Tối ưu hóa quy trình sản xuất sữa dừa hàm lượng béo cao

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dừa sử dụng trong nghiên cứu này thuộc giống dừa Ta (Cocus nucifera L.), độ tuổi từ 11 – 12 tháng, được hái từ nhà vườn thuộc huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre. Cơm dừa được sử dụng trong quá trình thí nghiệm có màu trắng sáng, được gọt sạch lớp vỏ nâu bên ngoài và nghiền nhỏ đến kích thước 1,5 – 3 mm. Mục đích của nghiên cứu này nhằm chọn ra áp suất đồng hóa và hàm lượng các chất nhũ hóa thích hợp để tránh hiện tượng tách pha trong sữa dừa.

Ngoài ra, chúng tôi cũng khảo sát chọn hàm lượng chất chống vi sinh vật thích hợp nhằm kéo dài thời gian bảo quản sữa dừa và xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm của toàn bộ quy trình sản xuất. Quá trình phối trộn được thực hiên bằng thiết bị khuấy cơ tốc độ cao Heidolph Diax 900 do hãng Heidolph (Đức) sản xuất tốc độ quay là 15200 rpm và thời gian khuấy là 3 phút. Chúng tôi cố định hàm lượng các chất nhũ hóa, thay đổi áp suất đồng hóa và tiến hành đo chỉ số Nizo của sữa dừa sau quá trình đồng hóa.

Ứng với áp suất đồng hóa đã chọn ở trên, chúng tôi lần lượt thay đổi tỷ lệ hàm lượng các chất nhũ hóa trong giới giạn cho phép của Bộ Y tế và tiến hành đo chỉ số Nizo của sữa dừa sau quá trình đồng hóa. Trong phần này, chúng tôi bổ sung phụ gia chống vi sinh vật là natri benzoat (theo tiêu chuẩn của CODEX cho sản phẩm sữa dừa) với các liều lượng khác nhau. Dựa vào hàm mục tiêu là tổng số vi khuẩn hiếu khí, chúng tôi tiến hành kiểm tra các mẫu sau quá trình làm hư gia tốc và chọn ra hàm lượng chất chống vi sinh vật thích hợp.

Trong phần này, chúng tôi tiến hành thực hiện toàn bộ các quá trình trong quy trình công nghệ sản xuất sữa dừa ở quy mô phòng thí nghiệm với các thông số đã tìm được. Mẫu sữa dừa được gửi đến Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiêm (2 – Nguyễn Văn Thủ) và Viện Pasteur (162 Pasteur) để kiểm các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh. Nguyên tắc của phương pháp là thực hiện quá trình phân riêng hai pha dầu và nước trong hệ nhũ tương bằng cách sử dụng lực ly tâm.

Chỉ số Nizo là tỷ lệ giữa hàm lượng chất béo trong 20ml ở đáy ống ly tâm so với hàm lượng chất béo trong 25 ml mẫu ban đầu. Số lượng vi khuẩn hiếu khí trong 1g hay 1 ml mẫu sản phẩm thực phẩm kiểm nghiệm được tính từ số khuẩn lạc đếm được từ các hộp nuôi cấy theo các độ đậm pha loãng. Các kết quả thí nghiệm được kiểm tra liệu có sự khác biệt có ý nghĩa giữa chúng hay không thông qua phương pháp phân tích ANOVA một chiều với độ tin cậy là 95% (p < 0.05).

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Xét về mặt lý thuyết, khi tăng áp lực đồng hóa sẽ làm giảm kích thước của các hạt cầu béo, phân bố chúng đều hơn trong dung dịch và ngăn cản sự hợp giọt, làm tăng khả năng ổn định về mặt vật lý và hóa lý của sản phẩm. Tuy nhiên, dựa vào bảng 10, chúng ta có thể thấy rằng sự khác biệt về chỉ số Nizo của các mẫu thí nghiệm là rất nhỏ, nghĩa là hiệu quả đồng hóa ở các giá trị áp suất đã khảo sát là như nhau. Nguyên nhân có lẽ là do độ nhớt của sữa dừa khá cao nên giá trị lực ly tâm sử dụng theo phương pháp Nizo(1000rpm/phút) không đủ mạnh để phân tách thành phần béo có trong mẫu sữa dừa trong quá trình ly tâm.

