SẢN XUẤT GELLATIN TỪ DA CÁ TRA

SẢN XUẤT GELLATIN TỪ DA CÁ TRA

MỤC LỤC

1 TỔNG QUAN: 2

1.1 Collagen: 2 1.1.1 Cấu tạo: 2

1.1.2 Tính chất collagen: 4

1.2 Gelatine: 6 1.2.1 Lịch sử phát triển của ngành sản xuất gelatine: 6

1.2.2 Định nghĩa gelatine: 7

1.2.3 Cấu tạo gelatine: 7

1.2.4 Phân loại gelatine: 11

1.2.5 Tính chất của gelatine: 15

1.2.6 Khả năng tạo màng của gelatine với các phụ gia khác: 19

2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GELLATIN TỪ DA CÁ TRA: 20

2.1 Quy trình: 20 2.2 Thuyết minh quy trình: 20 2.2.1 Tiền xử lý nguyên liệu thô: 20

2.2.2 Quá trình trích ly 21

2.2.3 Quá trình tinh sạch 21

2.2.4 Quá trình cô đặc 21

2.2.5 Quá trình sấy 22

3 SẢN PHẨM 22

4 ỨNG DỤNG 23

4.1 Công nghệ thực phẩm 24

4.2 Công nghệ dược phẩm 50

4.3 Gelatin trong lĩnh vực nhiếp ảnh 57

4.4 Các lĩnh vực khác 57

4.5 Gelatin trong các ứng dụng khác 58

4.6 Khả năng đưa gelatin da cá vào trong các ứng dụng công nghiệp 59

4.7 Gelatin và các chất cạnh tranh trong các ứng dụng 61

1 TỔNG QUAN:

1.1 Collagen:

Collagen là protein có nhiều trong da và xương động vật Trong cơ thể người và

đa số các loài động vật, collagen chiếm 30% lượng protein

Collagen không có tính đàn hồi nên có tác dụng bảo vệ cơ thể chống lại sự kéo căng

Collagen đã được nghiên cứu và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: thực phẩm, y học, dược phẩm, keo dán, phim ảnh…

- Đơn vị cơ bản của collagen là tropocollagen, gồm 3 chuỗi  liên kết nhau tạo thành những sợi nhỏ Mỗi phân tử tropocollagen dài 300 nm, dày 1,5 nm

và có khối lượng phân tử 300 000 dalton

- Các phân tử tropocollagen sẽ liên kết ngang với nhau bằng liên kết cộng hóatrị Nhờ các liên kết ngang này, các phân tử tropocollagen hình thành nên sợi collagen Các sợi collagen rất dài và mảnh, chúng sắp xếp tạo ra mạng collagen

Hình 1.1 Liên kết ngang giữa các phân tử tropocollagen

Hình 1.2 Cấu tạo phân tử collagen

- Sự sắp xếp khác nhau của các chuỗi  đã hình thành nên cấu trúc xoắnbậc ba phức tạp khác nhau của các loại collagen

- Hiện nay có khoảng 27 loại collagen được xác định Mỗi loại có trật tựthống nhất về acid amin trong chuỗi polypeptide ban đầu và đi kèm vớinhững phân tử carbohydrate khác nhau

- Trong các loại collagen được tìm thấy thì collagen loại I và III là nguồnnguyên liệu phổ biến sản xuất gelatin thương mại Trong cơ thể người

và động vật có đến 90% collagen là collagen loại I, II, III Collagen loại

I là phổ biến nhất và thường ở trong các mô liên kết như da, xương,gân Collagen loại II hầu như tồn tại ở các mô sụn Collagen loại III lạiphụ thuộc rất lớn vào độ tuổi của động vật, da heo còn trẻ chứa tới50%, theo thời gian tỷ lệ này giảm 5-10%

Bảng 1.1 Thành phần chuỗi  của 2 loại collagen dùng sản xuất geltine.

Loại Thành phần chuỗi phân tử Phân bố

IIII

{2[ 1(I)],[ 2(I)]}

3[ 1(III)]

Da, xương, sụn…

Da (không có trong xương)

- Sự phân bố thành phần acid amin trong các chuỗi  khác nhau sẽ tạo ra

Bảng 1.2 Sự phân bố acid amin của 3 chuỗi  trong chuỗi collagen loại I và loại

GlycineCysteineSerineAlanineHistidineValineMethionine

Isoleucine

LeucineArgininePhenylalanine

293113181233803010212355143050124419684

012510730535023996614813224684213713

1.1.2 Tính chất collagen:

- Phản ứng với acid và kiềm:

 Trên mạch collagen có các gốc amin và carboxyl nên collagen có tínhchất lưỡng tính, có thể tác dụng với acid lẫn kiềm

 Trong môi trường acid, các ion của acid sẽ tác dụng với các gốc amin, điện tích trên carboxyl bị ức chế (hình thành acid yếu có độ ionhóa thấp) Trái lại gốc amin bị ion hóa tạo NH3+.

 Trong điều kiện có nước, nước có thể tác dụng với nhóm gốc có mang điện trong kết cấu protide và những ion Na+, Cl- hình thành tác dụng hợp nước phụ của collagen, khiến collagen trong môi trường acid, kiềm có độ hút nước cao hơn trong nước nguyên chất

 Dưới tác dụng của các acid và kiềm đủ mạnh sẽ làm cho collagen bị biến đổi, đây là một biến đổi quan trọng trong quá trình chuyển hóa collagen thành gelatin Khi đó acid và kiềm sẽ cắt đứt các liên kết giữa – NH3 COO- làm đứt mạch peptide trong mạch chính, phá vỡ các liên kết hydro giữa các gốc – CO…NH – của mạch xung quanh, phân hủy acid amin trong mạch giải phóng ammoniac Khi cấu trúc collagen bị biến đổi thì pI của collagen hạ xuống thấp

 Tác dụng thủy phân của acid và kiềm tăng khi nhiệt độ môi trường tăng Mức độ thủy phân của acid và kiềm đối với collagen được đánhgiá thông qua độ bền gel của gelatin - sản phẩm thủy phân của collagen

 Do đó trong quá trình trích ly gelatin cần thiết phải khống chế nhiệt

độ và thời gian thích hợp để đảm bảo chất lượng của gelatin thành phẩm

- Phản ứng với nước:

 Collagen không hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ hút nước để nở ra, cứ 100g collagen khô có thể hút được khoảng 200g nước, trong đó khoảng 70g là nước liên kết và 20g là liên kết vững chắc Khi tác dụng với nước, độ dày của mạch sẽ tăng lên 25% và độ dài tăng lên không đáng kể, tổng thể tích của phân tử collagen tăng lên 2 – 3 lần

 Do nước phân cực tác dụng lên liên kết hydro trong collagen làm giảm tính vững chắc của sợi gelatin từ 3 – 4 lần Khi nhiệt độ tăng lên cao, tính hoạt động của mạch polypeptide tăng mạnh, làm cho mạch bị yếu và bắt đầu đứt thành những mạch polypeptide tương đối nhỏ Khi nhiệt độ tăng lên trong khoảng 60 – 650C collagen hút nước

bị phân giải

 Nhiệt độ phân giải của collagen trong nguyên liệu chưa xử lý tương đối cao Khi nguyên liệu đã khử hết chất khoáng, thì nhiệt độ phân giải sẽ giảm xuống

1.2 Gelatine:

1.2.1 Lịch sử phát triển của ngành sản xuất gelatine:

- Thuật ngữ gelatin có nguồn gốc từ Latin là từ “gelatus”, nghĩa là mànghay chất làm đông Theo các nghiên cứu cho thấy, từ hơn 2000 nămtrước đây con người đã biết sử dụng mô liên kết và các sản phẩm của nótrong chế biến thực phẩm để tạo ra các sản phẩm dạng gel

- Năm 1962, một người Pháp tên là Papin đã tạo ra được một hỗn hợpgiống jelly từ xương

- Năm 1700, thuật ngữ gelatin được sử dụng phổ biến Đến năm 1754, bàibáo đầu tiên trong lĩnh vực chất dính được đăng tải ở Anh về việc sảnxuất chất hồ dán tự nhiên với thành phần cơ bản là gelatin và một vàichất khác của một thợ làm đồ gỗ

- Năm 1850, công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện ở Mỹ với nguồnnguyên liệu chính lúc này là da chưa thuộc và xương từ heo và bò Sau

đó, nhiều nghiên cứu về gelatin được tiến hành đã làm tăng thêm các ứngdụng và ổn định tính chất của gelatin

- Năm 1930, ngành sản xuất gelatin ở Châu Âu mới bắt đầu, nhưng sau đókhông lâu Châu Âu lại trở thành khu vực sản xuất gelatin quan trọngnhất thế giới

- Năm1973, WHO đã đưa ra tiêu chuẩn nhận biết và độ tinh sạch củagelatin thực phẩm và xem gelatin như một loại thực phẩm chứ khôngphải là phụ gia

- Năm 1974, công nghiệp sản xuất gelatin phát triển vô cùng lớn mạnhdẫn đến yêu cầu thành lập “Hiệp hội gelatin của Châu Âu” (GME) để đạidiện cho quyền lợi của các nhà sản xuất cũng như người tiêu dùnggelatin

- Tuy nhiên, gelatin sản xuất từ da heo không được chấp nhận ở các nướcHồi giáo, trong khi đó các nước Ấn Độ giáo thì gelatin sản xuất từ bò chỉđược chấp nhận khi đã được làm theo những đòi hỏi của tôn giáo này.Ngoài ra, dịch bệnh bò điên đã làm sự tiêu thụ thịt bò giảm do đó nguồnnguyên liệu sản xuất gelatin từ bò trở giảm đi một cách đáng kể Vìnhững lí do trên, gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú gặp nhiều khókhăn dù gelatin có chất lượng tốt Trong thời kỳ này, xu hướng tìm kiếmnguồn nguyên liệu mới để sản xuất trở nên cấp bách và nguồn nguyênliệu mới được chú ý khai thác nhiều nhất là phế liệu cá Đối với ngànhchế biến cá, sau khi lóc fillet, lượng phế thải chiếm 75% tổng khối lượng

cá và 30% trong số đó là da và xương Da và xương cá có chứa nhiềucollagen, có thể đem sản xuất gelatin, từ đó giải quyết được vấn đề phế

- Trong những năm gần đây đã có nhiều tài liệu nghiên cứu về gelatin da

cá và so sánh gelatin da cá với gelatin từ nguồn nguyên liệu truyềnthống Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ là các nghiên cứu ban đầutrong quá trình trích ly gelatin từ các loại khác nhau cũng như những ứngdụng của chúng trong thực phẩm

1.2.2 Định nghĩa gelatine:

Hiện nay có nhiều định nghĩa khác nhau về gelatin

- Năm 1967, Ramachandran định nghĩa gelatin là một polypeptide có khốilượng phân tử lớn có nguồn gốc từ collagen - một thành phần protein chính của mô liên kết -có nhiều trong xương, da và nội tạng

- Năm 1987, Rose định nghĩa gelatin là từ để chỉ những hợp chất protein

có nguồn gốc từ collagen

- Năm 1998, Bailey và Paul định nghĩa gelatin về căn bản là protein tinhsạch dùng trong thực phẩm được thu nhận từ collagen đã bị thoái hóa donhiệt, có cấu trúc như protein động vật

- Năm 1990, tổ chức Y khoa của Mỹ (USP – United States Pharmacopeia)định nghĩa gelatin là một sản phẩm của quá trình phân giải collagen cónguồn gốc từ da, xương của động vật

1.2.3 Cấu tạo gelatine:

 Trong gelatin không chứa cholesterol và purines Gelatin chứa nhiềuglycine và proline, hàm lượng của 2 acid amin này trong gelatin caogấp 10 -20 lần so với các protein khác.

 Gelatin là một protein không hoàn hảo (gelatin có chứa 9 trong số 10acid amin cần thiết cho cơ thể), gelatin có chứa nhiều acid aminkhông cần thiết như glycine và proline (hai acid amin này có thểđược cơ thể tổng hợp) nhưng lại thiếu các acid amin cần thiết nhưtryptophan Do đó, gelatin có giá trị dinh dưỡng thấp hơn so vớiprotein sữa và trứng

 Tỷ lệ giữa các acid amin trong gelatin có thể thay đổi, tỷ lệ này phụthuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất

Bảng 1.3 Thành phần acid amin thu được khi thủy phân 100g mẫu gelatin

Acid amin Khối lượng (gam)Glycine

AlanineValinetLeucineIsoleucinePhenylalanineTrytophaneSerineThreonineTyrosineProlineHydroxyprolineMethionineCysteineCystineLysineArginineHistidineAcid asparticAcid glutamic

26 – 31

8 – 112,6 – 3,43,0 – 3,51,4 – 2

2 – 3-2,9 – 4,22,2 – 4,40,2 – 1

15 – 18

13 – 150,7 – 1-vết

4 – 5

8 – 90,7 – 1

6 – 7

11 – 12

Hydroxylysine 0,8 – 1,2

- Cấu trúc phân tử gelatine:

 Cấu trúc phân tử gelatin gồm có 18 amino acid khác nhau liên kết vớinhau theo một trật tự xác định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide

có khoảng 1000 acid amin, hình thành nên cấu trúc bậc 1 Các chuỗi peptide có chiều dài khác nhau phụ thuộc nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất Mỗi chuỗi có một đầu là nhóm amino, còn một đầu là nhóm carboxyl

 Gelatin có cấu trúc thường gặp là Gly – X – Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline)

Hình 1.4 Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp của gelatin

 Gelatin chứa nhiều nhóm glycine, proline và 4-hydroxyproline Cấutrúc cơ bản của chuỗi gelatin là: – Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – Glu– Hyp – Gly – Pro

Hình 1.5 Cấu trúc cơ bản của gelatin

 Cứ 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc tạo nên cấu trúcbậc 2 Ở cấu trúc bậc 3, chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấutrúc phân tử dạng dây thừng, gọi là proto fibril.

Hình 1.6 Cấu trúc không gian của chuỗi xoắn ốc

- Sự phân bố khối lượng phân tử của gelatine :

 Sự phân bố khối lượng có thể được xác định bằng phép lọc sắc kí gel,điện di gel polyacrylamide và sắc ký lỏng cao áp

 Tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu và phương pháp xử lý nguyênliệu và phương pháp trích ly mà gelatin thành phẩm sẽ chứa các phânđoạn phân tử có khối lượng khác nhau

 Việc xác định những phân đoạn này sẽ giúp hiểu rõ hơn về độ bềncủa gel, độ nhớt cũng như việc đảm bảo chất lượng gelatin được sửdụng trong các ứng dụng khác nhau Phân đoạn  ,  và các phần cókhối lượng phân tử lớn hơn sẽ góp phần nâng cao độ nhớt, độ bềncủa gel Do đó gelatin có độ bền gel cao thường chứa một tỷ lệ lớncác phân tử có kích thước giống nhau dưới dạng các chuỗi và(khoảng 30 – 50%)

Bảng 1.4 Các phân đoạn phân tử chính trong gelatin.

Q Khối lượng phân tử rất lớn 15 – 20x106 dalton, dạng

nhánh có khả năng tạo gel rất tốt

1 – 4 Các chuỗi oligomer của chuỗi ( thường 5 – 8 chuỗi)

3 : Da heo được xử lý acid

1.2.4 Phân loại gelatine:

Gelatin có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau với nhiều phương pháp sản xuất khác nhau

Do đó, khóa phân loại gelatin rất đa dạng, trong đó có 2 khóa phân loại cơ bản

- Phân loại gelatine theo nguyên liệu sản xuất: Gelatin là sản phẩm từ collagen bị thoái hóa do nhiệt Do đó các nguyên liệu có chứa collagen với hàm lượng lớn đều có thể sử dụng để sản xuất gelatin Trong thực tế,

gelatin thường được sản xuất từ 2 nguồn nguyên liệu là động vật có vú

và cá Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu gelatin được chia thành 2 loại:

 Gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú ( bò, heo)

 Đây là nguồn nguyên liệu đầu tiên để sản xuất gelatin và lànguồn nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất để sản xuấtgelatin Trong thời gian gần đây, bệnh dịch bò điên đã làmgiảm lượng nguyên liệu này để sản xuất gelatin

 Gelatin sản xuất từ collagen của xương và da của động vật có

vú được đánh giá là có chất lượng tốt nhất so với gelatin cónguồn gốc khác

 Gelatin có nguồn gốc từ cá

 Do những vấn đề về tôn giáo và bệnh bò điên mà gelatin cónguồn gốc từ động vật bị hạn chế sử dụng Trong những nămgần đây, công nghiệp chế biến cá rất phát triển và phế liệu cátrở thành một nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuấtgelatin

 Gelatin sản xuất từ cá có chất lượng không ổn định Chấtlượng gelatin có phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu

mà các loại cá khác nhau thì có sự khác nhau rất lớn về thànhphần acid amin

 So với gelatin từ động vật có vú thì gelatin từ cá có chất lượngthấp hơn do cấu tạo da cá có chứa ít imino acid đặc biệt làhydroxyproline và proline hơn da và xương của động vật có

vú Ngoài ra, gelatin từ cá có màu đậm hơn so với gelatin từđộng vật có vú và gelatin từ cá có mùi tanh khó chịu Donhững điểm yếu trên mà hiện nay ứng dụng gelatin từ cá cònthấp

Bảng 1.6 So sánh thành phần acid amin trong gelatin cá với gelatin động

vật

Acid amin Tỷ lệ /1000 acid amin

Gelatin cá Gelatin động vật có vúAla

ArgAspCysGlu

1124948-72

1145145-71

347115601121281313966324-918

313511861125346131353718-322

Hình 1.7 Tỷ lệ nguyên liệu dùng để sản xuất gelatin năm 2006

Với : Da heo :144300 tấn

Da bò : 89500 tấn

Xương : 76300 tấn

Loại khác : 4900 tấn

- Phân loại gelatine theo phương pháp sản xuất: dựa vào phương pháp xử

lý collagen trong sản xuất gelatin người ta chia gelatin thành 2 loại chính

 Gelatin loại A

 Gelatin loại A thu được khi quá trình xử lý nguyên liệu dùng acid

 Gelatin sản xuất bằng phương pháp này sẽ có các phân đoạn phân

tử có khối lượng thấp hơn gelatin loại B do đó sẽ có độ nhớt thấphơn và độ bền gel thấp hơn khi ở cùng một điều kiện tạo gel

 Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gelatin này là da heo,xương

 Gelatin loại B

 Gelatin thu được khi quá trình xử lý nguyên liệu dùng kiềm

 Nguồn nguyên liệu để sản xuất gelatin loại B là da sống, xương

- Một số loại gelatine khác:

 Gelatin tan trong nước lạnh

 Các loại gelatin thông thường được sản xuất bằng cách tạo gel sau

đó đem sấy nên gelatin thành phẩm ở dạng hạt thô có cấu trúc gelchặt chẽ Khi muốn hòa tan tạo dung dịch gelatin ta phải gia nhiệt

để tạo điều kiện cho nước xâm nhập vào hạt gel vì khi gia nhiệtcác liên kết trong hạt gelatin sẽ yếu đi và nước sẽ dễ dàng xâmnhập vào hạt gelatin

 Để bỏ qua giai đoạn gia nhiệt giúp việc hòa tan gelatin nhanh và

dễ dàng, người ta đã tạo ra gelatin có khả năng tan trong nướclạnh

 Đây là loại gelatin được tạo ra khi sấy mà không qua quá trình tạogel, do đó mà sản phẩm có cấu trúc vô định hình Cấu trúc nàycho phép gelatin trương nở rất nhanh và rất mạnh trong nướclạnh Mạng phân tử ba chiều của nó liên kết lỏng lẻo, sự sắp xếpcủa các phân tử là hoàn toàn ngẫu nhiên, lực liên kết giữa cácphân tử cũng như lực liên kết nội phân tử rất yếu nên nước có thể

dễ dàng xâm nhập vào cấu trúc phân tử với một lượng lớn nhất cóthể và tạo thành cấu trúc tương tự gel

 Loại gelatin này hút ẩm mạnh, trong quá trình hòa tan gelatin rất

dễ bị vón cục, khó tạo gel khi nồng độ thấp và cấu trúc khối gelkhông chắc bằng gel tạo thành như cách thông thường

 Gelatin loại này thường được dùng để làm chất ổn định trong một

số thực phẩm như bánh gatô, các món tráng miệng

 Gelatin thủy phân

 Gelatin loại này được tạo ra do quá trình phân giải collagen sâusắc Gelatin thành phẩm có khối lượng phân tử thấp khoảng 3000– 20000, có khả năng hòa tan trong nước lạnh và không có khảnăng tạo gel Dung dịch gelatin có độ nhớt thấp 20 – 50 mPas ởnồng độ 35% tại 250C Gelatin loại này thường được sản xuất

bằng cách sử dụng enzym thực hiện quá trình thủy phân, sau đótiệt trùng, cô đặc và cuối cùng là sấy phun.

 Điểm đặc biệt của gelatin loại này là không có vị đắng như cácsản phẩm thủy phân từ các protein khác Do đó, gelatin thủy phânđược sử dụng cho nhiều sản phẩm thực phẩm như chất tạo cấutrúc cho các sản phẩm sữa, chất tạo nhũ trong công nghệ chế biếncác sản phẩm từ thịt, là nguồn protein trong thực phẩm ăn kiêng,chất làm trong cho một số loại thức uống, là chất mang trong quátrình tạo hạt mà không làm biến đổi các tính chất vật lí, hóa họccủa hạt, chất tạo bọt…

 Gelatin ester hóa

 Gelatin được ester hoá bởi các acid béo, điều này giúp cải thiệnkhả năng tạo nhũ của gelatin đồng thời làm tăng khả năng ứngdụng của các acid béo mà bản thân một mình acid béo đó khôngthể bổ sung trực tiếp vào thực phẩm do không tan được trongnước, dễ bị oxy hóa…

1.2.5 Tính chất của gelatine:

- Tính chất vật lý:

 Gelatin là chất rắn dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi, không

vị, trong suốt, có màu từ trắng đến vàng nhạt, chứa 9 -12% ẩm và có

tỉ trọng riêng từ 1,3-1,4

 Tuy thành phần acid amin trong gelatin và trong collagen rất giống nhau nhưng gelatin và collagen lại có các tính chất rất khác nhau Trong nước nóng (< 500C), gelatin sẽ hút nước, trương nở và tan tạo dung dịch nhớt, còn collagen chỉ bị co rút lại Lượng nước gelatin hấp thụ có thể cao gấp 5 – 10 lần khối lượng của gelatin ban đầu Trong dung dịch acid và kiềm, collagen trương nở nhưng không hòa tan, còn gelatin thì hòa tan rất nhanh

