Ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt, hầu hết các acid béo không bão hòa trong thực phẩm có cấu hình...

Ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt, hầu hết các acid béo không bão hòa trong thực phẩm có cấu hình cis-; tuy nhiên quá trình tinh luyện dầu hay các quá trình tác động làm thay đổi đặc [r]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU MỠ THỰC PHẨM Mã số: CB 351 Biên soạn: Th.s TRẦN THANH TRÚC NĂM 2005 Công nghệ chế biến dầu thực phẩm Trần Thanh Trúc MỤC LỤC TRANG CHƯƠNG I THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA DẦU MỠ .1 1.1 Tổng quan dầu mỡ 1.2 Thành phần hóa học dầu mỡ 1.2.1 Các thành phần chính .2 1.2.2 Các thành phần phụ .6 Tính chất lý hóa dầu mỡ .11 1.3.1 Tính chất vật lý 11 1.3.2 Tính chất hóa học dầu mỡ 11 1.4 Phân loại dầu mỡ thực phẩm .13 1.4.1 Nhóm chất béo sữa 13 1.4.2 Nhóm acid lauric (dầu dừa và dầu hạt cọ) 13 1.4.3 Nhóm bơ thực vật (bơ cacao) 13 1.4.4 Nhóm mỡ động vật (mỡ heo) 13 1.4.5 Nhóm dầu cá (dầu cá và dầu gan cá) 13 1.4.6 Nhóm acid oleic và acid linoleic (dầu olive, dầu cọ, dầu bắp, dầu hướng dương) 14 1.4.7 Nhóm acid linolenic (dầu đậu nành, dầu hạt lanh) 14 1.4.8 Nhóm acid erulic (C22:1) 14 1.4.9 Nhóm hydroxy acid 14 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU CHẾ BIẾN DẦU MỠ .15 2.1 Hạt chứa dầu (seed oils) 15 2.2 Cây chứa dầu (oils from oil-bearing trees) .20 2.3 Mỡ động vật (animal fats) 22 2.4 Dầu từ động vật biển (marine oils) 23 Chương KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU THÔ .25 3.1 Sản xuất dầu từ hạt chứa dầu 25 3.1.1 Bảo quản và sơ chế hạt dầu 25 3.1.2 Giai đoạn tiền xử lý hạt dầu 32 3.1.3 Chưng sấy bột nghiền (gia công nhiệt ẩm) 38 3.1.4 Chiết tách dầu quá trình ép 40 i Công nghệ chế biến dầu thực phẩm Trần Thanh Trúc 3.1.5 Chiết tách dầu phương pháp trích ly 43 3.2 Sản xuất dầu từ thịt chứa dầu (fruit flesh oil, pulp oil) .50 3.2.1 Dầu cọ 50 3.2.2 Dầu olive 51 3.3 Tách chiết mỡ động vật 52 3.4 Dầu cá 52 CHƯƠNG KỸ THUẬT TINH LUYỆN DẦU MỠ 54 4.1 Giới thiệu chung .54 4.2 Các công đoạn chính quá trình tinh luyện 56 4.2.1 Các phương pháp tinh luyện học 56 4.2.2 Thủy hóa dầu (degumming) .58 4.2.3 Tách sáp và đông hóa dầu 61 4.2.4 Trung hòa 63 4.2.5 Tẩy trắng 66 4.2.6 Khử mùi .68 4.3 Tiêu chuẩn dầu mỡ thực phẩm 70 CHƯƠNG CÁC QUÁ TRÌNH LÀM THAY ĐỔI ĐẶC TÍNH DẦU MỠ 73 5.1 Khái quát chung .73 5.2 Chiết phân đoạn và đông hóa dầu (Fractionation-Winterization) 74 5.2.1 Giới thiệu .74 5.2.2 Cơ sở lý thuyết quá trình .74 5.2.3 Kỹ thuật chiết phân đoạn .75 5.2.4 Điều kiện thực 76 5.2.5 Sản phẩm- Khả ứng dụng 77 5.3 Quá trình hydro hóa dầu (hydrogenation) 78 5.3.1 Giới thiệu .78 5.3.2 Cơ sở lý thuyết quá trình .78 5.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydro hóa 80 5.4 Quá trình ester hóa nội phân tử (Interesterification) 82 CHƯƠNG CÁC SẢN PHẨM TỪ DẦU MỠ 85 6.1 Giới thiệu chung .85 6.2 Margarine 85 ii Công nghệ chế biến dầu thực phẩm Trần Thanh Trúc 6.3 Shortening .95 6.4 Mayonaise 96 6.5 Dầu chiên 98 6.6 Dầu salad 99 TÁI LIỆU THAM KHẢO .100 iii Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc CHƯƠNG I THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA DẦU MỠ 1.1 TỔNG QUAN VỀ DẦU MỠ Dầu mỡ từ động vật và thực vật đã sử dụng sản xuất đời sống từ lâu, đây chính là nguồn cung cấp lượng lớn Dầu mỡ dùng phổ biến quá trình nấu nướng ngày, xuất phát từ văn hóa cổ đại, Trung quốc, Ai cập, Hy lạp – La mã cổ xưa Cho đến ngày nay, việc sử dụng dầu mỡ quá trình chế biến thức ăn đóng vai trò quan trọng, mặc dù việc thay đổi tập quán ăn uống đã góp phần làm giảm sản lượng sản xuất và sử dụng thành phần này Dầu mỡ biết đến đầu tiên có lẽ từ đế chế Ai cập (năm 1400 trước CN), ngoài phục vụ cho ăn uống, việc sản xuất xà phòng từ dầu mỡ đã ứng dụng Ánh sáng ban đêm người cổ đại tạo từ mỡ động vật chứa lọ và ống sứa sử dụng bấc đèn ngày Người La Mã xưa đã biết chế tạo nến từ mỡ động vật trộn với sáp ong Bên cạnh đó, nhiều thực vật sử dụng làm nguồn cung cấp dầu: dầu olive có nguồn gốc từ vùng Địa Trung Hải, hạt cải dầu sử dụng phổ biến Châu Âu, dầu mè Ấn độ và đặc biệt, Trung quốc là quốc gia biết sử dụng dầu sớm nhất; ngày nay, dầu đậu nành ưa chuộng nước này Hiện nay, có nhiều loại động thực vật cho dầu mỡ đã khai thác, mỡ không thu từ các động vật chủ yếu heo, bò, cừu mà mỡ từ động vật biển quan tâm Song song với quá trình sử dụng dầu mỡ, công nghệ chế biến dầu phát triển: từ khâu chiết tách thu dầu mỡ đến kỹ thuật tinh luyện giúp dầu mỡ có chất lượng cao Tuy nhiên, bước ngoặt lớn giúp công nghiệp chế biến dầu mỡ phát triển gắn liền với việc ứng dụng máy nghiền ép dầu dạng lăn Smeaton vào năm 1752 Tiếp theo đó, công nghệ chiết tách dầu có kết hợp chưng sấy bước đầu nghiên cứu năm 1795 (Brahma), 1800 (Neubauer), 1891 (Montgolfier) Deiss (1855) đã thử nghiệm trích ly dầu thành công từ dung môi là CS2, sau đó Irvine, Richardson và Lundy (1864) đã đưa phát minh cho việc sử dụng dung môi trích ly dầu là hydrocarbon và còn áp dụng Cùng với công nghệ chiết tách dầu, công nghệ tinh luyện dầu mỡ phát triển song song Thêm vào đó, các phương pháp kiểm định và đánh giá chất lượng dầu mỡ nghiên cứu và ứng dụng: khái niệm số acid (Merz, 1879), số xà phòng hóa (Koettstorfer, 1879), số iod (Huebl, 1879); việc ứng dụng phương pháp sắc ký xác định giá trị dầu mỡ đã ứng dụng từ năm 1906 (Tswett, sắc ký cột) và phát triển dần Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 1.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA DẦU MỠ 1.2.1 Các thành phần chính (i) Các acid béo Hợp chất béo có chứa các acid hữu có số nguyên tử C mạch lớn gọi là acid béo (fatty acid) Tùy thuộc vào chiều dài mạch carbon, các acid béo chia làm dạng chính: acid béo mạch ngắn (4-6 Carbon), acid béo mạch trung bình (814 C) và acid béo mạch dài (≥ 16 C); ngoài ra, tùy thuộc vào liên kết các nguyên tử C mạch, acid béo có thể chia thành loại chính: acid béo bão hòa và acid béo chưa bão hòa Có 10 loại acid béo tìm thấy chủ yếu thực phẩm (bảng 1.1) - Acid béo bão hòa: Thuật ngữ “bão hòa” sử dụng để thỏa mãn hóa trị nguyên tử C mạch acid (ngoài trừ C tạo nên gốc acid –COOH); nói cách khác, liên kết các nguyên tử C mạch là liên kết đơn (liên kết σ) Ký hiệu: Cx:0 với x: số nguyên tử C mạch 0: không có tồn liên kết đôi (liên kết π) - Acid béo không bão hòa: Các acid béo có chứa liên kết đôi mạch carbon gọi là acid béo không bão hòa Trong tự nhiên, lượng acid béo không bão hòa chiếm tỷ lệ lớn Hầu hết các acid béo có xu hướng hình thành liên kết đôi vị trí C số và số 10 mạch Mặc dù vậy, hình thành các liên kết đôi không bão hòa này có thể tìm thấy tất các vị trí trên mạch C, điều này làm gia tăng đáng kể lượng đồng phân acid béo không bão hòa Thêm vào đó, xuất liên kết đôi giúp cho việc hình thành cấu hình cis- và trans- acid béo, ảnh hưởng đến đặc tính sinh học chúng Ngoại trừ số trường hợp đặc biệt, hầu hết các acid béo không bão hòa thực phẩm có cấu hình cis-; nhiên quá trình tinh luyện dầu hay các quá trình tác động làm thay đổi đặc tính dầu mỡ (chế biến margarine, hydro hóa dầu) có thể làm chuyển đổi các acid béo không bão hòa có cấu hình cis- thành dạng đồng phân hình học trans-, đây chính là mối nguy lớn cho việc gia tăng bệnh xơ vữa động mạch và bệnh tim Ký hiệu: Các acid béo không bão hòa có thể ký hiệu theo hai hệ thống: - Hệ thống 1: Cx:y, zc (hoặc zt) với: x: số nguyên tử C mạch y: số liên kết đôi diện z: vị trí liên kết đôi mạch C (đánh số C kế cận nhóm COOH) c,t: cis- hay trans- Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Theo hệ thống EEC (End-of-Carbon-Chain): (Cx:y,ωm) hay (Cx:y,nm); đó ω hay n: vị trí liên kết đôi mạch C (đánh số ngược lại hệ thống 1, C1 là C bắt đầu mạch C- nhóm CH3) Thí dụ: CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-(CH2)6-COOH - Theo danh pháp IUPAC: 9,12,15-Octadecatrienoic acid - Tên thông thường: α-linolenic acid - Ký hiệu theo hệ thống 1: C18:3,9c,12c,15c - Ký hiệu hệ thống EEC: C18:3ω3 hay C18:3n3 Acid oleic (C18:1ω9) là acid béo có nối đôi chiếm tỷ lệ lớn thành phần các acid béo (hơn 50%), acid này tìm thấy hầu hết các loại dầu thực vật mỡ động vật Bảng 1.1 Các acid béo chủ yếu thực phẩm Acid béo Acid béo Chiều dài mạch C Nhiệt độ nóng (theo hệ thống IUPAC) (tên thông thường) (Cx:y,ωm) chảy (oC) Decanoic Capric 10:0 31,6 Dodecanoic Lauric 12:0 44,4 Tetradecanoic Myristic 14:0 54,3 Hexadecanoic Palmitic 16:0 62,9 Octadecanoic Stearic 18:0 70,0 9-Octadecanoic Oleic 18:1ω9 13,0 9-trans-Octadecanoic Elaidic 18:1ω9 36,0 13-Docosenoic Erucio 22:1ω9 33,5 9,12-Octadecadienoic Linoleic 18:2ω6,9 -3,0 9,12,15-Octadecatrienoic α-Linolenic 18:3ω3,6,9 -11,9 5,8,11,14-Eicosatetraenoic Arachidonic 20:4ω6 5,8,11,14,17-Eicosapentanoic EPA 20:5ω3 4,7,10,13,16,19Docosahexaenoic DHA 20:6ω3 - Acid béo không bão hòa mạch dài ω3 và ω6 Trong số các acid béo không bão hòa mạch dài, acid béo ω3 và ω6 là hai loại acid béo cần thiết và có giá trị dinh dưỡng cao nhất; các nghiên cứu cho thấy thể người và động vật không thể tổng hợp các acid béo này, mà chủ yếu cung cấp qua nguồn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc thức ăn - dầu thực vật Acid linoleic (C18:2ω6) và acid α-linolenic (C18:3ω3) là hai acid quan trọng đại diện cho nhóm này Các acid béo thuộc nhóm ω3 và ω6 có thể hình thành nhờ vào quá trình biến đổi kéo dài mạch carbon hay loại bão hòa (desaturation): acid arachidonic (AA, C20:4ω6), acid eicosapentaenoic (EPA, C20:5ω3), acid docosahexaenoic (DHA, C22:6ω3) (hình 1.1) 18:1ω9 18:2ω6 18:3ω3 loại bão hòa (desaturase) 18:2ω9 18:3ω6 18:4ω3 kéo dài mạch (elongase) 20:2ω9 20:3ω6 20:4ω3 loại bão hòa (desaturase) 20:3ω9 20:4ω6 20:5ω3 kéo dài mạch 22:4ω6 22:5ω3 loại bão hòa 24:5ω3 24:6ω3 22:5ω6 22:6ω3 Hình 1.1 Các biến đổi hình thành acid béo không bão hòa mạch dài (polyunsaturated fatty acid) Trong tự nhiên, AA có thể tìm thịt gà và số động vật khác, EPA và DHA tồn với lượng lớn cá và số hải sản khác Các nghiên cứu gần đây đã cho thấy các acid béo không bão hòa mạch dài này xem là acid béo cần thiết và quan trọng nhờ vào hình thành các hợp chất có đặc tính sinh học (eicosanoid) chúng, giúp vô hoạt khả sinh cholesterol thể người Acid arachidonic chuyển đổi nhờ enzyme thành các hợp chất protaglandin, thromboxan, leukotrien giúp thể người thực số chức sinh lý Thêm vào đó, các acid béo này còn có vai trò cần thiết cho phát triển, là hợp chất cho việc thành lập thành tế bào hình thành hợp chất cấu trúc cần thiết phospholipid Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Các acid béo có cấu trúc không đặc trưng (cấu trúc hiếm): Bên cạnh các acid béo bão hòa và không bão hòa thường gặp, thực phẩm còn xuất lượng acid béo với cấu trúc ít gặp Các acid này thường không có vai trò quan trọng thực phẩm, và tìm thấy số nguồn đặc biệt, chủ yếu các loại rau Khác với các acid béo thông thường, các acid béo dạng này thường không có cấu trúc mạch thẳng, chuỗi hydrocarbon hình thành từ hay nhiều nhóm methyl và ethyl: acid béo mạch nhánh Các acid béo mạch nhánh diện chủ yếu vi sinh vật và lượng nhỏ tìm thấy sữa và mỡ động vật nhai lại (trâu, bò…) Trong số này, acid ricinoleic (12-hydroxy-9-octadecenoic acid) là hydroxy acid quan trọng nhất, đây là thành phần chính dầu hải ly (castor oil) (ii) Triglycerid Triglycerid là sản phẩm tạo thành từ phản ứng phân tử glycerol với ba (3) phân tử acid béo (hình 1.2) Tùy thuộc vào acid béo gắn vào các vị trí trên mạch C glycerol xác định đặc tính và tính chất triglycerid: - Triglycerid đơn giản: tạo thành từ acid béo giống - Triglycerid phức tạp: acid béo khác Trên thực tế, dầu và mỡ là sản phẩm chủ yếu triglycerid phức tạp Sự phân bố acid béo cấu trúc triglycerid đã khám phá và nghiên cứu thời gian dài, nhiều học thuyết khác khả liên kết này đã đề nghị: - “Thuyết phân bố ngẫu nhiên”: phân bố acid béo vào các vị trí khác triglycerid hoàn toàn theo ngẫu nhiên - “ Thuyết phân bố cân bằng”: các acid béo có khuynh hướng phân bố rộng rãi tất các triglycerid - “Thuyết phân bố ngẫu nhiên có giới hạn”: phân bố acid béo vào các vị trí khác triglycerid theo quy luật ngẫu nhiên, nhiên có vài điểm giới hạn đặc biệt xảy dầu thực vật và mỡ động vật Thí dụ: dầu thực vật, các acid béo bão hòa có xu hướng ester hóa vị trí số và 3; gắn kết các acid này thường xảy vị trí số mỡ động vật Hình 1.2 Cấu trúc triglycerid Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm (iii) Trần Thanh Trúc Các thành phần phụ Các acid béo tự và mono- , diglycerid Trong dầu mỡ, ngoại trừ thành phần chính là triglycerid còn có diện lượng định acid béo tự (không liên kết với glycerl) và mono- , diglycerid Trong cấu tạo các mono- và diglycerid còn diện hai hay nhóm hydroxyl (-OH), chúng xem dấu hiệu nhằm xác định tổng hợp không hoàn toàn triglycerid sinh học (quả chưa chín, hạt) hay dấu hiệu quá trình phân giải lipid (lipolysis) sau thu hoạch hoạt động enzyme Tuy nhiên, ngoài vai trò chất thị chất lượng, mono- và diglycerid còn có vai trò quan trọng đặc biệt nhờ vào khả liên kết mạnh nó với các phần tử thân dầu và thân nước; chính vì mono- và diglycerid sử dụng chất nhũ hóa nhiều thực phẩm Bên cạnh mono- và diglycerid, acid béo tự là sản phẩm cuối quá trình phân giải lipid, là giảm chất lượng dầu cụng sản phẩm thực phẩm Phospholipid Trong hạt dầu có mặt phospholipid là thành phần lipid phức tạp chủ yếu, bao gồm khung glycerophosphate kết hợp với hai chuỗi acid béo dài đã ester hóa vị trí C1 và C2, đồng thời alcohol base gắn vào nhóm phosphate (hình 1.3) R1, R2: acid béo Hình 1.3 Cấu trúc phospholipid Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Phospholipid phân thành nhóm chính theo thay tự nhiên (X) trên acid glycerophosphoric: (1) Phospholipidic acid (PA): không có thành phần thay (2) Phospholipidyl ethanolamine (cephalin): PE (3) Phospholipidyl choline (lecithine): PC (4) Phospholipidyl serine: PS (5) Phospholipidyl inositol: PI Phospholipid là các hợp chất chứa dinh dưỡng dự trữ, cung cấp lượng cho các phản ứng trao đổi chất và tăng cường hô hấp hạt Trong công nghệ thực phẩm, phospholipid sử dụng rộng rãi chất nhũ hóa , tác nhân kết dính (antispattering) và làm giảm độ nhớt nhiều thực phẩm Nhiều hiệu đặc biệt phospholipid đã biết đến ngăn cản hay chữa khỏi bệnh trí nhớ, viêm khớp và hàm lượng choloseterol máu cao Tuy nhiên, ngày nay, các ích lợi phospholipid mặt dinh dưỡng đã không khoa học chứng minh Trong hạt dầu, phospholipid nằm dạng liên kết phức tạp với glucid, protid và có khoảng 30% dạng tự Do đặc tính tan chất béo, khai thác dầu thực vật, phospholipid có mặt dầu Các hợp chất không có tính xà phòng hóa Các hợp chất không có tính xà phòng hóa thường có mặt dầu mỡ với vai trò quan trọng là: sterol, tocopherol, hợp chất màu, sáp, hydrocarbon và vitamin Sterol: hợp chất hòa tan chất béo với cấu trúc từ steran (cyclopentanoperhydrophenantrene) (hình 1.4) Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Hình 1.4 Cấu trúc steran và sterol Tùy theo nguồn gốc phát sinh, sterol chia thành hai loại chính: sterol động vật (cholesterol) hay sterol thực vật (phytosterol: β-sitosterol) Hàm lượng sterol thay đổi khoảng từ 0,05-0,60% Cholseterol xem nguyên nhân chính gây nên bệnh nhồi máu tim Chính vì thế, nhiều biện pháp làm giảm lượng cholesterol thực phẩm đã nghiên cứu thành công năm gần đây Tuy vậy, cholesterol có số chức cần thiết cho hoạt đống sống nó là thành phần chính màng tế bào, chất dự đoán cho hoạt động hormone steroid hormone cần thiết cho quá trình lớn lên và phát triển động vật hữu nhũ còn non Tocopherol: Tocopherol là chất chống oxy hóa tự nhiên quan trọng thuộc họ phenolic Tocopherol có đặc tính tan dầu, thường tồn dạng tự Tùy thuộc vào cấu tạo khác tocopherol (hình 1.5) mà đặc tính tương ứng thay đổi; phụ thuộc mạch C chính bão hòa hay chứa liên kết đôi, và phụ thuộc vào số nhóm vị trí nhóm methyl gắn kết trên mạch nhánh; có loại tocopherol khác nhau: α-tocopherol (5,7,8-trimethyl), β (5,7-dimethyl), γ (7,8-dimethyl) và δ (8methyl) Hoạt tính chống oxy hóa các tocopherol dầu và mỡ phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và diện các hợp chất nhiễm vào hệ thống Tuy nhiên, hoạt động chống oxy hóa các tocopherol tùy thuộc vào vị trí cấu tạo: δ > β = γ >α Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Hình 1.5 Cấu trúc hóa học các tocopherol Các hợp chất màu (pigment): Sự khác màu sắc các loại dầu và mỡ khác phụ thuộc vào lượng hợp chất màu hòa tan dầu Những hợp chất màu quan trọng dầu mỡ là carotene, chlorophyll và gossypol - Carotene (hình 1.6) là nguồn cung cấp vitamine A - chất có hoạt tính chống oxy hóa và chống ung thư Carotene diện chủ yếu dầu cọ, đây chính là lý chủ yếu làm cho dầu có màu vàng, cam hay đỏ - Chlorophyll chính là nguyên nhân tạo cho dầu có màu xanh tối không mong muốn Điều quan trọng là diện chlorophyll torng dầu là nguyên nhân chủ yếu làm cho dầu nhạy cảm với ánh sáng quang hợp, gây nên biến đổi chất lượng Chính vì thế, quá trình tinh luyện các loại dầu có chứa nhiều chlorophyll (dầu olive), quá trình khử màu nhằm loại hợp chất này quan tâm - Gossypol tạo màu đỏ nâu dầu hạt bông vải (cottonseed oil) Gossypol có cấu tạo là hợp chất phenol phức tạp, có mùi vị khó chịu, có tính độc Do đó, cần tách loại hoàn toàn hợp chất này khỏi dầu và khô dầu Hình 1.6 Cấu trúc hóa học các caroten quan trọng Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Hợp chất sáp: diện chủ yếu dầu bắp và cải dầu Về cấu tạo, sáp là ester rược bậc và ít thấy rượu chức Sáp có nhiệt độ nóng chảy khá cao (tnc > 80oC), bền vững và khó tiêu hóa, sáp không có giá trị mặt dinh dưỡng Trong quá trình chế biến, tồn hợp chất sáp dầu là nguyên nhân chủ yếu gây đục dầu Ngay điều kiện nhiệt độ bình thường, chúng tồn các dạng tinh thể nhỏ li ti, thời gian dài không lắng thành cặn, làm giảm giá trị cảm quan dầu Các thông số đặc trưng sáp cho bảng 1.2 Bảng 1.2: Các thông số đặc trưng sáp Thông số Giá trị Chỉ số idoine 11,1-17,6 Hàm lượng acid béo tự (FFA) 2,1-7,3 % Phosphorus 0,01-0,15 % Điểm nóng chảy 75,3-79,9oC Việc tách sáp có thể thực biện pháp đông hóa dầu nhiệt độ 5oC trước lọc Hợp chất mùi gốc hydrocarbon: bao gồm các alkan, alken (squalene, hình 1.7) và các hydrocarbon đa vòng có mùi (polycyclic acromatic hydrocarbons – PAHs) Các hợp chất alkan (C31-C33) diện dầu thô với hàm lượng từ 40-100 ppb, giảm dần sau quá trình tinh luyện Một số hợp chất mùi squalene có vai trò quan trọng công nghiệp mỹ phẩm Squalene diện chủ yếu dầu gan cá nhám góc (deep-sea dogfish, Squalus acanthus) và số dầu cá khác; olive là dầu thực vật chủ yếu có diện squalene Ngược lại, hầu hết các hydrocarbon đa vòng có mùi (PAHs) diện hàm lượng lớn 150 ppb hầu hết các dầu thực vật thô, chúng giảm nhẹ sau quá trình tinh luyện Hình 1.7 Cấu trúc hóa học squalene Vitamin hòa tan dầu: bên cạnh vitamin A (retinol) - diện nhiều dầu cá, dầu còn tìm thấy số các vitamin khác với lượng ít vitamin D, vitamin E (α-tocopherol) và vitamin K (phytoenzymeadion) Các vitamin này cần thiết cho quá trình hấp thu thể người 10 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 1.3 TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA DẦU MỠ 1.3.1 Tính chất vật lý - Dầu mỡ nhẹ nước, tỉ trọng 0,91-0,97 Mức độ không no càng lớn thì tỉ trọng càng lớn - Chỉ số khúc xạ 1,448-1,474 Mức độ không no càng lớn thì số khúc xạ càng cao - Có tính nhớt khá cao - Tan nhiều các dung môi hữu eter, benzen, hexan … - Điểm nóng chảy dầu mỡ thể không rõ ràng, tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu tạo dầu mỡ: Khi dây acid béo càng dài, càng no thì độ nóng chảy triglycerid càng cao, áp suất càng kém đó có ít mùi Dầu mỡ với cấu tạo chủ yếu là triglycerid dây ngắn (dầu dừa) thì thủy phân phóng thích các acid béo tự có khối lượng phân tử nhỏ, dễ bay hơi, gây mùi khó chịu Cùng chiều dài, dây carbon acid nào có chứa nhiều nối kép thì có nhiệt độ nóng chảy càng thấp 1.3.2 Tính chất hóa học dầu mỡ Tính chất hóa học dầu mỡ chủ yếu phản ứng triglycerid, có tác động đáng kể đến thay đổi chất lượng sản phẩm 1.3.1.1 Phản ứng thủy phân và xà phòng hóa Trong điều kiện thích hợp, dầu mỡ dễ bị thủy phân theo phản ứng C3H5(COOR)3 + 3H2O → 3RCOOH + C3H5(OH)3 Nếu có mặt lượng kiềm (KOH, NaOH) thì sau phản ứng thủy phân, acid béo tác dụng với chất kiềm để tạo thành muối kiềm (xà phòng) RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O Phương trình tổng quát: C3H5(COOR)3 +3NaOH → 3RCOONa + C3H5(OH)3 1.3.2.2 Phản ứng cộng hợp Phản ứng này có tác dụng cộng hydro vào các nối đôi trên dây carbon acid béo với diện chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi trên dây carbon, làm cho dầu mỡ ổn định hơn, hạn chế các quá trình oxy hóa, trùng hợp dầu mỡ Ngoài ra, phản ứng này còn có tác dụng giữ cho dầu không bị trở mùi bảo quản lâu -CH = CH - + H2 → - CH2 – CH2 – Phản ứng này có ý nghĩa thực tiễn quan trọng: đây chính là sở lý thuyết cho quá trình chuyển đổi dầu từ thể lỏng sang thể rắn để sử dụng số trường hợp đặc biệt (margarine, shorterning…) Ngoài ra, thành phần acid béo dầu thường chứa đồng thời acid oleic, acid linoleic, acid linolenic Mặc dù acid linolenic có vai trò sinh học quan trọng, nó là 11 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc nguyên nhân chính gây nên trở mùi thực phẩm, vì quá trình hydro hóa chọn lọc để giảm bớt hàm lượng acid linolenic thường tiến hành công nghệ chế biến dầu 1.3.2.3 Phản ứng đồng phân hóa Dưới tác dụng baz hòa tan rượu xảy đồng phân hóa (theo hai kiểu đồng phân hình học và vị trí, chương 5) các nối kép trên dây carbon, làm tăng tính khô dầu Sự đồng phân hóa có thể thực với chất xúc tác Niken, nhiệt độ 180oC, Al2O3 tăng hoạt tính 1.3.2.4 Phản ứng với rượu Đây là phản ứng để biến triglycerid thành ester metyl acid béo nhằm để phân tích thành phần hóa học sắc ký khí 1.3.2.5 Phản ứng oxy hóa Những dầu mỡ có chứa nhiều acid béo không no dễ bị oxy hóa oxy không khí Đa số các phản ứng xảy trên các nối đôi carbon Dầu mỡ chứa nhiều acid béo no có ưu điểm là dễ bảo quản, ít bị biến đổi lại có hệ số đồng hóa thấp Từ đặc tính lý hóa dầu mỡ nói chung, các nghiên cứu tượng trở mùi dầu mỡ chúng tồn trữ thời gian dài đã đưa hai nguyên nhân chủ yếu dẫn đến biến đổi này: (i) Sự thủy phân giải phóng acid béo từ triglycerid Sự thủy phân này có thể xảy mạch carbon triglycerid ngắn, tác dụng enzyme lipase (ii) Sự ôi dầu phản ứng oxy hóa hóa học Phản ứng này xảy dể dàng với dây triglycerid có chứa nhiều nối kép Nó thường bắt nguồn tử phản ứng cộng oxy váo các nối kép hay xen vào Cα nối kép để tạo các hydroperoxit Các hydroperoxit này tiếp tục bị phân hủy các sản phẩm sau cùng các hợp chất carbonyl, aldehyd, aceton, alcohol Tổng quát : Aldehyd Ceton Acid Chất béo + O2 ⇒ hydroperoxit ⇒ Ester Alcohol Việc tìm nguyên nhân gây biến đổi mùi quá trình bảo quản có ý nghĩa thực tế quan trọng, đây chính là sở cho các nghiên cứu nhằm làm thay đổi đặc tính dầu mỡ ester hóa nội phân tử, hydrogen hóa…(chương 5) 12 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 1.4 PHÂN LOẠI DẦU MỠ THỰC PHẨM Dầu và mỡ thực phẩm có thể phân thành nhiều loại dựa vào thành phần và tính chất các acid béo Có thể chia dầu mỡ thành nhóm chủ yếu: 1.4.1 Nhóm chất béo sữa Chất béo thuộc nhóm này có nguồn gốc từ sữa động vật Chất béo sữa có cấu tạo chủ yếu từ các acid béo mạch ngắn, không có nối đôi (C4:0, C6:0 và C8:0) Ngoài ra, chất béo sữa có diện các acid béo bão hòa mạch dài (C16:0 và C18:0) và acid béo không bão hòa có nối đôi (C18:1) Do diện đa dạng các loại acid béo này mà chất béo sữa thường có điểm nóng chảy thấp, khoảng nhiệt độ nóng chảy rộng, thành phần triglycerid phức tạp so với dầu thực vật Với hầu hết các động vật, acid béo tồn chủ yếu dạng trans- Chất béo sữa sử dụng chủ yếu làm nguồn thức ăn cho người giá thành cao 1.4.2 Nhóm acid lauric (dầu dừa và dầu hạt cọ) Nhóm chất béo này có tính chất khác biệt so với các loại dầu khác diện với mức độ cao acid lauric (40-50% C12:0), là acid myristic và các acid béo bão hòa có 8,10 và 14 C Điểm đặc trưng nhóm này là diện tỷ lệ thấp các acid béo không bão hòa, tương ứng với điểm nóng chảy thấp Mặc dù vậy, nhóm dầu dừa và dầu cọ sử dụng công nghiệp thực phẩm và chế biến margarine 1.4.3 Nhóm bơ thực vật (bơ cacao) Nhóm chất béo này có thành phần triglycerid và acid béo đặc biệt: chủ yếu từ các acid béo không no có nối đôi C18:1, C20:1, C24:3 Bơ thực vật có giá trị kinh tế cao, sử dụng chủ yếu chế biến chocolate và kẹo 1.4.4 Nhóm mỡ động vật (mỡ heo) Mỡ động vật cấu tạo chủ yếu từ acid béo C16:0, C18:0 và các acid béo có mức độ không bão hòa trung bình Nhóm chất béo này chứa tỷ lệ mong muốn triglycerid bão hòa hoàn toàn, nhiên nhược điểm lớn nó là diện mức độ thấp các acid béo không bão hòa 1.4.5 Nhóm dầu cá (dầu cá và dầu gan cá) Dầu cá tạo thành từ các acid béo không no có mạch carbon dài (chứa ít liên kết đôi) Chất lượng dầu cá cao, nhiên nó là loại dầu có giá thành thấp khả bảo quản thấp:dầu cá không có tính ổn định, dễ biến đổi quá trình oxy hóa nối đôi và phát sinh mùi không mong muốn 13 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 1.4.6 Nhóm acid oleic và acid linoleic (dầu olive, dầu cọ, dầu bắp, dầu hướng dương) Đây là nhóm dầu diện phổ biến Acid béo tạo nên dầu nhóm này chủ yếu là C18:1 và C18:2 Lượng acid béo bão hòa nhóm dầu này chiếm tối đa 20% 1.4.7 Nhóm acid linolenic (dầu đậu nành, dầu hạt lanh) Đặc điểm quan trọng dầu đậu nành và dầu hạt lanh là diện hàm lượng cao acid linolenic (C18:3) Do mức độ không bão hòa cao, các dầu này nhạy cảm với các chất oxy hóa, điều này dẫn đến các biến đổi không mong muốn mùi và vị Ngoại trừ dầu đậu nành, dầu hạt lanh không sử dụng phổ biến cho chế biến thực phẩm 1.4.8 Nhóm acid erulic (C22:1) Dầu thuộc nhóm này có hàm lượng cao (40-50%) acid erulic (C22:1), diện chủ yếu hạt bông vải Một số giả thiết cho số các biến đổi sinh lý không mong muốn thể người tham gia acid erulic Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm các loại nguyên liệu cho dầu có hàm lượng erulic thấp quan tâm 1.4.9 Nhóm hydroxy acid Các nghiên cứu cho thấy, nhóm hydroxy acid diện dầu hải ly (castor oil): triglycerid glycerin chủ yếu (90%) với acid ricinoleic (12-hydroxyoctadec-9enoic acid) Dầu hải ly không sử dụng cho chế biến thực phẩm 14 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU CHẾ BIẾN DẦU MỠ 2.1 HẠT CHỨA DẦU (SEED OILS) Đặc điểm quan trọng hạt dầu là độ ẩm thấp, ngăn cản biến đổi học và phá hủy côn trùng Dựa vào ưu điểm này, dầu thường không tách chiết sớm khỏi hạt dầu mà bảo quản hạt nhằm ngăn cản các biến đổi không mong muốn dầu thô Hầu hết các hạt rau quả… chứa dầu nguyên liệu có hàm lượng dầu cao sử dụng quá trình sản xuất dầu Tuy nhiên, số các hạt lại có khả sử dụng cho trích ly dầu là thành phần loại quá trình sản xuất sản phẩm khác (hạt cà chua chế biến nước cà chua hay hạt nho sản xuất rượu vang) Nhược điểm việc sản xuất dầu từ hạt dầu là: Dầu hạt dầu không nằm dạng tự do, bên ngoài mà nhốt các khe vách bên tế bào, quá trình tách chiết dầu không thể tiến hành trực tiếp mà phải qua các khâu chuẩn bị phức tạp Một số hạt có hàm lượng dầu cao quá trình trích ly dầu có thể kèm theo giải phóng số hợp chất không mong muốn, khó phân tách khỏi dầu Một số hạt dầu sử dụng phổ biến quá trình sản xuất dầu: 2.1.1 Dầu dừa Thu từ cơm dừa khô (Cocos nucifera, họ Palmae.) Cây dừa có thể trồng và phát triển vùng vành đai từ 20o vĩ Bắc đến 20o vĩ Nam xích đạo, nhiệt độ thích hợp cho quá trình phát triển là 30oC Chính nhờ vào nhiệt độ cao vùng trồng dừa, người ta có thể sử dụng ánh nắng mặt trời cho quá trình làm khô cơm dừa, ngoài ra, nguồn nhiên liệu từ vỏ dừa tận dụng- đây chính là nguyên nhân làm cho dầu dừa thường chứa các hợp chất hydrocarbon đa vòng Dầu dừa thuộc nhóm acid lauric Nhờ vào khối lượng phân tử triglycerid mức trung bình, dầu dừa có nhiệt độ nóng chảy thấp (24-27oC) Ngoài ra, mức độ không bão hòa dầu dừa thấp (<10%), dầu dừa ít bị các biến đổi oxy hóa làm phát triển mùi ôi 2.1.2 Dầu hạt cọ (Palm kernel oil, PKO) Thu từ hat cây cọ dầu (Elaels guineensis), có tính chất tương tự dầu dừa Dầu hạt cọ có mức độ acid béo không bão hòa cao dầu dừa, nhờ đó số Iod dầu hạt cọ thay đổi khoảng từ 13-23 và nhiệt độ đông đặc từ 20-24oC 2.1.3 Dầu “ babussa” Dầu “ babussa” sản xuất từ cây họ cọ babussa (Orbignya speciosa) có nguồn gốc Brazil Loại dầu này thuộc nhóm acid lauric Trữ lượng dầu babussa cao, nhiên địa hình trồng các loại cây này chủ yếu các vùng rừng mưa nhiều, giao thông không thuận lợi, đó việc phát triển sản xuất dầu từ babussa còn chưa chú ý khai thác 15 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 2.1.4 Bơ cacao Đây là loại bơ thực vật quan trọng Bơ cacao có màu vàng nhạt, thu từ hạt cây cacao nhiệt đới Theobroma cacao (họ Stercuiliaceae) Bơ cacao có mức độ acid béo bão hòa cao, đó bơ cacao có thể đông đặc nhiệt độ thường (3035oC) 2.1.5 Các loại bơ thực vật khác Nhóm này chiếm lượng nhỏ và sử dụng chất thay bơ cacao (cocoa butter equilivalent – CBE): (i) Mỡ bomeo (Bomeo tallow; illipe butter): tách chiết từ cây Shorea stenoptera Malaysia Bomeo tallow còn gọi là “bơ xanh” sản phẩm có màu xanh nhạt Loại bơ này có tính chất gần giống với bơ cacao so sánh với các loại bơ khác (ii) Bơ shea: thu từ cây hạt mỡ Tây phi (Butyrospermum parkii), có mức độ acid béo không bão hòa cao so sánh với bơ cacao Việc phân tách tạo stearin từ bơ shea này có thể tạo sản phẩm thay bơ cacao (CBE) 2.1.6 Dầu hướng dương Được chiết tách từ hạt cây hướng dương (Helianthus annuus L., họ Compositae) Hướng dương thường sống vùng khí hậu ôn hòa Mỹ, Châu Âu và Trung Quốc Việc trồng và chế biến các sản phẩm từ hướng dương phát triển mạnh suốt 25 năm qua nhờ vào diện hàm lượng cao acid linoleic – thành phần dinh dưỡng quan trọng cho thể Trong quá trình tách chiết dầu, hạt hướng dương thường phải trải qua quá trình xử lý sơ nghiêm ngặt, xay xát loại bỏ lớp vỏ bên ngoài hạt nhằm làm giảm tối đa thành phần sáp diện dầu sau quá trình thu hồi Dầu hướng dương có thể thu hai biện pháp: ép sức nước và trích ly Quá trình tinh luyện dầu hướng dương là khâu đặc biệt quan trọng nhằm loại bỏ các thành phần không mong muốn có mặt dầu quá trình trích ly hay ép Dầu hướng dương thuộc nhóm acid oleic-linoleic, chứa 85% acid béo không bão hòa, đó 2/3 là acid linoleic (C18:2) Điểm đông đặc dầu hướng dương là -15oC, số iod từ 110-145 Sau quá trình trích ly, khô hay bã dầu hướng dương còn chứa khoảng 40-45% protein – đây là nguồn thích hợp cho việc chế biến thức ăn gia súc 2.1.7 Dầu cây rum (Safflower) Được sản xuất nhờ quá trình ép hay trích ly hạt cây rum Carthamus tinctorius L (họ Compositae) Loại cây này có nguồn gốc chủ yếu từ Ai cập, Đông Á và số vùng phía tây Hoa Kỳ, sau đó phát triển với thời gian dài nhiều nơi nhằm phục vụ cho việc sản xuất dầu Ngày nay, vai trò quan trọng cây rum đã thay đổi đáng kể, nguyên nhân chủ yếu phát minh màu aniline; đồng thời màu dầu sậm, 16 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc khác màu vàng nhạt không còn ưa chuộng Dầu rum có giá trị dinh dưỡng cao có hàm lượng acid linoleic lớn (>80%), đây là nguồn quan trọng cho việc cung cấp acid linoleic tinh khiết Tuy nhiên, phần khô và bã dầu rum không có giá trị dinh dưỡng 2.1.8 Dầu hạt bông vải Chế biến từ sản phẩm phụ (phần thải) quá trình sản xuất bông Trữ lượng sản xuất bông trên giới lớn, kèm theo đó lượng lớn hạt bông chứa tỷ lệ dầu cao loại Ai Cập, Hoa Kỳ, Trung Quốc và Nga là nước đã và chế biến dầu từ hạt bông vải Ở Châu Âu, dầu hạt bông chiếm tỷ lệ lớn Tuy nhiên, tính chất dầu bông vải có chứa gossypol (hình 2.1) - hợp chất đa vòng tạo mùi vị khó chịu, kết hợp với protein hình thành hợp chất không thể tiêu hóa, gây độc Do đó, việc tiền xử lý và tinh luyện dầu bông luôn quan tâm Dầu bông vải thuộc nhóm acid oleic-linoleic; mặc dù thành phần dầu có chứa tỷ lệ tương đối cao các acid béo không bão hòa có nhiều nối đôi, dầu bông chứa lượng acid béo bão hòa cao nhóm hạt dầu Dầu bông vải có thể sử dụng nấu nướng hàng ngày (cooking oil, salad oil) hay công nghiệp chế biến margarine, shortening Hình 2.1 Cấu tạo gossypol 2.1.9 Dầu thuộc họ cải dầu (rapeseed, colza) Thu từ hạt cây cải dầu Brassica napus L và B campestis L (họ Cruciferae.) Cây cải dầu phát triển chủ yếu vùng khí hậu ôn đới hay khí hậu lạnh: Đông và Tây Âu, Canada, Ấn Độ và Trung Quốc Cải dầu chứa hàm lượng cao acid erulic, mặc dù hợp chất này không có tác hại dinh dưỡng, nhiên các nghiên cứu tìm các loại dầu thuộc họ này với lượng acid erulic thấp quan tâm Dầu “Canola” là loại dầu từ hạt cải dầu phổ biến Có kiểu phổ biến dầu loại này: (i) Dầu có hàm lượng acid erulic cao: 20-55% acid erulic (ii) Dầu có hàm lượng acid erulic thấp: 0-5% acid erulic (iii) Dầu không chứa acid erulic 17 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Một đặc điểm quan trọng dầu nhóm này là mức độ chuyển hóa đường thấp Bã dầu là nguồn thích hợp cho việc chế biến thức ăn gia súc, nhiên loại có hàm lượng acid erulic cao không thích hợp cho cừu và gia cầm Hàm lượng chất xơ cao là điểm đặc biệt họ cải dầu 2.1.10 Dầu bắp (corn oil) Được chiết tách từ phần phôi (hạt bắp) Zea mays Dầu bắp thô có màu đỏ sậm diện hợp chất carotene và xantophyllic Dầu bắp chứa lượng tương đối cao (1-3%) phospholipid và hợp chất không có đặc tính dầu khác, chủ yếu là sterol (≥ 1%) Dầu bắp thuộc nhóm acid oleic-linoliec với mức độ acid béo không bão hòa cao, sử dụng chủ yếu chế biến dầu ăn 2.1.11 Dầu đậu nành (soybean oil) Đây là sản phẩm quá trình ép hay trích ly hạt đậu nành Glycine max (L.) merill (họ Leguminosae) Đậu nành là nguồn cung cấp dầu thực vật chủ yếu cho việc chế biến thực phẩm người Đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc, ngày nay, nguồn cung cấp đậu nành và dầu đậu nành chủ yếu từ Mỹ và các nước thuộc Châu Mỹ Chỉ bắt đầu trồng đậu nành từ khoảng năm 1970, Nam Mỹ đã cung cấp khoảng 25% sản lượng đậu nành trên giới Mặc dù quá trình ép dầu thu hiệu suất khá cao, nhiên quá trình này thường kèm với các biến đổi không mong muốn chất lượng: số thành phần độc hại thu cùng với dầu quá trình ép… Chính vì thế, chiết tách dầu biện pháp trích ly sử dụng rộng rãi, quá trình ép tiến hành quy mô nhỏ Dầu đậu nành thuộc nhóm acid linilenic; thành phần chứa hàm lượng acid linolenic cao so sánh với các loại dầu khác Thêm vào đó, quá trình hydrogen hóa dầu đậu nành thường áp dụng chế biến margarine và shortening Bã đậu nành sau trích ly là nguồn cung cấp protein và các chất dinh dưỡng cần thiết cho gia súc 2.1.12 Dầu đậu phộng (peanut oil) Dầu phộng là loại dầu ăn quan trọng trên giới Dầu phộng thu nhờ vào quá trình tách chiết dầu từ nhân hạt cây đậu phộng Arachis hypogeađây là loài cây trồng phổ biến Châu Phi, Ấn Độ và Trung Quốc Dầu đậu nành sử dụng chủ yếu cho nhu cầu thực phẩm: dầu chiên nấu, shortening, margarine, dầu trộn (salad oil) Đặc tính quan trọng dầu phộng là diện hàm lượng thấp acid béo bão hoà, đó lại giàu acid béo không no chứa nối đôi (chủ yếu là acid oleic) Do các triglycreid này có độ nóng chảy cao, nhiệt độ dầu giảm xuống 5oC, dầu phộng bị vẩn đục tạo gel dầu; nhiên quá trình đông hóa có thể áp dụng để làm dầu Một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị dinh dưỡng dầu là nhiễm độc tố aflatoxin B1, B2, G1 và G2 (hình 2.2) điều kiện môi trường làm phát sinh nấm mốc Việc di chuyển độc tố từ bột đậu 18 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc phộng nghiền khó thực chúng có khả chịu đến nhiệt độ 300oC; nhiên diện các độc tố này dầu có thể loại bỏ dễ dàng quá trình tinh luyện Hình 2.2 Aflatoxin 2.1.13 Dầu hạt lanh (linseed oil) Thu từ hạt cây lanh Linium usisitatissimum, có thể phát triển hầu hết các vùng nhiệt độ khác trên giới, tập trung nhiều Mỹ, Argentina, Ấn độ và Nga Khi giá nhập sợi cotton vào thị trường châu Âu ngày càng giảm dần và giống cây trồng phải du nhập từ Mỹ, giá trị kinh tế sợi lanh suy giảm nhanh chóng Chính vì thế, việc khai thác giá trị hạt lanh quan tâm Dầu thô từ hạt lanh có thể thu hai biện pháp: ép và trích ly dung môi Do diện acid linolenic dầu lanh hàm lượng cao (>50%), dầu hạt lanh sử dụng chủ yếu nguồn nguyên liệu sản xuất sơn, vecni các sản phẩm công nghiệp khác Tuy nhiên, số quốc gia, đặc biệt là Ấn Độ, 40% dầu lanh sản xuất nhằm phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ người 2.1.14 Dầu hạt vừng (mè, sesame oil) Đây là loại dầu có giá trị dinh dưỡng cao diện 75% acid béo không bão hòa dầu, đặc biệt là tỷ lệ cân acid oleic và acid linoleic (Omega 6) Dầu vừng thu chủ yếu nhờ vào quá trình ép hạt vừng Sesamum indicum, trồng và phát triển nhiều Ấn Độ và Trung Quốc; số nơi khác Châu Âu, Châu Mỹ sử dụng hạt vừng và dầu vừng với số lượng ít Đây là nguyên nhân chính làm cho giá dầu vừng thường đắt 2.1.15 Một số dầu từ hạt cho dầu không phổ biến Bên cạnh các loại hạt dầu phổ biến, số nguyên liệu khác sử dụng công nghệ chế biến dầu với số lượng ít: - Dầu hạt nho (Vitis vinifera (L.), họ Vilaceae): chứa hàm lượng acid linoleic khá cao, tính chất tương tự dầu hạt hướng dương 19 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Dầu từ hạt phỉ (Hazel-nut – Corylus avellana (L.) Gaertn, họ Betulaceae) và dầu hạnh (Prunus dulcis (Mill.) D.A Webb họ Rosaceae): thuộc nhóm acid oleic – linoleic - Dầu bông gạo (kapok – Ceiba pentandra (L.) Gaertn, họ Bombacaceae): tính chất gần tương đồng với dầu hạt bông (cottonseed oil) - Dầu cây óc chó (walnut-tree, Juglans regia (L.), họ Juglandaceae): thành viên nhóm acid linolenic Dầu cây óc chó sản xuất và tiêu thụ ít, chủ yếu môt số gia đình thượng lưu - Một số loại dầu khác sản xuất tùy vào tập quán quốc gia dầu mustard, dầu gạo, dầu hạt olive… 2.1.16 Các nguồn dầu Đây chính là các nhóm dầu có tầm quan trọng địa phương hay khu vực, quốc gia, không sản xuất và tiêu thụ phổ biến trên giới: - “ Crambe oil” (Crambe abyssinica Hochst ex R.E Fries và C hispanica, họ Brassicaceae) với hàm lượng cao acid erucic, sử dụng chủ yếu cho mục đích kỹ thuật - Dầu cây anh thảo (evening primrose oil – Oenothera biennis họ Onagraceae): chứa hàm lượng cao Omega (6,9,12 – octatrienic acid) - Chất béo có nguồn gốc vi sinh: chứa các thành phần đặc biệt, sử dụng cho thực phẩm và ứng dụng kỹ thuật 2.2 CÂY CHỨA DẦU (OILS FROM OIL-BEARING TREES) Dầu thô thuộc nhóm này có nguồn gốc chủ yếu từ phần thịt các cây chứa dầu Quá trình chiết tách dầu từ thịt cần đáp ứng các yêu cầu đặc biệt: chất lượng dầu thu càng cao dầu chiết tách từ tươi, sau thu hoạch Các tác động học lên bề mặt sau thu hoạch là nguyên nhân chính làm phá hủy màng tế bào, điều này làm gia tăng hoạt động enzyme, thúc đẩy quá trình thủy phân lipid hay các hư hỏng khác xảy nhanh chóng 2.2.1 Dầu olive (olive oil) Đây là loại dầu sản xuất và tiêu thụ phổ biến trên giới, đặc biệt là các quốc gia vùng Địa Trung Hải Dầu olive thu quá trình tách ép phần thịt olive Olea europaea (L.) (họ Oleaceaei) Trong thành phần dầu olive chứa 80% acid oleic, nhiên tỷ lệ acid béo không bão hòa mạch dài thấp Điểm đặc biệt dầu olive là thay đổi lớn thành phần acid béo dầu theo vùng trồng nguyên liệu Một số dầu olive từ giống nguyên liệu tốt có thể sử dụng trực tiếp mà không cần 20 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc qua công đoạn tinh luyện (virgin state) Ngoài ra, tùy thuộc vào quá trình tách ép, chất lượng dầu olive thay đổi khác nhau, có thể chia làm nhóm: (i) Hàm lượng acid béo tối đa 1% (ii) Hàm lượng acid béo tối đa 1,5 % (iii) Hàm lượng acid béo tối đa 3,5 % 2.2.2 Dầu cọ (palm oil) Sản phẩm từ cây cọ (Elaeis guineensis), hai loại cây trồng cho dầu quan trọng trên giới (cùng với dừa) Cọ có nguồn gốc từ Guinea, Tây Phi ngày nay, cọ trồng và phát triển chủ yếu các nước nhiệt đới gần đường xích đạo (Đông Nam Á, Châu Phi, Trung và Nam Mỹ) Việc trồng cọ và chế biến dầu cọ gia tăng mạnh mẽ thập niên gần đây Malaysia và Indonesia là quốc gia sản xuất dầu cọ hàng đầu giới Sản lượng sản xuất dầu cọ là: dầu cọ/ 30 buồng cọ tươi/ hectar/ năm Quả cọ là nguồn nguyên liệu đặc biệt chế biến dầu cọ tính chất đặc trưng nó: dầu có thể tách chiết từ hạt cọ và phần thịt (pulp, mesocarp) Một vấn đề cần quan tâm là lượng dầu tách chiết cần di chuyển ngay, nhằm tránh tượng hút dầu lại vào nguyên liệu Lượng dầu cọ thu trên thực tế chủ yếu từ phần thịt quả, dầu từ hạt cọ chiếm từ 10-12% tổng lượng dầu cọ thu Thành phần acid béo chủ yếu dầu cọ là acid palmitic và acid oleic (khoảng 80% tổng acid béo dầu) Chính vì thành phần đặc biệt này, dầu cọ thường bị phân tách thành phần riêng biệt: lỏng và rắn nhiệt độ phòng Ngoài ra, dầu cọ còn dễ bị biến đổi họat động các enzyme thủy phân suốt thời gian sau thu hoạch và chế biến, nguyên nhân chủ yếu là diện nồng độ cao các acid béo tự (20-25%) dầu; việc chiết tách dầu với kỹ thuật đại có thể làm giảm bớt lượng acid béo tự này, nhiên diện chúng dầu cọ cao các loại dầu khác Do hàm lượng carotene cao (0,050,2%) nên dầu cọ thường có màu đỏ cam đậm Chính vì lý này, quá trình tẩy trắng và trung hòa nhằm làm giảm lượng acid béo tự là hai tham số chất lượng quan trọng quá trình tinh luyện dầu cọ: - Đối với dầu cọ có nguồn gốc Châu Phi: + Tẩy trắng hoàn toàn: hàm lượng acid béo tự ≤ 2,5% + Tẩy trắng thông thường: hàm lượng acid béo tự = 4-5% - Đối với dầu cọ có nguồn gốc từ Đông Nam Á: 21 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc + Chất lượng đặc biệt: hàm lượng acid béo tự = 1-2 % + Hạn chế quá trình oxy hóa mức thấp nhất: hàm lượng acid béo tự ≤ 2,5% + Tiêu chuẩn: hàm lượng acid béo tự = 3-5 % Dầu cọ có tính chất vật lý đặc biệt là khoảng nhiệt độ gần 20oC, dầu cọ tồn trạng thái bán rắn (semi-solid) Chính vì nguyên nhân này, dầu cọ thường sử dụng chế biến shortening, margarine thực vật – dùng làm môi trường truyền nhiệt tốt cho quá trình chiên số loại thực phẩm biện pháp nhúng dầu, đồng thời tạo giá trị cảm quan cho sản phẩm (giúp bề mặt sản phẩm khô ráo sau chiên) Ngoài ra, dầu cọ còn sử dụng công nghiệp chế biến bánh kẹo Mặc dù màu nhạt thường người tiêu dụng ưa chuộng, nhiên số nơi màu đỏ đặc trưng dầu cọ diện caroten và tocopherol trì 2.2.3 Dầu bơ Dầu bơ nhận từ phần thịt cây bơ (Persea gratissima gaertueri), trồng chủ yếu vùng Địa Trung Hải và vùng phía Nam Hoa Kỳ Giống dầu cọ, thành phần acid béo chủ yếu dầu bơ là acid palmitic và acid oleic, đó acid oleic chiếm ưu Tuy vậy, dầu bơ không có tầm quan trọng công nghệ thực phẩm, nó ứng dụng chủ yếu công nghệ mỹ phẩm 2.3 MỠ ĐỘNG VẬT (ANIMAL FATS) Mỡ động vật có thể phân thành nhóm chính: mỡ sữa (chất béo sữa) và mỡ nấu chảy động vật 2.3.1 Chất béo sữa Nguồn mỡ sữa chủ yếu là chất béo sữa bò Các loại sữa khác không có tầm quan trọng quá trình cung cấp chất béo Thành phần acid béo mỡ sữa bò phụ thuộc vào chế độ ăn vật Ở nơi bò nuôi theo kiểu công nghiệp, mặc dù nguồn thức ăn ổn định suốt mùa đông, chất lượng bơ mùa đông và bơ mùa hè có khác biệt lớn Ngoài ra, thành phần mỡ sữa có khác biệt lượng mỡ thể bò khác 2.3.2 Mỡ nấu chảy (mỡ thắng) Đây là sản phẩm phụ quá trình chế biến thịt Đặc điểm quan trọng mỡ thắng là diện lượng lớn acid béo bão hòa, ngoài mỡ còn chứa ít chất chống oxy hóa tự nhiên và chứa hàm lượng cao cholesterol, điều này làm cho mỡ nhạy cảm với oxy hóa, kèm theo đó là nhu cầu sử dụng mỡ thắng cho thực phẩm giảm dần 22 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Mỡ heo: Theo định nghĩa Codex, mỡ heo là phần mỡ thắng thu từ phần mô mỡ tươi, đã làm heo có sức khoẻ tốt, giết mổ đúng cách nhằm phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ người, đảm bảo luật thực phẩm các quy định quốc gia Phần mô mỡ này không bao gồm xương, da, tai, móng, nội tạng, khí quản, phần mỡ rời, mỡ váng, phần thừa từ mô và máu Nhờ vào quá trình ester hóa nội phân tử, thành phần mỡ heo thay đổi phần nhằm chế biến shorterning, sử dụng công nghệ chế biến bánh Mỡ heo có khoảng nhiệt độ nóng chảy rộng nhờ vào phân bố đặc biệt triglycerid Ngoài nhu cầu thực phẩm, mỡ heo còn đựơc sử dụng công nghệ sản xuất dầu bôi trơn (white grease) - Mỡ bò và các động vật nhai lại khác: Tỷ lệ acid béo bão hòa mỡ bò các động vật nhai lại khác lớn so với mỡ heo Giống mỡ thỏ, mỡ động vật nhai lại còn chứa lượng khá lớn các acid béo có cấu trúc không đặc trưng acid béo mạch nhánh, acid béo có số Carbon lẻ Chính vì lý này, mỡ động vật nhai lại không sử dụng cho mục đích thực phẩm, nhiên quá trình chiết phân đoạn loại mỡ này có thể tách olein và stearin - ứng dụng công nghiệp 2.4 DẦU TỪ ĐỘNG VẬT BIỂN (MARINE OILS) Thuật ngữ “marine oil: dầu từ động vật biển” sử dụng để các loại dầu tất động vật sống nước: cá hay động vật có vú khác (cá heo…) Dầu từ động vật biển (chủ yếu là dầu cá) thường là sản phẩm phụ quá trình khai thác và sử dụng cá nguồn cung cấp protein Tuy nhiên, số loại cá lại khai thác cho mục đích chính là sản xuất dầu Có nhiều loài cá có khả cung cấp dầu: từ loài cá nhỏ cá sardine đến các động vật hữu nhũ có trọng lượng lớn cá voi Trong thành phần dầu cá chứa tỷ lệ lớn acid béo không no mạch dài (C ≥ 20), chính vì lý này dầu cá nhạy cảm với các phản ứng biến đổi chất lượng dầu Dầu cá sử dụng chế biến thực phẩm sau quá trình tinh luyện nghiêm ngặt - Dầu cá voi: thu từ phần mô sụn và nội tạng cá voi Dầu cá voi chứa các acid béo không bão hòa cao đó có giá trị sinh học lớn Tuy nhiên, luật bảo vệ động vật biển, nhằm hạn chế việc khai thác cá voi các biện pháp săn bắn trái phép hay cá voi bị kiệt sức trên biển điều kiện khách quan: thiên tai…việc sử dụng dầu cá voi ngày không còn đóng vai trò quan trọng - Dầu cá biển nhỏ: dầu thu từ các loài cá biển nhỏ này thường chứa nhiều acid béo không bão hòa so sánh với dầu cá voi Thành phần dầu thay đổi theo nguồn nguyên liệu Các loại dầu cá quan trọng là dầu thu từ cá sardine vùng California (Sardinops sagax caerulea, họ Clupeidae), 23 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc cá sardine Nhật Bản (Sardinops melanostictus, họ Clupeidae), dầu cá mòi (Brevoortia tyrannus, họ Clupeidae) và dầu cá trích (Clupea harengus, họ Clupeidae) Tỷ lệ acid béo không bão hòa mạch dài khá cao, phụ thuộc vào loại cá và môi trường sống: nhiệt độ môi trường nước càng lạnh, hàm lượng acid béo không bão hòa mạch dài càng cao Chính vì diện acid béo không bão hòa này, dầu cá thường làm gia tăng “độ cứng” (to be hardened) trước sử dụng quá trình biến đổi này cải thiện khả bảo quản sản phẩm, làm giảm xu hướng ôi hóa dầu - Dầu