1.4.1. Giới thiệu về bột đạm thủy phân:
Bột đạm thủy phân là sản phẩm thu được sau khi thủy phân protein thành các acid amin, peptid và được đem đi sấy khô thành sản phẩm dạng bột.
Bột đạm thủy phân có hàm lượng protein cao, khoảng 70%, lipid khoảng 0.5%, tỷ lệ nito dễ hấp thụ cao nên rất có giá trị dinh dưỡng.
Bột đạm thủy phân có thể được sử dụng dưới dạng nguyên chất hay dưới dạng phối trộn với các nguyên liệu khác.
Bột đạm thủy phân có màu trắng ngà, vàng nhạt hay vàng nâu tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu, có mùi thơm đặc trưng, dễ hòa tan vào nước.
Bột đạm thủy phân được sản xuất từ các loại cá tạp nhỏ, ít giá trị kinh tế, từ phế liệu tôm hay cá.
Nguyên liệu tôm thường giàu protein và khoáng chất, rất thích hợp cho sản xuất bột đạm, đặc biệt trong tôm có iod, phosphate,… là những chất chỉ có trong sinh vật có nguồn gốc từ biển. Do vậy bột đạm sản xuất từ tôm có nguồn dinh dưỡng cao, giàu vitamin, protein và khoáng chất hơn các loại bột đạm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác. Bột đạm tôm thường có hàm lượng protein cao, lipid thấp, độ ẩm < 10% và có tỷ lệ nitơ dễ hấp thụ cao.
Quá trình sản xuất bột đạm từ tôm bằng phương pháp sử dụng protease là quá trình thủy phân protein để tạo ra các peptid và các acid amin dưới tác động của hệ protease nội tại và protease bổ sung từ bên ngoài vào. Quá trình thủy phân đó diễn ra như sau:
Sau khi thủy phân protein ta sẽ thu được dịch đạm thủy phân, cô đặc dịch đạm này và đem đi sấy khô thì ta sẽ thu được bột đạm thủy phân.
Khâu thủy phân là khâu quan trọng nhất trong sản xuất bột đạm. Tùy theo điều kiện thủy phân mà có thể thu được peptid hay acid amin. Nếu quá trình thủy phân không tốt thì vi khuẩn thối sẽ hoạt động tạo cho sản phẩm có mùi hôi thối khó chịu và sinh ra nhiều sản phẩm thứ cấp, đạm thối tăng nhiều. Trong quá trình thủy phân đầu tôm bằng protease có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân như: tỷ lệ enzyme, nhiệt độ, pH, tỷ lệ nước bổ sung, … Nên yêu cầu đặt ra là phải tìm ra chế độ thủy phân thích hợp để sản xuất ra bột đạm đạt yêu cầu.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bột nêm khác nhau, trong đó có nhiều nhãn hiệu nổi tiếng như Knor (Unilever), Aji-ngon (Ajinomoto), Maggi (Nestlé), Vedan, Chin-su,…được rất nhiều người ưa chuộng do tính tiện dụng và có khả năng cải thiện mùi vị của bữa ăn trong gia đình.
Thành phần chính của các loại bột nêm có mặt trên thị trường: - Muối: 37-43%
- Hàm lượng đạm 14-22% - Bột thịt: < 2%
- Tinh bột: 10-20%
- Chất điều vị Monosodium glutamate (E621), Disodium inosinate (E631), Sodium guanylate (E627),… một số hương vị tổng hợp, chất tạo vị chua, tỏi,…
Đây chính là định hướng để phối trộn các gia vị để sản xuất bột canh tôm từ quá trình thủy phân đầu tôm thẻ chân trắng.
