2. QUÁ TRÌNH TẠO NHŨ CỦA CHẤT BÉO
2.1.Hệ nhũ tương các sản phẩm chứa chất béo
Các nhũ tương là hệ phân tãn hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau mà một trong hai có dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất lỏng kia dưới dạng chất lỏng pha (tác nhân) phân tán liên tục. Phần lớn nhũ tương thực phẩm đều là dạng dầu trong nước (D/N) hay nước trong dầu (N/D). Thuật ngữ nước chỉ chất lỏng có cực , ưa nước mà thường là dung dịch nước. Còn “dầu ” chỉ chất lỏng không phân cực , ưa béo (mỡ nóng chảy, dầu thực vật ,..)
Trong công nghệ chế biến sữa đôi khi hệ nhũ tương còn chứa các bọt khí và một số chất rắn phân tán khác.
Các dạng nhũ tương thực phẩm của sữa đã đồng hóa : Thực phẩm Kiểu nhũ Tỷ lệ : Chất nhũ hóa
SVTH: Nhóm 7 Trang 50 tương dầu/nước -Sữa đã đồng hóa (3.5% chất béo) -Margarin (80% chất béo) -Bơ (50% chất béo) -Mayonne (Sốt dầu lòng đỏ trứng (80% chất béo) D/N D/N N/D D/N 0.04 ~5 ~5 5.3 - Không cần chất nhũ hóa tổng hợp vì đã xó protein và
photpholipit trong sữa. - Lecithin , protein, glyceridemonostearat 1%
- Không cần thêm chất nhũ hóa. - Lecithin của trứng. Đôi khi thêm glyceridemonostearat và chất làm bền ưa nước với lượng rất ít.
Việc hình thành các giọt nhũ tương sẽ đi đôi với việc tạo nên một bề mặt phân chia pha, để hai pha không trộn lẫn vào nhau. Kích thước giọt càng nhỏ, diện tích bề mặt phân chia pha càng lớn hệ nhũ càng ổn định.
Để phân nhỏ các giọt pha dầu , người ta có các thiết bị trộn nhanh, máy đồng hóa hay hoặc hệ thống siêu âm.
* Các phương pháp đồng hóa:
Trong công nghệ ché biến thực phẩm : quá trình đồng hòa đươc sử dụng mục đich để ổn định hệ nhũ tương, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực.
Bằng khuấy trộn : Các pha phân tán đập vâo cánh khuấy để giảm kích thước. Phương pháp này đơn giản nhưng hiệu quả không cao . Thường áp dụng mục đích chuản bị sơ bộ hệ nhũ tương trước khi đem di đồng hóa áp lực cao.
Bằng áp lực cao : các chất của pha phân tán sẽ bị phá vỡ và giảm ích thước khi bơm hệ nhũ tương đi qua khe hẹp với tốc độ cao. Kích thước khe hẹp 15-300um , tốc độ dòng 50-200m/s.Phuong pháp này sử dụng rộng rãi .
Bằng các phương pháp khác : phương pháp nghiền keo, dùng dòng chảy xoáy tâm, sóng diêu âm , v v ..Sóng siêu âm thường có tân số 18-30kHz.
SVTH: Nhóm 7 Trang 51 - Tỷ lệ phần trăm giữa thể tích pha chất tan và tổng thể tích hệ nhũ tương . Tỷ lệ nhỏ, quá trình đồng hóa thực hiện dễ dàng. Còn tỷ lệ pha phân tán qua cao thường khó đồng hóa bằng phương pháp thông thường, các hạt pha phân tán có xu hướng kết hợp lại thành hạt to hơn , dẫn đến hiện tượng tách pha.
Với sữa có hàm lượng chất béo nhỏ hơn 12% thì dùng phương pháp đồng hóa áp lực cao để ổn định hệ nhũ .