gan cá tuyết: điểm đặc biệt thành phần dầu cá tuyết (Gadus morhua (L), họ Gadidae) là diện hàm lượng cao vitamin A và vitamin D 24 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Chương III KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU THÔ 3.1 SẢN XUẤT DẦU TỪ HẠT CHỨA DẦU 3.1.1 Bảo quản và sơ chế hạt dầu 3.1.1.1 Nguyên nhân gây hư hỏng hạt dầu quá trình bảo quản Một nguyên liệu chủ yếu dùng để chế biến dầu là loại hạt có hàm lượng chất béo cao như: đậu phộng, đậu nành, mè, thầu dầu, hướng dương, Tất loại hạt này phải qua quá trình sơ chế và bảo quản đến khâu chuẩn bị Trong quá trình bảo quản, nguyên liệu có thể bị hư hỏng các nguyên nhân sau: - Sự hô hấp, - Hoạt động vi sinh vật, enzyme, - Do phản ứng hóa học, - Do sâu mọt, chim, chuột (i) Sự hô hấp hạt Hô hấp là biểu hoạt động sống hạt thể sống nào khác Đây chính là quá trình trao đổi các chất dự trữ bên hạt với môi trường bên ngoài (chủ yếu là không khí), nhờ đó sống hạt trì Sau thu hoạch, quá trình hô hấp hạt tiếp diễn Thông qua quá trình trao đổi chất, các chất dự trữ hạt bị đốt cháy, tiêu hao dần và giải phóng lượng oxy hóa Chất dễ bị oxy hóa trước tiên là các glucid, sau đó là protein, chất béo Quá trình oxy hóa các chất này hạt xảy phức tạp, qua nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian Sản phẩm cuối cùng quá trình này là khí CO2, nước và kèm theo đó là lượng nhiệt lớn phóng thích Oxy không khí là tác nhân quan trọng tất các phản ứng này Mặc dù vậy, hô hấp hạt có thể xảy hai điều kiện đầy đủ oxy (hô hấp hiếu khí) thiếu oxy (hô hấp yếm khí) Khi hạt bảo quản điều kiện bình thường (đúng tiêu chuẩn), hoạt động sống hạt yếu, tiêu hao các chất không đáng kể Khi các hoạt động sống hạt kích thích, tăng cường thì quá trình hô hấp hạt tăng lên, chất dinh dưỡng hạt bị nhanh chóng Để theo dõi tình trạng hạt quá trình bảo quản, hai số thường dùng là cường độ hô hấp và hệ số hô hấp - Cường độ hô hấp: đặc trưng lượng oxy hạt hấp thụ vào và lượng CO2 hạt thải đơn vị thời gian - Hệ số hô hấp: là tỉ số thể tích khí CO2 thải và thể tích khí oxy hạt hấp thu vào đơn vị thời gian 25 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Hoạt động sống hạt, hay cường độ hô hấp hạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủ yếu là độ ẩm và nhiệt độ Thực tế cho thấy, hoạt động sống hạt biến đổi nhạy với độ ẩm Khi hạt có độ ẩm chuẩn thì cường độ hô hấp không đáng kể Khi độ ẩm tăng lên thì cường độ hô hấp bắt đầu tăng nhanh Ảnh hưởng nhiệt độ tới cường độ hô hấp hạt có giới hạn Khi hạt có độ ẩm thích hợp cho hoạt động sống thì khoảng nhiệt độ 50-70oC, cường độ hô hấp tăng dần.Trên 70oC, cường độ hô hấp giảm dần, đến giới hạn nhiệt định thì hạt ngừng hô hấp Quá trình hô hấp các loại hạt diễn theo qui luật chung, mặc dù loại hạt, tùy theo thành phần các chất (chủ yếu là dầu và chất hút nước) mà các quá trình có thể thay đổi chút ít (ii) Sự phá hủy hoạt động vi sinh vật Sau thu hoạch, trên bề mặt lớp vỏ ngoài hạt thường tồn các vi sinh vật Sự có mặt chúng là từ đất, bụi, rác, cỏ, lẫn vào theo hạt quá trình thu hoạch, vận chuyển, Hoạt động các vi sinh vật khối hạt không gây ảnh hưởng xấu mà còn là nguy thường xuyên dễ gây hư hỏng nặng cho hạt dầu Trên hạt thường có nhiều loại vi sinh vật diện vi sinh vật hoại sinh, vi sinh vật gây bệnh cho người và gia súc , thường gặp là các enzyme, nấm mốc, vi khuẩn Vi sinh vật phá hủy hạt từ ngoài vào Trong quá trình hoạt động và phát triển, chúng sử dụng các chất khô hạt vào quá trình trao đổi chất Dấu hiệu đầu tiên hư hỏng là lớp vỏ hạt bị sẫm màu, cấu trúc vỏ bị phá hủy Khi lớp vỏ bảo vệ bị phá hỏng, các vi sinh vật xâm nhập vào bên trong, nhanh chóng làm hư hỏng và chất dinh dưỡng dự trữ hạt Ngoài chất khô, chúng còn tiết các chất làm giảm chất lượng sản phẩm (tiết các chất gây mùi hôi, đắng, gây màu sẫm đen cho hạt) Sự hoạt động và phát triển vi sinh vật cần có môi trường độ ẩm cao Khi độ ẩm tăng thì hoạt động sống hạt mạnh lên, tỏa nhiệt và tỏa ẩm mạnh Từ đó thúc đẩy trở lại hoạt động sống vi sinh vật Quá trình tác dụng thúc đẩy hoạt động khối hạt và vi sinh vật là nguyên nhân thường gây cho khối hạt bị bốc nóng, hư hỏng Trạng thái nhiệt khối hạt có ảnh hưởng lớn đến hoạt động vi sinh vật Nhiệt độ thích hợp cho phát triển loại không giống nhau, có thể chia làm nhóm chủ yếu: - Nhóm ưa lạnh: phát triển nhiệt độ gần 0oC - Nhóm các vi sinh vật ưa nhiệt: phát triển nhiệt độ gần 50-60oC 26 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm - Trần Thanh Trúc Nhóm vi sinh phát triển mạnh nhất: nhiệt độ 20-40oC (đây là nhóm phổ biến hạt) Ngoài độ ẩm và nhiệt độ, môi trường không khí ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật Hàm lượng oxy tăng làm tăng hoạt động vi sinh vật Điều đó chứng tỏ các vi sinh vật hạt thuộc loại ưa khí Nồng độ CO2 môi trường có tác dụng kìm hãm hoạt động vi sinh vật Vì vậy, nạp CO2 vào môi trường bảo quản là biện pháp nhằm để bảo quản khối hạt Để ngăn ngừa và hạn chế hoạt động vi sinh vật trên hạt, các biện pháp thường dùng làm lạnh, tạo chân không, nạp khí CO2 tỏ khá hữu hiệu, nhiên sấy khô hạt là biện pháp đơn giản, hiệu và phổ biến (iii) Sự hư hỏng hạt các enzyme phá hủy Sự phá hủy số enzyme đặc trưng thường gặp và quan trọng là enzyme lipase, phospholipase, lipoxidase Trong đó, phổ biến và thường gây hư hỏng nhiều là enzyme lipase - Lipase: có hầu hết các loại dầu Chúng thuộc loại enzyme thủy phân có nhóm hoạt động là canxi Chiều hướng và điều kiện hoạt động lipase tùy thuộc vào trạng thái sinh lý hạt Trong quá trình chín hạt trên cây, lipase có tác dụng kích thích tổng hợp từ các acid béo và glycerin thành glycerid Tuy nhiên, quá trình chế biến và bảo quản hạt (sau thu hoạch), lipase lại có tác dụng ngược lại Chúng xúc tác quá trình phân hủy glycerid thành glycerin và các acid béo tự do, làm cho hàm lượng acid béo tự dầu tăng, số acid tăng, giảm chất lượng dầu Vì vậy, thủy phân glycerid là tác dụng phá hỏng chủ yếu lipase hạt dầu quá trình bảo quản và chế biến Lipase hạt dầu chịu nhiệt độ khá cao Khi để hạt 120oC thì lipase giảm 50% hoạt tính 100oC 30 thì 40% hoạt tính ban đầu; độ ẩm cao kết hợp với nhiệt độ cao thì lipase nhanh chóng bị phá hủy.Cũng các loại enzyme khác, enzyme lipase thể hoạt tính cực đại trị số pH định môi trường Ví dụ: hạt thầu dầu, pH tối ưu là 4,5-5; hạt đậu nành pH= - Phospholipase: enzyme thường có dầu, tác dụng đặc hiệu là thủy phân, phá hủy các phospholipid Trên thực tế, phospholipase tồn dạng A, B, C và D Phospholipase A thủy phân lecithin tạo thành isolecithin và phân tử acid béo Dạng B thủy phân isolecithin thành acid béo tự Dạng C phân cắt liên kết ester acid phosphoric và glycerin Dạng D phân cắt liên kết acid phosphoric và baz nitơ 27 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Kết các quá trình tác dụng phospholipase làm giảm phẩm chất dầu, số acid tăng, phospholipid bị phá hủy - Lipoxidase: có tác dụng xúc tác, thúc đẩy phản ứng oxy hóa các acid béo không no oxy, tạo thành hydroperoxit Hydroperoxit là các hợp chất không bền, dễ phân hủy Kết các phản ứng trên tạo dầu các chất độc, làm giảm chất lượng sản phẩm Lipoxidase hoạt động tốt 20-40oC, trên 80oC bị hoạt tính pH tối ưu từ 6,5- 7,5 Kết này cho thấy, quá trình đốt nóng và giảm pH hạt là biện pháp loại trừ, hạn chế phá hủy lipoxidase (iv) Sự phá hủy các phản ứng hóa học Trong hạt có dầu, có đủ các nhóm chất hữu vô cơ, đây là chất cho các phản ứng biến đổi khác có thể xảy Trong đó, nhóm phản ứng phổ biến là các quá trình hóa học các phản ứng oxy hóa, thủy phân, biến tính nhiệt protein và phản ứng biến đổi màu Maillard (v) Sự hư hao sâu, mọt, chim, chuột Trong quá trình bảo quản hạt có dầu, các loại sâu, mọt, chim, chuột dễ gây tổn thất đáng kể Chúng sử dụng hạt làm chất nuôi sống và tiết thải trên hạt các chất bẩn, hôi thối, chí chất gây bệnh Sự sống và hoạt động sâu mọt, côn trùng phụ thuộc vào hàm lượng ẩm hạt Khi hạt bị ẩm cao, chúng hoạt động và phát triển mạnh và hạt khô thì hoạt động yếu dần và chết Độ nhiệt ảnh hưởng nhiều đến hoạt động côn trùng Phần lớn sâu mọt chết 50-60oC Ở nhiệt độ 0oC, chúng tồn hoạt động yếu Khi nhiệt độ thấp thì chúng bị chết dần kết tinh nguyên sinh chất Nồng độ oxy và CO2 môi trường bao quanh hạt có ảnh hưởng lớn đến hoạt động phá hủy sâu mọt 3.1.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản Nguyên nhân chủ yếu gây nên hư hỏng hạt dầu quá trình bảo quản là hô hấp hạt Cường độ hô hấp quá trình bảo quản hạt phụ thuộc vào nhân tố chính: hàm lượng ẩm, độ nhiệt và thành phần không khí quanh khối hạt Những nhân tố này không ảnh hưởng đến hàm lượng dầu có hạt mà còn ảnh hưởng đến các thành phần sống khác khối hạt vi khuẩn sống ký sinh hạt hay các tạp chất kèm theo hạt, các loại sâu bọ (i) Độ ẩm hạt Độ ẩm hạt thay đổi phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm thành phần và cấu tạo chúng, độ chín hạt Các hạt dầu có cấu trúc xốp hình thành hệ mao quản qua các tế bào Trong tế bào có chứa các chất dạng keo, có ái lực hóa học với nước (đặc biệt là các chất 28 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc protein), nhờ đó hạt dầu có khả hấp phụ nước từ ngoài vào nhả nước từ nội bào bên ngoài làm thay đổi độ ẩm chúng Quá trình hút và nhả ẩm (hơi nước) hạt phụ thuộc vào độ bão hòa nước không khí Khi áp suất riêng phần nước trên bề mặt hạt thì hạt hấp phụ nước vào bề mặt và vào bên (các mao quản), độ ẩm hạt tăng lên Ngược lại, áp suất nước không khí thấp trên bề mặt hạt, hạt nhả nước bên ngoài, độ ẩm hạt giảm xuống Khi áp suất nước không khí và trên bề mặt hạt thì quá trình hút nhả ẩm ngừng lại, độ ẩm hạt không thay đổi Hạt dầu trạng thái này gọi là hạt cân ẩm Độ ẩm tương ứng gọi là độ ẩm cân hạt Quá trình hút ẩm hạt thường chia làm giai đoạn: - Giai đoạn đầu (giai đoạn hút ẩm liên kết): nước hấp phụ vào các bề mặt phân tử dạng keo (hút nước) và giữ lại trên các bề mặt các nối liên kết hydro khá bền vững Ở dạng ẩm liên kết, nước ít có khả tham gia thúc đẩy các quá trình biến đổi không có ích hạt - Giai đoạn hai (hút ẩm tự do): Sau kết thúc giai đoạn một, hạt tiếp tục hút ẩm vào các phân tử dạng keo, nhờ vào các lực hút tĩnh điện Khi dạng ẩm tự do, nước là yếu tố quan trọng thúc đẩy các quá trình gây hư hỏng hạt, nó tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa học, làm tiêu hao lipid hạt Độ ẩm hạt thời điểm có nước tự xuất (kết thúc giai đoạn hút ẩm liên kết) gọi là độ ẩm tới hạn hay độ ẩm chuẩn hạt Độ lớn độ ẩm tới hạn phụ thuộc vào thành phần hóa học hạt Nếu hạt có dầu cao, độ ẩm tới hạn hạt giảm Quá trình bảo quản hạt dầu đạt hiệu độ ẩm bảo quản nhỏ độ ẩm tới hạn Với tất các loại hạt dầu, độ ẩm chuẩn có thể xác định công thức: Ath = 14,5 100 − M 100 Ath : Độ ẩm tới hạn (độ ẩm chuẩn) hạt (%) M : Hàm lượng dầu hạt khô tuyệt đối (%) 14,5 : Độ ẩm dạng liên kết các chất hút nước chứa hạt (ii) Độ nhiệt hạt Trong quá trình bảo quản các hạt có dầu, độ nhiệt tăng làm tăng cường độ hô hấp khối hạt Độ nhiệt thấp làm các quá trình sinh hóa hạt bị chậm lại, độ nhiệt cao thúc đẩy quá trình tự bốc nóng khối hạt Tuy nhiên, ảnh hưởng độ nhiệt đến cường độ hô hấp hạt có giới hạn Khi hạt có độ ẩm thích hợp cho hoạt động sống nó, từ độ nhiệt thấp tăng dần lên khoảng 50 – 70oC, cường độ hô hấp hạt tăng Nhưng tăng trên 50 – 70oC, cường độ hô hấp giảm dần, tiếp tục tăng đến độ nhiệt định, hạt ngừng hô hấp (bị hoạt động sống) 29 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc (iii) Thành phần khí không khí khoảng trống hạt Ở điều kiện không có O2, hoạt động vi sinh vật giảm đáng kể Lợi dụng tính chất này, để quá trình bảo quản hạt đạt hiệu quả, cần tạo điều kiện không có O2 khối hạt Quá trình loại oxy khỏi khối hạt có thể tiến hành hai cách: - Sử dụng các chất khí: CO2, N2, khói thay vào các khoảng trống khối hạt - Phương pháp hóa học: Đưa vào khoảng trống khối hạt acid propionic hay các chất khí bromua metyl, diclo etan Quá trình này đạt hiệu nhanh nhiên nó có khả thay đổi phẩm chất lipid 3.1.1.3 Bảo quản và sơ chế hạt dầu sau thu hoạch Mục đích quá trình này nhằm khắc phục các nguyên nhân gây hư hỏng ảnh hưởng đến chất lượng hạt dầu Phương pháp sơ chế hạt dầu phụ thuộc vào đặc điểm, tính chất hạt dầu quy mô và điều kiện sản xuất chế biến Quá trình sơ chế hạt dầu tổng quát gồm các công đoạn sau: Hạt tươi ↓ Phơi sấy ↓ Làm ↓ Thông gíó cưỡng ↓ Làm nguội ↓ Bảo quản Hình 3.1 Các công đoạn sơ chế hạt dầu sau thu hoạch (i) Làm Tạp chất thường là chất vô ích quá trình bảo quản, chế biến, nó còn là nguồn sản sinh các loại vi sinh vật phá hoại các điều kiện sống bình thường hạt Hỗn hợp tạp chất thường làm cho sản phẩm có mùi khó chịu Mục đích quá trình làm hạt nhằm loại bỏ các tạp chất vô có hại đất, đá, sỏi, kim loại có hạt dầu làm tăng độ tro, giảm lượng lipid và protein hạt dầu, gây bẩn sản phẩm và hư hỏng máy móc quá trình chế biến Ngoài ra, còn loại các tạp chất hữu 30 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc cỏ rác, thân vỏ cây tồn theo hạt dầu sau thu hoạch gây tăng ẩm nguyên liệu, thúc đẩy quá trình tự bốc nóng và là nguồn cung cấp vi sinh vật có hại Các phương pháp làm hạt thường sử dụng : - Sàng - Sử dụng sức gió (khí động lực) - Sử dụng từ tính (nam châm) - Sử dụng sàng gió - Sử dụng môi trường lỏng (ii) Sấy hạt Quá trình sấy hạt trước bảo quản và chế biến giúp hạt có độ ẩm an toàn, không hư hỏng quá trình chế biến Ngoài ra, còn giúp diệt phần lớn vi khuẩn, sâu bọ ký sinh nhờ nhiệt độ sấy Dựa vào tính chất quá trình truyền nhiệt có thể sử dụng các phương pháp đối lưu, dẫn nhiệt hay xạ nhiệt để làm khô hạt Trong đó, sấy hạt nhờ vào quá trình đối lưu nhiệt phổ biến và mang lại hiệu cao Nguồn nhiệt sử dụng là không khí đốt nóng các sản phẩm cháy nhiên liệu qua lớp hạt ẩm Tùy thuộc vào mục đích sấy, độ ẩm ban đầu nguyên liệu, kích thước nguyên liệu có thể tiến hành sấy cùng chiều hay ngược chiều Phương pháp sấy đối lưu cùng chiều áp dụng nhiều (iii) Thông gió cưỡng Ý nghĩa chính quá trình thông gió cưỡng là hạ độ nhiệt và làm khô phần ẩm các đống hạt mà không cần phải đảo trộn chúng Ngoài thông gió cưỡng cho hạt còn có thể sử dụng tốt các phương án tổng hợp các máy sấy nhằm: - Sơ làm khô hạt kho trước chuyển sấy, - Làm nguội hạt sau sấy giúp tăng hiệu suất máy sấy, - Giảm độ ẩm hạt quá trình bảo quản, - Loại trừ các ổ tự bốc nóng hạt (iv) Làm nguội hạt Hạt khỏi thùng sấy thường có độ nhiệt cao, tiến hành bảo quản thường làm tăng độ ẩm hạt nước không khí ngưng tụ lại trên bề mặt lớp hạt Ngoài ra, quá trình làm nguội hạt thường làm giảm thêm lượng ẩm hạt khoảng 1% 31 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Nguyên tắc chính quá trình làm nguội hạt sử dụng không khí mát thổi qua các hộp chóp và hạt thì rơi phía ngoài chóp (v) Bảo quản hạt Để bảo quản hạt khô thường sử dụng các xilô chứa hạt Trong quá trình bảo quản, cần kiểm tra thường xuyên tình trạng hạt thông qua việc xác định độ nhiệt, độ ẩm, số acid hạt nhằm phát và khắc phục kịp thời tình trạng hư hỏng có khối hạt 3.1.2 Giai đoạn tiền xử lý hạt dầu Các hạt có dầu thường chứa từ 1/ đến 3/ lipid Thành phần lipid này không nằm dạng tự mà kết hợp chặt chẽ với các thành phần khác nguyên liệu protein, glucid và giữ lại nội bào hạt Chính vì nguyên nhân này, hạt dầu trước tách chiết cần phải trải qua quá trình chuẩn bị nhằm mục đích: - Tăng hiệu suất quá trình trích ly: Dầu di chuyển ngoài bề mặt hạt qua các công đoạn chuẩn bị - Giúp nguyên liệu có cấu trúc tính chất phù hợp cho quá trình - Giảm hao tốn nguyên liệu Hai công đoạn chủ yếu quá trình tiền xử lý là tách vỏ hạt và nghiền hạt dầu 3.1.2.1 Tách vỏ hạt (i) Mục đích (ii) - Tăng hàm lượng dầu nguyên liệu chế biến: Dầu mô tập trung chủ yếu nhân hạt, vỏ và vỏ hạt có lượng ít với thành phần không giống thành phần lipid nhân Vì chế biến hầu hết các loại hạt dầu cần tiến hành tách nhân, mô chứa dầu chủ yếu khỏi lớp vỏ ngoài hạt chứa ít dầu Ngoài ra, vỏ và vỏ hạt có tính xốp, hấp thu dầu, hình thành liên kết giữ dầu lại vỏ, tăng tổn thất dầu - Nâng cao suất thiết bị công nghệ: Vỏ và vỏ hạt có độ bền lớn nhiều so với nhân gây giảm hiệu suất làm việc máy, thiết bị, gây chóng mòn các phận làm việc máy - Tăng chất lượng dầu: Lipid vỏ hạt với thành phần chủ yếu là sáp và các chất tương tự lẫn vào dầu làm giảm giá trị cảm quan chất lượng dầu Phương pháp tách vỏ hạt Quá trình tách vỏ hạt bao gồm các bước chính: phá vỡ vỏ hạt, xay xát và phân ly hỗn hợp sau xay Tùy thuộc tính chất lý các mô hạt dầu, máy xay xát vỏ thiết kế quy trình làm việc theo các nguyên lý khác Yêu cầu các máy xát vỏ là phá vỡ 32 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc vỏ, giữ cho nhân không xay xát Khi xát vỏ, công chi dùng cho phá vỡ vỏ và giải phóng nhân Dưới tác động tải trọng đập lên vỏ hạt, vỏ bị phá vỡ Các phương pháp phá vỡ vỏ hạt thường sử dụng công nghệ sản xuất dầu: - Phá vỡ vỏ hạt ma sát với bề mặt nhám Sử dụng thiết bị có vành nhám trên thân hay máy xát khí động học, chuyển hạt vào máy với vận tốc xác định, tiếp xúc bề mặt hạt với bề mặt nhám hình thành lực cản hãm chuyển động hạt, vỏ tróc khỏi nhân - Phá vỡ vỏ hạt va đập lên bề mặt rắn Nguyên lý: Vỏ hạt chuyển động với vận tốc nào đó (không cố định) va đập lên bề mặt rắn chuyển động, vỏ hạt vỡ tách khỏi nhân Tùy thuộc loại hạt mà vận tốc dòng hạt khác Thí dụ tách quá trình tách vỏ hạt hướng dương, với vận tốc 10 m/s, vỏ bắt đầu tróc khỏi hạt, tăng vận tốc 65 m/s, vỏ bị phá vỡ hoàn toàn, nhiên với vận tốc này, tỷ lệ hạt bể là 25% Thiết bị sử dụng cho quá trình tách vỏ hạt theo phương pháp này có thể là máy xát kiểu cánh búa, máy xát ly tâm - Phá vỡ vỏ hạt cắt hạt cấu dao Nguyên lý: Hạt rơi vào khe các dao chuyển động và dao tĩnh, các lưỡi dao bố trí trên đĩa quay xát vỏ, giải phóng nhân Thiết bị: Máy xay dĩa, xay dao - Phá vỡ vỏ hạt nén ép khe các trục quay Hạt rơi vào khe trục quay máy cán đôi trục, có bề mặt nhẵn và mặt nhám, rãnh khía bị nén, vỏ bị xé nứt và tách khỏi nhân (iii) Các nhân tố ảnh hưởng đến xay xát vỏ hạt - Độ ẩm Trong trường hợp độ ẩm vỏ < độ ẩm nhân: phá vỡ vỏ khô giòn, nhân ẩm dai, giữ nguyên hình dạng nhân và dễ dàng tách khỏi vỏ Với độ ẩm khối hạt khác nhau, vỏ tróc không quá trình xay xát Tùy thuộc loại hạt, yêu cầu độ ẩm khác Nhìn chung, độ ẩm phù hợp nằm khoảng từ 7%- 8% Độ ẩm hạt thấp, chi phí điện giảm hạt quá khô, dễ vỡ Khi độ ẩm hạt tăng: Nếu cỡ hạt chỉnh phù hợp với vận tốc, vỏ dễ bị phá vỡ, lượng nhân nguyên cao, chi phí điện tăng Trường hợp cỡ hạt không phù hợp với vận tốc, lượng nhân nguyên giảm rõ rệt - Kích thước hạt Khối hạt đồng kích thước, hiệu xát vỏ tăng, dễ dàng điều chỉnh chính xác chế độ làm việc máy xát 33 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Với khối hạt có cùng độ ẩm, hạt lớn dễ tróc vỏ hạt bé, đồng thời việc tiêu thụ điện ít Thí dụ: Hạt hướng dương có độ ẩm 6-7 %, với cỡ hạt mm, vận tốc xát 31m/s; với cỡ hạt < 6mm, vận tốc xát 34 m/s - Đặc điểm hạt Hạt có phẩm chất khác kích thước, độ dày vỏ, tỷ lệ vỏ/nhân khác nhau, hiệu xát khác Hạt có độ bền lớn, cỡ hạt nhỏ, khối lượng nhỏ, nhân nhiều, vận tốc phá vỡ vỏ tăng - Động lực phá vỡ vỏ hạt Vỏ hạt chịu tác dụng ngoại lực cánh búa tay quay va đập lên hạt- lực nén đẩy, lực ma sát các hạt với nhau, ma sát hạt và thiết bị Ngoài ra, hạt còn chịu tác động nội lực là lực uốn cong, lực biến dạng đàn hồi hạt Hạt chịu nén động học mối liên hệ bền vững nhân và vỏ, hạt bị rạn nứt, nhân tách khỏi vỏ hạt Vỏ hạt còn cạnh biên các cánh búa làm vỡ bị vỡ lúc bay từ mặt cánh búa vào thành lòng máy Những hạt búa đập không đủ lực làm vỡ vỏ, văng vào mặt ráp lòng máy bị vỡ tiếp tục (iv) Phân ly hỗn hợp xay Thành phần hỗn hợp sau xay chủ yếu gồm: - Nhân nguyên, nhân nửa, - Mảnh nhân vỡ lớn, nhỏ, trung bình, - Vỏ nguyên, nát, - Bụi dầu (cám) 3.1.2.2 Phương pháp tách vỏ khỏi nhân Sau quá trình xay, để có thể tách riêng thành phần hỗn hợp khỏi nhau, quá trình phân ly sàng phân loại kích thước hay sử dụng tính chất khí động học các thành phần để phân ly nhờ quạt gió ứng dụng Các thiết bị phân ly thường dùng như: - Sàng quạt Nhiệm vụ chủ yếu máy sàng quạt là loại bỏ triệt để vỏ khỏi nhân với tổn thất dầu theo vỏ ít Máy sàng quạt làm việc bình thường sản xuất khô dầu có độ vỏ thấp, tỷ lệ vỏ cho phép nhân không lớn 1,6%, thông thường không vượt quá 3% Khi dùng nhân để trích ly, tỷ lệ vỏ cho phép nhân không lớn 8% nhằm trợ giúp cho 34 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc quá trình khuếch tán dầu Hàm lượng dầu vỏ thải không vượt quá 0,5% Năng suất: 50-60 hạt/ngày - Sàng điện Máy sàng điện gồm phần: phần tĩnh điện (điện cực) và phần khung sàng phân tách nhân và vỏ dựa trên khác biệt tính chất vật lý và điện lý chúng Năng suất 200 hạt/ngày Tỷ lệ nhân lẫn theo vỏ <0,26% Hiệu suất phân ly 97,6- 98,2% - Sàng đập Máy sàng đập làm việc theo nguyên lý tác động học lên hỗn hợp xay Quá trình tách nhân khỏi vỏ, hạt nguyên vỏ, hạt bị cắt dập thực theo bước: - Đầu tiên đập tung nhân khỏi các hạt đã bị vỡ và vỏ - Tách riêng nhân khỏi vỏ sàng Lượng hạt nguyên vỏ lẫn theo vỏ thải ≤ 1% - Sàng tinh Máy làm liên hợp máy sàng lắc kép và quạt gió Hỗn hợp xay phân lên mặt sàng trên Nhân và các phần vỏ vụn lọt sàng rơi xuống mặt sàng Hạt nguyên vỏ, nhân nguyên và vỏ không lọt sàng rơi vào vùng hộp gió Quạt hút lấy vỏ dẫn theo dòng không khí vào xylon, sau đó vào máy sàng đập, hạt không lọt sàng trên, rơi xuống hộc chứa, từ đó đem xay lại Nhân và vỏ vụn rơi xuống mặt sàng chia thành phần: nhân lọt sàng rơi xuống hứng , vỏ không lọt sàng trượt trên bề mặt sàng xuống hộp gió Dòng không khí quạt gây tiếp tục hút phần vỏ, phần vỏ còn lại trên mặt sàng rơi chung với dòng nhân lọt mặt sàng Năng suất máy sàng tinh 70 hạt/ ngày Nhân khỏi sàng máy sàng tinh có lượng vỏ không lớn 1012% 3.1.2.3 Nghiền nguyên liệu chứa dầu (i) Mục đích - Phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu chứa dầu để dầu dễ dàng thoát khỏi phần protein ép trích ly - Tạo tính đồng cho khối bột nghiền, đây là điều kiện thuận lợi cho quá trình chưng sấy sau này Nếu khối bột nghiền có hình dạng và kích thước không đều, hiệu suất ép tách dầu mức độ thấp (ii) Kỹ thuật nghiền Muốn phá vỡ tế bào vật thể cứng thường phải sử dụng lực học Tùy thuộc độ bền học loại nguyên liệu mà sử dụng các loại lực nghiền khác Do đó việc chọn loại thiết bị nghiền phải dựa vào tính chất học nguyên liệu kết hợp với yêu cầu bột nghiền 35 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Các loại máy nghiền thường sử dụng: nghiền trục (máy cán trục), nghiền búa, nghiền đĩa Trong đó, máy nghiền trục sử dụng phổ biến Tùy thuộc loại nguyên liệu, điều kiện nghiền khác nhau: - Đậu phộng - Độ ẩm trước nghiền < 8,5% - Sử dụng máy nghiền đôi trục - Mức độ phá vỡ nhân (lượng bột lọt sàng các đường kính khác nhau): Với đường kính d= 1mm là 10-15%, d= mm đạt 70-80% - Dừa Cùi dừa có hàm lượng dầu cao, kích thước dày và dài Do đó, trước nghiền cần cắt cùi dừa thành mảnh có chiều dài 20- 25 mm Nghiền qua thiết bị : - Nghiền búa đến kích thước lọt qua lỗ rây d=1 mm là 15% - Nghiền nhỏ máy nghiền đôi trục - Đậu nành (đậu tương) Đậu nành có hàm lượng dầu tương đối cao, kích thước hạt nhỏ, thường sử dụng máy nghiền đôi trục hay trục, có rãnh khía Mức độ phá