KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨMKHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TƯƠI THANH TRÙNG BỔ SUNG β-CAROTENE TRÍCH LY TỪ MÀNG HẠT GẤC GVHD: ThS.
Trang 1KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT
SỮA TƯƠI THANH TRÙNG BỔ SUNG β-CAROTENE
TRÍCH LY TỪ MÀNG HẠT GẤC
GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN
MSSV: 11116084
S K L 0 0 3 9 5 2
Trang 2SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Yến
Ngành: Công nghệ Thực phẩm
2 Nhiệm vụ của khóa luận:
– Tổng quan tài liệu, phân tích tình hình nghiên cứu sữa tươi bổ sung thêm các chất dinh dưỡng
– Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sữa thanh trùng bổ sung β-carotene trích li từ màng hạt gấc
– Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu đầu vào và lựa chọn nguyên liệu
– Khảo sát sơ bộ ảnh hưởng của các chất phụ gia lên chất lượng sản phẩm
– Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản khi bổ sung phụ gia vào sản phầm đến cấu trúc sản phẩm
– Xác định các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm, xác định các hàm mục tiêu và thiết lập mô hình tối ưu hóa thì nghiệm
– Tiến hành làm thí nghiệm và thu thập số liệu thực nghiệm cần thiết
– Giải bài toán tối ưu cho các hàm đơn mục tiêu và đa mục tiêu và đưa ra các thông số tối ưu cho quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng bổ sung β-carotene trích li từ màng hạt gấc
– Đưa ra kết luận và kiến nghị
3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015
4 Ngày hoàn thành khóa luận: 20/07/2015
5 Họ tên người hướng dẫn : Th.S Nguyễn Tấn Dũng
Phần hướng dẫn: Toàn bộ khóa luận
Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi
Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm
1 Tên khóa luận: Nghiên cứu qui trình sản xuất sữa tươi thanh trùng bổ sung β-carotene
trích ly từ màng hạt gấc
Trang 3Tp.HCM, ngày tháng năm 20
Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 4SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN iii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên chúng tôi xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô trong khoa Công Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, những người đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích cho chúng tôi Đó chính là những nền tảng cơ bản giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Đặc biệt là Th.S Nguyễn Tấn Dũng – giáo viên hướng dẫn đã rất tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và giải đáp những thắc mắc cho tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện đồ án tốt nghiệp Nhờ đó mà tôi mới có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này
Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm cuối, Đồ án tốt nghiệp vừa là cơ hội vừa
là thử thách để tôi bước đầu nghiên cứu về một lĩnh vực thực phẩm cụ thể Điều này sẽ giúp tôi hoàn thành cấp bậc Đại học của mình, đồng thời có thêm kinh nghiệm và định hướng công việc sau khi tốt nghiệp “Nghiên cứu qui trình sản xuất sữa tươi thanh trùng bổ sung β-carotene trích ly từ màng hạt gấc” là đề tài của đồ án tốt nghiệp mà tôi được nhận dưới sự hướng dẫn trực tiếp của Th.S Nguyễn Tấn Dũng
Vì đồ án này là đề tài lớn đầu tiên mà tôi đảm nhận nên thiếu sót và hạn chế trong quá trình thực hiện là điều không thể tránh khỏi Kính mong nhận được sự đóng góp, nhận xét từ quý Thầy, Cô để kiến thức của tôi ngày càng hoàn thiện hơn Kính chúc Thầy, Cô luôn vui vẻ, hạnh phúc, dồi dào sức khỏe và thành công trong công việc
Tôi chân thành cảm ơn
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Yến
Trang 5LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định
Ngày tháng năm 201
Ký tên
Trang 6SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN v
MỤC LỤC
Trang
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i
LỜI CẢM ƠN iii
LỜI CAM ĐOAN iv
MỤC LỤC v
DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x
TÓM TẮT KHÓA LUẬN xi
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1
1.1 Tổng quan về sữa 1
1.1.1 Một số khái niệm về sữa 1
1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của sữa 2
1.1.3 Vai trò của sữa 9
1.1.4 Hệ nhũ tương sữa 10
1.2 Tổng quan về nguyên liệu gấc 15
1.2.1 Nguồn gốc xuất xứ 15
1.2.2 Đặc điểm thực vật 15
1.2.3 Giá trị dinh dưỡng 16
1.2.4 Giá trị sử dụng 19
1.2.5 Giá trị y học của gấc 20
1.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất sữa tươi bổ sung các chất dinh dưỡng trên thị trường 21
1.4 Quy trình sản xuất thử nghiệm sữa tươi thanh trùng bổ sung beta-caroten trích ly từ màng hạt gấc 22
1.5 Kết luận 25
CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 26
2.1 Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm 26
2.2 Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 26
2.2.1 Nguyên liệu 26
2.2.2 Hóa chất sử dụng 26
2.2.3 Các loại dụng cụ và máy sử dụng 27
2.3 Phương pháp nghiên cứu 27
2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 27
2.2.2 Phương pháp luận cho quy hoạch tối ưu[10,37,38] 29
2.4 Thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 38
Trang 72.4.1 Khảo sát nguyên liệu dầu gấc 38
2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của các loại phụ gia tạo cấu trúc đến cấu trúc sản phẩm 41
2.4.3 Thiết kế tối ưu hóa thí nghiệm: 42
2.5 Các phương pháp phân tích dùng trong nghiên cứu 45
2.5.1 Xác định độ chua của sữa nguyên liệu 45
2.5.2 Xác định hàm lượng protid của sữa[17] 46
2.5.3 Xác định hàm lượng lipid thô của sữa bằng máy soxhlet[15] 48
2.5.4 Xác định hàm lượng glucid của sữa bằng phương pháp Bertrand( là xác định đường khử lactozza) 50
2.5.5 Xác định hàm lượng beta-caroten bằng phương pháp phân tích sắc kí lỏng cao áp- UVis( HPLC-UV)[34] 52
2.5.6 Xác định hàm lượng calorifer trong sản phẩm 53
2.5.7 Xác định độ tổn thất beta-carotene 54
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 55
3.1 Khảo sát nguyên liệu sữa, dầu gấc 55
3.1.1 Khảo sát sữa tươi nguyên liệu 55
3.1.2 Khảo sát nguyên liệu dầu gấc 56
3.2 Khảo sát ảnh hưởng của các loại phụ gia tạo cấu trúc đến cấu trúc sản phẩm 59
3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của caragennan đến cấu trúc dung dịch sữa 59
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của guar gum đến cấu trúc dung dịch sữa 62
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của pectin đến cấu trúc dung dịch sữa 64
3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và các chất phụ gia đến cấu trúc dung dịch sữa 65
3.3 Kết quả thực nghiệm của ba hàm mục tiêu: hàm lượng calo, độ tổn thất β - carotene, thời gian bảo quản 66
3.4 Tối ưu hóa quá trình sản xuất sữa tươi thanh trùng bổ sung beta-caroten trích ly từ màng hạt gấc 70
3.4.1 Giải bài toán tối ưu hóa một mục tiêu - hàm mục tiêu y1-hàm lượng calo (Kcal/100ml) 70
3.4.2 Giải bài toán tối ưu hóa một mục tiêu-hàm mục tiêu y2-độ tổn thất β-carotene(%) 75 3.4.3 Giải bài toán tối ưu hóa một mục tiêu- hàm mục tiêu y3-thời gian bảo quản( day) 80 3.4.4 Giải bài toán đa mục tiêu[37,38] 85
3.4.5 Xác lập các thông số công nghệ trong quá trình sản xuất sữa bổ sung β-carotene trích ly từ màng hạt gấc 87
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
PHỤ LỤC I
Trang 8
SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN vii
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1 Giàn gấc[48] 15
Hình 1.2 Gấc nếp[45] 16
Hình 1.3 Gấc tẻ[45] 16
Hình 1.4 Hàm lượng β-carotene có trong quả gấc và một số loại quả khác[41] 18
Hình 1.5 Hàm lượng lycopene có trong quả gấc và một số loại quả khác[34] 18
Hình 1.6 Các sản phẩm sữa tươi trên thị trường bổ sung thêm các chất dinh dưỡng 21
Hình 1.7 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng bổ sung β-caroten trích ly từ màng hạt gấc 22
Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm phương án cấu trúc có tâm, hai yếu tố 32
Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm phương án cấu trúc có tâm, ba yếu tố 32
Hình 2.3 Bài toán từng mục tiêu 36
Hình 2.4 Bài toán đa mục tiêu 36
Hình 2.5 Sơ đồ quy trình trích ly dầu gấc 38
Hình 2.6 Máy đo độ nhớt: DV-II + Pro Viscometer 42
Hình 2.7 Bài toán đa mục tiêu với các yêu tố và hàm mục tiêu xác định 42
Hình 2.8 Cấu tạo bộ Soxhlet 49
Hình 3.1 Sản phẩm dầu gấc trích ly bằng ethanol 56
Hình 3.2 Nguyên liệu dầu gấc sử dụng trong thí nghiệm 58
Hình 3.3 Sự phân lớp giữa hai pha khi bổ sung dầu gấc vào sữa tươi 59
Hình 3.4 Sự thay đổi trạng thái dung dịch qua các công đoạn phối trộn(a), đồng hóa(b), đồng hóa và lưu mẫu(>1h)(c), thanh trùng(d) khi bồ sung caragennan vào công thứ phối chế 4.5ml dầu gấc/100ml sữa tươi 60
Hình 3.5 Sản phẩm thu được sau quá trình thanh trùng với các tỉ lệ phối chế 4.5ml dầu gấc/100ml sữa tươi kết hợp với caragennan lần lượt 0.1%( a), 0.2%( b), 0.3%( c) và cố định sodium polyphosphate 0.05%, lecithin 0.1% 61
Hình 3.6 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ nhớt( ở 200C) của dung dịch sữa tươi bổ sung β-carotene trích ly từ màng hạt gấc khi bổ sung thêm phụ gia caragennan ở các nồng độ 0.1%, 0.2%, 0.3%( đơn vị cp, 1cp= 1mPa.s) 62
Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ nhớt( ở 200C) của dung dịch sữa tươi bổ sung β-carotene trích ly từ màng hạt gấc khi bổ sung thêm phụ gia gôm guar ở các nồng độ 0.1%, 0.2% (đơn vị cp, 1cp= 1mPa.s) 63
Hình 3.8 Sản phẩm thu được khi bổ sung theo tỉ lệ 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate, 0.1% pectin, 0.1% caragennan, 1.6ml dầu gấc/100ml sữa tươi 65
Hình 3.9 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt của sản phẩm sữa tươi thanh trùng khi bổ sung các loại phụ gia ở những nồng độ khác nhau 66
Trang 9DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1 Thành phần chất béo có trong sữa bò[5] 4
Bảng 1.2 Thành phần các vitamin trong sữa 7
Bảng 1.3 Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa[5] 8
Bảng 1.4 Thành phần hóa học của gấc và một số loại rau quả tươi (% phần ăn được)[13] 17
Bảng 2.1 Xác định số thí nghiệm qua hệ số m 31
Bảng 2.2 Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố 33
Bảng 2.3 Giá trị α2 theo k và n0 34
Bảng 2.4 Phân bố thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng ở các mức nồng độ khác nhau của các loại phu gia khác nhau lên cấu trúc dung dịch sữa 41
Bảng 2.5 Thiết lập bảng các mức yếu tố ảnh hưởng 43
Bảng 2.6 Ma trận TYT 23 với biến thực và biến mã hóa 43
Bảng 2.7 Bảng ma trận thực nghiệm dựa trên các yếu tố mã hóa và các giá trị thực nghiệm của các hàm mục tiêu y1, y2, y3 44
Bảng 3.1 Thông số về chỉ tiêu cảm quan, hóa-lí của sữa tươi nguyên liệu 55
Bảng 3.2 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm dầu gấc trích ly bằng ethanol 57
Bảng 3.3 Kết quả phân tích hàm lượng β-carotene, vitamine E trong sản phầm Gavigac Oil của công ty Gacviet Fruit 58
Bảng 3.4 Phân tích số liệu độ nhớt của dung dịch sữa khi bổ sung 0.1% pectin vào sữa tươi thanh trùng bồ sung β-carotenen trích li từ màng hạt gấc 64
Bảng 3.5 Kết quả thực nghiệm tính toán cho hàm y1- hàm lượng calo 67
Bảng 3.6 Kết quả thực nghiệmtính toán cho hàm y2- độtổn thất β-carotene 68
Bảng 3.7 Kết quả thực nghiệm thực nghiệm của các hàm mục tiêu 69
Bảng 3.8 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y1-hàm lượng calo 70
Bảng 3.9 Hệ số của PTHQ cho hàm lượng calo 73
Bảng 3.10 Sai số của hệ số của PTHQ cho hàm lượng calo 74
Bảng 3.11 Phương sai tái hiện cho hàm lượng calo 74
Bảng 3.12 Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo Student cho hàm lượng calo 74
Bảng 3.13 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 75
Bảng 3.14 Hệ số của PTHQ cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 78
Bảng 3.15 Sai số của hệ số của PTHQ cho hàm hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 79
Bảng 3.16 Phương sai tái hiện cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 79
Bảng 3.17 Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo Student cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 79
Bảng 3.18 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y3- thời gian bảo quản 80
Bảng 3.19 Hệ số của PTHQ cho hàm y3-thời gian bảo quản 83
Trang 10SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN ix
Bảng 3.20 Sai số của hệ số PTHQ cho hàm y3-thời gian bảo quản 84
Bảng 3.21 Phương sai tái hiện cho hàm y3-thời gian bảo quản 84
Bảng 3.22 Kiểm tra ý nghĩa của hệ số theo Student cho hàm y3-thời gian bảo quản 84
Bảng 3.23 Kết quả tối ưu các hàm đơn mục tiêu 86
Bảng 3.24 Các giá trị tối ưu của các hàm đơn mục tiêu 87
Bảng 3.25 Các yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu sau khi tối ưu hóa 88
Trang 11DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt/kí hiệu Cụm từ đầy đủ
Official Analytical Chemists)
chromatography)
Trang 12SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN xi
TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Sữa tươi là loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, dễ hấp thu, đóng vai trò quan trọng trong khẩu phần ăn hằng ngày đặc biệt là với trẻ nhỏ và người cao tuổi Việc bổ sung dầu gấc vào công thức sữa tươi thanh trùng nhằm nâng cao hàm lượng β-carotene trong sản phẩm sữa giúp
bổ sung vitamin A cho cơ thể con người Với mục tiêu tìm ra công thức phối chế, chế độ thanh trùng nhằm làm giảm độ tổn thất β-carotene, song vẫn giữ được cấu trúc mong muốn, thời gian bảo quản sản phẩm lâu dài và năng lượng cung cấp hợp lí Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng dung môi ethanol trích ly β-carotene từ màng hạt gấc làm giảm giá trị cảm quan sản phẩm sữa thanh trùng đáng kể Việc phối trộn bổ sung dầu gấc vào công thức sữa tươi thanh trùng sẽ xảy ra hiện tượng tách lớp giữa hai pha Khi sử dụng kết hợp phụ gia tạo-ổn định cấu trúc caragennan ở các mức nồng độ 0.1%, 0.2%, 0.3% và 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate thì không thể kìm hãm được hiện tượng tách pha của dung dịch sữa có
tỉ lệ 1.6ml dầu gấc/100ml sữa tươi Kết quả này cũng xảy ra tương tự khi sử dụng kết hợp guar gum ở các mức nồng độ 0.1%, 0.2% và 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate; hay pectin ở mức nồng độ 0.1% kết hợp với 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate Nhiệt độ
có ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt cũng như cấu trúc dung dịch sữa tươi khi bổ sung thêm dầu gấc và các loại phụ gia tạo - ổn định cấu trúc Nhiệt độ càng giảm thì độ nhớt của dung dịch sữa tươi càng tăng Bổ sung tỉ lệ giữa dầu gấc: sữa tươi là 1.6ml:100ml, với nhiệt độ thanh trùng là 810C trong thời gian 4.5 phút sẽ làm giảm độ tổn thất β-carotene xuống 74.15% và hàm lượng β-carotene trong sản phẩm là 2812μg/100ml sữa, năng lượng cung cấp là 68.1 ( Kcal/100ml sữa); tổng số vi sinh vật( VSV) hiếu khí sau 7 ngày bảo quản là 1.3×101
Trang 13CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về sữa
Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu, được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Những chất này có khả năng đồng hóa cao vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm rất bổ dưỡng cho
cơ thể con người
1.1.1 Một số khái niệm về sữa
Sữa tươi nguyên liệu
Có nhiều định nghĩa và khái niệm khác nhau về sữa tươi nguyên liệu
Theo Nguyễn Đức Doan (2007): Sữa là một chất lỏng màu trắng đục được tiết ra từ các
loại động vật có vú, cung cấp chất dinh dưỡng hoàn chỉnh cho các cơ thể sơ sinh[11]
Theo TCVN 7405: 2009: Sữa tươi nguyên liệu là “Sữa được lấy từ động vật cho sữa (bò, trâu, dê, cừu…) mà không bổ sung hoặc rút bớt các thành phần của sữa và chưa xử lý ở nhiệt độ cao hơn 400C”[15]
Nhưng khái niệm chung nhất cho là: Sữa tươi nguyên liệu là sữa được vắt từ bò và là nguồn dinh dưỡng tự nhiên hữu ích Nó vốn giàu dinh dưỡng, cung cấp các chất đạm, vitamin, khoáng chất cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng hằng ngày
Sữa tươi nguyên chất thanh trùng
Sản phẩm được chế biến hoàn toàn từ sữa tươi nguyên liệu, không bổ sung bất kỳ một thành phần nào của sữa hoặc bất cứ thành phần nào khác kể cả phụ gia thực phẩm, đã qua thanh trùng[14]
Sữa tươi thanh trùng
Sản phẩm được chế biến chủ yếu từ sữa tươi nguyên liệu, không bổ sung bất kỳ một thành phần nào của sữa, có thể bổ sung đường và các loại nguyên liệu khác ví dụ như nước quả, cacao, cà phê, phụ gia thực phẩm, đã qua thanh trùng[14]
Sữa tươi nguyên chất tiệt trùng
