CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KEM

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KEM. Kem (Ice cream) hay còn được gọi là cà lem là một loại thực phẩm đông lạnh, có vị ngọt và thường được dùng làm món ăn nhẹ hay tráng miệng. Món này có thể được làm từ sữa hoặc kem và có hương vị với chất làm ngọt, đường hoặc chất tạo hương thay thế hoặc các phụ gia thực phẩm khác, chẳng hạn như ca cao hoặc vani. Chất tạo màu thường được thêm vào, ngoài các chất ổn định. Hỗn hợp làm kem được khuấy trộn để kết hợp các không gian không khí và làm mát dưới điểm đóng băng của nước để ngăn không cho tinh thể băng phát hiện được, tạo được thành phẩm là bọt mịn, bán rắn, rắn ở nhiệt độ rất thấp (dưới 2 °C hoặc 35 °F). Hỗn hợp trở nên dễ tạo hình hơn khi nhiệt độ tăng lên. Kem lạnh được phục vụ thành nhiều món ăn, có thể dùng thìa hoặc liếm từ kem ốc quế. Ngoài ra cũng có thể chế biến làm bánh táo, hoặc là một thành phần trong cốc soda kem hoặc float kem, kem mứt trái cây (sundae), sữa lắc, bánh kem lạnh và thậm chí các món nướng như bánh kem lạnh nướng Alaska với phần trứng đường meringue phủ lên trên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KEM

Môn: Công nghệ chế biến sữa

Nhóm:…

GVHD: ………

Tp Hồ Chí Minh, tháng 3/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

2.3.1 Ưu điểm 21

Hình 2 10 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất kem (quy trình 2) 20

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Thành phần, nguyên liệu chính dùng trong sản xuất kem 8

LỜI MỞ ĐẦU

Với cuộc sống ngày càng tiện lợi và hiện đại như ngày nay, nhu cầu ăn uống của con người cũng có sự thay đổi rõ rệt Từ "ăn no, mặc ấm" sang "ăn ngon, mặc đẹp" con người ngày càng chú trọng vào các món ăn nhanh, tiện lợi nhưng vẫn phải hấp dẫn về mùi vị Đáp ứng nhu cầu đó, nhiều thực phẩm mới lạ độc đáo đã được ra mắt trên thị trường Tuy nhiên có một vài loại thực phẩm đã gắn liền tuổi thơ với nhiều người, khó lòng thay đổi.

Đó là kem, một sản phẩm mát lạnh từ sữa mà bất cứ trẻ em nào cũng mê mẩn, nhất là vào những dịp hè nóng bức Để phù hợp với xu hướng hiện đại hóa, công nghiệp hóa của đất nước, việc công nghệ sản xuất kem ra đời là vô cùng cần thiết

Thông qua bài tiểu luận “Công nghệ sản xuất kem” của nhóm sẽ giúp mọi người hiểu được công nghệ sản xuất kem cũng như các thiết bị được sử dụng trong trong quy trình Bài tiểu luận của nhóm 12 chúng em có thể sẽ có những sai sót, mong sẽ nhận được những góp ý từ thầy cô để chúng em hoàn thiện bài tiểu luận.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KEM 1.1 Giới thiệu chung

Kem (Ice cream) hay còn được gọi là cà lem là một loại thực phẩm đông lạnh, có vị ngọt và thường được dùng làm món ăn nhẹ hay tráng miệng.

Món này có thể được làm từ sữa hoặc kem và có hương vị với chất làm ngọt, đường hoặc chất tạo hương thay thế hoặc các phụ gia thực phẩm khác, chẳng hạn như ca cao hoặc vani Chất tạo màu thường được thêm vào, ngoài các chất ổn định Hỗn hợp làm kem được khuấy trộn để kết hợp các không gian không khí và làm mát dưới điểm đóng băng của nước để ngăn không cho tinh thể băng phát hiện được, tạo được thành phẩm là bọt mịn, bán rắn, rắn ở nhiệt độ rất thấp (dưới 2 °C hoặc 35 °F) Hỗn hợp trở nên dễ tạo hình hơn khi nhiệt độ tăng lên.

Kem lạnh được phục vụ thành nhiều món ăn, có thể dùng thìa hoặc liếm từ kem ốc quế Ngoài ra cũng có thể chế biến làm bánh táo, hoặc là một thành phần trong cốc soda kem hoặc float kem, kem mứt trái cây (sundae), sữa lắc, bánh kem lạnh và thậm chí các món nướng như bánh kem lạnh nướng Alaska với phần trứng đường meringue phủ lên trên.

1.2 Tổng quan về nguyên liệu

1.2.1 Sữa và các sản phẩm từ sữa

Tạo nên giá trị dinh dưỡng và hương vị cho kem Sữa dùng cho sản xuất kem có thể

là sữa tươi, sữa bột nguyên cream, sữa bột gầy, chất béo từ sữa như cream, bơ, hay chất béo khan Yêu cầu quan trọng đối với sữa làm kem là phải có hàm lượng chất béo cao, lượng chất béo trong sữa là yếu tố giúp tạo nên cấu trúc đặc trưng của sản phẩm.

