1.5.1 Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ
Hình 1 - Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ sản xuất bột sữa dừa hịa tan
SVTH: Hồ Thanh Triều 23 Cơm dừa Nạo và xay Ép Lọc Sữa dừa
Vơ hoạt enzyme
Phối trộn Đồng hĩa Sấy phun Làm nguội Bao gĩi Bột sữa Trích ly Nước nĩng Phối trộn Phối trộn Chất bao protein Nướ Chất bao carbohydrate bã
1.5.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệNguyên liệu Nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất bột sữa dừa là cơm của quả dừa khoảng 12 tháng tuổi. Quả dừa được thu hái và lột bỏ lớp vỏ bên ngồi rồi để trong điều kiện bình thường trong 45 ngày.
Sau 45 ngày lưu trữ sẽ xác định và loại bỏ mầm vì trong mầm cĩ chứa một số enzyme gây bất lợi cho quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.
Nạo và xay
Cơm dừa được nạo và xay nhuyễn bằng thiết bị nạo dừa đến kích thước 1 – 3 mm để phá hủy cấu trúc mơ và tế bào thực vật, giúp cho quá trình ép thu nhận sữa dừa dễ dàng hơn. Quá trình này cịn làm tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung mơi trích ly, từ đĩ làm tăng hiệu suất thu hồi chất khơ.
Ép
Quá trình ép được thực hiện với mục tiêu thu nhận phần dịch lỏng từ cơm dừa. Hệ nhũ tương thu được sau khi ép gọi là dịch sữa dừa.
Lọc
Quá trình lọc nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất rắn cịn trong sữa dừa sau khi ép.
Trích ly
Bã dừa sau khi ép sẽ được trích ly bằng nước nĩng để thu hồi tối đa hàm lượng các chất chiếc cĩ trong bột sữa dừa. Theo kết quả nghiên cứu của Vũ Chí Hải và cộng sự (2005) cũng như của Ziccarelli và cộng sự (1981), quá trình trích ly bã lọc sử dụng nước làm dung mơi và nhiệt độ của nước là 50oC, tỉ lệ khối lượng nước so với bã là 1:1 [3,30].
Vơ hoạt enzyme [30]
Theo nghiên cứu của Ziccarelli và cộng sự (1981), một số cấu tử hương khơng mong muốn cĩ thể xuất hiện trong sản phẩm. Đĩ là do sự tồn tại của một số enzyme (điển hình là lipase) cĩ trong sữa dừa. Trong quá trình chế biến và bảo quản, những enzyme này tạo nên các hợp chất gây ra các mùi vị khơng mong muốn trong sản phẩm. Do đĩ cần phải vơ hoạt các enzyme này.
Đồng hĩa
Sau khi phối trộn với chất bao, dung dịch được đồng hĩa nhằm tạo sự đồng nhất trong dung dịch, xé nhỏ các hạt cầu béo, phân tán chúng đồng đều trong dung dịch, tạo điều kiện cho chất bao tiếp xúc với các hạt béo tốt hơn, nhờ đĩ mà quá trình vi bao được thực hiện hiệu quả hơn. Trong sản xuất, người ta thường sử dụng phương pháp đồng hĩa áp lực cao.
Sấy phun
Dịch sữa dừa sau khi phối trộn và đồng hĩa được nhập liệu vào thiết bị sấy phun, nhằm chuyển nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng rắn, tạo ra sản phẩm bột sữa dừa.
Làm nguội và bao gĩi
Sản phẩm bột sữa dừa thu được sau khi sấy do cĩ độ ẩm thấp nên được làm nguội nhanh trong khơng khí khơ và bao gĩi ngay để tránh hiện tượng sản phẩm bị hút ẩm.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 Nguyên liệu
1.6.1 Cơm dừa
Dừa sử dụng trong nghiên cứu này thuộc giống dừa Ta (Cocos nucifera L), độ tuổi 11 – 12 tháng, được thu hái từ nhà vườn thuộc huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre.
