báo cáo công nghệ chế biến Margarine

Hình 9 : Thiết bị làm tan chảy lại trao đổi nhiệt dạng bản mỏng………..231/KHÁI QUÁ T VỀ MARGARINE: -Margarine được định nghĩa là một loại thực phẩm ở dạng nhũ tương dẻo hoặc lỏng, chủ yế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

Năm học 2014 – 2015

Mục lục

Danh mục bảng:

Bảng 1:Các chỉ số chất lượng của dầu cọ 4

Bảng 2:Thành phần hóa học của dầu dừa 5

Bảng 3:Thành phần hóa học của dầu nành 5

Bảng 4:Một số tính chất chung của dầu phộng 6

Bảng 5:Công thức chuẩn bị nguyên liệu 12

Bảng 6:Một số chế độ làm lạnh-kết tinh Margarine 16

Danh mục hình: Hình 1:Thiết bị phối trộn 13

Hình 2:Thiết bị nhũ hóa In-line mixer 14

Hình 3:Thiết bị thanh trùng dạng ống áp lực cao 15

Hình 4:Thiết bị làm lạnh kết tinh 17

Hình 5:Thiết bị nhồi nhuyễn 18

Hình 6:Thiết bị đóng gói 19

Hình 7: Thiết bị phối trộn củng là thiết bị nhũ tương hóa……… 21

Hình 8 : Thiết bị thanh trùng trao đổi nhiệt dạng bản mỏng……….22

Hình 9 : Thiết bị làm tan chảy lại trao đổi nhiệt dạng bản mỏng……… 23

1/KHÁI QUÁ T VỀ MARGARINE:

-Margarine được định nghĩa là một loại thực phẩm ở dạng nhũ tương dẻo hoặc lỏng, chủ yếu là hệ nhũ tương nước trong dầu,được sản xuất từ dầu và mỡ, có thể ăn được và những loại chất béo này không có nguồn gốc từ sữa.

-Trong margarine hàm lượng chất béo không thấp hơn 80% khối lượng hệ nhũ tương -Margarine có thể được bổ sung thêm vitamin A để sản xuất dạng Margarine dùng để nấu,

ăn, nướng bánh mì và còn có thể thay thế dạng bơ trong ngành công nghiệp sữa nhưng nó khác bơ về thành phần, cấu trúc.

-Hiện nay có hơn 10 loại Margarine, chúng khác nhau chủ yếu về thành phần, hàm lượng chất béo sử dụng cũng như cấu trúc của sản phâm chang hạn như là:

-Lịch sử ra đời của margarine:

Margarine có nguồn gốc từ nước Pháp, do điều kiện chiến tranh nên nguồn bơ không đủ

cung cấp cho quân đội vì vậy vua Napoleon III đã treo giải thưởng cho ai sản xuất được một sản phâm thay thế bơ Năm 1869, một nhà hóa học đã tìm ra Margarine như một dạng của

bơ Nguồn nguyên liệu đầu tiên để sản xuất Margarine là mở bò.

Margarine nguyên thủy nhất được sản xuất công nghiệp tại Mỹ năm 1874, từ năm 1902-

1930 quy trình sản xuất được bổ sung thêm các chất để tạo nên hai dạng Margarine trắng và vàng Càng về sau người ta đã có nhiều biện pháp kỹ thuật để cải tiến cấu trúc và tính chất của tinh thể Margarine Cụ thể vào thập kỷ 1920 nhờ vào quá trình hydro hóa dầu thực vật

mà người ta đã sản xuất được dạng Margarine có điểm nóng cháy cao.

-Nguồn gốc chất béo để sản xuất Margarine chủ yếu là dầu thực vật Tuy nhiên quá trình hydro hóa làm xuất hiện đồng phân trans của các axit béo Đây là một chất không có lợi cho sức khỏe của người tiêu dùng.

Trong khi đó sản phẩm dầu cọ không phải trải qua quá trình hydro hóa vẫn đáp ứng được các yêu cầu của sản phẩm về kết cấu, độ cứng vì vậy dầu cọ là một trong những nguyên liệu phổ biến nhất để sản xuất Margarine.

Những ưu điểm khi sử dụng dầu cọ và các sản phẩm làm từ dầu cọ

+Kết tinh tạo thành tinh thể β’.

+Có thành phần axit béo cân bằng Nó chứa khoảng 10% axit linoleic-một axit béo cần thiết.

+Dầu cọ là chất bán rắn, do đó nó không cần phải hydro hóa.

Bảng 1: Các chỉ số chất lượng của dầu cọ

Các chỉ số chất lượng Dầu cùi Dầu nhân

2-9 10.3-20 242-254

-52 11-18.6 6-7.8 1-4 10-16.5

<1 3 3-6

-Dầu cùi tinh chế có thể trộn lẫn với các thành phần dầu khác (dầu hạt cải) để ăn hoặc dùng phổ biến trong ngành chế biến bơ, mỡ thực vật Loại dầu cọ màu đó có chứa nhiều carotene

có thể dùng để nhuộm bơ thực vật hoăc sản xuất chất tiền vitamin A.

-Dầu nhân có công dụng như dầu dừa thường được dùng để sản xuất bơ, mỡ thực vật,

bánh kẹo (chocolate) và làm xà phòng.

2.1.1.2/Dầu dừa

-Dầu dừa chủ yếu được ép từ cùi dừa sấy khô (hàm lượng dầu từ 52-75%), còn cùi tươi chỉ chứa khoảng 27% dầu Dầu dừa lỏng có màu vàng nâu, đặc như mỡ khi nhiệt độ xuống thấp, chỉ sổ Iod của dầu là từ 7-10.5.

Bảng 2:Thành phần hóa học của dầu dừa

Các axit béo Hàm lượng (%)

Bảng 3 :Thành phần hóa học của dầu nành

Các axit béo Hàm lượng (%)

để làm giảm Cholesterrol trong máu).

-Ở nhiệt độ bình thường, dầu phộng là chất lỏng màu vàng nhạt, có độ nhớt thấp, có hương thơm và mùi vị như hạt dẻ.

Bảng 4:Một số tính chất chung của dầu phộng

-Hàm lượng dầu trong hạt thông thường từ 32-45% Dầu hướng dương là loại dầu bán khô

-Khi mới ép dầu có màu đen,sau khi tinh luyện có màu hơi xanh.

-Yêu cầu chất lượng của dầu nguyên liệu:

+Tiêu chuẩn cảm quan(dầu có màu vàng nhạt, màu nâu nhạt,có mùi đặc trưng,không có mùi ôi, chua, không có vị lạ….)

+Các tiêu chuẩn hóa lý:

Mỡ dùng trộn chung phải có chất lượng tốt.

-Thành phần mỡ động vật:

Mỡ động vật chứa hàm lượng TAGs bão hòa cao và hóa rắn ở nhiệt độ thường.Trong một vài trường hợp, dầu đã hydro hóa cho mức độ bão hòa giống như thành phần mỡ.Mỡ có thể cung cấp tính dẻo cần thiết cho việc đánh khuấy ở một khoảng nhiệt độ rộng.Tuy nhiên mỡ dễ có mùi không mong muốn do hiện tượng trở mùi sau khi khử mùi(mỡ có chứa hàm lượng nhỏ linolenic và linoleic).Vì vậy cần bổ sung chất chống oxy hóa như BHT,BHA,TBHQ nếu sử dụng

mỡ động vật trong công thức phối chế margarine.

2.2/ Nguyên liệu phụ:

2.2.1/Nước

-Nước dùng trong sản xuất margarine là nước đạt tiêu chuẩn sản xuất thực phẩm:

+Chỉ tiêu cảm quan:

• Màu sắc: không màu.

• Độ trong: trong suốt.

• Mùi, vị: không có mùi, vị lạ.

-Protein có những tác động lên sản phẩm Margarine:

+Ngoài tác dụng tạo hương các sản phẩm dạng rắn từ sữa có thể gây ra phản ứng Maillard trong quá trình chiên dẫn đến Margarine khi chiên có màu nâu.Chính vì vậy một số sản phẩm sữa có hàm lượng lactose thấp hay protein whey được sử dụng nhằm hạn chế sự hóa nâu mà vẫn giữ được hương vị cho Margarine.