Trong sản xuất sữa bột nguyên cream, hàm lượng béo trong sữa sau khi cô đặc khá cao , có thể thực hiện quá trình đồng hóa , giảm kích thước hạt béo và giúp chúng phân bố đều trước khi đem sang khâu sấy sữa, bột sữa mịn hơn. Áp lực đồng hóa hai cấp cho cream sữa bột là 200bar và 50 bar.
Quá trình đồng hóa lại tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa của sản phẩm yaourt, tạo một hệ đồng nhất , mịn cho khối gel thành phẩm .
- Nhiệt độ: nhiệt độ càng thấp quá trình đồng hóa càng kém do một số chất béo chuyển sang thể rắn. Nhiệt độ tăng thì nhớt giảm , sức căng bề mặt giảm , nhờ đó hệ nhũ dễ hình thành và ổn định hơn. Nhưng nhiệt độ quá cao , chi phí năng lượng cao, mà còn phát sinh các phản ứng hóa học không cần thiết ảnh hưởng chất lượng hệ nhũ tương. Đối với sữa chọn nhiệt độ 55-80 oC.
- Áp suất : càng cao các hạt pha phân tán tạo thành cành nhỏ và hệ có độ bền cao. Đối với sữa chọn áp suất 100-250bar.
- Chất nhũ hóa: lecithin, glyceride ester, sorbitol ester…
* Chất tạo nhũ tương (chất nhũ hóa)
Để ổn định hệ nhũ tương , chất nhũ hóa thường được ứng dụng rộng rãi. Chất nhũ hóa có sẵn trong nguyên liệu hay bổ sung thêm dưới dạng phụ gia để làm tăng tính bền vững cho hệ nhũ.
Các chất nhũ hóa có đặc tính sau :
- Các chất điện ly vô cơ để cung cấp điện tích cho giọt dầu.
- Các phân tử hoạt động bề mặt có cấu trúc lưỡng cực sẽ tự định hướng để hai cực háo nước và kị nước của hai phía của bề mặt liên pha dầu / nước. Các phân tử
SVTH: Nhóm 7 Trang 52 hoạt động bề mặt có khả năng ion hóa cung cấp để cung cấp diện tích cho cá giọt bị phân tán.
- Các chất cao phân tử hòa tan trong pha liên tục hoặc để làm tăng độ nhớt của pha này
- Các chất không hòa tan có mức độ phân chia rất nhỏ và có thẻ thấm ướt cả hai pha, khi được hấp thụ bề mặt lien pha sẽ tạo ra vật chắn chống lại hiện tượng hợp giọt.
Có hai dạng tạo nhũ : không no với dầu không no, chất tạo nhũ no với dầu béo no.
Hiện tượng tạo nhũ tương dưới tác dụng các chất làm bền nhũ tương sẽ tạo ra sao cho : tính tan của chất làm bền nhũ tương trong pha phân tán nhỏ hơn tính làm bền nhũ tương trong pha liên tục. Đối với sữa phụ gia làm bền cấu trúc sữa cần phải tan trong nước lớn hơn khi nó tan trong dầu . Ngược lại với magarin (D/N) , phụ gia tính tan của chất làm bền nhũ tương trong pha nước nhỏ hơn tính làm bền nhũ tương trong pha dầu .
Tính tan của chất làm bền nhũ tương được đặc trưng bởi chỉ số HLB (hydrophil-lipophil Blance) . HBL >12 thích hợp với hệ D/N. HBL<12 thích hợp hệ N/D. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với sản phẩm cream, chất nhũ hóa như monoglyceride, este polyoxyethylence, sorbitan của acid béo .. làm tăng khả năng phân tán của chất béo, khả năng tương tác giữa chất béo với protein, nên tăng khả năng sấy và tạo hình , khả năng liên kết với không khi
Đối với sản phẩm bánh kẹo, chất nhũ hóa ức chế sự kết tinh chất béo , làm tăng độ mềm, tăng thể tích bánh mỳ, kiểm soát độ nhớt của chocolate.
Các chất nhũ hóa (embusifers) Chất nhũ hóa đa phần là este của acid béo và rượu.
