2.2.1.2. Thủy phân
Mục đích công nghệ:
Chế biến: protein đậu nành dưới tác dụng của xác tác acid sẽ thủy phân thành acid amine – thành phần chính của nước tương.
Các biến đổi xảy ra trong quá trình:
Hóa học:
- Phản ứng thủy phân protein thành những chất trung gian tương đối đơn giản peptid, polypeptid và cuối cùng thành các acid amine, xúc tác HCl.
R – CO – NHR’ + HOH RCOOH + R’NH2
- Tinh bột bị thủy phân thành đường maltose và cuối cùng thành glucose:
- Các phản ứng tạo màu: phản ứng caramel hóa và phản ứng maillard (do đường kết hợp với các acid amine)
Màu được hình thành dần dần từ màu vàng đến nâu nhạt cuối cùng là nâu đậm. Sự hình thành màu phụ thuộc vào nồng độ đường, acid amine và nhiệt độ.
Nếu tăng cường phản ứng giữa acid amine vời đường thì không có lợi vì melanoid là chất mà cơ thể khó hấp thụ, và khi nồng độ của nó cao sẽ làm giảm hương vị của sản phẩm. Mặt khác, quá trình hình thành sản phẩn màu còn gây tổn thất lớn các acid amine. Để hạn chế quá trình này, ta chọn nguyên liệu có hàm lượng đường không cao quám tránh nâng cao nhiệt độ và kéo dài thời gian thủy phân.
- Phản ứng thủy phân chất béo thành glycerine và acid béo: không đáng kể vì hàm lượng béo trong bã đậu nành rất thấp
C3H5(COOR)3 + 3H2O C3H5(OH)3 + 3RCOOH Glycerin acid béo
- Phản ứng thủy phân hemicellulose thành pentose và cuối cùng thành furfuran: (C5H3O4)nn(C5H10O5) C4H3OCHO
- Các phản ứng phụ nếu thời gian thủy phân quá lâu như phản ứng phân hủy acid amine (deamine hóa, decacboxyl hóa) tạo ra các chất mùi không có lợi cho sản phẩm.
RCH(NH2)COOH + H2O RCH(OH)COOH + NH3 RCH(NH2)COOH RCH2(NH2) + CO2
- Sự tạo thành các hợp chất chloropropanol (do acid HCl đậm đặc kết hợp với chất béo trong nguyên liệu ở nhiệt độ cao), hàm lượng nhiều nhất là 1,3-DCP (1,3- dichloro 2-propanol) và 3-MCPD (3-monochloropropane-1,2-diol).
Đây là các chất độc làm hư hại vật liệu cấu trúc di truyền và gây ra bệnh ung thư. Vì vậy, các chuyên gia về an toàn vệ sinh thực phẩm đã khuyến cao rằng chất 1,3-DCP và 3- MCPD không nên có trong thực phẩm dùng cho người . Hàm lượng 3-MCPD nên được giới hạn càng ít càng tốt khoảng 0,002 mg/kg/ngày.
Giới hạn cho phép choc các hợp chất Chloropropanol:
Hoa Kỳ 0,05 – 1mg/kg
Châu Âu 0,02 mg/kg
Việt Nam 1 mg/kg
Bỉ 0,05 mg/kg
Biện pháp hạn chế:
Ngăn cách không cho chất béo tác dụng với acid bằng cách: o Rút toàn bộ chất béo ra khỏi bánh dầu
Thủy phân protein mà không sử dụng HCL (phương pháp lên men bằng vi sinh vật).
Vật lý:
- Nhiệt độ: trong quá trình thủy phân nhiệt độ dịch thủy phân tăng dần vì phản ứng thủy phân là phản ứng tỏa nhiệt. Nhiệt độ tăng đến 125 - 130 khi ta tiến hành sục hơi vào để tăng áp lực thủy phân.
- Thể tích: trong quá trình thủy phân nhờ bổ sung dung dịch HCl nên thể tích dịch thủy phân tăng lên.
- Nồng độ chất khô: phản ứng thủy phân tạo ra các hợp chất đơn giản như: đường, acid amine... làm cho nồng độ chất khô trong dịch tăng lên.
- Độ nhớt: protein bị thủy phân dần thành acid amine và peptide cùng với tác dụng của nhiệt độ cao làm cho độ nhớt của dịch thủy phân giảm dần.
Phương pháp thực hiện và các thông số kỹ thuật
Ở đây ta thực hiện phương pháp gia nhiệt trực tiếp: sau khi dẫn nguyên liệu vào thiết bị, ta bổ sung HCl vào thiết bị, sau đó hơi nước sẽ được sục trực tiếp vào để tăng áp lực thủy phân.
Nhiệt độ thủy phân: 125 - 130
- Lưu ý ở đây ta không nên thủy phân ở áp suất và nhiệt độ cao quá vì điều này sẽ làm cho protein bị phân hủy mạnh dẫn đến hiệu suất thu hồi acid amine không cao. Khi dịch thủy phân nguội, ta vớt bỏ màng váng dầu trên mặt dịch.
- Trong quá trình thủy phân, người ta thường xác định điểm kết thúc của quá trình bằng cách dùng giấy thử anilin acetat. Nguyên tắc: sai khi protein bị thủy phân hết, hemicellulose trong nguyên liệu sẽ bị thủy phân thành pentose và cuối cùng thành furfuran; furfuran bay ra làm giấy thử anilin acetate ngả sang màu đỏ.
- Thời gian thủy phân: 12 giờ
- Nồng độ acid dùng trong quá trình thủy phân này theo thực nghiệm là 25%. Thiết bị:
Thiết bị hình trụ, nắp và đáy elipse được gắn vào thân nhờ 2 mối ghép bích. Mặt trong thiết bị có lớp cao su chịu acid (kiềm), chịu áp lực cao. Trên thân thiết bị có ống dẫn hơi trực tiếp vào dịch thủy phân. Trên nắp thiết bị có cửa nhập liệu và đáy thiết bị có cửa tháo liệu. Bên thành thiết bị còn có cửa người để dễ dàng vệ sinh và sữa chữa thiết bị.