3.2.3.1. Ảnh hưởng của thời gian ngâm vừng đến hàm lượng chất khô và hàm lượng protein của sữa
Vừng sau khi được rang ở 700C, tách vỏ trước. Tiến hành ngâm vừng trong điều kiện nhiệt độ phòng khoảng 250C. Chọn tỷ lệ vừng:nước ngâm là 1:2,5. Tỷ lệ nguyên liệu:nước là 1:7. Sáu công thức ngâm vừng được tiến hành ở các thời gian khác nhau. Sau các khoảng thời gian thí nghiệm, sữa vừng được đưa đi xác định hàm lượng chất khô và hàm lượng protein. Kết quả thể hiện trong bảng 3.5, đồ thị 3.1 dưới đây.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian ngâm vừng đến hàm lượng chất khô và hàm lượng protein của sữa
Chỉ tiêu Thời gian ngâm vừng
ĐC 1 giờ 2 giờ 3 giờ 4 giờ 5 giờ 6 giờ
Chất khô (%) 3,85 4,98 6,18 6,89 7,80 6,46 6,04 Protein (%) 1,12 1,82 2,00 2,05 2,11 1,98 1,92
Biến đổi hàm lượng chất khô và protein trong sữa theo thời gian ngâm
0 2 4 6 8 10 0 1 2 3 4 5 6 7 Thời gian (h) Chất khô Protein
Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của thời gian ngâm vừng đến hàm lượng chất khô và protein của sữa
Theo bảng 3.5, đồ thị 3.1, hàm lượng chất khô trong sữa tăng dần khi tăng thời gian ngâm vừng. Khi thời gian ngâm tăng đến 4 giờ thì hàm lượng chất khô trong sữa đạt cực đại 7,8%. Nếu tiếp tục kéo dài thời gian ngâm vừng thì hàm lượng chất khô lại giảm xuống. Kết quả cũng cho thấy protein cũng biến đổi theo quy luật tương tự, đạt cao nhất là 2,11% ở 4 giờ và giảm xuống 1,92% ở 6 giờ. Điều này có thể lý giải như sau: thời gian ngâm vừng ngắn, sự biến đổi trạng thái của hạt vừng chỉ dừng lại ở trạng thái keo đông, liên kết của các thành phần trong hạt chưa bị phá vỡ. Khi lọc, các thành phần này khó được tách ra khỏi bã gây hao phí chất khô. Trong khi đó, thời gian ngâm vừng kéo dài 5 - 6 giờlàm cho nước ngâm bị chua do quá trình lên men lactic do đó cũng làm cho hàm lượng chất khô thấp giảm. Vì vậy, khi ngâm hạt sao cho hàm lượng nước trong hạt đạt khoảng 55-65% là vừa đủ và ngâm vừng trong thời gian 4 giờ đủ để các phân tử nước tấn công và phá vỡ các liên kết của các phân tử trong hạt vừng làm cho chúng ở trạng thái keo linh động như vậy sẽ dễ dàng tách chúng ra khỏi bã trong quá trình xay lọc.
3.2.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nước ngâm vừng đến hàm lượng chất khô và hàm lượng protein của sữa
Tiến hành ngâm vừng ở nhiệt độ khác nhau trong cùng thời gian là 4 giờ. Tỷ lệ vừng:nước ngâm là 1:2,5. Tỷ lệ nguyên liệu:nước khi xay lọc là 1:7. Sữa vừng tương ứng với các công thức đó được đưa đi phân tích hàm lượng chất khô và hàm lượng protein. Kết quả thu được thể hiện qua bảng 3.6, đồ thị 3.2.
Bảng 3.6. Biến đổi hàm lượng chất khô và hàm lượng protein của sữa theo nhiệt độ ngâm vừng khác nhau
Chỉ tiêu Nhiệt độ nước ngâm vừng (0C)
15 20 25 30 35
Chất khô (%) 6,98 7,88 7,56 6,48 5,18
Protein (%) 2,0 2,1 2,09 2,01 1,89
Kết quả của bảng 3.6 và đồ thị 3.2 cho thấy: Khi ngâm vừng ở nhiệt độ khác nhau sẽ thu được hàm lượng chất khô và hàm lượng protein khác nhau. Nhiệt độ càng tăng thì tỷ lệ thu hồi chất khô càng thấp. Ngâm vừng ở 200C thu được 7,88% chất khô và 2,1% protein, trong khi ngâm ở 350C chỉ thu được hàm lượng chất khô là 5,18% và 1,89% protein. Ngược lại, ngâm vừng ở nhiệt độ quá thấp (150C) thì hạt vừng hút nước chậm, lượng nước không đủ làm cho hạt vừng trương lên làm cho hiệu suất thu hồi cũng giảm.