Cơm dừa sử dụng trong thí nghiệm cĩ màu trắng sáng, được gọt sạch lớp vỏ nâu và nghiền nhỏ đến kích thước 1,5 – 3 mm. Cơm dừa cĩ mùi thơm đặc trưng của dừa, khơng cĩ các dấu hiệu hư hỏng như mùi ơi thiêu, mùi dầu dừa hay bị mốc.
1.6.2 Chất bao
Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng hai loại chất bao là soy protein isolate (hàm lượng protein là 90%) do cơng ty EAC cung cấp và maltodextrine DE17 do cơng ty Hĩa Nam cung cấp.
1.7 Phương pháp nghiên cứu
1.7.1 Mục đích của quá trình nghiên cứu
Mục đích của nghiên cứu này là xác định các thơng số tối ưu cho quá trình đồng hĩa trong qui trình sản xuất bột sữa dừa hịa tan với hàm lượng chất béo cao, đồng thời khảo sát các biến đổi của sản phẩm bột sữa dừa hịa tan khi làm hư gia tốc trong các loại bao bì ở điều kiện bao gĩi khác nhau.
1.7.2 Sơ đồ nghiên cứu
Tổng quan tài liệu
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và áp lực đồng hĩa đến quá trình vi bao chất béo của sữa dừa
Khảo sát biến đổi của sản phẩm bột sữa dừa hịa tan trong các loại bao bì và điều kiện bao gĩi
khác nhau trong quá trình làm hư gia tốc
Khảo sát hiệu suất thu hồi sản phẩm trong qui trình sản xuất bột sữa dừa hịa tan
1.7.3 Nội dung nghiên cứu
a) Các thơng số cơng nghệ được chọn cố định trong phần thực nghiệm
Quá trình xay cơm dừa
Kích thước cơm dừa sau khi xay : 1 – 3mm
Quá trình trích ly bã lọc thu sữa dừa
Tỉ lệ cơm dừa/dung mơi (nước) : 1:1 (w/w) Nhiệt độ nước dùng trích ly : 50oC
Quá trình vơ hoạt enzyme trong sữa dừa
Nhiệt độ vơ hoạt enzyme : 65oC Thời gian vơ hoạt enzyme : 5 phút
Quá trình xử lý nhiệt SPI
Nhiệt độ xử lý nhiệt : 80oC Thời gian xử lý nhiệt : 10 phút
Quá trình sấy phun
Dịch sữa dừa sau khi phối trộn và đồng hĩa được sấy phun bằng hệ thống sấy phun Mobile Minor – Model E của hãng Niro A/S (Đan Mạch) với chế độ sấy như sau:
Nồng độ chất khơ của dung dịch trước sấy : 24%
Nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào : 155°C
Áp suất khí nén làm quay đầu phun : 3,5 bar
Lưu lượng nhập liệu : 26,7 ml/phút (ứng với tốc độ 12
vịng/phút của bơm nhu động)
b) Khảo sát ảnh hưởng của quá trình đồng hĩa đến quá trình vi bao
Trong giai đoạn này, chúng tơi tiến hành các thí nghiệm theo phương pháp thực nghiệm cổ điển.
Các hàm mục tiêu của quá trình khảo sát gồm cĩ:
− Hiệu suất thu hồi chất khơ (DY)
− Hiệu suất vi bao (MEY)
− Hiệu quả vi bao (MEE)
Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hĩa đến quá trình vi bao
Sau khi phối trộn dịch sữa dừa với hỗn hợp các chất bao, chúng tơi tiến hành đồng hĩa mẫu ở các áp lực khác nhau (200, 250, 300, 350, 400 bar). Nhiệt độ của mẫu trong quá trình đồng hĩa được cố định ở 40oC. Tiếp theo mẫu đuợc đem sấy phun. Dựa vào giá trị của các hàm mục tiêu, chúng tơi chọn áp lực đồng hĩa thích hợp.