vỡ nhân d= 1mm xấp xỉ 60% (iii) Sự biến đổi tính chất nguyên liệu quá trình nghiền - Sự phá hủy cấu trúc tế bào Ưu điểm tiến hành nghiền các hạt chứa dầu là cấu trúc các mô tế bào bị phá vỡ, dầu từ bên nội bào giải phóng ngoài bề mặt, tăng hiệu suất quá trình ép hay trích ly Tuy nhiên, quá trình này làm cho bề mặt tự nguyên liệu trở nên lớn, dầu trên bề mặt nguyên liệu tiếp xúc với không khí, quá trình oxy hóa dầu (ôi hóa) diễn nhanh chóng Trong quá trình nghiền, phần dầu tế bào thoát trên bề mặt và nằm lại đó tác dụng lực liên kết phân tử, phần dầu còn sót lại nằm yên các mảnh tế bào bị phá hủy, gây tổn thất dầu Nếu lực nghiền càng nhỏ thì hàm lượng dầu giữ lại nguyên liệu càng nhiều - Biến đổi hóa học và sinh hóa hạt nghiền Dầu nội bào sau giải phóng việc phá vỡ cấu trúc tế bào nghiền, hấp phụ trên diện tích rộng lớn bề mặt các hạt bột Trong quá trình đó, nguyên liệu nguyên liệu có biến đổi hóa học và sinh hóa định Nguyên nhân chủ yếu do: - Tác động học lực nghiền - Tác động nhiệt sinh ma sát nguyên liệu với bề mặt nghiền và nguyên liệu với nguyên liệu 36 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Sự biến đổi sinh hóa thường xảy quá trình nghiền chủ yếu là biến tính protein với mức độ khác tác động tác động nhiệt Tuy nhiên, biến tính này không sâu sắc thời gian tác động lực nghiền và nhiệt lên nguyên liệu không dài Ngoài ra, quá trình nghiền hạt còn là nguyên nhân làm cho các hệ enzyme tế bào bị phá vỡ đã giảm phần hoạt tính, sau bị phá vỡ cấu trúc, tạo khả tiếp xúc dầu và oxy, không khí ẩm khí quyển, các quá trình oxy hóa và thủy phân dầu diễn ra, cường độ hô hấp hạt tăng Trên bề mặt bột, có phát triển mạnh các hệ vi sinh vật, gây dầu và các thành phần khác protein, glucid Cường độ các quá trình phá hủy xảy bột càng mạnh dầu giải phóng dạng lớp màng mỏng, phủ bề mặt bên mặt ngoài hạt bột (iv) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền - Độ ẩm nguyên liệu Hạt ẩm dẻo ít dòn hạt khô, làm cho biến dạng dẻo tăng độ ẩm hạt tăng Hạt ẩm, nghiền bị cán dẹp, không bị đập vỡ, dễ bết vào trục nghiền, bột nghiền thoát khỏi khe trục có dạng dẹt, đó từ hạt khô thu bột tơi mịn, nhiều cám, Độ ẩm hạt và nhân ảnh hưởng lớn đến hiệu suất nghiền: Độ ẩm thích hợp cho quá trình nghiền tùy thuộc vào loại nguyên liệu, hàm lượng dầu loại nguyên liệu Đối với hạt có chứa hàm lượng dầu cao, độ ẩm nguyên liệu càng thấp, và ngược lại, hạt có hàm lượng dầu thấp, độ ẩm có thể cao Thí dụ : Đối với đậu phộng, độ ẩm giới hạn là 6- 7% Đối với dừa, độ ẩm giới hạn là 7-8 % - Hàm lượng dầu nguyên liệu Hạt có hàm lượng dầu cao, độ nhớt cao, vào khe trục, tiên bị các trục nén dầu thoát và bôi trơn bề mặt nghiền, giảm ma sát nguyên liệu và bề mặt nghiền, các trục bột vào khe khó, làm giảm hiệu suất nghiền - Nhiệt độ nghiền Khi nhiệt độ tăng, tính dẻo nguyên liệu tăng, khó nghiền đạt yêu cầu thích hợp Với độ ẩm thích hợp, nhiệt độ nghiền không lớn nhiều so với nhiệt độ không khí Nhiệt độ nghiền thích hợp 25-45oC (v) Các tiêu bột nghiền - Độ nhỏ và mỏng: Bột nghiền càng mỏng càng nhỏ, dầu nguyên liệu dễ dàng tách ép hay trích ly, khối bột dễ tiếp xúc với nhiệt và 37 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc nước nồi chưng Bột quá vụn dễ vón cục, cánh khuấy khó làm việc, không thoát chưng và sấy - Tỷ lệ vỏ lẫn bột: Vỏ càng nhiều tỷ lệ tổn thất dầu theo khô dầu càng lớn, chất lượng dầu và khô dầu càng kém Tỷ lệ vỏ lẫn bột xác định hàm lượng xơ bột nghiền và nhân hạt - Độ acid và mùi: Đây là tiêu quan trọng trường hợp bột nghiền không sử dụng Bột có độ acid, mùi mốc hắc cần đem chế biến riêng (thành phẩm có chất lượng xấu) Mặc dù vậy, khối bột sau nghiền khó đạt đồng cao Nguyên nhân chủ yếu độ bền thân vật thể phân bố không trên toàn cấu trúc hạt Chính vì thế, có ngoại lực tác động vào thì phân hủy xảy khu vực có phản kháng yếu Mặt khác, ngoại lực tác động lên vật thể phân bố không cường độ và phương lực Ở góc cạnh, vật thể rắn chịu tác dụng lực lớn, đó, phân hủy xảy mạnh Ở máy nghiền trục, tượng này diễn phức tạp vì hạt rơi vào khe trục thì vị trí hạt nằm khe trục không giống nên chịu tác động lực không Hơn nữa, thân nguyên liệu có kích thước khác nên tác động học lực nghiền, nguyên liệu bị vỡ thành mảnh có kích thước khác Ngoài ra, thay đổi hóa học và sinh hóa nên bột nghiền dễ bị chua, số acid tăng cao, khó bảo quản Cần tiến hành nghiền và chứng sấy song song, tránh việc thay đổi chất lượng dầu và hiệu tách dầu 3.1.3 Chưng sấy bột nghiền (gia công nhiệt ẩm) 3.1.3.1 Mục đích - Chưng sấy bột nghiền là quá trình gia công nhiệt ẩm cho khối hạt nhằm mục đích chủ yếu là tạo đồng cho khối hạt và tạo điều kiện tốt cho quá trình tách chiết dầu đạt hiệu cao Quá trình chưng sấy phá vỡ liên kết tự nhiên phần béo và phần không béo, giúp dầu thoát dạng tự tác dụng nước và nhiệt - Ngoài ra, nhờ vào các tác động này đã tạo cho dầu có độ nhớt thích hợp (thấp nhất), tạo tính linh động cho dầu - Vô hoạt enzyme không mong muốn, xúc tác quá trình phân hủy dầu (lipase, lipoxygenase, phospholipase) - Làm tính độc nguyên liệu nguyên liệu có chứa độc tố - Mặt khác, chưng sấy còn làm thay đổi phần mặt hóa học theo chiều hướng tích cực cho các giai đoạn nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối: Protein bị biến tính nhiệt nên tính dẻo bột ép tăng, độ tiêu hóa khô dầu tốt 38 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 3.1.3.2 Các biến đổi bột nghiền chưng sấy Do ảnh hưởng nhiệt và nước chưng sấy, các chất khối bột nghiền có thay đổi tính chất vật lý, hoá, sinh… (i) Các biến đổi vật lý Trong giai đoạn làm ẩm, các chất phi lipid trương nở Nhờ quá trình làm ẩm thực nhiệt độ không cao (50-600C) nên bột trạng thái liên kết và trương nở không bị hồ hóa, điều này giúp cho tính dẻo bột tăng lên Trong các hạt bột đã trương nở mối liên hệ dầu và các thành phần phi lipid bị yếu đi, chiều dày các màng dầu tăng dần và chuyển lên trên bề mặt các hạt bột Do phần ưa nước hút nước trương nở, thể tích bột tăng lên Khi đó dầu từ bên các khe vách chuyển phía mặt ngoài Tốc độ trương nở lúc bắt đầu hút nước lớn, sau đó giảm dần và đến cuối quá trình thì bột không còn hút nước Tốc độ thấm nước bột phụ thuộc vào: - Điều kiện làm ẩm, chủ yếu là đảo trộn, - Tính chất háo nước nguyên liệu, - Khối lượng nước làm ẩm, - Hàm lượng dầu nguyên liệu Ở giai đoạn sấy, nhiệt độ tăng đến 105oC nhằm bốc thoát bớt phần nước, điều này dẫn đến biến tính protein làm thay đổi đặc tính bột, bột trở nên cứng và có tính đàn hồi Sự biến tính protein giúp cho liên kết với dầu giảm, độ nhớt dầu giảm làm tăng tính linh động dầu, dầu dễ dàng thoát ép Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng đến 150-180oC, bột chưng sấy trở nên chảy lỏng, mặc dù protein biến tính sâu sắc (ii) Biến đổi hoá học Các chất protein bột chưng sấy nhiệt độ 75-80oC và độ ẩm 10% đã bị biến tính sâu sắc Mức độ biến tính các chất protein thời gian gia công nhiệt ẩm phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian chưng sấy Dưới tác dụng nhiệt độ, các glucid và protein tương tác theo phản ứng caramel và Melanoidin Hai phản ứng này tạo các sản phẩm có màu sẫm làm cho khô dầu và dầu bị sẫm màu, gây ảnh hưởng đến chất lượng dầu và khô dầu Quá trình gia nhiệt còn làm cho liên kết phospholipid với các thành phần khác bị cắt đứt, giải phóng phospholipid tự Phospholipid tự dễ hòa tan dầu làm cho hàm lượng phospholipid dầu tăng Nhiệt độ còn là nguyên nhân thúc đẩy các quá trình oxy hóa dầu làm giảm chất lượng dầu (iii) Các biến đổi sinh hoá Ở giai đoạn đầu chưng sấy, nhiệt độ không cao (50-60oC), đồng thời độ ẩm tăng nên cường độ hoạt động các enzyme thủy phân dầu tăng Song song đó, sống và hoạt động các vi sinh vật tăng làm ảnh hưởng không tốt đến chất lượng bột 39 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc chưng sấy Ở nhiệt độ cao hơn, giai đoạn sấy, hoạt động các enzyme và các vi sinh vật bị ức chế vì protein bị biến tính 3.1.3.3.Yêu cầu đặc tính kỹ thuật bột chưng sấy Bột chưng sấy phải có đặc tính kỹ thuật phù hợp với điều kiện làm việc máy ép trích ly Tùy theo loại nguyên liệu, cấu thiết bị mà bột chưng sấy có đặc tính kỹ thuật khác nhau, yêu cầu chung quan trọng là mức độ đồng khối bột - Mức độ đồng chung: khối bột phải có tính đồng kích thước, hình dạng, độ ẩm, tính dẻo, đàn hồi - Mức độ đồng nội tại: đồng đặc tính bề mặt và đặc tính bên các phân tử bột Nếu bột không đạt độ đồng chung đồng nột thì hiệu thoát dầu giảm Tuy nhiên, thực tế sản xuất khó đạt hai độ đồng này Độ ẩm khối bột sau chưng sấy thường từ 8-12% 3.1.4 Chiết tách dầu quá trình ép 3.1.4.1 Cơ sở lý thuyết quá trình ép dầu Khởi đầu quá trình chiết tách dầu tiến hành biện pháp ép sử dụng nước, tiến trình này thực theo biện pháp thủ công, gián đoạn (batch) Đến năm 1092, quá trình tách chiết dầu liên tục thiết bị ép trục vít đã Anderson phát minh và đưa vào sử dụng Cơ chế ép tách trục vít này dựa trên việc thiết kế cấu tạo thể tích giảm dần vít Archimede lòng ống Ngay lập tức, chế này ứng dụng phương pháp tiêu chuẩn và phổ biến cho quá trình chiết tách dầu hầu hết nguyên liệu Thiết bị ban đầu này đã cải tiến và hoàn thiện dần, giúp hiệu suất tách dầu ngày càng nâng cao Nhờ thiết kế đặc biệt vít tải, dầu giải phóng khỏi bột nghiền tạo thành áp lực máy ép - nén nguyên liệu và sức phản kháng nguyên liệu: Bột chưng sấy sau đã chuẩn bị có cấu trúc đàn hồi và lý định, phần protein bột có tính dẻo cao, dễ dàng biến dạng không phục hồi trạng thái cũ Dầu phân bố các khe vách và trên mặt các hạt bột là chất lỏng, độ nhớt nhỏ nhiệt độ cao Khi bột bị ép lòng máy, áp lực hình thành giúp dầu từ các khe vách thoát Sự thay đổi áp lực lớn hay nhỏ phụ thuộc vào cấu tạo lòng ép, trục vít và đặc tính lý bột ép - Cấu tạo thiết bị: Sự thay đổi đường kính lòng ép, chiều dài bước vít, gạt cửa khô - Đặc tính lý bột ép: + Bột nhão, nước đặc, máy không tạo áp lực 40 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc + Bột khô, trục vít không quay được, gây hư máy Trường hợp thiết bị có thể làm việc được, áp lực tạo thành thường cao, nhiệt độ ép cao, bột sẫm màu, khô dầu có màu nâu xám Nếu áp lực tăng cao, tính chảy dẻo bột tăng, làm tắc khe thoát dầu 3.1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách dầu (i) Mức độ nghiền hạt Bột chưng sấy không đồng đều, khả hút ẩm với lượng cần thiết không đồng tốc độ, lượng ẩm phân phối không đồng toàn khối bột, hiệu suất chiết tách giảm Ngoài ra, cấu trúc bột nghiền phải phá vỡ mức tối đa vì bột nghiền có kích thước lớn, đường dầu dài nên dầu khó thoát tác dụng lực khuấy (ii) Số lượng vỏ lẫn khối bột nghiền Vỏ lẫn khối bột nhiều, lượng nước làm ẩm tăng, thời gian, ngoài vỏ có thành phần chủ yếu là cellulose khả hút dầu cao làm giảm hiệu suất (iii) Mức độ làm ẩm và nhiệt độ chưng sấy Mức độ làm ẩm và nhiệt độ chưng sấy phải thích hợp để bột có tính chất lý thích hợp (dẻo, đàn hồi) Ở trạng thái này, tác động cánh khuấy, dầu thoát dễ dàng - Nếu bột quá khô chưng sấy bột không dẻo, không bị vón thành cục có kích thước định Khi ép, bột rời rạc, dầu không thoát - Nếu bột quá nhão, dầu giữ lại các khe vách tế bào, các tế bào lại liên kết chặt chẽ với bột quá ướt, làm tắc các đường thoát dầu (iv) Thời gian thoát dầu Ứng với thiết bị (có thể tích, tốc độ khuấy, diện tích và vị trí lỗ lưới thoát dầu khác nhau) cần thời gian thoát dầu định Thời gian thoát dầu tính hiệu số thời gian từ lúc bột vào đến khô dầu thoát Chính vì thế, thời gian thoát dầu ngắn, dầu thoát chưa hết; ngược lại, thời gian thoát dầu dài, suất giảm (v) Cấu tạo thiết bị Mức độ tách kiệt dầu từ bột còn phụ thuộc vào nét đặc biệt kết cấu lòng ép, cỡ hình gân vít, bước vít 3.1.4.3 Các biện pháp ép dầu Tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu, việc chiết tách dầu từ hạt dầu thực theo các biện pháp khác nhau: Chiết tách theo giai đoạn (ép sơ trước ép kiệt hay trích ly) hay ép trực tiếp (1 giai đoạn) 41 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Ép sơ bộ: sử dụng thiết bị ép dầu có áp suất tạo thành thấp, điều này dẫn đến lượng dầu còn sót lại bánh dầu khoảng 15-25% Lượng dầu còn lại tách chiết biện pháp trích ly hay sử dụng thiết bị ép kiệt - Ép trực tiếp: máy ép thiết kế với áp suất tạo thành ép cao hơn, dầu chiết tách khỏi nguyên liệu với hiệu suất cao, lượng dầu còn lại khô dầu dao động khoảng 4-7% Kỹ thuật này yêu cầu lượng sử dụng lớn hơn, đồng thời nhiệt độ bánh dầu gia tăng suốt tiến trình ép Điều này có thể là nguyên nhân làm cho dầu dễ bị oxy hóa và ôi hóa, đồng thời xảy các biến đổi làm giảm phẩm chất dầu Chính vì thế, việc làm lạnh hệ thống suốt quá trình ép cần thiết phải tiến hành nhằm ngăn cản tác động xấu nhiệt độ Cho đến trước năm 1990, quá trình tách chiết dầu ép kiệt lần ít sử dụng lượng dầu sót lại sau ép cao Tuy nhiên, vấn đề bảo vệ môi trường, quá trình ép kiệt áp dụng rộng rãi nhằm hạn chế lượng dung môi sử dụng và thải loại Ngoài biện pháp ép trục vít thông thường, số loại dầu có chất lượng cao dầu olive thường tách chiết ép lạnh Ở phương pháp này, không có giai đoạn xử lý nhiệt áp dụng cho nguyên liệu trước tách chiết thiết bị ép trục vít Quá trình ép lạnh sử dụng nhằm mục đích ngăn cản quá trình phát sinh mùi dầu Sơ đồ tổng quát quá trình chiết tách dầu từ hạt chứa dầu tổng hợp hình 3.2 Nguyên liệu Hạt dầu, thu hoạch Tiền xử lý Làm sạch, sấy khô Giảm kích thước Hạt dầu, bảo quản Tách vỏ, nghiền Xử lý nhiệt - ẩm Chưng sấy bột nghiền Ép sơ Chiết tách dầu Nghiền tơi Giai đoạn trung gian Chiết tách dầu Bánh dầu Ép kiệt Trích ly Toasting Sau xử lý Sản phẩm cuối Bột (flakes) Dầu thô Bánh dầu Bã dầu Loại dung môi Thủy hóa Dầu thô Hình 3.2 Sơ đồ chiết tách dầu từ hạt dầu 42 Lecithin Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 3.1.5 Chiết tách dầu phương pháp trích ly Trích ly dầu thực dựa trên đặc tính hòa tan tốt dầu thực vật các dung môi hữu không cực xăng, hecxan, dicloetan , chủ yếu là hexan Việc chuyển dầu phân bố bên mặt ngoài các cấu trúc vật thể rắn hạt, bột chưng sấy, khô dầu vào pha lỏng dung môi là quá trình truyền khối xảy lớp chuyển động, dựa vào chênh lệch nồng độ đầu nguyên liệu và dòng chảy bên ngoài Khai thác dầu phương pháp trích ly đem lại hiệu kinh tế cao, nhiều nước trên giới áp dụng có nhiều ưu điểm: - Máy móc thiết bị giới hóa và tự động hóa hoàn toàn nên quy trình sản xuất liên tục, suất thiết bị cao, thao tác dễ dàng, hiệu suất lao động cao - Trích triệt để hàm lượng dầu từ nguyên liệu, hàm lượng dầu còn lại bã thấp (0,1- 0,3%) Do đó, dầu tổn thất quá trình sản xuất không đáng kể - Đối với các loại nguyên liệu có chứa hàm lượng dầu thấp (17- 18%) và loại nguyên liệu chứa dầu quý thì dùng phương pháp trích ly có hiệu khai thác cao Tuy nhiên, quá trình trích ly đòi hỏi hệ thống trích ly phải đảm bảo, tránh tượng cháy nổ dung môi có nhiệt độ sôi thấp, dung môi sử dụng có chất lượng cao, phù hợp với loại nguyên liệu nhằm tránh tổn thất giảm phất chất dầu 3.1.5.1 Bản chất hóa lý quá trình trích ly Bản chất quá trình trích ly là quá trình ngâm chiết dầu dung môi hữu Đây là kết quá trình kết hợp: - Sự di chuyển vật lý dầu từ hạt, - Khử dung môi và hạt đã tách dầu: sản phẩm là khô dầu sử dụng chế biến thức ăn gia súc, - Tách loại dung môi từ dầu đã trích ly, - Thu hồi dung môi cho các quá trình sử dụng lại Việc chuyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi thực nhờ vào quá trình khuếch tán, đó: - Khuếch tán phân tử (20%): Chuyển dầu từ nội tâm nguyên liệu vào dung môi - Khuếch tán đối lưu (80%): Chuyển dầu từ bề mặt nguyên liệu vào dung môi Quá trình trích ly dầu thực vật diễn theo giai đoạn: Giai đoạn đầu (Khuếch tán đối lưu dầu thực vật vào dung môi) Trước tiên diễn thấm ướt dung môi trên bề mặt nguyên liệu, sau đó đó thấm sâu vào bên nguyên liệu tạo mixen (dung dịch dầu dung môi) Sau đẩy các bọc không khí khe vách tế bào ngoài, mixen chiếm đầy các khe vách trống 43 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc đó và thực hòa tan dầu trên lớp bề mặt Sau đó nhờ dung môi đã thấm sâu vào các lớp bên trong, tiếp tục hòa tan dầu đã phân bố các ống mao dẫn bọc kín Quá trình hòa tan dầu vào dung môi tiếp tục diễn đến đạt cân nồng độ mixen lớp bên với lớp mặt ngoài nguyên liệu Việc tạo mức chênh lệch thường xuyên ổn định nồng độ mixen nguyên liệu và bên ngoài nhờ dòng dung môi chuyển động mang nguyên liệu trích ly Giai đoạn hai (Khuếch tán phân tử dầu thực vật vào dung môi) Dung môi tiếp tục thấm sâu qua các thành tế bào chưa bị phá vỡ và hòa tan dầu các khe vách tế bào Lượng dầu còn sót lại nội tâm nguyên liệu chiếm khoảng 20% đó dung môi thấm khó khăn vào các tế bào chưa bị phá vỡ này Độ hòa tan các chất phụ thuộc vào lực tương tác các phân tử dung môi và chất tan Cường độ lực tương tác này độ thấm điện môi định, thể mức phân cực các thành phần hợp thành phân tử chất đó Do đó các loại dầu thực vật hòa tan tốt các dung môi có độ thấm điện môi gần với độ thấm điện môi dầu thực vật (Độ thấm điện môi các loại dầu thực vật nằm khoảng 3,0- 3,2) Các dung môi có độ thấm điện môi >20 có khả hòa lẫn nước (bảng 3.1) Bảng 3.1 Độ thấm điện môi số dung môi hữu (nhiệt độ 20oC) Dung môi hữu Độ thấm điện môi Xăng 2,00 Hexan 1,89 Benzen 2,20 Dicloetan 10,36 Axeton 21,50 Ngoài ra, dầu thực vật còn có lượng acid béo tự do, số lượng acid béo tự tăng, tính hòa tan dầu dung môi tăng Dầu các dung môi hữu tạo thành dung dịch phân tử (dung dịch thật: lipid, acid béo tự cần thiết, vitamin tan dầu,lipid mang sắc tố ), lúc đó, dầu chiết từ nguyên liệu có dầu điều kiện sản xuất kéo theo với dầu lượng các hợp chất không có tính béo (phospholipid, sáp, cặn xà phòng) chuyển vào dung môi làm cho mixen có tính keo Vì vậy, mixen vừa là dung dịch có đặc tính phân tử vừa có đặc tính keo 3.1.5.2 Các dạng thiết bị trích ly dầu Thiết bị trích ly thường có cấu tạo phức tạp đảm bảo tính an toàn Tùy thuộc loại nguyên liệu mà các quá trình trích ly khác áp dụng Hiện có hai loại thiết bị trích ly sử dụng phổ biến: Thiết bị trích ly ngâm chiết (Percolation extractor) và thiết bị trích ly kiểu nhúng (Immersion extractors) 44 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm (i) Trần Thanh Trúc Thiết bị trích ly ngâm chiết (Percolation extractor) - Dung môi bơm vào hệ thống và phân phối thông qua hệ thống băng chuyền bánh dầu, có chiều dày thay đổi theo kiểu trích ly ngược dòng - Kiểu thiết kế khác tùy thuộc vào hãng thiết kế, quá trình sản xuất (ii) Thiết bị trích ly kiểu nhúng (Immersion extractors) - Hạt ngâm hoàn toàn dung môi - Quá trình trích ly cần khuấy đảo liên tục nhằm trách việc hình thành nồng độ dung môi cục số vị trí Trong trường hợp này, hình thành phần tử nhỏ tăng - Thiết bị hoạt động liên tục gián đoạn Thiết bị trích ly Hildebrandt sử dụng phổ biến quá trình trích ly kiểu nhúng (hình 3.3) Nguyên liệu trích ly Bã dầu sau trích ly Dung môi Hình 3.3.Thiết bị trích ly Hildebrandt 3.1.5.3 Dung môi trích ly dầu (i) Các loại dung môi thông dụng ♣Xăng: Cấu tạo gồm chuỗi hydrocacbon mạch thẳng, chưa no hay dẫn xuất hexobenzen và các đồng đẳng Ngoài ra, thành phần xăng còn có các hydrocacbon no Nhiệt độ sôi khoảng 70- 120oC Xăng không tan nước Khả hòa tan dầu mỡ xăng là 1:5, khả hòa tan dầu mỡ tăng tăng phần nhẹ có nhiệt độ sôi thấp ♣n- hexan: Chất lỏng, dễ bay hơi, nhiệt độ sôi từ 66,7- 69,3oC Khối lượng riêng 663 kg/m3 15oC n- hecxan là loại xăng thành phần không lẫn hydrocacbon chưa no và thơm, có khả hòa tan dầu và mỡ tỷ lệ nào 45 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc ♣Propan và butan: Dung môi tiên tiến, sử dụng áp suất dư 0,4- 1,2 MPa rút ngắn quá trình trích ly 2- lần Dung môi này hòa tan lượng nhỏ các chất không có đặc tính béo ♣ Rượu etylic: Chất lỏng, nhiệt độ sôi 78,3oC, nhiệt độ bắt lửa 404oC Rượu tan nước tỷ lệ nào Tuy nhiên, có thể dùng rượu etylic 96% để trích ly dầu nành ♣Axeton: Chất lỏng, có mùi đặc trưng, nhiệt độ sôi 56oC Hơi aceton không khí có thể bắt lửa, axeton hòa tan tốt nước tỷ lệ nào, khả hòa tan dầu mỡ là 1:5 Axeton là dung môi chuyên dùng nguyên liệu chứa dầu có lẫn nhiều phospholipid 46 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc (ii) Yêu cầu chung dung môi trích ly dầu - Đáp ứng yêu cầu kinh tế, đảm bảo vận tốc quá trình trích ly, ít tổn thất thu hồi, trích kiệt dầu nguyên liệu - Thành phần đồng nhất, không xảy phân ly dung môi thành các hợp phần - Dung môi cần có độ cao, không hòa tan các hợp chất lạ có nguyên liệu ngoài dầu, không tham gia phản ứng với các nguyên liệu thành các hợp chất mới, trung tính nguyên liệu - Nhanh chóng hòa tan dầu với tỷ lệ nào nhiệt độ thấp, dễ cất khỏi bã dầu, dễ ngưng tụ - Không có tác dụng phá hoại thiết bị, không có độc chất còn lại dầu và bã dầu, không gây mùi vị lạ cho sản phẩm - Độ nhớt thấp nhằm tạo thuận lợi cho quá trình ngâm chiết đạt hiệu cao - Dễ cất khỏi bã dầu, dễ ngưng tụ 3.1.5.4 Những nhân tố ảnh hưởng đến vận tốc và độ kiệt dầu trích ly (i) Nhiệt độ trích ly Dưới tác động nhiệt độ tăng, các phân tử dung môi và dầu xảy chuyển động hỗn loạn làm tăng vận tốc chuyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi, nhờ đó quá trình trích ly đạt hiệu cao Tùy thuộc vào loại nguyên liệu, hiệu suất thu dao động khác nhau, nhiên ứng với loại, hiệu suất trích ly thường gia tăng theo gia tăng nhiệt độ (hình 3.4) Hiệu suất trích ly (%) Nguyên liệu trích ly A: Bánh đậu nành B: Bánh đậu phộng C: Hạt hướng dương D: Bánh hạt cải dầu E: Bánh hạt thầu dầu Nhiệt độ trích ly (oC) Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trích ly 47 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc (ii) Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào Đây là các yếu tố thúc đẩy nhanh quá trình trích ly Việc phá vỡ tối đa cấu trúc tế bào nguyên liệu chứa dầu tạo điều kiện cho tiếp xúc triệt để dung môi với dầu (iii) Độ ẩm nguyên liệu trích ly Khi tăng độ ẩm làm chậm quá trình khuếch tán, bột quá ẩm tăng kết dính các hạt bột nguyên liệu trích ly, làm tắc đường thoát dầu, giảm tốc độ trích ly Độ ẩm thích hợp cho các nguyên ly trích ly khoảng 8% Ẩm nguyên liệu trích ly tương tác với protein và các chất ưa nước khác, ngăn cản thấm sâu dung môi vào bên nguyên liệu làm chậm quá trình khuếch tán phân tử và đối lưu (iv) Kích thước và hình dạng hạt Kích thước và hình dạng hạt ảnh hưởng đến vận tốc chuyển động dung môi qua lớp nguyên liệu Nguyên liệu trích ly bền, không bị vỡ vụn, quá trình trích ly tạo các hạt mịn lắng đọng trên phần nguyên liệu chưa bị phá vỡ cấu trúc, làm tắc các ống mao dẫn, dung môi lưu thông trên toàn bề mặt lớp nguyên liệu Mặt khác, các hạt mịn này bị dòng dung môi vào mixen, làm cho mixen khỏi thiết bị có nhiều thành phần phân tán, gây phức tạp cho quá trình làm mixen (v) Vận tốc chuyển động dung môi Tăng vận tốc chuyển động dung môi tức làm tăng nồng độ mixen, tăng tốc độ khuếch tán, rút ngắn thời gian trích ly Tuy nhiên, nồng độ mixen thu loãng, hao tốn nhiều dung môi (vi) Tỷ lệ dung môi và nguyên liệu Lượng nguyên liệu trích ly tỷ lệ thuận với lượng dung môi, tùy thuộc vào đặc tính hòa tan dầu loại dung môi Tỷ lệ phù hợp xúc tiến nhanh quá trình trích ly, tách kiệt dầu nguyên liệu, giảm thấp hàm lượng dầu bã 3.1.5.5 Phương pháp trích ly dầu thực vật công nghiệp Để trích ly dầu từ nguyên liệu có dầu người ta có thể áp dụng phương pháp trích ly dầu gián đoạn và trích ly liên tục Tuy nhiên, phương pháp trích ly gián đoạn không hoàn chỉnh nên ít sử dụng Trích ly liên tục là phương pháp để tách dầu thực vật Trong quá trình trích ly, nguyên liệu và dung môi có thể chuyển động cùng chiều ngược chiều (quá trình trích ly ngược chiều, cùng chiều) Phương pháp tiến hành: - Ngâm nguyên liệu dòng chuyển động ngược chiều chuyển động dung môi - Dội tưới liên tục nhiều đợt dung môi (hoặc mixen loãng) lên lớp nguyên liệu chuyển động Trên đường chuyển động nguyên liệu khỏi thiết bị trích ly gặp dung môi nạp vào ngược chiều 48 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Quá trình trích ly dầu từ nguyên liệu có dầu không phụ thuộc vào kết cấu thiết bị mà xảy chủ yếu tương tác dung môi và dầu tạo thành dung dịch mixen Mixen sau khỏi khu vực trích ly, đem phân ly thành dầu vào dung môi cách làm bốc dung môi thu bã dầu dung môi Hơi dung môi bốc đem ngưng tụ - tái sinh hay phục hồi từ trạng thái thành trạng thái lỏng, thu dung môi gọi là dung môi thu hồi dung môi hồi lưu Sản xuất dầu phương pháp trích ly cần lượng lớn nước làm chất tải nhiệt (sử dụng để bốc dung môi từ mixen và bã trích ly), điện cần sử dụng ít so với ép 3.1.5.6 Làm mixen Mixen thu sau trích ly, ngoài thành phần dầu hòa tan đó còn kéo theo các chất màu, phức phospholipid, các hạt bã dầu và các tạp chất học khác Các tạp chất này có thể hòa tan mixen dạng keo và không tan mixen Dưới tác động nhiệt chưng cất có phản ứng tương tác mixen, làm giảm phẩm chất dầu, tạo lớp cặn đóng kết trên bề mặt thiết bị Các chất này còn làm cho dầu tăng số acid, sẫm màu Do đó, để thu dầu trích ly có chất lượng tốt, cần phải làm các tạp chất hòa tan và không hòa tan mixen trước đem chưng cất dung môi Các phương pháp làm mixen chủ yếu nay: (i) Lắng Đây là giai đoạn đầu tiên sử dụng nhằm tách sơ các hạt tạp chất không tan mixen Khi lắng các hạt này tự tách ảnh hưởng trọng lượng thân (ii) Lọc Lọc mixen là quá trình tách tạp chất không tan mixen cách cho mixen chảy qua bề mặt vật liệu lọc Các loại vải lọc khác có khả lọc tạp chất mixen với mức độ khác (iii) Ly tâm Đây là quá trình tách tạp chất rắn có kích thước nhỏ khỏi mixen tác động lực ly tâm 3.1.5.7 Chưng cất mixen Chưng cất mixen là quá trình phân ly dung dịch mixen dung môi cách cất cho dung môi bay khỏi dầu không bay Thực cách đun mixen đến nhiệt độ bay dung môi, tiến hành dung môi bốc khỏi mixen hoàn toàn Hơi dung môi bay đưa qua thiết bị ngưng tụ để thu hồi lại 49 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 3.2 SẢN XUẤT DẦU TỪ THỊT QUẢ CHỨA DẦU (FRUIT FLESH OIL, PULP OIL) Quá trình chiết tách dầu từ thịt chứa dầu khá khác biệt so với việc chiết tách từ hạt dầu Nguyên nhân chủ yếu có lẽ khác biệt tính chất và thành phần nguyên liệu Nguyên liệu thô là thịt chứa nhiều nước, điều này làm cho thời gian bảo quản trước chế biến giới hạn, thông thường tách chiết dầu sau thu hoạch Trong quá trình xử lý, các mức độ khác học và tự động hóa sử dụng Ngoài ra, việc áp dụng phương pháp sản xuất thủ công khác biệt so với sản xuất lớn Hai loại dầu chế biến phổ biến từ thịt là dầu cọ và dầu olive 3.2.1 Dầu cọ Dầu cọ sản xuất và sử dụng rộng rãi các quốc gia chuyên trồng cọ các nước thuộc Châu Phi, ước tính có hàng ngàn sở trích ly dầu cọ vùng này Cho đến ngày nay, việc chiết tách dầu cọ chủ yếu thực theo các phương pháp ép truyền thống Hiệu suất tách ép dầu theo các phương thức này thường dao động khoảng từ 40-65% Việc trích ly dầu theo quy mô công nghiệp bị hạn chế cọ dễ bị biến đổi, sinh độc tố và không đảm bảo chất lượng vận chuyển xa Về mặt lý thuyết, quá trình trích ly dầu thực theo phương pháp cổ điển Tuy nhiên, trên thực tế sản xuất, hầu hết các bước thực giới hóa Ở thời điểm thu hoạch, lượng acid béo tự dầu cọ thường nhỏ 1% Giá trị này gia tăng nhanh chóng, đó yêu cầu phải có kết hợp thật nghiêm ngặt quá trình thu hoạch và chế biến dầu Các bước chủ yếu quá trình ép tách dầu từ thịt cọ bao gồm: - Quá trình tiệt trùng: mục đích tiến trình này là làm mềm phần cuống nối cọ buồng lớn, đồng thời tạo khoảng trống phần thịt và hạt, nhằm tách loại dễ dàng phần hạt cọ bước Quá trình tiệt trùng còn nhằm vô hoạt các enzyme và vi sinh vật có mặt quả, có khả gây ôi hóa, làm tăng lượng acid béo tự dầu Tiến trình xử lý này có thể thực thiết bị tiệt trùng với dung tích khác nhau: từ nhỏ đến lớn, tùy vào công suất nhà máy - Phân tách: Buồng cọ sau quá trình tiệt trùng đưa qua thiết bị phân tách kiểu trống (trục quay thẳng đứng) nhằm tách riêng phần khỏi quầy - Giai đoạn “chưng” (digestion): nhằm mục đích phân tách thịt từ hạt và phá vỡ màng tế bào để giải phóng dầu, giúp quá trình ép tách dầu dễ dàng Điều kiện chưng phù hợp cho cọ là 20 phút nhiệt độ 90-100oC Thiết bị chưng thường thiết kế là thiết bị gia nhiệt hai vỏ hình trụ thẳng đứng có cánh khuấy; nhiệt cung cấp chủ yếu là nước - Giai đoạn ép: Bột nghiền (hay cháo - mash) thu sau giai đoạn chưng chuyển qua thiết bị ép trục vít liên tục Giống quá trình ép thu dầu từ hạt dầu, thiết bị ép trục vít liên tục thiết kế với phần trục vít nằm lồng 50 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc ống hình trụ thẳng đứng, hoạt động theo chế áp suất tạo thành lòng ống tăng dần theo gia tăng bước vít tác động lên nguyên liệu, nhờ đó dầu giải phóng khỏi nguyên liệu Sản phẩm quá trình ép phân tách thành hai phần: phần rắn là chất xơ và hạt cọ (khô dầu); phần lỏng bao gồm dầu và nước Với quá trình chưng phù hợp (90-100oC, 20 phút), lượng dầu còn sót lại phần khô dầu có thể giảm còn 5%, đồng thời tỷ lệ hạt cọ bị phá vỡ có thể giảm thấp 15% Điều này có nghĩa là, phần tiến trình xảy trộn lẫn dầu cọ từ thịt với dầu từ hạt cọ Lượng dầu hỗn hợp này không đáng kể, chiếm tối đa 3% tổng lượng dầu tách chiết - Giai đoạn lọc (gạn) dầu thô: thành phần dầu thô thu sau giai đoạn đầu quá trình gạn lọc kèm theo diện với tỷ lệ đáng kể chất xơ, cát, sạn Các tạp chất này tách khỏi dầu thô dựa vào khác biệt trọng lượng riêng thành phần - Sấy dầu: Dầu cọ sau lọc còn chứa tỷ lệ nhỏ phospholipid hay dạng gum Nếu dầu không làm khô, các thành phần này hút nước có dầu Quá trình này diễn chậm, đến thời điểm định trở nên không hòa tan, đây chính là nguyên nhân tạo nên các cặn kết tủa thiết bị bảo quản dầu thô 3.2.2 Dầu olive Trong quá trình chiết tách dầu olive từ thịt olive, phương pháp có thể áp dụng là ép và phân tách ly tâm Phụ thuộc vào cách thức phân tách dầu chọn lựa, olive tiến hành tiền xử lý theo các kiểu khác Trên thực tế, phương pháp thu hái là sở quan trọng cho việc chọn lựa kiểu chiết tách Trong trường hợp thu hái tự nhiên (hái tay), ít tạp chất lá cây, đất, đá…lẫn vào nguyên liệu so sánh với thu hái thiết bị học - Làm và loại tạp chất: công đoạn này không cần thiết ép tách dầu lượng lá cây và tạp chất lẫn vào không gây ảnh hưởng đến quá trình ép, đồng thời không có tác hại đến thiết bị ép Trong trường hợp tách chiết dầu ly tâm, việc loại tạp chất quan trọng chúng dễ dàng làm hỏng thiết bị Các tạp chất này có thể loại thiết bị tự động olive rửa với nước luân lưu - Nghiền “Oil crushing”: Mục đích chính công đoạn này là sử dụng lực học để phá vỡ màng tế bào, giúp dầu giải phóng ngoài bề mặt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách kiệt dầu Hai thiết bị sử dụng là nghiền kim loại và nghiền đá Ở thiết bị nghiền kim loại, olive ném đập vào tường kim loại, quá trình này tiêu tốn ít lượng nghiền đá Tuy nhiên, ưu điểm nghiền đá là không lẫn vết kim loại vào dầu sau tách chiết Mặc dù vậy, không 51 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc có khác biệt đáng kể chất lượng dầu nghiền với các phương pháp khác Quá trình nghiền có thể tiến hành liên tục hay gián đoạn - Sau nghiền, khối bột nghiền (paste) trộn lẫn, giúp các giọt dầu kích thước nhỏ kết hợp thành giọt lớn, dầu tách dễ dàng Quá trình này tiến hành thiết bị khuấy - Chiết tách dầu: Quá trình ép hay trích ly ly tâm sử dụng • Đối với phương pháp ép, dầu chiết tách thiết bị ép khung không liên tục Trong trường hợp này, còn lượng dầu olive dính trên khung lọc Dầu thô phân tách khỏi phần bã dầu lẫn kèm dầu (mush) thiết bị ly tâm • Khi sử dụng ly tâm để phân tách dầu, dầu sau ly tâm đưa qua hệ thống lọc gạn để phân tách (i) phần rắn từ pha lỏng, (ii) dầu và nước pha lỏng 3.3 TÁCH CHIẾT MỠ ĐỘNG VẬT Do đặc điểm mô mỡ động vật nhạy cảm với các quá trình phân hủy, phát triển vi sinh vật và các biến đổi không mong muốn chất lượng xảy nhanh chóng hoạt động enzyme và chất oxy hóa Chính vì lý này, chất lượng mỡ phụ thuộc mạnh mẽ vào chất lượng nguyên liệu thô Thêm vào đó, mô chất béo còn chứa nhiều thành phần thải, các thành phần này không có giá trị dinh dưỡng cho người và gia súc Nguyên liệu dầu thô đảm bảo chất lượng tốt mô tế bào xử lý theo đúng cách Phương pháp trích ly mỡ động vật dễ là cắt mỡ thành mẩu nhỏ và làm tan chảy chảo hay thiết bị nấu mở nắp Quá trình này phân tách sản phẩm thu thành hai phần: nước và các phần khác có khối lượng riêng lớn chiếm vị trí phần thiết bị, mỡ sau tan chảy thu phần trên thiết bị Phần mỡ phân tách nhờ vào quá trình chiết và gạn dầu Việc phân cắt học mô mỡ ban đầu có vai trò quan trọng việc trợ giúp quá trình phá vỡ cấu trúc mô tế bào, giúp dầu dễ dàng thoát khỏi nguyên liệu Gia nhiệt nguyên liệu thô chứa dầu có chức phá vỡ cấu trúc tế bào và làm giảm độ nhớt mỡ Một hiệu phụ quá trình gia nhiệt này là tiệt trùng vi sinh vật và vô hoạt enzyme; thêm vào đó, protein đông tụ là nguyên nhân phá vỡ hợp chất nhũ hóa, giúp phân tách dễ dàng phần mỡ đã tan chảy 3.4 DẦU CÁ Sản phẩm dầu cá thu chủ yếu từ việc sử dụng cá làm nguồn cung cấp chất dinh dưỡng các bữa ăn hàng ngày Kỹ thuật tách chiết dầu cá tiến hành tương tư 52 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc sử dụng mỡ động vật Sau quá trình ép tách dầu, phần bã còn lại giàu protein và chứa tỷ lệ chất béo cao thường sử dụng chế biến thức ăn gia súc; ít trường hợp áp dụng quá trình trích ly dầu dung môi hữu xảy 53 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc CHƯƠNG KỸ THUẬT TINH LUYỆN DẦU MỠ 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG Dầu mỡ thô lấy từ nguyên liệu, ngoài glycerid (khoảng 95%) còn chứa số tạp chất khác cặn, vỏ hạt, xác hay các thành phần phospholipid, sáp…Chính vì vậy, dầu mỡ chưa thể đạt các yêu cầu sử dụng công nghiệp thực phẩm Mặt khác tạp chất đó có thể gây biến đổi làm ảnh hưởng chất lượng dầu mỡ cất giữ và bảo quản Mục đích tinh luyện là dùng các phương pháp khác để loại trừ các tạp chất khỏi dầu, đảm bảo các yêu cầu chất lượng sử dụng các lĩnh vực Tinh luyện là kỹ thuật sở chế biến dầu mỡ thực phẩm, nhờ đó có thể chế biến dầu thô thành dầu tinh luyện đạt qui cách Sự phát triển kỹ thuật tinh luyện đã mở phạm vi sử dụng các nguồn dầu khác ngày rộng rãi, tăng thêm nhiều sản lượng dầu cung cấp cho thực phẩm Nhiều nguồn dầu mỡ không có giá trị thực phẩm qua tinh luyện lại có thể trở thành nguồn dầu mỡ thực phẩm tốt Nói cách khác, quá trình tinh luyện dầu mỡ nhằm mục đích tách loại tối đa các thành phần không mong muốn dầu; hay thành phần dầu mỡ sau tinh luyện diện thành phần glycerid và các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên, carotene mong muốn giữ lại dầu Dầu mỡ tinh luyện dùng thực phẩm là loại dầu mỡ đạt tiêu chất lượng cao và hoàn chỉnh Quá trình tinh luyện dầu mỡ hoàn chỉnh bao gồm các công đoạn chủ yếu như: - Phương pháp tách loại học, - Thủy hóa dầu, - Trung hòa, - Tẩy màu, - Tẩy mùi Nhìn chung công đoạn có tác dụng và đặc điểm khác nhằm loại trừ triệt để các tạp chất có dầu Căn vào thành phần và chất lượng dầu mỡ thô, đồng thời tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng việc sử dụng dầu mỡ tinh luyện mà có thể áp dụng toàn quy trình tinh luyện hay chọn lựa số công đoạn phù hợp Vì dầu mỡ là hỗn hợp vật chất phức tạp, cho nên thực tế phải dùng nhiều phương pháp khác loại dầu mỡ Các phương pháp đó phối hợp với theo trình tự xác định tạo thành các quy trình tinh luyện, đó phương pháp trở thành giai đoạn quy trình sản xuất 54 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Trừ vài trường hợp cá biệt dầu olive, dầu cọ, bơ cacao và mỡ heo thường có thể sử dụng sau tách chiết hay kết hợp thêm phương pháp tinh luyện học (lọc, ly tâm), đại phận dầu mỡ phải áp dụng các quy trình hỗn hợp Đối với loại dầu mỡ có chất lượng xấu, dầu sau tinh luyện cần đạt các yêu cầu cao thường áp dụng quy trình hoàn chỉnh Nói tóm lại việc xác định quy trình tinh luyện cho loại dầu mỡ phải xác lập dựa trên hai yếu tố bản: - Bản chất các thành phần tạp chất có dầu mỡ, - Yêu cầu chất lượng dầu mỡ tinh luyện phù hợp với các đối tượng sử dụng Quá trình tinh luyện hoàn chỉnh có thể tổng hợp theo sơ đồ hình 4.1 Nguyên liệu thô Dầu thô Thủy hóa dầu Dầu sau thủy hóa Tinh luyện “hóa học” Tinh luyện “vật lý” Trung hòa Dầu sau trung hòa Tẩy trắng chất hấp phụ SP trung gian Xà phòng Acid hóa Dầu sau tẩy màu Tẩy trắng chất hấp phụ Đất tẩy trắng chứa dầu Đất tẩy trắng chứa dầu Dầu sau tẩy màu Khử mùi/Tẩy màu nhiệt Tách loại dầu Loại acidbéo/ Khử mùi/ Tẩy màu nhiệt SP cuối Dầu acid Dầu tinh luyện Cặn dầu Bã chất hấp phụ Nước thải chứa acid hoàn chỉnh Dầu tinh luyện Dầu thu hồi Hình 4.1 Sơ đồ quy trình tinh luyện dầu tổng quát 55 Acid béo Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm 4.2 Trần Thanh Trúc CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH CỦA QUÁ TRÌNH TINH LUYỆN 4.2.1 Các phương pháp tinh luyện hoc Các phương pháp này chủ yếu là loại sơ các tạp chất có dầu thô vỏ hạt, rác lẫn đồng thời tách loại phần các chất keo hòa tan sáp, phospholipid Các phương pháp này thường áp dụng kèm với các quá trình thủy hóa, trung hòa, tách sáp… 4.2.1.1 Phương pháp lắng Phương pháp này dựa trên khác tỷ trọng các tạp chất và dầu mỡ để phân ly Sau thời gian để yên định, các tạp chất có tỷ trọng lớn dầu lắng xuống Các tạp chất lắng xuống bao gồm: các tạp chất học, nước dầu, các thành phần thể rắn… Đối với phương pháp lắng, ngoài việc loại các tạp chất rắn còn có khả loại trừ số tạp chất có tính keo hòa tan dầu như: sáp, phospholipid, protein…Độ hòa tan các tạp chất này dầu mỡ giảm xuống cùng với giảm nhiệt độ, nên điều kiện cần thiết để loại tạp chất là phải hạ nhiệt độ xuống mức thích hợp Ở nhiệt độ mà đó các tạp chất có tính keo hòa tan có thể tách hoàn toàn khỏi dầu mỡ, người ta gọi đó là “ nhiệt độ ngưng kết giới hạn” Sau các tạp chất tách ra, có thể dùng các phương pháp phân ly thông thường để phân ly dầu và tạp chất Để tăng nhanh tốc độ lắng, là trường hợp dầu chứa nhiều nước, có thể cho vào ít các chất có tính hút nước CaCl2 , Na2SO4 khan các chất điện ly NaCl Phương pháp lắng liên tục ứng dụng để tách các tạp chất học thực thiết bị lắng nhiều khoang Thiết bị này hoạt động theo nguyên lý chênh lệch khối lượng riêng các tạp chất và dầu và khác vận tốc chuyển động dầu và tạp chất trên đĩa nghiêng 4.2.1.2 Phương pháp ly tâm Phương pháp này ứng dụng lực ly tâm thay cho trọng lực phương pháp lắng để phân ly dầu và tạp chất, đó làm tăng tốc độ phân ly đồng thời phân ly các cặn có kích thước bé (hình 4.2) Trong thực tế, máy ly tâm dùng để phân ly nước khỏi dầu tốt nhất, phân ly các tạp chất thể rắn phân tán dầu cặn xà phòng, sáp, photphatid…Tuy nhiên, trường hợp dầu có chứa quá nhiều tạp chất học thì ít sử dụng máy ly tâm vì lồng quay có chứa đầy tạp chất khó khăn cho việc tẩy rửa, vệ sinh 56 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Hình 4.2 Máy ly tâm dạng dĩa 4.2.1.3 Phương pháp lọc Phương pháp này tiến hành tách các chất rắn khỏi dầu mỡ các màng lọc, các tạp chất bám lên bề mặt màng lọc thành lớp bã lọc, và lớp bã lọc này dần trở thành màng lọc Để dầu thô đồng thời cải thiện phần màu dầu, người ta có thể cho vào trên màng lọc lượng vật liệu lọc có thể là than hoạt tính, đất hoạt tính hay có thể ghép thêm lớp giấy lọc để ngăn cản thêm các tạp chất dạng phân tử nhỏ Ngoài giấy lọc còn có thể hấp thụ ít nước và xà phòng giúp dầu lọc xong suốt, không bị vẩn đục Tốc độ lọc tăng lên tăng áp suất lọc và đường kính lỗ xốp màng lọc mà chất lỏng qua Tốc độ lọc giảm dần theo gia tăng độ nhớt chất lỏng và chiều dày lớp bã lọc Thiết bị lọc thường sử dụng là thiết bị lọc khung (hình 4.3) Có phương pháp áp dụng cho thiết bị này là lọc nóng và lọc nguội Tùy thuộc vào loại dầu mà quá trình lọc nóng hay nguội áp dụng, hay có thể sử dụng phương pháp này, lọc nóng trước lọc nguội sau Lọc nóng: Thường sử dụng để loại tạp chất học Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lọc nóng thường lớn 55oC (tốt là 80oC) nhằm loại trừ các tạp chất rắn rác, vỏ hạt… lẫn dầu Lọc nguội: Dầu sau lọc nóng tiến hành qua lọc nguội Lọc nguội chủ yếu là loại các tạp chất có tính keo phân tán dầu sáp Điều kiện cần thiết quá trình lọc nguội là hạ nhiệt độ dầu xuống đến “nhiệt độ ngưng kết giới hạn” Dầu làm lạnh xuống nhiệt độ 10-20oC để loại sáp, có thể để lắng tự nhiên, lọc đơn giản hay máy ép lọc 57 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Hình 4.3 Thiết bị lọc khung 4.2.2 Thủy hóa dầu (degumming) Phospholipid, protein và carbohydrat, các thành phần chất keo thực vật thường có tác động xấu đến khả ổn định dầu Đây chính là các thành phần không mong muốn dầu chúng làm giảm giá trị cảm quan và hao hụt dầu sau trung hòa, đồng thời diện các hợp chất này còn là nguyên nhân gây hư hỏng thiết bị Phospholipid có thể ngăn cản kết tinh quá trình giảm cấp acid béo hay làm trở ngại quá trình hydrogen hóa dầu Trong dầu trộn salad, các thành phần này thường lắng đáy bình chứa, đây là nguyên nhân làm tăng nhiệt độ sôi dầu Quá trình thủy hóa ứng dụng có thể tách loại các tạp chất nhóm phospholipid và chất keo khỏi dầu Phương pháp thủy hóa dựa vào phản ứng hydrat hoá để làm tăng độ phân cực các tạp chất keo hoà tan dầu, nên làm giảm độ hòa tan chúng dầu, giúp các thành phần này kết tủa lại và có thể tách ly tâm Mục đích phương pháp này ngoài việc kết tủa các tạp chất, loại các phospholipid nó còn có khả làm giảm số acid dầu Rõ ràng mặt là các tạp chất keo có tính acid (các protein lưỡng tính) phát sinh kết tủa, mặt khác có ít acid béo bị kéo theo kết tủa Do đó, hydrat hoá dầu tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trung hòa và giảm mức tiêu hao dầu trung tính trung hoà kiềm Ngoài việc tinh luyện dầu, thủy hóa còn là biện pháp kỹ thuật để thu hồi các photphatid, mà quan trọng là lấy lecithin - loại phospholipid thường gặp dầu mỡ, có vai trò quan trọng thể người khả điều hòa và chuyển hóa cholesterol Cơ chế biến đổi phân cực lecithin giải thích sau (hình 4.4): 58 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm CH2-O-CO-R CH2-O-CO-R CH-O-CO-R CH2 O Trần Thanh Trúc O- + HOH P=O + O-CH2-CH2-N (CH3)3 CH2-O-CO-R CH2 O OH OH P=O O-CH2-CH2-N (CH3)3 (dạng phân cực yếu) (dạng phân cực mạnh) Hình 4.4 Cơ chế biến đổi phân cực lecithin Do tạo thành các nhóm hydroxyl (-OH) đã giúp cho lecithin từ dạng phân cực yếu thành dạng phân cực mạnh mang tính thân nước tương đối mạnh hơn, độ hòa tan nó dầu mỡ giảm xuống và tách thành kết tủa Quá trình thủy hóa dầu dựa trên nguyên tắc: - Phân tán nước hay nước muối vào dầu làm cho phần ưa nước anhydrid phospholipid hấp thụ nước theo nấc - Các phospholipid thân dầu tính tan dầu, phân tán nước tạo các hạt phospholipid ngậm nước hình thành nhũ tương dầu, tức là chuyển phospholipid trạng thái hòa tan dạng dung dịch keo - Tạo thành các hạt keo đông tụ làm dầu vẩn đục - Phân ly dầu khỏi phức phospholipid lắng ly tâm Tác dụng hydrat hoá thực cách dùng lượng vừa đủ nước nóng hay dung dịch loãng các chất điện ly NaCl, NaOH, NH4Cl… vào dầu nhiệt độ định để phân cực hóa và kết tủa tạp chất Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hydrat hóa dầu thay đổi khoảng 60-80oC, tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu Lượng nước muối thường sử dụng khoảng 0,3% so với lượng dầu Nếu sử dụng nước nóng thì khoảng -10% so với dầu Trường hợp lượng nước muối, hay nước nóng dùng cho phản ứng quá ít thì kết tủa thường không hết quá trình hydrat hóa xảy không hoàn toàn, dầu còn lượng lớn phospholipid Trong trường hợp lượng dư quá nhiều làm cho quá trình giãn nở kết tủa phát sinh tác dụng keo hòa tan với nước tạo thành dung dịch keo Hợp chất keo phân bố dầu trạng thái nhũ tương, không phân tán thành dạng phospholipid ngậm nước nên khó phân ly làm hiệu suất thu hồi giảm Tuy nhiên, việc thủy hóa dầu nước hay nước muối chủ yếu tách loại các phospholipid có khả hydrat hóa, còn lượng lớn phospholipid không có khả hydrat hóa phospholipid có gốc protein, polysaccharid, các chất keo… còn diện dầu Chính vì thế, bên cạnh việc sử dụng nước nóng dung dịch NaCl người ta còn có thể thủy hóa sử dụng acid Cơ chế phản ứng thủy hóa acid có thể giải thích dựa trên các tác động acid mạnh lên các 59 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc phospholipid không có khả hydrat hóa thành phospholipid có khả hydrat hóa, giúp chúng dễ dàng tách khỏi dầu Hiện tại, loại acid sử dụng phổ biến quá trình thủy hóa dầu là acid citric và acid phosphoric Tuy nhiên, việc sử dụng acid phosphoric có thể là nguyên nhân tạo nên lượng phosphorus không mong muốn dầu sau quá trình thủy hóa Việc sử dụng acid citric làm tăng giá thành sản phẩm có thể hạn chế phản ứng phụ này Trong số quá trình thủy hóa acid đặc biệt, NaOH sử dụng tiếp sau đó nhằm mục đích chuyển số phospholipid tự thành các muối natri hòa tan nước Quá trình thủy hóa có thể tóm tắt theo sơ đồ sau: Ca(OH)2 Acid H3PO4 Nước nóng / dd NaCl Dầu sau thủy hóa acid Dầu thô Dầu sau quá trình thủy hóa Hình 4.5 Quy trình thủy hóa dầu Nhìn chung, kỹ thuật thủy hóa dầu ngày càng phát triển hoàn thiện dần, kèm với việc thiết kế các thiết bị phù hợp nhằm mục tiêu giảm lượng phospholipid còn sót lại dầu đến mức thấp (< 10 ppm) Bên cạnh hai quá trình thủy hóa dầu phổ biến là sử dụng nước và acid, quá trình thủy hóa enzyme Lurgi nghiên cứu và phát triển Theo phương pháp này, enzyme phospholipase A2 sử dụng chất xúc tác sinh học để thủy phân acid béo vị trí C2 trên glycerol Kết phản ứng này là hình thành phospholipid đã hydrat hóa tách khỏi dầu Tirtiaux đã cho thấy EDTA có thể ứng dụng để di chuyển các cation từ các phospholipid không có khả hydrat hóa, giúp chúng có thể hydrat hóa và tách khỏi dầu dễ dàng Một số nghiên cứu khác đưa ứng dụng siêu lọc hay lượng siêu âm quá trình thủy hóa, nhiên khó có thể áp dụng chúng việc sản xuất thương mại dầu giá thành đắt 4.2.3 Đông hóa dầu và tách sáp 60 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 4.2.3.1 Giới thiệu chung Tách sáp là công đoạn quan trọng cần tiến hành sau quá trình thủy hóa Vì ngoài mục đích loại sáp khỏi dầu thì tách sáp còn có thể kéo các cặn keo phospholipid kết tủa theo có thể quá trình lọc, ly tâm sau thủy hóa không loại triệt để hết Tách sáp là vấn đề quan trọng cần lưu ý việc tinh chế số loại dầu đặc biệt dầu bông, dầu cọ và dầu Sáp dầu tồn trạng thái cặn li ti nên dễ làm dầu bị vẩn đục, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu Ngoài ra, sáp còn là thành phần không có khả tiêu hóa nên không có giá trị thực phẩm Bên cạnh đó, tách sáp từ nguồn dầu thô