SVTH: Nhóm 7 Trang 53 - Lecithin được miêu tả cho cả phosphatidychololin và hỗn hợp phopholipit. Lecithin có trong đậu nành, bắp , hoa hướng dương hạt bôn gm trứng. Lecithin sản xuất công nghiệp chứa phospholipit khác nhau như: phosphatidylcholin, phosphatidyethanollamin và phosphatidylinsisol.
Ứng dụng trong sản xuất bánh mì hoặc các sản phẩm từ tinh bột ,nó có tác dụng làm tăng khả năng hấp thụ nước, làm giảm thời gian phối trộn, tăng khả năng tạo hình của bột, tăng hiệu suất của bánh do tăng thể tích , làm tăng thời gian bảo quản .
Ứng dụng lecithine trong sữa bột tan nhanh gọi là quá trình lecitnine hóa. Do một số hạt sữa được bao bọc bởi màng mỏng lipit tự do gây giảm khả năng hòa tan của sữa bột trong nước, gây hiện tượng không tan hoặc đóng vón khi pha sữa. Lecithine sẽ bao quanh hạt sữa thành một lớp màng mỏng. Nhờ khả năng nhũ tương của lecithine, các hạt sữa với màng bao lipit có khả năng hòa tan ngay cả trong nước lạnh.
Trong sản xuất chocolate người ta thường sử dụng lecithine làm chất nhũ hóa nhằm tạo cấu trúc và tránh hiện tượng chất béo “nở hoa bề mặt” , hàm lượng bổ sung 03-0.5% .
- Mono – diglyceride: ứng dụng rộng rãi để hóa thực phẩm , có hai loại là monoglyceride và diglyceride . Chúng chứa este tổng hợp bằng cách cho xúc tác
SVTH: Nhóm 7 Trang 54 chuyển hóa của glycerol với triglyceride. Được tổng tợp trực tiếp từ glycerol với acid béo trongmooi trường kềm, bằng cách này ta thu được sản phẩm tới 90% monogyceride.
Kem là hệ keo phức tạp có khoảng 17 % chất béo sữa. Monoglyceride là chất nhũ hóa thông dụng được sử dụng sản xuất kem.
Hàm lượng béo trong sữa khá đa dạng từ 0.1 % sữa gầy đến 20% sữa nguyên kem. Monoglyceride và diglyceride bao quanh giọt béo có trong sữa từ đó giúp tăng và ổn định bề mặt tiếp xúc giọt béo này trong quá trình đồng hóa sữa, tránh hiện tượng tách lớp làm giảm giá trị cảm quan.
Este của acid béo và acid hữu cơ như :este của acid béo và acid hydroxycarboxylic, este của acid béo lactylate, este acid béo polyglycerol, este của acid béo glycerol propylen hay polyethylen, este của acide béo sorbitan , dẫn xuất chất nhũ tương từ hỗn hợp este của stearic, scid oleic, acid laric hay acid palmitic. Các loại này ứng dụng nhiều trong sản xuất bánh kẹo.
Một số quá trình sản xuất tạo nhũ gây khó khăn cho sản xuất . Vì vậy cần có nhữag biện pháp phù hợp hạn chế sự tạo tạo nhũ .
* Ngăn hiện tượng tạo nhũ
Trong chế biến dầu thực vật, khâu xà phòng hóa nhằm trung hòa acid béo tự do ta cần tránh tạo nhũ. Nồng độ xút đưa vào trung hòa quá thấp dễ gây ra nhũ, nước nhiều , xà phòng ít. Nếu tốc độ khuấy ,nhằm phân tán đều xút , quá cao và thời gian dài thì xà phòng phân chia thành hạt nhỏ ly ti dẫn đến tạo nhũ tương , khó cho quá trình kết lắng xà phòng. Cần kiểm soát các nhân tố: nồng độ kiềm, nhiệt độ trung hòa và tốc độ đánh khuấy để quá hạn chế qua trình tạo nhũ gây khó khăn cho khâu rửa xà phòng bằng nước.