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hĩa đến quá trình vi bao
Chúng tơi tiến hành đồng hĩa hỗn hợp dịch sữa dừa và các chất bao sau ở các giá trị nhiệt độ khác nhau (40, 50, 60, 70oC) với áp lực đã chọn theo khảo sát ở trên. Sau đĩ, mẫu đuợc đem sấy phun. Dựa vào giá trị của các hàm mục tiêu, chúng tơi chọn nhiệt độ đồng hĩa thích hợp.
Khảo sát biến đổi của sản phẩm khi được bảo quản trong các loại bao bì với phương pháp bao gĩi khác nhau
Chúng tơi tạo sản phẩm theo qui trình và thơng số cơng nghệ tối ưu đã tìm được, sau đĩ bao gĩi sản phẩm trong các loại bao bì khác nhau. Vật liệu bao bì gồm cĩ: PA, PE, PP, thủy tinh, thép tráng thiếc. Các điều kiện bao gĩi cũng được thay đổi: đậy kín bao bì trong điều kiện thơng thường; đậy kín bao bì kết hợp với hút chân khơng, thổi khí N2, thổi khí CO2 vào bao bì trước khi đậy kín. Mẫu đối chứng được được đựng trong bao bì thép tráng thiếc và khơng đậy nắp. Tất cả các mẫu được làm hư trong điều kiện gia tốc ở nhiệt độ 37oC, độ ẩm khơng khí 99%. Sau mỗi 3 ngày, chúng tơi lấy mẫu và kiểm tra các chỉ tiêu như chỉ số acid, chỉ số peroxyde, độ ẩm và các chỉ tiêu cảm quan (màu, mùi, độ vĩn cục) của sản phẩm.
1.8 Các phương pháp phân tích1.8.1 Phương pháp xác định độ ẩm 1.8.1 Phương pháp xác định độ ẩm
Sấy mẫu cần phân tích đến khối lượng khơng đổi.
1.8.2 Phương pháp xác định hàm lượng chất béo trong mẫu lỏng và rắn (phương pháp Adam – Rose – Gottlied) pháp Adam – Rose – Gottlied)
Trích ly lipid trong mẫu bằng dung mơi diethyl ether và petroleum ether trong mơi trường NH3 và cồn. Sau đĩ để cho dung mơi bay hơi hết và định lượng phần lipid trích ly được bằng cách cân.
1.8.3 Phương pháp xác định chỉ số acid
Chỉ số acid của mẫu phân tích được xác định dựa vào phản ứng trung hịa giữa acid béo và KOH trong mơi trường hỗn hợp gồm cồn ethylic và diethyl ether.
1.8.4 Phương pháp xác định chỉ số peroxyde
Chuẩn độ lượng I2 giải phĩng ra khi cho KI tác dụng với peroxyde trong chất béo ở mơi trường acid bằng Na2S2O3
1.8.5 Phương pháp cảm quan
Chúng tơi đánh giá cảm quan theo phương pháp mơ tả.
1.8.6 Phương pháp xác định xác định hiệu quả vi bao
Hiệu quả vi bao được tính theo cơng thức ở trang 61. Lượng chất béo khơng được vi bao trong sản phẩm được trích ly bằng dung mơi petroleum ether. Sau đĩ để cho dung mơi bay hơi hết và đem cân để định lượng.
1.8.7 Phương pháp xác định hiệu suất vi bao hiệu suất thu hồi chất khơ
Hiệu quả vi bao được tính theo cơng thức ở trang 61. Tổng hàm lượng béo trong nguyên liệu và tổng hàm lượng béo trong sản phẩm được xác định bằng phương pháp Adam – Rose – Gottlied.
1.8.8 Phương pháp xác định hiệu suất thu hồi chất khơ
Hiệu suất thu hồi chất khơ được tính theo cơng thức ở trang 61. Tổng hàm lượng chất khơ trong nguyên liệu và tổng hàm lượng chất khơ trong sản phẩm được xác định bằng phương pháp sấy đến khối lượng khơng đổi và cân.
