Thực hành các công nghệ tiên tiến trong công nghiệp thực phẩm báo cáo kĩ thuật chiên chân không

KĨ THUẬT CHIÊN CHÂN KHÔNG Định nghĩa Chiên chân không là 1 quá trình chiên chất béo sâu, được thực hiện trong một hệ thống kín, dưới áp suất khí quyển, làm giảm đáng kể nhiệt độ sôi củ

THỰC HÀNH CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

BÁO CÁO:

KĨ THUẬT CHIÊN CHÂN KHÔNG

HỌC VIÊN:

1 Đỗ Quốc Khánh – 2370259

2 Nguyễn Thị Mỹ Trà – 1953031

3 Nguyễn Lê Minh Tú – 1953082

GIẢNG VIÊN:

PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt PGS.TS Trần Thị Thu Trà

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



2

MỤC LỤC

DANH SÁCH BẢNG 3

DANH SÁCH HÌNH 3

1.KĨ THUẬT CHIÊN CHÂN KHÔNG 4

Định nghĩa 4

Thiết bị 4

Cấu tạo 5

Dụng cụ 5

Yếu tố ảnh hưởng chất lượng sản phẩm 5

2.TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU TRONG BÀI THÍ NGHIỆM 5

Khoai tây 5

3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 6

3.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu 6

3.2 Tiến hành thí nghiệm 7

3.3 Các phương pháp phân tích: 8

4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 9

4.1 Ảnh hưởng của điều kiện chiên chân không đến độ ẩm sau chiên: 10

4.2 Ảnh hưởng của điều kiện chiên chân không đến hàm lượng chất béo 10

4.3 Đánh giá cảm quan 12

5 KẾT LUẬN 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

3

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Bảng số liệu các mẫu ở các điều kiện chiên chân không khác nhau 9

Bảng 2 Bảng số liệu về hàm lượng chất béo của sản phẩm 10

Bảng 3 Đánh giá cảm quan khoai lang ở các điều kiện chiên chân không khác nhau 12 DANH SÁCH HÌNH Hình 1 Khoai tây 6

Hình 2 Máy chiên chân không 8

Hình 3 Ảnh hưởng của điều kiện chiên chân không đến độ ẩm sau chiên 10

Hình 4 Ảnh hưởng của điều kiện chiên chân không đến hàm lượng chất béo 11

4

1 KĨ THUẬT CHIÊN CHÂN KHÔNG

Định nghĩa

Chiên chân không là 1 quá trình chiên chất béo sâu, được thực hiện trong một

hệ thống kín, dưới áp suất khí quyển, làm giảm đáng kể nhiệt độ sôi của nước và do

đó, giảm lượng nước có trong sản phẩm Nhiệt độ chiên thấp và hạn chế tiếp xúc với oxy giúp ổn định chất lượng của dầu chiên, bảo vệ được màu tự nhiên và các chất dinh dưỡng có trong thực phẩm, bảo vệ chất lượng dầu và giảm sản sinh hợp chất độc hại Môi trường chân không được tạo ra từ hệ thống kết hợp của các thiết bị cơ khí điện tử

và khí nén hiện đại

Ưu điểm:

• Cấu trúc giòn xốp đặc trưng

• Bảo vệ các thành phần dinh dưỡng và giá trị cảm quan

• Thời hạn sử dụng lâu dài

• Có thể áp dụng nhiều loại vật liệu

• Nhiệt độ xử lý thấp -> han chế ảnh hưởng nhiệt độ lên tính chất sản phẩm

• Không có tiếp xúc với oxy => hạn chế hư hỏng do oxy hóa gây ra

• Thời gian xử lý ngắn + nhiệt độ thấp + áp suất thấp => chi phí vận hành thấp Nhược điểm

• Lượng dầu còn trong sản phẩm ướt còn tương đối nhiều do quá trình chiên trong lượng dầu lớn => cần xử lý ly tâm loại bỏ bớt

Thiết bị

- Thiết bị chiên chân không

- Thiết bị ly tâm dầu chiên

- Lồng chiên nhỏ

- Máy chụp hình màu

- Tủ sấy

- Máy sấy ẩm hồng ngoại

- Dĩa cân sấy ẩm

- Cân và các dụng cụ để cân

- Bình hút ẩm

5

Cấu tạo

Hệ thống chiên chân không bao gồm 4 bộ phận chính

• Buồng chiên

• Bơm chân không

• Tháp giải nhiệt

• Hệ thống ngưng tụ, tuần hoàn nước

Ngoài ra còn các bộ phận phụ khác như hệ thống nâng hạ, xoay giỏ, bộ phận khí nén,

cơ cấu cơ khí điện tử phối hợp, hệ thống điều khiển phối hợp, hệ thống lọc dầu tuần hoàn, hệ thống ly tâm

Dụng cụ

- Rổ, dao và thớt

- Viết lông, sticker

- Giấy cuộn

- Bao chứa mẫu

- Găng tay chịu nhiệt

- Cối chày sứ

- Dĩa petri

Yếu tố ảnh hưởng chất lượng sản phẩm

Nguyên liệu:

• Tính chất vật lý: hình dạng, kích thước, độ dày, …

• Tính chất hóa học: hàm lượng dinh dưỡng, nước, chất béo, …

Dầu chiên (chất béo):

• Loại dầu chiên sử dụng: lỏng hay rắn (shortening)

Thông số công nghệ:

• Nhiệt độ, thời gian, chế độ chiên, …

2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU TRONG BÀI THÍ

NGHIỆM

Khoai tây

Khoai tây là loại củ mọc ngầm trên rễ của cây khoai tây, có tên tiếng Anh là Solanum tuberosum Khoai tây là 1 loại củ đa năng, có giá thành tương đối rẻ, dễ trồng, dễ chăm sóc và có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, vì vậy người tiêu dùng tại Việt Nam

đã lựa chọn khoai tây như một món ăn chính trong các bữa ăn hàng ngày Khoai tây

6

có thể được chế biến dưới nhiều hình thức khác nhau, bao gồm luộc, chiên, nướng và thường được sử dụng làm món ăn nhẹ yêu thích của nhiều người

Hình 1 Khoai tây

Khoai tây nấu chín ở trạng thái còn nguyên vỏ là một nguồn thực phẩm cung cấp nhiều loại vitamin và khoáng chất thiết yếu cho cơ thể, ví dụ như vitamin C hoặc kali Trong khoai tây chiếm phần lớn là nước, ngoài ra các thành phần chủ yếu của khoai tây bao gồm carbs, protein và một lượng chất xơ vừa phải, đặc biệt khoai tây hầu như không có chất béo

Các chất dinh dưỡng có trong 100 gram khoai tây luộc/ nấu chín còn nguyên vỏ là:

• Nước: 77%

• Calo: 87

• Protein: 1,9 gram

• Carbs: 20,1 gram

• Đường: 0,9 gram

• Chất xơ: 1,8 gram

• Chất béo: 0,1 gram

• Vitamin: C, B6, …

• Khoáng chất: Kali, Folate, …

• Hợp chất: acid chlorogenic, catechin, lutein, glycoalkacoid, …

Vai trò khoai tây: bảo vệ sức khỏe tim mạch, giảm cân, kiểm soát đường trong máu,

…

3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu

Nguyên liệu chính là: khoai tây, dầu ăn và BHT

7

• Mua khoai tây nên chọn các củ khoai lớn, cân đối, không hư hỏng, khoai tây sau khi mua về tiến hành gọt vỏ, rửa sạch, cắt thành những lát mỏng có chiều dài khoảng 4

cm, dày 1 cm và chiều ngang là 1cm

• Rửa các lát khoai lang trong nước, để ráo nước trước khi chiên

- Chú ý: phải nhớ ghi tổng khối lượng khoai lang ban đầu và các quá trình xử lý tiếp theo để tính tỷ lệ thu hồi và thải bỏ khi tính toán cân bằng vật chất

- Kiểm tra nguyên liệu: % ẩm (cân sấy ẩm), chụp hình màu sắc và hình dạng lát khoai lang tươi, máy chụp hình màu

- Cân chính xác khối lượng ban đầu (Mo) của từng mẫu

3.2 Tiến hành thí nghiệm

- Khởi động máy chiên: cho dầu chiên đã bổ sung BHT vào nồi chiên, cho các lồng chiên nhỏ vào lồng chiên lớn, cài đặt nhiệt độ, thời gian chiên

- Tiến hành chiên khoai lang: chế độ ngâm/xoay chiên

- Ly tâm: thực hiện ly tâm từng mẫu chiên riêng rẽ, thời gian ly tâm 10 phút, tốc độ quay 50%

- Cân khối lượng sản phẩm của từng mẫu, cho vào bao bì bảo quản

Sản phẩm khoai lang chiên chân không:

[1] Cân khối lượng sản phẩm trước và sau chiên (Mc x 3 mẫu) Tính toán cân bằng vật chất

từ

nguyên liệu tươi thành sản phẩm

[2] Chụp hình màu và hình dạng sản phẩm sau chiên (so sánh với mẫu trước chiên, nên lưu trữ các lát mẫu tươi để đối chứng)

[3] Xác định độ ẩm sản phẩm bằng cân sấy ẩm

[4] Xác định hàm lượng dầu trong sản phẩm và với đối chứng

[5] Nhận xét về cảm quan (cấu trúc, màu sắc, hương vị) của các mẫu sản phẩm

8

Hình 2 Máy chiên chân không

3.3 Các phương pháp phân tích:

- Xác định hàm lượng ẩm: Theo phương pháp sấy đến khối lượng đổi, sử dụng cân sấy ẩm

- Xác định màu: theo phương pháp chụp hình màu

- Xác định hàm lượng lipid trong mẫu sản phẩm (phương pháp Adam-Rose-Gottlieb)

Cân chính xác 5g mẫu, nghiền trong cối sứ, cho vào becher chứa 10mL dung môi diethyl ether, khuấy đều, đậy kín (màng bọc TP) và để 15ph Thực hiện chiết 2-3 lần với 5mL diethyl ether/lần Lọc bỏ bã qua giấy lọc Tập trung tất cả các phần ether cho vào đĩa petri (đã sấy khô và có khối lượng mo) Để bay hơi hết ether trong điều kiện nhiệt độ thường, sau đó cho

9

vào tủ sấy và tiến hành sấy ở 105ᴼC trong 30 phút Lấy mẫu ra để vào bình hút ẩm cho đến

lúc nguội và đem đi cân, được khối lượng là m1 Khối lượng lipid trong mẫu sản phẩm là: m

= m1 – mo

4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Kích thước nguyên liệu: 3 x 3 x 1cm

Độ ẩm nguyên liệu: 80.695%

80.695

Bảng 1 Bảng số liệu các mẫu ở các điều kiện chiên chân không khác nhau (Nhóm 1)

Mẫu Nhiệt

độ

chiên

(oC)

Thời gian chiên (phút)

Thời gian

ly tâm (phút)

Khối lượng thô (g)

Khối lượng sau chần (g)

Khối lượng sau chiên (g)

Độ giảm khối lượng (%)

Độ ẩm sau chiên (%)

Hàm lượng chất khô sau chiên (%) Đối

chứng

1

Đối

chứng

2

10

4.1 Ảnh hưởng của điều kiện chiên chân không đến độ ẩm sau chiên:

Hình 3 Ảnh hưởng của điều kiện chiên chân không đến độ ẩm sau chiên

Dựa vào kết quả phân tích theo biểu đồ trên, có thể nhận thấy độ ẩm của 2 mẫu chiên Chần – 105oC – 15p – 15p có độ ẩm thấp nhất 2 mẫu đối chứng chiên ở áp suất thường

có độ ẩm cao nhất

Tại điều kiện áp suất chân không, khả năng thoát ẩm bay hơi nước ở mẫu diễn ra tốt hơn dẫn đến sự khác biệt rõ rệt như kết quả thí nghiệm Do ở áp suất chân không sẽ làm giảm nhiệt độ sôi của nước, dễ bay hơi và giảm độ ẩm sau chiên Kết hợp với việc chần trước khi chiên gây tổn thương thành tế bào → nước trong tế bào thất thoát ra ngoài môi trường [1] Và khi ở nhiệt độ 105oC, dầu đạt đến điểm sôi → nước trong mẫu bốc hơi nhanh hơn ở 95oC khi dầu chưa đạt điểm sôi Kết quả là các mẫu chiên trong áp suất chân không 105oC có độ ẩm thấp hơn ở 95oC và các mẫu đối chứng ở áp suất thường

105oC quá trình bay hơi nước chậm hơn và ít hơn nên độ ẩm còn lại sau xử lí cao hơn các mẫu chiên chân không

4.2 Ảnh hưởng của điều kiện chiên chân không đến hàm lượng chất béo

Bảng 2 Bảng số liệu về hàm lượng chất béo của sản phẩm

Mẫu Chần

(oC

/phút)

Nhiệt

độ chiên (oC)

Thời gian chiên (phút)

Áp suất chiên

Thời gian

ly tâm (phút)

Khối lượng mẫu (g)

Khối lượng đĩa petri (sấy)

Khối lượng sau trích

ly (g)

Hàm lượng chất béo (g) Đối

chứng

1

100oC

2phút

105 15 Thường 0 3.02 36.01 37.37 1.36

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Đối chứng 1 Đối chứng 2 Chần - 95oC -

15p -15p

Chần - 95oC - 15p -15p

Chần - 95oC - 15p -15p

Chần - 95oC - 15p -15p

Chần - 105oC

- 15p -15p

Chần - 105oC

- 15p -15p

Ảnh hưởng điều kiện chiên chân không đến độ ẩm sau chiên

11

Hình 4 Ảnh hưởng điều kiện chiên chân không đến hàm lượng chất béo

Dựa theo biểu đồ thống kê, có thể thấy được lượng chất béo ở các mẫu thực nghiệm có lượng lipid thấp hơn mẫu đối chứng Điều này xảy ra do các mẫu đối chứng không trải qua quá trình li tâm → lượng dầu còn tồn đọng trong thành phẩm → lượng chất béo cao Đồng thời do chiên ở áp suất chân không thì tỷ lệ hấp thụ dầu của sản phẩm thấp hơn so với chiên ở áp suất thường [1]

Bên cạnh đó, các mẫu thực nghiệm chiên ở 95oC lại có lượng chất béo cao hơn mẫu chiên ở 105oC Điều này xảy ra do khi chiên ở áp suất chân không, tỷ lệ bay hơi nước

tỷ lệ thuận với tỷ lệ hấp thụ dầu, khi nước trong sản phẩm bị bay hơi tạo nên các khoảng trống dẫn đến dầu đi vào thế chỗ [1] Khi chiên ở nhiệt độ cao hơn → tốc độ bay hơi nước lớn hơn → lượng dầu hấp thu nhiều hơn, mặc dù đã xử lí li tâm nhưng lượng dầu với mẫu 105oC cao hơn 95oC

Đối

chứng

2

100oC

2phút 105 15 Thường 0 3.05 37.85 39.33 1.48

1 100oC

2phút 95 15 không Chân 15 3.08 38.15 38.29 0.14

2 100oC

2phút

không

15 3.02 37.72 37.91 0.19

3 100oC

2phút 95 15 không Chân 15 3.00 38.22 38.35 0.13

4 100oC

2phút 95 15 không Chân 15 3.07 36.98 37.09 0.11

5 100oC

2phút

không

15 3.02 36.93 37.20 0.27

6 100oC

2phút 105 15 không Chân 15 3.04 37.82 38.09 0.27

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Đối chứng 1 Đối chứng 2 Chần - 95oC -

15p -15p

Chần - 95oC - 15p -15p

Chần - 95oC - 15p -15p

Chần - 95oC - 15p -15p

Chần - 105oC

- 15p -15p

Chần - 105oC

- 15p -15p

Ảnh hưởng điều kiện chiên chân không đến hàm lượng chất béo

12

4.3 Đánh giá cảm quan

Bảng 3 Đánh giá cảm quan khoai lang ở các điều kiện chiên chân không khác nhau

Điều kiện chiên

Chần – 105oC – P

thường – 15p –

không ly tâm

Còn rất nhiều dầu bám bên ngoài Cấu trúc cứng lõi bên trong

Chưa chín lõi bên trong Cảm giác mùi dầu và

ướt

Chần – 95oC – P

chân không –

15p – 15p

Chưa ráo dầu hết, vẫn còn ướt nhẹ

bề mặt Vàng nhạt hơn mẫu 105oC Cấu trúc mềm, chưa đủ giòn xốp

Cảm nhận được vị sống, cứng ở lõi Còn ít cảm giác dầu Bên trong chưa chín

13

Chần – 105oC –

P chân không –

15p – 15p

Mẫu ráo dầu Vàng nhạt đều Giòn đều

Thơm mùi khoai tây

chiên Chất lượng tốt nhất trong tất cả mẫu thí nghiệm Bên trong đã chín

Nhận xét:

- Cảm quan

Cảm quan giữa các mẫu có sự khác biệt rõ rệt như hương vị, chín không đồng đều, …

2 mẫu được chiên ở 95 và 105oC có màu vàng hơn so với mẫu đối chứng

Sự đổi màu của sản phẩm sau chiên là do phản ứng Mailard, phản ứng hóa nâu không

cần enzyme và phụ thuộc vào hàm lượng đường khử trong tế bào, nếu đường càng ít thì

phản ứng hóa nâu càng mạnh mẽ và sản phẩm sẽ sẫm màu [2]

Với các mẫu được chần trước khi chiên → ngăn cản việc giảm lượng đường khử trong

tế bào → hạn chế phản ứng Mailard diễn ra → màu nhạt

- Cấu trúc

Mẫu chiên ở 105oC có cấu trúc giòn và chín nhất và mẫu không chần (đối chứng) là

cứng nhất và lõi bên trong chưa chín

Nguyên nhân có thể do quá trình xử lí chần trước khi chiên, 1 phần đã làm chín nguyên

liệu hỗ trợ cho quá trình chiên, tạo điều kiện cho tinh bột trương nở → tăng khả năng

xâm nhập của dầu khi chiên vào sâu bên trong → làm chín hoàn toàn bên trong và tạo

cấu trúc giòn xốp

Đồng thời, quá trình chần còn giúp loại bỏ bớt nước có trong mẫu → khi chiên tiếp tục

làm bay hơi nước → góp phần tạo cấu trúc giòn và xốp cho thành phẩm

Ngoài ra còn các tác nhân khác như tác nhân vật lí, hóa học, hóa lý, … làm ảnh hưởng

đến cấu trúc của thành phẩm sau chiên [3]

14

5 KẾT LUẬN

Mẫu khoai được chần 100oC 2 phút và chiên ở 105oC 15 phút và li tâm 15 phút

có kết quả cảm quan tốt nhất trong tất cả các mẫu Trước khi chiên cần có bước chần sơ lược để làm chín 1 phần sản phẩm, bất hoạt enzyme và ngăn cản việc thất thoát đường dẫn đến phản ứng hóa nâu Maillard Như vậy sau chiên sản phẩm sẽ có màu đẹp hơn, mùi vị và hương thơm tốt hơn Ngoài ra, quá trình chiên phải được thực hiện ở nhiệt độ thấp nhất là 100oC – nhiệt độ sôi của dầu, và dưới 120oC (do ở nhiệt độ này có thể sinh

ra hợp chất Acrylamide là hợp chất có thể gây ung thư, được tạo ra thông qua phản ứng Maillard giữa đường khử và amino acid có trong khoai lang ở nhiệt độ cao hơn 120ᴼC)

Đặc điểm của sản phẩm chiên chân không tạo ra cấu trúc giòn xốp đặc trưng, mùi vị giống phương pháp truyền thống nhưng thời gian ngắn hơn và lượng chất béo trong thành phẩm thấp Nhờ vào quy trình li tâm sau chiên chân không khiến lượng dầu giảm nhiều ở thành phẩm

15

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Garayo, J., & Moreira, R (2002) Vacuum frying of potato chips Journal of Food Engineering, 55(2), 181–191 doi:10.1016/s0260-8774(02)00062-6

[2] Pedreschi, F., Moyano, P., Kaack, K., & Granby, K (2005) Color changes and acrylamide formation in fried potato slices Food Research International, 38(1), 1–9 doi:10.1016/j.foodres.2004.07.002

[3] Lisinska, G., & Golubowska, G (2005) Structural changes of potato tissue during French fries production Food Chemistry, 93(4), 681–687

doi:10.1016/j.foodchem.2004.10.04