Công nghệ chế biến sữa đậu nành

Công nghệ chế biến sữa đậu nành

Bài 1:

Công nghệ chế biến sữa đậu nành

1 Giới thiệu sơ lược về sữa đậu nành:

Sữa đậu nành là sản phẩm thu được từ quá trình nấu dịch sữa đậu (tức dung dịch thu được từ khi tiến hành trích ly hạt đậu nành) Đây là dạng nhũ tương có giá trị dinh dưỡng tương tự sữa bò, là có ưu điểm là tránh được những bệnh truyền nhiễm từ động vật lây sang Ngoài ra, do một số tính chất riêng, sữa đậu nành đặc biệt dùng rất tốt cho người già, người bệnh đái tháo đường, phong thấp, táo bón và trẻ em mà cơ thể dị ứng với sữa bò

Sữa đậu nành là 1 nguồn dinh dưỡng giàu protein và vitamin nhóm B Sữa đậu nành chứa isoflavones, đây là chất giúp làm giảm LDL (cholesterol có hại)

Tuy nhiên trong sữa đậu nành không có nhiều Calcium nên các nhà sản xuất thường bổ sung thêm Calcium trong sản phẩm

• Phân loại:

Sữa đậu nành và các sản phẩm có liên quan có thể được phân loại dựa theo thành phần của chúng như sau:

o Theo tiêu chuẩn phân loại của FAO:

- Sữa đậu nành truyền thống (thô): Làm bằng nước trích ra từ nguyên hạt đậu nành Tỉ

lệ đậu và nước khoảng 1:5 Trong sữa có khoảng 4% protein

- Sữa đậu nành loại giả sữa: được tạo ra có thành phần giống như sữa động vật Tỉ lệ

đậu và nước khoảng 1:7 Trong sữa có khoảng 3.5% protein Ngọt nhẹ, thêm dầu và muối Có thể được thêm hương sữa động vật

- Nước giải khát đậu nành: Thêm ngọt và thêm hương Tỉ lệ đậu và nước khoảng 1:20

Trong sữa có khoảng 1% protein

- Sản phẩm chua: tất cả các loại trên sau khi lên men lactic hoặc thêm acid lactic - Loại hỗn hợp: pha trộn giữa sữa đậu nành và các loại rau quả khác hay với sữa động

- Thức uống từ sữa đậu nành (Soymilk drink): “Soymilk drink” là một loại thức uống

tuy không chất lượng bằng “soymilk” nhưng cần chứa tối thiểu 1.5% protein đậu nành, 0.5% chất

béo đậu nành, và 3.9% hàm lượng chất khô

- Bột sữa đậu nành (Soymilk powder): “Soymilk powder” là sản phẩm nhận được từ sự

tách nước khỏi dịch sữa đậu nành, hoặc trộn các protein đậu nành và bột dầu đậu nành Sản phẩm bột sữa đậu nành cần chứa tối thiểu 38.0% protein đậu nành, 13.0% chất béo đậu nành, và 90.0% hàm lượng chất khô

- Sữa đậu nành cô đặc (Soymilk concentrate): Đây là sản phẩm thu được bằng cách

điều chỉnh hàm lượng nước trong sữa đậu nành, thành phần sản phẩm chứa tối thiểu 6.0% protein đậu nành, 2.0% chất béo đậu nành, và 14.0% hàm lượng chất khô

2 Tổng quan nguyên liệu:

Đậu nành:

— Nguồn gốc và tình hình phân bố:

Đậu nành (còn gọi là đậu tương) là loại ngũ cốc giàu chất dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, vitamin và muối khoáng, có đặc tính sinh học cao do chứa hầu hết các acid amin không thay thế và có thể hỗ trợ khi thiếu thức ăn động vật vì thế đậu nành là nguồn thực phẩm quan trọng

Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merrill

Đậu nành là loại ngũ cốc quan trọng của ngành lương thực thực phẩm thế giới

Đậu nành có nguồn gốc tại Mãn Châu (Trung Hoa) khoảng 5000 năm trước đây, nhưng mãi đến năm 3000 trước thiên chúa giáng sinh mới được ghi vào cổ thư là một nông phẩm chính của miền bắc Trung Hoa Từ đây, đậu nành được lan truyền dần khắp thế giới Theo các nhà nghiên cứu Nhật Bản, vào khoảng 200 năm trước công nguyên, đậu nành đã được đưa vào Triều Tiên và sau đó phát triển qua Nhật Bản xuống miền nam Trung Hoa và các nước Đông Nam Á Du nhập đến Nhật Bản vào thế kỷ thứ 8 và khoảng một ngàn năm sau đó qua đến Châu Âu

Quê hương của đậu nành là Đông Nam Châu Á, nhưng 45% diện tích trồng đậu nành và 55% sản lượng đậu nành của thế giới nằm ở Mỹ, Nứớc Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu nành năm 2000, trong đó hơn một phần ba được xuất khẩu Các nước sản xuất đậu nành lớn khác là Brazil, Argentina, Trung Quốc và Ấn Độ

Tại Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở miền núi, vùng trung du phía Bắc (Cao Bằng, Sơn La, Bắc Giang), chiếm hơn 40% diện tích đậu nành cả nước, ngoài ra, còn trồng nhiều ở các tỉnh Hà Tây, Đồng Nai, Daklak và Đồng Tháp, Theo ông Nguyễn Trí Ngọc, Cục trưởng Cục trông trọt, mỗi năm cả nước trồng khoảng 200 nghìn ha đậu nành, chủ yếu vụ đông, với sản lượng khoảng 300 nghìn tấn/năm Tuy vậy sản lượng này mới đáp ứng được 25% nhu cầu sử dung trong nước, và nhu cầu này tăng bình quân 10%/năm

— Thành phần hóa học:

Hạt đậu nành là một loại nguyên liệu thực vật rất giàu protein

Thành phần hạt Tỷ lệ Protein (%)

Lipit (%)

Cacbonhydrat (%)

Tro (%)

Trong thành phần hoá học của đậu nành, người ta chỉ quan tâm đến hai nhóm protein và lipid Nhóm glucid của đậu nành không thuộc loại có giá trị dinh dưỡng cao

• Protein và thành phần axit amin:

Trong thành phần hóa học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỉ lượng rất lớn Protein đậu nành được tạo bởi các acid amin, trong đó có đủ các loại acid amin không thay thế (ngoại trừ hàm lượng Methionin thấp), còn các axit amin khác có số lượng khá cao tương đương lượng axit amin có trong thịt và một số thực phẩm quan trọng

Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6–50,5%; trung bình 36 – 40% Các nhóm protein đơn giản (% so với tổng số protein): anbumin (6-8%), globulin (25–34%), glutelin (13–14%), prolamin chiếm lượng nhỏ không đáng kể Có thể nói protein đậu nành gần giống protein của trứng

Ö Ngoài ra, protein đậu nành còn chứa 2 thành phần không mong muốn là:

- Trypxin-Inhibito ức chế enzym trypxin tiêu hóa protein của động vật, do đó cần phải loại bỏ trong quá trình chế biến

- Hemgglutinin là protein có khả năng kết hợp với hemoglobin nên làm giảm hoạt tính của hemoglobin

• Lipit:

Hàm lượng lipit trong đậu nành dao động từ 13,5-24 %, trung bình chiếm 18% trọng lượng chất khô Trong nhóm lipit của đậu nành có 2 thành phần được xem là quan trọng chiếm khoảng 20% trọng lượng chất khô trong hạt Lipid có nhiều ở nhân hạt đậu nành.Trong nhóm lipid của đậu nành có hai thành phần chính là glyceride và lecithin

Glyceride đậu nành : chứa nhiều acid béo không no, khoảng 50 – 60 % acid linoleic (C 18: 2) nên dầu đậu nành được xem là dầu thực phẩm có giá trị sinh học cao Tuy nhiên,

cũng vì chứa nhiều acid béo không no nên dầu đậu nành rất dễ oxi hoá dẫn đến hư hỏng trong quá trình bảo quản

Lecithin đậu nành : chiếm 3% trọng lượng hạt, là một loại phosphatid phức tạp, và được sử dụng nhiều làm chất nhũ tương, chất chống oxi hoá trong chế biến thực phẩm (ví dụ : magarine, bánh kẹo, chocolate …), trong dược phẩm và mỹ phẩm

Do tính chất của lipid là tan trong dung môi hữu cơ không phân cực (ete etylic, ete dầu hỏa, benzen,cloroform,…) và không tan trong nước, nhẹ hơn nước Nhờ những tính chất này, người ta dùng dung môi thích hợp để trích ly lipid từ hạt đậu nành

Các hợp chất màu (clorofin, caroten,…) có hàm lượng trong hạt và trong dầu rất ít, nhưng cường độ màu rất mạnh, tan mạnh trong dầu, nhất là khi nhiệt độ tăng Do đó phương pháp ép dầu nóng cho sản phẩm đậm màu hơn so với phương pháp ép dầu nguội

Hạt còn non hay bảo quản hạt đậu nành ở điều kiện ẩm ướt, nhiều sâu một thì lượng acid béo tự do càng lớn (phẩm chất hạt kém)

• Cacbonhydrat:

Cacbonhydrat trong đậu nành chiếm khoảng 34% khối lượng khô, trong đó hàm lượng tinh bột không đáng kể Cacbonhydrat được chia làm 2 loại:

- Đường tan (10%) : sucrose 5%, stachyose 4%, raffinose 1%

- Chất xơ không tan (20%) : hỗn hợp polysaccharide và dẫn xuất của chúng, chủ yếu là cellulose, hemicellulose và các hợp chất của acid pectic

Xenluloza 4,0 Hemixenluloza 15,4 Stachyoza 3,8 Rafinoza 1,1 Saccharoza 5,0 Các loại đường khác 5,1

Bảng 2.3 : Thành phần Cacbonhydrat của đậu nành

• Chất khoáng:

Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành Trong đó, đáng chú ý nhất là: canxi, photpho, mangan, kẽm, sắt

Thành phần Tỷ lệ ( % ) Chất khoáng

• Vitamin:

Hạt đậu nành chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho sự phát triển cơ thể, nhưng hàm lượng vitamin trong đậu nành rất thấp và dễ bị mất trong quá trình chế biến.Trong đậu nành chứa nhiều vitamin khác nhau, trừ vitamin C và vitamin D

Bảng 2.5 : Thành phần vitamin

• Một số enzym trong đậu nành:

Enzym là chất xúc tác sinh học, làm tăng tốc độ quá trình biến đổi trong cơ thể Bao gồm các enzym sau:

- Ureaza: chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua thành ruột, do đó không nên ăn đậu nành sống

- Lipaza: thủy phân glycerit tạo thành glycerin và axit béo - Phospholipaza: thủy phân este của axit acetic

- Lipoxyenaza: xúc tác phản ứng chuyển H2 trong axit béo

- Amylaza: là enzym thủy phân tinh bột, gồm 2 loại: enzym α-amylaza và β-amylaza,

chiếm một tỷ lệ khá lớn trong hạt đậu nành Người ta thường bổ sung enzym amylaza trong các phế phẩm đậu nành như bột sữa đậu nành, có tác dụng tăng cường sinh lực chống suy dinh dưỡng ở trẻ em, cung cấp chất đạm cần thiết cho con người

• Tro

Trong đậu nành, tro chiếm hàm lượng khoảng 4,6%

Bảng 2.6 : Thành phần tro của đậu nành theo phần trăm chất khô

Riboflavin 3,4–3,6 % Vitamin A 0,18–2,43 % Niaxin 21,4–23 mg/g VitaminE 1,4 mg% Pyridoxin 7,1–12 mg/g Vitamin K 1,9 mg% Biotin 0,8 mg/g Vitamin B1 0,54 mg% A.pantothenic 13–21,5 mg/g Vitamin B2 0,29 mg% A.folic 1,9 mg/g Vitamin PP 2,3 mg%

P2O5 SO3

CaO Cl MgO Chất khác 1.17%

0,6–2,18% 0,41–0,44% 1,91–2,64%

0,38% 0,23–0,63%

0,025% 0,22–0,55%

1,17%

— Giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành:

Cây đậu tương là cây lương thực có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng Ngoài sử dụng trực tiếp ở dạng hạt khô, các sản phẩm chế biến từ hạt đậu tương rất đa dạng như đậu phụ, sữa đậu nành, nước tương, dầu đậu nành, giá đỗ, bột đậu nành,… Ngoài ra, thân và lá đậu tương cũng có tác dụng cải tạo đất rất tốt, giúp tăng năng suất của các loại cây trồng khác

Qua thành phần hóa học của hạt đậu nành cho thấy đây là loại hạt có giá trị dinh dưỡng cao, hàm lượng protein trung bình 38-42%, lipit 18-20%, giàu nguồn sinh tố và muối khoáng Đậu nành là loại hạt duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời cả protein và lipit Nếu đem so giữa đậu nành với các loại đậu khác thì hàm lượng chất béo trong đậu nành gấp 15 lần, protein gần gấp rưỡi

™ Về giá trị lipit: đậu nành có chứa hàm lượng dầu béo cáo hơn các loại đậu khác nên

được xem là cây cung cấp dầu thực vật Lipit của đậu nành chứa một tỷ lệ cao các axit béo chưa no có hệ số đồng hóa cao, mùi vị thơm ngon Dùng dầu đậu nành thay mỡ động vật có thể tránh

được bệnh xơ cứng động mạch, sự tăng cholesteron trong máu

Trong công nghiệp sản xuất nước trái cây, dầu đậu nành cũng được cho vào để kéo dài thời gian bảo quản

™ Về giá trị protein: đậu nành đứng hàng đầu về hàm lượng protein so với các loại thực

phẩm khác, đồng thời chứa đầy đủ thành phần axit amin không thay thế, do đó đậu nành có giá trị dinh dưỡng cao nên được nhiều người ưa chuộng

Ž Với hàm lượng protein trung bình từ 38-42% là cao hơn cả so với cá, thịt và cao gấp hai lần hàm lượng protein có trong các loại đậu khác

Ž Protein của đậu nành dễ tiêu hóa hơn protein của thịt và không có thành phần tạo cholesteron Ngoài ra các nghiên cứu khoa học đã chứng minh đậu nành có khả năng làm giảm lượng cholesterol trong máu từ 12% - 15%

Nước:

Nước là một nguyên liệu cơ bản không thể thiếu trong sản xuất sữa đậu nành và hầu hết trong các loại nước giải khát khác Nước chiếm 70-80% trong sữa đậu nành thành phẩm Thành phần, các tính chất lý hóa, vi sinh của nước sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến kĩ thuật sản xuất và chất lượng của sản phẩm Do đó, nước dùng trong sản xuất nước giải khát nói chung và sữa đậu nành nói riêng có yêu cầu khá nghiêm ngặt như sau:

— Chỉ tiêu cảm quan

- Trong suốt, không màu, không có mùi vị lạ

- Đảm bảo tính chất vi sinh như chỉ số E.coli không lớn hơn 3 - Là loại nước mềm, hàm lượng các muối

— Chỉ tiêu hóa học

pH = 6 ÷ 7

Là loại nước mềm, hàm lượng các muối, kim loại phải thỏa mãn tối thiểu phải thỏa mãn các chỉ tiêu trong bảng dưới đây:

Chỉ tiêu Hàm lượng yêu cầu Độ cứng chung ≤ 7 mg/l

Hàm lượng H2SO4 ≤ 80 mg/l Hàm lượng Cl2 ≤ 0,5 mg/l

Hàm lượng Zn ≤ 5 mg/l Hàm lượng Cu ≤ 3 mg/l

Trong sữa đậu nành, lượng đường chiếm khoảng 3-10%, có thể sử dụng từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng thông dụng nhất là đường saccharoza kết tinh, gồm có: đường tinh luyện (RE), đường cát trắng (RS) trong đó đường cát trắng chia làm 3 hạng: thượng hạng, hạng 1, hạng 2… - Ngoài đường kết tinh có thể sử dụng đường khác nhau: đường nước, đường tán…Tuy nhiên chất lượng không tốt bằng đường kết tinh về mặt cảm quan

- Đường là thành phần chính trong nước giải khát và mức độ quan trọng chỉ đứng sau nước, nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước giải khát nói chung và sữa đậu nành nói riêng

Chỉ tiêu của đường dùng cho nước giải khát: Theo tiêu chuẩn TCVN 1695-87:

Đường cát trắng Chỉ Tiêu Đường tinh

luyện Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2 Hàm lượng

saccarose =%hất khô không nhỏ hơn

Độ ẩm =%khối lượng không lớn hơn

0,035 0,05 0,07 0,08 Hàm lượng đường

khử=%khối lượng không lớn hơn

0,03 0,05 0,10 0,18

Hàm lượng tro =%khối lượngkhông

lớn hơn

0,03 0,05 0,07 0,10

Độ màu=độ Stame(0ST)không

lớn hơn

1,2 1,4 2,5 5,0

Hình dạng Tinh thể đồng đều, tơi khô, không còn cục

Mùi vị Tinh thể đường như dung dịch đường trong nước cất, có vị ngọt, không có mùi vị lạ

Màu sắc Trắng sáng

3 Các sản phẩm từ hạt đậu nành

Qua thành phần hóa học của hạt đậu nành, ta có thể thấy được rằng đậu nành là một loại hạt có giá trị dinh dưỡng rất cao Mặt khác, đậu nành lại là một loại cây rất dễ trồng Do đó, từ rất lâu, con người đã khai thác những ích lợi do nó mang lại bằng cách tạo ra rất nhiều dạng thực

Đậu phụ là một sản phẩm được sản xuất từ đậu nành Đậu phụ không chỉ được sản xuất ở Việt Nam mà còn sản xuất ở nhiều nước khác như Trung Quốc, Nhật, các nước Đông Nam Á và

các nước Châu Âu như Hà Lan, Pháp,…

Đậu phụ có nhiều dạng khác nhau, chính vì thế mà cũng có tên gọi khác nhau, nhưng nói chung chia làm ba loại: mềm, cứng, phụ lụa

Thành phần chủ yếu của đậu phụ là:

• Quy trình công nghệ sản xuất đậu phụ theo phương pháp xay ướt

Chú ý:

Dịch sữa khi gia nhiệt xong phải được kết tủa ngay Có thể kết tủa bằng các tác nhân hoá học như CaCl2, CaSO4, CH3COOH, HCl hoặc bằng nước chua tự nhiên Trong dân gian nước chua tự nhiên là chất được dùng phổ biến (xem cách chế biến nước chua tự nhiên) với lượng nước chua thường dùng là 20 - 22% so với dịch sữa

Sản xuất nước chua tự nhiên:

Hỗn hợp: Sữa đậu nành + nước chất đậu (sau khi ép thô) + nước sôi để nguôi = 10:15:75

Hỗn hợp để lên men tự nhiên ở nhiệt độ 35-40oC trong thời gian 39-42h là nước chua đã hình thành và có thể sử dụng được

Hình 3.1: Quy trình công nghệ sản xuất đậu phụ theo phương pháp xay ướt

3.2 Chao

Ly tâm Rửa bã Bã

Lọc Nước

Xay nghiền Đậu nành Phân loại, làm sạch

Ngâm Nước

Đậu phụ Làm lạnh Ép khuôn Đông tụ

τ = 10-15ph T0= 70-800C

− Chao là sản phẩm lên men được sản xuất từ đậu nành Vì quá trình lên men nên chao có giá trị dinh dưỡng và hệ số tiêu hóa cao hơn đậu phụ nhiều Chao có nhiều dạng sản phẩm khác nhau như chao nước, chao đặc, chao bánh và chao bột

− Do quá trình lên men, các enzim của vi sinh vật tham gia thủy phân protein thành các axit amin, lipit thành các este thơm nên chao có giá trị dinh dưỡng cao và mùi thơm rất đặc trưng Các loài vi sinh vật tìm thấy trong chao: Actinomucor elegans, M.hiemalis, M.silvaticus, M.subtilis Trong đó loài Actinomucor elegans là tốt nhất Ngoài ra còn thấy nhiều loài vi khuẩn tổng hợp proteaza trong các mẫu chao Việc sử dụng các giống nấm mốc và vi khuẩn thuần chủng để sản xuất chao bao giờ cũng cho kết quả cao nhất

− Tuy có nhiều loại chao khác nhau nhưng công nghệ sản xuất các loại chao bao giờ cũng qua 3 bước: sản xuất đậu phụ làm chao, nuôi mốc, lên men chao

− Bước sản xuất đậu phụ chao tương tự như phần sản xuất đậu phụ đã trình bày ở phần trên Từ đậu phụ chao, ta sẽ sản xuất ra chao nước và chao bánh theo 2 quy trình công nghệ khác nhau

• Quy trình công nghệ sản xuất chao bánh

Dịch rượu và muối ăn

Đậu phụ chao Cấy mốcMốc giống

Nuôi mốcNgâm

Chao bánhBao góiLên men lạnh Lên men nóng

• Quy trình công nghệ sản xuất chao nước

3.3 Nước chấm lên men:

Nước chấm lên men từ đậu nành có xuất xứ ở Trung Quốc, là một chất điều vị kích thích tiêu hóa đồng thời cung cấp cho cơ thể một lượng đạm nhất định Nước chấm được sản xuất từ các nguyên liệu giàu đạm, ít tinh bột do đó có hàm lượng đạm cao và có lượng đường ít hơn

Từ đậu tương có thể sản xuất ra nước chấm lên men và nước chấm thủy phân bằng acid Phương pháp lên men tuy có chu kỳ xuất lâu hơn và không triệt để bằng phương pháp thủy phân bằng acid nhưng nay là phương pháp không gây độc hại, đòi hỏi những thiết bị đắt tiền và còn giữ lại được một số aminoacid

Bản chất của quá trình sản xuất nước chấm lên men là phân giải protid trong đậu tương thành hỗn hợp dịch đạm gồm các aminoacid nhờ lên men protesa có trong nấm mốc Aspergillus oryzae ở điều kiện thích hợp

Muối ăn

Chao nước Đậu phụ chao

Cấy mốc Ướp muối

Lên men Mốc giống

Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng con đường lên men.

3.5 Dầu đậu nành:

Dầu đậu nành dùng trong thực phẩm cũng như những dầu khác có tầm quan trọng trong đời sống và sản xuất, ngoài ra dầu nành có giá trị dinh dưỡng đặc biệt quan trọng trong phòng chống suy dinh dưỡng ở trẻ em.Trong thành phần của dầu nành có chứa những axit béo không thay thế linoleic và linolenic là những axit béo mà cơ thể người không thể tổng hợp được Những axit béo này đóng vai trò đặc biệt trong cơ thể người, mà người ta thường gọi chúng là cấu tử hoạt động sinh lý của dầu thực vật hay là vitamin F Vitamin F của dầu đậu nành tham gia tích cực vào quá trình trao đổi chất béo và đóng vai trò quan trọng trong việc phòng ngừa chứng xơ cứng động mạch của người lớn tuổi

Dầu nành ép từ hạt đậu nành có màu vàng nhạt đến vàng, có mùi đặc trưng của đậu nành Các chỉ số của dầu : SV : 189 – 195

IV : 105 – 130

Tỉ trọng ở 20oC : 0,918 – 0,924 Thành phần acid :

Acid béo no: panmitic chiếm 2.5-6%, stearic chiếm 4.5-7.3%

Acid béo không: linolic chiếm 51-57%, oleic chiếm 23-29%, linolenic chiếm 3-6%

Hạt đậu nành

Ép kiệt hoặc trích

Làm sạch

Làm sạch Cặn dầu

Dầu thô Chưng cất

Làm nguội Mixen

Bã Làm sạch

Sấy hạt Bảo quản Bóc tách vỏ

Nghiền Chưng sấy

Ép sơ bộ Nghiền

Chưng sấy

Làm sạch Tạp chất

Vỏ

Cặn dầu Khô dầu Dầu

Trích ly Sấy Bã Bã

™ Tinh luyện dầu thô để thu dầu tinh luyện (dùng trong thực phẩm, dược

phẩm và các ngành khác như sản xuất dầu cứng, glyxerin, xà phòng, …)

Hình : Quy trình công nghệ sản xuất tinh luyện dầu thô

Đất hoạt tính

Dầu nành tinh luyện Tẩy mùi

Lọc Dầu nành thô

Thủy hóa Trung hòa Rửa dầu

Tẩy màu Sấy

Làm nguội

Xử lý thu hồi dầu và cặn phospholipid Nước

Xử lý thu hồi dầu NaOH

NaCl Nước

Xử lý thu hồi dầu

Thu hồi dầu

3.6 Bột dinh dưỡng trẻ em trên cơ sở hạt đậu nành:

Nhân hạt

Nghiền thô Nghiền dập, tách

Nghiền thô

Điều chỉnh độ ẩm Phối trộn

Đùn, ép Tạo hình + gia vị Sấy khô, làm nguội

Nghiền mịn Phối trộnThức ăn trẻ

em Đậu nành hạt

Điều chỉnh độ ẩm

Hạt gạo (bắp)

Bánh Snack

3.7 Bột đậu nành/ bột hỗn hợp:

3.8 Sữa chua từ đậu nành:

Đậu nànhLàm sạch

Luộc Tách vỏ

Sấy Xay nghiền

Sàng

Hỗn hợp ( Bột đậu: bột ngũ cốc = 20:80)

Bao gói

Sản phẩmVỏ

Dung dich nước vôi

Đậu nành Pha trộn Pha men Ủ men Làm nguội

Đóng gói

Sản phẩmBảo quản lạnh (

00C – 50C)

Men chua: Đun 1 lít sữa bò trong 10ph, để nguội xuống 450C Cho 50ml sữa chua tươi vào đó, ủ ở nhiệt độ 42 – 450C trong vòng 4 – 5h

Phối trộn sữa đậu nành tươi với 4% gluco, 4% đường, 0.5% getaline ( getaline là chất tạo liên kết cho sản phẩm, nếu dùng gelatine thì phải pha nó với nước nóng cho tan hết rồi mới hoà vào sữa)

Ủ ở nhiệt độ 43 – 450C trong 3.5 – 4h, sử dụng nước nóng để ủ và luôn đảm bảo nhiệt

Khi sữa chua đã đạt được hương vị và độ kết dính thì lấy ra khỏi nơi ủ và làm lạnh

3.9 Chả lụa chay

Làm sạch Ngâm Nghiền

Lọc Nấu

Lọc kết tủa Ly tâm

Chả lụa chay Đậu nành

Phối trộn Xay

Bã

Nước Tạp chất Nước thải

Nước

Gia vị Nước Nước

CaCl2Đông tụ

Đóng gói Hấp

4 Quy trình thí nghiệm sữa đậu nành:

— Nguyên liệu

Nguyên liệu dùng để sản xuất sữa đậu nành gồm có: - Đậu nành: 200g

- Nước: 2l - Đường: 300g - Lá dứa: 4 lá

- Các nguyên liệu khác

Nghiền đậu Nước

Hạt đậu nành khô

Rửa, tách vỏ Nước thải, vỏ

Ngâm

Nước Nước thải, vỏ

Lọc Bã Gia nhiệt

Nước + Đường τ = 20phút; có khuấy đảo t0= 85-900C

Tiếp nhận và kiểm tra chai, nắp

Rửa, sấy chai

Tiệt trùng Đóng chai

Sữa đậu nành

τ = 25 phút t0= 1210C

— Yêu cầu về chọn hạt đậu nành:

Đậu nành là nguyên liệu chính trong sản xuất sữa đậu nành, nó quyết định tỷ lệ thu hồi protein và chất lượng sản phẩm đặc biệt là giá trị cảm quan Do đó trong sản xuất, đậu nành phải được lựa chọn đúng tiêu chuẩn:

- Chín thành thục về mặt sinh học, loại bỏ những hạt non

- Chọn những hạt nguyên, khô, sạch, không sâu, không mọt, không có mùi hôi thối - Độ ẩm thấp (10-14%)

- Vỏ hạt màu nâu vàng nhạt Tránh những hạt có vỏ màu xanh vì hợp chất Chlorophyll có trong vỏ hay trong lá mầm tạo vị đắng và chuyển thành hợp chất phyophytin (màu nâu) trong quá trình chế biến

- Hạt nứt không quá 5% khối lượng, hạt hư hỏng không quá 2% khối lượng, hạt xanh không quá 2%

- Tạp chất không quá 3% khối lượng

làm giảm hàm lượng oligosaccharide (raffinose, stachyose), tiêu diệt một phần vi sinh vật không ưa nhiệt do nước dùng ngâm đậu

• Cách tiến hành

Rửa sạch 200g đậu nành nhiều lần, sau đó ngâm đậu trong thau nước, lượng nước: đậu ngâm theo tỉ lệ 2:1 vì nếu lượng nước nhiều sẽ gây lãng phí và tổn hao chất khô, ngược lại lượng nước quá ít không đủ để hạt trương nở sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi protit trong quá trình xay

Ngâm đậu trong thời gian 6-8h ở nhiệt độ khoảng 20-250C.Trong quá trình ngâm đậu phải thường xuyên thay nước nhiều lần để tránh đậu bị chua do quá trình lên men lactic làm cho lượng axit lactic tích tụ nhiều Ngâm đậu đúng thời gian vì nếu ngâm thời gian ngắn hạt đậu không trương nở tốt, chưa đạt độ mềm sẽ gây khó khăn trong quá trình xay nghiền Æ giảm hiệu suất quá trình xay nghiền Còn nếu thời gian ngâm quá dài tổn thất các chất dinh dưỡng trong hạt đậu, hạt dễ bị thối nhụn và bị chua

— Rửa, tách vỏ

• Mục đích:

Quá trình này nhằm loại bỏ các tạp chất có trong đậu nành hay bám trên bề mặt vỏ đậu nành như: đá, đất, bụi, hạt cỏ, kim loại, và đồng thời loại bỏ được một số vi sinh vật bám trên bám trên vỏ

Thu được triệt để hàm lượng protein trong quá trình nghiền vì loại được sự ngăn cản của lớp vỏ.Làm giảm bớt hàm lượng oligosaccharide (raffinose, stachyose), tăng khả năng tiêu hóa và loại bỏ mùi đậu, vị đắng và các chất gây ảnh hưởng xấu đến màu của sản phẩm có trong vỏ

• Cách tiến hành

Cho đậu nành sau khi ngâm vào chậu nước sạch, vừa rửa vừa dùng tay tách bỏ lớp vỏ đậu nành Lớp vỏ đậu nành sau khi tách sẽ nổi trên mặt nước ta dùng tay hay rổ hớt lớp vỏ ra ngoài Trong quá trình này sẽ làm giảm khối lượng do tách lớp vỏ nhưng làm cho hạt sáng hơnÆtăng chất lượng sản phẩm sau này

phần hạt và như vậy nếu nhiệt độ không được truyền đi nhanh sẽ tích tụ gây biến tính protein, làm giảm hiệu suất thu hồi Nếu nước quá nhiều nghiền không kỹ, độ mịn kém, gây tổn thất protein vì hòa tan không hết protein

Tuy nhiên trong đậu nành có chứa chất saparin là một loại glucoside thực vật , tan trong nước và tạo bọt nên khi say nghiền dịch thu được có rất nhiều bọt , gây khó khăn cho công đoạn lọc sau này

Đổ dịch huyền phù sau khi nghiền vào túi vải lọc sạch, thu dịch

lọc vào trong một cái ca Bã được rửa nhiều lần để thu hết các chất dinh dưỡng sao cho lượng nước không quá 2 lít

Æ Lọc là quá trình quan trọng quyết định hiệu suất thu hồi sản phẩm, dịch sữa thu được phải đảm bảo tiêu chuẩn hàm lượng các chất khô, đặc biệt là hàm lượng protein và lipit

Sau khi lọc xong dịch sữa có màu đặc trưng của sữa đậu nành, tinh thể đồng nhất, không có cặn hay lợn cợn

Đối với quá trình lọc, tách bã ra khỏi dịch sữa đậu, ta cần phải lưu ý không nên vắt quá mạnh tay vì nếu làm như vậy thì lượng dịch sữa đậu thu được có tăng lên nhưng đồng thời cũng sẽ làm tăng hàm lượng các thành phần cặn trong dịch sữa, gây giảm giá trị cảm quan của sản phẩm

Æ Ngoài ra trong quá trình nấu, ta còn bổ sung thêm lá dứa nhằm: - Tạo mùi thơm cho sản phẩm

- Làm cho màu sắc sản phẩm đẹp và hài hòa hơn Đồng thời bổ sung thêm đường nhằm tạo vị ngọt cho sản phẩm