* Sự kết tinh chất béo
Chất béo kết tinh khi nhiệt độ hạ thấp và hình thành cấu trúc mạng tinh thể . Cấu trúc mạng tinh thể sẽ phụ thuộc vào cấu tạo, thành phần của các lipid
Tính chất các glyceride quyết định tính chất cream (chứa 35-40%chất béo) sữa đem đi sản xuất bơ và tính chất bơ thành phẩm. Dựa vào chỉ số iod của cream
SVTH: Nhóm 7 Trang 55 chọn chế độ nhiệt -làm lạnh, kết tinh chất béo chứa trong cream, tạo thành hạt bơ. Hạ nhiệt độ làm lạnh , kết tinh chất béo . Nhiệt độ thấp hơn 40 oC quá trình kết tinh chất béo bắt đầu. Quá trình làm lạnh chậm và kéo dài thì tinh thể chất béo lần lượt xuất hiện độ tinh khiết cao . Nếu rút ngắn thời gian làm lạnh cho hạ nhiệt độ nhanh chóng thì không đạt độ tinh khiết cao . Do glyceride có điểm nóng chảy thấp nhốt trong glyceride nóng chảy cao. Tổn thất chất béo lỏng cao . Bơ thành phẩm thu được sẽ cứng và khó phết lên bánh mỳ. Điều chỉnh nhiệt độ làm lạnh, thời gian và chế độ làm lạnh để thu được hỗn hợp tỷ lệ phần trăm khối lượng giữa lượng chất béo lỏng so với tổng khối lượng chất béo sẽ đạt độ cứng cho bơ mong muốn. Ảnh hưởng tỷ lệ chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream quyết định độ cứng và điểm nóng chảy của bơ.
Bảng: Ảnh hưởng tỷ lệ chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream quyết định độ cứng
Lượng chất béo lỏng (%so với tổng lượng chất béo)
Lượng chất béo rắn (%so với tổng lượng chất béo) Cấu trúc bơ thành phẩm 85 55 65-78 15 45 22-45 Bơ mềm Bơ cứng Bơ có độ cứng vừa phải, dễ phết lên bánh
Bơ ca cao rất đa dạng và có nhiều hơn 6 thể kết tinh. Trong đó chỉ có dạng V hay dạng β của bơ ca cao có cấu trúc tinh thể mịn, bóng, vị thơm đặc trưng, tan chảy nhanh dưới thân nhiệt, chính đặc điểm này giúp chocolate sản xuất từ bơ ca cao có vị thơm ngon hơn loại chocolate dùng bơ thực vật thay thế. Để đảm bảo chỉ có tinh thể β bền được tạo ra trong quá trình sản xuất kẹo, chocolate tảng (cục) cần phải được nhào trộn trước khi đông đặc. Nếu chỉ muốn giữ lại dạng tinh thể β thì chocolate cần được làm ấm đến nhiệt độ ở giữa điểm tan chảy của hai dạng tinh thể này: 31- 32°C cho sô cô la sữa và 32-33°C cho chocolate đắng. Chocolate sữa được nhào trộn ở nhiệt độ thấp hơn vì chất béo trong sữa làm hạn chế sự tạo thành tinh thể giống (nhiệt độ sẽ được thay đổi tùy thuộc vào thành phần và chất lượng của
SVTH: Nhóm 7 Trang 56 nguyên liệu). Lúc này, hầu hết các tinh thể không bền đã bị tan chảy, nhưng một số tinh thể giống sẽ vẫn còn sót lại. Thời gian nhào trộn cũng quan trọng vì tinh thể giống cần thời gian để tăng kích thước và phát triển. Chocolate cần có thời gian “ổn định” trước khi đưa vào khuôn hay đóng gói. Nhào trộn chocolate cần được làm mát nhẹ để kích thích sự phát triển của tinh thể bền mong muốn. Nhiệt độ tốt nhất cho quá trình này là 13-15°C. Nên cho sức gió vừa phải trong ống làm mát để làm dịu nhiệt phát sinh trong quá trình kết tinh. Nên tăng nhiệt độ từ từ lên
đến nhiệt độ phòng ở cuối ống làm mát.