+Sữa dạng rắn cũng có tác dụng như chất bảo quản bằng cách cô lập các kim loại có thể dẫn đến sự oxy hóa dầu.

+Protein có tác dụng làm mất ổn định hệ nhũ tương nước trong dầu do protein làm tăng sức căng bề mặt giữa 2 pha.

+Lượng protein bổ sung phải ít hơn 1.5%.vì nếu hàm lượng protein từ sữa quá nhiều có thể ảnh hưởng đến vấn đề vi sinh của sản phẩm và có thể ảnh hưởng đến quá trình tạo màu cho Margarine sử dụng trong quá trình chiên.

2.2.3/Phụ gia:

2.2.3.1/Chất nhũ hóa:

-Chất tạo nhũ có rất nhiều vai trò trong Margarine:

+Làm giảm sức căng bề mặt giữa pha nước và pha dầu nhờ đó hệ nhũ tương mới được hình thành.

+Giúp ổn định sản phẩm cuối trong suốt quá trình bảo quản, tránh hiện tượng bị rỉ dầu hay sự ngưng tụ của pha nước.

+Là chất chống bắn trong quá trình chiên do tránh được hiện tượng các giọt nước đông tụ lại và gây bắn do dòng hơi tạo ra.

-Vai trò cũng như phản ứng của chất nhũ hóa trong sán phẩm Margarine rất phức tạp và càng trở nên quan trọng đối với các sản phẩm có hàm lượng béo thấp Một số chất nhũ hóa thông dụng dùng trong sản xuất Margarine.

-Sử dụng các chất sau:

+Lecithin:

Lecithin có bản chất là các phospholipid Lecithin có thể được sản xuất từ trứng , hạt lúa mì, hạt yến mạch và đậu nành Lecithin có cấu trúc là ester của glycerol với hai axit béo và 1 gốc phosphatide ở vị trí thứ 3, trong đó đầu ưa nước là các phosphatide và đầu kị nước là các axit

Lecithin sử dụng với hàm lượng từ 0,1-0,2% trong hầu hết các sản phẩm Margarine bởi tính chất chống bắn,nổ trong lúc chiên và khả năng tạo nhũ tốt của chúng Tuy nhiên trong sản phẩm có ít béo chúng sẽ làm giảm tính bền của hệ nhũ tương và tăng sự thoát dầu.Trong sản phẩm Maragrine dạng khối do hàm lượng chất béo dạng rắn khá cao nên thực tế chất tạo nhũ chỉ cần dùng lecithin là đủ.

-Rất nhiều loại hương bơ tổng hợp đã được sử dụng trong sản xuất Margarine Chúng gồm

có thành phần tạo hương bơ như: lactoses, ethyl ester của axit béo mạch ngắn, ketone, và aldehyde Diacetyl là một hợp chất dễ bay hơi tạo ra hương bơ đặc trưng Hàm lượng chất này trong bơ là từ l-4ppm Diacetyl được hình thành từ axit citric trong quá trình lên men Nếu như không dùng sữa lên men thì diacetyl tổng hợp và các chất dễ bay hơi sẽ được bổ sung.

-Các hợp chất hương thu nhận bằng cách thủy phân chất béo cũng được ứng dụng, một số nghiên cứu còn sử dụng kết hợp chất dễ bay hơi và chất béo của bơ đã qua xử lí nhiệt.

-Muối ăn, NaCl được cho vào để làm tăng hương và vị cho margarine, đồng thời nó có tác dụng bảo quản Hàm lượng cho vào thường là 1.5-3% nhưng nếu độ ẩm trong margarine từ 6-19%thì hàm lượng muối trong pha nước là 8-19%, tùy loại margarine.Margarine ăn kiêng

có thể dùng muối KCl để thay thế NaCl.Vị ngọt của margarine là do đường và các carbohydrate tạo ngọt khác.

-Cảm giác về hương vị của margarine bị ảnh hưởng bởi tốc độ tan chảy của nó trong miệng tức là được điều khiển bởi các thành phần tạo nhũ tương của margarine như protein, lipid trong hệ nhũ tương.

-Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hương:

+Độ chặt của hệ nhũ tương và tính chất tan chảy của chất béo ảnh hưởng lớn đến sự thoát hương Nếu hệ càng chặt và nhiều chất béo dạng rắn thì hương càng khó thoát, sản phâm sẽ

ít thơm hon.

