuần bảo quản 52 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.Vật liệu dùng Microencapsulation chất kị nƣớc Bảng 1.2 Vật liệu dùng Microencapsulation chất ƣa nƣớc Bảng 1.3 Các phƣơng pháp sử dụng microencapsulation (Microencapsulation in the Food Industry) Bảng 1.4 Hàm lƣợng chất có hoạt tính sinh học gấc (Tuyen Chan Kha Minh H Nguyen, 2013) 11 Bảng 1.5 Hàm lƣợng carotene gấc số rau khác (Vuong et al., 2002) 12 Bảng 1.6 Thành phần acid béo màng hạt gấc (Tuyen Chan Kha, Minh H Nguyen, 2013; Vuong, 2002) 14 Bảng 1.7 Chỉ tiêu thành phần dầu gấc 15 Bảng 2.1 Thành phần chế phẩm Soy protein 24 Bảng 2.2 Hàm lƣợng số chất dầu gấc 27 Bảng 2.3 Tỷ lệ phối trộn thành phần nguyên liệu 29 Bảng 2.4 Độ nhớt mẫu trƣớc đem sấy phun, tính giá trị trung bình theo lần đo 30 Bảng 2.5 Thông số nhiệt độ đầu vào cần khảo sát trình sấy phun 31 Bảng 3.1 Độ nhớt mẫu sau xử lý số liệu phần mềm SPSS 36 Bảng 3.2 Sự khác độ nhớt mẫu so sánh 36 Bảng 3.3 Độ pH mẫu trƣớc đem sấy phun, đo lần lấy giá trị trung bình 37 Bảng 3.4 Khả tách lớp mẫu sau khoảng thời gian 4h, 8h, 12h bảo quản ngăn lạnh 40C 38 Bảng 3.5 Kết đo độ màu mẫu sau nhỏ giọt sấy thăng hoa 50 Bảng 3.6 Đo độ màu dầu gấc nguyên liệu 51 Bảng 3.7 Sự khác biệt thông số tính toán E, L*, a*, b* mẫu sấy dầu 51 viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT PC: Protein Concentrate PI: Protein Isolate SPI: Soy Protein Isolate MD: Maltodextrin SE(M): Scanning Electron Microscope ix TÓM TẮT KHÓA LUẬN Quả gấc số loại có hàm lƣợng carotenoids cao Dầu gấc đƣợc trích ly theo quy trình sản xuất công nghiệp, để thời gian bảo quản dầu trì lâu hơn, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Khảo sát số phƣơng pháp vi bao dầu gấc” Với mục đích tăng cƣờng thời gian lƣu giữ carotenoids dầu gấc lâu dựa phƣơng pháp bảo quản kỹ thuật đại, tiến hành nhƣ sau: Trƣớc tiên, tiến hành tổng quan sở lý thuyết kỹ thuật vi gel sử dụng phƣơng pháp sấy phun nhỏ giọt Đồng thời giới thiệu nguồn nguyên liệu sử dụng nghiên cứu này, sau xác định tính chất nguyên liệu cách thức chuẩn bị mẫu sử dụng nghiên cứu tiến hành khảo sát theo bƣớc: - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng hệ nhũ tƣơng đến hiệu suất sấy phun: độ pH, độ nhớt, độ ổn định hệ sau bảo quản lạnh 40C - Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột thay đổi màu sắc kỹ thuật vi gel sử dụng phƣơng pháp sấy phun: giá trị khảo sát 1400C, 1500C, 1600C, 1700C, 1800C 1900C với tỷ lệ mẫu chuẩn bị khác - Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ dầu gấc dến thời gian sấy thăng hoa mẫu sau nhỏ giọt với lƣợng dầu gấc lần lƣợt từ 15ml, 20ml, 25ml 30ml - Khảo sát khả dầu gấc có đƣợc vi bao tiến hành sử dụng phƣơng pháp nhỏ giọt - Khảo sát thay đổi độ sáng mẫu sau vi gel phƣơng pháp nhỏ giọt thời gian mẫu tồn hoạt tính carotenoids Qua trình tiến hành thực nghiệm, thu đƣợc kết nhƣ sau: - Phƣơng pháp sấy phun không cho hiệu suất thu hồi bột cao, màu sắc hạt vi bao giảm dần tăng nhiệt độ từ 120÷1900C - Một số yếu tố nhƣ độ nhớt, thời gian bảo quản ngăn lạnh 40C ảnh hƣởng đến độ ổn định hệ nhũ tƣơng nhƣ mẫu chứa 9% khối lƣợng chất khô hệ - Khảo sát tỷ lệ dầu gấc bổ sung vào hệ nhũ tƣơng cho thấy lƣợng dầu nhiều từ 15÷30ml, thời gian sấy thăng hoa mẫu đạt độ ẩm 12.8% lâu, cụ thể từ 36÷72h x - Phƣơng pháp vi gel áp dụng kỹ thuật nhỏ giọt kết hợp sấy thăng hoa tạo hạt vi bao có kích thƣớc từ 10÷30µm, nhờ giữ lại màu sắc đáng kể so với mẫu dầu nguyên liệu - Khảo sát thời gian tổn thất carotenoids gấc cho thấy sau ba tuần, lƣợng lycopen carotenoids tồn mẫu vi gel xi MỞ ĐẦU Vấn đề Khi chất lƣợng sống đƣợc nâng cao nhu cầu ngƣời việc sử dụng loại thực phẩm có hoạt tính sinh học ngày tăng, vấn đề sức khỏe sắc đẹp đƣợc quan tâm hàng đầu Do đó, nhiều nơi tổ chức nghiên cứu, sản xuất đa dạng thực phẩm chức năng, dƣợc phẩm có nguồn gốc thiên nhiên, nhiên vấn đề kéo dài thời gian bảo quản hay nói cách khác gia tăng tuổi thọ sản phẩm nảy sinh nhiều vấn đề Đặc biệt việc hạn chế tổn thất hợp chất màu nhƣ carotenoids, flavonoids đƣợc quan tâm Carotenoids nhóm chất nhạy cảm với nhiệt nhƣng nguồn cung cấp giá trị dinh dƣỡng y dƣợc cao Trong gấc nguồn carotenoids cao, đặc biệt carotene lycopene Chúng dễ nhạy cảm với nhiệt độ, oxy không khí, ánh sáng, tác nhân hóa học,…bị trình chế biến bảo quản Nhằm tăng khả lƣu giữ chất lâu hơn, nhà khoa học đề xuất nhiều biện pháp nhƣ dùng màng bao, tác nhân chất chống oxy hóa, sấy đối lƣu, sấy chân không, bảo quản lạnh Trong nghiên cứu này, sử dụng kỹ thuật sấy phun nhỏ giọt dựa nguyên vật liệu không trì thời gian bảo quản hoạt chất gấc lâu mà mở triển vọng tạo nguồn nguyên liệu đa dạng ngành vi bao thực phẩm Mục tiêu - Đa dạng hóa phƣơng pháp bảo quản dầu gấc - Nghiên cứu phƣơng pháp tạo hạt khác sấy phun, nhỏ giọt - Chọn tỷ lệ tối ƣu chất bao làm tăng hiệu suất bảo quản carotenoids - Xây dựng thông số thích hợp: nhiệt độ, tốc độ dòng nhập liệu Nội dung đề tài - Tổng quan gấc: thành phần dinh dƣỡng hóa học dầu gấc, giới thiệu sơ lƣợc nguyên liệu sử dụng nghiên cứu - Khảo sát thông số công nghệ trình sấy phun: nhiệt độ đầu vào-đầu ra, ổn định hệ nhũ tƣơng - Khảo sát khả vi gel dầu gấc qua yếu tố: kích thƣớc hạt, khả vi bao, tổn thất hoạt chất - Thu thập, phân tích, nhận xét kết đo đƣợc xii Đƣa bàn luận, mở rộng vấn đề - Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: Tìm kiếm, tổng hợp, phân tích báo khoa học nƣớc có liên - quan Trao đổi vấn đề, khó khăn hƣớng với chuyên gia, thầy cô - Nguyên cứu thực tiễn: - Tiến hành làm thực nghiệm để thu thập thông số, xử lý kết có đƣợc - Đề xuất lối mở rộng cho công nghệ vi bao Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học 5.1 Gấc loại chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao, hợp chất chủ yếu lớp màng đỏ bao quanh hạt gấc Màu đỏ vàng cam cho thấy diện cao nhóm carotenoids đặc biệt carotene lycopen Carotenoids có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm, nâng cao hệ miễn dịch nhiều công dụng khác Quả gấc từ xƣa đƣợc ngƣời dân sử dụng bữa ăn ngày, từ công dụng tuyệt vời gấc, nhà nghiên cứu nỗ lực đƣa vào quy trình công nghiệp tạo sản phẩm nguồn dinh dƣỡng cao phổ biến nơi Đáp ứng nhu cầu trên, nghiên cứu nhiều vật liệu vi bao dầu gấc tính chất phù hợp đƣợc nghiên cứu rộng rãi Với mục tiêu vận dụng phƣơng pháp vi bao nhƣ sấy