• Cách tiến hành

Cho dung dịch sữa vào nồi cùng với lá dứa Nấu bằng bếp điện hoặc bếp gas Gia nhiệt đến khi dung dịch sữa đạt đến nhiệt độ 85 - 900C, giữ nhiệt trong khoảng thời gian 20 phút đồng thời kết hợp khuấy đảo theo theo chiều kim đồng hồ mỗi 25-30 giây Canh chừng xem sữa có bị đóng dưới đáy nồi không Nhiệt độ nấu phải thích hợp không được cao quá hoặc thấp quá.Vì nhiệt độ cao quá làm giảm hàm lượng dinh dưỡng, ảnh hưởng đến chỉ tiêu cảm quan của sữa đậu nành như: mùi vị, màu sắc, trạng thái và các chỉ tiêu hóa lý như: độ nhớt, độ hòa tan cũng bị thay đổi Ngược lại

nhiệt độ quá thấp các chất gây độc chưa bị phân hủy hết, các enzym và vi sinh vật có hại vẫn

chưa tiêu diệt làm cho sản phẩm sữa dễ bị hư hỏng, giảm chất lượng trong những công đoạn sau Khi nấu gần xong, bổ sung thêm đường với tỷ lệ là 10 - 15% (w/v) tùy sở thích⇒ khối lượng đường cần bổ sung là 15%x2000 = 300g

— Đóng chai:

• Mục đích

Bảo quản sản phẩm, tránh sự xâm nhập của các chất bẩn và vi sinh vật từ bên ngoài vào trong sản phẩm Hoàn thiện tính thẩm mỹ cho sản phẩm, thuận lợi cho quá trình tiệt trùng vận chuyển và phân phối

• Cách tiến hành

Lấy chai và nắp đã được rửa sạch và sấy trong tủ sấy trước khi bắt đầu chế biến sữa đậu nành Dịch sữa được chiết rót nóng ở nhiệt độ 80 ÷ 85oC vào chai thủy tinh nhằm để bài khí còn trong chai, hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vậ, giảm độ nhớt trong quá trình chiết rót

Rót nhẹ nhàng để tránh tạo bọt khí Nếu có bọt khí, phải để cho hết bọt khí rồi mới đóng nắp Vì nếu có bọt khí thì sẽ tạo môi trường cho vi sinh vật hiếu khí phát triển, gây nguy hiểm cho quá trình tiệt trùng, làm nổ chai

Loại bỏ những hợp chất gây mùi khó chịu còn sót trong sữa

Nhờ vậy thời gian bảo quản sản phẩm được kéo dài, chất lượng của sản phẩm ổn định

• Cách tiến hành

Quá trình tiệt trùng được tiến hành trong thiết bị tiệt trùng autoclave không lắc đảo Nhiệt độ: 121oC, thời gian: 20 phút Nếu nhiệt độ quá cao kèm theo thời gian tiệt trùng dài: sẽ ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị sản phẩm do hiện tượng caramen trong dịch sữa, làm cho sữa có màu vàng sẫm, độ nhớt sản phẩm thay đổiÆ gây tổn thất các thành phần dinh dưỡng trong sữa đậu nành Nếu nhiệt độ thấp hơn yêu cầu: vi sinh vật không bị tiêu diệt hoàn toàn xảy ra những biến đổi trong sữa như: đông tụ protein, sự lên men tự nhiên của vi khuẩn lactic làm sản phẩm có vị chua, mùi khó chịu, trạng thái sản phẩm thay đổi

— Làm nguội:

• Mục đích

- Đưa sản phẩm về nhiệt độ phòng nhằm thuận tiện cho quá trình bảo quản

- Ngăn cản sự phát triển trở lại của các bào tử (nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của các bào tử khoảng 60 – 70oC)

• Cách tiến hành

Sau khi tiệt trùng xong, tắt công tắc thiết bị Cho các chai vào trong các rổ làm nguội ở nhiệt độ thường, sau khi chai hạ nhiệt độ xuống khoảng 60-700C thì ta cho các chai vào bồn nước đã được xả đầy

5 Kết quả và nhận xét

Ban đầu sau khi tiệt trùng dung dịch sữa đồng nhất, không tách lớp nhưng qua một tuần sau bảo ôn kiểm tra sản phẩm thấy sản phẩm có hiện tượng sữa bị vón cục (đóng tàu hủ) nguyên nhân là: pH thay đổi: pH tăng hay giảm đều bị đóng tàu hủ do trong quá trình sản xuất, sữa bị nhiễm khuẩn Khi bị nhiễm khuẩn, vi khuẩn tiến hành phân giải các chất có trong sữa, làm cho môi trường có pH của sữa bị thay đổi, dẫn đến sữa bị vón cục pH của sữa đậu nành (pH tối ưu) thường nằm trong khoảng 6.5 đến 7.5 Æ Phải ổn định pH của sữa, không cho vi sinh vật nhiễm vào sữa, hấp khử trùng sữa

Dung dịch sữa có màu trắng đục hơi xanh lá khá nhạt do trong quá trình nấu có bổ sung lá

Quá trình đồng hóa sữa sau khi nấu là rất cần thiết nếu chúng ta muốn bảo quản để sử dụng trong thời gian dài vì khi đồng hóa, ta sẽ tạo cho hệ nhũ tương giữa các chất béo và protein có trong sữa bền hơn, tránh được hiện tượng tách lớp của sản phẩm trong quá trình bảo quản, gây giảm giá trị cảm quan của sản phẩm Trong bài thí nghiệm, quá trình đồng hóa không được thực hiện do máy đồng hoá bị hư Do đó, cần phải đồng hoá để khả năng bảo quản sản phẩm sẽ tốt hơn

Bài 2:

Công nghệ sản xuất

nước uống ngân nhĩ

1 Nấm tuyết:

Tên khoa học: Tremella fuciformis, còn gọi là jelly – fungi do tính chất dai, đàn hồi Nguồn gốc: được phát hiện đầu tiên tại Trung Quốc, sống hoại sinh trên các cành cây mục Hình dạng: ti thể màu trắng, có dạng thùy với nhiều nếp gấp, dài 3 – 15 cm

Nấm tuyết được coi như là 1 dược thảo rất phổ biến ở các nước Phương Đông Người Trung Quốc xem nấm tuyết như 1 loại thực phẩm quý có thể chữa được bệnh lao, huyết áp cao và các chứng cảm lạnh thông thường

Mục đích sử dụng: nấm tuyết cũng là loại nguyên liệu truyền thống để sản xuất nước yến

ngân nhĩ, tạo giá trị cảm quan đặc trưng và nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm 2 Tìm hiểu về phụ gia tạo gel, tạo đặc:

Phụ gia thực phẩm:

• Định nghĩa :

Chất phụ gia thực phẩm là những chất, hợp chất hóa học được đưa vào trong quá trình đóng gói, chế biến, bảo quản thực phẩm, làm tăng chất lượng thực phẩm hoặc để bảo toàn chất lượng thực phẩm mà không làm cho thực phẩm mất an toàn

• Phân loại phụ gia thực phẩm:

Hiện nay người ta chia chất phụ gia thực phẩm làm 6 nhóm lớn: − Các chất bảo quản

− Các chất tạo màu − Các chất tạo mùi

− Các chất cải tạo cấu trúc thực phẩm − Chất phụ gia có nhiều đặc tính

Phụ gia tạo gel, tạo đặc:

Thuộc nhóm phụ gia cải tạo cấu trúc thực phẩm, bao gồm các polymer như polysaccharide, protein Nhóm phụ gia này nằm trong nhóm hydrocolloid

ƒ Hydrocolloid: là những polymer tan trong nước (polysaccharide và protein) hiện đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp với rất nhiều chức năng như tạo đặc hay tạo gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương và huyền phù, ngăn cản sự hình thành tinh thể đá và đường, giữ hương Chúng có thể được phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phương pháp phân tách, chức năng, cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt, thời gian tạo gel hay điện tích Nhưng phương

pháp phân loại thích hợp nhất cho những tác nhân tạo gel là cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt và thời gian tạo gel

ƒ Nguồn hydrocolloid quan trọng trong công nghiệp: — Thực vật:

- Trong cây: cellulose, tinh bột, pectin

- Gum từ nhựa cây: gum arabic, gum karaya, gum ghatti, gum tragacanth - Hạt: guar gum, locust bean gum, tara gum, tamarind gum

- Củ: konjac mannan — Tảo (Algal) - Tảo đỏ: agar, carrageenan - Tảo nâu: alginate

— Vi sinh vật: xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum, cellulose

— Động vật: Gelatin, caseinate, whey protein, chitosan

Phụ gia tạo gel:

Polysaccharide khi có mặt trong thực phẩm đều thể hiện một số tính chất có lợi dựa trên cấu trúc phân tử, kích thước và lực liên kết phân tử, chủ yếu là liên kết Hydro Rất nhiều các polysaccharide không tan trong nước và không tiêu hóa được, chủ yếu là cellulose và hemicellulose Những polysaccharide còn lại trong thực phẩm thì tan được trong nước và phân tán đều trong nước Chúng đóng vai trò tạo độ kết dính, tạo đặc, tăng độ nhớt và tạo gel

Polysaccharide là các glycosyl từ đường hexose và pentose Mỗi gốc glycosyl có một số điểm có khả năng tạo liên kết với Hydro Mỗi nhóm –OH trên gốc glycosyl có thể kết hợp với một phân tử nước và vì vậy mỗi gốc đều có thể hoàn toàn solvat hóa Do đó phân tử polysaccharide có thể tan được trong nuớc

Lý do một số phân tử polysaccharide như cellulose không tan được trong nước là do các phân tử có cấu trúc thẳng và liên kết chặt khít với nhau nên nước không có khả năng tiến gần các nhóm hydroxy (-OH)

Phụ gia tạo gel là các polysaccharide tan được trong nước Khi phân tán trong nước mỗi phân tử sẽ liên kết với các phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian 3 chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel

Khả năng tạo gel phụ thuộc vào:

— Liên kết giữa các phân tử: độ bền gel phụ thuộc chủ yếu vào lực liên kết giữa

— Cấu trúc các phân tử:

Những phân tử có nhánh không liên kết với nhau chặt chẽ, vì vậy không tạo những vùng liên kết có kích thước và sức mạnh đủ lớn để tạo thành gel Chúng chỉ tạo cho dung dịch có độ nhớt và độ ổn định

Những phân tử mạch thẳng tạo gel chắc bền hơn

— Gel thuận nghịch về nhiệt

Agar: Gel tạo thành khi làm lạnh Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc

xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn

Kappa carrageenan: Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của những muối Kali Các phân tử

có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn.Ion K+ liên kết các chuỗi xoắn Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp

Iota carrageenan: Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của muối Các phân tử có sự chuyển

đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp

LMP: Gel được tạo thành khi có các ion kim loại hóa trị 2, chủ yếu là calci ở pH thấp Các phân

tử tạo liện kết chéo thông qua các ion pH thấp làm giảm lực tương tác tĩnh điện giữa các phân tử

Gellan gum: Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của muối Các phân tử có sự chuyển đổi từ

cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp Các ion có tác dụng tạo liên kết chéo giữa các chuỗi Low acyl gellan gel thuận nghịch về nhiệt ở nồng độ muối thấp nhưng không thuận nghịch về nhiệt ở nồng độ muối cao hơn (100mM) đặc biệt khi có mặt các cation hóa trị 2

Xanthan gum và locust bean gum: Gel tạo thành khi làm nguội các hỗn hợp Đối với locust bean

gum những vùng thiếu galactose sẽ tạo tạo nên sự tổ hợp Các chuỗi Xanthan tổ hợp sau khi chuyển cấu trúc cuộn-xoắn

— Gel không thuận nghịch về nhiệt :

Alginate: Gel tạo thành khi có thêm các cation chủ yếu là Ca2+ hay ở pH thấp Các phân tử liên

kết chéo với nhau bằng các ion

High methoxyl (HM) pectin: Gel tạo thành khi có hàm lượng chất khô cao (>50% đường) ở pH

thấp 3.5 Hàm lượng đường cao và pH thấp làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử Sự tổ hợp của các chuỗi còn được tăng cường bằng sự giảm hoạt tính nước

Locust bean gum: Gel tạo thành sau khi đông lạnh dung dịch Phụ gia tạo đặc:

Tất cả các polysaccharide tan được trong nước đều tạo thành dung dịch nhớt do kích thước phân tử lớn Gum arabic tạo dung dịch có độ nhớt min, guar gum tạo dung dịch có độ nhớt max

Độ nhớt phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và điện tích phân tử Khả năng tạo đặc của một số Hydrocolloid

Xanthan gum: Độ nhớt rất cao, không bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của chất điện ly, ở khoảng

pH rộng và ở nhiệt độ cao

Galactomannans (guar and locust bean gum): Độ nhớt rất cao Không bị ảnh hưởng bởi sự có

mặt của chất điện ly nhưng có thể mất độ nhớt ở pH cao hay thấp hay ở nhiệt độ cao

Carboxymethyl cellulose: Độ nhớt cao nhưng bị giảm khi có chất điện ly và pH thấp Methyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose: Độ nhớt tăng khi nhiệt độ tăng không bị

ảnh hưởng bởi sự có mặt của chất điện ly hoặc pH

Một số phụ gia tạo gel, tạo đặc thường được sử dụng trong thức uống:

Pectin:

• Nguồn gốc:

- Có mặt trong quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây Tiền thân của pectin là protopectin, không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây còn xanh Quá trình chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin, sau đó kết hợp với sự demethyl hóa dưới tác dụng của enzyme và sự depolymer hóa của pectin taọ thành pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid

- Từ thời tiền sử, chất pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của con người Nhưng chỉ mới trong nửa thế kỉ trước ngành công nghiệp thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm

- Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật, thường là táo hay các quả có múi

- Phần lớn các quốc gia xem pectin là một loại phụ gia quý và vô hại, được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ

• Cấu tạo

- Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là galactoronic và rượu metylic Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC Hàm lượng pectin 1% trong dung dịch có độ nhớt cao, nếu bổ sung 60 % đường và điều chỉnh pH môi trường từ 3,1-3,4 sản phẩm sẽ tạo đông

- Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của acid pectic, acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycozide

- Hợp chất pectin được đặc trưng bởi 2 chỉ số quan trọng là chỉ số methoxyl “MI” biểu hiện cho phần trăm khối lượng nhóm methoxyl –OCH3 có trong phân tử pectin và chỉ số este hóa “DE” thể hiện mức độ este hóa của các phân tử acid galactoronic trong phân tử pectin

- Dựa trên mức độ methoxy hóa và este hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại: pectin có độ methoxyl hóa cao và pectin có độ methoxyl hóa thấp

o Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin – HMP): DE >50 % hay MI > 7% Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm Muốn tạo đông cần phải có điều kiện pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60 %

o Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50 % hay MI < 7% Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin Pectin methoxy thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường Chúng thường được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm

• Tính chất của pectin:

- Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu - Tan trong nước, không tan trong ethanol

- Có khả năng tạo gel bền

• Khả năng tạo gel:

- Trong quá trình bảo quản có thể bị tách nước hoặc lão hóa Quá trình tạo đông phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn pectin, mức độ methoxy hóa càng cao thì khả năng tạo đông càng cao Khi sử dụng cần phải hòa tan pectin vào nước, khi pectin hút đủ nước thì mới sử dụng ở công đoạn cuối chế biến

- Các pectin đều là những chất keo háo nước nên có khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonic Ngoài ra, trong phân tử pectin có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau có khả năng làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi pectin

xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong

- Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel: Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng

- Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế tạo gel: o HMP: tạo gel bằng liên kết hydro

Điều kiện tạo gel:[Đường] >50%, pH = 3-3,5; [Pectin]= 0,5-1%

Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dung dịch

pH acid trung hòa bớt các gốc COO-, làm giảm độ tích điện của các phân tử Vì vậy các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel

Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử pectin có thể hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoặc hydroxyl – carboxyl Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo bởi tính linh động của các phân tử trong khối gel

Cấu trúc của gel phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng pectin, loại pectin và nhiệt độ

30 – 50% đường thêm vào pectin là sucrose Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường sucrose, ngăn cản sự kết tinh của đường sucrose Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn sucrose gây kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cục Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn

Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh

o LMP: tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+.

Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1%, không cần đường và acid Ở LMP, tỉ lệ các nhóm COO- cao, do đó các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ được tạo thành qua cầu nối là các ion hóa trị (II), đặc biệt là Ca2+

Cấu trúc của gel phụ thuộc vào nồng độ Ca2+ Đặc điểm của gel: đàn hồi

• Ưng dụng:

- Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm,chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả Khả năng tạo gel của nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha, hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời trong quy trình sản xuất

- Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà quy định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những loại thực phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên

• Phương pháp sản xuất pectin trong công nghiệp:

- Pectin là 1 sản phẩm carbohydrate được thu nhận từ dịch chiết của những nguyên liệu thực vật, thường là táo hay quả có múi Phần lớn các quốc gia xem pectin là một loại phụ gia quý và vô hại, được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ

o Sản phẩm pectin từ trái cây có múi:

Được chiết xuất từ vỏ chanh, vỏ cam và vỏ bưởi Vỏ của các loại trái cây này là sản phẩm phụ của quá trình ép nước quả, ép dầu và có chứa hàm lượng pectin cao với những tính chất mong muốn

o Sản phẩm pectin từ táo:

Bã táo, phần thu nhận được từ quá trình ép nước táo, là nguyên liệu thô cho sản phẩm pectin từ táo Những sản phẩm này có màu sắc tối hơn (màu nâu) so với pectin từ các loại trái cây có múi nhưng khác nhau về chức năng

- Quá trình sản xuất pectin có thể khác nhau giữa các công ty nhưng quy trình chung bao gồm các bước như sau:

Nhà máy thu nhận bã táo hoặc vỏ trái cây có múi từ các nhà sản xuất nước trái cây Trong nhiều trường hợp nguyên liệu này được rửa và sấy để có thể vận chuyển và bảo quản mà không bị hư hỏng Nếu nguyên liệu thô khô, nó có thể được lấy từ trong kho Nhưng khi sản xuất từ vỏ trái cây ướt phải sử dụng ngay vì chúng hư hỏng rất nhanh

Nguyên liệu thô được cho vào nước nóng có chứa các chất hỗ trợ cho quá trình chiết như acid hoặc enzyme Nếu chỉ dùng nước không thì chỉ chiết được một lượng giới hạn pectin

Sau một khoảng thời gian để chiết pectin, chất rắn còn lại sẽ được tách ra; và dung dịch được lọc, cô đặc bằng cách loại nước Chất rắn có thể tách ra bằng thiết bị lọc, thiết bị ly tâm hoặc các thiết bị khác Dung dịch sau đó được lọc lại 1 lần nữa nếu cần thiết Hoặc là ngay lập tức, hoặc sau 1 khoảng thời gian để biến tính pectin, chất lỏng cô đặc sẽ được trộn với cồn để kết tủa pectin Pectin có thể được deester hóa phần nào ở giai đoạn này; hoặc sớm hơn hay trễ hơn trong quy trình

Chất kết tủa được tách ra, rửa với cồn để loại bỏ tạp chất và được sấy Cồn được dùng có thể chứa các muối hay kiềm để biến đổi pectin thành dạng muối 1 phần (Na+, K+, Ca2+, NH4+) Cồn (thường dùng là isopropanol) được thu lại và được dùng để kế tủa thêm pectin Trước khi hay sau khi sấy, pectin có thể được xử lý với NH3+ để sản xuất pectin amid hóa Pectin amid hóa được ưa chuộng hơn trong 1 vài ứng dụng

Chất rắn được nghiền thành bột, kiểm tra và trộn với đường hay dextrose hình thành khả năng tạo gel tiêu chuẩn hay những tính chất khác như khả năng tạo sệt, khả năng ổn định Pectin cũng được trộn với những phụ gia thực phẩm được chấp nhận khác và dùng trong những sản phẩm đặc trưng

Carrageenan:

• Nguồn gốc:

Carrageenan bắt đầu được sử dụng hơn 600 năm trước đây, được chiết xuất từ rêu Irish moss (Loài rong đỏ Chondrus crispus) tại một ngôi làng trên bờ biển phía Nam Ireland trong một ngôi

làng mang tên Carraghen

Vào những năm 30 của thế kỷ XX, carrageenan được sử dụng trong công nghiệp bia và hồ sợi Cũng trong thời kỳ này những khám phá về cấu trúc hóa học của carrageenan được tiến hành mạnh mẽ

Sau này, carrageenan được chiết xuất từ một số loài rong khác như Gigartina stelata thuộc chi rong Gigartina Nhiều loài rong khác cũng được nghiên cứu trong việc chiết tách carrageenan

để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Ngày nay, sản xuất công nghiệp carrageenan không còn giới hạn vào chiết tách từ Irish moss,

mà rất nhiều loài rong đỏ thuộc ngành Rhodophyta đã được sử dụng Những loài này gọi chung là Carrageenophyte Qua nhiều nghiên cứu, đã có hàng chục loài rong biển được khai thác tự nhiên hay nuôi trồng để sản xuất carrageenan

• Cấu tạo:

Carrageenan là m t h n h p ph c t p c a ít nh t 5 lo i polymer: ⎢, ⎣, ⎡, ∝, ⎨- carrageenan, c u t o t các g c D-galactose và 3,6-anhydro D-galctose Các g c này k t h p v i nhau b ng liên k t ®-1,4 và 〈-1,3 luân phiên nhau Ngoài mạch polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfat được gắn vào carrageenan ở những vị trí và số lượng khác nhau Vì vậy, carrageenan không phải chỉ là một polysaccharid đơn lẻ, có cấu trúc nhất định mà là các galactan sulfat Mỗi galactan sulfat là một dạng riêng của carrageenan và có ký hiệu riêng Ví dụ: λ – , κ –, ι –, ν – carrageenan

Trong quá trình chi t tách, do tác đ ng c a môi tr ng ki m các -, -, -carrageenan d chuy n hóa thành -, -, - carrageenan t ng ng Các carrageenan có m c đ sulfat hóa khác nhau, thí d –carrageenan (25 % sulfat), –carrageenan (32 % sulfat), –carrageenan (35 % sulfat) Các s n ph m này đã đ c th ng m i hóa, chi m v trí quan tr ng trong th tr ng polysaccharide

• Tính chất của carrageenan:

- Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng

- Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi

o Độ nhớt

Độ nhớt của các dung dịch carrageenan phụ thuộc vào nhiệt độ, dạng, trọng lượng phân tử và sự hiện diện của các ion khác trong dung dịch Khi nhiệt độ và lực ion của dung dịch tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm Các carrageenan tạo thành dung dịch có độ nhớt từ 25 – 500 Mpa, riêng κ –carrageenan có thể tạo dung dịch có độ nhớt tới 2000 Mpa

Sự liên quan tỷ lệ thuận giữa độ nhớt và trọng lượng phân tử của carrageenan có thể mô tả bằng công thức cân bằng của Mark-Houwink như sau:

[η] = K(Mw)α Trong đó: η: độ nhớt

Mw: trọng lượng phân tử trung bình

K và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan và dung môi hòa tan

o Tương tác giữa carrageenan với protein

Đây là một trong những tính chất quan trọng của carrageenan và cũng là đặc trưng cho tất cả các chất tạo gel cũng như các chất không tạo gel là xuất hiện phản ứng với protein Phản ứng này xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein tích điện tác dụng với nhóm sulfat mang điện âm của carrageenan và có tính quyết định đến độ bền cơ học của gel Trong công nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết với các protein trong sữa mà carrageenan được sử dụng (với nồng độ 0,015 – 0,025 %) làm tác nhân để ngăn chặn sự tách lỏng và làm ổn định các hạt coca trong sữa sôcôla

o Tạo gel

Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ hơn 0,5%) Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể xoắn với nhau tạo thành khung xương không gian ba chiều vững chất, bên trong có thể chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi) Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng gel là do tương tác giữa các phân tử polyme hòa tan với các phân tử dung môi ở bên trong, nhờ tương tác này mà gel tạo thành có độ bền cơ học cao Phần xoắn vòng lò xo chính là những mầm tạo gel, chúng lôi kéo các phân tử dung môi vào vùng liên kết

Sự hình thành gel có thể gây ra bởi nhiệt độ thấp hoặc thêm các cation với một nồng độ nhất định Quá trình hình thành gel diễn ra phức tạp, được thực hiện theo hai bước:

- Bước 1: khi hạ nhiệt độ đến một giới hạn nào đó trong phân tử carrageenan có sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang dạng xoắn có trật tự Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này phụ thuộc vào dạng và cấu trúc các carrageenan, cũng như phụ thuộc vào dạng và nồng độ của muối thêm vào dung dịch carrageenan Do đó, mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel riêng

- Bước 2: gel của các polyme xoắn có thể thực hiện ở các cấp độ xoắn Trong trường hợp đầu, sự phân nhánh và kết hợp lại sẽ xuất hiện cấp độ xoắn thông qua sự hình thành không đầy đủ

của xoắn kép, theo hướng đó mỗi chuỗi tham gia vào xoắn kép với hơn một chuỗi khác Trong trường hợp thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ của đa xoắn tụ hợp lại tạo thành gel Còn dưới các điều kiện không tạo gel, ở các nồng độ polyme thấp sự hình thành và hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt

Qua đó, có thể mô tả cơ chế tạo gel như sau: trước hết là xuất hiện sự chuyển đổi cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và tụ hợp lại có trật tự tạo thành xoắn kép – gel Như vậy, gel là tập hợp các xoắn có trật tự hay còn gọi là xoắn kép

• Phương pháp sản xuất carrageenan trong công nghiệp:

Carrageenan được thu nhận bằng cách chiết từ tảo biển bằng nước hay bằng dung dịch kiềm loãng Carrageenan được thu lại bằng sự kết tủa bởi cồn, sấy thùng quay, hay kết tủa trong dung dịch KCl và sau đó làm lạnh Cồn được sử dụng trong suốt quá trình thu nhận và tinh sạch là methanol, ethanol và isopropanol

Sản phẩm có thể chứa đường nhằm mục đích chuẩn hóa, chứa muối để thu được cấu trúc gel đặc trưng hay tính năng tạo đặc

• Cấu tạo:

Aginate là mu i c a acid alginic Cấu tạo hóa học của aginate gồm 2 phần tử mannuronic (M) và α – L – guluronic acid (D) liên kết với nhau bằng liên kết 1- 4 glucozid Có 3 d ng liên k t có th g p trong 1 phân t alginate (M-M-M), (G-G-G), (M-G-M)

β-D-Các lo i alginate th ng g p nh : Natri alginate, Kali alginate, calci alginate

• Tính chất:

o Độ nhớt:

Khi hòa tan các alginat vào nước chúng sẽ ngậm nước và tạo dung dịch nhớt Độ nhớt phụ thuộc vào chiều dài của phân tử alginat Bột alginat rất dễ bị giảm nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp Ngoài ra, cách sắp xếp của phẩn tử alginat cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó

Trong một số trường hợp độ nhớt có thể gia tăng ở nồng độ thấp với sự hiện diện của một số cơ chất như: CaSO4, Canxicitrat Ion canxi liên k ết với alginat tạ o liên kết chéo trong phân tử gia tăng, sẽ làm gia tăng trọng lượng phân tử và độ nhớt

o Sự tạo gel alginat

Một tính chất quan trọng của alginat l à tính chất tạo gel của chúng Trong điều kiện nhiệt độ cao ở trạng thái sôi v à khi làm nguội sẽ trở thành dạng gel Thông th ường alginat kết hợp với ion Ca2+ tạo gel như hình vẽ

Các alginat có kh ả năng tạo gel khi có mặt của ion Ca2+ và acid Gel đư ợc thành lập có thể kiểm soát thông qua sự giải phóng ion Ca2+, hoặc acide trong dung dịch alginat Có thể tạo gel acide ở pH < 4 (khoảng 3.4) thường dùng kết hợp với pectin (HMP) Tham gia tạo gel các tương tác tĩnh điện qua cầu nối Ca2+ có vai trò quan tr ọng, vì thế các gel này không thuận nghịch với nhiệt v à ít đàn hồi

Khả năng tạo gel của alginat phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn canxi, alginat, chất tạo phức, pH, sự h òa tan và nhiệt độ

• Sản xuất Alginate:

Đầu tiên ngâm tảo nâu vào dung dịch acid sulfuric loãng để chuyển alginat th ành aginic acid và lo ại bỏ được các tạp chất nh ư fucoiđionm laminarin, manitol, mu ối vô cơ và một số chất màu

Sau khi rữa, nghiền nhỏ với kiềm hoặc muối kiềm để trung h òa aginic acid tạo thành

một dạng muối hòa tan tương ứng của aginic acid Các th ành phần không tan như cellulose, protein được loại bỏ bằng cách gạn, lọc hoặc vớt bọt nổi l ên trên

Dung dịch alginat thu đ ược, đem tẩy trắng bằng cách xử lý với acid sulfuric để kết tủa alginic acid Sau đó trung h òa bằng kiềm hoặc baz ơ khác nhau để tạo ra những hợp chất alginat theo mong mu ốn như: natri alginat, amon alginat, canxi alginat hay trietanolamin alginat

• Ứng dụng:

Các alginat cũng được ứng dụng rộng rãi trong công nghi ệp thực phẩm Th ường natri alginat được sử dụng nhiều nhất v à là hợp phần tạo kết cấu cho nhiều sản phẩm Trong sản phẩm natri alginat là chất làm đặc, làm dày để ổn định các bọt cũng như để tạo cho nước quả đục những thể đặc biệt

Với những thực phẩm có độ acid cao không thể dùng natri alginat được thì propylenglycol algi nat là chất thay thế rất tốt v ì nó bền được cả trong vùng pH = 0-3 Một hợp chất của acid alginic có t ên là lamizell một alginat kép của natri v à canxi với một tỷ lượng nhất định Lamizell tạo ra đ ược một độ nhớt đặc biệt v à cho khả năng ăn ngon miệng cũng được quan tâm trong sản xuất thực phẩm

Bên cạnh đó, natri alginat c òn được dùng làm chất bảo vệ kem đá

Cellulose và các d ẫn xuất:

• Nguồn gốc:

Cellulose là một chất hữu cơ tồn tại rất nhiều trong tự nhi ên và là thành ph ần chính cấu tạo nên tế bào thực vật Hợp chất n ày là một nguyên liệu để sản xuất phụ gia ứng dụng trong công nghi ệp thực phẩm v à nhiều lĩnh vực khác

Hợp chất cellulose bao gồm nhiều chất như: methyl cellulose (E461), hydroxypropyl cellulose (E463), hydroxypropyl methyl cellulose (E464), methyl cellulose (E465) và natri carboxymethyl cellulose (E466) hay còn gọi tắt là CMC Trong các h ợp chất đó thì CMC là một hợp chất được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm

ClCH2 - COONa + NaOH HOCH 2COONa + NaCl

Như vậy CMC là một dẫn xuất quan trọng của cellulose được cấu tạo từ hợp chất cellulose kết hợp với Natri

Dạng thương phẩm CMC có dẫn suất từ 0,4 đến 1,4 Tuy nhiên cũng có loại cao hơn sử dụng cho các sản phẩm đặc biệt Dẫn suất dưới 0,4 CMC không hòa tan trong nước CMC dùng trong thực phẩm có dẫn suất 0,65 đến 0,95 v à độ tinh khiết > 99,5%

Với CMC dẫn suất 0,95 và nồng độ tối thiểu 2 % cho độ nhớt 25 Mpa tại 250C Có thể sử dụng CMC ỏ dạng nóng hoặc lạnh CMC là các anion polyme mạch thẳng cho chất lỏng gọi là dung dịch giả

Dung dịch 1% thông thường pH = 7 – 8,5 còn ở pH = 5 - 9 dung dịch ít thay đổi, ở pH <3 độ nhớt tăng, thậm chí kết tủa Do đó không sử dụng được CMC cho các sản phẩm có pH thấp, pH>7 độ nhớt giảm ít

Dung dịch CMC có thể bị phá hủy do các vi sinh vật hoặc enzim khử Gia nhiệt ở 800C trong 30 phút hoặc 1000C trong 1 phút có thể khử tác nhân vi sinh vật mà không ảnh hưởng đến chất lượng CMC Độ nhớt CMC giảm khi nhiệt độ tăng, tác dụng đó có tính thuận nghịch Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của CMC 0,7