có thể thu hồi sáp thực vật là nguồn nguyên liệu cần thiết nhiều ngành công nghiệp sản xuất văn phòng phẩm, dùng hàng hoá trang, sản xuất chất cách điện… Nguyên tắc tách sáp là dựa vào độ kết tinh khác sáp có dầu (bảng 4.1) Bảng 4.1 Nhiệt độ kết tinh sáp dầu Đặc tính dầu Nhiệt độ Dầu thô 8oC Dầu sau hydrat hóa 10oC Dầu đã qua trung hòa 12oC Sáp có thể tách các phương pháp học lắng, lọc, ly tâm: Làm lạnh dầu xuống nhiệt độ 8oC - 10oC để các tinh thể sáp kết tinh, sau đó nâng nhiệt dầu lên 20oC, nhằm giảm độ nhớt dầu và tăng kích thước cho tinh thể sáp Khi đó có thể tách dễ dàng các tinh thể sáp khỏi dầu cách lọc ly tâm lạnh (nhiệt độ ly tâm <20oC) Ngoài ra, còn có thể tách sáp cách hoà tan dầu thô vào dung môi (aceton) Lúc này dầu tan aceton còn sáp thì không tan Trên sở đó tiến hành thu hồi dầu và có thể tách sáp cách lắng gạn hay phân ly Tuy nhiên, các phương pháp này không loại hoàn toàn sáp dầu Như vậy, muốn tách hoàn toàn sáp khỏi dầu phải có biện pháp riêng, dựa trên sở tách các tinh thể sáp và gọi là quá trình tách sáp hay đông hoá dầu 4.2.3.2 Quá trình đông hóa dầu (winterization) Đông hóa là quá trình công nghệ tách sáp khỏi dầu cách làm lạnh xuống nhiệt độ tạo tinh thể sáp Đông hóa gồm có việc làm lạnh từ 30-35oC đến 15oC có khuấy trộn chậm trên 12 Xa là xuống 4-5oC, không có khuấy trộn và giữ khoảng 24-48 giờ, nó cho phép 61 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc các thành phần kết tinh tạo thành tinh thể Kiểu tinh thể tạo thành phụ thuộc vào cách làm lạnh và chênh lệch nhiệt độ làm lạnh; tinh thể lớn, ổn định thì dễ lọc Trong cách đông hóa dầu thì đông hóa dầu dạng mixen là cho kết tốt Đông hóa mixen có hiệu tách sáp cao và làm chậm tan chảy glycerid Các dung môi thường sử dụng cho cách này là hexane, aceton, isopropyl acetate Hệ mixen làm lạnh chậm xuống 15oC trên 12 có khuấy trộn, sau đó tiếp tục làm lạnh đến 4-5oC, có khuấy và giữ khoảng 24-48 trước đem lọc Thêm vào đó, đông hóa dầu hệ mixen còn cho phép thu lượng sáp có độ cao Quá trình đông hóa hệ mixen trình bày theo sơ đồ sau: 14 15 13 10 18 11 16 12 MIXEN 17 SƠ ĐỒCÔ NG NGHEÄHOÙ A DAÀ U TRONG MIXEN Hình 4.6 Sơ đồ đông hóa dầu hệ mixen Mixen từ bể chứa (1) bơm (2) chuyển qua lưu lượng kế (3) vào thiết bị truyền nhiệt (4) và thiết bị làm lạnh (5) đến thiết bị tạo tinh thể (6) Tại thiết bị tạo tinh thể (có cánh khuấy) này điều kiện nhiệt độ ổn định tạo các tinh thể sáp Dùng bơm (7) chuyển hỗn hợp này sang máy lọc liên tục (8) Trong trường hợp chế độ nhiệt thiết bị tạo tinh thể bị sai lệch, điều chỉnh nhiệt tự động (18) hoạt động điều chỉnh dòng mixen chảy qua Mixen sáp, nhờ bơm (9) chuyển từ thiết bị lọc sang thiết bị truyền nhiệt vào bể chứa mixen (10) Cặn từ máy lọc thả xuống bể chứa mixen và cặn (11) Từ đây nhờ bơm (17) chuyển đến thiết bị đun nóng (12) trước vào thiết bị chưng cất (13) Hơi dung môi từ thiết bị chưng cất qua bầu tách giọt vào thiết bị ngưng tụ (14) Dung môi từ thiết bị ngưng tụ chảy vào bể tách nước (15) chảy xuống bể chứa dung môi (16) Sau đó nhờ bơm( 17) chuyển đến thiết bị 62 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc truyền nhiệt (12) vào máng lọc (8) Cứ quy trình tiếp tục đến hệ mixen sáp hoàn toàn Dầu sau tách sáp dù có làm lạnh xuống đến 0oC suốt, không bị đục, cặn 4.2.4 Trung hòa 4.2.4.1 Lý thuyết trung hòa Phương pháp này dựa vào tác dụng dung dịch kiềm lên các acid béo tự và các tạp chất có tính acid tạo thành các muối kiềm không tan dầu có thể tan nước nên có thể tách cách lắng hay rửa nhiều lần Nhờ đó số acid dầu giảm và còn có thể loại số tạp chất khác Quá trình trung hòa xảy theo phản ứng sau: RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O Ngoài số điều kiện khác có thể tạo “xà phòng acid” R COOH + NaOH → R COONa R COOH + H2O Do mục đích chủ yếu luyện kiềm là loại trừ các acid béo tự nên thực tế quá trình này thường gọi là trung hòa dầu mỡ Tuy nhiên tác dụng kiềm không phải hạn chế mức độ trung hòa mà chính xà phòng sinh lại có lực hấp phụ nên chúng còn có thể kéo theo các tạp chất protein, chất nhựa, các chất màu và chí tạp chất học vào kết tủa Trên thực tế, dầu mỡ trung hòa xong không giảm số acid mà còn loại trừ số tạp chất khác Tuy nhiên trung hòa dầu mỡ, kiềm có thể xà phòng hóa dầu mỡ trung tính làm giảm hiệu suất thu hồi dầu mỡ tinh luyện Do đó tinh luyện cần khống chế các điều kiện để luôn luôn đảm bảo mặt: chất lượng dầu mỡ sau tinh luyện tốt và mức hao hụt dầu mỡ trung tính mức độ thấp Các loại kiềm dùng tinh luyện thường dùng là sodium hydroxyt (NaOH), có thể dùng potat (KOH) Khi dùng loại này cần chú ý khả xà phòng hóa dầu mỡ trung tính điều kiện nồng độ và nhiệt độ cao Người ta có thể dùng Na2CO3, có nhược điểm là tạo khí CO2 trung hòa làm khuấy đảo dầu mỡ khiến cho xà phòng sinh bị phân tán và khó lắng; mặt khác nó có tác dụng kém với các tạp chất khác ngoài acid béo tự cho nên sử dụng nó hạn chế Trong tinh luyện kiềm, điều kiện kỹ thuật có tính chất định chủ yếu là nồng độ dung dịch kiềm, lượng kiềm dư so với tính toán lý thuyết, nhiệt độ tinh luyện Ngoài còn phụ thuộc vào điều kiện khuấy trộn và thời gian - Nồng độ dung dịch kiềm sử dụng tùy thuộc vào số acid dầu Khi nồng độ kiềm cao, lượng dư nhiều, nhiệt độ cao thì xúc tiến nhanh quá trình xà phòng 63 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc hóa dầu mỡ làm giảm hiệu suất dầu mỡ tinh luyện Kinh nghiệm thực tế đã cho thấy nồng độ kiềm phải tương ứng với nhiệt độ thích hợp và phẩm chất dầu mỡ Thông thường nồng độ kiềm càng cao thì dùng loại dầu mỡ có số acid cao và nhiệt độ tinh luyện phải thấp Bảng 4.2 Qui định nồng độ dung dịch kiềm tương ứng với nhiệt độ và số acid dầu mỡ Nồng độ NaOH (g/lít) Nhiệt độ tinh luyện tương ứng (0C) Phạm vi số acid dầu mỡ (mg KOH) Nồng độ loãng 35 – 45 90 – 95 Nồng độ vừa 85 - 105 50 - 55 5-7 Nồng độ cao 120 – 200 20 - 40 trên Loại nồng độ - Căn vào kết phân tích số acid dầu mỡ, số lượng kiềm cần thiết để trung hòa có thể tính theo công thức sau: A D 40 100 Kdd = A.D = 1000 56 a Trong đó: 14 a Kdd : số lượng dung dịch NaOH tính theo lý thuyết (kg) A: số acid dầu mỡ (mg KOH) D: số lượng dầu mỡ đem trung hòa (kg) a: nồng độ % dung dịch NaOH Tuy nhiên, lượng kiềm sử dụng thực tế thường nhiều lượng tính theo lý thuyết, vì ngoài tác dụng với các tạp chất có tính acid còn có nhiều tác dụng khác phụ thuộc vào thành phần và phẩm chất dầu mỡ Tùy thuộc vào thành phần tạp chất và màu sắc dầu mỡ mà định lượng dư cụ thể, thông thường khoảng - 50% so với lý thuyết (cá biệt có loại mà lượng kiềm dư có cần tới từ 100% đến 200%) Sự trung hòa các acid béo tự dầu tiến hành mẻ liên tục Nếu dầu có số acid thấp < 15 tiến hành trung hòa liên tục lần, trên 20 tiến hành phân đợt mẻ (2-3 lần) Mục đích chính việc áp dụng trung hòa mẻ là tránh lượng xà phòng sinh lần quá nhiều gây khó khăn thao tác và nhiều cặn xà phòng quá tăng hao hụt lượng dầu vì còn nằm cặn Trong mẻ tinh chế, sử dụng khoảng 15-20% NaOH với lượng dư 0,5-2% (tuỳ vào hàm lượng acid béo tự do) thêm vào dầu khuấy trộn đặn Tuy nhiên, lượng kiềm cho vào phải tùy thuộc vào số acid dầu 64 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Tinh chế liên tục gồm có thiết bị nâng nhiệt, thiết bị trộn, ly tâm Dầu trộn với kiềm, có khuấy trộn đặn Sự kết hợp việc nhanh chóng nâng nhiệt lên 5570oC giúp phá vỡ các xà phòng dạng nhũ tương có dầu và máy ly tâm phân ly các cặn xà phòng khỏi dầu Thời gian lắng cặn xà phòng khoảng 6-8 Dầu sau đó rửa nước Trường hợp xà phòng tạo thành dạng nhỏ li ti hay nhũ tương khó phân ly thì trước lúc kết thúc quá trình cần cho thêm vào lượng nhỏ khoảng 2-3% muối NaCl nồng độ 10% để tăng tốc độ lắng xà phòng Để yên hỗn hợp dung dịch tạo thành lớp: trên là dầu trung tính, là xà phòng, là nước muối Tiến hành tháo bỏ dung dịch muối, dùng máy ly tâm để phân ly xà phòng thu hồi dầu 4.2.4.2 Rửa dầu sau trung hòa Để loại hết xà phòng có dầu sau trung hòa, cần tiến hành rửa dầu liên tục nhiều lần (3 – lần), lượng nước khoảng 15-20% so với dầu Đầu tiên phải rửa dung dịch muối NaCl nồng độ 10%, nhiệt độ khoảng 90-95oC, sau đó rửa nước nóng 95-97oC Cần thiết phải khuấy liên tục, sau đó để yên cho cặn lắng xuống Tiến hành tháo nước, tách lấy xà phòng và thu hồi dầu trung tính Có thể tập trung các nước rửa lại để thu hồi lượng dầu còn sót lại, và thu hồi xà phòng 4.2.4.3 Sấy dầu Dầu sau rửa có thể còn lại ít nước, ta có thể loại trừ thiết bị sấy chân không Dùng biện pháp sấy chân không để tránh nhiệt độ cao làm ảnh hưởng chất lượng dầu * Một điều lưu ý quá trình trung hòa là công đoạn này có thể làm giảm hiệu suất thu hồi dầu tinh luyện Nguyên nhân : - Khả kiềm xà phòng hóa lượng dầu trung tính nên làm giảm hiệu suất thu hồi dầu tinh luyện - Nồng độ kiềm cao, lượng dư nhiều, thời gian trung hòa dài; nhiệt độ cao, tốc độ khuấy trộn làm ảnh hưởng đến hiệu suất (giảm hiệu suất) Ngoài ra, quá trình tinh chế dầu còn có thể xảy hao hụt lớn Nguyên nhân hao hụt quá trình tinh chế dầu chưa biết rõ ràng Có giả thiết cho mát là có mặt hợp chất hydroxyl -bao gồm các ester, các cấu tử dễ bị oxy hóa và tính acid cao các acid béo tự dầu 65 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 4.2.5 Tẩy trắng Tẩy trắng là khâu quan trọng quá trình tinh luyện dầu phương pháp vật lý và hóa học Tẩy trắng không di chuyển khỏi dầu các hợp chất tạo màu không mong muốn mà còn có khả tách loại khỏi dầu lượng phosphoslipid, các sản phẩm oxy hóa và xà phòng còn sót lại dầu Trong giai đoạn nay, quá trình tinh luyện dầu theo phương pháp vật lý ngày càng ưa chuộng, tẩy trắng trở thành quá trình sử dụng phổ biến đây là giai đoạn cuối có khả di chuyển lượng dư phospholipid, xà phòng, kim loại và các sản phẩm oxy hóa trước chuyển qua khâu khử mùi Việc di chuyển các hợp chất không tinh khiết này có vai trò quan trọng nó có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cảm quan và ổn định với các tác nhân oxy hóa dầu sau khử mùi Quá trình tẩy trắng dầu có thể tiến hành theo phương pháp chủ yếu: - Sự hấp phụ chất rắn, - Tác dụng nhiệt, - Do quá trình hydrogen hóa có xúc tác, - Sử dụng chất tẩy trắng hóa học 4.2.5.1 Tẩy trắng chất hấp phụ Phương pháp này dựa vào khả hấp phụ các chất có tính chất bề mặt Sự hấp phụ này có có tính chất chọn lọc, dầu mỡ chủ yếu là hấp phụ các chất màu, sau hấp phụ xong tiến hành tách chất hấp phụ khỏi dầu Mỗi loại chất hấp phụ có khả hấp phụ riêng và có giới hạn định Quá trình hấp phụ không thể tách rời tồn các bề mặt hoạt động hấp phụ có hiệu lực Các chất hấp phụ thường có cấu tạo xốp dạng bột, nhiên mức độ mịn chất hấp phụ cần có giới hạn định, vì quá mịn sau khử màu khó tách khỏi dầu mỡ Các chất hấp phụ thường sử dụng tinh luyện dầu mỡ là đất tẩy trắng, than hoạt tính, silicagel Trong đó đất tẩy trắng và than hoạt tính sử dụng rộng rãi khả khử màu cao cao và tỷ lệ hút dầu tương đối thấp Than hoạt tính có cấu tạo rỗng xốp bên và bên ngoài hạt than, độ rỗng này có liên quan đến khả hấp phụ màu và mùi dầu mỡ Các chất bị hấp phụ bám vào bề mặt và bên chỗ rỗng đó đạt trạng thái cân Nguyên liệu để làm than hoạt tính là vật liệu có chứa carbon antraxit, than bùn, xương động vật… Tính chất than hoạt tính phụ thuộc vào tính chất nguyên liệu và điều kiện hoạt hóa Than hoạt tính có thể dùng dạng bột (50 - 200 66 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc µm) hay dạng hạt kích thước từ - mm Bề mặt hoạt động biểu diễn m2/g; 1gram than hoạt tính có thể đạt từ 600 - 1700 m2 Thông thường nhiệt độ khử màu than hoạt tính khoảng 40 - 500C, lượng chất hấp phụ vào khoảng 0,5 - 5% so với trọng lượng dầu mỡ, thời gian khử màu khoảng 20 - 30 phút Không nên kéo dài làm cho dầu mỡ biến đổi và sinh mùi tiếp xúc quá lâu với chất hấp phụ Trường hợp tẩy màu đất tẩy trắng tiến hành thời gian 20 - 30 phút với hàm lượng đất tẩy trắng từ 0,5-2% nhiệt độ 80100oC Do nhiệt độ tối ưu để kích thích hoạt độ đất sét tẩy trắng khá cao nên giai đoạn này thường tiến hành áp suất thấp nhằm giảm tác động nhiệt độ cao và oxy không khí đến khả oxy hóa dầu đất tẩy trắng có thể đóng vai trò chất xúc tác Các yếu tố xác định hiệu quá trình tẩy trắng vật lý là: - Loại chất hấp phụ, - Nhiệt độ phản ứng, - Nồng độ thành phần cần hấp thụ (cường độ chất màu dầu) Việc tẩy trắng có thể tiến hành theo hai phương pháp gián đoạn và liên tục Quá trình tẩy trắng gián đoạn sử dụng phổ biến nhiều hệ thống tinh luyện dầu phương pháp và dụng cụ đơn giản Có thể sử dụng thiết bị trung hòa cho tẩy trắng dầu Thêm vào đó, tẩy trắng gián đoạn theo mẻ, lượng dầu nhập liệu có thể thay đổi linh động, dễ dàng Mặc dù vậy, tẩy trắng liên tục ưu chuộng rút ngắn thời gian và giảm thấp gia tăng nhiệt độ quá trình xử lý nhằm hạn chế thấp các biến đổi không mong muốn và các phản ứng phụ làm thay đổi chất lượng dầu Chất hấp phụ sau phản ứng có thể tách loại khỏi dầu hệ thống lọc: lọc dĩa, lọc khung bản… Chất hấp phụ đã phân tách khỏi dầu nhờ lọc còn chứa lượng lớn dầu (khoảng ± 50%) Lượng dầu này có thể thu hồi lại biện pháp xử lý với nước hay trích ly dung môi Dầu thu nhờ phản ứng với nước thường có chất lượng kém quá trình thu hồi này đã hòa lẫn các hợp chất hấp thụ có cực - thường là chất có tính oxy hóa vào dầu Chất hấp phụ sau tách loại dầu chứa tối đa 5% các hợp chất hữu không tái sử dụng tiếp tục Các nghiên cứu cho thấy, ba phản ứng phụ cần quan tâm quá trình tẩy trắng chất hấp phụ bề mặt là: - Sự đồng phân hóa vị trí (sự hoán đổi nối đôi mạch) và cấu tạo (cis/trans) - Biến đổi hợp chất hydroperoxid thành các hydroxy acid béo - Phản ứng oxy hóa diện Oxy 67 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 4.2.5.2 Tẩy trắng tác động nhiệt Tẩy trắng nhiệt sử dụng phổ biến tinh luyện dầu cọ với mục đích tách loại các hợp chất carotene khỏi dầu Tiến trình này có thể thực theo hai phương pháp chủ yếu: - Tẩy trắng sơ chất hấp phụ, ứng dụng tẩy trắng nhiệt độ cao - Kích thích hoạt động chất tẩy trắng nhờ vào quá trình tẩy trắng nhiệt độ trung bình Quá trình tẩy trắng nhiệt độ cao có thể tiến hành theo mẻ (3 - 220oC) hay liên tục (20 phút – 270oC) 4.2.5.3 Tẩy trắng phương pháp hydro hóa Biện pháp này ứng dụng chủ yếu tinh luyện dầu cọ Cơ sở lý thuyết cho quá trình tẩy trắng theo phương thức này dựa trên việc hydro hóa có chọn lọc các liên đôi trung tâm carotene nhằm phá hủy đặc tính tạo màu chúng Tuy nhiên, biện pháp này là nguyên nhân làm thay đổi các acid béo có nối đôi dầu chúng cùng hydro hóa với các hợp chất carotene 4.2.5.4 Tẩy trắng hóa học Phương pháp này dựa trên khả phá hủy các hợp chất tạo màu nhạy cảm với chất oxy hóa (carotene dầu cọ) các tác nhân oxy hóa hóa học hydrogen và benzoyl peroxide Tuy nhiên, đây không phải là phương pháp sử dụng phổ biến các acid béo đa nối đôi có thể bị công Tóm lại, tẩy trắng là quá trình tinh luyện quan trọng và có tác động lớn đến hiệu kinh tế dầu Hợp chất hấp phụ có giá thành khá cao, đồng thời lượng dầu mát vào chất tẩy trắng khá lớn Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm quy trình tẩy trắng phù hợp cho loại dầu các nhà khoa học quan tâm 4.2.6 Khử mùi 4.2.6.1 Mục đích quá trình khử mùi Dầu mỡ thiên nhiên qua quá trình chế biến và bảo quản có mùi, đây là nguyên nhân chủ yếu làm giảm giá trị cảm quan sản phẩm Chính vì thế, việc khử mùi là yêu cầu quan trọng các loại dầu mỡ thực phẩm, đây là giai đoạn cuối cùng không thể thiếu các quy trình tinh luyện Mục tiêu chính công đoạn này là: - Di chuyển các hợp chất tạo mùi bay hơi: aldehyde, methyl cetone…, - Di chuyển lượng dư acid béo tự còn sót lại dầu 68 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 4.2.6.2 Phương pháp khử mùi Cơ sở lý thuyết chủ yếu quá trình khử mùi là kết hợp nhiệt độ cao, áp suất chân không với việc sục nước nóng vào khối dầu để khử mùi Hơi nước sục vào khối dầu và bật khá mạnh mội trường chân không mang theo các chất có mùi: acid béo, glycerin phân tử lượng thấp, TMA, NH3, Essentian, acid chupadonic Phương pháp này vận dụng tổng hợp chưng áp lực và chưng nước Việc giảm áp lực có tác dụng: - Đề phòng dầu bị oxy hóa nhiệt độ cao - Đề phòng dầu bị thủy phân nhiệt độ cao và tác dụng nước - Giảm áp lực tiết kiệm nước khử mùi Tùy thuộc vào loại dầu và diện các hợp chất tạo mùi dầu mà áp dụng điều kiện xử lý khác Tuy nhiên, mức nhiệt độ thích hợp cho quá trình khử mùi dao động khoảng 180-240oC với áp suất từ 2mbar – mbar 4.2.6.3 Sự thay đổi vật lý và hóa học dầu sau khử mùi (i) Sự thay đổi vật lý Quá trình khử mùi có thể di chuyển số các hợp chất khỏi sản phẩm như: acid béo tự do, sterol, tocopherol, thuốc trừ sâu, hydrocarbon và hợp chất carotene - Tocopherol là thành phần bay quan trọng – đây là chất chống oxy hóa tự nhiên dầu Khử mùi nhiệt độ cao là nguyên nhân làm di chuyển từ 30-50% tocopherol; làm giảm khả ổn định dầu với các tác nhân oxy hóa - Các chất trừ sâu có nguồn gốc chlorine di chuyển nhờ quá trình khử mùi - Quá trình khử mùi có thể tách loại các hydrocarbon đa vòng tạo mùi, các hợp chất tri- và tetracyclic khỏi dầu, điều này làm cải thiện giá trị cảm quan dầu (ii) Sự thay đổi hóa học Khử mùi với thời gian dài nhiệt độ trên 240oC có thể làm gia tăng các biến đổi hóa học không mong muốn dầu Trước tiên là hình thành các sản phẩm oxy hóa bậc và bậc hai như: các hợp chất bay (aldehyde, cetone…) và các hợp chất không bay (dimer, polymer…) Sự tạo thành các hợp chất đồng phân hóa dạng hình học (cis/trans) và đồng phân vị trí có khuynh hướng gia tăng nhiệt độ trên 220-240oC hay thời gian khử mùi dài Chính các tác động này đã tạo nên các thay đổi không mong muốn cho dầu mùi vị đặc tính vật lý: khả nóng chảy và đông đặc dầu Sự nhiệt phân triglycerid ghi nhận Các biến đổi này gia tăng nhanh nhờ vào xúc tác ion kim loại tạo thành hay còn tồn 69 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc dầu sau quá trình tẩy màu Chính vì thế, việc sử dụng acid citric nồng độ 100 ppm đề nghị nhằm ngăn cản tác động ion kim loại quá trình bảo quản dầu Ngoài ra, khử mùi điều kiện áp suất thấp đề nghị nhằm hạn chế tác động nhiệt độ đến phẩm chất dầu 4.3 TIÊU CHUẨN DẦU MỠ THỰC PHẨM Dầu mỡ là ba loại thức ăn và quan trọng không thể thiếu hoạt động sinh lý thể Một số thử nghiệm cho thấy, các chất béo gồm triglycerid bão hòa hấp thu vào thể có thể gây các tượng xơ cứng động mạch, tăng lượng cholesterol máu, gây bệnh lở da Trái lại, gần không thấy các triệu chứng trên sử dung dầu mỡ chứa số triglycerid chưa no, cấu tạo acid béo cần thiết có chứa nhiều nối kép (acid linolenic, acid linoleic ) Các acid này chứng minh là cần thiết cho phát triển thể Như vậy, chất béo tốt là loại có chứa glycerid cấu tạo acid béo chưa no có nhiều nối đôi Giá trị dinh dưỡng dầu mỡ khá cao vì chúng là loại thức ăn có nhiệt lượng cao (bảng 4.3) Bảng 4.3 Năng lượng các loại thức ăn chính Loại thức ăn Năng lượng sinh gam thực phẩm (kcal) Đốt cháy nhiệt lượng kế Đốt cháy thể sinh vật Chất béo (lipid) 9,40 9,3 Chất đạm (protein) 5,00 4,1 Đường và tinh bột (glucid) 3,74 – 4,19 4,1 Nhiệt lượng chất béo cung cấp lớn gấp lần nhiệt lượng đạm, đường và tinh bột Trong thể người, dầu mỡ chuyển hóa cung cấp lượng cho thể để đủ sức làm việc và chống lại giảm than nhiệt ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài khí hậu, nhiệt độ Tuy nhiên, để tránh bệnh xơ cứng động mạch nên dùng dầu mỡ mà 10- 13% lượng calori từ chất béo cho chất béo có nhiều nối kép Ngoài ra, khả dinh dưỡng chất béo còn tùy thuộc vào cách sử dụng và bảo quản Khi sử dụng dầu mỡ chiên quá nóng, các phân tử triglycerid- là các phân tử có chứa nhiều nối kép bị nhiệt phân, liên kết C-H và C-C có thể bị cắt đứt Gốc tự sinh có thể phản ứng với Oxy hay với các phân tử khác tạo thành nhiều chất khó tiêu hóa, độc chất Dầu mỡ ăn cần thỏa mãn số điều kiện sau: 70 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 4.3.1 Khả dinh dưỡng cao và không chứa độc tố Chất béo có chứa số các triglycerid chưa no cấu tạo acid béo cần thiết có nhiều nối đôi, cần thiết cho phát triển thể Tuy nhiên, hệ số tiêu hóa phải khá cao đảm bảo khả dinh đưỡng Lý quan trọng định hấp thu dầu mỡ là độ nóng chảy Độ nóng chảy trên 50oC làm giảm khả hấp thu Trong quá trình bảo quản dầu mỡ, không quan tâm đúng mức các biện pháp xử lý, dầu mỡ có thể bị oxy hóa tạo ôi dầu Hiện tượng này còn tác động ánh sáng tạp chất bẩn dầu Sự oxy hóa dầu dẫn đến hình thành số chất các hợp chất carbonyl, cacboxyl (aldehyd, ceton, acid, lacton ) và các hợp chất khác có thể làm cho khả tiêu hóa dầu mỡ không dễ dàng chí còn có thể gây độc chất Các nghiên cứu đã cho thấy oxy hóa thường bắt nguồn từ acid béo có chứa nhiều nối đôi, chính vì quá trình hydro hóa môt phần acid béo không no dầu mỡ áp dụng nhằm giúp sản phẩm có chất lượng ổn định Trên cơm dừa bảo quản không kỹ, đã phát có hai loại nấm mốc là Aspergillus Flavus và Aspergillus Niger Hạt đậu phộng để nơi ẩm ướt hay quá nóng có thể bị nấm mốc Loại Aspergillus Niger có thể tiết độc tố Aflatoxin gây ung thư gan 4.3.2 Dầu mỡ không chứa các acid béo tự Dầu thô thường chứa lượng acid béo tự nhiều hay ít tùy theo loại khác Lượng acid béo tự cho phép dầu chiên xào tối đa là 0,5%, dầu trộn xà lách, lượng acid béo tự tồn phải thấp Dầu dừa có dây acid béo ngắn glycerid dễ bị thủy phân hóa học làm tăng số acid Sự thủy phân thực tác dung enzyme làm cho dầu dừa có mùi xà phòng 4.3.3 Dầu mỡ không màu có màu vàng nhạt, suốt, không có mùi vị khó chịu và ít tạp chất Dầu thô thường có màu sậm tồn số chất màu có tính tan dầu Chất phổ biến gây màu cho dầu mỡ là carotenoid, gồm khoảng 60- 70 chất khác nhau, có màu vàng sáng đến sẫm đỏ Ngoài ra, còn có diệp lục tố gây màu xanh, các hợp chất nhựa làm cho dầu có màu đen (Gossypol dầu bông) Trong công nghiệp thực phẩm, dầu mỡ phải loại trừ hoàn toàn các chất màu và số hợp chất không có lợi Dầu mỡ nguyên chất không có mùi, trừ vài loại có sẵn từ dầu Mùi sinh dầu phân hủy, oxy hóa quá trình chế biến và tồn trữ Những chất này phần lớn là các hydrocarbua và số dẫn xuất có chứa oxy khác Do đó, cần loại trừ mùi vị và tìm biện pháp có hiệu để phòng trừ biến mùi 71 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 4.3.4 Dầu tinh chế phải bảo quản lâu, không bị ôi, không trở mùi Những loại dầu mỡ có chứa nhiều acid béo không no dễ bị oxy hóa, đa số phản ứng xảy nối đôi mạch carbon Dầu mỡ có chứa nhiều acid béo no có ưu điểm là dễ bảo quản, ít biến chất hệ số đồng hóa thấp Dầu mỡ trên thực tế chứa các acid: acid stearic, acid oleic, acid palmitic, acid lauric, acid linoleic Dầu mỡ có chất lượng cao là lại dầu có chứa nhiều agốc acid oleic và linoleic (40- 80% acid oleic, 20- 30% acid linoleic, còn lại là acid béo no với hàm lượng thấp) Dầu mỡ bảo quản lâu thường trở mùi, ôi dầu các nguyên nhân: - Sự thủy phân giải phóng acid béo từ triglycerid, - Ôi dầu phản ứng oxy hóa hóa học, - Ôi dầu phản ứng oxy hóa các enzyme Để đạt tiêu chuẩn phải có dầu ăn, cần phải tinh luyện dầu thích hợp Quá trình tinh luyện phải bắt đầu từ khâu tồn trữ, bảo quản hạt và là tinh chế dầu thô qua nhiều công đoạn 72 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc CHƯƠNG CÁC QUÁ TRÌNH LÀM THAY ĐỔI ĐẶC TÍNH DẦU MỠ 5.1 KHÁI QUÁT CHUNG Mục đích chủ yếu quá trình này nhằm thay đổi thành phần acid béo hay triglycerid dầu mỡ nhờ vào các tác động dẫn đến biến đổi tính chất vật lý chúng Trên sở này, ba quá trình làm thay đổi đặc tính dầu mỡ sử dụng nhằm tạo nhiều sản phẩm đa dạng và tiện dụng thực phẩm: - Chiết phân đoạn và đông hóa dầu (Fractionation-Winterization) - Quá trình hydro hóa dầu (Hydrogenation) - Quá trình ester hóa nội phân tử (Interesterification) Bên cạnh ba quá trình biến đổi này, còn nhiều quá trình biến đổi khác dầu mỡ áp dụng, điển hình quá trình xà phòng hóa, halogen hóa, dimer hóa…; Tuy nhiên sản phẩm các quá trình này thường không sử dụng thực phẩm Các quá trình biến đổi này tổng hợp theo sơ đồ hình 5.1 Hydrogen hóa Nguyên liệu thô Chiết phân đoạn/ Đông hóa Dầu sau tẩy trắng Xúc tác→←H Quá trình chính Dầu thô đã thủy hóa Nước+ phụ gia →← Dung môi Hóa rắn Tách phân đoạn/Kết tinh TP riêng Tổng SP Chọn lọc Phần ẩm Dung môi Loại Khô Ester hóa nội phân tử Dầu sau trung hòa, sấy khô Xúc tác→ Ester hóa nội phân tử TP riêng Tổng SP (trực tiếp) (Đông hóa) Phân tách SP trung gian Sau xử lý Phân tách Dầu t.t rắn Xúc tác Tinh luyện lại Rắn Lỏng Khử d.môi/Rửa Sản phẩm cuối Dầu t.t rắn đã tinh luyện Stearin thô/ Phân tách Dầu đã ester hóa Tinh luyện lại Olein thô/ Stearin đã đông hóa/Sáp Dầu salad Dầu sau ester hóa và tinh luyện Hình 5.1 Sơ đồ biến đổi đặc tính dầu 73 Xúc tác Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 5.2 CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ ĐÔNG HÓA DẦU (FRACTIONATIONWINTERIZATION) 5.2.1 Giới thiệu Chiết phân đoạn là quá trình biến đổi đầu tiên nghiên cứu, áp dụng từ năm 1869 Hippolyte Méges-Mouries Đây là sở tảng cho quá trình chế biến margarine Dầu và mỡ nhờ quá trình chiết phân đoạn có thể tạo nên hai nhóm sản phẩm riêng biệt: phần rắn có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, thường gọi là “stearin” và phần lỏng có nhiệt độ nóng chảy thấp, hay còn gọi là “olein” Quá trình này có thể làm cải thiện tính chất chất lượng dầu nhờ vào việc tách loại stearin, gia tăng lượng triglycerid không bão hòa Chính tác động này giúp dầu có chất lượng cao hơn, điển hình việc chế biến dầu trộn salad hay phối trộn với các loại dầu khác Một ứng dụng khác quá trình này còn nhằm tạo dầu có thay đổi thành phần hẹp và độ nóng chảy cao, thích hợp cho quá trình chế biến chocolate và các sản phẩm kẹo Đông hóa là quá trình kết tinh phân đoạn đặc biệt, sử dụng để di chuyển phần rắn nhỏ không mong muốn diện dầu Các phần tử rắn này là nguyên nhân chủ yếu tạo nên các đám mây, làm dầu bị vẩn đục nhiệt độ lạnh; điều này làm giảm giá trị cảm quan dầu, tạo cảm giác dầu bị hư hỏng hay chứa độc chất Những hợp chất này có thể là sáp, các triglycerid có độ nóng chảy cao hay dầu bị polymer hóa quá trình tinh luyện Chính vì vậy, quá trình đông hóa cách đưa dầu nhiệt độ thấp thời gian định, giúp các phần tử rắn này liên kết với thành khối, dễ dàng tách dầu áp dụng Đặc biệt, quá trình chế biến dầu bông, đông hóa là giai đoạn không thể bỏ qua Từ thời xa xưa, người ta đã biết ứng dụng tiến trình này cách chứa dầu bông các thùng gỗ, đặt ngoài trời mùa đông; phần dầu lỏng tách gạn khỏi phần rắn đã kết tinh Một số quan điểm cho rằng, đông hóa dầu thật không phải là quá trình biến đổi đặc tính dầu mỡ, nhiên nó là tiến trình không thể thiếu quá trình tinh luyện dầu, còn gọi là khâu tách sáp (chương 4) Thực sự, số loại dầu định, tách sáp luôn sử dụng suốt tiến trình tinh luyện dầu cùng với thủy hóa hay trung hòa 5.2.2 Cơ sở lý thuyết quá trình chiết phân đoạn Dầu và mỡ không phải là hợp chất đồng hóa học mà là hỗn hợp các triglycerid khác nhau; tùy thuộc vào cấu tạo acid béo tạo thành mà triglycerid có điểm nóng chảy riêng Chính vì lý này, loại dầu mỡ không có điểm nóng chảy cố định mà thường có khoảng nóng chảy theo thành phần nó Quá trình chiết tách dầu dựa trên đặc điểm này để phân tách các triglycerid có điểm nóng chảy khác Giản đồ pha cho quá trình phân tách hỗn hợp hai cấu tử (hai pha rắn lỏng), sử dụng phân tách dầu cho hình 5.2 74 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Nhiệt độ % thành phần Hình 5.2 Giản đồ pha quá trình phân tách hỗn hợp hai cấu tử rắn - lỏng Theo sơ đồ này, đầu tiên làm lạnh hỗn hợp AB có chứa thành phần d trạng thái lỏng đến nhiệt độ T1, kết phân tách hỗn hợp này thành pha lỏng a1 và pha rắn b1 Ở pha rắn b1, B và A diện Khi hạ nhiêt độ tiếp tục đến điểm T2, pha rắn b1 tiếp tục bị phân tách thành phần lỏng a2 và rắn b2 Hợp chất tinh khiết B có thể thu từ pha rắn này, đó điểm eutectic d có thể thu từ pha lỏng 5.2.3 Kỹ thuật chiết phân đoạn Quá trình chiết phân đoạn gồm bước bản: - Giảm độ hòa tan các triglycerid có mức độ bão hòa cao nhờ quá trình làm lạnh - Tạo mầm kết tinh cho hợp chất quá bão hòa và xúc tiến việc phát triển tinh thể - Duy trì phát triển tinh thể với nhiệt độ/thời gian thích hợp và khuấy trộn Nhiệt tạo thành cho quá trình kết tinh di chuyển nhờ vào quá trình làm lạnh - Phân tách phần kết tinh khỏi pha lỏng phương pháp học Tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu và mục đích sử dụng mà các quá trình phân tách khác sử dụng Các phương pháp tách phân đoạn chủ yếu áp dụng: 75 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Tách phân đoạn khô: mục đích tạo tinh thể kích thước lớn - Tách phân đoạn Lanza (do Fratelli Lanza phát minh năm 1905): sử dụng chất tẩy rửa làm dung môi phân tách Trường hợp này có thể phân tách nhiều tinh thể có kích thước nhỏ và thời gian phân tách ngắn; nhiên lượng lớn olein còn lẫn sản phẩm - Tách phân đoạn ẩm nhờ vào sử dụng dung môi: dựa trên khả hòa tan khác thay vì dựa vào khác độ nóng chảy hai pha rắn - lỏng diện dầu Việc chọn lựa kỹ thuật phân tách có ảnh hưởng lớn đến sản phẩm cuối Thí dụ phân tách dầu cọ: hàm lượng rắn thu khác tùy thuộc vào nhiệt độ và phương pháp sử dụng (hình 5.3) % rắn A: Tách phân đoạn Lanza B: Tách PĐ khô/làm lạnh chậm C: Tách PĐ khô/làm lạnh nhanh Olein dầu cọ Dầu cọ Nhiệt độ oC Hình 5.3 Hàm lượng rắn stearin dầu cọ thu theo các phương pháp phân tách khác 5.2.4 Điều kiện thực - Xác định điểm tới hạn quá trình phân tách: phụ thuộc vào việc điều khiển quá trình làm lạnh Quá trình này chịu ảnh hưởng trưc tiếp quá trình kết tinh chọn lựa và hiệu quá trình phân tách - Một số loại mỡ kết tinh dễ dàng, đó số loại cần thời gian dài hơn, phụ thuộc vào thành phần chất béo và đặc tính tự nhiên triglycerid diện - Sự phân bố tinh thể và hình thành kích thước tinh thể phụ thuộc vào phương pháp làm lạnh và quá trình khuấy trộn Tốc độ kết tinh phụ thuộc vào thiết kế thiết bị kết tinh - Kết tinh là phản ứng tỏa nhiệt; chính vì vậy, hiệu kết tinh phụ thuộc lớn vào di chuyển ẩn nhiệt tạo thành 76 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Chính vì vậy, khuấy trộn đóng vai trò quan trọng quá trình kết tinh: - Tránh quá nhiệt cục số vị trí; - Đảm bảo quá trình truyền nhiệt đồng đều; - Đảm bảo đủ nguyên liệu chuyển thành tinh thể suốt tiến trình tất các vị trí Quá trình chiết phân đoạn đạt yêu cầu xác định dựa trên tỷ lệ hiệu suất phân tách olein trên thực tế và hiệu suất tính toán theo lý thuyết; tỷ lệ này còn gọi là yếu tố phân tách Trên thực tế, quá trình chiết tách dầu không đòi hỏi dầu phải xử lý hoàn toàn tinh khiết trước đó Phụ thuộc vào mục đích sử dụng cuối, dầu có thể chiết phân đoạn dạng dầu thô, bán tinh luyện (semi-refined) hay tinh luyện hoàn toàn Tuy nhiên, số thành phần còn diện dầu với lượng nhỏ có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình kết tinh: diglycerid là chất nhũ hóa, làm tăng liên kết phần thân dầu và nước dầu, gây cản trở (làm chậm) quá trình kết tinh và phân tách hai pha rắn và pha lỏng; ngược lại, hợp chất sáp có tác dụng gia tốc hình thành tinh thể, kết tạo nên cấu trúc, hình dạng tinh thể không mong muốn, làm trở ngại quá trình lọc Sự diện các chất rắn không tinh khiết, nước, xà phòng, protein, phospholipid và các sản phẩm dạng nhầy khác có thể cản trở và kéo dài quá trình hình thành tinh thể suốt quá trình lọc Trong trường hợp này, dầu cần tinh luyện trước đưa qua phân tách 5.2.5 Sản phẩm- Khả ứng dụng Quá trình chiết phân đoạn áp dụng chủ yếu cho chất béo sữa, dầu cọ hay mỡ heo; đặc biệt là dầu cọ Nguyên nhân chủ yếu là thành phần dầu cọ gồm phần chủ yếu với số lượng tương đương: triglycerid acid béo bão hòa (stearin) và triglycerid acid béo không bão hòa (olein), đó dễ dàng phân tách thành phần lỏng – rắn riêng biệt nhờ vào khác nhiệt độ nóng chảy Sau quá trình phân tách, phần lỏng (olein) sử dụng chủ yếu làm dầu nấu nướng (cooking oil), dầu salad; phần rắn (stearin) có thể ứng dụng công nghệ chế biến margarine, shorteing hay các sản phẩm mỡ đặc biệt Tùy thuộc vào yêu cầu sản phẩm cuối, các đường hướng phân tách khác áp dụng Bên cạnh dầu cọ, dầu đậu nành với đặc điểm chứa hàm lượng lớn triglycerid acid béo đa nối đôi tiến hành chiết phân đoạn nhằm ngăn cản quá trình oxy hóa dầu Nhờ quá trình chiết phân đoạn, các triglycride có nhiệt độ nóng chảy cao tách loại, phần dầu nành sau phân tách sử dụng chế biến dầu salad và dầu chiên 77 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm 5.3 Trần Thanh Trúc QUÁ TRÌNH HYDRO HÓA DẦU (HYDROGENATION) 5.3.1 Giới thiệu Quá trình hydro hoá có xúc tác Sabatier (Toulouse) phát minh vào năm 1897 Việc hydro hóa dầu dựa trên theo phản ứng cộng H2 vào nối đôi các acid chưa no chứa dầu với xúc tác Niken và nhiệt độ Việc hydro hoá dầu nhằm mục đích chính: giúp dầu có thể kéo dài thời gian tồn trữ và tạo điều kiện cho quá trình chế biến các sản phẩm khác - Mục đích bảo quản: Dầu lỏng sau hydro hoá giảm tỉ lệ acid béo chưa no chứa nhiều nối đôi thành phần dầu, giảm khả oxy hoá oxy không khí Do đó dầu sau đã hydro hoá ổn định hơn, bảo quản dễ và thời gian bảo quản kéo dài - Mục đích sử dụng: Dựa vào thay đổi đặc tính vật lý dầu nhờ quá trình hydro hóa Dầu lỏng sau hydro hoá trở nên rắn và có nhiệt độ tan chảy cao hơn; sử dụng ngành công nghiệp bánh kẹo, sản xuất margarine….Tùy theo mục đích sử dụng, dầu sau hydro hoá đạt đến nhiệt độ nóng chảy định 5.3.2 Cơ sở lý thuyết qua trình hydro hoá dầu Quá trình hydro hóa dầu trên thực tế là biến đổi phức tạp Phản ứng hydro hoá dầu có thể biểu diễn cách tổng quát: C C CH + H2 xt CH T0, Ni Việc tìm hiểu sở lý thuyết quá trình hydro hóa này đặc biệt có ý nghĩa quan trọng việc hiểu rõ các bước xảy tiến trình, nhằm ngăn cản các phản ứng phụ xảy theo đường hướng không mong muốn Các bước chủ yếu quá trình hydro hóa dầu tổng hợp hình 5.4 78 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Hình 5.4 Cơ chế phản ứng hydrogen hóa 79 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Trong quá trình hydro hóa xảy cạnh tranh các vị trí hoạt động chất xúc tác các acid béo bão hóa khác nhau, quá trình biến đổi này đựơc gọi là “chuyển hóa chọn lọc” Nếu lượng hydro sử dụng thừa, quá trình hydro hóa các acid béo dầu xảy theo trình tự: Acid Linolenic → → Acid Linoleic Acid Oleic → Acid Stearic Quá trình hydro hóa các hợp chất trien (acid linolenic), dien (acid linoleic) xảy theo hai đường hướng chủ yếu: tạo đồng phân vị trí và đồng phân hình học (đồng phân cis, trans) Tiến trình này đỏi hỏi phải quan tâm và kiển soát nghiêm ngặt ảnh hưởng các sản phẩm tạo thành đến giá trị dinh dưỡng và tính chất vật lý dầu Ngoài ra, việc tạo sản phẩm có cấu hình trans- (hydro hóa nấc tạo acid linolenic hay nấc tạo acid oleic) là điều không mong muốn: cấu hình trans- không có giá trị sinh học, là nguyên nhân gây nên bệnh tim mạch (tính chất tương tự acid béo bão hòa), thêm vào đó, nó có nhiệt độ nóng chảy cao so sánh với cấu hình cis- Dầu hydro hoá còn gọi là dầu cứng sản xuất từ các dầu thực vật thể lỏng các mỡ động vật biển cá voi, báo biển…có còn dùng mỡ gia súc để sản xuất Tùy thuộc vào mức độ hydro hoá mà người ta thu các loại dầu có điểm đông đặc khác nhau, thông thường có các loại chủ yếu như: 380C, 450C, 520C, 600C và loại hydro hoá đến cùng Những loại dầu hydro hoá có chất lượng tốt thường dùng thay mỡ động vật sản xuất bơ nhân tạo, chế biến bánh kẹo… Dầu sau hydro hoá xong đưa qua thiết bị ép lọc để loại Niken và các tạp chất khác, thường dùng thiết bị ép lọc để sử dụng Hàm lượng Niken còn lại dầu < 0,1 mg/kg Hoá chất sử dụng quá trình hydro hoá dầu: (i) Khí H2: Được điện phân nước với diện dung dịch KOH 28% (ii) Niken: Đã hoạt hoá và bọc dầu thực vật hydro hoá đến điểm nóng chảy cao để chóng ẩm Khi cho vào thiết bị, dầu rắn tan phóng thích Niken kim loại Niken có hoạt tính cao xúc tác cho phản ứng hydro hoá dầu 5.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydro hóa dầu Quá trình hydro hóa dầu và mỡ ảnh hưởng các tham số chủ yếu: nhiệt độ, thời gian, áp suất hydro hóa, chất xúc tác và nồng độ chất Các yếu tố này có ảnh hưởng tương hỗ lẫn Sự chọn lọc điều kiện hydro hóa thích hợp là quá trình phức tạp, đòi hỏi phải có sở lý thuyết và số liệu thực nghiệm, nhằm xác định thông số phù hợp cho loại nguyên liệu (i) Ảnh hưởng thời gian hydro hóa: Thời gian hydro hóa có ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình hóa rắn sản phẩm; việc thay đổi thời gian là nguyên nhân tạo các 80 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc sản phẩm có mức hóa rắn khác (hình 5.5) Ngoài ra, khác biệt thời gian là nguyên nhân giúp quá trình phân tách các thành phần acid béo triệt để (hình 5.6) Hình 5.5 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến quá trình hydro hóa dầu đậu nành % acid béo Thời gian phản ứng, phút Hình 5.6 Ảnh hưởng cùa thời gian phản ứng đến thành phần acid béo dầu đậu nành hydro hóa (ii) Ảnh hưởng nhiệt độ: Tương tự các phản ứng hóa học khác, quá trình hydro hóa phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ: tốc độ phản ứng gia tăng tỷ lệ với gia tăng nhiệt độ Ngoài ra, nhiệt độ phản ứng tăng còn là nguyên nhân làm tăng khả hòa tan hydrogen và giảm độ nhớt dầu, giúp cải thiện quá trình truyền khối: các phần tử acid béo không no dễ dàng liên kết với hydro làm tăng nhanh tốc độ phản ứng 81 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc (iii) Ảnh hưởng điều kiện áp suất: Theo lý thuyết, tác động áp suất đến tốc độ phản ứng hóa học chiếm ưu so với ảnh hưởng nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ gấp đôi, khả hòa tan chất phản ứng tăng 20%; đó, gia tăng áp suất gấp đôi làm tăng khả hòa tan chất đến 60% Tuy nhiên, ngược lại với lý thuyết, việc cải thiện khả hòa tan hydro thực tế không là yếu tố ưu làm tăng nhanh tốc độ phản ứng Ở áp suất thấp, tốc độ phản ứng tăng 2,5 lần nhiệt độ gia tăng 50%; không có kết chứng minh gia tăng tốc độ phản ứng điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp Điều này cho thấy, không có tương quan độ linh động hydro và tốc độ phản ứng trường hợp (iv) Ảnh hưởng chất xúc tác: Nồng độ chất xúc tác là tham số ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hydro hóa dầu Tuy nhiên, việc xác định nồng độ tối ưu chất xúc tác chịu tác động nhiều tham số phản ứng khác: nhiệt độ, áp suất và đặc biệt là tốc độ khuấy trộn (hình 5.7) Hình 5.7 Sự thay đổi tốc độ phản ứng hydro hóa dầu đậu nành tốc độ khuấy trộn và nồng độ chất xúc tác khác 5.4 QUÁ TRÌNH ESTER HÓA NỘI PHÂN TỬ (INTERESTERIFICATION) Ester hóa nội phân tử là quá trình thứ ba sử dụng nhằm biến đổi đặc tính dầu mỡ Các kiến thức tảng quá trình này biết đến từ đầu kỷ 20 Dưới tác dụng chất xúc tác thích hợp, các acid béo phân bố lại thành phần triglycerid Chất béo sau quá trình biến đổi này có khác biệt tính chất vật lý và đặc tính chức Tính chất dầu và mỡ thay đổi theo bước: phân tách thành các thành phần riêng lẻ thời gian ngắn và xếp lại theo trật tự Quá trình ester hóa nội phân tử có thể phân loại quá trình chiết phân đoạn (tác động vật lý) và quá trình hóa rắn (hydro hóa - dựa trên nguyên lý hóa học) 82 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Lý thuyết chung quá trình ester hóa nội phân tử dầu và mỡ biểu thị hình 5.8 Nhìn chung, quá trình ester hóa nội phân tử bao gồm số phản ứng, đó có trao đổi gốc acyl: - ester và acid: thủy phân acid (acidolysis) - ester và rượu: thủy phân rượu (alcoholysis) - các ester với nhau: ester hóa nội phân tử chiều hướng hẹp hay ester hóa theo cấu hình trans (transesterification) Đặc biệt, quá trình thủy phân acid và thủy phân rượu có ý nghĩa quan trọng quá trình sản xuất mono- và diglycerid Hình 5.8 Các biến đổi quá trình ester hóa nội phân tử Quá trình ester hóa nội phân tử xảy chậm; để thúc đẩy tốc độ phản ứng, cần thiết phải gia nhiệt đến nhiệt độ trên 300oC Tuy nhiên, đây là điều không thể thực các triglycerid bị phân hủy giá trị nhiệt độ này Chính vì vậy, việc sử dụng chất xúc tác có khả tạo anion mạnh, công vào nguyên tử C nhóm carbonyl đề nghị Các chất xúc tác sử dụng chủ yếu cho phản ứng ester hóa này là sodium (Na), sodium hydroxyt (NaOH) và sodium alcoholate (NaOC2H5) Cơ chế phản ứng ester hóa nội phân tử tổng hợp hình 5.9 Ester hóa nội phân tử ứng dụng trực tiếp với dầu mỡ có nguồn gốc tự nhiên hay dầu mỡ đã hydro hóa hay chiết phân đoạn Quá trình ester hóa sử dụng nhằm mục đích chính: - Thay đổi nhiệt độ nóng chảy dầu, 83 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Cải thiện khả tương thích triglycerid khác trạng thái rắn, - Cải thiện tính mềm dẻo phần rắn thay đổi khả kết tinh, kết tinh lại dầu, - Kết hợp các tính chất hỗn hợp dầu phối trộn dầu và mỡ Việc xác định điểm dừng quá trình ester hóa phụ thuộc vào mục đích sử dụng sản phẩm cuối Hình 5.9 Cơ chế phản ứng ester hóa nội phân tử 84 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc CHƯƠNG CÁC SẢN PHẨM CHẾ BIẾN TỪ DẦU MỠ 6.1 GIỚI THIỆU CHUNG Dầu mỡ là thành phần quan trọng không thể thiếu chế độ ăn hàng ngày người; dầu mỡ cung cấp lượng lớn cho thể hoạt động Thêm vào đó, dầu mỡ còn cung cấp các acid béo cần thiết cho thể các vitamin hòa tan chất béo Bên cạnh giá trị dinh dưỡng cao, dầu mỡ còn là thành phần làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, tạo cảm giác ngon miệng cho người sử dụng Tuy nhiên, việc lạm dụng dầu mỡ là nguyên nhân chính dẫn đến bệnh béo phì và gia tăng bệnh tim mạch sử dụng nguyên liệu có chứa hàm lượng cholesterol cao Chính vì các nguyên nhân này, việc nghiên cứu chế biến nhiều sản phẩm khác từ dầu mỡ quan tâm Các sản phẩm từ dầu mỡ có thể chia thành dạng chủ yếu: - Sản phẩm nhũ hóa với hàm lượng dầu cao: margarine, mayonnaise, bơ… - Sản phẩm không nhũ hóa: shortening, dầu sử dụng cho quá trình chiên nhúng dầu,… 6.2 MARGARINE 6.2.1 Tổng quan margarine Công nghệ chế biến margarine phát minh vào năm 1869 ông Hippolyte Megi - Marie’s (người Pháp) và đã chính phủ Pháp trao giải thưởng nhờ các ích lợi mà nó đã mang lại Margarine là dạng nhũ tương nước dầu có cấu trúc là bơ và thay cho bơ động vật Khởi đầu, ít người đánh giá cao dạng sản phẩm này và chấp nhận trên thị trường ít Margarine làm là thể nhũ tương sữa với mỡ bò Khi chiến tranh giới thứ II bùng nổ, Napoleon III đã sử dụng sản phẩm này để nuôi dưỡng quân đội chiến tranh với Đức Ngay từ đầu chiến tranh Pháp với Đức sở sản xuất margarine đã đặt gần trung tâm thủ đô Pari thời gian ngắn sau thì đóng cửa quân đội Pháp chiến thắng chiến tranh đó Bằng phát minh cho công nghệ sản xuất margarine cấp thông qua hai nhà phân phối bơ Hà Lan Sau hai nhiều kiện đặt biệt đó, sản phẩm margarine đã khẳng định vị trí và chấp nhận trên tất các nước Châu Âu năm sau Cũng từ đó margarine đã giành phân phối quan trọng cạnh tranh với sản phẩm bơ động vật nhiều bang thuộc Châu Âu Lúc đầu margarine không đánh giá đúng nhà sản xuất sản phẩm bơ Những nhà quí tộc có thể làm thứ gì để tẩy chai sản phẩm thay tập quán tiêu dùng họ 85 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Từ bắt đầu trên, margarine phát triển cùng với trào lưu chế biến các sản phẩm cung cấp chất béo Tính chất margarine có thể điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu khác nấu nướng hàng ngày, chế biến bánh mì và nhiều sản phẩm khác (bảng 6.1) Điều này phản hồi trên khối lượng sản phẩm sản xuất và sử dụng hàng năm Ở Châu Âu khối lượng này phù hợp với thói quen ăn uống riêng nước đó Ở nơi mệnh danh là “đất nước dầu” Nam Âu, dầu chế biến theo phương pháp truyền thống (dầu lỏng) sử dụng chủ yếu; việc tiêu thụ sản phẩm margarine không chấp nhận cao Trong đó, “quốc gia sữa” Hà Lan và Đan Mạch, margarine tiêu thụ với số lượng lớn Bảng 6.1 Các dạng margarine theo tiêu chuẩn sản xuất Luật thực phẩm Châu Âu (2991/94) Nhóm chất béo Mỡ hay chất béo có cấu trúc rắn, dễ dàng sử dụng việc hình thành nhũ tương nước dầu Nguồn nguyên liệu: Dầu thực vật dạng lỏng hay rắn, - Mỡ động vật thích hợp cho tiêu thụ người (hàm lượng chất béo sữa không vượt quá 3%) Dạng sản phẩm Margarine Margarine chứa ¾ chất béo(1) Tính chất (dựa vào % chất béo) Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo từ 80-90% Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo từ 60-62% - 3.Margarine chứa 1/2 chất béo(2) Bơ phết bánh (fat spread X%) Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo từ 39-41% Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo thay đổi: - ít 39% - từ 41-60% - từ 62-80% Ghi chú: Theo Đan mạch (1) hàm lượng béo 60% (2) hàm lượng béo 40% Nhờ thành công thu margarine, hàm lượng mỡ bò sử dụng làm nguyên liệu chế biến dạng sản phẩm này gia tăng lớn, vượt quá khả các cường quốc xuất mỡ bò Mỹ và Argentina Trước tình hình này, dầu dừa đề nghị nguồn cung cấp chất béo dạng rắn thay cho mỡ bò chế biến margarine Tuy nhiên, lượng dầu dừa không đủ cung cấp, đồng thời đây là nguyên nhân thúc đẩy giá thành sản phẩm tăng cao Chính vì thế, việc phát minh biện pháp hóa rắn dầu, chuyển dầu từ dạng lỏng sang dạng rắn nhờ quá trình tách phân đoạn và hydrogen hóa đời Dầu hóa rắn trở nên nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định công nghiệp chế biến margarine Ngày nay, margarine sản xuất chủ yếu từ dầu thực vật 86 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 6.2.2 Cấu trúc margarine Margarine là dạng nhũ tương nước dầu, gồm có 80% chất béo và dầu và 20% là dạng dung dịch chứa các thành phần hoà tan dầu Khoảng 20% (ít là 12%) triglycerid chất béo dạng rắn điều kiện nhiệt độ phòng, phần còn lại giữ trạng thái lỏng Pha dầu margarine hình thành mạng tinh thể chất béo, phần dầu lỏng nhốt lại và phân bố khắp hệ thống mạng này Mỗi đơn vị mạng lưới có kích thước khoảng 15 - 20 µm Sự ổn định học margarine từ mạng tinh thể tốt là ổn định hệ nhũ tương Các giọt nước (có kích thước µm ) phân tán mịn hệ thống mạng này Thuận lợi lớn việc xếp có trật tự giọt nước nhỏ này là giúp ngăn chặn công vi khuẩn hệ nhũ tương: Những giọt nước có kích thước nhỏ vi khuẩn làm cho vi khuẩn không phát triển Do yêu cầu đặt chế biến margarine là hàm lượng chất béo cao và cấu trúc chặt chẽ Điều này làm cho quá trình liên kết tạo nhũ tương phải phát triển tối đa Đây là nguyên nhân tạo động ngược: các phận cấu thành mạng tinh thể có xu hướng bị phá vỡ liên kết quá mức (overworking).Trong trường hợp này, kết tụ tinh thể đề nghị nhằm tạo nên ổn định cấu trúc trở lại Các tinh thể tiếp tục phát triển sau quá trình chế biến và bao gói để chậu; điều này giúp cho margarine chín và cứng Tính chất dẻo chất béo - chủ yếu là tính cứng và đặc tính dẻo phụ thuộc chủ yếu vào số lượng tinh thể diện, kích thước, hình dạng, phân