phun, vi gel,…để trì, bảo vệ phát huy tiềm loại Ý nghĩa thực tiễn 5.2 Đề tài phát triển nhằm phục vụ công việc nghiên cứu lĩnh vực bảo quản lƣu giữ chất có hoạt tính sinh học gấc, tạo tiền đề cho trình ứng dụng sản phẩm vào đời sống dễ dàng hơn, đƣa sản phẩm đến tay ngƣời tiêu dùng thật tiện lợi đơn giản sử dụng Đề tài tăng kiến thức lĩnh vực vi bao nguồn nguyên liệu tự nhiên sản xuất sản phẩm khác tƣơng tự, tránh lãng phí nguồn thực phẩm quý xiii CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cở sở lý thuyết 1.1.1 Khái niệm Vi bao (áp dụng ngành công nghệ thực phẩm) trình bao phủ chất chất khác, loại thực phẩm khác đƣợc bảo vệ lớp vỏ chúng đƣợc giải phóng sau sử dụng Đặc biệt hơn, trình vi bao bao quanh hạt nhỏ, chất lỏng, khí rắn nằm phía lớp vỏ Thông thƣờng, vi bao không sử dụng viên nang có chiều dài lớn 3mm Quá trình đóng gói nằm giới hạn từ 100÷1000nm đƣợc gọi microencapsulation, giới hạn từ 1÷100nm đƣợc gọi nanocapsules hay nanoencapsulation (Thies, 1996) Những vật liệu làm nên lớp vỏ vi bao thƣờng không hòa tan không phản ứng với phần lõi bên Lớp vỏ chiếm khoảng 1÷80% khối lƣợng viên nang siêu nhỏ Vỏ vi nang làm từ vật liệu loại đƣờng, gums, protein, polysccharides tự nhiên biến đổi, chất béo, sáp polymers tổng hợp (Gibbs et al., 1999) Vi bao đƣợc sử dụng nhiều ngành công nghiệp dƣợc phẩm, hóa chất, thực phẩm nông nghiệp Công nghệ vi bao phát triển nhằm bảo vệ thành phần bên tránh tiếp xúc với yếu tố bên nhƣ oxi, nhiệt độ, ánh sáng Công nghệ giúp giảm (hạn chế) mùi màu sắc không mong muốn vật liệu, tăng hiệu suất sản phẩm 1.1.2 Phân loại Ngƣời ta phân vi bao thành loại: vi nang (microcapsules) vi cầu (microspheres) Các nhóm dựa phƣơng pháp sử dụng để sản xuất vật liệu Loại thứ nhất, microcapsule, đƣợc đặt tên nhƣ đƣợc xác định rõ hình thái học vỏ lõi Nang siêu nhỏ đƣợc tạo theo truyền thống phƣơng thức hóa, hình thành bồn chứa đầy chất lỏng bình phản ứng dạng ống (Thies et al, 1996) Loại thứ hai, microsphere, đƣợc hình thành học, thông qua trình tạo sƣơng trình nghiền, nhờ mà hoạt chất đƣợc giải ngân ma trận Ngoài ra, có phƣơng pháp lai loại trên, hạt đƣợc bọc lớp vỏ có hình thái học 1.1.3 Lịch sử Công nghệ vi bao thể truy nguyên đến thời điểm khởi đầu kỹ thuật sấy phun Công nghệ sấy phun lần đƣợc cấp sáng chế vào năm 1872 Samuel Percy trình bảo quản sữa đặc (Percy, 1872) Percy vạch "kỹ thuật hút ẩm phun đồng thời" cho việc cải thiện chất lỏng desolvating Phát minh ông chứng minh chất lỏng phun sƣơng đƣợc trộn với không khí (nƣớc nóng nhiệt độ môi trƣờng xung quanh), nhờ làm khô nhanh chóng xảy ra, dẫn đến việc sản xuất loại bột có độ ẩm thấp Ứng dụng sấy cho dextrin, tinh bột, gelatin đƣợc trình bày sáng chế Mặc dù sáng chế Percy không đặc hiệu với kỹ thuật đóng gói, tạo sở cho nhiều ngành công nghệ bao gói tƣơng lai Ngay sau công bố sáng chế Percy, William Cains (Cains, 1875) nhận đƣợc sáng chế "Cải tiến thiết bị Sugar Coating dành cho bánh kẹo, thuốc, vv" sáng chế mô tả phƣơng pháp bao gói vĩ mô đƣợc sử dụng để bao bọc thực phẩm thành phần bánh kẹo, nhƣ lớp phủ thuốc Kỹ thuật bao phủ thƣờng đƣợc gọi "pan coating." Trong công nghệ không trực tiếp