Chỉ tiêu chất lượng bột canh gia vị được đánh giá dựa theo Quyết định 46/2007/QĐ, ngày 19/12/2007 của Bộ trưởng Bộ Y Tế [20] và TCVN 7396:2004 – Bột canh gia vị [22], gồm:
Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cảm quan [22]
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Màu sắc Đặc trưng của sản phẩm
Mùi vị Đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ, vị lạ
Trạng thái Dạng bột, rời, không vón
Bảng 1.4. Các chỉ tiêu lý - hóa [22]
Tên chỉ tiêu Giới giạn cho phép
Độ ẩm (%) 3
Hàm lượng muối ăn (%) Do nhà sản xuất công bố
Hàm lượng đường tổng số (%) Do nhà sản xuất công bố
Hàm lượng tro không tan trong acid HCl 0,1
Hàm lượng Iod (mg/kg) tính theo KIO3
(Đối vói bột canh iod)
20-40
Bảng 1.5. Chỉ tiêu vi sinh vật [20] Loại vi sinh vật Giới hạn cho phép
(trong 1g hay 1ml thực phẩm) (*)
TSVSVHK (CFU/g) 104
Coliform (CFU/g) 102
E.coli (CFU/g) 3
S.aureus (CFU/g) 102
Samonella (CFU/g) Không có
TSBTNM-M (CFU/g) 102
1.4.2 Thu hồi bột đạm bằng phương pháp sấy phun:
Sau khi thủy phân nguyên liệu thì ta thu được dịch đạm thủy phân ở dạng lỏng, để thuận tiện cho việc sử dụng, vận chuyển, bảo quản, phân phối thì ta cần phải chuyển từ dạng lỏng sang dạng bột khô. Ở đây, ta chọn phương pháp sấy phun để thu hồi bột đạm.
- Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt. Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do:
+ Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu.
+ Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn.
- Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả năng sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác.
Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung dịch và huyền phù trong trạng thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn.
Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột trứng, bột sữa,… hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu…
1.4.2.1 Nguyên lý của phương pháp sấy phun
Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù đã được cô đặc trước (40 - 60% ẩm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong dòng khí nóng cùng chiều hoặc ngược chiều ở nhiệt độ khoảng 150 - 3000C trong buồng sấy lớn. Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng. Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng.
1.4.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy phun a. Cấu tạo chung a. Cấu tạo chung
Tất cả các thiết bị sấy phun đều bao gồm:
+ Cơ cấu phun: Có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dưới dạng hạt mịn (sương mù). Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các giọt lỏng và sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh hưởng đến giá trị bề mặt truyền
nhiệt và tốc độ sấy. Cơ cấu phun có các dạng như: cơ cấu phun áp lực, cơ cấu phun bằng khí động, đầu phun ly tâm.
+ Buồng sấy: Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) và tác nhân sấy (không khí nóng). Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhưng phổ biến nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn. Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính…) được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của chúng, tức phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sương sử dụng.
+ Tác nhân sấy: Không khí nóng là tác nhân sấy thông dụng nhất. Hơi là tác nhân gia nhiệt phổ biến nhất. Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong khoảng 150- 2500C . Nhiệt độ trung bình của không khí nóng thu được thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 1000C.
+ Hệ thống thu hồi sản phẩm: Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại cửa đáy buồng sấy. Để tách sản phẩm ra khỏi khí thoát, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện…
Phổ biến nhất là phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng cyclon.
+ Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm. Ở quy mô công nghiệp, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt. Quạt chính được đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dòng khí thoát. Còn quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy. Ưu điểm của việc sử dụng hệ thống hai quạt là người ta có thể kiểm soát dễ dàng áp lực trong buồng sấy.
Trong trường hợp chỉ sử dụng một quạt ly tâm đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm, buồng sấy sẽ hoạt động dưới áp lực chân không rất cao. Chính áp lực chân không này sẽ ảnh hưởng đến lượng bột sản phẩm bị cuốn theo dòng khí thoát, do đó sẽ ảnh hưởng đến năng suất hoạt động và hiệu quả thu hồi bột sản phẩm của cyclon.
b. Nguyên tắc hoạt động
Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống sấy phun
1. Buồng sấy. 5. Cơ cấu phun mẫu.
2. Caloriphe. 6. Cyclon thu hồi sản phẩm từ khí thoát ra.
3. Thùng chứa nguyên liệu cần sấy. 7. Cyclon vận chuyển sản phẩm. 4. Bơm nguyên liệu. 8. Hệ thống quạt hút và màng lọc.
Nguyên liệu từ thùng chứa (3) được bơm số (4) bơm vào buồng sấy (1), khi vào buồng sấy được phân bố mấu thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cơ cấu phun. 1 lít dung dịch có thể được phun thành 1,5*1010 giọt với tổng diện tích bề mặt lên đến 120m2. Không khí nóng thổi qua caloriphe (2) đưa vào buồng sấy. Không khí nóng và nguyên liệu ở dạng mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cơ cấu phun mẫu (5) đặt trong buồng sấy, nước từ nguyên liệu bốc hơi sau đó thoát ra ngoài, sản phẩm khô được thu gom tại đáy cyclon (6), được làm nguội và thu hồi. Một phần bụi mịn theo không khí qua cyclon (7), sau đó qua bộ lọc vải (8) nhằm thu hồi lại các hạt bụi mịn còn sót lại và thải ra ngoài.
* Không khí nhờ quạt thổi qua bộ trao đổi nhiệt caloriphe và nâng lên nhiệt độ cần thiết theo yêu cầu của chế độ sấy. Không khí trước khi qua bộ trao đổi nhiệt được lọc sạch bởi thiết bị lọc.
1.4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy - Nồng độ chất khô của nguyên liệu: - Nồng độ chất khô của nguyên liệu:
+ Nồng độ cao: Giảm được thời gian bốc hơi nhưng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho quá trình sấy phun.
Thực tế nồng độ vào khoảng: 45- 52%. - Nhiệt độ tác nhân sấy:
Đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun. Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm thu được sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy.
Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao có thể gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng cho toàn bộ quá trình.
Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy.
Các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy phun là tốc độ bơm đưa dòng nguyên liệu vào cơ cấu phun sương, lưu lượng không khí nóng vào buồng sấy, cấu tạo và kích thước buồng sấy…
1.4.2.4 Phân loại thiết bị sấy phun
- Phân loại theo chiều của tác nhân sấy : + Cùng chiều. Ví dụ: Máy sấy phun sương + Ngược chiều.
+ Kết hợp.
- Phân loại theo cấp độ sấy: + Sấy một cấp.
+ Sấy hai cấp.
1.4.2.5. Ưu và nhược điểm của công nghệ sấy phun * Ưu điểm * Ưu điểm
- Quá trình sấy nhanh.
- Có thể điều khiển được tỷ trọng sản phẩm.
- Bột sau khi sấy có độ hòa tan cao (90- 100%), độ ẩm thấp (3- 4%). - Vận hành liên rục và có thể tự động hóa hoàn toàn.
- Chi phí nhân công thấp.
- Vận hành và bảo dưỡng đơn giản.
- Thiết kế đa dạng cho từng loại sản phẩm, từng loại qui mô nhà máy.
- Áp dụng được cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên liệu ở dạng dung dịch, gel, paste, hồ vữa, huyền phù…
- Chất lượng bột được bảo đảm trong suốt quá trình sấy.
- Vật liệu hầu như không tiếp xúc với bề mặt kim loại của thiết bị. * Nhược điểm
- Chi phí đầu tư cao.
- Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu có thể bơm đến thiết bị tạo giọt lỏng.
- Chi phí năng lượng cao hơn (để tách ẩm). - Thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn.
1.4.3. Tổng quan Dextrin – chất bổ sung trong quá trình thu hồi bột đạm thủy phân. phân.
Dextrin là một polysaccharide được sử dụng như một phụ gia thực phẩm, là chất không ngọt, là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn bằng acid hoặc enzyme, hoặc bằng acid và enzyme là hỗn hợp các polyme có đơn vị là D-glucoza có đương lượng dextroza DE dưới 20. Đương lượng Dextroza Equivelent, viết tắt là DE, là đại lượng chỉ khả năng khử đối với chuẩn là 100% ở đường glucoza (dextrose), hay là số đương lượng gam tương đương D-glucoza trong 100g chất khô của sản phẩm.