 Gelatin có khả năng tan trong các polyol như glycerin, propylen glycol, sorbitol, manitol nhưng không tan trong cồn, aceton, CCl4, benzen, ether và các dung môi hữu cơ khác

 Khi tan trong nước nóng, dung dịch là một hỗn hợp của gelatin và gelatose Tỷ lệ giữa gelatin và gelatose ảnh hưởng đến chất lượng củakeo, gelatose càng nhiều thì chất lượng càng thấp

 Gelatin sẽ bị kết tủa ở nồng độ cao khi trong dung dịch có sự hiện diện của các muối phosphat, citrat, sulfat ở nồng độ thấp

- Tính chất hóa lý:

 Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng để đánh giá chất lượng của gelatin thành phẩm

 Độ nhớt của gelatin thương mại thường 2 – 7cP, tối đa 3cP

 Các dung dịch gelatin giống hệt nhau về khả năng tạo gel, thì độ nhớt của gelatin loại B thường cao hơn 30 – 50% độ nhớt của gelatin loại A

*Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của gelatin:

 Nguồn nguyên liệu: độ nhớt của dung dịch gelatin phụ thuộc rấtnhiều vào sự phân bố khối lượng phân tử và thành phần acid amintrong gelatin đó Trong đó, sự phân bố khối lượng phân tử có ảnhhưởng đến độ nhớt nhiều nhất Các nguồn nguyên liệu khác nhau

sẽ cung cấp các loại collagen khác nhau, trong quá trình phân giải

sẽ tạo ra các dung dịch gelatin có sự phân bố khối lượng phân tửkhác nhau và thành phần acid amin khác nhau

 Nồng độ dung dịch: Độ nhớt của dung dịch gelatin tăng tỉ lệ thuậnvới sự tăng nồng độ gelatin Khi nồng độ của dung dịch gelatintăng thì tương tác thủy động học giữa các phân tử gelatin tăng làmcho tốc độ chảy của dung dịch giảm do đó độ nhớt của dung dịchtăng

 Dung môi: dung môi có ảnh hưởng lớn đến các phân tử gelatinkhi dung dịch có nồng độ thấp, ảnh hưởng này giảm khi nồng độdung dịch tăng lên

 pH dung dịch: độ nhớt dịch trích đạt giá trị thấp nhất khi pH = 6 –

8, pH có ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhớt khi pH = 3 hoặc pH =10,5 và có ảnh hưởng ít nhất đến độ nhớt khi ở điểm đẳng điện[13] Tại pI, dung dịch có nồng độ càng cao thì độ nhớt càng tăngmạnh

 Nhiệt độ: Dung dịch có nhiệt độ càng cao thì độ nhớt dung dịchcàng thấp Trên 400C thì độ nhớt sẽ giảm tỉ lệ mũ với độ tăngnhiệt độ

 Điểm đẳng điện:

 Gelatin có thể hoạt động như một acid hoặc một kiềm tùy thuộc vào pH Trong dung dịch acid gelatin tích điện dương và trong dung dịch kiềm nó tích điện âm Điểm trung gian ở đó sự tích điện bằng 0 gọi là pI hoặc điểm đẳng điện

 Sự thay đổi trong tỷ lệ của các nhóm carboxyl, amin có liên quan đến sự khác nhau về điểm đẳng điện của gelatin Ở collagen, 35%nhóm acid nằm ở dạng amid Do đó, collagen là một protein cơ

bản có điểm đẳng điện là 9,4 Trong suốt quá trình điều chế gelatin, quá trình xử lý bằng acid hoặc kiềm sẽ thủy phân nhóm amid trong phạm vi lớn hoặc nhỏ hơn Do đó, điểm đẳng điện củagelatin có thể thay đổi từ 9,4 (không thay đổi nhóm amid) đến 4,8(90 – 95% các nhóm acid carboxylic tự do) Điểm đẳng điện có ảnh hưởng đến độ nhớt và độ bền gel từ đó ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của gelatin

*Các yếu tố ảnh hưởng đến điểm đẳng điện: điểm đẳng điện của dung

dịch gelatin chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nguồn nguyên liệu,phương pháp sản xuất…

 Nguồn nguyên liệu: Gelatin sản xuất từ các nguồn nguyên liệukhác nhau sẽ có thành phần acid amin khác nhau do đó dịch trích

sẽ có pI khác nhau (gelatin có nguồn gốc từ ossein thì pI nằmtrong khoảng 6,5 – 7,5 còn gelatin từ da heo thì pI nằm trongkhoảng 7,5 – 9,0)

 Phương pháp sản xuất: Gelatin được điều chế bằng phương phápacid có điểm đẳng điện cao 6,5 – 9 vì điều kiện thao tác côngnghệ duy trì được giá trị gần với điểm đẳng điện của collagen.Gelatin được điều chế bằng phương pháp kiềm qua quá trình xử

lý bằng kiềm dài hơn, cắt đứt hầu hết các liên kết và chỉ có mộtphần nhỏ các nhóm amin còn lại nên gelatin này có pH đẳng điệnacid và thường nằm trong khoảng 4,8 – 5,2

 Khả năng tạo gel:

 Khả năng tạo gel là một trong những tính chất chức năng quan trọng nhất của gelatin, là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng gelatin và quyết định khả năng ứng dụng của gelatin Độ bền của khối gel được đặc trưng bởi độ Bloom Theo định nghĩa, độ Bloom là khối lượng tính bằng gam cần thiết tác dụng lên bề mặt gel tạo bởi pittông có đường kính 13 mm để khối gel lún xuống 4mm Khối gel có hàm lượng gelatin là 6,67%, được tạo gel ở 100C trong 16  18h

 Gelatin trên thị trường có độ Bloom trong khoảng 150  300 Bloom Gelatin có chất lượng thấp sẽ có độ Bloom <150, gelatin

có chất lượng trung bình thì Bloom từ 150 – 220, còn gelatin có chất lượng cao sẽ có Bloom từ 220 – 300

* Cơ chế tạo gel: gồm 2 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: hấp thụ và trương nở trong nước để tạo dung dịch,giai đoạn xảy ra khi gelatin được cho vào nước và gia nhiệt ở 45 –

600C

 Giai đoạn 2: tạo liên kết ngang nối các phân tử gelatin lại vớinhau thành không gian 3 chiều, giai đoạn này xảy ra khi dung dịchgelatin được làm nguội ở 8 – 100C

Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch.Trong quá trình tạo gel, imino acid của các chuỗi polypeptid tạo một hìnhthể xoắn ốc khi làm nguội và các vòng xoắn này được ổn định nhờ các cầuhydro giữa các nhóm hydroxyl của acid amin và phân tử nước, tạo gel bachiều Một đặc điểm quan trọng của gel gelatin là có khả năng tan chảy ởnhiệt độ cơ thể tạo nên cảm giác tan trong miệng Đây là một tính chất đặcbiệt của gelatin so với các chất có khả năng tạo gel khác và tính chất giúpgelatin được ứng dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm

* Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và độ bền gel

 Nhiệt độ tạo gel: Nhiệt độ càng cao thì khả năng khuếch tán của nướccàng mạnh Ở nhiệt độ < 200C, dù hàm lượng gelatin rất thấp vẫn cókhả năng tạo gel Ở nhiệt độ trong khoảng 20  300C, dung dịchgelatin vừa tồn tại dạng gel, vừa dạng dịch nhớt, vừa dịch lỏng, phụthuộc nhiệt độ và hàm lượng gelatin Ở nhiệt độ > 350C, phân tửgelatin rời rạc, dù hàm lượng gelatin cao chúng vẫn không liên kếtvới nhau, không tạo gel bền mà chỉ tăng độ nhớt Nhiệt độ tạo gelcàng thấp thì gel có độ bền gel càng lớn

