Tỷ lệ W/V : 1/30 Xử lý KOH Rửa sạch đến pH=7 Rửa sạch
Phơi khô/ sấy khô
Phương pháp sản xuất SRC của GS.TS. Trần Thị Luyến thì 1kg rong khô thu được bột carrageenan bán tinh chế có đặc điểm sau:
- Độ tan đạt 79%
- Sức đông sau khi bổ sung CaCl2 0,1% đạt 350g/cm2 - Màu trắng ngà
- Đạt được độ đồng nhất và độ mịn - Hiệu suất thu hồi 69,5%
Ta thấy, quy trình sản xuất SRC: - Rất đơn giản, dễ làm
- Thời gian thực hiện ngắn - Chi phí đầu tư thấp
- Sản phẩm nhẹ, dễ vận chuyển
Tuy nhiên sản phẩm SRC chỉ qua các công đoạn xử lý như: xử lý kiềm, tẩy màu, rửa sạch rồi đem đi sấy khô, nên sản phẩm còn chứa cellulose, màu sắc, độ tan và sức đông thấp. Khi hòa tan carrageenan bán tinh chế vào nước thì sẽ có vẩn. Vì vậy SRC sử dụng sản xuất thức ăn cho vật nuôi, gia súc, sáp thơm....Tính ứng dụng ít rộng rãi như carrageenan tinh chế.
1.5.2. Sản xuất bột carrageenan [3]
T: 24h Nhiệt độ phòng W/V: 1/24 NaOH 6,2% Nhiệt độ phòng T: 34 phút T: 75 phút T0: 90±20C W/V: 1/ 51,2
Hình 1.8. Sơ đồ sản xuất bột carrageenan [3]
Rong Kappaphycus alvarezii
Phơi- tẩy trắng
Ngâm nước qua đêm
Xử lý bằng kiềm Rửa Nấu chiết Lọc Làm đông Rã đông Ép tách nước Sấy Sợi Carrageenan Xay nhỏ Bột Carrageenan Rửa Rửa bằng HCl 0,1%
Đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu suất quy trình : - Trắng, ít tạp chất, dai và khô
- Độ tan đạt: 93,62%
- Sức đông đạt: 365,02 g/cm2 - Hiệu suất quy trình đạt: 16,73%
Hiệu suất thu hồi carrageenan theo quy trình trên thấp so với sản phẩm carrageenan bán tinh chế nhưng xét về màu sắc, độ tan cũng như sức đông thì cao hơn hẳn.
Nhược điểm:
- Quy trình sản xuất khá phức tạp, thời gian dài trên 24 giờ dẫn đến năng suất thấp.
- Việc xử lý kiềm tuy nâng cao sức đông nhưng sử dụng HCl để trung hòa dẫn đến cắt mạch polysaccharide làm giảm sức đông.
- Thời gian ngâm nước ở nhiệt độ phòng quá dài (24h) sẽ thúc đẩy sự phát triển vi sinh vật, ảnh hưởng chất lượng carrageenan thành phẩm và giảm năng suất của quy trình, bên cạnh đó tạo điều kiện hòa tan phân đoạn polysaccharide mạch ngắn.
Trên thị trường hiện nay, bột carrageenan được sử dụng khá rộng rãi và phổ biến, bên cạnh những ưu điểm như:
- Sản phẩm nhẹ nên dễ vận chuyển, xuất khẩu. - Thời gian bảo quản dài.
- Màu sắc, độ tan và sức đông tốt.
- Do sử dụng phương pháp sấy nên tránh được bụi bẩn của môi trường bên ngoài, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.
Song song những ưu điểm, bột carrageenan vẫn tồn tại những khuyết điểm như:
- Bất tiện trong quá trình sử dụng: do khi sử dụng phải ngâm nước cho carrageenan trương nở, nấu tan chảy, hòa tan.
- Thiết bị sấy phức tạp, chi phí sản xuất cao, tốn nhiều năng lượng cho quá trình sấy.
Ta thấy sản phẩm bột carrageenan đều trải qua công đoạn sấy rất tốn kém, chính vì vậy gel carrageenan không trải qua công đoạn sấy sẽ khắc phục những nhược điểm trên.
1.5.3. Sản xuất carrageenan dạng gel [25]
Quy trình sản xuất gel kappa-carrageenan của Viện VNIRO- Liên Bang Nga [25] thời gian: 1 h tỉ lệ nước / rong: 20/1 nhiệt độ phòng n nhiệt độ: 85 - 900C tỉ lệ nước/rong: 60/1 thời gian: 2h
Hình 1.9. Sơ đồ sản xuất kappa-carrageenan dạng gel [25]
Rửa
Lọc ly tâm, tốc độ 4000 vòng/phút
Dịch carrageenan
Tủa nóng KCl
Ép tách nước cơ học
Bảo quản đông chậm Bao gói
Gel kappa-carrageenan
Rong Kappaphycus alvarezii (Cam Ranh)
Ngâm
Nấu
Sấy tầng sôi Nghiền
Bao gói
Đánh giá chất lượng sản phẩm bột kappa-carrageenan: - Sức đông đạt 780 g/cm2 (dung dịch 2% carrageenan) - Hiệu suất quy trình: 48% rong khô tuyệt đối
- Màu sắc 78% tỷ lệ thấu quang - Hiệu suất chiết 95%
Ưu điểm quy trình sản xuất sản phẩm gel kappa-carrageenan: - Công nghệ sản xuất đơn giản
- Tiết kiệm chi phí, năng lượng cho quá trình sấy - Có thể sản xuất ở cơ sở nhỏ
- Chi phí đầu tư thấp
Trên thế giới việc sử dụng gel kappa-carrageenan còn rất hạn chế, tuy nhiên với những ưu điểm như trên thì sản phẩm gel kappa- carrageenan có khả năng phát triển, cạnh tranh với sản phẩm bột kappa- carrageenan, làm phong phú thêm mặt hàng carrageenan.
1.6. Ứng dụng của carrageenan
Carrageenan được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm và phi thực phẩm
Trong thực phẩm
Theo số liệu thống kê năm 2009 sản lượng carrageenan trên thế giới đạt 50.000 tấn, agar 9.600 tấn, alginat 26.500 tấn. Hơn 80% tổng sản lượng carrageenan ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm (sữa – 41%, thịt – 31%, bánh kẹo – 19%) [7].
Carrageenan có vai trò là chất phụ gia quan trọng để tạo đông tụ, tạo tính mềm dẻo, đồng nhất cho sản phẩm và cho điểm nóng chảy thấp.
Carrageenan được dùng làm món ăn trong thực phẩm như: làm các món thạch, các món đông hạnh nhân, nước uống,…
Trong công nghệ sản xuất bánh mì, bánh quy, bánh cuốn, trong thực phẩm tạo cho sản phẩm có cấu trúc mềm, xốp.
Trong công nghệ sản xuất sữa, chocolate cần phải tạo cho dung dịch sữa có độ đồng nhất, ổn định và độ đặc nhất định. Do đó carrageenan đã được sử dụng đáp ứng các yêu cầu trên.
Trong sản xuất kẹo, carrageenan làm tăng độ chắc và độ đặc cho cây kẹo. Ngoài ra nó còn dùng để tạo độ bóng cho bề mặt một số sản phẩm bánh kẹo.
Carrageenan còn được ứng dụng trong sản xuất các loại mứt đông, mứt dẻo.
Trong bảo quản và đóng hộp các sản phẩm thịt: thịt gà, thịt vịt, xúc xích và các sản phẩm từ thịt khác.
Carrageenan còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như: trang trí các món ăn, các loại dầu giấm để trộn salad, món thịt đông có trứng.
Carrageenan còn ứng dụng để mạ băng cho sản phẩm đông lạnh nhằm làm giảm sự hao hụt trọng lượng do nước bay hơi và giảm biến đổi chất lượng thực phẩm do oxy hóa bởi không khí.
Trong dược phẩm
Dùng để sản xuất các dược phẩm quan trọng: sản xuất các loại thuốc dạng nhờn, nhũ tương để thoa lên các vết thương rất hữu hiệu, sản xuất các loại thuốc chống loét dạ dày, thuốc nhuận tràng, làm màng bao cho thuốc.
Trong hóa mỹ phẩm
Sản xuất các loại kem như: kem dưỡng da, trong các loại nước hoa. Carrageenan còn được ứng dụng trong sản xuất kem đánh răng, sáp
thơm nhờ khả năng bốc hơi đều đặn tinh dầu, tính lưu biến có thể điều chỉnh theo yêu cầu khác nhau.
Carrageenan với trọng lượng phân tử dưới 100 kDa được ứng dụng để sản xuất dầu gội nhờ khả năng giữ ẩm do tương tác hiệp lực với glyxerin.
Trong công nghệ sinh học
Nhờ khả năng tạo gel mềm dẻo, kappa-carrageenan được dùng trong cố định tế bào, enzyme hoặc là chất nền thay thế agar trong nuôi cấy mô.
Carrageenan là chất xúc tác trong công nghiệp tổng hợp và chuyển hóa các chất .
Carrageenan được cấy trên các mẫu thực vật, động vật để quan sát từ đó nghiên cứu các loại chất mới.
Trong công nghiệp
Sản xuất các loại phân bón hữu cơ. Trong các ngành khác
Sản xuất sợi nhân tạo, sơn nước, phim ảnh, in, giấy viết,… 1.7. Một số phương pháp bảo quản sản phẩm dạng lỏng phổ biến
Thời gian bảo quản gel carrageenan rất ngắn nên gây khó khăn trong quá trình bảo quản, vận chuyển, thu mua. Vì thế, để tăng tính tiện dụng và tính cạnh tranh trên thị trường thì cần kéo dài thời gian bảo quản. Một số phương pháp bảo quản:
1.7.1. Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học là phương pháp dùng hóa chất để tiêu diệt và hạn chế hoạt động của vi sinh vật.
Trên thực tế, có thể chia ra làm hai nhóm hóa chất bảo quản: hóa chất bảo quản tự nhiên và hóa chất tổng hợp. Hợp chất bảo quản tự nhiên
ít ảnh hưởng đến sức khỏe con người nên được khuyên dùng, tuy nhiên do giá thành đắt nên ít được dùng rộng rãi. Trong khi đó với ưu thế giá thành rẻ nên hóa chất bảo quản tổng hợp được sử dụng rộng rãi hơn và chúng chỉ được phép thêm vào ở một nồng độ hạn chế cho phép.
Ưu thế của phương pháp này là lưu giữ thực phẩm được lâu. Tuy nhiên nhằm kéo dài thời gian bán và thu lợi nhuận, nhiều nhà sản xuất vẫn bỏ vào thực phẩm lượng hóa chất quá mức cho phép, điều này đã ảnh hưởng không tốt cho sức khỏe người tiêu dùng. Ngày nay, người tiêu dùng đã có hiểu biết hơn trong việc lựa chọn thực phẩm an toàn, nên sản phẩm sạch, không hóa chất bảo quản vẫn là lựa chọn hàng đầu.
1.7.2. Phương pháp bảo quản lạnh đông [27].
Có hai phương pháp bảo quản lạnh đông là lạnh đông nhanh và lạnh đông chậm. Cơ sở để phân chia phương pháp làm lạnh đông nhanh hay chậm dựa trên việc tạo thành tinh thể đá trong sản phẩm.
Phương pháp lạnh đông chậm thì số tinh thể đá hình thành trong gian bào rất ít nên có kích thước lớn. Ngoài ra còn sự mất cân bằng về nhiệt độ ngay trong một tế bào khi làm lạnh đông, gần ngoài vỏ tế bào thì lạnh hơn bên trong lòng nguyên sinh chất nên nước chưa ra khỏi tế bào đã gặp đủ độ lạnh và thành tinh thể ở ngay phía trong màng tế bào.
Phương pháp lạnh đông nhanh nhằm rút ngắn thời gian lạnh đông, hạn chế sự tạo thành những tinh thể đá to ở gian bào, hạn chế sự chuyển dịch của nước trong tế bào và gian bào nên tạo nhiều tinh thể đá bé ở ngay trong các tế bào.
Cả hai phương pháp làm đông nhanh và chậm đều là quá trình hạ thấp nhiệt độ, hạn chế sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm, kéo dài thời gian bảo quản. Tuy nhiên phương pháp
bảo quản lạnh đông tuy rất dễ làm, dễ thực hiện nhưng rất tốn kém, chi phí đầu tư thiết bị cao, khó khăn trong quá trình phân phối, vận chuyển. 1.7.3. Phương pháp thanh trùng [1]
Thanh trùng là một quá trình quan trọng, có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng thực phẩm. Đây là biện pháp cất giữ thực phẩm theo nguyên lý tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm (nguyên tắc đình chỉ sự sống) bằng nhiều phương pháp khác nhau: dùng dòng điện cao tần, tia ion hóa, siêu âm, lọc thanh trùng và tác dụng của nhiệt độ.
Các hệ vi sinh vật tồn tại trong đồ hộp nguy hiểm nhất là các loại vi khuẩn, sau đó đến nấm men và nấm mốc.
Có nhiều phương pháp thanh trùng, trong đó thanh trùng bằng nhiệt độ cao của nước nóng và hơi nước nóng là phương pháp thanh trùng phổ biến nhất. Khi nâng nhiệt độ của môi trường quá nhiệt độ tối thích của vi sinh vật thì hoạt động của vi sinh vật bị chậm lại. Ở nhiệt độ cao, protit của chất nguyên sinh của vi sinh vật bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết. Quá trình đông tụ protid này không thuận nghịch nên hoạt động của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ nhiệt.