Dextrin có tên gọi khác là Pyrodextrin hoặc Torrefaction dextrin.
Công thức phân tử: (C6H10O5)n.xH2O (O’Neil, 2006) [44], được xây dựng bởi các D-glucose gồm 6 nguyên tử carbon, 12 nguyên tử hydro và 6 nguyên tử oxy.
Cấu trúc phân tử:
Hình 1.4 Cấu trúc Dextrin
Sản phẩm có DE 4-7 được sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự hủy được dùng để bọc kẹo, bọc trái cây khi bảo quản, đưa vào kem, làm phụ gia cho các loại nước sốt, làm chất độn tạo viên trong công nghiệp dược,…
Sản phẩm DE từ 9-12 được dùng trong công nghệ sản xuất đồ uống, đặc biệt là đồ uống dành cho trẻ em, cho vận động viên thể thao, làm kẹo mềm, gum, làm chất trợ sấy, chất giữ hương, yếu tố tạo hình.
Sản phẩm DE từ 15-18 được làm chất kết dính, chất tăng vị cho đồ uống, đưa vào thành phần bơ, sữa bột, cà phê hòa tan, làm vật mang các thành phần không phải đường, làm tá dược chính trong công nghệ thực phẩm.
Trên thị trường thương mại có ba loại dextrin là dextrin dạng bột trắng, dextrin dạng bột vàng và dextrin dạng gum hồ (USDA, 2011). [52]
- Dextrin trắng: được sản xuất bằng cách sấy khô tinh bột với acid HCl ở nhiệt độ thấp dưới 1500C, trong thời gian ngắn đến khi tinh bột bị biến tính ở kích cỡ phân tử nhỏ. Dextrin trắng có độ hòa tan trong nước thấp.
- Dextrin vàng: được sản xuất giống Dextrin trắng nhưng với lượng acid sử dụng thấp, điều kiện nhiệt độ cao hơn, thời gian dài hơn. Dextrin vàng có độ hòa tan trong nước cao hơn Dextrin trắng.
- Gum hồ Dextrin: được sản xuất bằng cách bổ sung một lượng acid rất ít hoặc không dùng acid để thủy phân. Sản phẩm có độ dẻo cao.
1.4.4. Muối ăn (NaCl)
Muối ăn được loài người sử dụng từ rất xa xưa và vẫn được tiếp tục sử dụng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt hàng ngày cũng như trong công nghệ sản xuất thực phẩm.
Có rất nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối iod.
Muối ăn là một chất rắn có dạng tinh thể có màu từ trắng tới có vế của màu hồng hay xám rất nhạt, là sản phẩm thu được bằng cách cho bay hơi nước biển hay khai thác từ các mỏ muối. Các phân tử NaCl tạo thành các tinh thể có cấu trúc lập phương cân đối. Trong các tinh thể này, các ion clorua lơn hơn được sắp xếp trong khối lập phương khép kín, trong khi các ion natri nhỏ hơn điền vào các lỗ hổng bát diện giữa chúng. Mỗi ion được bảo quanh bởi 6 ion khác.
Muối thu được từ nước biển có các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ.
Trong tự nhiên, muối ăn bao gồm chủ yếu là Clorua natri (NaCl) và một số khoáng chất vi lượng khác.
Muối ăn cần thiết cho mọi cơ thể sống, bao gồm cả con người.
Nồng độ các ion natri trong máu có mối liên quan trực tiếp tới sự điều chỉnh các mức an toàn của hệ cơ thể - chất lỏng. Sự truyền các xung thần kinh bở sự truyền tính trạng tín hiệu được điều chỉnh bởi các ion natri.
Dung dịch clorua natri 0,9% được gọi là nước đẳng trương hay dung dịch sinh lý do nó là đẳng trương với huyết tương. Dung dịch này được sử dụng rộng rãi trong y
học để ngăn chặn sự mất nước hay xử lý sự mất nước, truyền ven để ngăn sốc do mất