Tinh bột khoai lang có giá trị cao song sản xuất tinh bột khoai lang có hiệu suất thu hồi thấp, lãng phí một phần đáng kể các chất dinh dưỡng như: đường, protein, các vitamin… Sản xuất bột khoai lang để ứng dụng chế biến một số sản phẩm thực phẩm sẽ khắc phục được các nhược điểm đó.
Khoai lang được ngâm và rửa sạch bằng máy rửa kết hợp bóc vỏ kiểu thùng quay để loại bỏ hết vỏ. Khoai đã sạch được đem đi tạo hình, thái lát bằng máy thái củ loại đĩa dao quay hoặc máy thái kiểu dao tĩnh. Khoai thái xong được ngâm luôn vào dung dịch xử lý màu nhằm phá hủy các chất gây nên màu sẫm. Ngâm đủ thời gian, khoai được vớt ra, rửa sạch lại bằng nước sạch, sấy khô. Khoai lát khô có thể bảo quản dùng dần hoặc nghiền bột. Nghiền bột khoai phổ biến dùng máy nghiền búa hoặc máy nghiền thanh đập [26]. Tuy nhiên với mục đích sản xuất bột dinh dưỡng ăn liền nên ta sẽ bổ sung công đoạn làm chín trước khi sấy khoai lang.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng tinh bột khoai lang trong chế biến bột dinh dƣỡng:
- Chất lượng bột khoai, đặc biệt là chất lượng cảm quan phụ thuộc chủ yếu ở khâu xử lý màu [26]. Khoai lang có chứa một số thành phần các hợp chất polyphenol dễ bị oxy hóa bởi oxy tự do và hệ enzym polyphenol oxydaza. Khi mô tế bào bị phá vỡ thì xảy ra sự tiếp xúc giữa oxy và enzym, làm nhanh chóng hình thành các hợp chất quinon. Các hợp chất này bị polyme hóa trực tiếp hoặc kết hợp với các amino axit của protein, tạo thành các sản phẩm tối màu. Quá trình này giúp cây trồng có khả năng tự bảo vệ, chống lại sự thâm nhập của côn trùng và nấm mốc khi mô khoai lang bị dập, nhưng đây cũng là vấn đề phải giải quyết trong quá trình chế biến các sản phẩm từ khoai lang. Để tẩy trắng khoai lang, người ta dùng axit axetic (Vũ Thị Bích Ngọc, 2004), còn sử dụng axit citric lại giúp giữ tươi màu khoai lang (Hoàng Thị Lệ Hằng, 2013). Axit citric là axit hữu cơ yếu, và là một chất
29
bảo quản tự nhiên thường được sử dụng. Nó cũng được coi là tác nhân chất chống ôxi hóa. Với pH axit, các enzyme sẽ bị bất hoạt, và nồng độ axit càng cao tốc độ này diễn ra càng nhanh. Vì là axit hữu cơ nên sau xử lý màu, rửa sạch nguyên liệu với nước, lượng axit tồn dư sẽ không ảnh hưởng tới sức khỏe người dùng.
- Làm chín: Tinh bột có tính chất thủy nhiệt, thủy phân và hồ hóa... Khi khoai lang được làm chín, nhiệt độ và nước sẽ xúc tác xảy ra các quá trình trương nở, hồ hóa tinh bột... giúp tạo cấu trúc cho sản phẩm. Axit thực phẩm sử dụng trong quá trình xử lý màu còn sót lại sẽ xúc tác phản ứng thủy phân (ở trạng thái ban đầu hoặc đã hồ hóa), tinh bột bị phân cắt liên kết giữa các đơn vị glucoza. Sản phẩm của quá trình thủy phân gồm các đường glucoza, mantoza, các dextrin có phân tử lượng khác nhau tạo độ ngọt tự nhiên cho sản phẩm [26].