Biến đổi hàm lượng chất khô và protein theo nhiệt độ ngâm 0 2 4 6 8 10 10 15 20 25 30 35 40 Nhiệt độ (0C) chất khô protein
Đồ thị 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nước ngâm vừng đến hàm lượng chất khô và protein của sữa vừng
Hàm lượng chất khô thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ ngâm, ở thời gian ngâm 4 giờ thì hàm lượng chất khô cao nhất ở nhiệt độ ngâm khoảng 200C. Tuy nhiên, hàm lượng protein trong dịch sữa không thay đổi nhiều theo nhiệt độ nước ngâm. Kết quả trên có thể lý giải bởi ở nhiệt độ cao đã thúc đẩy quá trình trương của các tế bào hạt làm tăng nhanh hòa tan của các thành phần chất khô vào trong nước ngâm, mặt khác ở nhiệt độ cao thích hợp cho quá trình lên men lactic do đó thúc đẩy quá trình lên men diễn ra sớm làm giảm hàm lượng đường có trong hạt. Như vậy ngâm vừng ở 200C trong 3 – 4 giờ cho hàm lượng chất khô và protein trong dịch sữa cao nhất. Trong trường hợp nhiệt độ cao thì cần giảm thời gian ngâm và tiến hành thay nước, tuy nhiên nhiệt độ ngâm không được cao quá 350C vì như vậy sẽ kích thích quá trình lên men và một phầngây sự keo tụ của một số thành phần hòa tan trong hạt.
* Tối ưu hóa quá trình ngâm vừng đến hàm lượng chất khô trong dịch sữa vừng.
Nhiệt độ ngâm và thời gian ngâm vừng là hai thông số này có liên quan mật thiết đến nhau và đến hàm lượng chất khô trong dịch sữa. Vì vậy, một thí nghiệm đa yếu tố được tiến hành để xác định điểm điều kiện tối ưu cho quá trình ngâm vừng. Các thông số đầu vào là thời gian ngâm (giờ) và nhiệt độ ngâm (0C) với hàm mục tiêu là hàm lượng chất khô (%).
Tối ưu hoá được thực hiện theo phương pháp kế hoạch hoá tập trung hợp thành trực giao với các thông số đầu vào là hai thông số như sau. Theo kết quả nghiên cứu đơn yếu tố, khoảng thời gian ngâm tối ưu là 4±1 (giờ) và khoảng nhiệt độ ngâm tối ưu là 20±5 (0C).
Bảng 3.7. Các biến của ma trận và giới hạn của chúng
STT Giới hạn biến Tên biến
X1 (Nhiệt độ 0C) X2 (Thời gian giờ)
1 Mức trên (+) 15 3
2 Mức giữa (0) 20 4
3 Mức dưới (-) 25 5
Yếu tố mục tiêu là hàm lượng chất khô trong dịch sữa Y(%). Bố trí thí nghiệm tối ưu theo ma trận thực nghiệm. Kết quả thí nghiệm đa yếu tố được trình bày trong bảng 3.8 dưới đây.
Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm theo ma trận kế hoạch TTHTTG
CT Các yếu tố Hàm lượng chất khô (%)
Nhiệt độ (0C) Thời gian (h) Y1 Y2 Y3 Ytb
1 15 3 6,45 6,50 6,55 6,50 2 15 4 6,98 7,00 6,96 6,98 3 15 5 7,02 7,01 7,03 7,02 4 20 3 7,52 7,54 7,56 7.54 5 20 4 7,87 7,88 7,89 7,88 6 20 5 7,71 7,75 7,74 7,73 7 25 3 7,64 7,63 7,65 7,64 8 25 4 7,55 7,56 7,57 7,56 9 25 5 7,38 7,37 7,36 7,37
Kết quả phân tích số liệu ở bảng 3.8 bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm cho phương trình quan hệ giữa hàm lượng chất khô trong dịch sữa và nhiệt độ ngâm, thời gian ngâm vừng là:
Y = 0.021576x12 + 0.1728x22 – 1.09x1 – 2.2464x2 + 0.0395x1x2 + 8.3978 (1) Trong đó, Y – hàm lượng chất khô (%)
X1 – nhiệt độ ngâm (0C) X2 – thời gian ngâm (giờ)
Tìm cực đại của hàm (1) được Y = 7,89% ứng với giá trị x1 = 21,570C, x2 = 4,03 giờ tương ứng với 4 giờ 20 phút. Có nghĩa sự kết hợp hai yếu tố nhiệt độ ngâm là 21,50C và thời gian ngâm là 4 giờ 20 phút sẽ cho hàm lượng chất khô trong dịch sữa là cao nhất, chất lượng sữa là tốt nhất.