 Thời gian tạo gel: Thời gian tạo gel còn được gọi là thời gian trưởngthành Thời gian tạo gel càng dài thì các liên kết ngang hình thànhcàng nhiều và càng ổn định nên độ bền gel sẽ càng lớn

 Nồng độ dung dịch tạo gel: Trong dung dịch gelatin, nồng độ gelatincàng cao thì gel tạo thành có độ bền gel càng lớn

 pH dung dịch tạo gel: Gelatin có giá trị pH càng gần điểm đẳng điện thì khả năng khuếch tán nước vào càng cao Tại điểm đẳng điện thì khả năng khuếch tán nước là cao nhất, gelatin trương nở nhanh nhất

và khối gel tạo thành có độ bền gel cao nhất Nguyên nhân là do ở pI,các protein trung hòa về điện, các mạch gelatin sẽ dễ tiến lại gần nhau tạo liên kết với nhau

 Các thành phần khác trong dung dịch tạo gel: Trong các sản phẩm thực phẩm, gelatin thường được dùng phối hợp với các hợp chất khác

để làm thay đổi khả năng tạo gel và độ bền gel của khối gel tạo thnh theo yu cầu của sản phẩm

Trong dung dịch đường, khi nồng độ đường trong hỗn hợp đường – gelatin <30% thì hỗn hợp cĩ khả năng tạo gel yếu và khi nồng độ đường trong hỗn hợp tăng lên >30% thì hỗn hợp cĩ tính chất của một chất lỏng.Trong dung dịch có pectin thì gel tạo thnh mềm v ít dai hơn

Trong dung dịch có agar thì gelatin tạo gel tốt hơn vì agar đóng vai trị l chất hỗ trợ, chất nền cho quy trình hịa tan gelatin Nhưng khi nồng độ gelatin quá cao (cao hơn 2,5%) thì vai trò này bị đảo ngược lại Khối gel tạo thành từ hỗn hợp agar – gelatin cứng và bền hơn so với gel tạo thành từ gelatin nhưng lại mềm hơn gel tạo từ agar

1.2.6 Khả năng tạo màng của gelatine với các phụ gia khác:

Ngoài khả năng tạo gel, khả năng tạo màng cũng là tính chất giúp gelatin đượcứng dụng rộng rãi trong công thực phẩm và dược phẩm Gelatin thường đượcdùng chung với các chất tạo màng khác để hỗ trợ các đặc tính của nhau và hạ giáthành sản phẩm

- Hỗn hợp tinh bột – gelatin: Trong hỗn hợp này gelatin có tác dụng cảithiện tính chất của màng và làm màng có tính chất như màng plastic.Nồng độ gelatin trong hỗn hợp càng cao thì càng làm tăng khả năng kéogiãn của màng Tuy nhiên, tại pH của hỗn hợp bằng pI của gelatin thìkhông xảy ra phản ứng giữa gelatin và tinh bột, màng sẽ có tính kéo giãnkém Khi pH hỗn hợp càng xa pI của gelatin thì liên kết giữa tinh bột vàgelatin được hình thành làm cho khả năng kéo giãn của màng tăng lên

- Hỗn hợp chitosan – gelatin: Trong hỗn hợp gelatin có tác dụng làm tănghiệu quả tạo màng của chitosan trong điều kiện pH thấp và nhiệt độ cao.Màng tạo ra từ hỗn hợp này có khả năng tan trong nước ngay ở nhiệt độthường

- Hỗn hợp gellan – gelatin: Gel gellan có đặc tính cứng và giòn phụ thuộc chủ yếu vào pH và nồng độ, còn gel gelatin lại mềm, đàn hồi và phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ Đặc tính cơ học của màng gellan/gelatin phụthuộc vào tỉ lệ gellan : gelatin Khi cho gellan vào dung dịch gelatin sẽ làm tăng khả năng liên kết mạng với nhau Hàm lượng gelatin trong hỗn hợp tăng sẽ làm khả năng tan trong nước, tỉ lệ căng phồng và độ bền kéo của màng giảm nhưng sẽ làm cho độ giãn do kéo tăng

2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GELLATIN TỪ DA CÁ TRA: 2.1 Quy trình:

Hiện nay có hai quy trình khác nhau được sử dụng để sản xuất gelatin theo quy

mô công nghiệp, hai quy trình này khác nhau về phương thức sử dụng để phân tách mối liên kết collagen Quy trình được sử dụng sẽ ảnh hưởng đến những đặc tính chính của sản phẩm gelatin thu được Nhìn chung quá trình sản xuất gelatin sẽ bao gồm các bước cơ bản sau:

2.2 Thuyết minh quy trình:

2.2.1 Tiền xử lý nguyên liệu thô:

Quá trình tiền xử lý sẽ giúp chuyển đổi collagen thành dạng thích hợp cho quátrình trích ly Quá trình này giúp tạo hiệu quả cho việc bẻ gãy các liên kết ngangcộng hoá trị của collagen để giải phóng ra những chuỗi alpha tự do, đồng thời giúploại bỏ các thành phần hữu cơ khác như máu, đường, chất nhầy… có trong nguyên

liệu Hiệu quả của quá trình xử lý collagen liên quan đến tỷ lệ liên kết ngang có trongnguyên liệu Quá trình xử lý bằng acid ít có tác động đến các liên kết trong collagenhơn so với dùng phương pháp kiềm nên thường được dùng cho da heo hay ossein-các loại collagen còn trẻ, chưa trưởng thành Dựa vào phương pháp tiền xử lý này

mà người ta phân loại gelatin thành 2 loại: gelatin loại A (dùng phương pháp acid),gelatin loại B (dùng phương pháp kiềm)

- Quá trình xử lý bằng acid:

Heo thường được giết mổ ở độ tuổi tương đối trẻ (khác với nhiều loại gia súc khác)

do đó ở da heo mức độ liên kết ngang chưa cao và da heo được xem là nguyên liệuthích hợp nhất để áp dụng phương pháp xử lý bằng acid Acid sulfuric và acidclohydric thường được dùng, ngoài ra còn kết hợp với acid photphoric nhằm làmchậm quá trình tạo màu Ưu điểm của phương pháp acid là thời gian xử lý nhanh.Tiến hành: nguyên liệu sau khi xử lý sạch được đem ngâm vào dung dịch acid nồng

độ không quá 5% Giá trị pH nằm trong khoảng 3,54,5, nhiệt độ tối thích là 15oC.Quá trình xử lý bằng acid sẽ ngừng lại khi nguyên liệu đã được acid hoá hoàn toànhay trương nở tối đa Sau đó lượng acid dư được tháo bỏ và nguyên liệu được đemrửa bằng nước lạnh

Ossein cũng có thể được sử dụng theo phương pháp này nhưng ít phổ biến

- Quá trình xử lý bằng kiềm

Quá trình xử lí bằng kiềm thường được dùng cho da bò, ossein Nguyên liệu đượcngâm trong dung dịch kiềm trong vài tuần ở nhiệt độ môi trường Vôi là tác nhânphổ biến nhất, khá yếu, không làm tổn thất nguyên liệu vì quá trình thuỷ phân quámạnh Tuy nhiên, phản ứng xảy ra chậm, kéo dài đến 8 tuần hay hơn mới kết thúc.Hỗn hợp gồm 3% vôi với lượng ít CaCl2 hay NaOH sẽ cho kết quả tốt hơn Nếu dùngNaOH thì quá trình xử lí sẽ kéo dài khoảng 1014 ngày Quá trình này giúp làm phá

vỡ các liên kết ngang trong collagen và hình thành nên collagen tan được trong nước,đồng thời loại bỏ tạp chất giúp quá trình trích ly được thuận lợi hơn

