Mặc dù whey chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị, nhưng mãi cho đến bây giờ, nhờ những quy trình công nghệ sản xuất hiện đại, các sản phẩm chất lượng cao từ whey mới được phát triển
Trang 1Trang 1
Trang 2Trang 2
Hình 3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 9
Hình 5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Diafiltration 11
Hình 9 Sơ đồ nguyên tắc định lượng thực phẩm 15
Hình 12 Sơ đồ hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải dạng Filtermat 17
B ảng 3 Biểu đồ quy trình sản xuất các sản phẩm từ whey 5
Trang 3• Whey chiếm 80-90% thể tích của sữa tươi ch ưa qua sản xuất và chứa khoảng 50% chất dinh dưỡng có nguồn gốc từ sữa như: protein hòa tan, lactose, vitamin và khoáng
• Có 2 loại whey: Whey ngọt và whey acid
Whey ng ọt: Là sản phẩm của quá trình sản xuất phô mai và casein
bằng enzyme rennin Chúng có pH trong khoảng 5.9 – 6.6 Whey ngọt được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm
Whey acid: Là sản phẩm của quá trình đông tụ casein bằng phương pháp sử dụng acid vô cơ Chúng có pH trong khoảng 4.3 – 4.6 Whey acid được sử dụng trong thức ăn nhanh, salad, dressing hay các món khai vị lạnh
B ảng 1 Thành phần hóa học của Whey
Thành phần Cheese whey ( % ) Casein whey ( % )
Trang 4Trang 4
B ảng 2 Thành phần protein của whey
Lo ại Thành phần ( % )
Bovine serum albumin
5
Casein macro peptide
10
Whey protein là loại pr otein hoàn hảo do chứa một lượ ng lớn các acid amin không thế Mặc dù whey chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị, nhưng mãi cho đến bây giờ, nhờ những quy trình công nghệ sản xuất hiện đại, các sản
phẩm chất lượng cao từ whey mới được phát triển
Trang 6Trang 6
1.2 Chọn nguyên liệu
• Whey (huy ết thanh sữa)
Trong quy trình này, whey được sử dụng là phụ phẩm của quá trình
sản xuất phô mai (whey ngọt)
Chất tạo cấu trúc: để ổn định cấu trúc hạt, người ta thường sử dụng các
phụ gia như đi-, tri-, hoặc polyphosphat,…
Chất nhũ hóa: Phổ biến là lecithin Việc sử dụng lecithin sẽ làm tăng độ hòa tan của bột whey
Trang 8Thiết bị và thông số kỹ thuật:
• Tách casein bằng thiết bị ly tâm Decanter
Cấu tạo của thiết bị gồm chén xoay hình trụ, có một đầu dạng côn Bên trong có một trục vis Cả chén xoay và trục vis đều phải quay cùng chiều nhưng
tốc độ của chén xoay phải lớn hơn của trục vis (thường nhanh hơn khoảng 25 vòng/phút) Khi hoạt động, phần chất rắn bị đẩy ra thành của chén xoay và được
trục vis đẩy về phía đầu côn Pha lòng sẽ di chuyển đến đầu còn lại và thoát ra ngoài
Hình 1 Thiết bị ly tâm Decanter
• Tách béo bằng thiết bị ly tâm dạng đĩa Tốc độ 2000 – 3000 vòng/phút,
thời gian 10 – 15 phút
Trang 9Trang 9
Dịch whey được nạp vào thiết bị ly tâm Dưới tác dụng của lực ly tâm,
dịch whey bị tách thành 2 phần: Phần cream tập trung ở tâm của trục quay (do
khối lương riêng nhỏ), phần whey đã tách kiệt béo chuyển động về phía biên
của trục quay Đây là thiết bị hoạt động liên tục
Hình 2 Thiết bị ly tâm dạng đĩa
• Thanh Trùng
M ục đích công nghệ:
Chuẩn bị: Quá trình thanh trùng sẽ làm đông tụ và tách bỏ một số hợp
chất keo kém bền nhiệt Những hợp chất này dễ gây ngẹt trong quá trình siêu
lọc (UF) tiếp theo
Bảo quản: Tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật nhiễm
