1.4.1. Cơ sở khoa học
Bản chất của quá trình nghiền là làm giảm kích thước của vật liệu, thông thường là các loại vật liệu rời, bằng tác động của các lực cơ học. Nghiền là một trong các quá trình được sử dụng phổ biến trong công nghệ thực phẩm.
đập, lực ma sát. Tuy nhiên, tùy từng quá trình, sẽ có một loại lực chiếm ưu thế. Trong quá trình nghiền thô các loại vật liệu cứng thì lực nén chiếm ưu thế. Lực ma sát thường chiếm ưu thế trong quá trình nghiền các loại vật liệu mềm, đặc biệt là trong quá trình nghiền tinh. Lực va đập thường được ứng dụng trong cả quá trình nghiền thô, nghiền trung gian và cả nghiền tinh [19].
1.4.2. Năng lượng cho quá trình nghiền.
Trong quá trình nghiền, khi một lực tác dụng lên vật liệu, vật liệu đó sẽ bị biến dạng. Tùy thuộc vào loại lực tác dụng và tính chất cơ lý của hạt vật liệu, quá trình biến dạng sẽ khác nhau, có thể xảy ra hai trường hợp:
Vật sẽ bị biến dạng đàn hồi và trở lại trạng thái ban đầu khi lực không còn tác dụng nữa.
Nếu lực đủ lớn, vật sẽ bị biến dạng hoàn toàn và không trở lại trạng thái ban đầu khi lực không tác dụng nữa.
Trong quá trình nghiền năng lượng dE tiêu tốn cho quá trình nghiền để nguyên liệu thay đổi kích thước dx (xét trong một đơn vị khối lượng của nguyên liệu) sẽ được tính như sau:
dE/dx =K/xn
Tuy nhiên các tác giả khác nhau thường tính toán với giá trị n khác nhau.
Định luật Rittinger cho rằng, trong quá trình nghiền, năng lượng cần thiết cho quá trình nghiền tỷ lệ với diện tích bề mặt mới được tạo thành đặc biệt là trong quá trình nghiền tinh [19].
1.4.3. Các biến đổi của nghiên liệu trong quá trình nghiền. * Biến đổi vật lý: * Biến đổi vật lý:
Biến đổi vật lý quan trọng nhất trong quá trình nghiền là kích thước của nguyên liệu sẽ giảm, diện tích bề mặt riêng sẽ tăng lên. Bên cạnh đó việc tăng diện tích bề mặt của vật liệu thường làm tăng tốc độ của phản ứng oxy hóa do tiếp xúc với oxy nhiều hơn, mật độ vi sinh vật trong vật liệu sẽ tăng lên và các phản ứng được xúc tác bởi enzyme cũng dễ dàng hơn. Ngoài ra diện tích bề mặt riêng tăng còn làm tăng tốc độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi, đặc biệt là cấu tử hương.
Trong quá trình nghiền, dưới tác dụng của các lực, nhiệt độ của vật liệu sẽ tăng lên, đặc biệt là trong quá trình nghiền mà lực ma sát chiếm ưu thế. Khi
nhiệt độ của vật liệu tăng lên, có thể xuất hiện một số biến đổi về cấu trúc hoặc một số phản ứng hóa học sẽ xảy ra ảnh hưởng đén quá trình nghiền cũng như tính chất của sản phẩm. Cần thiết kế bộ giải nhiệt trong thiết bị nghiền để hạn chế hiện tượng tăng nhiệt độ [19].
*Biến đổi hóa học
Khi nghiền vật liệu cấu trúc của vật liệu bị phá vỡ, các thành phần dễ bị oxy hóa bên trong vật liệu như acid béo, vitamin…sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy do đó các phản ứng oxy hóa sẽ diễn ra. Các phản ứng này diễn ra thường làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Do đó, các sản phẩm sau khi nghiền thường được bảo quản trong các điều kiện nghiêm ngặt hơn so với trước khi nghiền.
Ngoài ra còn có một số phản ứng hóa học khác diễn ra trong quá trình nghiền do nhiệt sinh ra thúc đẩy các phản ứng hóa học dễ xảy ra hơn [19].
*Biến đổi hóa lý:
Trong quá trình nghiền, diện tích bề mặt riêng tăng lên, tốc độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi tăng lên, đặc biệt là trong quá trình nghiền có sinh nhiệt. Hiện tượng này sẽ làm giảm giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm. Bên cạnh đó, nếu sản phẩm nghiền có tính chất hút ẩm thì sau khi nghiền tốc độ hút ẩm sẽ tăng lên làm độ ẩm của sản phẩm tăng lên, có thể dẫn đến hiện tượng nguyên liệu bị vón cục và dính vào thiết bị, làm ảnh hưởng đến quá trình nghiền. Do đó, nếu quá trình nghiền là quá trình hoàn thiện sản phẩm thì sau khi nghiền sản phẩm cần được bao gói ngay để hạn chế tổn thất hương cũng như hiện tượng hút ẩm. Ngoài ra có thể xuất hiện hiện tượng biến tính protein do tác dụng của nhiệt độ sinh ra trong quá trình nghiền [19].