+Hàm lượng muối và pH cũng ảnh hưởng đến hương của sản phẩm.

2.2.3.3/Chất tạo màu và các vitamin:

-Chất màu thường dùng là các loại chiết xuất thiên nhiên chứa carotenoid như annatto, dầu carot, dầu cọ Người ta sử dụng chất màu để margarine có màu vàng như bơ Các hợp chất carotenoid không những tạo màu mà còn là tiền vitamin A.

-Việc tăng hàm lượng vitamin A trong sản phẩm margarine được thực hiện bằng cách bổ

sung β-carotene (tiền vitaminA) hay ester của vitamin A β-carotene được bổ sung cho các

sản phẩm cần có màu, còn ester được bổ sung cho sản phẩm không có màu.

-Sản phẩm margarine chứa vitamin A xấp xỉ 15000UI/pound(1pound=0.454kg).

-Sự có mặt của vitamin D và E trong margarine thì không bắt buộc , tuy vậy nếu có bổ sung

vitamin thì lượng bổ sung không được ít hơn 1500UI/pound , vitamin E cho vào ở mức hạn

chế theo quy định.

2.2.3.4/ Chất bảo quản :

-Chất bảo quản có thể phân làm 3 loại: chất chống oxi hóa,chất chống vi sinh vật và chất vô

hoạt kim loại.

-Mức sử dụng cho acid arcobic, acid benzoic là 0.1% và các muối của chúng là 0.2%.

-Propyl, octyl, dodecyl gallate, BHT, BHA, ascorbyl palmitate, ascobylstearate được sử dụng

với mức cao nhất là 0.2% Đây là các tác nhân chống oxy hóa cho dầu và mỡ Đối với các loại

margarine có pha béo làm từ dầu và mỡ động vật cần bổ sung tác nhân chống oxy hóa, còn

đối với margarine làm từ dầu thực vật có thể không bổ sung do đã có chứa sẵn tocopherol

trong nguyên liệu và nó không bị phá hủy trong quá trình sản xuất.

-Lecithin, ascorbyl palmitate stearate, isopropyl citrate, calcium disodium EDTA là các chất

hỗ trợ chống oxy hóa Các chất này có hai chức năng là làm gia tăng hiệu quả chống oxy hóa

và ngăn cản các kim loại gây xúc tác oxi hóa.

-Sự hiện diện của kim loại sẽ gây mùi rất khó chịu Đồng là kim loại có tác dụng xúc tác oxy

hóa cao Hàm lượng đồng tối đa là 0.02ppm Axit citric, citrate, EDTA đóng vai trò như chất

cô lập kim loại này.

-Các chất như axit sorbic, axit benzoic và muối của chúng là chất bảo quản rất hiệu quả đặc

biệt trong sản phẩm có ít chất béo Các axit có tác dụng bảo quản tốt nhất ở pH thấp

3/QUY TRÌNH CÔNG NGHÊ

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 1

Phụ gia/nước

Hóa lỏng

Đường, muối, bột sữa…

3.2 Giải thích quy trình công nghệ 1

3.2.1/Hóa lỏng dầu nguyên liệu

-Mục đích: chuẩn bị, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu vào tank chứa

pha dầu.

-Biến đổi:

+Vật lý: thay đổi tỷ trọng, độ nhớt.

+Hóa lý: Dầu chuyển từ pha rắn sang pha lỏng.

3.2.2/Phối trộn pha nước và phối trộn pha dầu

-Mục đích:

+Chuẩn bị pha dầu và pha nước cho quá trình nhũ tương hóa.

+Bảo quản: chất bảo quản được bổ sung vào như BHA, BHT chống oxi hóa.

Phụ gia tan trong dầu sẽ được hòa tan vào dầu tạo thành một hệ đồng nhất, tương tự như thế đối với nhóm phụ gia tan trong nước.

-Tiến hành:

+Pha nước được chuẩn bị thành từng mẻ trong các tank Nước phải có chất lượng tốt Nếu nước không được đảm bảo thì yêu cầu nước phải được xử lý bằng cách dùng tia UV hoặc dùng hệ thống lọc Bên cạnh nước, pha nước còn chứa muối, đường, protein sữa, chất bảo quản

+Pha dầu gồm hỗn hợp các loại dầu mỡ theo thành phần và tỷ lệ xác định phù với yêu cầu của sản phẩm Chất béo có nhiệt độ nóng chảy cao được cho vào trước, tiếp theo là chất béo

có nhiệt độ nóng chảy thấp hơnvà cuối cùng là dầu lỏng Hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ nóng chảy của dầu Các thành phần tan trong dầu được thêm vào bao gồm chất tạo nhũ, vitamin, chất màu, chất hương

+Thời gian khuấy: tùy thuộc vào thể tích nguyên liệu.

+Nhiệt độ nước nóng điều nhiệt: 85-90°C.

Bảng 5: Công thức chuẩn bị nguyên liệu

-Thiết bị: thường có dạng hình trụ đứng, đáy elip được làm bằng thép không rỉ; bên trong

có cánh khuấy, tốc độ khuấy 60-70 rpm; bên ngoài có vỏ áo gia nhiệt điều nhiệt bằng nước nóng thiết bị này dùng để chuẩn bị pha dầu và cũng sẽ được dùng để chuẩn bị cho quá trình nhũ hóa tiếp theo.

Hình 1: Thiết bị phối trộn

3.2.3/Nhũ tương hóa

-Mục đích: Hoàn thiện, tạo nhũ tương nước trong dầu.

-Biến đổi:

+Vật lý: thay đổi kích thước các cấu tử, sự phân bố đồng đều các cấu tử trong hỗn hợp, nhiệt độ tăng ít, có sự thay đổi về thể tích, độ nhớt.

+Hóa học: không có biến đổi đáng kể.

+Hóa lý: sự thay đổi bề mặt tiếp xúc pha, tạo thành nhũ tương nước trong dầu.

-Tiến hành:

+Hệ nhũ tương được chuẩn bị bằng cách vận chuyển hỗn hợp chất béo vào tank nhũ hóa Chất béo được cho vào trước, các chất nhũ hóa và các thành phần nhỏ khác được thêm vào Sau khi phối trộn tất cả các thành phần trong pha béo, pha nước được cho vào và hệ nhũ tương được hình thành Quá trình nhũ hóa này được sự hỗ trợ của motor quay tốc độ cao +Những hệ thống sử dụng cho việc định lượng các thành phần khác nhau của hệ nhũ tương: Hệ thống định lượng dòng lưu chất, hê thống định lượng khối lượng.

+ Cần gia nhiệt nhằm giảm độ nhớt để thuận lợi cho sự khuấy trộn nhưng không nên gia nhiệt quá cao vì hệ nhũ tương cần có độ nhớt để tránh hiện tượng hợp giọt

-Thông số công nghệ:

+ Bồn trung gian: Tốc độ khuấy 60-70 rpm; nhiệt độ 55-60°C.

+ In-line mixer : Tốc độ khuấy có thể dao động từ 2500 vòng/phút Tốc độ khuấy trộn thay đổi tùy theo thể tích của pha nước và pha dầu Trong suốt thời gian bơm pha nước vào pha dầu, phải điều chỉnh tốc độ khuấy liên tục để thu được các giọt nước có kích thước phù hợp trong pha dầu.

+Nhiệt độ: hỗn hợp được điều chỉnh cao hơn nhiệt độ tan chảy của chất béo rắn ít nhất là 5-6°C, tức nhiệt độ nhũ hóa được duy trì bằng nhiệt độ pha dầu.

-Thiết bi: Sử dụng hệ thống gồm bồn trung gian và thiết bị chuyên dùng nhũ hóa In-line

mixer

+Thiết bị In-line mixer: lưỡi rotor quay với tốc độ cao trong hệ thống sẽ tạo lực hút mạnh kéo dòng nguyên liệu vào stator Lực ly tâm sẽ làm cho dòng nhập liệu quay theo chu vi của đầu làm việc Chúng sẽ bị cắt nhỏ do các khe nhỏ của phần cuối dao rotor và tấm stator kín

Do lực vỡ thủy lực với tốc độ cao, dòng sản phẩm sẽ được phân tán đồng nhất và thoát ra ngoài hệ thống.