Giáo trình công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm

thể bỏ qua. Từ thời xa xưa, người ta đã biết ứng dụng tiến trình này bằng cách chứa dầu bông trong các thùng gỗ, đặt ngoài trời khi mùa đông; phần dầu lỏng được tách gạn ra khỏi phần rắn đã được kết tinh. Một số quan điểm cho rằng, đông hóa dầu thật sự không phải là một quá trình biến đổi đặc tính dầu mỡ, tuy nhiên nó là một trong những tiến trình không thể thiếu trong quá trình tinh luyện dầu, còn được gọi là khâu tách sáp (chương 4). Thực sự, trong một số loại dầu nhất định, tách sáp luôn được sử dụng trong suốt tiến trình tinh luyện dầu cùng với thủy hóa hay trung hòa. 5.2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình chiết phân đoạn Dầu và mỡ không phải là hợp chất đồng nhất hóa học mà là hỗn hợp của các triglycerid khác nhau; tùy thuộc vào cấu tạo của acid béo tạo thành mà mỗi triglycerid có điểm nóng chảy riêng. Chính vì lý do này, mỗi loại dầu mỡ không có một điểm nóng chảy cố định mà thường có khoảng nóng chảy theo thành phần của nó. Quá trình chiết tách dầu dựa trên đặc điểm này để phân tách các triglycerid có điểm nóng chảy khác nhau. Giản đồ pha cho quá trình phân tách hỗn hợp hai cấu tử (hai pha rắn - lỏng), sử dụng trong phân tách dầu được cho ở hình 5.2. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 75 Nhiệt độ % thành phần Hình 5.2. Giản đồ pha của quá trình phân tách hỗn hợp hai cấu tử rắn - lỏng Theo sơ đồ này, đầu tiên làm lạnh hỗn hợp AB có chứa thành phần d ở trạng thái lỏng đến nhiệt độ T1, kết quả phân tách hỗn hợp này thành 2 pha lỏng a1 và pha rắn b1. Ở pha rắn b1, cả B và A đều hiện diện. Khi hạ nhiêt độ tiếp tục đến điểm T2, pha rắn b1 tiếp tục bị phân tách thành 2 phần lỏng a2 và rắn b2. Hợp chất tinh khiết B có thể thu được từ pha rắn này, trong khi đó điểm eutectic d có thể thu được từ pha lỏng. 5.2.3. Kỹ thuật chiết phân đoạn Quá trình chiết phân đoạn gồm 4 bước cơ bản: - Giảm độ hòa tan của các triglycerid có mức độ bão hòa cao hơn nhờ quá trình làm lạnh. - Tạo mầm kết tinh cho những hợp chất quá bão hòa và xúc tiến việc phát triển tinh thể. - Duy trì sự phát triển tinh thể với nhiệt độ/thời gian thích hợp và khuấy trộn. Nhiệt tạo thành cho quá trình kết tinh được di chuyển nhờ vào quá trình làm lạnh. - Phân tách phần kết tinh ra khỏi pha lỏng bằng phương pháp cơ học. Tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu và mục đích sử dụng mà các quá trình phân tách khác nhau được sử dụng. Các phương pháp tách phân đoạn chủ yếu được áp dụng: Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 76 - Tách phân đoạn khô: mục đích tạo ra những tinh thể kích thước lớn. - Tách phân đoạn Lanza (do Fratelli Lanza phát minh năm 1905): sử dụng chất tẩy rửa làm dung môi phân tách. Trường hợp này có thể phân tách nhiều tinh thể có kích thước nhỏ hơn và thời gian phân tách ngắn; tuy nhiên một lượng lớn olein sẽ còn lẫn trong sản phẩm. - Tách phân đoạn ẩm nhờ vào sử dụng dung môi: dựa trên khả năng hòa tan khác nhau thay vì dựa vào sự khác nhau về độ nóng chảy của hai pha rắn - lỏng hiện diện trong dầu. Việc chọn lựa kỹ thuật phân tách có ảnh hưởng rất lớn đến sản phẩm cuối. Thí dụ như khi phân tách dầu cọ: hàm lượng rắn thu được khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ và phương pháp sử dụng (hình 5.3). % rắn A: Tách phân đoạn Lanza B: Tách PĐ khô/làm lạnh chậm C: Tách PĐ khô/làm lạnh nhanh Olein dầu cọ Dầu cọ Nhiệt độ oC Hình 5.3. Hàm lượng rắn của stearin dầu cọ thu được theo các phương pháp phân tách khác nhau 5.2.4. Điều kiện thực hiện - Xác định điểm tới hạn của quá trình phân tách: phụ thuộc vào việc điều khiển quá trình làm lạnh. Quá trình này chịu ảnh hưởng trưc tiếp của quá trình kết tinh được chọn lựa và hiệu quả quá trình phân tách. - Một số loại mỡ kết tinh dễ dàng, trong khi đó một số loại cần thời gian dài hơn, phụ thuộc vào thành phần chất béo và đặc tính tự nhiên của triglycerid hiện diện. - Sự phân bố tinh thể và sự hình thành kích thước tinh thể phụ thuộc vào phương pháp làm lạnh và quá trình khuấy trộn. Tốc độ kết tinh phụ thuộc vào thiết kế của thiết bị kết tinh. - Kết tinh là một phản ứng tỏa nhiệt; chính vì vậy, hiệu quả kết tinh phụ thuộc rất lớn vào sự di chuyển ẩn nhiệt tạo thành. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 77 Chính vì vậy, sự khuấy trộn đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình kết tinh: - Tránh sự quá nhiệt cục bộ ở một số vị trí; - Đảm bảo quá trình truyền nhiệt đồng đều; - Đảm bảo đủ nguyên liệu chuyển thành tinh thể trong suốt tiến trình ở tất cả các vị trí. Quá trình chiết phân đoạn đạt yêu cầu được xác định dựa trên tỷ lệ giữa hiệu suất phân tách olein trên thực tế và hiệu suất tính toán theo lý thuyết; tỷ lệ này còn được gọi là yếu tố phân tách. Trên thực tế, quá trình chiết tách dầu không đòi hỏi dầu phải xử lý hoàn toàn tinh khiết trước đó. Phụ thuộc vào mục đích sử dụng cuối, dầu có thể chiết phân đoạn ở dạng dầu thô, bán tinh luyện (semi-refined) hay tinh luyện hoàn toàn. Tuy nhiên, một số thành phần còn hiện diện trong dầu với lượng nhỏ có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình kết tinh: diglycerid là chất nhũ hóa, làm tăng liên kết giữa phần thân dầu và nước trong dầu, gây cản trở (làm chậm) quá trình kết tinh và phân tách giữa hai pha rắn và pha lỏng; ngược lại, hợp chất sáp có tác dụng gia tốc sự hình thành tinh thể, kết quả tạo nên cấu trúc, hình dạng tinh thể không mong muốn, làm trở ngại quá trình lọc. Sự hiện diện của các chất rắn không tinh khiết, nước, xà phòng, protein, phospholipid và các sản phẩm dạng nhầy khác cũng có thể cản trở và kéo dài quá trình hình thành tinh thể cũng như trong suốt quá trình lọc. Trong trường hợp này, dầu cần tinh luyện trước khi đưa qua phân tách. 5.2.5. Sản phẩm- Khả năng ứng dụng Quá trình chiết phân đoạn được áp dụng chủ yếu cho chất béo sữa, dầu cọ hay mỡ heo; đặc biệt là dầu cọ. Nguyên nhân chủ yếu là do thành phần dầu cọ gồm 2 phần chủ yếu với số lượng tương đương: triglycerid của acid béo bão hòa (stearin) và triglycerid của acid béo không bão hòa (olein), do đó dễ dàng phân tách thành 2 phần lỏng – rắn riêng biệt nhờ vào sự khác nhau về nhiệt độ nóng chảy. Sau quá trình phân tách, phần lỏng (olein) được sử dụng chủ yếu làm dầu nấu nướng (cooking oil), dầu salad; phần rắn (stearin) có thể ứng dụng trong công nghệ chế biến margarine, shorteing hay các sản phẩm mỡ đặc biệt. Tùy thuộc vào yêu cầu sản phẩm cuối, các đường hướng phân tách khác nhau được áp dụng. Bên cạnh dầu cọ, dầu đậu nành với đặc điểm chứa hàm lượng lớn triglycerid của acid béo đa nối đôi cũng được tiến hành chiết phân đoạn nhằm ngăn cản quá trình oxy hóa dầu. Nhờ quá trình chiết phân đoạn, các triglycride có nhiệt độ nóng chảy cao được tách loại, phần dầu nành sau phân tách được sử dụng trong chế biến dầu salad và dầu chiên. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 78 5.3. QUÁ TRÌNH HYDRO HÓA DẦU (HYDROGENATION) 5.3.1. Giới thiệu Quá trình hydro hoá có xúc tác được Sabatier (Toulouse) phát minh vào năm 1897. Việc hydro hóa dầu dựa trên theo phản ứng cộng H2 vào nối đôi của các acid chưa no chứa trong dầu với sự xúc tác của Niken và nhiệt độ. Việc hydro hoá dầu nhằm 2 mục đích chính: giúp dầu có thể kéo dài thời gian tồn trữ và tạo điều kiện cho quá trình chế biến các sản phẩm khác. - Mục đích bảo quản: Dầu lỏng sau khi hydro hoá sẽ giảm tỉ lệ acid béo chưa no chứa nhiều nối đôi trong thành phần dầu, giảm khả năng oxy hoá của oxy không khí. Do đó dầu sau khi đã hydro hoá sẽ ổn định hơn, bảo quản dễ hơn và thời gian bảo quản kéo dài hơn. - Mục đích sử dụng: Dựa vào sự thay đổi đặc tính vật lý của dầu nhờ quá trình hydro hóa. Dầu lỏng sau khi hydro hoá sẽ trở nên rắn hơn và có nhiệt độ tan chảy cao hơn; được sử dụng trong ngành công nghiệp bánh kẹo, sản xuất margarine….Tùy theo mục đích sử dụng, dầu sau khi hydro hoá đạt đến nhiệt độ nóng chảy nhất định. 5.3.2. Cơ sở lý thuyết của qua trình hydro hoá dầu Quá trình hydro hóa dầu trên thực tế là một biến đổi phức tạp. Phản ứng hydro hoá dầu có thể biểu diễn cách tổng quát: C CH + H2 C CH T0, Ni xt Việc tìm hiểu cơ sở lý thuyết của quá trình hydro hóa này đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ các bước xảy ra trong tiến trình, nhằm ngăn cản các phản ứng phụ xảy ra theo đường hướng không mong muốn. Các bước chủ yếu trong quá trình hydro hóa dầu được tổng hợp ở hình 5.4 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thự Trần Thanh Trúc c phẩm 79 Hình 5.4. Cơ chế phản ứng hydrogen hóa Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 80 Trong quá trình hydro hóa sẽ xảy ra sự cạnh tranh ở các vị trí hoạt động của chất xúc tác bởi các acid béo bão hóa khác nhau, quá trình biến đổi này đựơc gọi là “chuyển hóa chọn lọc”. Nếu lượng hydro sử dụng thừa, quá trình hydro hóa các acid béo trong dầu xảy ra theo trình tự: Acid Linolenic → Acid Linoleic → Acid Oleic → Acid Stearic Quá trình hydro hóa các hợp chất trien (acid linolenic), dien (acid linoleic) xảy ra theo hai đường hướng chủ yếu: tạo đồng phân vị trí và đồng phân hình học (đồng phân cis, trans). Tiến trình này đỏi hỏi phải quan tâm và kiển soát nghiêm ngặt do ảnh hưởng của các sản phẩm tạo thành đến giá trị dinh dưỡng và tính chất vật lý của dầu. Ngoài ra, việc tạo ra sản phẩm có cấu hình trans- (hydro hóa một nấc tạo acid linolenic hay 2 nấc tạo acid oleic) là điều không mong muốn: cấu hình trans- không có giá trị sinh học, là nguyên nhân gây nên bệnh tim mạch (tính chất tương tự acid béo bão hòa), thêm vào đó, nó có nhiệt độ nóng chảy cao hơn khi so sánh với cấu hình cis-. Dầu hydro hoá còn gọi là dầu cứng sản xuất từ các dầu thực vật thể lỏng hoặc các mỡ động vật biển như cá voi, báo biển…có khi còn dùng mỡ gia súc để sản xuất. Tùy thuộc vào mức độ hydro hoá mà người ta thu được các loại dầu có điểm đông đặc khác nhau, thông thường có các loại chủ yếu như: 380C, 450C, 520C, 600C và loại hydro hoá đến cùng. Những loại dầu hydro hoá có chất lượng tốt thường dùng thay mỡ động vật trong sản xuất bơ nhân tạo, chế biến bánh kẹo… Dầu sau khi hydro hoá xong được đưa qua thiết bị ép lọc để loại Niken và các tạp chất khác, thường dùng thiết bị ép lọc để sử dụng. Hàm lượng Niken còn lại trong dầu < 0,1 mg/kg. Hoá chất sử dụng trong quá trình hydro hoá dầu: (i) Khí H2: Được điện phân nước với sự hiện diện của dung dịch KOH 28%. (ii) Niken: Đã được hoạt hoá và được bọc bằng dầu thực vật hydro hoá đến điểm nóng chảy cao để chóng ẩm. Khi cho vào thiết bị, dầu rắn tan ra phóng thích Niken kim loại. Niken có hoạt tính cao sẽ xúc tác cho phản ứng hydro hoá dầu. 5.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydro hóa dầu Quá trình hydro hóa dầu và mỡ ảnh hưởng bởi các tham số chủ yếu: nhiệt độ, thời gian, áp suất hydro hóa, chất xúc tác và nồng độ cơ chất. Các yếu tố này có ảnh hưởng tương hỗ lẫn nhau. Sự chọn lọc điều kiện hydro hóa thích hợp là quá trình phức tạp, đòi hỏi phải có cơ sở lý thuyết và số liệu thực nghiệm, nhằm xác định thông số phù hợp cho từng loại nguyên liệu. (i) Ảnh hưởng của thời gian hydro hóa: Thời gian hydro hóa có ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình hóa rắn của sản phẩm; việc thay đổi thời gian là nguyên nhân tạo ra các Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 81 sản phẩm có mức hóa rắn khác nhau (hình 5.5). Ngoài ra, sự khác biệt về thời gian cũng là nguyên nhân giúp quá trình phân tách các thành phần acid béo triệt để hơn (hình 5.6). Hình 5.5. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình hydro hóa dầu đậu nành % acid béo Thời gian phản ứng, phút Hình 5.6. Ảnh hưởng cùa thời gian phản ứng đến thành phần acid béo của dầu đậu nành hydro hóa (ii) Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tương tự các phản ứng hóa học khác, quá trình hydro hóa phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ: tốc độ phản ứng gia tăng tỷ lệ với sự gia tăng nhiệt độ. Ngoài ra, nhiệt độ phản ứng tăng còn là nguyên nhân làm tăng khả năng hòa tan của hydrogen và giảm độ nhớt của dầu, giúp cải thiện quá trình truyền khối: các phần tử acid béo không no dễ dàng liên kết với hydro làm tăng nhanh tốc độ phản ứng. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 82 (iii) Ảnh hưởng của điều kiện áp suất: Theo lý thuyết, tác động của áp suất đến tốc độ phản ứng hóa học chiếm ưu thế hơn so với ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ gấp đôi, khả năng hòa tan của cơ chất phản ứng tăng 20%; trong khi đó, sự gia tăng áp suất gấp đôi làm tăng khả năng hòa tan của cơ chất đến 60%. Tuy nhiên, ngược lại với lý thuyết, việc cải thiện khả năng hòa tan của hydro trong thực tế không là yếu tố ưu thế nhất làm tăng nhanh tốc độ phản ứng. Ở áp suất thấp, tốc độ phản ứng tăng 2,5 lần khi nhiệt độ gia tăng 50%; nhưng không có kết quả chứng minh sự gia tăng tốc độ phản ứng ở điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp. Điều này cho thấy, không có sự tương quan giữa độ linh động của hydro và tốc độ phản ứng ở mọi trường hợp. (iv) Ảnh hưởng của chất xúc tác: Nồng độ chất xúc tác cũng là một trong những tham số ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hydro hóa dầu. Tuy nhiên, việc xác định nồng độ tối ưu của chất xúc tác chịu tác động của nhiều tham số phản ứng khác: nhiệt độ, áp suất và đặc biệt là tốc độ khuấy trộn (hình 5.7). Hình 5.7. Sự thay đổi tốc độ phản ứng khi hydro hóa dầu đậu nành ở tốc độ khuấy trộn và nồng độ chất xúc tác khác nhau 5.4. QUÁ TRÌNH ESTER HÓA NỘI PHÂN TỬ (INTERESTERIFICATION) Ester hóa nội phân tử là quá trình thứ ba được sử dụng nhằm biến đổi đặc tính của dầu mỡ. Các kiến thức nền tảng của quá trình này được biết đến từ đầu thế kỷ 20. Dưới tác dụng của chất xúc tác thích hợp, các acid béo được phân bố lại trong thành phần triglycerid. Chất béo sau quá trình biến đổi này có sự khác biệt về tính chất vật lý và cả đặc tính chức năng. Tính chất của dầu và mỡ được thay đổi theo 2 bước: phân tách thành các thành phần riêng lẻ trong thời gian ngắn và sắp xếp lại theo một trật tự mới. Quá trình ester hóa nội phân tử có thể được phân loại giữa quá trình chiết phân đoạn (tác động vật lý) và quá trình hóa rắn (hydro hóa - dựa trên nguyên lý hóa học). Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 83 Lý thuyết chung về quá trình ester hóa nội phân tử của dầu và mỡ được biểu thị ở hình 5.8. Nhìn chung, quá trình ester hóa nội phân tử bao gồm một số phản ứng, trong đó có sự trao đổi gốc acyl: - giữa ester và acid: thủy phân acid (acidolysis) - giữa ester và rượu: thủy phân rượu (alcoholysis) - giữa các ester với nhau: ester hóa nội phân tử trong chiều hướng hẹp hay ester hóa theo cấu hình trans (transesterification). Đặc biệt, quá trình thủy phân acid và thủy phân rượu có ý nghĩa quan trọng trong quá trình sản xuất mono- và diglycerid. Hình 5.8. Các biến đổi của quá trình ester hóa nội phân tử Quá trình ester hóa nội phân tử xảy ra rất chậm; để thúc đẩy tốc độ phản ứng, cần thiết phải gia nhiệt đến nhiệt độ trên 300oC. Tuy nhiên, đây là điều không thể thực hiện do các triglycerid bị phân hủy ở giá trị nhiệt độ này. Chính vì vậy, việc sử dụng chất xúc tác có khả năng tạo anion mạnh, tấn công vào nguyên tử C của nhóm carbonyl được đề nghị. Các chất xúc tác được sử dụng chủ yếu cho phản ứng ester hóa này là sodium (Na), sodium hydroxyt (NaOH) và sodium alcoholate (NaOC2H5). Cơ chế phản ứng ester hóa nội phân tử được tổng hợp ở hình 5.9. Ester hóa nội phân tử được ứng dụng trực tiếp với dầu mỡ có nguồn gốc tự nhiên hay dầu mỡ đã hydro hóa hay chiết phân đoạn. Quá trình ester hóa được sử dụng nhằm 4 mục đích chính: - Thay đổi nhiệt độ nóng chảy của dầu, Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 84 - Cải thiện khả năng tương thích của triglycerid khác nhau ở trạng thái rắn, - Cải thiện tính mềm dẻo của phần rắn do thay đổi khả năng kết tinh, kết tinh lại của dầu, - Kết hợp các tính chất của hỗn hợp dầu khi phối trộn dầu và mỡ. Việc xác định điểm dừng của quá trình ester hóa phụ thuộc vào mục đích sử dụng sản phẩm cuối. Hình 5.9. Cơ chế phản ứng ester hóa nội phân tử Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 85 CHƯƠNG 6. CÁC SẢN PHẨM CHẾ BIẾN TỪ DẦU MỠ 6.1. GIỚI THIỆU CHUNG Dầu mỡ là một trong những thành phần quan trọng không thể thiếu được trong chế độ ăn hàng ngày của con người; dầu mỡ cung cấp năng lượng lớn cho cơ thể hoạt động. Thêm vào đó, dầu mỡ còn cung cấp các acid béo cần thiết cho cơ thể cũng như các vitamin hòa tan trong chất béo. Bên cạnh giá trị dinh dưỡng cao, dầu mỡ còn là thành phần làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, tạo cảm giác ngon miệng cho người sử dụng. Tuy nhiên, việc lạm dụng dầu mỡ là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến bệnh béo phì và gia tăng bệnh về tim mạch do sử dụng nguyên liệu có chứa hàm lượng cholesterol cao. Chính vì các nguyên nhân này, việc nghiên cứu chế biến ra nhiều sản phẩm khác nhau từ dầu mỡ rất được quan tâm. Các sản phẩm từ dầu mỡ có thể được chia thành 2 dạng chủ yếu: - Sản phẩm nhũ hóa với hàm lượng dầu cao: margarine, mayonnaise, bơ… - Sản phẩm không nhũ hóa: shortening, dầu sử dụng cho quá trình chiên nhúng trong dầu,… 6.2. MARGARINE 6.2.1. Tổng quan về margarine Công nghệ chế biến margarine được phát minh vào năm 1869 do ông Hippolyte Megi - Marie’s (người Pháp) và đã được chính phủ Pháp trao giải thưởng nhờ các ích lợi mà nó đã mang lại. Margarine là dạng nhũ tương nước trong dầu có cấu trúc như là bơ và được thay thế cho bơ động vật. Khởi đầu, rất ít người đánh giá cao dạng sản phẩm này và sự chấp nhận trên thị trường cũng rất ít. Margarine được làm như là một thể nhũ tương của sữa với mỡ bò. Khi chiến tranh thế giới thứ II bùng nổ, Napoleon III đã sử dụng sản phẩm này để nuôi dưỡng quân đội trong chiến tranh với Đức. Ngay từ đầu của cuộc chiến tranh giữa Pháp với Đức những cơ sở sản xuất margarine đã được đặt gần ở trung tâm thủ đô Pari nhưng thời gian ngắn sau thì đóng cửa khi quân đội Pháp chiến thắng trong cuộc chiến tranh đó. Bằng phát minh cho công nghệ sản xuất margarine được cấp thông qua hai nhà phân phối bơ Hà Lan. Sau hai trong nhiều sự kiện đặt biệt đó, sản phẩm margarine đã khẳng định được vị trí và được chấp nhận trên tất cả các nước ở Châu Âu trong những năm sau. Cũng từ đó margarine đã giành được thế phân phối quan trọng trong cuộc cạnh tranh với sản phẩm bơ động vật ở nhiều bang thuộc Châu Âu. Lúc đầu margarine không được đánh giá đúng bởi những nhà sản xuất sản phẩm bơ. Những nhà quí tộc có thể làm bất cứ thứ gì để tẩy chai những sản phẩm thay thế tập quán tiêu dùng của họ. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 86 Từ những bắt đầu như trên, margarine được phát triển cùng với trào lưu chế biến ra các sản phẩm cung cấp chất béo. Tính chất của margarine có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu khác nhau trong nấu nướng hàng ngày, chế biến bánh mì và nhiều sản phẩm khác (bảng 6.1). Điều này được phản hồi trên khối lượng của sản phẩm được sản xuất và sử dụng hàng năm. Ở Châu Âu khối lượng này phù hợp với thói quen ăn uống riêng của mỗi nước đó. Ở những nơi được mệnh danh là “đất nước dầu” như Nam Âu, dầu được chế biến theo phương pháp truyền thống (dầu lỏng) được sử dụng chủ yếu; việc tiêu thụ sản phẩm mới như margarine không được sự chấp nhận cao. Trong khi đó, ở những “quốc gia sữa” như Hà Lan và Đan Mạch, margarine được tiêu thụ với số lượng rất lớn. Bảng 6.1. Các dạng margarine theo tiêu chuẩn sản xuất của Luật thực phẩm Châu Âu (2991/94) Nhóm chất béo Dạng sản phẩm Tính chất (dựa vào % chất béo) Mỡ hay chất béo có cấu trúc rắn, dễ dàng sử dụng trong việc hình thành nhũ tương nước trong dầu. Nguồn nguyên liệu: - Dầu thực vật ở dạng lỏng hay rắn, - Mỡ động vật thích hợp cho sự tiêu thụ của người (hàm lượng chất béo sữa không vượt quá 3%) 1. Margarine 2. Margarine chứa ¾ chất béo(1) 3.Margarine chứa 1/2 chất béo(2) 4. Bơ phết bánh (fat spread X%) Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo từ 80-90%. Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo từ 60-62%. Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo từ 39-41%. Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo thay đổi: - ít hơn 39% - từ 41-60% - từ 62-80% Ghi chú: Theo Đan mạch (1) hàm lượng béo 60% (2) hàm lượng béo 40% Nhờ thành công thu được của margarine, hàm lượng mỡ bò được sử dụng làm nguyên liệu trong chế biến dạng sản phẩm này gia tăng rất lớn, vượt quá khả năng của các cường quốc xuất khẩu mỡ bò như Mỹ và Argentina. Trước tình hình này, dầu dừa được đề nghị như nguồn cung cấp chất béo dạng rắn thay cho mỡ bò trong chế biến margarine. Tuy nhiên, lượng dầu dừa vẫn không đủ cung cấp, đồng thời đây là nguyên nhân thúc đẩy giá thành sản phẩm tăng cao. Chính vì thế, việc phát minh ra biện pháp hóa rắn dầu, chuyển dầu từ dạng lỏng sang dạng rắn nhờ quá trình tách phân đoạn và hydrogen hóa ra đời. Dầu hóa rắn trở nên nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định trong công nghiệp chế biến margarine. Ngày nay, margarine được sản xuất chủ yếu từ dầu thực vật. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 87 6.2.2. Cấu trúc của margarine Margarine là dạng nhũ tương nước trong dầu, gồm có 80% chất béo và dầu và 20% là ở dạng dung dịch chứa các thành phần hoà tan trong dầu. Khoảng 20% (ít nhất là 12%) triglycerid của chất béo ở dạng rắn trong điều kiện nhiệt độ phòng, phần còn lại vẫn giữ ở trạng thái lỏng. Pha dầu của margarine hình thành mạng tinh thể chất béo, phần dầu lỏng được nhốt lại và phân bố đều khắp trong hệ thống mạng này . Mỗi đơn vị của mạng lưới có kích thước khoảng 15 - 20 mµ . Sự ổn định cơ học của margarine từ mạng tinh thể cũng tốt như là sự ổn định của hệ nhũ tương. Các giọt nước (có kích thước hơn 5 mµ ) được phân tán rất mịn trong hệ thống mạng này. Thuận lợi lớn nhất của việc sắp xếp có trật tự những giọt nước nhỏ này là giúp ngăn chặn được sự tấn công của vi khuẩn trong hệ nhũ tương: Những giọt nước có kích thước nhỏ hơn vi khuẩn làm cho vi khuẩn không phát triển được. Do yêu cầu đặt ra trong chế biến margarine là hàm lượng chất béo cao và cấu trúc chặt chẽ. Điều này làm cho quá trình liên kết tạo nhũ tương phải được phát triển tối đa. Đây cũng là nguyên nhân tạo động ngược: các bộ phận cấu thành của mạng tinh thể có xu hướng bị phá vỡ bởi liên kết quá mức (overworking).Trong trường hợp này, sự kết tụ của tinh thể được đề nghị nhằm tạo nên sự ổn định cấu trúc trở lại. Các tinh thể vẫn tiếp tục phát triển sau quá trình chế biến và bao gói hoặc để trong chậu; điều này giúp cho margarine chín và cứng. Tính chất dẻo của chất béo - chủ yếu là tính cứng và đặc tính dẻo phụ thuộc chủ yếu vào số lượng tinh thể hiện diện, kích thước, hình dạng, sự phân bố và lực liên kết của chúng tồn tại trong hệ thống. Hỗn hợp chất béo sử dụng trong margarine thường kết tinh ở dạng α , nhưng trong quá trình chế biến, do sự gia tăng nhiệt độ, các tinh thể này chuyển thành dạngβ . Sự biến đổi này phụ thuộc rất lớn vào loại triglycerid hiện diện trong chất béo, hàm lượng, cấu tạo và chiều dài mạch acid béo của từng thành phần và quy luật chuyển pha của chúng. 6.2.3. Thành phần của margarine 6.2.3.1.Hỗn hợp chất béo Việc lựa chọn chất béo trong chế biến margarine dựa theo 3 tiêu chuẩn: tính chất vật lý, giá trị dinh dưỡng (ổn định về mặt sinh lý) và nguồn gốc của chất béo. Việc thay đổi những điều kiện này có tầm quan trọng rất lớn do mỗi hỗn hợp chất béo có thể biến đổi trong giới hạn tương đối rộng. Chính vì thế, những điều kiện trên cần được quan tâm nhằm lựa chọn được hỗn hợp chất béo đạt yêu cầu với giá thấp nhất. Trên thực tế, thành phần hỗn hợp chất béo trong margarine được thay đổi cho phù hợp với quá trình phát triển trên thị trường hơn một thế kỷ qua. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 88 - Năm 1917 hơn 60% hỗn hợp chất béo trong margarine có nguồn gốc từ động vật được tiêu thụ ở Mỹ. nhưng từ năm 1948 đã giảm xuống thấp hơn 2% và thay vào đó là dầu dừa. - Ở Châu Âu vào năm 1930 hơn 40% nguồn nguyên liệu để sản xuất margarine là từ mỡ cá voi. Ngày nay, chất béo có nguồn gốc từ động vật hầu như hoàn toàn không được sử dụng, thay thế vào đó chất béo và dầu có nguồn gốc thực vật đã chiếm ưu thế hơn trong thị trường tiêu thụ ở tất cả các nước. Sự cạnh tranh trong sản xuất margarine trên thị trường Mỹ và Châu Âu càng trở nên gay gắt hơn. Ở Mỹ, dầu bông vải là nguyên liệu phổ biến để sản xuất margarine. Trong khi đó, một vài nơi ở Châu Âu thì điều này hoàn toàn hiếm, bởi giá của nó còn ở mức cao. Chính do sự không ổn định về giá nguyên liệu mà thành phần chất béo trong margarine có thể thay đổi ngay cả trong cùng một nhãn hiệu theo từng thời điểm. 6.2.3.2. Các chất hoà tan trong nước Pha nước chứa các thành phần chất hòa tan trong nước chiếm khoảng 15% - 17% trong hợp phần của sản phẩm margarine và các hợp phần chất hoà tan chứa đựng trong nước. Các thành phần chính hòa tan trong pha nước gồm: - Thành phần sữa: hầu hết các sản phẩm margarine đều chứa chất rắn sữa; tất cả các thành phần trong sữa tạo hợp chất mùi cho sản phẩm nhờ sự sinh ra acid butyric, các hợp chất cetone, lactone… làm cho sản phẩm có mùi vị tốt hơn so với sự tạo mùi của diacetyl. - Các acid hữu cơ như acid citric và acid lactic có tác dụng làm giảm pH sản phẩm, giúp cải thiện chất lượng margarine. pH thấp có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn, tạo sản phẩm có vị tươi; đồng thời sự hiện diện của acid citric sẽ ngăn cản sự nhiễm kim loại như chất sắt trong phức hệ, ngăn cản các biến đổi oxy hóa dầu. - Muối ăn NaCl (hàm lượng 0,2 – 0,3%) làm giảm khả năng hoạt động của vi sinh vật đồng thời muối còn được sử dụng như chất tạo hương cho sản phẩm. Tuy nhiên, đặc tính này còn phụ thuộc vào tập quán sử dụng của từng địa phương. - Các hợp chất mùi có tác dụng cải tiến thêm mùi và ngăn cản sự mất mùi; cũng được sử dụng phụ thuộc vào hoàn cảnh địa lý. - Các hợp chất bảo quản: việc sử dụng các chất bảo quản như acid benzoic và acid sorbic (hàm lượng 0,05 –0,1%) là không cần thiết trong margarine có 80% chất béo, nhưng cần dùng trong hỗn hợp chất béo sử dụng để chế biến margarine với mục đích bảo vệ sản phẩm trong suốt thời gian sử dụng khi đã mở nắp. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 89 - Phụ gia ổn định (chất tạo độ chắc, thickener) được thêm vào trong margarine chứa ½ chất béo hoặc margarine có hàm lượng béo thấp nhằm làm tăng khả năng liên kết, tạo cấu trúc của các dạng sản phẩm này, đồng thời gia tăng thời gian bảo quản. 6.2.3.3. Các chất hoà tan trong chất béo Thành phần chủ yếu của các chất hòa tan trong chất béo là: - Chất nhũ hoá: monoglycerid (nồng độ 0,05–0,15%) hay diglycerid, phospholipid…Các hợp chất này chủ yếu được đưa vào trợ giúp cho quá trình liên kết giữa dầu mỡ và dịch thể trở thành thể nhũ tương đồng nhất và hoá rắn. Trước đây người ta dùng lòng đỏ trứng làm chất nhũ hoá, ngày nay chất nhũ hoá thường được sử dụng ở dạng công nghiệp. - Tác nhân chống hiện tượng dầu bị bắn lên trong quá trình chiên: Sử dụng lechitine nồng độ 0,1 – 0,2% có thể giúp quá trình chiên an toàn hơn, hạn chế hiện tượng văng bắn dầu; đồng thời còn cải thiện chất lượng khối bột nhào, cải thiện độ nở của bánh. - Vitamin: Các vitamin tan trong dầu, cần thiết cho cơ thể và có khả năng chống oxy hóa được thêm vào trong hầu hết các sản phẩm margarine dùng trong gia đình. - Hợp chất màu: chủ yếu làβ - caroten với nồng độ từ 3-8 ppm. 6.2.3. Qui trình sản xuất margarine Quá trình sản xuất margarine bao gồm nhiều khâu phức tạp: (1) hydrogen hóa dầu (chương 5) sau tinh luyện nhằm tạo hỗn hợp chất béo có tính chất phù hợp cho chế biến margarine; (2) phối trộn các thành phần chính: dầu, nước, các thành phần hòa tan trong nước và các thành phần hòa tan trong dầu; (3) nhũ hóa- kết hợp khuấy trộn nhẹ; (4) làm lạnh - tạo kết tinh; (5) xử lý cơ học hay nghiền nhằm phá vỡ khối sản phẩm nhũ hóa có cấu trúc cứng sau làm lạnh, tạo sản phẩm có độ mịn theo yêu cầu. Tùy thuộc từng loại sản phẩm với thành phần khác nhau, quá trình làm lạnh và xử lý cơ học sẽ thay đổi khác nhau. Quy trình tổng quát chế biến margarine được tổng hợp ở hình 6.1. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 90 Dầu tinh luyện Hydro hoá dầu Phối chế Nhũ hoá Làm lạnh Nghiền Đóng gói Thanh trùng Lên men Lactic Sản phẩm Dung dịch đường Sữa bò Hình 6.1. Quy trình tổng quát chế biến margarine 6.2.3.1. Phối trộn Các thành phần được sử dụng trong chế biến margarine được chuẩn bị trước phối trộn. Quá trình phối trộn được tiến hành theo 3 bước: - Trước tiên phối trộn dầu hydro hoá và dầu tinh luyện trong bồn có cánh khuấy, tốc độ cánh khuấy 10 12 vòng/phút, nhiệt độ thay đổi trong khoảng 42 ÷ ÷ 440C. - Các thành phần hòa tan trong dầu được chuẩn bị riêng và phối trộn từ từ vào hỗn hợp dầu. Hai đường hướng khác nhau trong thành phần chế biến margarine được chuẩn bị. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 91 - Sữa và các thành phần hòa tan trong nước cũng được chuẩn bị và phối trộn vào dầu cùng lúc. Sữa cần được thanh trùng và lên men nhằm tạo cho margarine có mùi bơ thiên nhiên. Cách thực hiện: Sữa sau khi thanh trùng cho dung dịch đường đã pha sẵn vào và tiến hành lên men ngay. Việc pha đường vào sữa rồi mới lên men có ưu điểm tạo thuận lợi cho lên men lactic, đặc biệt là những vi sinh vật tạo ra chất thơm. Muốn cho sữa lên men đạt yêu cầu việc lựa chọn và phối hợp khuẩn lactic cần được tiến hành kỹ càng. Sau đó sữa được làm nguội đến 300C và cho vào thiết bị lên men, đưa vào 3 - 5 % nấm men công nghiệp khuấy đều. Quá trình lên men kết thúc khi độ acid sữa đạt mức qui định 60 – 700T, sau đó làm lạnh xuống đến 8 – 90C và giữ nguyên nhiệt độ cho đến khi đem đi nhũ hoá. Nói cách khác, hỗn hợp dầu được chứa trong thiết bị phối trộn ổn định, các thành phần hòa tan trong nước và hòa tan trong dầu được phối trộn vào trong thiết bị theo hai đường dẫn khác nhau với cùng một thời điểm; đồng thời chất nhũ hóa được cho vào sản phẩm theo đường trực tiếp, giúp quá trình nhũ hóa xảy ra thuận lợi. Công thức phối chế tổng quát của sản phẩm margarine được cho ở bảng 6.2 Bảng 6.2. Tỷ lệ phối chế của margarine cơ bản Thành phần Tỷ lệ % Dầu mỡ 82 – 84 Chất đạm 0,5 – 0,74 Muối 0,15 – 2,0 Chất màu tan trong dầu 0,16 – 2,0 Sữa bò 0,3 – 0,7 Chất nhũ hoá 0,7 Đường 0,3 – 0,7 Nước 15 Nhìn chung, việc phối chế công thức sản phẩm thường căn cứ vào hai chỉ tiêu chủ yếu là điểm đông đặc và độ cứng của dầu mỡ. Trên cơ sở đó mà điều chỉnh dầu mỡ thể rắn và thể lỏng theo tỷ lệ nhất định. Thông thường dầu mỡ thể rắn (ngày nay chủ yếu là dầu hydro hoá) chiếm khoảng 70 – 95% còn dầu mỡ thể lỏng chiếm 5 – 30% tổng trọng lượng dầu mỡ của sản phẩm (bảng 1, trang 3). Nhiệt độ nóng chảy và độ cứng của dầu mỡ phối chế sản xuất margarine được điều chỉnh bằng dầu thực thể lỏng, có thể tính ước lượng như sau: cứ 10% dầu thực vật làm giảm nhiệt độ nóng chảy của dầu mỡ phối chế khoảng 10C và giảm độ cứng khoảng 20%. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 92 6.2.3.2. Nhũ hóa Mục đích chính của quá trình nhũ hoá là tạo trạng thái nhũ tương đồng nhất cho hỗn hợp nguyên liệu. Để sản phẩm đạt chất lượng tốt, quá trình nhũ hóa phải được tiến hành thật cẩn thận. Tùy thuộc vào quy trình chế biến được lựa chọn, công đoạn nhũ hóa có thể tiến hành ngay khi các thành phần bắt đầu được phối trộn vào hay sau khi toàn bộ nguyên liệu đã được đưa vào thiết bị nhũ hoá. Trong thiết bị nhũ hoá dưới tác dụng cơ học, hỗn hợp nguyên liệu sẽ phân tán cao độ tạo ra trạng thái nhũ tương. Nhiệt độ khi nhũ hoá thường khống chế ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của nguyên liệu dầu mỡ từ 1 – 2 0C. 6.2.3.3.Làm lạnh nhũ tương Quá trình này giúp cho nhũ tương có khả năng đông đặc và hoá rắn. Nhiệt độ càng thấp thì quá trình đông đặc càng nhanh. Tùy thuộc vào loại thiết bị mà nhiệt độ làm lạnh khác nhau được đề nghị. Cho đến khoảng năm 1955, margarine được nhũ hóa và làm lạnh bằng máy làm lạnh kiểu thùng quay. Nhũ tương chảy thành lớp mỏng trên bề mặt thùng quay sẽ nguội và kết tinh thành lớp với chiều dày từ 0,1 mm - 0,25 mm. Nhiệt độ làm lạnh trong thiết bị này thay đổi trong khoảng từ -12oC đến -18oC (nhiệt độ bên trong của thùng quay). Ngày nay người ta thường làm lạnh bằng thiết bị trao nhiệt bề mặt với tác nhân lạnh là NH3. Với hệ thống này, nhiệt độ bên ngoài thiết bị có thể giảm đến -25oC. 6.2.3.4. Nghiền ép bơ (xử lý cơ học sau làm lạnh) Công đoạn nhồi nhuyễn hay nghiền ép là quá trình phân tán khối nhũ tương sau làm lạnh giúp các bọt khí phân tán đều và mịn trong sản phẩm, margarine đạt được độ đặc, độ xốp nhất định và độ đồng nhất cao. Quá trình được thực hiện trong máy nhồi nhuyễn (hình 6.2) Hình 6.2. Quá trình xử lý cơ học (nghiền ép) trong chế biến margarine Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 93 6.2.3.5. Đóng gói Mục đích của quá trình này nhằm tránh cho sản phẩm tiếp xúc với không khí, tránh sản phẩm bị oxy hoá và bảo quản được lâu hơn. Sau khi nhồi nhuyễn xong, margarine được đóng gói với trọng lượng qui định cho mỗi đơn vị sản phẩm. Nếu đóng gói nhỏ có thể sử dụng máy đóng gói tự động. Margarine sau quá trình đóng gói và tồn trữ vẫn tiếp tục xảy ra quá trình kết tinh hay quá trình chín, giúp sản phẩm có cấu trúc tốt hơn đồng thời phát sinh hương vị. 6.2.4. Các dạng margarine đặc biệt 6.2.4.1. Cream margarine (margarine dạng kem) Cream margarine được sử dụng để phết lên trên thực phẩm. Chính vì thế, dạng sản phẩm này cần phải chế biến với cấu trúc mềm, lạnh và tan chảy dễ dàng ở nhiệt độ không khí. Điều này phụ thuộc rất lớn vào số lượng các tinh thể dạng β hiện diện trong sản phẩm. Thường cream margarine có điểm tan chảy thấp khoảng 30 – 400C, nhưng chúng cần có hàm lượng chất béo cao và phải tan nhanh trong miệng. Dầu dừa thường được sử dụng cho sản phẩm này. 6.2.4.2. Bakery margarine (kem sử dụng trong chế biến bánh kẹo) Bakery margarine có điểm tan chảy cao hơn các sản phẩm margarine sử dụng trực tiếp (thí dụ như cream margarine). Bakery margarine không tan chảy trong miệng, nhưng có khả năng phân tách thành những mảnh vụn riêng biệt trong thời gian dài do sự bể dần của cấu trúc protein tinh bột. Chính đặc tính và chức năng của chúng giúp bánh ngọt tạo được độ mềm dẻo cần thiết. 6.2.4.3.Puff pastry margarine (margarine sử dụng trong chế biến bánh xốp, nhiều bơ) Puff pastry margarine là loại sản phẩm yêu cầu cấu trúc mềm. Trong quá trình chế biến bánh xốp có nhiều bơ, margarine được sử dụng nhằm ngăn cản các lớp bột cán mỏng không bị kết dính vào nhau. Nhờ sự hiện diện của margarine có độ dai cao và tan chảy ở 40 – 440C (cao hơn khi so sánh với bakery margarine), các lớp bánh mỏng này không bị bể vỡ do chúng được lấp đầy bởi margarine vào các lổ hổng, tạo sản phẩm có độ mịn như mong muốn. 6.2.4.4. Margarine chứa ½ chất béo Margarine chứa ½ chất béo được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1964 và nhu cầu về sản phẩm này vẫn phát triển cao trong suốt hơn 30 năm qua. Do đặc tính của sản phẩm Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 94 chứa ít chất béo, sản phẩm này được sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu cho những người có nhu cầu giảm cân nhưng vẫn đảm bảo thực phẩm giữ được hương vị thơm ngon. Giống như các sản phẩm ít chất béo khác, pha nước của margarine chứa ½ chất béo cần được ổn định bằng chất tạo đông do quá trình nhũ hóa chỉ với mạng tinh thể chất béo riêng lẽ không đảm bảo tính ổn định của sản phẩm theo nhiệt độ và hệ quả là thời gian bảo quản ngắn. Cũng vì nguyên nhân này, margarine chứa ½ chất béo thường chứa các chất bảo quản, bởi vì sự phân bố những hạt nước trong sản phẩm này kém hơn nhiều trong margarine thông thường; thêm vào đó chúng dễ bị vi sinh vật gây hư hỏng tấn công và phát triển. Chính vì thế, điểm cốt yếu trong việc sản xuất và sử dụng loại sản phẩm này là đảm bảo xác định được thời gian bắt đầu sử dụng và thời gian sử dụng tại nhà. Thậm chí nếu quá trình sản xuất và điều kiện mở gói không tốt, hay không được bảo quản đúng cách, margarine chứa ít béo dễ dàng bị tan chảy trong khi sử dụng và điều kiện xung quanh, đây có thể là lý do làm cho quá trình hư hỏng xảy ra nhanh. 