1.2.2 Đường

Đường giúp tạo vị ngọt, hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, tăng giá trị dinh dưỡng và góp phần tạo cấu trúc sản phẩm Ngoài đường lactose có sẵn trong sữa, thường sử dụng đường saccharose, đường nghịch đảo và syrup giàu fructose.

Ở Mỹ và Châu Âu còn sử dụng chất ngọt nghèo giá trị dinh dưỡng như sorbitol, aspartam, polydextrose để sản xuất kem phục vụ cho người bị tiểu đường hay béo phì.

1.2.3 Chất béo

Chất béo là thành phần chủ yếu tham gia vào cấu trúc của kem, có thể sử dụng dầu thực vật như dầu đậu nành, dầu cải, dầu dừa hay dầu hướng dương kết hợp với chất béo của sữa để sản xuất kem Hàm lượng chất béo có thể chiếm 2 ÷ 5 khối lượng kem thành phẩm.

1.2.4 Chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa có vai trò tăng khả năng liên kết giữa các hạt cầu béo, điều này quyết định lớn đến khả năng giữ nước của kem Trong sản xuất kem có thể sử dụng chất nhũ hóa thông dụng như lòng đỏ trứng nhưng giá thành thường khá cao, ngoài ra có các loại chất nhũ hóa khác rẻ tiền hơn như mono hay diglyceride, các ester của sorbitol hay của các phân tử đường

1.2.5 Chất ổn định

Các chất ổn định tạo ra mạng lưới không gian để hạn chế sự chuyển động tự do của các phân tử nước, nhờ đó trong quá trình lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu để sản xuất kem, các tinh thể đá xuất hiện sẽ có kích thước nhỏ, kem trở nên đồng nhất.

Chất ổn định dùng cho sản xuất kem thường có bản chất protein như gelatin, casein, albumin, globuline hay carbohydrate như agar-agar, gum arabic, carrageenan,…

1.2.6 Chất tạo hương

Hương liệu cùng với sự tạo hình kem tạo ra sự đa dạng cho sản phẩm kem Các loại hương liệu thường sử dụng như vanilla, mùi cam, mùi sầu riêng, dâu, chocolate, mùi cà

phê, cacao Chúng được trích ly từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học Ngoài ra, trong sản xuất kem, người ta cũng có thể bổ sung thịt quả cắt nhỏ, các loại hạt (hổ đào, hạnh nhân, phi, hạch, hồ trăn, đậu phộng, điều ), bột cacao, dịch chocolate Những nguyên liệu trên ngoài mục đích tạo hương còn giúp tăng giá trị dinh dường cho kem thành phẩm.

1.2.7 Chất màu

Màu sắc tạo sự lôi cuốn hấp dẫn cho kem từ cái nhìn đầu tiên Các nhóm sản phẩm cần tạo màu là các sản phẩm kem có hương vị trái cây Kem có hương vị trái cây nào thì cần có màu của loại trái cây ấy, ví dụ như kem nho cần có màu nâu đỏ, kem sầu riêng có màu vàng Nhóm chất màu tự nhiên có độ bền màu kém hơn so với chất màu tổng hợp trong điều kiện sản xuất công nghiệp Việc sử dụng chất màu tuần theo quy định sử dụng phụ gia ở mỗi quốc gia.

Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất kem được tóm tắt ở Bảng 1.1

Bảng 1 1 Thành phần, nguyên liệu chính dùng trong sản xuất kem

Chất béo - Cream, dầu bơ, bơ

Đường - Glucose, Fructose, lactose

Tăng hàm lượng chất khô, tạo vị ngọt

carrageenan tạo cấu trúc Hương

Các loại hương tự nhiên và tổng hợp như: vani, cacao, chocolate,…

Tạo hương thơm, tăng giá trị cảm quan

2.1.2 Thuyết minh quy trình

2.1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu trước khi sản xuất

- Các nguyên liệu khô như: bột sữa, bột sữa gầy, chất ổn định sẽ được đem đi cân.

Que

ThùngBao bì

Kem que

Xếp thùngBao góiTháo khuônLạnh đông (kết thúc)Xếp que vào khuônLạnh đông (sơ bộ)

Đổ khuônLàm lạnh sơ bộ

Ủ chínThanh trùngĐồng hóaPhối trộnNguyên liệu

- Các nguyên liệu dạng lỏng như: sữa tươi, chất màu, chất tạo nhũ, sẽ được dem cân hoặc đo thể tích để xác định hàm lượng sử dụng.

- Riêng các chất như Cream, bơ phải được gia nhiệt lên từ 35-50oC để dễ dàng hơn trong việc phối trộn và dễ bơm chúng vào trong các thiết bị ống dẫn nguyên liệu.

Ở nhà máy sẽ trang bị nhiều bể trộn có thể tích tương ứng với công suất hàng giờ (được xác định bởi công suất của thiết bị thanh trùng) để đảm bảo quá trình này diễn ra liên tục Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng các thành phần khô được trộn đều trong bể trộn tránh sự vón cục của hỗn hợp Hỗn hợp sau khi trộn phải đạt chuẩn, cần có :

- Trộn đều tất cả thành phần khô với một phần đường trước khi thêm phần đường còn lại.

- Rây và từ từ thêm các thành phần khô này vào chất lỏng Sau đó từ từ khuấy trộn đều toàn bộ hỗn hợp.

- Một số nguyên liệu khô như sữa bột sẽ được thêm vào theo một đơn vị trộn cùng với nước Chúng sẽ được lưu thông, việc này sẽ giúp hút bột vào dòng chảy.

Thiết bị chính bao gồm: bồn trộn

Nguyên lý hoạt động: nguyên liệu được đưa vào trực tiếp vào thùng chứa thông qua cửa cấp liệu Sau đó, các cách đảo sẽ liên tục chuyển động để xóc đảo nguyên liệu Trong quá trình này, các vật liệu sẽ va chạm vào nhau và va đập với thành của thùng chứa, từ đó tạo ra lực ma sát, giúp nguyên liệu được trộn đều Ngoài chuyển động của các cách trộn, một số loại máy còn kết hợp cả chuyển động lắc đều của thùng chứa để tăng khả năng đảo trộn Sau khi đã trộn đều, nguyên liệu sẽ được xả ra ở của tháo nguyên liệu phía dưới đáy của thiết bị.

❖ Thêm vào gelatin để tăng độ nhớt

Gelatin sau khi trộn kỹ với đường mới được phép cho vào hỗn hợp, và thường được thêm vào lúc lạnh Hoặc cũng có thể được rắc lên trên bề mặt chất lỏng lạnh và để trong khoảng 30 phút trước khi được làm nóng.

Một phương pháp khác là ngâm gelatin vào nước, sau đó đun nóng ngay lập tức để hòa tan gelatin Cuối cùng thêm vào hỗn hợp trong bể ủ:

- Nếu natri alginate được sử dụng làm chất ổn định, hãy thêm khi đang ở giai đoạn gia nhiệt khi hỗn hợp đạt được nhiệt độ khoảng 66°C.

- Nếu dùng loại bơ hoặc kem đông lạnh, hãy cắt chúng thành những miếng nhỏ và thêm vào hỗn hợp, cho phép tan chảy hoàn toàn trước khi áp dụng nhiệt độ thanh trùng.

Hương vị sẽ được thêm vào ngay trước khi đông lạnh hỗn hợp Vì chúng dễ bay hơi

và thoát ra ngoài nếu thêm vào trước khi thanh trùng.

2.1.2.3 Đồng hóa

Mục đích: quá trình đồng hóa làm giảm kích thước các hạt béo, phân tán đều trong hỗn hợp, chuẩn bị cho quá trình thanh trùng Quá trình này nhằm tạo thành một nhũ tương tốt hơn và góp phần tạo ra kem mịn hơn Quá trình đồng hóa cũng đảm bảo rằng các chất nhũ hóa và chất ổn định được trộn đều và phân bố đều trong hỗn hợp kem trước khi nó được đông lạnh.

Hỗn hợp kem được đồng nhất hóa (2500 đến 3000 psi).

Cách tiến hành: hỗn hợp nguyên liệu từ thiết bị trộn vào thiết bị gia nhiệt bản mỏng

để gia nhiệt sơ bộ, nhiệt độ là 60oC, nhiệt độ ra là 70oC Sau đó thiết bị được đưa vào máy đồng hóa hỗn hợp hai giai đoạn, giai đoạn đầu là 200 bar, giai đoạn sau là 40 bar.

Thiết bị chính: thiết bị đồng hóa 2 cấp.

Nguyên lý hoạt động: Khi sản phẩm di chuyển qua khe hẹp của van đồng hóa, năng lượng được lưu trữ trong dòng chất lỏng áp suất cao sẽ nhanh chóng được chuyển thành dòng chất lỏng vận tốc cao Một sự kết hợp của lực đẩy, nổ và lực cắt làm phá vỡ các hạt

lơ lửng làm chúng phân tán trong hệ nhũ tương.

- Sản phẩm chưa đồng hóa đi vào “Valve Seat” ở áp suất cao, vận tốc nhỏ.

- Khi đi vào khoảng hở giữa “Valve” và “Seat” (khoảng hở có thể điều chỉnh được), vận tốc tăng nhanh, áp suất giảm xuống.

- Lúc này năng lượng cực kì lớn được giải phóng gây ra sự hỗn loạn và sự khác biệt

về áp suất cục bộ làm xé tan các hạt.

- Sản phẩm đồng hóa va chạm vào “Impact ring” và thoát ra ở áp suất đủ để chuyển sang bước kế tiếp.

2.1.2.4 Thanh trùng

Mục đích: là ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật và enzyme trong nguyên liệu.

Cách tiến hành: hỗn hợp từ quá trình đồng hóa, được quy trở về thiết bị trao đổi nhiệt để thanh trùng và làm nguội, nhiệt độ thanh trùng là 85oC, thời gian lưu nhiệt là 40 giây.

Hình 2 SEQ Hình_2 \* ARABIC 4.

Nguyên lý hoạt động

Thiết bị chính: thiết bị thanh trùng dạng tấm

Nguyên lý làm việc: Đây là loại thiết bị làm việc liên tục ở áp suất hơi nước cao hơn

áp suất khí quyển Cấu tạo của thiết bị nhờ các khoang chứa nước quả đặt xen kẻ với các khoang chứa chất tải nhiệt, và nước quả chảy trong khoang kín chỉ bằng một lớp mỏng, lại được truyền nhiệt từ 2 mặt nên thời gian thanh trùng rất nhanh.

2.1.2.5 Ủ chín (lão hóa)

Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lạnh đông tiếp theo quá trình ủ chín giúp kem sau quá trình lạnh đông có tính chất: ổn định protein sẽ được hydrate hóa hoàn toàn, một phần chất bóe sẽ kết tinh, một số phân tử protein sẽ hấp thụ lên bề mặt tiếp xúc giữa các hạt béo và pha liên tục trong hỗn hợp.

Các biến đổi:

- Chất ổn định sẽ hút nước 

- Mỡ bơ (Butterfat) sẽ hóa rắn và kết tinh

- Các protein cũng tham gia vào quá trình ổn định bằng cách hút nước và trương phồng.

- Độ nhớt của hỗn hợp tăng lên và làm thay đổi vẻ bên ngoài của sản phẩm giúp chúng trở nên bóng và mịn Độ nhớt phù hợp là rất cần thiết vì nó ảnh hưởng đến

sự tràn ngập (overrun) cần thiết trong quá trình làm kem Hỗn hợp quá nhớt sẽ là không lý tưởng vì nó sẽ không đạt được độ tràn ngập mong muốn.

- Sẽ có rất ít không khí xuất hiện trong hỗn hợp, tạo thành hỗn hợp kem có độ ẩm và đặc.

Thiết bị chính: Bồn lão hóa- ủ chín

Hỗn hợp nguyên liệu được làm lạnh từ 2-4oC, đưa vào thiết bị ủ chín và ủ ở nhiệt độ 2-4oC trong thời gian ủ là 5 giờ.

Nguyên tắc hoạt động: Bồn lão hóa- ủ chín được chế tạo bằng thép không gỉ, bên ngoài là lớp vỏ áo để làm lạnh và một lớp cách nhiệt để giảm sự tổn thất năng lượng trong quá trình sử dụng, bên trong có cách khuấy hoạt động liên tục chậm trong suất quá trình ủ chín- lão hóa.

2.1.2.6 Lạnh đông sơ bộ

Mục đích: là thổi một lượng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để tăng thể tích, lạnh đông một phần nước trong hỗn hợp, tạo các tinh thể đá với kích thước nhỏ nhất và đồng nhất, đồng thời phân bố đều các tinh thể đá này trong hỗn hợp. 

Cách tiến hành: hỗn hợp sau quá trình ủ chín có nhiệt độ từ 0-4ºC được bơm vào thiết bị lạnh đông, tại cửa vào hỗn hợp sẽ được trộn với không khí vô trùng sao cho thể tích hỗn hợp nguyên liệu tăng 100% ( lưu ý không khí được xử lý quá hệ thống lọc khí, sấy khí ) Quá trình lạnh đông diễn ra rất nhanh, Nhiệt độ hỗn hợp sẽ được hiệu chỉnh từ (-2ºC) – (-7ºC)

Thiết bị: làm lạnh nhanh

Nguyên tắc hoặc động: phần chính của thiết bị lạnh đông là 2 ống hình trụ nằm ngang, một lớn, một nhỏ, đồng trục và được đặt lồng vào nhau Mặt ngoài thân ống trụ lớn, là một lớp vỏ áo chứa các tác nhân làm lạnh cách nhiệt Tại vị trí trục là trục khuấy với các thanh khuấy có gắn dao cạo Chúng có chức năng cạo sác phần hỗn hợp nguyên liệu bị đóng dính trên bề mặt của ống hình trụ lớn Thân ống hình trụ nhỏ được đục lỗ có chức năng giúp cho hỗn hợp nguyên liệu đặt được trạng thái xốp và đồng nhất.

Sản phẩm kem sau khi rời khỏi tủ đông sẽ có kết cấu tương tự như đá mềm, do đó cần phải được đưa vào các bể làm cứng, sau đó đến đổ khuôn và cuối cùng là đóng gói.

Quá trình làm đông liên tục tạo điều kiện cho sự đóng băng nhanh hơn dẫn đến hình thành các tinh thể băng rất nhỏ.

❖ Tràn ngập

Đây là thể tích của kem thu được vượt quá thể tích của hỗn hợp Nó được thể hiện dưới dạng phần trăm vượt.

Lượng không khí kết hợp vào hỗn hợp phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp đó.

Sự tràn ngập được quy định nhằm tạo ra một sản phẩm có kết cấu và độ ngon miệng phù hợp.

Quá nhiều không khí sẽ dẫn đến chất lượng kem mềm mịn, không có tuyết, trong khi quá ít không khí sẽ dẫn đến một loại kem sũng nước và nặng.

Nguyên tắc chung: Hỗn hợp có tổng hàm lượng chất rắn cao cho thấy tỷ lệ kết hợp không khí cao hơn so với các chất có tổng hàm lượng chất rắn thấp hơn.

Thông thường, lượng tràn ngập nên gấp 2 – 3 lần tổng lượng chất rắn của hỗn hợp kem.

Những yếu tố cần cân nhắc về tỉ lệ tràn ngập:

- Các quy định pháp lý quy định tỷ lệ phần trăm tràn ngập (KEBS yêu cầu tỉ lệ tràn ngập phải dưới 100%).

- Tổng chất rắn: lượng tràn ngập nên gấp 2 – 3 lần tổng lượng chất rắn

- Các loại hương vị được sử dụng: khi sử dụng trái cây và các loại hạt sẽ làm tỉ lệ tràn ngập thấp hơn

- Chi phí sản xuất kem so với giá bán của sản phẩm.

thực hiện tiếp quá trình lạnh đông làm tăng độ cứng cho sản phẩm Thời gian cấp đông từ 5-45 phút

Kem sẽ đưa vào các khuôn với các hình dạng khác nhau Sau đó được bọc bằng giấy Glassine (giấy chịu dầu) trước khi bước vào quá trình làm cứng.

Thiết bị: máy rót kem, máy đóng gói

được năng suất cao và hiệu suất chu kỳ sản xuất tối đa.Cấu tạo hoàn toàn từ thép không

gỉ Tất cả các chức năng chính đều được vận hành bằng cơ khí Sử dụng khí nén và các linh kiện điện tử chính hãng dễ tìm ở khắp nơi trên thế giới. 

Tất cả các trạm (rót, máy hút, nạp que, v.v ) đều có thể điều chỉnh và di chuyển dễ dàng dọc theo 2 đường ray được bọc chắn chắn quanh thân máy Mỗi trạm có thể được điều chỉnh độc lập ngay cả khi đang vận hành.

Bảng xoay chứa các khuôn là một mảnh đơn cứng, được chế tạo từ thép không gỉ.

Sự chú tâm đặc biệt trong thiết kế nhằm đáp ứng cho các yêu cầu nghiêm ngặt về sức khỏe và an toàn Máy được trang bị các bậc thép không gỉ, bậc lên xuống và trục lan can theo mạng lưới giúp dễ dàng cho người vận hành làm việc và truy cập vào từng trạm Thành phẩm được gói tự động bằng máy đóng gói cho ra dạng dòng chảy.

Hình 2 SEQ Hình_2 \* ARABIC

8 Máy rót kem, đóng gói

2.1.2.8 Làm cứng và lưu trữ

Mục đích: Quá trình làm cứng sẽ hoàn thành quá trình đóng băng kem, giúp ổn định sản phẩm và không bị tan chảy quá nhanh Kĩ thuật đóng băng nhanh sẽ mang lại cho sản phẩm một kết cấu đạt chuẩn Ngoài ra còn đem lại hiệu quả kinh tế cho quá trình sản xuất Kem sau khi đóng gói sẽ bước vào quá trình làm cứng ở nhiệt độ từ -20°C đến - 40°C trong khoảng 6 – 8 giờ cho các gói lớn và 30 phút cho các gói nhỏ hơn.

Sau bước làm cứng, kem sẽ được bảo quản ở nhiệt độ ≤25°C Thời gian trữ kho là khoảng 9 tháng

2.2 Quy trình 2

2.2.1 Sơ đồ quy trình

2.2.2 Thuyết minh quy trình

Điểm khác biệt so với quy trình 1: Sử dụng phương pháp phân riêng bằng membrane để tách VSV thay cho phương pháp thanh trùng

Membrane: là quá trình phân tách các cấu tử có phân tử lượng khác nhau nhưng cùng hòa tan trong một pha lỏng hoặc tách cấu tử rắn có kích thước rất nhỏ ra khỏi pha lỏng hoặc pha khí

Cơ chế của quá trình phân riêng bằng membrane là dưới tác động của các yếu tố như

áp lực (động lực chủ yếu) , điện trường thì các cấu tử có đường kính nhỏ hơn đường kính mao quản của membrane sẽ đi qua membrane và được gọi là dòng permeate, còn các cấu

tử không đi qua membrane được gọi là dòng retentate

2.3 Ưu nhược điểm quy trình

2.3.1 Ưu điểm

Quy trình 1:

- Tái sử dụng nhiệt từ quá trình thanh trùng để tiết kiệm nhiên liệu

- Đồng hóa trước rồi mới thanh trùng để làm tăng hiệu quả truyền nhiệt

- Tiết kiệm chi phí

Quy trình 2:

- Sử dụng phương pháp phân riêng bằng membrane để tách VSV mà không cần phải thanh trùng sẽ giúp giữ được các thành phần dinh dưỡng

- Tiết kiệm nhiên liệu

- Công nghệ hiện đại

2.3.2 Nhược điểm

Quy trình 1:

- Khó vệ sinh, nhất là các đường ống quá trình thanh trùng

Quy trình 2:

- Tốn chi phí thay màng lọc khi sử dụng

CHƯƠNG 3 BÀI BÁO KHOA HỌC

Preparation of camellia oil oleogel and its application

in an ice cream system

Xinyu Jing a,1 , Zihan Chen a,1 , Zonghui Tang a , Yuting

Tao a , Qiuye Huang a , Yisu Wu a,b , Haiwei Zhang a ,

Xueling Li a , Jin Liang a , Zhengquan Liu a , Huimei Cai

a ,Hang Xiao c , Yue Sun a,*

a Anhui Engineering Laboratory for Agro-products

Processing, State Key Laboratory of Tea Plant Biology

and Utilization, School of Tea & Food Science,

International Joint Laboratory on Tea Chemistry and

Health Effects Anhui Agricultural University, Anhui

Agricultural University, Hefei, China

b Anhui Province Key Laboratory of Analysis and

Detection for Food Safety, Technical Center for Hefei

Customs, Hefei, China

c Department of Food Science, University of

Massachusetts, Amherst, MA, 01003, USA

This research explored the use of oleogel which was

comprised of camellia oil instead of solid fat in ice

cream, and not only optimized the process of oleogel ice

cream production by single factor response surface

experiment, but also characterized it By comparing

Điều chế oleogel dầu hoa trà và ứng dụng của nó trong

hệ thống làm kem

Xinyu Jing a,1 , Zihan Chen a,1 , Zonghui Tang a , YutingTao a , Qiuye Huang a , Yisu Wu a,b , Haiwei Zhang a ,Xueling Li a , Jin Liang a , Zhengquan Liu a , Huimei Cai a

, Hang Xiao c , Yue Sun a,*

a Phòng thí nghiệm kỹ thuật chế biến nông sản An Huy,Phòng thí nghiệm trọng điểm cấp nhà nước về sinh học và

sử dụng cây chè, Trường Khoa học chè & thực phẩm,Phòng thí nghiệm chung quốc tế về hóa học chè và ảnhhưởng sức khỏe Đại học nông nghiệp An Huy, Đại họcnông nghiệp An Huy, Hợp Phì, Trung Quốc

b Phòng thí nghiệm trọng điểm về phân tích và phát hiện

an toàn thực phẩm của tỉnh An Huy, Trung tâm kỹ thuậthải quan Hợp Phì, Hợp Phì, Trung Quốc

c Khoa Khoa học Thực phẩm, Đại học Massachusetts,Amherst, MA, 01003, USA

THÔNG TIN BÀI VIẾT

Từ khóa:

Dầu hoa tràOleogelKemAxit béo

Bề mặt đáp ứng

TÓM TẮTNghiên cứu này khám phá việc sử dụng oleogel bao gồmdầu hoa trà thay vì chất béo rắn trong kem và không chỉtối ưu hóa quy trình sản xuất kem oleogel bằng thínghiệm bề mặt phản ứng một nhân tố, mà còn mô tả đặcđiểm của nó Khi so sánh kem oleogel với hai loại kem

oleogel ice cream to two ice creams (camellia oil ice

cream and butter ice cream), the results showed that the

overrun rate of oleogel ice cream was higher than

camellia oil ice cream, and the melting rate was lower

than that of butter ice cream Besides, the hardness of

camellia oleogel ice cream was moderate, and the first

dropping time of oleogel ice cream was no significant

difference with the butter ice creams, whereas longer

than that of camellia oil ice cream Both the viscosity

and fat globule instability of the oleogel ice cream was

the highest The unsaturated fatty acids (UFA) content

of the oleogel ice cream was significantly increased

compared with the butter ice cream Overall, the

comprehensive properties of oleogel ice cream were the

best This research expanded the application of oil gel

and provided a reference for the development of ice

cream products

1. Introduction

As a common summer dessert, ice cream is deeply

loved by consumers for its delicate taste and flavor The

global ice cream market has reached near USD 50

billion in recent years, but the traditional ice cream often

contains trans fatty acids (TFA), which is not suitable

for the longterm consumption of sub-healthy people

with hypertension, hyperlipidemia, hyperglycemia and

coronary heart disease, etc (Dawczynski & Lorkowski,

2016; Makarewicz-Wujec, Dworakowska, &

Kozlowska-Wojciechowska, 2018) In short, while

ensuring the taste and quality of ice cream, the

development of nutritional ice cream will become the

trend of ice cream in the future (Cruz, Antunes, Sousa,

Faria, & Saad, 2009; Perera & Perera, 2021)

Oleogel, which are solid fat with a three-dimensional

network structure obtained by adding a gelling agent to

liquid oil, are one of the hot spots of oil processing and

utilization in recent years (Jang, Bae, Hwang, Lee, &

Lee, 2015) It was reported that oleogel could replace

solid fats in the food industry (Adili, Roufegarinejad,

Tabibiazar, Hamishehkar, & Alizadeh, 2020) For

example, different types of oleogels were prepared by

several gelators, respectively Their applications in

cookies were also compared (Li et al., 2021) Espert et

al used oleogels to replace oil in chocolate to reduce the

(kem dầu hoa trà và kem bơ), kết quả cho thấy tỷ lệ chảyquá của kem oleogel cao hơn kem dầu hoa trà và tỷ lệ tanchảy thấp hơn so với kem bơ kem Bên cạnh đó, độ cứngcủa kem dầu hoa trà ở mức trung bình, thời gian đông đặclần đầu của kem dầu hoa trà không khác biệt nhiều so vớikem bơ, ngược lại lâu hơn kem dầu hoa trà Cả độ nhớt và

sự không ổn định của hạt chất béo của kem oleogel là caonhất Hàm lượng axit béo không bão hòa (UFA) của kemoleogel tăng đáng kể so với kem bơ Nhìn chung, các đặctính toàn diện của kem oleogel là tốt nhất Nghiên cứunày đã mở rộng ứng dụng của oleogel và cung cấp tài liệutham khảo để phát triển các sản phẩm kem

1. Giới thiệu

Là một món tráng miệng phổ biến trong mùa hè, kemđược người tiêu dùng vô cùng yêu thích vì hương vị thơmngon và tinh tế Thị trường kem toàn cầu đã đạt gần 50 tỷUSD trong những năm gần đây, nhưng kem truyền thốngthường chứa axit béo chuyển hóa (TFA), không phù hợp

để sử dụng lâu dài cho những người có sức khỏe kém bịtăng huyết áp, tăng lipid máu, tăng đường huyết và bệnhmạch vành bệnh tim, v.v (Dawczynski & Lorkowski,2016; Makarewicz-Wujec, Dworakowska, & Kozlowska-Wojciechowska, 2018) Tóm lại, vừa đảm bảo hương vị

và chất lượng của kem, việc phát triển kem dinh dưỡng sẽtrở thành xu hướng của kem trong tương lai (Cruz,Antunes, Sousa, Faria, & Saad, 2009; Perera & Perera,2021)

Oleogel, là chất béo rắn với cấu trúc mạng ba chiềuthu được bằng cách thêm chất tạo gel vào dầu lỏng, làmột trong những điểm nóng của quá trình chế biến và sửdụng dầu trong những năm gần đây (Jang, Bae, Hwang,Lee, & Lee, 2015) Có báo cáo rằng oleogel có thể thaythế chất béo rắn trong ngành công nghiệp thực phẩm(Adili, Roufegarinejad, Tabibiazar, Hamishehkar, &Alizadeh, 2020) Ví dụ, các loại oleogel khác nhau đãđược chuẩn bị bởi một số chất tạo gel tương ứng Các ứngdụng của họ trong cookie cũng được so sánh (Li và cộng

sự, 2021) Espert et al đã sử dụng oleogels để thay thếdầu trong sô cô la nhằm giảm hàm lượng axit béo bão hòa

content of saturated fatty acids (SFA) (Espert,

Hernandez, Sanz, & Salvador, 2021) Additionally,

Boteza et al explored the potential application of rice

bran wax oleogel to replace solid fat in ice cream Silva

et al found that oleogels obtained from the

microfluidization of whey and high oleic palm oil were

viable for the replacement of cream in the production of

ice cream (Botega, Marangoni, Smith, & Goff, 2013;

Silva-Avellaneda, Bauer-Estrada, Prieto-Correa, &

Quintanilla-Carvajal, 2021)

Compared with the traditional solid fats, oleogels

retain a large number of UFA which showed higher

nutritional value, and also has lower TFA and improved

product quality Therefore, the addition of oleogels to

food systems instead of solid fats has certain advantages

Camellia oil, olive oil, coconut oil, and palm oil, are

known as the four major woody plant oils in the world

Camellia oil is also promoted by the International Food

and Agriculture Organization (Wang, Zeng, Verardo, &

del Mar Contreras, 2017), camellia oil is rich in UFA,

and has a large number of natural antioxidants including

squalene, phytosterols, polyphenols, lipid-soluble

vitamins, etc They can help to regulate blood glucose

and reduce triglycerides and cholesterols (Bumrungpert,

Pavadhgul, & Kalpravidh, 2016).Camellia oil has

become one of the most popular edible oils in the market

because of its high-quality and nutrition, and it has broad

application prospects in the food industry Moreover, the

application and development of camellia oil injects

power into the connection between poverty alleviation

and rural revitalization However, the stability of

camellia oil is low during storage, and the original flavor

is not easy to be accepted by most people, all of which

greatly limits its utilization in food products Therefore,

the development of delicious and healthy food with

camellia oil has a broad market prospect

Camellia oil and beeswax were used to prepare

oleogels in this research On the basis of a single factor

experiment, the optimal process of oleogel ice cream

production was determined by the response surface

method In addition, the obtained oleogel ice cream was

compared with traditional butter ice cream The aim of

this research was to explore the feasibility of using

camellia oleogel instead of traditional fats in ice cream

(SFA) (Espert, Hernandez, Sanz, & Salvador, 2021).Ngoài ra, Boteza et al khám phá ứng dụng tiềm năng củaoleogel sáp cám gạo để thay thế chất béo rắn trong kem.Silva và cộng sự phát hiện ra rằng oleogel thu được từquá trình vi lỏng hóa váng sữa và dầu cọ có hàm lượngoleic cao là khả thi để thay thế kem trong quá trình sảnxuất kem (Botega, Marangoni, Smith, & Goff, 2013;Silva-Avellaneda, Bauer-Estrada, Prieto-Correa , &Quintanilla-Carvajal, 2021)