Bi ến đổi của nguyên liệu:
Hóa lý: Một số hợp chất keo
kém bền nhiệt sẽ bị đông tụ
Vi sinh: Các vi sinh vật
nhiễm trong bán thành phẩm sẽ bị
tiêu diệt hoặc ức chế
Thiết bị và thông số kỹ thuật:
Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bản
mỏng ở nhiệt độ 73oC trong 15 giây
Sau đó dung dịch được đưa qua
màng lọc với kích thước lỗ sấp sỉ
10µm trước khi đưa vào thiết bị lọc
UF Hình 3 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng
Trang 10Trang 10
• L ọc UF
Mục đích công nghệ: Khai thác
Tách lactose, khoáng ra khỏi dịch whey, làm tăng hàm lượng protein so
với tổng chất khô của bán thành phẩm
Bi ến đổi của nguyên liệu:
Vật lý: Giảm thể tích, khối lượng của bán thành phẩm
Hóa học: Giảm hàm lượng lactose, khoáng, vitamin trong dòng retentate
Thiết bị và thông số công nghệ
Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc membrane dạng ống Kích thước lỗ màng không nhỏ hơn 10-2µm Áp suất 1- 10 bar
Bên trong thiết bị membrane được chia thành nhiều khoang, mỗi khoang
gồm một số ống trụ nhỏ nằm song song với nhau Đầu tiên nguyên liệu được bơm vào khoang đầu tiên của thiết bị, dòng retentate thoát ra khỏi khoang này
sẽ tiếp tục đi vào khoang thứ hai, thứ ba,… dòng retentate thoát ra khỏi khoang
cuối cùng sẽ có nồng độ đạt yêu cầu
Hình 4 Thiết bị siêu lọc UF
• L ọc diafiltration (DF):
M ục đích công nghệ: Hoàn thiện
Loại bỏ thêm những chất còn sót lại trên màng (như lacto, tro) mà đáng
lẽ phải được l oại bỏ theo dòng permeate , nhờ đó làm giảm những tạp chất không mong muốn và tăng nồng độ protein lên 80%
Bi ến đổi của nguyên liệu: Thể tích, tỷ trọng tăng nhẹ
Trang 11giảm và nồng độ protein mong
muốn
+ Liên tục – continous
diafiltration (CDF): nước được
bơm vào liên tục Tốc độ dòng
nước bơm vào bằng với tốc độ
dòng permeate đi ra
Hình 6 Thi ết bị lọc Diafiltration
Trang 12Trang 12
Thiết bị và thông số công nghệ
Trong quá trình này, ta hồi lưu dòng retantate về thiết bị membrane và
bổ sung nước vào một cách gián đoạn với tỷ lệ 9:1(v/v) nhằm tách kiệt các chất hòa tan có phân tử lương nhỏ ra khỏi dòng retentate
• Cô đặc
M ục đích công nghệ: Chuẩn bị
Chuẩn bị cho quá trình sấy phun, làm giảm một lượng lớn nước trong dung dịch, tiết kiệm chi phí và cả thời gian cho quá trình sấy
Khai thác: Tăng hàm lượng chất khô
Bi ến đổi của nguyên liệu:
Vật lý: Khối lương riêng, độ nhớt, nhiệt độ tăng
Hóa lý: Sự bốc hơi nước, một số phân tử protein có thể bị đông tụ ở nhiệt độ cao
Sinh học: Ức chế vi sinh vật
Thiết bị và thông số công nghệ
Thiết bị: Sử dụng thiết bị chân không nhiều cấp dạng màng rơi
Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ dung dịch trong quá trình cô đặc không được vượt quá 65oC, nồng độ chất khô sau khi cô đặc khoảng 45 – 65% Thời gian lưu trong thiết bị khoảng 10 – 30 giây
Whey protein dược gia nhiệt sơ bộ rồi được nạp vào đỉnh của thiết bị và
chảy thành màng dọc theo bề mặt của thiết bị Bề mặt truyền nhiệt có dạng thân ống hình trụ đứng hoặc là những bản mỏng được áp sát lại với nhau Ở đây sử
dụng bề mặt truyền nhiệt dạng ống, hơi nước được nạp vào khoảng không gian bên ngoài các ống hình trụ để gia nhiệt, còn nguyên liệu sẽ chảy thành màng ép sát thân bên trong các ống hình trụ này theo hướng từ trên xuống Dịch whey được đun sôi trong thiết bị chính sẽ đi vào buồng bốc tách hơi thứ Nhờ sử dụng thiết bị chân không nên nhiệt độ sôi dưới 100oC