1.8.9 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
Tất cả các thí nghiệm được thực hiện với 3 lần lặp lại. Kết quả thí nghiệm được xử lý thống kê bằng phương pháp ANOVA một chiều, sử dụng phần mềm R.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
1.9 Khảo sát ảnh hưởng của chế độ đồng hĩa đến quá trình vi bao1.9.1 Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hĩa đến quá trình vi bao 1.9.1 Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hĩa đến quá trình vi bao
Trong thí nghiệm này, chúng tơi sử dụng dịch sữa dừa cĩ thành phần như sau:
− Tổng hàm lượng chất khơ (bao gồm chất béo) : 27,51%
− Hàm lượng chất béo : 21%
Dịch sữa dừa được phối trộn với SPI đã qua xử lý nhiệt (80oC, 10 phút) và MD17. Tỉ lệ SPI và MD17 trong hỗn hợp chất bao là 1:1. Sau khi phối trộn, mẫu được gia nhiệt đến 40oC, rồi đồng hĩa bằng thiết bị đồng hĩa áp lực cao 2 cấp với các giá trị áp lực khác nhau là: 200, 250, 300, 350, 400 bar. Sau đĩ mẫu được sấy phun theo chế độ như đã trình bày ở chương 2.
Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng 3.1
Bảng 1.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hĩa đến quá trình vi bao
Áp lực đồng
hĩa
Thí nghiệm lần 1 Thí nghiệm lần 2 Thí nghiệm lần 3 Giá trị trung bình MEE (%) MEY (%) DY (%) MEE (%) MEY (%) DY (%) MEE (%) MEY (%) DY (%) MEE (%) MEY (%) DY (%) 200 73,77 68,91 68,95 75,83 70,53 72,34 73,4 68,53 69,97 74,33a 69,32a 70,42a 250 79,24 74,96 70,3 78,53 75,27 70,28 76,8 72,64 72,94 78,19a 74,29a 71,17a 300 92,19 77,32 76,88 91,9 81,87 79,39 90,38 78,54 79,55 91,49b 79,24b 78,61b 350 88,62 69,87 68,54 86,36 74,42 71,13 87,41 72,89 72,07 87,46b 72,39b 70,58b 400 76,82 67,82 58,6 76,15 63,66 64,73 80,77 65,92 63,46 77,91a 65,80a 62,26a
Các chữ cái khác nhau sau mỗi giá trị thể hiện sự khác nhau của các giá trị trong cùng một cột với mức ý nghĩa 5%.
Sự ảnh hưởng của áp lực đồng hĩa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu suất thu hồi chất khơ được biểu diển trên hình 3.1
Hình 2 - Ảnh hưởng của áp lực đồng hĩa đến hiệu quả vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu suất thu hồi chất khơ
Dựa vào đồ thị trên hình 3.1, ta thấy khi tăng áp lực đồng hĩa từ 200 đến 300 bar thì giá trị cả ba hàm mục tiêu đều tăng. Với áp lực 300 bar thì giá trị các hàm mục tiêu đều đạt giá trị cực đại. Khi áp lực đồng hĩa cao hơn 300 bar thì giá trị các hàm mục tiêu giảm xuống.
Theo lý thuyết khi áp lực đồng hĩa càng lớn thì các hạt cầu béo tạo thành trong nhũ tương sẽ cĩ kích thước càng nhỏ, do đĩ khả năng vi bao chất béo của hỗn hợp chất bao SPI và MD17 trong sữa dừa sẽ tốt hơn. Kết quả là hiệu quả vi bao (MEE) sẽ tăng.
Hình 3.2 và 3.3 là hình chụp các hạt sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), áp lực đồng hĩa để vi bao hạt béo trong sữa dừa là: 200 và 300 bar.
Trên hình 3.2b, ta thấy hạt sữa bột khơng được bao tốt và hạt sữa này bị vỡ ra ở độ phĩng đại 5000 lần, ta cĩ thể nhìn thấy rất nhiều các lỗ mao quản ở bên trong cũng như ở trên bề mặt hạt sữa bột. Điều này làm cho hiệu quả vi bao (MEE) giảm do dung mơi petroleum ether dễ dàng đi vào trong các lổ mao quản đĩ và trích ly béo ra ngồi.