2.2.2 Quá trình trích ly.

Dùng nước ấm trích ly nhằm rửa sạch các chất hoá học đã dùng trong quá trình tiền

xử lý và tiếp tục làm đứt hẳn các liên kết trong nguyên liệu, hình thành các phân tửgelatin

Thông thường nhiệt độ trích ly khoảng 55900C, có thể trích ly nhiều lần để tănghiệu suất trích ly nhưng không được quá nhiều lần vì sẽ làm giảm chất lượng củagelatin (thường từ 24 lần, thời gian lần trích ly sau dài hơn lần trích ly trước)

Dịch trích ly được lọc qua cát lọc để tách huyền phù (lipid, sợi collagen chưathuỷ phân) sau đó qua cột trao đổi ion hay lọc tinh để tách muối vô cơ và chỉnh pH về

5  5,8

2.2.4 Quá trình cô đặc.

Thiết bị thường dùng là thiết bị cô đặc dạng màng rơi, nên thực hiện trong điềukiện chân không với nhiệt độ vừa đủ để tránh hiện tượng thoái hóa hoặc thay đổi tínhchất vật lý của gelatin Nồng độ sau cô đặc đạt từ 2545% phụ thuộc bản chấtnguyên liệu và quá trình trích ly Dung dịch sau cô đặc có độ nhớt cao được đưa qualưới lọc để khử sạch lại

2.2.5 Quá trình sấy.

Trước khi sấy, dung dịch gelatin đã được cô đặc sẽ đem tiệt trùng nhanh ở 1400Crồi làm lạnh nhanh tạo dạng gel Gel gelatin được đưa qua thiết bị sấy liên tục sửdụng không khí nóng 32600C (nhiệt độ không khí được giữ ổn định) rồi tạo hìnhtheo yêu cầu

Ngoài ra, có thể dùng phương pháp sấy phun nhằm tránh thay đổi tính chất củagelatin

Độ bền gel (N)

Độ nhớt (cP)pH

pI đẳng điện

8,690,3487,631,0518,494,05,25-5,5

Bảng 3.2 Tiêu chuẩn gelatin ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.

Thông số “US Food Chemical V, 2003” “EUROPEAN

-Salmonella Không hiện diện trong 25g Không hiện diện trong 25g

-4 ỨNG DỤNG

Gelatin được ứng dụng rộng rãi phần lớn là do các tính chất ưu việt của gelatin hơn

là do giá trị dinh dưỡng của gelatin

Bảng 4.1 So sánh khả năng ứng dụng của gelatin và các phụ gia có khả năng thay thế gelatin [57]

Gelatin có nhiều ứng dụng: tạo gel, làm

dày, tạo nhũ, tạo xốp, tạo màng…

Không hydrocolloids đơn lẻ nào cócùng lúc nhiều ứng dụng như vậy

Gelatin tạo gel nghịch đảo nhiệt, tan

chảy ở nhiệt độ cơ thể

Các hydrocolloids khác không có tínhchất này

Gelatin có khả năng tạo gel ở nhiều độ

bền khác nhau nên tạo ra nhiều dạng

sản phẩm

Các hydrocolloids khác chỉ thay đổi độbền gel khi phối hợp với các chất khácnhư đường và muối

Gelatin là thực phẩm nên không hạn chế

liều lượng sử dụng

Các phụ gia khác sử dụng phải đúngliều lượng

Công nghiệp sản xuất bánh kẹo có lẻ là lĩnh vực có nhiều ứng dụng của gelatinnhất tính cho đến hiện nay Gelatin được sử dụng trong các sản phẩm bánh kẹo ngọtnhư: “winegums”, “gummy bears”, “fruit chews”, “marshmallow” và ”licorice”.Chức năng của gelatin phụ thuộc vào loại sản phẩm Trong “marshmallows”, gelatinđóng vai trò làm bền bọt Trong “fruit chews” và “licorice”, gelatin tham gia tạo cấutrúc, độ dai cho sản phẩm Trong “winegums” và “gummy bears”, đặc tính tạo gelcủa gelatin đóng vai trò quan trọng và độ Bloom yêu cầu từ 260280 Loại gelatinđược sử dụng phụ thuộc vào đặc tính của sản phẩm cuối cùng

Yêu cầu về việc sử dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo:

- Gelatin cần phải được hòa tan hoàn toàn trước để có thể phát huy các tínhnăng công nghệ của chúng Để đạt được yêu cầu này thì cần phải thỏa mãncác vấn đề sau:

 Lượng nước thích hợp

 Sự khuấy đảo hợp lý: khi phần gelatin được hydrate hóa chúng cókhuynh hướng kết lại với nhau do vậy sự khuấy đảo hợp lý là cần thiết.

 Nhiệt độ: gelatin cần được gia nhiệt đến 60oC để có thể hòa tan hoàntoàn Nó có thể hòa tan rất nhanh khi được đưa trực tiếp vào nước nónglớn hơn 90oC hoặc gia nhiệt gelatin đã được làm ướt trong nước lạnh

 Thời gian: gelatin cần thời gian để có thể hút nước Khoảng thời giannày có thể kéo dài từ 15 phút cho đến 1 giờ tùy thuộc vào nồng độ dungdịch cần thu, kích thước các phần hòa tan và phương pháp sử dụng đểchuẩn bị dịch hòa tan Dung dịch gelatin này không tạo gel được cho đếnkhi nó được làm nguội đến nhiệt độ thích hợp và nó không giống nhưcác chất tạo gel khác cần muối hoặc acid để tạo gel Gel gelatin có tínhthuận nghịch với nhiệt độ do vậy nó có thể tan chảy ra sau khi thể gelđược tạo thành Nhiệt độ tan chảy của chúng thấp hơn nhiệt độ thân nhiệt(khoảng 3536oC)

- Giá trị Bloom của gelatin là chỉ số đo đạc độ mạnh của gel gelatin Chỉ sốnày càng cao thì độ bền của gel càng lớn ở cùng một nồng độ

 Độ Bloom cho các ứng dụng tạo gel điển hình nằm trong khoảng từ 100

280 tuy nhiên gelatin có độ Bloom trung bình và cao hơn được ưachuộng trong lĩnh vực “gummy” bởi vì chúng tạo ra một cấu trúc đặctrưng và cải thiện khả năng định hình Những thành phần khác nhưglucose, surcose và hàm lượng ẩm cũng là những nhân tố quan trọngtrong việc hình thành nên cấu trúc của sản phẩm “gum” Vì vậy việcxem xét ảnh hưởng của gelatin cũng gắn liền với những nhân tố này

 Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “chewy” thì độBloom thấp được ưa chuộng (độ Bloom nằm trong khoảng từ 70140).Mức độ sử dụng từ 0,2% trong kẹo “caramel” và “toffee” đến 2,5%trong kẹo “grained chew” Nếu gelatin có độ Bloom cao được sử dụngthì lượng dùng có thể giảm đi một nửa

 Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “marshmallow” thìgiá trị Bloom chỉ đóng vai trò nhỏ trong việc hình thành cấu trúc sảnphẩm

phù hợp Trong nhiều trường hợp, độ nhớt của gelatin không đóng vaitrò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm “gum”.

 Trong sản xuất các sản phẩm “chewy” thì độ nhớt của gelatin có thể cótác dụng thứ yếu trong quá trình đánh trộn tuy nhiên chúng có thể đượcđiều chỉnh dễ dàng bằng sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình này

 Trong quá trình sản xuất các sản phẩm “marshmallow” thì độ nhớt củagelatin đóng vai trò quan trọng hơn trong những ứng dụng khác củagelatin trong công nghệ sản xuất bánh kẹo Độ nhớt của gelatin ảnhhưởng đến quá trình đánh trộn syrup, quá trình giữ các bọt khí… Độnhớt của gelatin còn đóng vai trò quan trọng khi kết hợp với các phươngpháp tạo hình được sử dụng Với phương pháp tạo hình sử dụng cáckhuôn tinh bột thì độ nhớt của khối kẹo yêu cầu phải thấp để nó có thểchảy dễ dàng vào các khuôn, còn trong phương pháp ép đùn thì độ nhớtcủa khối kẹo phải cao để định hình cho sản phẩm sau khi đùn

- Gelatin là chất nhạy cảm với nhiệt độ và acid và đặc biệt là khi có sự kếthợp giữa hai yếu tố này có thể làm hỏng khả năng tạo gel của gelatin Nếuquá trình nấu diễn ra nhanh thì gelatin có thể được đưa vào ngay từ đầu cònnếu quá trình nấu yêu cầu thời gian dài thì gelatin nên đưa vào quá trình trộnsau công đoạn nấu để hạn chế phản ứng Maillard và phản ứng nghịch đảođường Việc thêm acid vào nên giữ ở mức tối thiểu có thể được và nên thêmchỉ vào trước công đoạn đánh trộn tại nhiệt độ nhỏ nhất có thể

Bảng 4.2 Bảng ứng dụng của gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo [82]

Độ nhớt Lượng

sử dụng.Gum gelatin Tạo gel, tạo cấu

trúc, xây dựng tínhđàn hồi

180260 A/B Thấp, cao 610%

Gum rượu Tạo gel, tạo cấu

trúc, xây dựng tínhđàn hồi

120150 A/B Trung

bình, cao

0,21%.Những vấn đề thường gặp trong quá trình sản xuất một số loại kẹo thông dụng có

Gelatin không hoà tan Đảm bảo rằng quá trình hoà tan

được tiến hành đúng: hai phần nước một phần gelatin, có khuấy trộn và nhiệt độ tối thiểu

là 60oC

Có thể do sự tương tác giữa các thành phần trong công thức

Xem xét lại công thức sử dụng

Gum bị mờ, đục Có thể do sự tương tác giữa

các thành phần trong công thức

Xem xét lại công thức sử dụng

Gelatin không hòa tan hoàn toàn

Tuân thủ hướng dẫn về sự hòa tan gelatin

Các bong bóng khí được giữlại

Xem xét lại quá trình hòa tan gelatin và công đoạn loại khí trong quy trình sản xuất

Sự kết tinh lại

đường

Sử dụng quá nhiều sucrose Tăng việc sử dụng glucose hoặc

các DE của glucose

Sử dụng quá ít gelatin Tăng mức độ sử dụng gelatin sẽ

giúp ngăn cản quá trình kết

Lượng ẩm nhiều Tăng nhiệt độ nấu để làm tăng

khả năng hoà tan, tăng độ đồng nhất; xem xét lại công thức sử dụng

Gum có màu vàng,

nâu

Nhiệt độ nấu cao Giảm nhiệt, thời gian nấu nên

ngắn lại, thêm gelatin sau khi nấu

Gum quá mềm Lượng gelatin sử dụng ít Tăng lượng gelatin sử dụng

Độ “Bloom” không hợp lý Tăng độ “Bloom”

Sự hỏng gelatin Cắt giảm sự có mặt của nhiệt và

acid

Việc sử dụng chất tạo ngọt không thích hợp

Xem xét lại các chất tạo ngọt vềhàm lượng ẩm

Gum quá cứng Lượng gelatin sử dụng

nhiều

Giảm lượng gelatin sử dụng

Độ “Bloom” không hợp lý Giảm độ “Bloom”

Việc sử dụng chất tạo ngọt không thích hợp

Xem xét lại các chất tạo ngọt vềhàm lượng ẩm

Bề mặt sản phẩm

có hình dạng không

được ưa chuộng

Điều kiện hồ hóa không hợplý

Xem xét lại các điều kiện lý tưởng cho quá trình tạo hình và chất lượng bột đưa vào sản xuất

Sự lồi lõm ở mặt

sau của sản phẩm

Sự đồng nhất trong quá trình định hình còn thấp

Tăng nhiệt độ nấu để tăng sự đồng nhất

Sản phẩm có mùi

lạ

Sử dụng thành phần kém phẩm chất

Xem xét lại chất lượng của vật liệu sử dụng

Tinh bột bị nhiễm mốc Đảm bảo tinh bột được sử dụng

hợp lý và độ ẩm 58%

Sản phẩm có tính

dính, nhớt

Độ ẩm quá cao Nấu ở nhiệt độ cao hơn để giảm

ẩm; xem lại công thức sử dụng.Lượng nước thấp hơn độ ẩm

cân bằng

Điều chỉnh lại chất tạo ngọt chothích hợp với độ ẩm cân bằng của môi trường

Acid được đưa vào quá sớm

Việc thêm acid chỉ trước quá trình định dạng để tránh làm hư hỏng gelatin và quá trình

chuyển đổi sucrose; xem lại công thức sử dụng.

Sự khô cứng Hoạt tính nước quá cao Điều chỉnh lại chất tạo ngọt cho

thích hợp với độ ẩm cân bằng của môi trường

Sản phẩm có chất

lượng khác nhau

Quá trình kiểm soát kém Xem lại điều kiện kiểm soát

trong từng khâu: tạo hình, nấu, sấy khô

Bảng 4.2 Những vấn đề thường gặp trong sản xuất kẹo “chewy candy” [76]

Sự kết tinh không mong

muốn

Sự tạo mầm không điều khiển được trong khối kẹo

Các hạt lẫn khi được làm nguội có thể tạo mầm tinh thể Các hạtnày cần phải được làm ấm trước khi cho vào khối kẹo

Dịch syrup đường quá bão hòa

Sử dụng lượng glucose syrup nhiều hơn Gelatin cũng giúp ngăn cản sự kết tinh trong trường hợp này

Tinh thể đường không được hoà tan trong khối kẹo

Đảm bảo quá trình nấu hoà tan hết các tinh thể đường

Sản phẩm có tính dính, nhớt Độ đồng nhất thấp Cần phải nấu để đạt

được độ đồng nhất cao hơn

Phản ứng nghịch đảo đường sucrose trong quá trình nấu hoặc việc đưa acid vào ở nhiệt độ quá cao

Thời gian nấu nên rút ngắn lại

Thêm acid vào ở nhiệt

độ thấp nhất có thể vàchắc chắn là nó khôngtrải qua quá trình nấu

“nghỉ” trước khi đưa vào quá trình cắt, bao gói.

Giảm lượng gelatin sửdụng nếu nó có độ Bloom cao

Xem lại công thức sử dụng

Giảm lượng đường cókhối lượng phân tử cao (tăng hàm lượng glucose và các DE của glucose)

Quá trình quật nên tiến hành ở nhiệt độ thấp

Hiện tượng dòng chảy nguội Độ đồng nhất các thành

Sử dụng các chất có khả năng tăng độ nhớtnhư: gelatin,

Xem xét lại công thức sử dụng

Độ bền của bọt thấp Sấy sản phẩm ở nhiệt độ

quá cao

Cắt giảm nhiệt độ sấy

Tinh bột cho sản phẩm đổ khuôn quá nóng

Giảm nhiệt độ của tinh bộtlúc đổ khuôn

gelatin với lượng tốt nhất cho quá trình đánh trộn.