So với các chất béo truyền thống, oleogels giữ lại mộtlượng lớn UFA cho thấy giá trị dinh dưỡng cao hơn, đồngthời có TFA thấp hơn và chất lượng sản phẩm được cảithiện Do đó, việc bổ sung oleogel vào hệ thống thựcphẩm thay vì chất béo rắn có những lợi thế nhất định.Dầu hoa trà, dầu ô liu, dầu dừa và dầu cọ được biếtđến là bốn loại dầu thực vật thân gỗ chính trên thế giới.Dầu hoa trà cũng được Tổ chức Lương thực và Nôngnghiệp Quốc tế quảng bá (Wang, Zeng, Verardo, & delMar Contreras, 2017), dầu hoa trà rất giàu UFA và có mộtlượng lớn chất chống oxy hóa tự nhiên bao gồm squalene,phytosterol, polyphenol, lipid -các vitamin hòa tan, v.v.Chúng có thể giúp điều chỉnh lượng đường trong máu,giảm chất béo trung tính và cholesterol (Bumrungpert,Pavadhgul, & Kalpravidh, 2016) Dầu hoa trà đã trở thànhmột trong những loại dầu ăn phổ biến nhất trên thị trường

vì chất lượng cao và dinh dưỡng, và nó có triển vọng ứngdụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm Hơnnữa, việc ứng dụng và phát triển dầu hoa trà tạo ra sứcmạnh cho mối liên hệ giữa xóa đói giảm nghèo và phụchồi nông thôn Tuy nhiên, độ ổn định của dầu hoa trà thấptrong quá trình bảo quản và hương vị ban đầu không dễđược hầu hết mọi người chấp nhận, tất cả những điều nàyhạn chế rất nhiều việc sử dụng nó trong các sản phẩmthực phẩm Do đó, việc phát triển các món ăn ngon và tốtcho sức khỏe với dầu hoa trà có triển vọng thị trườngrộng lớn

Dầu hoa trà và sáp ong đã được sử dụng để chuẩn bịoleogel trong nghiên cứu này Trên cơ sở thí nghiệm đơnnhân tố, quy trình sản xuất kem oleogel tối ưu được xácđịnh bằng phương pháp bề mặt phản ứng Ngoài ra, kemoleogel thu được được so sánh với kem bơ truyền thống.Mục đích của nghiên cứu này là khám phá tính khả thicủa việc sử dụng dầu hoa trà thay cho chất béo truyềnthống trong các sản phẩm kem Các kết quả thí nghiệm có

products The experimental results could provide

theoretical support for the study of oleogel and expand

its application in the food industry

2. Materials and methods

Camellia oil, purchased from Da Tuanjie

Agricultural Co., Ltd (China); Beeswax, purchased

from Changge Jutou Trading Co., Ltd (China); Xanthan

Gum, purchased from Shandong Fufeng Fermentation

Co., Ltd (China); Carboxymethyl Cellulose sodium,

purchased from Zhejiang Yinuo Biotechnology Co., Ltd

(China); sodium alginate, purchased from Henan

Qiaoshou Food Additives Co., Ltd (China); guar gum,

purchased from Zhejiang Yinuo Biotechnology Co., Ltd

(China)); milk powder, purchased from Saputo Dairy

Co., Ltd (China); butter, purchased from Angel Yeast

Co., Ltd (China)

response surface method experiment

2.2.1. Oleogel and ice cream preparation

The specific preparation method of

camellia oleogel was as follows: Appropriate

amount of camellia oil and 7% white

beeswax was stirred with a magnetic stirrer

(RHTB-2, Janke & Kunkel) and mixed for

about half an hour at the parameters of 100

◦C and 500 r/min, so that the white beeswax

was melted and fully mixed with camellia oil

thể cung cấp hỗ trợ lý thuyết cho nghiên cứu về oleogel

và mở rộng ứng dụng của nó trong ngành công nghiệpthực phẩm

2. Nguyên liệu và phương pháp

Dầu hoa trà, mua của Da Tuanjie Agricultural Co.,Ltd (Trung Quốc); Sáp ong, mua của Changge JutouTrading Co., Ltd (Trung Quốc); Xanthan Gum, mua từShandong Fufeng Fermentation Co., Ltd (Trung Quốc);Carboxymethyl Cellulose natri, mua từ Zhejiang YinuoBiotechnology Co., Ltd (Trung Quốc); natri alginat,mua của Henan Qiaoshou Food Additives Co., Ltd.(Trung Quốc); guar gum, mua từ Zhejiang YinuoBiotechnology Co., Ltd (Trung Quốc)); sữa bột mua củaCông ty TNHH Saputo Dairy (Trung Quốc); bơ, muacủa Công ty TNHH Angel Yeast (Trung Quốc)

nghiệm phương pháp bề mặt đáp ứng

2.2.1. Chuẩn bị oleogel và kem

Phương pháp chuẩn bị cụ thể của dầu hoa trà nhưsau: Một lượng dầu hoa trà thích hợp và 7% sáp ongtrắng được khuấy bằng máy khuấy từ (RHTB-2, Janke &Kunkel) và trộn trong khoảng nửa giờ ở nhiệt độ 100 ◦C

và 500 vòng/phút để sáp ong trắng tan chảy và trộn đềuvới dầu hoa trà Sau khi trộn đều theo tỷ lệ, nguyên liệuthô được trộn, khử trùng (85 ◦C, 15 phút) và đồng nhấthóa (16.000 vòng/phút) bằng chất nhũ hóa phân tán cắtcao (JS18, Công ty Thiết bị Điện cơ Geshimai Thượng