*Biến đổi hóa sinh:
Nguyên liệu thực phẩm sau khi nghiền, các phản ứng oxy hóa được xúc tác bởi enzyme sẽ diễn ra mạnh hơn vì cơ chất tiếp xúc với oxy nhiều hơn.
*Biến đổi sinh học:
Khi nghiền vật liệu dưới tác dụng của lực cơ học, vi sinh vật có thể bị tiêu diệt nhưng mức độ không đáng kể. Sau khi nghiền diện tích bề mặt riêng tăng lên, mật độ vi sinh vật có thể tăng lên. Đồng thời các thành phần dinh dưỡng thích hợp của vi sinh vật bên trong nguyên liệu có thể thoát ra bề mặt, làm cho vi sinh vật phát triển mạnh hơn. Sự phát triển của vi sinh vật có thể làm giảm chất lượng thực phẩm, đặc biệt là
sự hình thành các cấu tử tạo mùi xấu do vi sinh vật sinh tổng nên [19].
1.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng * Tính chất nguyên liệu: * Tính chất nguyên liệu:
Tính chất nguyên liệu là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình nghiền, như kích thước, độ cứng, độ dai, độ dính, độ ma sát, nhiệt độ nóng chảy, cấu trúc, khối lượng riêng, độ ẩm, các thành phần hóa học kém ổn định, độ đồng nhất, độ sạch
Kích thước của nguyên liệu càng lớn thì càng dễ bị vỡ ra khi chịu tác động cùng một lực cơ học.
Các loại nguyên liệu cứng thường vỡ nhanh khi lực tác dụng vào vượt giới hạn đàn hồi của chúng. Nguyên liệu cứng thì tốc độ nhập liệu phải nhỏ, công suất máy nghiền phải đủ lớn.
Đối với loại nguyên liệu có lực ma sát thấp (đặc biệt là nguyên liệu giàu béo) thường sử dụng lực va đập hoặc lực nén ép để nghiền.
Cấu trúc của nguyên liệu sẽ quyết định việc lựa loại lực cơ học chủ yếu tác động lên quá trình nghiền. Lực nén thích hợp cho quá trình nghiền các nguyên liệu giòn dễ vỡ. Các loại nguyên liệu có cấu trúc dạng sợi thì lực nghiền chủ yếu là lực cắt xé.
Độ ẩm của nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và hiệu quả của quá trình nghiền. Khi độ ẩm của nguyên liệu cao có thể chúng sẽ kết chùm lại với nhau hoặc dính vào thiết bị nghiền. Khi nguyên liệu có độ ẩm càng cao thì năng lượng tiêu tốn cho quá trình nghiền càng tăng [19].
1.4.5. Thiết bị nghiền [19]
Có nhiều loại thiết bị nghiền khác nhau được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, tùy thuộc vào nguyên liệu và loại lực muốn sử dụng trong khi nghiền. Một số thiết bị nghiền được sử dụng phổ biến trong công nghệ thực phẩm như sau:
+ Máy nghiền răng:
Nguyên tắc: Sử dụng hai đĩa trên đĩa có gắn các răng nghiền hình tròn hoặc hình vuông. Khi đĩa quay, nguyên liệu đi vào từ không gian giữa hai đĩa sẽ bị va đập vào các răng và bị vỡ ra. Nguyên liệu thích hợp cho máy nghiền răng là sản phẩm ở dạng khô và giòn như gạo, cà phê, hạt tiêu, hạt điều.
+ Máy nghiền đĩa:
quay, dưới tác dụng của lực nén trượt, thực phẩm bị nghiền nhỏ và chuyển động ra bên ngoài vành đĩa. Máy nghiền đĩa được sử dụng để nghiền các vật liệu khô hoặc ẩm ướt như: gạo, đậu nành, bánh men hoặc nguyên liệu dạng ẩm ướt.
+ Máy nghiền búa:
Nguyên lý: Nguyên liệu sẽ bị va đập, chà xát với các búa và thành trong của máy. Nguyên liệu bị va đập nhiều lần cho đến khi nhỏ hơn kích thước lỗ sàng và đi ra ngoài. Muốn nghiền được vật liệu thì tác động búa lớn hơn lực để phá vỡ nguyên liệu. Do đó máy nghiền búa phù hợp với các nguyên liệu khô và dòn như các hạt ngũ cốc: cà phê, gạo, bột cá, đường, muối.
+ Máy nghiền trục:
Nguyên lý: Nghiến nát nguyên liệu khi nó đi qua khe hẹp của hai trục nghiền. Nguyên liệu có thể bị nghiền một lần, hai lần, ba lần…qua các cặp trục khác nhau. Sản phẩm đem nghiền có thể là khô và ướt như bột mỳ, bột ngô, nghiền malt đại mạch trong sản xuất bia, nghiền bột bán thành phẩm, cán mỏng sản phẩm.
+ Máy nghiền cối:
Nguyên lý: Thiết bị có cấu tạo bởi hai dĩa bằng đá nằm xếp chồng lên nhau. Dĩa trên cố định còn dĩa dưới sẽ quay. Nguyên liệu được đưa vào theo cổng nhập liệu ở dĩa trên, đi vào khe hẹp giữa hai dĩa và được nghiền vỡ ra. Đây là thiết bị được sử dụng để nghiền tinh theo phương pháp nghiền ướt. Thiết bị này được ứng dụng để nghiền các loại bột ngũ cốc và socola.
+ Máy bị nghiền keo:
Thiết bị nghiền keo là một dạng thiết bị nghiền đĩa mà đối tượng là hệ nhũ tương( để đồng hóa) hoặc nghiền hỗn hợp các puree và bột nhào.
+ Máy nghiền khí động:
Nguyên lý: nguyên liệu được dòng khí với tốc độ cao mang đi. Trong khu vực nghiền dòng khí này được tạo điều kiện chảy rối càng cao càng tốt để nguyên liệu va đập vào thành của thiết bị và vỡ ra. Sản phẩm sẽ được thu hồi lại bằng hệ thống cyclone. Nghiền theo phương pháp này độ đồng nhất của nguyên liệu tương đối cao, sản phẩm ít nhiễm tạp chất.
+ Máy nghiền bi:
bằng thép hoặc các bi bằng đá có kích thước 25- 60 mm. Khi thùng quay bi sẽ chuyển động theo thành va đập với các bi khác và nguyên liệu làm nguyên liệu bị vỡ ra. Lực nghiền trong thiết bị nghiền bi bao gồm cả lực ma sát và lực va đập.
+ Máy nghiền cắt:
Nguyên tắc dựa vào cánh quạt trong máy quay với tốc độ cao, cánh quạt được trang bị với tấm cắt đặc biệt giúp cắt nhỏ nguyên liệu. Sử dụng đối với các loại thực phẩm dạng sợi, hỗn hợp mềm...
Do tính chất của nguyên liệu rong Nho khô là dai, mềm nên lựa chọn thiết bị máy nghiền cắt.
1.5. HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA 1.5.1. Sự hình thành các gốc tự do 1.5.1. Sự hình thành các gốc tự do
Nguồn gốc hình thành các gốc tự do (OH, O2, NO…) như tia UV, bức xạ ion hóa, ô nhiễm không khí, hút thuốc, trao đổi chất, sự cháy, căng thẳng… Các gốc tự do là nguyên nhân gây tổn thương tế bào, protein, axit nucleic, DNA… và dẫn tới các căn bệnh nguy hiểm như ung thư, lão hóa, tiểu đường, tim mạch…Do đó, để tránh sự gây hại của các gốc tự do thì cần thiết phải loại bỏ chúng bằng cách sử dụng các chất chống ôxi hóa bổ sung như vitamin A, vitamin C, vitamin E, polyphenol [2].
1.5.2. Sự chống oxi hóa
Sự khử gốc tự do của chất chống ôxi hóa, trong đó các electron không ghép đôi của gốc tự do sẽ được nhận electron của chất chống oxi hóa để tạo thành các electron ghép đôi bền vững.
Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá quá trình chống ôxi-hóa, trong đó mỗi chỉ tiêu thể hiện một khía cạnh của hoạt động chống ôxi-hóa, như vậy nhiều chỉ tiêu sẽ phản ánh một quá trình chống ôxi-hóa tổng thể. Một số chỉ tiêu thường được sử dụng để đánh giá quá trình chống ôxi-hóa như sau: chống oxi hóa tổng, khử sắt, bắt gốc tự do DPPH [2].
CHƯƠNG II.
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU
2.1.1. RONG NHO
Rong Nho thương phẩm (Caulerpa lentillifera) được thu mua tại các trại nuôi rong Nho của Công ty TNHH Đại Phát - Cam Đức, Cam Nghĩa, Cam Phúc Nam - Cam Ranh, Khánh Hòa do PGS.TS. Nguyễn Hữu Đại làm Giám Đốc. Rong Nho được thu mua trong thời gian từ tháng 7 đến tháng 9 năm 2013 và từ tháng 2 đến tháng 7 năm 2014. Rong Nho sau khi thu mua, được rửa sơ bộ bằng nước biển sạch và vận chuyển về phòng thí nghiệm để sử dụng cho quá trình nghiên cứu.