mức độ sử dụng

Quá trình đánh trộn chưa đủ

Tăng tốc độ hoặc thời giancủa quá trình đánh trộn.Giảm lượng mẻ

Đánh trộn quá mức Giảm thời gian hoặc tốc

độ của quá trình đánh trộn.Vấn đề này thường không liên quan đến gelatin

Độ nhớt quá cao Giảm hàm lượng chất khô

Thay đổi chất tạo ngọt để làm giảm độ nhớt

Tăng nhiệt độ

Màu vàng nhạt Sự hiện diện của nhiệt độ

cao

Giảm nhiệt độ, rút ngắn thời gian nấu hoặc thêm gelatin sau công đoạn nấu

pH quá cao pH cao (>6) dẫn đến phản

ứng Maillard Cần phải giảm pH xuống bằng cách điều chỉnh công thức sử dụng

Marshmallow quá mềm Lượng gelatin sử dụng

thấp

Tăng lượng sử dụng

Gelatin có độ Bloom không đạt yêu cầu

Tăng độ Bloom

Sự hư hỏng gelatin Cắt giảm sự có mặt của

nhiệt và acid

Sử dụng chất tạo ngọt không hợp lý

Xem xét lại chất tạo ngọt đang sử dụng

Marshmallow quá cứng

hoặc đàn hồi

Lượng gelatin sử dụng cao

Giảm lượng sử dụng

Gelatin có độ Bloom không đạt yêu cầu

Giảm độ Bloom

Sử dụng chất tạo ngọt không hợp lý

Xem xét lại chất tạo ngọt đang sử dụng

Độ đồng nhất quá cao Giảm nhiệt độ nấu

Kiểm tra lượng ẩm mất đi trong quá trình đánh trộn.Sản phẩm có tính nhớt và

ngọt để điều chỉnh hoạt độcủa nước

Acid được đưa vào quá sớm

Việc thêm acid chỉ nên trước quá trình định hình

để tránh làm hỏng gelatin

và ngăn cản phản ứng nghịch đảo đường

Bề mặt khô Hoạt độ của nước cao Điều chỉnh lại chất tạo

ngọt để điều chỉnh hoạt độcủa nước

Sự co rút Sản phẩm đem đi đùn quá

Cấu trúc có dạng sạn Sự tái kết tinh đường Đảm bảo rằng quá trình

hoà tan hoà tan hết các tinh thể đường

Tăng việc sử dụng syrup glucose để ngăn chặn sự tái kết tinh

Lớp vỏ cứng ngoài bề

mặt

Tinh bột cho sản phẩm đúc quá ẩm

Độ ẩm của tinh bột khô 5

8%

Mùi vị lạ Quá trình vệ sinh kém Xem lại khâu vệ sinh, kho

lưu trữ nguyên vật liệu.Nguyên liệu kém chất

lượng

Xem lại nguồn nguyên liệu sử dụng

Sự lên men Quá trình vệ sinh kém Xem lại khâu vệ sinh, kho

lưu trữ nguyên vật liệu

Nguyên liệu kém chất lượng.

Xem lại nguồn nguyên liệu sử dụng, đặc biệt là sựnhiễm vi sinh vật trong quá trình bảo quản

Độ ẩm quá cao Xem lại hàm lượng nước

trong công thức

Trong công nghệ sản xuất sữa: gelatin được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc.Trong sản phẩm sữa, yoghurt, đặc biệt là yoghurt trái cây, gelatin có tác dụng ổnđịnh cấu trúc giúp sản phẩm tránh được hiện tượng tách lỏng trong suốt quá trình xử

lý và bảo quản Khi sử dụng gelatin có thể được sử dụng riêng hoặc kết hợp với cácchất phụ gia khác như carrageenan, tinh bột

Gelatin được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc trong công nghiệp sữa và cácsản phẩm từ sữa Chức năng của chúng là:

- Tạo các mối liên kết với nước: gelatin có khả năng trương nở để tạo liên kếtgấp 5 lần khối lượng của chúng với nước Nó giúp ngăn cản sự rỉ nước trongcác sản phẩm sữa

- Củng cố cấu trúc cho các sản phẩm từ sữa: gelatin không tạo phản ứng vớicác thành phần của sữa và phụ thuộc vào hàm lượng sử dụng, gelatin có thểlàm chặt cấu trúc cream, tạo lớp gel chắc từ dịch lỏng Ngoài ra nó còn giúp

ổn định các bọt khí của các sản phẩm từ sữa có bọt ở nhiệt độ thấp và ngăncản sự hỏng cấu trúc cho sản phẩm trong suốt quá trình tồn trữ

- Tạo bọt: giống như các loại protein khác, gelatin có khả năng tạo bọt tốt khi

có mặt của đường và sữa Sự có mặt của chất béo có xu hướng ngăn cản sựtạo bọt, vì vậy cần phải sử dụng thêm các phương pháp vật lý như: như bơmkhông khí, khí CO2, khí N2 để tăng thể tích và tạo bọt cho các sản phẩm sữa

có bọt Và chính gelatin cũng tham gia vào quá trình ổn định, sự bền chặtcho các sản phẩm sữa có bọt

- Có khả năng trung hoà: gelatin không mùi do đó không ảnh hưởng đến mùi

vị của sản phẩm Nó không chịu sự tấn công của tác nhân oxy hoá, có khảnăng ngăn cản sự biến tính và lưu giữ được mùi trái cây cho sản phẩm

- Gelatin đóng vai trò của một chất keo làm nhiệm vụ bảo vệ: sự đông tụ củasữa và casein sẽ hoàn toàn hơn và đồng nhất hơn khi có mặt của gelatin(B.5.6)

- Tạo cấu trúc mềm: sự có mặt một lượng nhỏ gelatin trong các sản phẩm sữaluôn tạo cho sản phẩm cấu trúc mềm mại.

Cách thức sử dụng gelatin trong quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa:

- Bột gelatin được hòa trộn với các thành phần bột khác như: đường, các chấttạo hương, một số chất ổn định khác rồi đưa vào dung dịch sữa Hỗn hợpsữa nguội này được khuấy trộn, khi đó gelatin sẽ trương nở và hấp thụ mộtlượng nước gấp 10 lần khối lượng của chúng Trong quá trình thanh trùngPasteur gelatin sẽ được hòa tan

- Khi sữa được lọc trước quá trình thanh trùng Pasteur thì tốt nhất là đưagelatin vào dưới dạng dung dịch nếu không thì quá trình lọc sẽ loại bỏnhững hạt gelatin còn đang trương nở Thông thường để chuẩn bị dịchgelatin người ta cho gelatin vào nước nóng khoảng 8090oC kèm theo sựkhuấy trộn sau đó làm nguội và giữ dung dịch này ở 5060oC Dung dịchgelatin cũng có thể thêm vào sữa nguội kèm theo sự uc aikhuấy trộn liêntục

- Gelatin có thể thêm vào sữa trước khi cấy giống mà không ảnh hưởng đếncác điều kiện lên men Gelatin không phản ứng với các thành phần của sữa

và không tạo kết tủa

Mức độ bền vững của gelatin trong quá trình chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa:

- Gelatin là một loại protein, do đó nó có khả năng bị thủy phân bởi các tácnhân như: nhiệt độ, acid, kiềm, các tia phóng xạ, ezym, vi sinh vật Nhưngnhìn chung độ mạnh của gel bị phá hủy khi gelatin chịu tác dụng đồng thờicủa pH (nhỏ hơn 4) và nhiệt độ (lớn hơn 60oC) trong một khoảng thời gian

đủ lớn Do đó quá trình tiệt trùng, thanh trùng, độ axit của sản phẩm từ sữathường là không ảnh hưởng nhiều đến tác dụng của gelatin trong sản phẩm.Dung dịch gelatin có thể bền vững ở 60oC trong vòng vài giờ Do đó, tácnhân thường gặp trong quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa khônglàm mất mát đáng kể độ mạnh gel được tạo bởi gelatin

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của gelatin lên các thông số đâm xuyên và sự đông tụ

của gel từ sữa [26]