bố và lực liên kết chúng tồn hệ thống Hỗn hợp chất béo sử dụng margarine thường kết tinh dạng α , quá trình chế biến, gia tăng nhiệt độ, các tinh thể này chuyển thành dạng β Sự biến đổi này phụ thuộc lớn vào loại triglycerid diện chất béo, hàm lượng, cấu tạo và chiều dài mạch acid béo thành phần và quy luật chuyển pha chúng 6.2.3 Thành phần margarine 6.2.3.1.Hỗn hợp chất béo Việc lựa chọn chất béo chế biến margarine dựa theo tiêu chuẩn: tính chất vật lý, giá trị dinh dưỡng (ổn định mặt sinh lý) và nguồn gốc chất béo Việc thay đổi điều kiện này có tầm quan trọng lớn hỗn hợp chất béo có thể biến đổi giới hạn tương đối rộng Chính vì thế, điều kiện trên cần quan tâm nhằm lựa chọn hỗn hợp chất béo đạt yêu cầu với giá thấp Trên thực tế, thành phần hỗn hợp chất béo margarine thay đổi cho phù hợp với quá trình phát triển trên thị trường kỷ qua 87 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc - Năm 1917 60% hỗn hợp chất béo margarine có nguồn gốc từ động vật tiêu thụ Mỹ từ năm 1948 đã giảm xuống thấp 2% và thay vào đó là dầu dừa - Ở Châu Âu vào năm 1930 40% nguồn nguyên liệu để sản xuất margarine là từ mỡ cá voi Ngày nay, chất béo có nguồn gốc từ động vật hoàn toàn không sử dụng, thay vào đó chất béo và dầu có nguồn gốc thực vật đã chiếm ưu thị trường tiêu thụ tất các nước Sự cạnh tranh sản xuất margarine trên thị trường Mỹ và Châu Âu càng trở nên gay gắt Ở Mỹ, dầu bông vải là nguyên liệu phổ biến để sản xuất margarine Trong đó, vài nơi Châu Âu thì điều này hoàn toàn hiếm, giá nó còn mức cao Chính không ổn định giá nguyên liệu mà thành phần chất béo margarine có thể thay đổi cùng nhãn hiệu theo thời điểm 6.2.3.2 Các chất hoà tan nước Pha nước chứa các thành phần chất hòa tan nước chiếm khoảng 15% - 17% hợp phần sản phẩm margarine và các hợp phần chất hoà tan chứa đựng nước Các thành phần chính hòa tan pha nước gồm: - Thành phần sữa: hầu hết các sản phẩm margarine chứa chất rắn sữa; tất các thành phần sữa tạo hợp chất mùi cho sản phẩm nhờ sinh acid butyric, các hợp chất cetone, lactone… làm cho sản phẩm có mùi vị tốt so với tạo mùi diacetyl - Các acid hữu acid citric và acid lactic có tác dụng làm giảm pH sản phẩm, giúp cải thiện chất lượng margarine pH thấp có thể ngăn cản phát triển vi khuẩn, tạo sản phẩm có vị tươi; đồng thời diện acid citric ngăn cản nhiễm kim loại chất sắt phức hệ, ngăn cản các biến đổi oxy hóa dầu - Muối ăn NaCl (hàm lượng 0,2 – 0,3%) làm giảm khả hoạt động vi sinh vật đồng thời muối còn sử dụng chất tạo hương cho sản phẩm Tuy nhiên, đặc tính này còn phụ thuộc vào tập quán sử dụng địa phương - Các hợp chất mùi có tác dụng cải tiến thêm mùi và ngăn cản mùi; sử dụng phụ thuộc vào hoàn cảnh địa lý - Các hợp chất bảo quản: việc sử dụng các chất bảo quản acid benzoic và acid sorbic (hàm lượng 0,05 –0,1%) là không cần thiết margarine có 80% chất béo, cần dùng hỗn hợp chất béo sử dụng để chế biến margarine với mục đích bảo vệ sản phẩm suốt thời gian sử dụng đã mở nắp 88 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm - Trần Thanh Trúc Phụ gia ổn định (chất tạo độ chắc, thickener) thêm vào margarine chứa ½ chất béo margarine có hàm lượng béo thấp nhằm làm tăng khả liên kết, tạo cấu trúc các dạng sản phẩm này, đồng thời gia tăng thời gian bảo quản 6.2.3.3 Các chất hoà tan chất béo Thành phần chủ yếu các chất hòa tan chất béo là: - Chất nhũ hoá: monoglycerid (nồng độ 0,05–0,15%) hay diglycerid, phospholipid…Các hợp chất này chủ yếu đưa vào trợ giúp cho quá trình liên kết dầu mỡ và dịch thể trở thành thể nhũ tương đồng và hoá rắn Trước đây người ta dùng lòng đỏ trứng làm chất nhũ hoá, ngày chất nhũ hoá thường sử dụng dạng công nghiệp - Tác nhân chống tượng dầu bị bắn lên quá trình chiên: Sử dụng lechitine nồng độ 0,1 – 0,2% có thể giúp quá trình chiên an toàn hơn, hạn chế tượng văng bắn dầu; đồng thời còn cải thiện chất lượng khối bột nhào, cải thiện độ nở bánh - Vitamin: Các vitamin tan dầu, cần thiết cho thể và có khả chống oxy hóa thêm vào hầu hết các sản phẩm margarine dùng gia đình - Hợp chất màu: chủ yếu là β - caroten với nồng độ từ 3-8 ppm 6.2.3 Qui trình sản xuất margarine Quá trình sản xuất margarine bao gồm nhiều khâu phức tạp: (1) hydrogen hóa dầu (chương 5) sau tinh luyện nhằm tạo hỗn hợp chất béo có tính chất phù hợp cho chế biến margarine; (2) phối trộn các thành phần chính: dầu, nước, các thành phần hòa tan nước và các thành phần hòa tan dầu; (3) nhũ hóa- kết hợp khuấy trộn nhẹ; (4) làm lạnh - tạo kết tinh; (5) xử lý học hay nghiền nhằm phá vỡ khối sản phẩm nhũ hóa có cấu trúc cứng sau làm lạnh, tạo sản phẩm có độ mịn theo yêu cầu Tùy thuộc loại sản phẩm với thành phần khác nhau, quá trình làm lạnh và xử lý học thay đổi khác Quy trình tổng quát chế biến margarine tổng hợp hình 6.1 89 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Dầu tinh luyện Sữa bò Hydro hoá dầu Thanh trùng Dung dịch đường Lên men Lactic Phối chế Nhũ hoá Làm lạnh Nghiền Đóng gói Sản phẩm Hình 6.1 Quy trình tổng quát chế biến margarine 6.2.3.1 Phối trộn Các thành phần sử dụng chế biến margarine chuẩn bị trước phối trộn Quá trình phối trộn tiến hành theo bước: - Trước tiên phối trộn dầu hydro hoá và dầu tinh luyện bồn có cánh khuấy, tốc độ cánh khuấy 10 ÷ 12 vòng/phút, nhiệt độ thay đổi khoảng 42 ÷ 440C - Các thành phần hòa tan dầu chuẩn bị riêng và phối trộn từ từ vào hỗn hợp dầu Hai đường hướng khác thành phần chế biến margarine chuẩn bị 90 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm - Trần Thanh Trúc Sữa và các thành phần hòa tan nước chuẩn bị và phối trộn vào dầu cùng lúc Sữa cần trùng và lên men nhằm tạo cho margarine có mùi bơ thiên nhiên Cách thực hiện: Sữa sau trùng cho dung dịch đường đã pha sẵn vào và tiến hành lên men Việc pha đường vào sữa lên men có ưu điểm tạo thuận lợi cho lên men lactic, đặc biệt là vi sinh vật tạo chất thơm Muốn cho sữa lên men đạt yêu cầu việc lựa chọn và phối hợp khuẩn lactic cần tiến hành kỹ càng Sau đó sữa làm nguội đến 300C và cho vào thiết bị lên men, đưa vào - % nấm men công nghiệp khuấy Quá trình lên men kết thúc độ acid sữa đạt mức qui định 60 – 700T, sau đó làm lạnh xuống đến – 90C và giữ nguyên nhiệt độ đem nhũ hoá Nói cách khác, hỗn hợp dầu chứa thiết bị phối trộn ổn định, các thành phần hòa tan nước và hòa tan dầu phối trộn vào thiết bị theo hai đường dẫn khác với cùng thời điểm; đồng thời chất nhũ hóa cho vào sản phẩm theo đường trực tiếp, giúp quá trình nhũ hóa xảy thuận lợi Công thức phối chế tổng quát sản phẩm margarine cho bảng 6.2 Bảng 6.2 Tỷ lệ phối chế margarine Thành phần Tỷ lệ % Dầu mỡ 82 – 84 Chất đạm 0,5 – 0,74 Muối 0,15 – 2,0 Chất màu tan dầu 0,16 – 2,0 Sữa bò 0,3 – 0,7 Chất nhũ hoá 0,7 Đường 0,3 – 0,7 Nước 15 Nhìn chung, việc phối chế công thức sản phẩm thường vào hai tiêu chủ yếu là điểm đông đặc và độ cứng dầu mỡ Trên sở đó mà điều chỉnh dầu mỡ thể rắn và thể lỏng theo tỷ lệ định Thông thường dầu mỡ thể rắn (ngày chủ yếu là dầu hydro hoá) chiếm khoảng 70 – 95% còn dầu mỡ thể lỏng chiếm – 30% tổng trọng lượng dầu mỡ sản phẩm (bảng 1, trang 3) Nhiệt độ nóng chảy và độ cứng dầu mỡ phối chế sản xuất margarine điều chỉnh dầu thực thể lỏng, có thể tính ước lượng sau: 10% dầu thực vật làm giảm nhiệt độ nóng chảy dầu mỡ phối chế khoảng 10C và giảm độ cứng khoảng 20% 91 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 6.2.3.2 Nhũ hóa Mục đích chính quá trình nhũ hoá là tạo trạng thái nhũ tương đồng cho hỗn hợp nguyên liệu Để sản phẩm đạt chất lượng tốt, quá trình nhũ hóa phải tiến hành thật cẩn thận Tùy thuộc vào quy trình chế biến lựa chọn, công đoạn nhũ hóa có thể tiến hành các thành phần bắt đầu phối trộn vào hay sau toàn nguyên liệu đã đưa vào thiết bị nhũ hoá Trong thiết bị nhũ hoá tác dụng học, hỗn hợp nguyên liệu phân tán cao độ tạo trạng thái nhũ tương Nhiệt độ nhũ hoá thường khống chế nhiệt độ cao nhiệt độ nóng chảy nguyên liệu dầu mỡ từ – 0C 6.2.3.3.Làm lạnh nhũ tương Quá trình này giúp cho nhũ tương có khả đông đặc và hoá rắn Nhiệt độ càng thấp thì quá trình đông đặc càng nhanh Tùy thuộc vào loại thiết bị mà nhiệt độ làm lạnh khác đề nghị Cho đến khoảng năm 1955, margarine nhũ hóa và làm lạnh máy làm lạnh kiểu thùng quay Nhũ tương chảy thành lớp mỏng trên bề mặt thùng quay nguội và kết tinh thành lớp với chiều dày từ 0,1 mm - 0,25 mm Nhiệt độ làm lạnh thiết bị này thay đổi khoảng từ -12oC đến -18oC (nhiệt độ bên thùng quay) Ngày người ta thường làm lạnh thiết bị trao nhiệt bề mặt với tác nhân lạnh là NH3 Với hệ thống này, nhiệt độ bên ngoài thiết bị có thể giảm đến -25oC 6.2.3.4 Nghiền ép bơ (xử lý học sau làm lạnh) Công đoạn nhồi nhuyễn hay nghiền ép là quá trình phân tán khối nhũ tương sau làm lạnh giúp các bọt khí phân tán và mịn sản phẩm, margarine đạt độ đặc, độ xốp định và độ đồng cao Quá trình thực máy nhồi nhuyễn (hình 6.2) Hình 6.2 Quá trình xử lý học (nghiền ép) chế biến margarine 92 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 6.2.3.5 Đóng gói Mục đích quá trình này nhằm tránh cho sản phẩm tiếp xúc với không khí, tránh sản phẩm bị oxy hoá và bảo quản lâu Sau nhồi nhuyễn xong, margarine đóng gói với trọng lượng qui định cho đơn vị sản phẩm Nếu đóng gói nhỏ có thể sử dụng máy đóng gói tự động Margarine sau quá trình đóng gói và tồn trữ tiếp tục xảy quá trình kết tinh hay quá trình chín, giúp sản phẩm có cấu trúc tốt đồng thời phát sinh hương vị 6.2.4 Các dạng margarine đặc biệt 6.2.4.1 Cream margarine (margarine dạng kem) Cream margarine sử dụng để phết lên trên thực phẩm Chính vì thế, dạng sản phẩm này cần phải chế biến với cấu trúc mềm, lạnh và tan chảy dễ dàng nhiệt độ không khí Điều này phụ thuộc lớn vào số lượng các tinh thể dạng β diện sản phẩm Thường cream margarine có điểm tan chảy thấp khoảng 30 – 400C, chúng cần có hàm lượng chất béo cao và phải tan nhanh miệng Dầu dừa thường sử dụng cho sản phẩm này 6.2.4.2 Bakery margarine (kem sử dụng chế biến bánh kẹo) Bakery margarine có điểm tan chảy cao các sản phẩm margarine sử dụng trực tiếp (thí dụ cream margarine) Bakery margarine không tan chảy miệng, có khả phân tách thành mảnh vụn riêng biệt thời gian dài bể dần cấu trúc protein tinh bột Chính đặc tính và chức chúng giúp bánh tạo độ mềm dẻo cần thiết 6.2.4.3.Puff pastry margarine (margarine sử dụng chế biến bánh xốp, nhiều bơ) Puff pastry margarine là loại sản phẩm yêu cầu cấu trúc mềm Trong quá trình chế biến bánh xốp có nhiều bơ, margarine sử dụng nhằm ngăn cản các lớp bột cán mỏng không bị kết dính vào Nhờ diện margarine có độ dai cao và tan chảy 40 – 440C (cao so sánh với bakery margarine), các lớp bánh mỏng này không bị bể vỡ chúng lấp đầy margarine vào các lổ hổng, tạo sản phẩm có độ mịn mong muốn 6.2.4.4 Margarine chứa ½ chất béo Margarine chứa ½ chất béo sản xuất lần đầu tiên vào năm 1964 và nhu cầu sản phẩm này phát triển cao suốt 30 năm qua Do đặc tính sản phẩm 93 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc chứa ít chất béo, sản phẩm này sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu cho người có nhu cầu giảm cân đảm bảo thực phẩm giữ hương vị thơm ngon Giống các sản phẩm ít chất béo khác, pha nước margarine chứa ½ chất béo cần ổn định chất tạo đông quá trình nhũ hóa với mạng tinh thể chất béo riêng lẽ không đảm bảo tính ổn định sản phẩm theo nhiệt độ và hệ là thời gian bảo quản ngắn Cũng vì nguyên nhân này, margarine chứa ½ chất béo thường chứa các chất bảo quản, vì phân bố hạt nước sản phẩm này kém nhiều margarine thông thường; thêm vào đó chúng dễ bị vi sinh vật gây hư hỏng công và phát triển Chính vì thế, điểm cốt yếu việc sản xuất và sử dụng loại sản phẩm này là đảm bảo xác định thời gian bắt đầu sử dụng và thời gian sử dụng nhà Thậm chí quá trình sản xuất và điều kiện mở gói không tốt, hay không bảo quản đúng cách, margarine chứa ít béo dễ dàng bị tan chảy sử dụng và điều kiện xung quanh, đây có thể là lý làm cho quá trình hư hỏng xảy nhanh 6.2.5 Tiêu chuẩn chất lượng margarine - Màu sắc: Có màu vàng bơ, bề mặt láng bóng, xốp, không nứt nhăn bề mặt - Mùi: Thơm đặc trưng bơ - Vị: Có vị mặn bơ thực phẩm - Margarine phải đảm bảo có các thành phần theo công thức phối chế - Nhiệt độ nóng chảy gần nhiệt độ thể người 38 – 39 0C - Độ cứng nhiệt độ 15 0C là 100 – 150g/cm 6.2.6 Bảo quản margarine 6.2.6.1 Các tượng hư hỏng margarine - Margarine bị trở mùi hôi khét quá trình oxy hoá và thuỷ phân chất béo oxy không khí, sản phẩm đầu tiên tạo nên là hydroperoxyt Từ đó tạo nên aldehyt no, không no, cetoacid, ete, epoxyt…gây mùi khó chịu - Hiện tượng phục hồi mùi: thành phần dầu mỡ không hợp lý quá nhiều loại dầu có mùi nào đó, margarine không thơm ngon mà có mùi loại dầu mỡ đó - Sậm màu bề mặt: giấy gói không tốt, không ngăn cản quá trình thoát nước, lớp ngoài margarine thoát nước và sẫm màu lại, bị ôi còn bên tốt 94 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm - Trần Thanh Trúc Bị mốc: Margarine bảo quản thời gian mà để tiếp xúc với không khí bị mốc xanh trên bề mặt, mốc này có thể ăn sâu vào bên làm hỏng margarine 6.2.6.2 Biện pháp bảo quản margarine Bảo quản margarine chủ yếu là ngăn chặn quá trình oxy hoá, thuỷ phân và giảm phẩm chất mốc, nhiễm kim loại Điều kiện bảo quản tốt là chế biến xong margarine cần nhanh chóng cho vào kho lạnh, hạn chế cho margarine tiếp xúc với không khí, ánh sáng…Hạn chế cho margarine tiếp xúc với kim loại biến thiên đồng, sắt… vì các ion kim loại này xúc tác làm tăng nhanh quá trình oxy hoá dầu mỡ Để bảo quản margarine ta có thể dùng hoá chất bảo quản lạnh - Bảo quản nhiệt độ thấp: nhiệt độ – 0C bảo quản không quá tháng - Bảo quản hoá chất: hoá chất bảo quản margarine chủ yếu là chất oxy hoá và thuỷ phân chất béo như: BHA, BHT, acid ascorbic… là chất chống oxy hoá chất béo tốt Ngày người ta thường dùng chất chống oxy hoá chất béo là hợp chất TBHQ 0,01%, kết hợp với acid citric 0,005% Benzoat Natri có tác dụng tiêu diệt nấm men, nấm mốc, ít có tác dụng với vi khuẩn, liều lượng 0,1% Sorbat kali hay sorbat natri có vị chua nhẹ, khó tan nước lạnh, tan nước nóng, có tác dụng tiêu diệt nấm men và nấm mốc, ít có tác dụng với vi khuẩn, liều lượng dùng 0,05 – 0,06% Thường sử dụng các sorbat vì ít độc, không gây mùi vị lạ cho sản phẩm còn benzoat dễ gây mùi lạ cho sản phẩm margarine làm giảm giá trị cảm quan Thời gian bảo quản sản phẩm hoá chất không quá tháng 6.3 SHORTENING Hiện các loại dầu thực vật thường chế biến thành shortening Shortening là hỗn hợp đồng thể đặc mịn, bóng xốp, màu trắng đục, là sản phẩm hydro hóa dầu Trong đó, người ta tiến hành hydro hóa phần dầu để tạo sản phẩm có độ rắn, dẻo định, thích hợp, có độ ổn định tốt sử dụng chiên xào và giữ lại dầu số glycerid cấu tạo các acid béo không no cần thiết Shortening ổn định dầu, ít bị ôi, ít bị trở mùi quá trình bảo quản lâu Shortening có thể gia tăng tính nhũ hóa cho thêm từ - 6% mono hay diglycerid Shortening dùng chiên xào nóng, sử dụng nhiều công nghiệp sản xuất mì ăn liền và công nghiệp bánh kẹo Vai trò đặc biệt shortening các sản phẩm này là ngăn cản kết dính gluten lại với nhau, nhờ đó tăng độ nở và tạo cấu trúc xốp cho sản phẩm Ở các nước nói tiếng Anh, thuật ngữ shortening hay mỡ trắng (white fat) sử dụng để chất béo dùng chiên sâu (deep frying – chiên nhúng dầu) 95 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Shortening là huyền phù của tinh thể chất béo (khoảng 1%, chủ yếu dạng ổn định β) dầu hay mỡ dạng bán lỏng Điều này chứng tỏ chất béo rắn thật tồn chất huyền phù và không có khả hòa tan Phụ thuộc vào cấu trúc sản phẩm, shortening chia làm loại (i) shorteing dạng dẻo (plastic shorteing) và (ii) shortening dạng lỏng (liquid hay pumpable shortening) - Shortening dạng lỏng sản xuất từ dầu đã hydro hóa (chứa từ 5-30% triglycerid dạng rắn với điểm nóng chảy cao) và khử mùi từ bồn chứa gia nhiệt cho tan chảy và bơm đến bồn pha chế Nhiệt độ dầu khống chế khoảng 50 - 55oC Tại bồn pha chế, dầu pha thêm chất chống oxy hóa (BHT) với tỷ lệ 0,2% Sau đó, dầu bơm đến hệ thống làm lạnh kết tinh Để tăng độ xốp cho sản phẩm, không khí cung cấp liên tục vào dầu (sản phẩm có độ xốp tốt sử dung khí N2 hay khí trơ cấp vào) Dầu qua thiết bị làm lạnh kết tinh thành dạng mịn, sau đó tiếp tục qua thiết bị nhồi nhuyễn để hỗn hợp có độ đồng cao trước chuyển qua khâu đóng gói, bảo quản Kích thước tinh thể mong muốn sản phẩm này là 5-10 µm Nhờ vào diện trạng thái lỏng, shorteing dạng này sử dụng rộng rãi quá trình chiên nhúng dầu và chiên tiếp xúc nó dễ dàng bơm vào thiết bị so với chất béo rắn - Shortening dạng dẻo (plastic shortening) sản xuất tương tự theo quy trình chế biến margarine không có quá trình nhũ hóa với pha nước Chính vì vậy, quá trình kết tinh shortening khó xảy không có diện các giọt nước trên bề mặt giao diện với chất béo nhằm thúc đẩu quá trình tạo tinh thể 6.4 MAYONNAISE Mayonnaise là dạng sản phẩm dạng nhũ tương dầu nước (o/w) có chứa ít 80% dầu thực vật, dùng với dạng sệt Ở các nước châu Âu và Hoa Kỳ, mayonnaise đã trở thành món ăn phổ biến và tiêu thụ với lượng lớn Mayonnaise chế biến cách hòa tan các thành phần gia vị nước và cho vào dung dịch nhũ hóa cùng với 1/3 lượng dấm, khuấy với tốc độ nhanh dần đến dung dịch có độ nhớt cao, đồng nhất, sau đó cho từ từ lượng dầu còn lại vào Tiếp tục khuấy đến tạo khối nhũ tương đồng nhất, cho lượng dấm còn lại vào đến tạo khối đồng (hình 6.3) Cần lưu ý là kích thước tinh thể và hình thành nhũ tương phụ thuộc lớn vào quá trình hòa tan dầu vào hỗn hợp chất nhũ hóa 96 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc Trứng gà, đập vỏ ↓ Lòng đỏ hay trứng ↓ Khuấy trộn ↓ Chất nhũ hóa bổ sung → (có thể sử dụng hay không) Khuấy trộn (nhiệt độ < 5oC) Gia vị, 1/3 lượng dấm → ↓ Dung dịch đồng nhất, độ nhớt cao ↓ Nhỏ từ từ các giọt dầu vào → Khuấy trộn 70oC ↓ Dấm (2/3) + acid citric → Hợp chất nhũ tương ↓ Tiếp tục khuấy trộn 70oC ↓ Sản phẩm Hình 6.3 Sơ đồ tổng quát chế biến mayonnaise Thành phần chủ yếu sử dụng chế biến mayonnaise là: - Dầu thực vật - Chất nhũ hóa (lòng đỏ trứng, hay sử dụng lòng đỏ và lòng trắng trứng tùy tập quán quốc gia) - Dấm (tạo vị và điều chỉnh pH sản phẩm) - Gia vị (đường, muối, mustard) - Các thành phần khác tùy theo loại sản phẩm Pha dầu mayonnaise phải là dầu thực vật có độ ổn định cao và không chứa triglycerid dạng tinh thể hay sáp - thành phần này là nguyên nhân phá vỡ tính ổn định sản phẩm nhũ tương Đặc biệt, với hàm lượng dầu 80%, mayonnaise dễ bị biến đổi làm tính ổn định phát triển tinh thể tạo nên các giọt dầu kích thước lớn Để ngăn cản biến đổi không mong muốn này, dầu cần giữ khoảng 5,5 nhiệt độ tủ lạnh trước phối trộn Các loại dầu có giá thấp và trung bình dầu từ hạt cải dầu, đậu nành, bắp và hướng dương thường sử dụng chế biến mayonnaise thương mại Tuy nhiên, dầu đậu nành và cải dầu thường hydro hóa nhẹ trước phối chế nhằm làm giảm các acid béo không ổn định có khả oxy hóa cao, acid linolenic khỏi dầu Dầu 97 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc cần phải qua giai đoạn đông hóa nhằm tách loại các triglycerid có độ nóng chảy cao Đối với dầu hướng dương, quá trình tách sáp là công đoạn quan trọng trước đông hóa dầu 6.5 DẦU CHIÊN Trong quá trình chiên, dầu bị gia nhiệt đến nhiệt độ sôi (khoảng 180oC) nên dễ dàng xảy các biến đổi làm giảm phẩm chất dầu Các biến đổi này có thể ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm chế biến quá trình chiên Chính vì thế, việc xác định chất lượng dầu chiên cần quan tâm Tuy nhiên, quá trình chế biến và thời gian sử dụng khác nhau, dầu sử dụng cho quá trình chiên tiếp xúc và chiên nhúng dầu có yêu cầu khác biệt - Dầu sử dụng cho chiên tiếp xúc: Dầu sử dụng cho phương pháp này với lượng ít và sử dụng sau lần chiên Chính vì thế, yêu cầu chống oxy hóa dầu không quan trọng Dầu sử dụng theo dạng này đòi hỏi làm sạch, không tạo mùi vị xấu cho thực phẩm Dầu nhóm này sử dụng phổ biến là dầu olive và dầu mè - Đối với chiên nhúng dầu: dầu hay mỡ là mội trường truyền nhiệt thực nên nhiệt độ dầu gia tăng cao Khi thực phẩm làm chín, nước từ thực phẩm di chuyển ngoài dạng và vào môi trường dầu, kèm theo các hợp chất màu và lipid thực phẩm - tất các thành phần này phá hủy môi trường dầu Các biến đổi chính xảy dầu quá trình chiên nhúng dầu: • Sự thủy phân dầu tạo các acid béo tự do, mono- và diglycerid, các glycerol tự • Sự oxy hóa dầu tạo các hợp chất bay làm biến đổi mùi, vị dầu hình thành các hợp chất hydroperoxid, là aldehyd, cetone • Phản ứng trùng hợp làm gia tăng độ nhớt, hình thành bọt cố định • Phản ứng tạo sản phẩm mạch vòng làm giá trị dinh dưỡng Tùy thuộc vào mục đích sử dụng (chiên khoai tây, chiên các sản phẩm ăn nhanh ), yêu cầu cho dầu mỡ có khác biệt Tuy nhiên, dầu mỡ dùng cho quá trình chiên nhúng dầu cần đảm bảo các yêu cầu bản: không đọng dầu trên bề mặt sản phẩm, không tạo mùi vị lạ và không bị oxy hóa Chính vì thế, dầu hydro hóa phần đề nghị 98 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm 6.6 Trần Thanh Trúc DẦU SALAD Trong quá trình tiêu thụ dầu salad, điều quan trọng là dầu không bị vẩn đục và không có cặn (chủ yếu chất béo kết tinh hay sáp) giữ nhiệt độ tủ lạnh Chính vì thế, công đoạn quan trọng quá trình xử lý loại dầu này là đông hóa Dầu sử dụng làm dầu trộn salad đòi hỏi phải đạt tiêu chuẩn độ nhiệt độ thấp (cold test) Kết kiểm tra diện hàm lượng chất rắn các loại dầu bảng 6.3 cho thấy, dầu cọ không sử dụng làm dầu trộn salad Tuy nhiện, việc sử dụng quá trình tách phân đoạn (chương 5) thu olein có thể cải thiện đặc tính dầu cọ Ở số quốc gia, việc sử dụng chất ức chế kết tinh đề nghị luật thực phẩm Bảng 6.3 Hàm lượng chất rắn các loại dầu theo nhiệt độ (thấp) 0oC 5oC 10oC Loại dầu 0oC 5oC 10oC Dầu đậu nành < 0,5 0 Dầu hạt lanh < 1,5 <1 Dầu bông < 0,5 0 Dầu hạt rum 0 0 0 Dầu bắp < 0,5 0 Dầu đậu phộng <6 <4 <2 Dầu hạt cải dầu <1 0 Dầu cọ - - 50 < 0,5 0 Loại dầu Dầu hoa hướng dương Dầu hạt mè < 1,2 Dầu hạt olive 99 Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc TÀI LIỆU THAM KHẢO Chu Phạm Ngọc Sơn, 1983 Dầu mỡ sản xuất và đời sống Nhà xuất thành phố Hồ Chí Minh Dickinson, E and Rodríguez Patino J M , 2001 Food Emulslons and Foams: Interfaces, Interactions and Stability International Journal of Food Science and Technology, 36, 223–228 pp Hamilton, R.J and Bhati, A (eds), 1980 Fats and oils: Chemistry and Technology, London: Applied Science Publishers Hoffmann, G., 1989 The chemistry and technology of edible oils and fats and their high fat products, Academic press Hui, Y.H., 1996 Bailey’s industrial oil and fat product (volume 1-5), fifth edition NewYork, A Wiley-Interscience Publication Jose´ E Moros, Jose´ M Franco and Crı´spulo Gallegos, 2002 Rheology of spraydried egg yolk-stabilized emulsions International Journal of Food Science and Technology, 37, 297±307 pp Kitrigin V.P., 1981 Chế biến hạt dầu Nhà xuất Nông nghiệp Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyễn Nam Vinh, 1993 Kỹ thuật ép dầu và chế biến dầu mỡ thực phẩm Nhà xuất khoa học kỹ thuật Snyder, H.E and Kwon, T.W., 1987 Soybean Utilization, An Avi Book, 74-130 pp Van Dalen, G Determination of the water droplet size distribution of fat spreads using confocal scanning laser microscopy Journal of Microscopy, Volume 208, 116 – 124 pp 100