- Sấy: Thông thường, độ ẩm cân bằng đối với nhiều loại rau củ sấy khô giới hạn ở 11 - 13%. Tuy nhiên, do điều kiện khí hậu nước ta có độ ẩm không khí cao, để quá trình bảo quản các sản phẩm sấy khô không bị tăng độ ẩm do bị hấp thụ ẩm từ môi trường. Rau củ quả được sấy đến độ ẩm rất nhỏ (1 – 3% đối với rau, 5 – 7% đối với củ quả) và được bảo quản có chất hút ẩm trong bao bì kín sao cho không khí ẩm từ bên ngoài không lọt vào thì có thể kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm khô lên 2 – 3 lần so với bảo quản sản phẩm khô không sử dụng chất hút ẩm [41]. Thiết bị sấy sẵn có tại bộ môn Bảo quản chế biến – Viện nghiên cứu rau quả, sử dụng phương pháp sấy đối lưu. Thông thường, ở nhiệt độ 80oC trở lên sẽ xảy ra quá trình caramen hóa làm cháy đường, tạo màu và mùi kém hấp dẫn. Ở các nhiệt độ dưới 50oC, nếu sấy đối lưu, thời gian sấy kéo dài, hơi ẩm thoát ra lâu hơn, lượng ẩm nội tại có thể gây nhớt bề mặt, gây giảm thoát ẩm; làm hỏng cấu trúc đồng đều trước đó của lát khoai dẫn đến khó nghiền về sau; thậm chí có thể lên men gây chua mốc nếu đối lưu bị đình trệ. Vì vậy cần lựa chọn thời gian sấy sấy trong dải nhiệt độ 50 – 80oC sao cho đạt độ ẩm bảo quản 7%.
Trong thành phần của khoai lang, tỷ lệ chất khô lớn nhất là tinh bột, các thành phần khác có hàm lượng thấp hơn. Ngoài ra, khoai lang cũng chứa một lượng chất xơ tốt cho tiêu hóa, đặc biệt là tốt cho đối tượng người cao tuổi. Vì vậy, việc
30
nghiên cứu công nghệ chế biến bột dinh dưỡng từ khoai lang, cụ thể là giống khoai Hoàng Long, để đa dạng hóa sản phẩm phục vụ người cao tuổi là một việc cần thiết. Chỉ cần thêm công đoạn hấp khoai lang trước khi sấy và nghiền, là sản phẩm bột khoai lang toàn phần này có thể sử dụng trực tiếp không cần gia nhiệt. Để bổ sung thêm chất dinh dưỡng và tăng hương vị, ta có thể phối trộn thêm các nguyên liệu phụ và hương liệu phù hợp để tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng khoai lang. Khi nghiên cứu sản xuất sản phẩm này, sẽ giúp kích thích khả năng tiêu thụ khoai lang củ, góp phần thúc đẩy phát triển trồng trọt khoai lang, cải thiện đời sống nông dân, đặc biệt là những vùng đất có điều kiện canh tác khó khăn đối với các loại cây khác.
31
CHƢƠNG II – NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị
2.1.1. Nguyên liệu
– Nguyên liệu chính: Khoai lang Hoàng Long được thu hoạch tại xã Đồng Thái huyện Ba Vì, Hà Nội, vụ Đông Xuân ở độ già 3, 4 tháng (kể từ lúc trồng), sau đó được lựa chọn loại bỏ các củ bị hư hỏng rồi được đóng gói bằng các bao tải dứa (50 kg/bao) vận chuyển.
– Nguyên liệu phụ và hương liệu: Gạo nếp, gạo tẻ, đậu tương, đậu xanh, vừng, đường, bột sữa, muối, hương vani, được cung cấp bởi các đại lý tại Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội.
Nguyên liệu được thu mua cùng thời điểm và được bảo quản để có thể sử dụng cùng một loại trong tất cả các công thức thí nghiệm. Bảo quản khoai lang trong bao tải, xếp trên các palet nhựa cách mặt đất 15cm để tránh bị ẩm mốc. Các nguyên liệu khác được bảo quản ở điều kiện khô ráo, thoáng mát.