Trang 13M ục đích công nghệ: Chế biến và bảo quản
Quá trình sấy tạo chế phẩm dạng bột, giảm hàm ẩm kéo dài thời gian
bảo quản
Bi ến đổi của nguyên liệu:
Vật lý: Giảm khối lượng do tách bớt nước ra khỏi sản phẩm
Hóa lý: Xảy ra sự bay hơi nước và các cấu tử dễ bay hơi dưới tác dụng
của nhiệt độ cao
Hóa học: Có thể xảy ra sự phân hủy một số chất mẫn cảm với nhiệt độ Nhiệt độ cao cũng có thể gây biến tính bất thuận nghịch một số protein, làm ảnh hưởng xấu đến tính chất chức năng của sản phẩm
Trang 14Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào là 200oC, đầu ra là
80oC Thời gian lưu của nguyên liệu trong buồng sấy khoảng 5 – 30 giây Độ
ẩm của bột sau khi sấy khoảng 3 – 4%
1 Bộ phận gia nhiệt không khí cho sấy phun
2 Buồng sấy phun
3 Buồng sấy tầng sôi
4 Bộ phận gia nhiệt không khí cho sấy tầng sôi 5,6 Quạt làm nguội
7 Rây sản phẩm
Hình 8 Hệ thống sấy phun 2 giai đoạn
• Đóng gói
M ục đích công nghệ: Hoàn thiện và bảo quản
Giúp ổn định chất lượng sản phẩm trong bảo quản và phân phối sản
phẩm được dễ dàng
Trang 15Trang 15
Bi ến đổi của nguyên liệu: Không gây ra những biến đổi đáng kể về chất
lương sản phẩm
Thiết bị: Sử dụng hệ thống thiết bị đóng gói theo nguyên tắc liên tục và tự
động hóa Quá trình đóng gói diễn ra ở nhiệt độ và áp suất thường
Sản phẩm được đưa vào phễu nhập liệu, valve định lượng mở ra để sản
phẩm đổ vào đầy piston, valve tự động đóng lại và mở cửa tháo liệu để tháo
xuống bao bì ở dưới Ta định lượng thực phẩm dựa vào điều chỉnh piston định lượng
Hình 9 Sơ đồ nguyên tắc định lượng thực phẩm Bao bì được cấu tạo từ giấy hoặc
màng plastic loại một mảnh cuộn lại
được ghép mí theo đường giữa thân
bằng phương pháp hàn nhiệt Bao bì sẽ
được hàn đáy, sau khi rót sản phẩm vào
trong bao bì thì sẽ có bộ phận của máy
hàn phần miệng của túi
Hình 10 Thiết bị đóng gói
Trang 16Giai đoạn 1: 75% lượng không khí nóng với nhiệt độ 250oC sẽ được đưa vào buồng sấy chính tại các vị trí xung quanh vòi phun, 25% lượng không khí nóng còn lại sẽ đi qua lưới phân bố và tỏa đều xuống bên dưới từ trần buồng
sấy Theo Luquet (1985) thì các hạt sản phẩm sẽ được hình thành trong buồng
sấy với độ ẩm dao động từ 6-14% và rơi xuống băng tải đặt bên dưới Độ ẩm
của không khí trong buồng sấy ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc và kích thước
hạt sản phẩm Nếu độ ẩm không khí trong buồng sấy quá thấp các hạt sản phẩm
có kích thước rất nhỏ và trở nên rời rạc do chúng không thể kết dính lại với nhau Ngược lại nếu độ ẩm quá cao, hiện tượng kết dính các hạt sẽ diễn ra mạnh
Trang 17Trang 17
mẽ làm tăng kích thước của chúng Kết quả là bột thành phẩm không đạt được
độ mịn, độ đồng nhất về kích thước và cấu trúc hạt
Giai đoạn 2: Băng tải vận chuyển bột từ buồng sấy chính qua buồng sấy
phụ.Tốc độ chuyển động của băng tải là 1m/ph Khi đó dòng tác nhân sấy trên đường thoát ra khỏi thiết bị ở cửa đáy sẽ đi xuyên qua lớp bột trên băng tải và tách thêm một lượng ẩm nữa trong các hạt bột Độ ẩm hạt bột giảm xuống còn khoảng 10%
Giai đoạn 3: Tại buồng sấy phụ, người ta đưa không khí nóng vào với
nhiệt độ 90-120oC Dòng tác nhân sấy này sẽ đi xuyên qua lớp bột trên băng tải