Hình 3.3b chụp hạt sữa được bao tốt. Ở độ phĩng đại 6000 lần, ta thấy cĩ rất ít mao quản xuất hiện trên bề mặt hạt sữa bột. Do đĩ, dung mơi petroleum ether khĩ xâm nhập vào bên trong những hạt sữa như thế này để trích ly chất béo ra ngồi, hiệu quả vi bao thu đuợc (MEE) sẽ cao.
SVTH: Hồ Thanh Triều 31 Áp lực đồng hĩa (bar) M E E ( % ), M E Y ( % ), D Y ( % )
Hình 3 - Hình chụphạt bột sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét áp lực đồng hố để vi bao chất béo là 200 bar
Hình 4 - Hình chụphạt bột sữa dừa bằng kính hiển vi điện tử quét áp lực đồng hố để vi bao chất béo là 300 bar
Chất béo được vi bao tốt sẽ tạo thuận lợi cho quá trình thu hồi sản phẩm sau khi sấy phun, do sản phẩm ít dính lên thành thiết bị. Từ đĩ hiệu suất thu hồi chất khơ sẽ tăng theo, đồng thời làm tăng hiệu suất vi bao.
a b
b
a
a
Mao quản bên trong hạt sữa
Mao quản trên bề mặt hạt sữa
bao nên hiệu quả vi bao giảm đi. Điều này làm cho hiệu suất thu hồi chất khơ và hiệu suất vi bao giảm xuống do lượng chất béo tự do tăng, sản phẩm dính trên thành thiết bị nhiều nên dễ bị vĩn cục và khĩ thu hồi.
Từ kết quả thu được, ta thấy giá trị các hàm mục tiêu cao nhất khi áp lực đồng hĩa là 300 bar. Khi đĩ:
− MEE : 91,49%
− MEY : 79,24%
− DY : 78,61%
Như vậy, chúng tơi chọn áp lực đồng hĩa là 300 bar. Giá trị này sẽ được sử dụng trong các thí nghiệm tiếp theo nhằm khảo sát chọn nhiệt độ đồng hĩa thích hợp cho quá trình vi bao chất béo để sản xuất bột sữa dừa hịa tan.
1.9.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hĩa đến quá trình vi bao
Trong thí nghiệm này chúng tơi sử dụng dịch sữa dừa cĩ thành phần như sau:
− Tổng hàm lượng chất khơ (bao gồm chất béo) : 27,51%
− Hàm lượng chất béo : 21%
Dịch sữa dừa được phối trộn với SPI đã qua xử lý nhiệt (80oC, 10 phút) và MD17. Tỉ lệ SPI và MD17 trong hỗn hợp chất bao là 1:1. Sau khi phối trộn, mẫu được gia nhiệt đến các giá trị nhiệt độ khác nhau: 40, 50, 60, 70oC và đồng hĩa bằng thiết bị đồng hĩa áp lực cao 2 cấp với áp lực 300 bar. Sau đĩ mẫu được sấy phun theo chế độ như đã trình bày ở chương 2.
Kết quả thí nghiệm thu được thể hiện trong bảng 3.2
Bảng 1.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hĩa đến quá trình vi bao
Nhiệt độ đồng
hĩa
Thí nghiệm lần 1 Thí nghiệm lần 2 Thí nghiệm lần 3 Giá trị trung bình
MEE (%) MEY (%) DY (%) MEE (%) MEE (%) MEE (%) MEE (%) MEY (%) DY (%) MEE (%) MEY (%) DY (%) 40 92,19 77,32 76,88 91,9 81,87 79,39 90,38 78,54 79,55 91,49a 79,24a 78,61a 50 77,13 74,54 69,29 75,68 77,65 70,38 75,96 75,12 70,65 76,26b 75,77a 70,11b