mở rộng để cấp vi mô, nhƣng tạo tảng cho trình phủ lớp thực phẩm tiền đề quan trọng cho ngày Việc sản xuất viên nang gelatin khó khăn lần đƣợc báo cáo năm 1890 Tồn nhiều vấn đề xung quanh việc sản xuất năm 1930 Những vấn đề bao gồm viên nang bị rò rỉ đo không xác thành phần hoạt động bao gồm bong bóng không khí trình hàn kín Nhƣ trích dẫn Scherer, "Sự hình thành viên nang theo cách kỹ thuật tƣơng đối thời gian đòi hỏi phải thao tác cẩn thận ngƣời điều khiển gelatin, sản phẩm tạo không thiếu tính thống lý yếu tố ngƣời tham gia, nhƣng chất lƣợng thấp lý thực tế gần nhƣ ngăn chặn xâm nhập không khí vào số viên nang hình thành khuôn nghiền thao tác bất cẩn nhà điều hành "(Scherer, 1934 ) Năm 1934, Scherer có sáng chế trình mà vấn đề đƣợc giải (Scherer, 1934) Kỹ thuật sử dụng hệ thống màng gelatin đƣợc đặt với chất lỏng hoạt động nằm sau bịt kín Scherer giới thiệu giới cách hoạt chất sản xuất hàng loạt đƣợc bọc bảo vệ khỏi môi trƣờng Những lợi khác kỹ thuật đo đƣợc cải thiện hoạt chất tránh bong bóng khí tiềm cho đƣờng nối bị rò rỉ Các kỹ thuật hóa học minh họa Scherer, nhiên chƣa đƣợc chuyển sang mức vi bao Mãi năm 1957 có Barrett K Green Lowell Schleicher Công ty National Cash Register phát minh kỹ thuật để sản xuất dầu hỏa có chứa viên nang cực nhỏ (Green Schleicher, 1957) Sau vào năm 1957, Horton E Swisher khám phá tính chất nhớt đàn hồi polysaccharides đƣợc sử dụng nhƣ chất liệu vỏ áp dụng vi bao hƣơng liệu rắn Swishermô tả kỹ thuật vi bao nhƣ sau:các polysaccharides đƣợc nóng chảy pha trộn với dòng hƣơng liệu lỏng Thành phần tan chảy pha trộn sau đƣợc ép đùn qua cố định ƣớp lạnh bồn chứa dung môi làm lạnh (Swisher, 1957) Kỹ thuật ngăn cản tƣơng tác với môi trƣờng, nhƣng không ngăn chặn trình hóa học diễn bên chất Vào thập niên 1960, ngƣời ta tìm thấy hạt vi bao hình thành nên cấu trúc lyposome vánh tế bào Nghiên cứu lyposome ngƣời tiên phong Alec Bangham nhóm ông (Bangham and Horne, 1962, 1964; Glauert et al., 1962; Horne et al., 1963) Năm 1970, Matson sáng tạo kỹ thuật đóng gói aminoplast, kỹ thuật cải tiến kỹ thuật tạo giọt Nhƣợc điểm kỹ thuật sử dụng gelatin có nhiều biến đổi, dẫn đến vấn đề phải kiểm soát đƣợc chất lƣợng (Matson, 1970) Trƣớc năm 1970, công nghệ vi bao hầu hết bảo vệ thành phẩm, nhƣng phƣơng pháp hạn chế, nhiều kỹ thuật phụ thuộc vào khí Đến năm 1980, hàng loạt sáng chế đời sử dụng vật liệu vỏ để bảo vệ thành phẩm chất hoạt tính cao Lớp vỏ xốp đƣợc phát minh (Lim and Moss, 1982; Won, 1987) Công nghệ bảo quản thành phần bên nhƣ vitamins, dƣợc phẩm thời gian dài Nguyên liệu sử dụng để bẫy có hình dạng mạng tinh thể thông qua chế nhiệt động lực học sử dụng để phát triển khả giữ bảo vệ hoạt chất Các nhà sáng chế cho phƣơng pháp dùng đóng gói hƣơng vị, chất (Abrutyn et al., 1989) Từ khoảng năm 1980 đến 2005, ngành công nghệ vi bao ngày cải tiến về:Những cải thiện về: tính ổn định, tính thấm, khả trƣơng thích sinh học.Những cải tiến kỹ thuật: tinh khiết vật liệu 1.1.4 Vật liệu sử dụng cho công nghệ vi bao 1.1.4.1 Vật liệu sử dụng làm chất vỏ Vật liệu làm chất bao sử dụng hạn chế ngành công nghệ thực phẩm Hạn chế dựa thành phần đƣợc cho phép sử dụng Thông thƣờng, để hình thành lớp vỏ bên chất phải xuất không tƣơng thích chất làm lớp phủ chất bên Vật liệu ƣa nƣớc đƣợc dùng để bảo vệ chất kị nƣớc bên Nhiều loại polysaccharide, protein polyme đƣợc sử dụng làm vật liệu vi bao, chúng đƣợc liệt kê Bảng 1.1 Bảng 1.1.Vật liệu dùng Microencapsulation chất kị nƣớc Polysaccharide Polysaccharid Polysaccharide Proteins Proteins Polymers s (unmodified) s s (vegetable (Animal) (modified) (gums) ) Đƣờng Dextrin Gum Arabic Soy Gelatin PEG Tinh bột Cyclodextrin Alginate Wheat Casein PVA Glucose syrup Tinh bột OSA Carageenan Corn WPC PVP (zein) Maltodextrin Cellulose Pectin Cellulose Derivatie s Caseinat Chitosan e Chữ viết tắt: OSA, octenyl succinate; WPC, whey protein concentration; WPI, whey protein isolate; PEG, polyethylene glycol; PVA, polyvinyl acetate; PVP, polyvinyl pyrrolidone Bảng 1.2.Vật liệu dùng Microencapsulation chất ƣa nƣớc Lipids Các loại sáp Polymers Béo rắn Sáp ông Shellac Hydrogenated fat Paraffin wax Ethyl cellulose Glycerides Sáp tinh thể nhỏ Phospholipids Sáp carnuba Acid béo Sterols thực vật Sorbitan esters Bảng 1.3.Các phƣơng phápsử dụng microencapsulation (Microencapsulation in the Food Industry) Physical Methods Chemical Methods Sấy phun Tách pha Phun lạnh Bay dung môi Đĩa quay/xoay Coacervation Sấy tầng sôi Trùng hợp bề mặt Ép đùn Liposome Coextrusion Coextrusion Vi bao phân tử Nanoencapsulation Trùng hợp nhũ tƣơng a Soy protein isolate Khái niệm Theo định nghĩa Association of American Feed Control Officials, Inc (AAFCO) SPI đƣợc sản xuất từ bột đậu nành tách vỏ, tách béo loại hết phần protein chứa 90% protein hàm lƣợng chất khô Protein đậu nành sản phẩm đƣợc chế biến cách trích ly protein từ đậu nành với hàm lƣợng protein cao (>90%), để cung cấp cho nhà máy chế biến sản phẩm thịt Protein đậu nành có tính cải thiện cấu trúc hay tạo cấu trúc dạng sản phẩm khác (dạng gel, nhũ tƣơng ), có khả giữ nƣớc, liên kết thànhphần chất béo, protein nhanh chóng nên đƣợc đƣa vào trực tiếp trình tạo nhũ tƣơng Protein isolate protein đậu nành có hàm lƣợng protein cao nhất, đƣợc làm từ trình trích ly hạt đậu nành, loại bỏ hầu hết chất béo carbohydrate Kết thu đƣợc sản phẩm chứa 90% protein Vì vậy, protein isolate có mùi vị trung tính so với sản phẩm protein đậu nành khác Protein isolate từ đậu nành đƣợc sử dụng phần lớn công nghiệp thực phẩm Phân loại Protein concentrate (PC):đƣợc sản xuất từ nguồn nguyên liệu giàu protein, đa loại phần lớn tạp chất phi protein sản phẩm thông thƣờng chứa tối thiểu từ 65% protein trở lên (tính hàm lƣợng chất khô) Protein isolate (PI):là sản phẩm protein đa qua tinh chế PI đƣợc sản xuất từ nguồn nguyên liệu giàu protein, nhƣng đa đƣợc loại gần nhƣ toàn tạp chất phi protein, sản phẩm chứa tối thiểu từ 90% protein trở lên Ứng dụng công nghệ thực phẩm Protein isolate đƣợc sử dụng công nghiệp thực phẩm với mục đích dinh dƣỡng (tăng hàm lƣợng protein sản phẩm), cảm quan (ngon miệng hơn, hợp vị hơn) lý chức (cần thiết cho chuyển thành thể sữa, hấp thụ nƣớc, chất béo, chất kết dính) Protein isolate đƣợc sử dụng công nghiệp sản xuất sản phẩm sau: - Snacks - Thức ăn nhanh từ ngũ cốc S K L 0