Rong Nho phải đạt yêu cầu: Các quả cầu rong dày và đều đặn xung quanh trục, không đứt quãng, rong không lẫn tạp chất, hư hỏng và có chiều dài trung bình 6cm. Rong có màu xanh lục đậm, mùi tanh tự nhiên của rong, không có mùi lạ.
2.1.2. SORBITOL + Sorbitol (E420) + Sorbitol (E420)
Công thức phân tử: C6H14O6
Công thức hóa học:
Tên tiếng Việt: Sorbitol Tên tiếng Anh: Soritol ADI: Chưa xác định INS: 420
Sorbitol là một loại polyol, có vị ngọt bằng 60% của đường sucrose và cn người không có khả năng tiêu hóa sorbitol nên không gây tăng đường huyết và tăng hoạt động của insulin cũng như không gây sâu răng.
Sorbitol được sử dụng làm chất điều vị, tăng khả năng giữ nước và tạo độ bóng cho sản phẩm. Mặt khác do sorbitol là polyol nên không bị chuyển hóa bởi vi khuẩn nên thường được một số tác giả cho rằng nó có khả năng ức khuẩn.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học
2.2.1.1. Phương pháp xác định độ ẩm
Độ ẩm của mẫu được xác định bằng phương pháp sấy khô đến trọng lượng không đổi theo TCVN 5567: 1991 (Phụ lục 2).
2.2.1.2. Phương pháp xác định hoạt độ nước
Hoạt độ nước của sản phẩm được xác định bằng máy đo hoạt độ nước HYGROLAB C1 của Rotronic.
2.2.1.3.Phương pháp xác định đạm tổng số bằng phương pháp Kjeldahl.
Nguyên lý: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc có chất xúc tác đặc biệt, rồi
dùng kiềm đặc mạnh: NaOH đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 ra thể tự do. NH3 được hấp
thụ bởi H2SO4 tiêu chuẩn. Sau đó định lượng H2SO4 tiêu chuẩn dư bằng NaOH tiêu chuẩn [14]. Chi tiết về phương pháp được trình bày tại phụ lục 1.
2.2.1.4. Phương pháp xác định hàm lượng vitamin C.
Cân 1g mẫu, giã nhỏ đối với rong nho sau khi sấy. Sau đó cho vào 5ml HCl 5% khuấy đều, ủ ở điều kiện thường trong 10 phút rồi đem ly tâm 6000 vòng/phút tách lấy dịch. Đổ dịch vào ống đong dẫn tới vạch 50ml bằng nước cất rồi khuấy đều. Lấy 20ml dịch nghiền cho vào bình tam giác dung tích 100ml, chuẩn độ bằng dung dịch iốt 0,01N có hồ tinh bột làm chất chỉ thị (5 giọt hồ tinh bột) cho tới khi có màu xanh xuất hiện [14].
2.2.1.5. Phương pháp đánh giá khả năng tái hydrat hoá của rong sấy.
Quá trình đánh giá khả năng tái hydrat hoá của rong được tiến hành như sau: lấy 10 gam mẫu rong khô nguyên thể tương ứng với các chế độ ly tâm tách nước khác nhau (mẫu 1 tách 5% nước, mẫu 2 tách 10% nước, mẫu 3 tách 15 % nước), mỗi mẫu 10 gam rong: Dùng ống đong, lấy 100ml nước sạch đổ vào cốc thủy tinh 250ml. Sau
đó cân 10 gam (m1) rong sấy cho vào cốc nước; Sau 5 phút, 10 phút, 15 phút dùng rây
vớt rong ra, để ráo 5 phút và cân khối lượng mẫu rong đã ngâm nước (m2); Lượng nước đã hấp thụ vào rong chính là hiệu số m2 - m1 [2, 14].
2.2.1.6. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hoá. * Phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa tổng
Hoạt tính chống oxy hóa tổng (TAA) được xác định theo phương pháp của Prieto
M, sodium phosphate 28 mM và ammonium Molybdate 4 mM). Hỗn hợp được giữ 90
phút ở 950C. Sau đó đo ở bước sóng 695nm với chất chuẩn là acid ascorbic [5].
2.2.2. Phương pháp phân tích vi sinh [24, 25].
- Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí: theo tiêu chuẩn ISO 6887-1 (9/1999).
- Xác định Escherichia coli: theo tiêu chuẩn ISO/TS 16649-3:2005 (TCVN 7924-
3:2008).
- Xác định Salmonella spp:theo TCVN 4829:2005
- Xác định Coliforms: theo tiêu chuẩn ISO 4831:2006 (TCVN 4882:2007)
- Xác định Clostridium perfringens: theo tiêu chuẩn ISO 7937 (2/2005).
- Xác định tổng số bào tử nấm men - nấm mốc theo TCVN 8275-1:2010.
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn vi sinh vật đối với thực phẩm chế biến nhiệt [24].