2.1.2. Hóa chất, thiết bị a) Hóa chất a) Hóa chất
Các hóa chất cần sử dụng phân tích chất lượng sản phẩm:
– Hóa chất sử dụng xác định hàm lượng Protein: H2SO4 đặc, H2SO4 0.1N, H3BO3 2.5%, NaOH 30%, NaOH 0.01N, xúc tác HCLO4, thuốc thử Tashiro.
– Hóa chất sử dụng xác định hàm lượng Lipid: Ether etylic.
– Hóa chất sử dụng xác định hàm lượng chất xơ: HNO3 đặc, axit axetic CH3COOH, rượu etylic 96%, dietyl ether.
– Hóa chất sử dụng xác định hàm lượng đường và tinh bột: HCl 5%, NaOH 5%, Pb(CH3COO)2 10% hoặc Pb(NO3)2 10%, Na2SO4 hoặc NaHPO4 bão hòa, các thuốc thử dùng để xác định đường khử.
b) Thiết bị, dụng cụ
Thiết bị sản xuất:
32
Hình 2.1. Thiết bị rửa theo nguyên lý bàn chải
Hình 2.2. Thiết bị rửa bàn chải khi hoạt động
– Nguyên lý hoạt động: Rau quả chuyển động xoay tròn dọc theo chiều lắp đặt của các trụ bàn chải và quay tròn trong máng bồn rửa trong lúc đó các bàn chải này sẽ chải sạch rau quả. Trong quá trình rửa, nước được phun từ trên xuống. Các bàn chải được lắp theo một đường tròn nên có khuynh hướng thích hợp với các loại rau củ dạng tròn và không có lá.
33
– Cấu tạo: Thiết bị có các trục bàn chải quay, được lắp tạo thành hình tròn. Bàn chải trục cuốn được làm từ sợi nilon hoặc các loại nhựa dẻo PVC gắn vào lõi hình trụ bằng gỗ hoặc thép. Thiết bị có đường nước từ trên xuống, và có các lỗ thoát nước bẩn dưới đáy.
Tủ sấy đối lƣu – DHG 9240A – Hãng Hinotek - Trung Quốc
Hình 2.3. Tủ sấy đối lƣu – DHG 9240A
– Nguyên lý hoạt động: là quá trình sấy đối lưu, nhiệt được tạo ra từ điện năng, có quạt gió để làm nóng không khí bên trong tủ sấy. Không khí nóng tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu lấy ẩm trong nguyên liệu đi.
– Cấu tạo: Dung tích: 220 lít, Công suất (W): 2000W, Điện áp: 220V 50Hz, Dao động nhiệt độ: +/– 1˚C, Dải thời gian: 1 đến 9999 phút,
Tủ sấy có 3 khoang di động chứa nguyên liệu sấy. Buồng sấy làm từ thép không rỉ. Tủ có chế độ điều chỉnh nhiệt độ, màn hình hiện số, chế độ cài đặt thời gian chính xác., có
34
cửa quan sát, núm chỉnh vận tốc gió và bộ phận thoát hơi ẩm, Nhiệt độ tối đa tủ sấy được là 250oC. Trong các thí nghiệm, yếu tố vận tốc dòng tác nhân sấy là không đổi (1m/s).
Máy nghiền bột RRH – A350 – Trung Quốc
Hình 2.4. Máy nghiền bột RRH – A350 – Trung Quốc
– Nguyên lý hoạt động: dưới tác dụng cơ học lực cắt, lực va đập của búa lên nguyên liệu làm nhỏ nguyên liệu.
– Cấu tạo: máy được làm từ thép không gỉ, trong có gắn các lưỡi dao dạng cánh. Bột nghiền sàng trực tiếp bằng rây thông thường. Năng suất máy phụ thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu đem nghiền.
Điện áp: 220V,
Công suất máy: 1800W,
Tốc độ động cơ: 28.000 vòng/phút, Dung tích xay: 500g/lần.
Các dụng cụ khác: Thùng nhựa, rổ nhựa, bếp ga, dao, chậu, nồi gia dụng, giàn hấp, bao bì đóng gói PE 2 lớp, thiết bị hàn bao bì …
35
Hình 2.5. Máy đo ẩm – BOECO – Đức Hình 2.6. Cân phân tích Ohaus PA214 – Mỹ (chịu tải 210g, độ chính xác 0.0001g) – Mỹ (chịu tải 210g, độ chính xác 0.0001g) Hình 2.7. Cân AND HL – 4000 – Nhật (chịu tải 4000g, độ chính xác 1g) Hình 2.8. Thƣớc kẹp điện tử 500 – 197 – 20 Mitutoyo – Nhật (Phạm vi đo 0 – 200mm, độ chia 0.01mm)
– Thước kẹp: đo các chỉ số vật lý nguyên liệu,
– Nhiệt kế: đo nhiệt độ khi hấp, nhiệt độ tủ sấy khi cần, – Thiết bị đo độ cứng: máy Mitutoyo của Nhật,
36
– Bộ Kjeldahl 6 bình: đo hàm lượng Protein, – Bộ chiết Soxlet: đo hàm lượng Lipid, – Tủ đốt mẫu: xác định hàm lượng tro,
– Bình định mức, bình tam giác, giấy lọc, chén sứ, ống nghiệm, …
– Thiết bị đo ẩm – BOECO – Đức (hình 2.5): Máy phân tích độ ẩm bằng đèn halogen hoạt động dựa trên nguyên tắc đo trọng lực bằng nhiệt: ban đầu máy sẽ xác định khối lượng mẫu trước rồi nhanh chóng làm nóng bằng bộ phận làm nóng toàn bộ bằng halogen và làm bay hơi ẩm. Trong suốt quá trình phân tích, thiết bị tiếp tục xác định khối lượng của mẫu và hiển thị kết quả. Sau khi hoàn tất làm khô sản phẩm đến khối lượng không đổi, máy sẽ hiển thị kết quả gồm: % độ ẩm, % chất rắn, % khối lượng thu được.
2.1.3. Địa điểm nghiên cứu
Tại bộ môn Bảo quản chế biến – Viện nghiên cứu Rau quả – Trâu Quỳ – Gia Lâm – Hà Nội.
Thời gian tiến hành nghiên cứu: Từ tháng 3/2014 đến tháng 7/2014.
2.2. Nội dung nghiên cứu
– Nghiên cứu xác định chất lượng của nguyên liệu khoai lang Hoàng Long,
– Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ của công đoạn xử lý màu, làm chín, làm khô nguyên liệu cho mục đích chế biến bột dinh dưỡng,
– Nghiên cứu xác định loại nguyên liệu phụ trong chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng khoai lang,
– Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp nhằm tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng có chất lượng theo yêu cầu.
– Xác định tỷ lệ hương liệu bổ sung nhằm tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng phù hợp thị hiếu người tiêu dùng.
– Bước đầu triển khai thử nghiệm quy mô nhỏ sản phẩm trong cộng đồng để đánh giá mức độ chấp nhận sản phẩm.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
37
Sơ đồ 1. Quy trình chế biến bột dinh dƣỡng khoai lang đƣợc đề xuất Thí nghiệm 1: Xác định chất lƣợng khoai nguyên liệu
Tiến hành xác định chất lượng của nguyên liệu khoai lang thông qua các chỉ tiêu: – Chỉ tiêu vật lý: chiều dài, đường kính, độ cứng, khối lượng củ.
– Chỉ tiêu hóa học: hàm lượng protein, lipid, glucid tổng, chất xơ tổng. – Khối lượng mẫu: 1kg
– Số lần lặp: 3
Nguyên liệu phụ: Gạo nếp, gạo tẻ, đậu tương, đậu xanh, vừng, đường, bột sữa, muối.
Hương liệu: vani 0,2; 0,3; 0,4% Bột khoai lang toàn phần
Nghiền, rây Sấy khô Làm chín Xử lý màu Tạo hình Ngâm rửa Khoai lang củ Phối trộn Sản phẩm Đóng gói Khoanh tròn, hình chữ nhật 3x4cm Độ dày: 10, 15mm + Ngâm nước,
+ Ngâm axit citric 0,1- 0,5% + Luộc, hấp (100oC, 15 phút)
+ Các hình dạng kích thước (100oC, 5-10-15-20 phút)
+ Sấy đối lưu: 50, 60, 70, 80oC + Độ ẩm bảo quản: 7%
38
Từ các kết quả thu được xác định được kích thước củ và chất lượng khoai nguyên liệu thích hợp cho chế biến bột dinh dưỡng.
Thí nghiệm 2: Xác định ảnh hƣởng của chế độ xử lý màu đến màu sắc
Khoai Hoàng Long ngâm rửa sạch gọt vỏ, thái khoanh tròn với các kích thước đồng đều, sau đó ngâm vào dung dịch xử lý màu với tỷ lệ nguyên liệu/nước = 1/1,5 (khoai ngập đều trong dung dịch). Thời gian ngâm 15 – 20 phút tính từ lúc lát khoai cuối cùng thái xong.
– Chế độ xử lý màu lát khoai được khảo sát với: + Ngâm trong nước ở nhiệt độ thường,
+ Ngâm trong dung dịch axit citric với các nồng độ: 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4%; 0,5%.
– Khối lượng mẫu: 1kg – Số lần lặp: 3
Chỉ tiêu theo dõi: màu sắc lát khoai sau khi ngâm.
Thí nghiệm 3: Xác định các thông số công nghệ công đoạn làm chín nguyên liệu
– Xác định phƣơng pháp làm chín khoai lang thích hợp
Nguyên liệu khoai Hoàng Long sau khi làm sạch, được cắt khoanh tròn với chiều dày 10mm, đem xử lý màu theo kết quả ở thí nghiệm 2, đem chia thành các mẫu có cùng khối lượng m = 2kg/ mẫu. Tiến hành khảo sát ở các điều kiện sau: + Làm chín bằng phương pháp luộc: Đảm bảo các miếng khoai đều ngập trong nước (tỷ lệ nguyên liệu/nước = 1/1,5), thời gian làm chín trung bình là 15 phút (tính từ khi nước sôi, nhiệt độ đạt 100o
C).
+ Làm chín bằng phương pháp hấp (trong nồi hấp): Sử dụng hơi nước bão hòa ở áp suất thường với thời gian hấp 15 phút (tính từ khi nước sôi nhiệt độ đạt 100oC).
Tiến hành đánh giá trên các chỉ tiêu chất lượng của khoai lang sau làm chín (đường, tinh bột, chất xơ, cảm quan) từ đó lựa chọn ra phương pháp làm chín thích hợp.
39
Nguyên liệu khoai lang sau khi làm sạch được chia thành các mẫu khối lượng bằng nhau (m = 2kg/mẫu). Trước khi đưa vào làm chín bằng phương pháp làm chín được lựa chọn ở trên sẽ được định hình với các hình dạng và kích thước khác nhau rồi tiến hành làm chín ở thời gian khác nhau. Các thí nghiệm được bố trí như sau:
– Khoai lang được tạo hình thành hai dạng khác nhau: dạng khoanh tròn (độ dày lát khoai 10 và 15mm) và dạng lát hình chữ nhật 30x40mm (độ dày lát khoai 10 và 15mm).
– Tiến hành làm chín các lát khoai trên ở 100oC theo các thời gian: 5 phút – 10 phút – 15 phút – 20 phút.
Chú ý: các dạng khoai lát được làm chín ở cùng một thiết bị và thể tích làm chín là như nhau.
Trên cơ sở xác định các chỉ tiêu cảm quan, đường, tinh bột, chất xơ của bán thành phẩm (sau hấp) để xác định được kích thước và chế độ làm chín thích hợp