Bơ cacao
Đặc biệt cần lưu ý ở nhiệt độ lạnh ở sữa, tất cả các chất béo hầu hết được tập trung ở bề mặt và thành từng khối. Các triglyceride ngoại vi (nằm ở phía ngoài) bắt đầu kết tinh từ 6-7oC gây ra sự co rút thành phần protein làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cầu béo bị phá vỡ và có thể bị kết tinh làm mất đi tính mềm mại của thành phần chất béo. Vì vậy, cần phải thận trọng phòng ngừa các hiện tượng có thể xảy ra khi làm lạnh sữa và nhất thiết phải đồng nhất hóa nghiêm ngặt trước khi phân phối vào bao bì.
Magarine ở nhiệt độ thường có cấu trúc khối đông với chất béo kết tinh ở dạng β’ , dạng tinh thể này có điểm nóng chảy cao như mong đợi.Nhưng quá trình
SVTH: Nhóm 7 Trang 57 hydro hóa dầu có khả năng sinh ra cấu trúc β điểm nóng chảy thấp hơn. Để tránh hiênh tượng này người ta chuyển toàn bộ dạng β’ thành β bằng cách bổ sung thêm 1% diacylglycerols bão hòa.
3. HYDRO HÓA CHẤT BÉO (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bản chất hydro hóa chất béo là quá trình phản ứng có xúc tác ,đó là kết hợp nguyên tử hidro với các acid béo chưa no trong nguyên tử tryglyceride tạo hợp chất có mức độ no lớn hơn.
Quá trình làm no nối đôi xảy ra như sau (ví dụ acid oleic)
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH + H2 → CH3-(CH2)7-CH2- CH2-(CH2)7-COOH
Tác dụng làm giảm nối đôi trên dây acid béo làm giảm khả năng oxy hóa và trùng hợp khiến sản phẩm có chứa dầu mỡ đã hydro hóa ổn định và hạn chế bị trở mùi khi bảo quản.
Ứng dụng của hydro hóa trong chế biến dầu đặc : margarin hay shorterning, hoặc sản xuất xà phòng.
Quá trình hydro hóa là quá trình tỏa nhiệt . Tăng nhanh quá trình hydro hóa bằng cách sau : - Tăng áp suất nén khí hydro
- Tăng tốc độ khuấy hay phun trực tiếp mạnh (P khoảng 4kg/cm2)
- Tăng nhiệt độ (> 150 0C tốc độ phản ứng rất lớn). thường dùng 180-190 oC - Tăng về số lượng (thường dùng là 0,1 – 0,3% trên trọng lượng dầu mỡ) - Tăng hoạt độ (độ tinh khiết , độ hoạt tính, độ hạt mịn) của chất xúc tác.
Qua những thông tin trên ta có thể kiểm soát quá trình bằng các yếu tố : áp suất, nhiệt độ, sự khuấy trộn, loại xúc tác và nồng đồ sử dụng…
Nguyên liệu sản xuất hidro hóa có thể là dầu thực vật hoặc mỡ động vật .
Hydro hóa có sự lựa chọn khuynh hướng để hydro hóa. Phản ứng sẽ xảy ra nhiều hơn những nhưng mạch có nhiều nối đôi. Như vậy sẽ bảo vệ được một số acib béo thiết yếu cũng nhue hạn chế được sự oxi hóa mạnh do những dây có nhiều nối đôi gây ra.
SVTH: Nhóm 7 Trang 58 Chất tác trong công nghiệp hidro hóa dầu thường là muối niken và muối đồng dạng bột (NiSO4 và CuSO4) có kích thước 0.05- 0.1mm.
Nhiệt độ qua trình sản xuất dầu đặc (200-220oC) hay dầu để sản xuất xà phòng (240-250 0C).
Áp suất cao của nồi hơi 20-25atm để hơi có nhiệt độ 250- 300 oC, gia nhiệt cho