Cũng theo Floury (2000), hệ nhũ tương thu được khi đồng hóa với áp suất thấp thì thể hiện tích chất của dòng chảy Newton (Newtonian flow behavior) với độ nhớt thấp do không có sự tương tác giữa các phần tử. Để thấy rừ sự giảm kớch thước của các hạt cầu béo sau quá trình đồng hóa, chúng tôi tiến hành lấy mẫu chụp hình bằng kính hiển vi quang học Horiba LB 550 tại Phòng thí nghiệm công nghệ Nano – Đại học Quốc gia TPHCM. Tuy nhiên, do hàm lượng béo trong sữa dừa cao (hơn 50%) nên quá trình khuấy trộn chưa đủ để phân bố đều các phụ gia trong dung dịch nên cũng có những vùng chất béo chưa được bao phủ bởi các chất nhũ hóa (Hình 19 b).

Sau quá trình đồng hóa áp lực cao với áp suất 200bar, chúng ta có thể nhận thấy sự khỏc biệt rừ ràng về kớch thước của cỏc hạt cầu bộo so với hai mẫu trờn (hình 20a,b). Trong quá trình đồng hóa, các hạt cầu béo có kích thước lớn bị xé nhỏ bởi lực cắt mạnh (high shear force), tạo nên các hạt cầu béo có kích thước đồng đều và nhỏ hơn nhiều so với hạt béo ban đầu. So với mẫu chỉ qua khuấy trộn, các hạt béo của mẫu sau khi đồng hóa áp lực cao có kích thước nhỏ hơn, được phân bố đều hơn trong dung dịch và hầu hết các hạt béo đã được bao bởi các chất nhũ hóa, giúp ổn định hệ nhũ, chống lại quá trình hợp giọt và tách pha.

Như chúng tôi đã trình bày ở trên, do độ nhớt của sữa dừa khá cao (các mẫu đều có độ nhớt nằm trong khoảng từ 17500 đến 17680) nên giá trị lực ly tâm được quy định theo phương pháp Nizo không đủ lớn để phân tách phần béo có. Sau khi tiệt trùng các mẫu vừa nêu trên và quan sát, chúng tôi nhận thấy rằng, ở các mẫu có hàm lượng CMC cao (Tỉ lệ Tween 80/CMC là 1/3 và 1/4) thì cấu trúc của sản phẩm không tốt, sữa dừa sau tiệt trùng không còn giữ cấu trúc paste, sệt như các mẫu khác mà lại có cấu trúc dạng gel. Sữa dừa nếu thanh trùng ở nhiệt độ 720C – 20 phút chỉ có thể bảo quản được trong vòng 5 ngày ở nhiệt độ 40C, còn với sữa dừa đóng lon và tiệt trùng ở 1210C, chúng ta có thể bảo quản sản phẩm ở điều kiện thường trong thời gian lâu hơn.

Theo tiêu chuẩn Codex về sữa dừa (Codex stan 240), để tăng cường thời gian bảo quản sản phẩm, chúng ta có thể cho chất chống vi sinh vật là natri benzoat với hàm lượng tối đa là 0,1%. Nếu sau 3 tuần làm hư gia tốc, sản phẩm có hàm lượng vi sinh vật vẫn nằm trong giới hạn cho phép, chúng tôi có thể kết luận là thời gian bảo quản sản phẩm ở điều kiện thược sẽ không thấp hơn 6 tháng. Chúng tôi thực hiện toàn bộ quy trình như hình 2 và xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm của quy trình sản xuất sau khi tiến hành xác định hàm lượng bán thành phẩm, hàm lượng chất khô và hàm lượng béo sau từng quá trình trong quy trình.

Từ bảng 15, chúng tôi tính hiệu suất thu hồi béo của toàn bộ quy trình bằng cách lấy tỷ số giữa hàm lượng béo trong sản phẩm so với hàm lượng béo trong nguyên liệu ban đầu, kết quả thu được hiệu suất thu hồi béolà: 80,3% (so với tổng chất béo có trong nguyên liệu). Tuy nhiên, nếu tính theo lượng chất khô hòa tan sau khi đã ép lấy sữa dừa thì hiệu suất trích ly đạt tương đối cao: 93% (tỷ số giữa hàm lượng chất khô trong sản phẩm so với hàm lượng chất khô trong sữa dừa sau khi trích ly).