rồi thoát ra ngoài dưới đáy buồng Nhiệt độ khí thoát là 55-65oC
Sau cùng băng tải sẽ đưa bột WPC vào buồng làm nguội Người ta sử
dụng tác nhân làm nguội là không khí đã qua tách ẩm và có nhiệt độ 15-20oC Dòng tác nhân làm nguội cũng sẽ được thổi xuyên qua lớp bột WPC trên băng
tải rồi theo cửa thoát bên dưới ra ngoài Lượng bột thoát ra ngoài theo các dòng khí thải sẽ được thu hồi nhờ hệ thống cyclone Người ta cũng bố trí bộ phận thu
hồi nhiệt từ khí thải để tiết kiệm năng lượng cho quá trình sấy
Hình12 Sơ đồ hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải dạng Filtermat
Trang 18Trang 18
Hình 13 Thiết bị sấy băng tải
2.3 So sánh 2 quy trình
Chỉ tiêu cảm quan: Sản phẩm dạng bột, đồng nhất, không vón cục, màu
trắng hoặc vàng nhạt và không có mùi lạ
Trang 19Trang 19
B ảng 6 Chỉ tiêu hĩa lý sản phẩm bột WPI
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
WPC cĩ nhiều tính chất chức năng như khả
năng nhũ hĩa và làm bền hệ nhũ tương, khả năng tạo
độ nhớt cho dung dich và tạo gel, khả năng liên kết
với nước… Do đĩ, WPC cĩ nhiều ứng dụng trong
cơng nghiệp thực phẩm
Ứng dụng trong một số sản phẩm cụ thể:
• Trong sản xuất các sản phẩm từ thịt: WPC
được bổ sung vào xúc xích, giăm bông, giò lụa,
surimi, cá viên …nhằm tăng hàm lượng protein cho sản phẩm , giảm hàm lượng béo và cholesterol, cải thiện chất lượng, mùi vị và đặc biệt là cấu trúc của sản phẩm
• Trong các sản phẩm từ sữa: WPC có thể dùng thay thế sữa bột Trong thức uống lạnh và kem ( ice –cream): WPC và WPI dùng thay thế sữa bột gầy, tăng khả năng nhũ hóa, cải thiện cấu trúc cho sản phẩm kem, ngăn ngừa sự kết tinh đường lactose trong kem và cải thiện chất lượng sản phẩm
• Các sản phẩm bánh kẹo, bánh nướng, bánh mì: WPC và WPI dùng trong sản xuất bánh mì, bánh ngọt , mì ăn liền…để tăng hàm lượng protein cho sản phẩm, cải thiện hương vị, đồng thời giảm giá thành cho sản phẩm
• Các sản phẩm đồ uống: WPC và WPI được bổ sung vào các sản phẩm nước ép trái cây, chocolate, kẹo, cà phê, phomai, bột đậu nành…
Trang 20Trang 20
• Màng bao sản phẩm : do có khả năng tạo màng, WPC đang được nghiên cứu ứng dụng làm màng bao ăn được cho các sản phẩm fresh – cut Thử nghiệm trên táo cho thấy màng có chứa WPC trong thành phần góp phần làm giảm sự hóa nâu của táo, màng nhân tạo ( WPC, WPI, màng từ Zein…) giúp kéo dài thời gian bảo quản trứng gà , trứng vịt tươi sau khi rửa và tiệt trùng
Sử dụng vi sĩng (micro ware) trong quá trình thanh trùng sữa Giúp tổn
thất vitamin B1, B2 thấp hơn so với thanh trùng thơng thường Sản phẩm cĩ hương vị, màu sắc, tính năng tốt hơn
Trang 21Trang 21
1 Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống,
tập 1, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2004
2 Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản Đại Học
Quốc Gia TP.HCM, 2009
3 Gosta Bylund, Dairy processing handbook, Tetra Par Processing Systems
AB publisher, Lund, Sweden, 1995
4 Pieter Walstra, Dairy science and technology, CRC press, Taylor and Francis group, 2006
5 Charles I.Onwulata and Peter J.Huth, Whey Processing Functionality and Health Benefits, IFT Press, A John Wiley & Sons, Ltd., Publication, 2008
6 Luận văn: Các phương pháp thu nhận chế phẩm protein, Lưu Thủy Tiên,
2009