6.2.5. Tiêu chuẩn chất lượng của margarine - Màu sắc: Có màu vàng của bơ, bề mặt láng bóng, xốp, không nứt hoặc nhăn bề mặt - Mùi: Thơm đặc trưng của bơ - Vị: Có vị mặn của bơ thực phẩm - Margarine phải đảm bảo có các thành phần theo công thức phối chế. - Nhiệt độ nóng chảy gần bằng nhiệt độ cơ thể người 38 – 39 0C. - Độ cứng ở nhiệt độ 15 0C là 100 – 150g/cm 6.2.6. Bảo quản margarine 6.2.6.1. Các hiện tượng hư hỏng của margarine - Margarine bị trở mùi hôi khét do quá trình oxy hoá và thuỷ phân chất béo bởi oxy không khí, sản phẩm đầu tiên được tạo nên là hydroperoxyt. Từ đó tạo nên aldehyt no, không no, cetoacid, ete, epoxyt…gây mùi khó chịu. - Hiện tượng phục hồi mùi: nếu thành phần của dầu mỡ không hợp lý quá nhiều một loại dầu có mùi nào đó, margarine sẽ không thơm ngon mà có mùi của một loại dầu mỡ đó. - Sậm màu bề mặt: nếu giấy gói không tốt, không ngăn cản được quá trình thoát hơn nước, lớp ngoài margarine thoát hơi nước và sẫm màu lại, bị ôi còn bên trong vẫn tốt. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 95 - Bị mốc: Margarine bảo quản một thời gian mà để tiếp xúc với không khí sẽ bị mốc xanh ở trên bề mặt, mốc này có thể ăn sâu vào bên trong làm hỏng margarine. 6.2.6.2. Biện pháp bảo quản margarine Bảo quản margarine chủ yếu là ngăn chặn quá trình oxy hoá, thuỷ phân và sự giảm phẩm chất do mốc, do nhiễm kim loại. Điều kiện bảo quản tốt nhất là khi chế biến xong margarine cần nhanh chóng cho vào kho lạnh, hạn chế cho margarine tiếp xúc với không khí, ánh sáng…Hạn chế cho margarine tiếp xúc với kim loại biến thiên như đồng, sắt… vì các ion kim loại này cũng xúc tác làm tăng nhanh quá trình oxy hoá dầu mỡ. Để bảo quản margarine ta có thể dùng hoá chất hoặc bảo quản lạnh. - Bảo quản ở nhiệt độ thấp: ở nhiệt độ 2 – 7 0C bảo quản không quá 6 tháng. - Bảo quản bằng hoá chất: hoá chất bảo quản margarine chủ yếu là chất oxy hoá và thuỷ phân chất béo như: BHA, BHT, acid ascorbic… là chất chống oxy hoá chất béo rất tốt. Ngày nay người ta thường dùng chất chống oxy hoá chất béo là hợp chất TBHQ 0,01%, kết hợp với acid citric 0,005%. Benzoat Natri có tác dụng tiêu diệt nấm men, nấm mốc, ít có tác dụng với vi khuẩn, liều lượng 0,1%. Sorbat kali hay sorbat natri có vị chua nhẹ, khó tan trong nước lạnh, tan trong nước nóng, có tác dụng tiêu diệt nấm men và nấm mốc, ít có tác dụng với vi khuẩn, liều lượng dùng 0,05 – 0,06%. Thường sử dụng các sorbat vì ít độc, không gây mùi vị lạ cho sản phẩm còn benzoat dễ gây mùi lạ cho sản phẩm margarine làm giảm giá trị cảm quan. Thời gian bảo quản sản phẩm bằng hoá chất cũng không quá 6 tháng. 6.3. SHORTENING Hiện nay các loại dầu thực vật thường được chế biến thành shortening. Shortening là hỗn hợp đồng thể đặc mịn, bóng xốp, màu trắng đục, là sản phẩm hydro hóa của dầu. Trong đó, người ta tiến hành hydro hóa một phần dầu để tạo sản phẩm có độ rắn, dẻo nhất định, thích hợp, có độ ổn định tốt khi sử dụng chiên xào và vẫn giữ lại trong dầu một số glycerid được cấu tạo bởi các acid béo không no cần thiết. Shortening ổn định hơn dầu, ít bị ôi, ít bị trở mùi trong quá trình bảo quản lâu. Shortening có thể gia tăng tính nhũ hóa khi cho thêm từ 4 - 6% mono hay diglycerid. Shortening dùng chiên xào nóng, sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất mì ăn liền và công nghiệp bánh kẹo. Vai trò đặc biệt của shortening trong các sản phẩm này là ngăn cản sự kết dính gluten lại với nhau, nhờ đó tăng độ nở và tạo cấu trúc xốp cho sản phẩm. Ở các nước nói tiếng Anh, thuật ngữ shortening hay mỡ trắng (white fat) được sử dụng để chỉ chất béo dùng chiên sâu (deep frying – chiên nhúng trong dầu). Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 96 Shortening là huyền phù của của tinh thể chất béo (khoảng 1%, chủ yếu ở dạng ổn định β) trong dầu hay mỡ dạng bán lỏng. Điều này chứng tỏ chất béo rắn thật sự chỉ tồn tại như một chất huyền phù và không có khả năng hòa tan. Phụ thuộc vào cấu trúc sản phẩm, shortening được chia làm 2 loại (i) shorteing dạng dẻo (plastic shorteing) và (ii) shortening dạng lỏng (liquid hay pumpable shortening). - Shortening dạng lỏng được sản xuất từ dầu đã được hydro hóa (chứa từ 5-30% triglycerid dạng rắn với điểm nóng chảy cao) và khử mùi từ bồn chứa được gia nhiệt cho tan chảy và bơm đến bồn pha chế. Nhiệt độ dầu được khống chế trong khoảng 50 - 55oC. Tại bồn pha chế, dầu được pha thêm chất chống oxy hóa (BHT) với tỷ lệ 0,2%. Sau đó, dầu được bơm đến hệ thống làm lạnh kết tinh. Để tăng độ xốp cho sản phẩm, không khí được cung cấp liên tục vào dầu (sản phẩm có độ xốp tốt nhất khi sử dung khí N2 hay khí trơ cấp vào). Dầu qua thiết bị làm lạnh kết tinh thành dạng mịn, sau đó tiếp tục qua thiết bị nhồi nhuyễn để hỗn hợp có độ đồng nhất cao trước khi chuyển qua khâu đóng gói, bảo quản. Kích thước tinh thể mong muốn trong sản phẩm này là 5-10 µm. Nhờ vào sự hiện diện ở trạng thái lỏng, shorteing dạng này được sử dụng rộng rãi trong quá trình chiên nhúng trong dầu và ngay cả chiên tiếp xúc do nó dễ dàng bơm vào thiết bị hơn so với chất béo rắn. - Shortening dạng dẻo (plastic shortening) được sản xuất tương tự theo quy trình chế biến margarine nhưng không có quá trình nhũ hóa với pha nước. Chính vì vậy, quá trình kết tinh trong shortening khó xảy ra hơn do không có sự hiện diện của các giọt nước trên bề mặt giao diện với chất béo nhằm thúc đẩu quá trình tạo tinh thể. 6.4. MAYONNAISE Mayonnaise là một dạng sản phẩm dạng nhũ tương dầu trong nước (o/w) có chứa ít nhất 80% dầu thực vật, được dùng với dạng sệt. Ở các nước châu Âu và Hoa Kỳ, mayonnaise đã trở thành món ăn phổ biến và tiêu thụ với lượng rất lớn. Mayonnaise được chế biến bằng cách hòa tan các thành phần gia vị trong nước và cho vào dung dịch nhũ hóa cùng với 1/3 lượng dấm, khuấy đều với tốc độ nhanh dần đến khi dung dịch có độ nhớt cao, đồng nhất, sau đó cho từ từ lượng dầu còn lại vào. Tiếp tục khuấy đến khi tạo được khối nhũ tương đồng nhất, cho lượng dấm còn lại vào đến khi tạo khối đồng nhất (hình 6.3). Cần lưu ý là kích thước tinh thể và sự hình thành nhũ tương phụ thuộc rất lớn vào quá trình hòa tan dầu vào hỗn hợp chất nhũ hóa. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 97 Trứng gà, đập vỏ ↓ Lòng đỏ hay cả trứng ↓ Chất nhũ hóa bổ sung → Khuấy trộn đều (có thể sử dụng hay không) ↓ Gia vị, 1/3 lượng dấm → Khuấy trộn (nhiệt độ < 5oC) ↓ Dung dịch đồng nhất, độ nhớt cao ↓ Nhỏ từ từ các giọt dầu vào → Khuấy trộn ở 70oC ↓ Dấm (2/3) + acid citric → Hợp chất nhũ tương ↓ Tiếp tục khuấy trộn ở 70oC ↓ Sản phẩm Hình 6.3. Sơ đồ tổng quát chế biến mayonnaise Thành phần chủ yếu được sử dụng trong chế biến mayonnaise là: - Dầu thực vật - Chất nhũ hóa (lòng đỏ trứng, hay sử dụng cả lòng đỏ và lòng trắng trứng tùy tập quán mỗi quốc gia) - Dấm (tạo vị và điều chỉnh pH sản phẩm) - Gia vị (đường, muối, mustard) - Các thành phần khác tùy theo loại sản phẩm. Pha dầu của mayonnaise phải là dầu thực vật có độ ổn định cao và không chứa triglycerid dạng tinh thể hay sáp - những thành phần này là nguyên nhân phá vỡ tính ổn định của sản phẩm nhũ tương. Đặc biệt, với hàm lượng dầu 80%, mayonnaise dễ bị biến đổi làm mất tính ổn định do sự phát triển tinh thể tạo nên các giọt dầu kích thước lớn. Để ngăn cản biến đổi không mong muốn này, dầu cần được giữ khoảng 5,5 giờ ở nhiệt độ tủ lạnh trước khi phối trộn. Các loại dầu có giá thấp và trung bình như dầu từ hạt cải dầu, đậu nành, bắp và hướng dương thường được sử dụng trong chế biến mayonnaise thương mại. Tuy nhiên, dầu đậu nành và cải dầu thường được hydro hóa nhẹ trước khi phối chế nhằm làm giảm các acid béo không ổn định có khả năng oxy hóa cao, acid linolenic ra khỏi dầu. Dầu Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 98 cũng cần phải qua giai đoạn đông hóa nhằm tách loại các triglycerid có độ nóng chảy cao. Đối với dầu hướng dương, quá trình tách sáp là một công đoạn quan trọng trước khi đông hóa dầu. 6.5. DẦU CHIÊN Trong quá trình chiên, dầu bị gia nhiệt đến nhiệt độ sôi (khoảng 180oC) nên dễ dàng xảy ra các biến đổi làm giảm phẩm chất dầu. Các biến đổi này có thể ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm chế biến bằng quá trình chiên. Chính vì thế, việc xác định chất lượng dầu chiên cần được quan tâm. Tuy nhiên, do quá trình chế biến và thời gian sử dụng khác nhau, dầu sử dụng cho quá trình chiên tiếp xúc và chiên nhúng trong dầu cũng có yêu cầu khác biệt. - Dầu sử dụng cho chiên tiếp xúc: Dầu sử dụng cho phương pháp này với lượng ít và chỉ sử dụng sau một lần chiên. Chính vì thế, yêu cầu chống sự oxy hóa dầu không quan trọng. Dầu sử dụng theo dạng này chỉ đòi hỏi được làm sạch, không tạo mùi vị xấu cho thực phẩm. Dầu nhóm này được sử dụng phổ biến nhất là dầu olive và dầu mè. - Đối với chiên nhúng trong dầu: dầu hay mỡ là mội trường truyền nhiệt thực sự nên nhiệt độ dầu gia tăng rất cao. Khi thực phẩm được làm chín, nước từ trong thực phẩm sẽ di chuyển ra ngoài ở dạng hơi và đi vào môi trường dầu, kèm theo các hợp chất màu và lipid của thực phẩm - tất cả các thành phần này sẽ phá hủy môi trường dầu. Các biến đổi chính xảy ra đối với dầu trong quá trình chiên nhúng trong dầu: • Sự thủy phân dầu tạo các acid béo tự do, mono- và diglycerid, các glycerol tự do. • Sự oxy hóa dầu tạo các hợp chất bay hơi làm biến đổi mùi, vị dầu do sự hình thành các hợp chất hydroperoxid, kế đến là aldehyd, cetone. • Phản ứng trùng hợp làm gia tăng độ nhớt, hình thành bọt cố định. • Phản ứng tạo sản phẩm mạch vòng làm mất giá trị dinh dưỡng. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng (chiên khoai tây, chiên các sản phẩm ăn nhanh..), yêu cầu cho dầu mỡ có khác biệt. Tuy nhiên, dầu mỡ dùng cho quá trình chiên nhúng trong dầu cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản: không đọng dầu trên bề mặt sản phẩm, không tạo mùi vị lạ và không bị oxy hóa. Chính vì thế, dầu được hydro hóa một phần được đề nghị. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 99 6.6. DẦU SALAD Trong quá trình tiêu thụ dầu salad, điều quan trọng nhất là dầu không bị vẩn đục và không có cặn (chủ yếu do chất béo kết tinh hay sáp) khi được giữ ở nhiệt độ tủ lạnh. Chính vì thế, một trong những công đoạn quan trọng trong quá trình xử lý loại dầu này là đông hóa. Dầu được sử dụng làm dầu trộn salad đòi hỏi phải đạt tiêu chuẩn về độ trong ở nhiệt độ thấp (cold test). Kết quả kiểm tra sự hiện diện hàm lượng chất rắn trong các loại dầu ở bảng 6.3 cho thấy, dầu cọ không được sử dụng làm dầu trộn salad. Tuy nhiện, việc sử dụng quá trình tách phân đoạn (chương 5) thu olein có thể cải thiện được đặc tính dầu cọ. Ở một số quốc gia, việc sử dụng chất ức chế sự kết tinh được đề nghị trong luật thực phẩm. Bảng 6.3. Hàm lượng chất rắn ở trong các loại dầu theo nhiệt độ (thấp) Loại dầu 0oC 5oC 10oC Loại dầu 0oC 5oC 10oC Dầu đậu nành < 0,5 0 0 Dầu hạt lanh < 1,5 < 1 0 Dầu bông < 0,5 0 0 Dầu hạt rum 0 0 0 Dầu hoa hướng dương 0 0 0 Dầu bắp < 0,5 0 0 Dầu đậu phộng < 6 < 4 < 2 Dầu hạt cải dầu < 1 0 0 Dầu cọ - - 50 Dầu hạt mè < 1,2 Dầu hạt olive < 0,5 0 0 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Chu Phạm Ngọc Sơn, 1983. Dầu mỡ trong sản xuất và đời sống. Nhà xuất bản thành phố Hồ Chí Minh. Dickinson, E. and Rodríguez Patino J. M. , 2001. Food Emulslons and Foams: Interfaces, Interactions and Stability. International Journal of Food Science and Technology, 36, 223–228 pp. Hamilton, R.J. and Bhati, A. (eds), 1980. Fats and oils: Chemistry and Technology, London: Applied Science Publishers. Hoffmann, G., 1989. The chemistry and technology of edible oils and fats and their high fat products, Academic press. Hui, Y.H., 1996. Bailey’s industrial oil and fat product (volume 1-5), fifth edition. NewYork, A Wiley-Interscience Publication. Jose´ E. Moros, Jose´ M. Franco and Crı´spulo Gallegos, 2002. Rheology of spray- dried egg yolk-stabilized emulsions. International Journal of Food Science and Technology, 37, 297±307 pp Kitrigin V.P., 1981. Chế biến hạt dầu. Nhà xuất bản Nông nghiệp. Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyễn Nam Vinh, 1993. Kỹ thuật ép dầu và chế biến dầu mỡ thực phẩm. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Snyder, H.E. and Kwon, T.W., 1987. Soybean Utilization, An Avi Book, 74-130 pp. Van Dalen, G. Determination of the water droplet size distribution of fat spreads using confocal scanning laser microscopy. Journal of Microscopy, Volume 208, 116 – 124 pp. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn