tiểu luận “công nghệ sản xuất spread”

Tiểu luận, Luận văn, Đồ án, KHÓA LUẬNtiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread” tiểu luận “công nghệ sản xuất spread”

Mở đầu

Spread được định nghĩa là một loại thực phẩm ở dạng nhũ tương dẻo hoặclỏng, chủ yếu là hệ nhũ tương nước trong dầu, được sản xuất từ dầu và mỡ Hàmlượng béo trong spread thấp hơn 80%, spread còn được gọi là chất có khả năng

“phết”

Để sản xuất sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng chúng ta phải nắm vữngđược các đặc tính của nguyên liệu, sự biến đổi của chúng trong quy trình sànxuất, nắm được quy trình công nghệ, thiết bị và các yêu cầu chất lượng của sảnphẩm,… là hết sức cần thiết Do đó nhóm thực hiện đề tài tiểu luận “Công nghệsản xuất spread” là vấn đề cấp thiết

1 Tổng quan nguyên liệu

1.1 Nguyên liệu chính

 Dầu thực vật:

Trong sản xuất spread người ta có thể sử dụng nhiều loại nguyên liệu từdầu thực vật khác nhau hay bơ từ sữa, Tuy nhiên phổ biến người ta thườngdùng dầu cọ (palm oil) và dầu nành (soybean oil)

- Dầu cọ: trong thành phần dầu cọ có sự cân bằng giữa acid béo bão hòa

và acid béo chưa bão hòa Palmitic acid (44-45%) và oleic acid (39-40%) làthành phần chính, linoleic acid (10-11%) và không chứa linolenic acid

Bảng 1.1 – Thành phần acid béo và triacylglycerol trong dầu cọ

- Dầu nành: trong thành phần dầu nành tinh luyện chứa triacyglycerol(>99%), phospholipid (0,003 – 0,045%), bên cạnh đó còn chứa những thànhphần khác như phytosterol, tocopherol, hydrocacbon và thành phần rất nhỏ acidbéo tự do (<0,05%) Trong dầu nành còn chứa kim loại đồng và sắt.

Bảng 1.2 – Thành phần hóa học của dầu nành thô và dầu nành tinh luyện

Thành phần acid béo trong dầu nành có hàm lượng cao linoleic acid, thấphơn là linolenic acid Triacylglycerol (TAG) trong dầu nành ở dạng trung tính,

có hàm lượng cao acid béo chưa bão hòa và hầu hết tất cả phân tử TAG chứa ítnhất hai acid béo chưa bão hòa

Bảng 1.3 – Thành phần acid béo của dầu nành so với các loại dầu khác

Quá trình hydrogen hoá dầu thực vật:

- Dựa trên phản ứng cộng H2 vào những nối đôi của acid béo chưa no cótrong dầu, với sự xúc tác của Niken và nhiệt độ Quá trình này nhằm mụcđích giúp kéo dài thời gian bảo quản dầu và tạo điều kiện cho hỗ trợ choviệc sản xuất một số sản phẩm như shortening, magarine, spread…

- Dầu sau khi hydro hoá sẽ giảm tỉ lệ acid béo chưa no, giảm khả năng oxyhoá của oxy không khí, dầu lỏng sau khi hydro hoá sẽ trở nên rắn hơn và

có nhiệt độ tan chảy cao hơn, dầu sau đó sẽ được khử mùi và phối trộn

Hình 1.1 – Phản ứng hydrogen hóa dầu thực vật

Trong quá trình sản xuất spread, nguyên liệu dầu thực vật được lựa chọn

là hỗn hợp dầu cọ và dầu đậu nành, với tỉ lệ 1:4 đối với spread (Theo Frank d

Gunstone, Vegetable oils in Food technology:Composition, Properties and Uses

-Palm oil trang 89)

Các chỉ tiêu chất lượng của dầu thực vật (TCVN 7597:2007, codex stan 210 – 2005):

 Cảm quan

Màu sắc, mùi, vị của từng loại dầu (dầu nành, dầu cọ) phải đặc trưng chotừng loại dầu đó, trong suốt, có màu sáng, không có mùi lạ và bị ôi

 Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 1.4 - Chỉ tiêu hóa lý của dầu nành và dầu cọ

Các chỉ tiêu chất lượng nước (TCVN 6096:2004)

 Cảm quan: không màu, trong suốt, không có mùi và vị lạ

 Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 1.6 - Chỉ tiêu hóa lý của nước sản xuất

Bảng 1.7 - Chỉ tiêu vi sinh vật của nước sản xuất

Loại vi sinh vật Giới hạn vi sinh vật

(trong 1g hay 1ml nước)

 Bột Whey

Khi thực hiện quá trình đông tụ sữa, sữa tươi sẽ tạo thành một hệ hai pha:pha rắn và pha lỏng Pha rắn được gọi là khối đông, còn pha lỏng được gọi làhuyết thanh sữa (whey) Thành phần chủ yếu của huyết thanh sữa là nước, cácprotein hoà tan, đường lactose, một số loại muối khoáng và vitamin Do hàmlượng của ß- lactoglobulin và α- lactalbumin trong huyết thanh sữa luôn cao hơncác thành phần protein khác nên whey protein là hỗn hợp protein với hai thànhphần chủ yếu là ß- lactoglobulin và α- lactalbumin

Bổ sung whey vào sản phẩm nhằm tạo cho sản phẩm có mùi vị như sảnphẩm bơ

Hình 1.2 - Cấu tạo ß- lactoglobulin và α- lactalbumin.

Chỉ tiêu chất lượng bột whey (TCVN 5538:2002)

Bảng 1.8 – Chỉ tiêu chất lượng bột whey

Chỉ tiêu chất lượng của chất nhũ hóa (theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm – chất nhũ hóa- QCVN 4-22-2011/BYT)

 Cảm quan: chất béo rắn dạng sáp có màu trắng hoặc kem hoặc dạng lỏng

sánh

 Hóa lý:

- Độ tan: không tan trong nước, tan trong ethanol, cloroform và benzen.

- Hấp thụ hồng ngoại: phải có phổ hồng ngoại đặc trưng của ester một

phần của acid béo với polyol

- Acid béo: phải có phản ứng đặc trưng của acid béo.

- Glycerol: phải có phản ứng đặc trưng của glycerol.

Độ tinh khiết

- Nước: không được quá 2.0 % (phương pháp Karl Fischer)

- Chỉ số acid: không được quá 6.

- Glycerol tự do: không được quá 7%

- Xà phòng: không được quá 6%, tính theo natri oleat.

- Chì: không được quá 2.0 mg/kg.

 Vitamin A- beta-caroten:

Vitamin A là phân tử kỵ nước và không phân cực, có cấu tạo từ các đơn vịisopren 5C Vitamin thường cho vào dưới dạng beta-caroten như tác nhân tạomàu cho sản phẩm

Hình 1.3 – Cấu trúc của Glyceride

Hình 1.3 - Cấu tạo β-caroten Chỉ tiêu chất lượng của beta-caroten (theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm – phẩm màu- QCVN 4-10-2009/BYT)

 Cảm quan: dạng rắn hoặc dạng lỏng màu đỏ nâu đến nâu hoặc cam đến

cam sẫm

 Hóa lý:

- Độ tan: không tan trong nước, tan trong dầu, dung môi hữu cơ.

- Quang phổ: dung dịch mẫu thử trong n-hexan (1/200.000) có cực đại

hấp thụ tại vùng 440 - 457 nm và 470 - 486 nm

- Phản ứng màu: đạt yêu cầu- chấm lên tấm giấy lọc dung dịch mẫu thử

trong toluen (~400 μg β-caroten/ml), phun hoặc nhỏ dung dịch antimonytriclorid 20% trong toluen lên vết mẫu trên giấy lọc, sau 2 - 3 phút màu của vếtchuyển thành xanh lam

- Dung môi tồn dư: không được quá 50 mg/kg đơn chất hoặc tổng của

aceton, hexan, methanol, ethanol, propan-2-ol

- Chì: không được quá 2 mg/kg.

- Hàm lượng caroten (tính theo β-caroten) không được thấp hơn hàm

lượng được công bố

 Muối (NaCl)

Muối được sử dụng với mục đích tạo vị mặn và làm tăng giá trị cảm quancho sản phẩm Ngoài ra còn có tính sát khuẩn nhẹ, góp phần làm giảm sự xuấthiện và phát triển của vi sinh vật gây hại

Chỉ tiêu chất lượng của muối (TCVN 3974:2007)

Bảng 1.9 – Chỉ tiêu chất lượng của muối

Dung dịch muối 5% có vịmặn thuần khiết, không

% khối lượng chất khô

< 25%

Hình 1.4 – Muối

 Chất bảo quản-Kali sorbat

Kali sorbat là chất có tác dụng ức chế vi sinh vật và thường được sửdụng trong chế biến magarine, spread, … nhằm mục đích kéo dài thời gian bảoquản của sản phẩm

Hình 1.5 – Cấu tạo của kali sorbat Chỉ tiêu chất lượng của kali sorbat (theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm-Chất bảo quản-QCVN 4-12: 2010/BYT)

 Cảm quan: dạng tinh thể, bột tinh thể hoặc hạt nhỏ có màu trắng hoặc

trắng hơi vàng

 Hóa lý:

- Độ tan: tan tốt trong nước, tan trong ethanol.

- Kali: phải có phản ứng đặc trưng của kali.

- Khoảng nhiệt độ nóngchảy của acid sorbic lấyra từ mẫu thử:

132-135oC

- Liên kết không no: phải có phản ứng đặc trưng của liên kết không no

- Độ tinh khiết: Giảm khối lượng khi sấy khô không được quá 1,0 %.

- Tính acid hoặc tính kiềm: không được quá 1,0 % (tính theo acid sorbic

hoặc kali carbonat)

- Các Aldehyd: không được quá 0,1% (tính theo formaldehyd).

- Chì: không được quá 2,0 mg/kg.

- Hàm lượng C6H7KO2: không được thấp hơn 98,0% và không được quá102,0% tính theo chế phẩm khô

 Chất điều chỉnh độ acid-Acid lactic

Acid lactic được dung phổ biến để hiệu chỉnh pH cho các sản phẩmnhiều béo và chứa protein sữa Sử dụng acid lactic trong sản phẩm spread để tạo

- Độ tan Dạng lỏng: tan trong nước và trong ethanol

Dạng rắn: ít tan trong nước, tan trong aceton

- Acid : phải có phản ứng đặc trưng của acid.

- Lactat: phải có phản ứng đặc trưng của lactat.

- Độ tinh khiết

+ Tro sulfat: không được quá 0.1%

+ Clorid: không được quá 0.2%.

+ SulfaT: không được quá 0.25%

+ Sắt: không được quá 10 mg/kg

- Chì: không được quá 2mg/kg.

- Hàm lượng C3H6O3: không thấp hơn 95.0% và không được quá 105%

so với nồng độ ghi trên nhãn

Sau đây là bảng tổng kết các nguyên liệu đã sử dụng

Bảng 1.10 - Công thức chuẩn bị nguyên liệu

Thành phần % tổng khối lượng hệ nhũ tương

Pha dầu

Dạng lỏng và hydro hóa 1 phần 59.684

Dầu đậu nành mono và

diglycerides (IVmax=5)

Hàm lượng chất béo rắn(SFC)

Độ đâm xuyên của spread tại bất kỳ nhiệt độ nào có thể dự đoán đượcthông qua hàm lượng SFC hay chỉ số SFI Hàm lượng SFC có ảnh hưởng đếncấu trúc và độ đâm xuyên của spread nhưng không phải là yếu tố quyết định duynhất Các yếu tố khác như điều kiện sản xuất, thành phần tinh thể và mạng tinhthể cũng ảnh hưởng đến cấu trúc và độ đâm xuyên của spread

Bảng 1.11 - Khuynh hướng hình thành cấu hình tinh thể của các loại dầu

và mỡ

- Đặc tính của sản phẩm, đặc biệt là trong giai đoạn bảo quản, bị ảnhhưởng nhiều bởi trạng thái kết tinh và tính chất đa hình của các

tryacylglycerol có điểm tan chảy cao Trong spread, các tinh thể dạng β’

luôn là điều mong muốn do nó tạo cảm giác trơn trong miệng (smooth

mouth-feel) và có khả năng giữ dầu lỏng bên trong mạng tinh thể tốt hơn

với sự hình thành các tinh thể hình cầu Trong công thức phối trộn chấtbéo, cần hạn chế sử dụng một loại TAG hoặc các TAG tương tự nhau mà

Dạng tinh thể β Dạng tinh thể β’

Bơ cacao Dầu bôngDầu đậu nành Dầu cọDầu ngũ cốc Dầu hạt cải

Mỡ heo Chất béo sữa

Nguồn: M.S Miskandar.(2005)

phải sử dụng các TAG có độ dài mạch khác nhau (theo M.S Miskandar.(2005))

- Hàm lượng acid palmitic, sự phân bố và vị trí của palmitic và stearic trênphân tử TAG, mức độ bão hòa và sự sắp xếp ngẫu nhiên sẽ xác định trạngthái kết tinh của tinh thể Các TAG tương tự nhau sẽ cấu thành tinh thểdạng β trong khi các TAG dị thể thì bền ở dạng β’ Acid palmitic ở vị trísn-1 hoặc sn-3 trong TAG sẽ hỗ trợ cho chất béo kết tinh dạng β’ Dầu hạtngũ cốc, dầu đậu nành có hàm lượng acid palmitic thấp nên chúng sẽ cókhung hướng kết tinh dạng β Trong khi đó, dầu cọ, dầu hạt cotton và bơchứa nhiều acid palmitic nên chúng có khung hướng kết tinh dạng

β’(bảng) Như vậy, hỗn hợp dầu/béo có số carbon C18 và C16 thích hợp

cho công thức phối trộn (theo M.S Miskandar.(2005)).

2 Sơ đồ công nghệ sản xuất spread

2.1 Công nghệ sản xuất spread- quy trình 1

2.1.1 Quy trình công nghệ

Hình 2.1 - Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất spread – Quy trình 1

Nước

Phối trộn pha nước

Nhũ tương hóa

Thanh trùng Phối trộn pha dầu

Làm lạnh-kết tinh

Nhồi nhuyễn

Đóng gói

Dầu nguyên liệu

Hóa lỏng

Bột whey, muối Kali sorbate, acid lactic

Chất nhũ

hóa,

ß-carotene.

Sản phẩm

2.1.2 Giải thích quy trình.

2.1.2.1 Hoá lỏng dầu nguyên liệu.

Mục đích: chuẩn bị, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên

liệu vào tank chứa pha dầu

Các biến đổi của nguyên liệu:

 Vật lý: thay đổi tỉ trọng, độ nhớt

 Hóa lý: dầu chuyển từ pha rắn sang pha lỏng

Thiết bị: thường có dạng hình trụ đứng được làm bằng thép không gỉ, bên

trong có cánh khuấy, tốc độ khuấy 60 – 70 vòng/phút, bên ngoài có vỏ áo gianhiệt

Hình 2.2-Thiết bị hóa lỏng dầu

Các biến đổi của nguyên liệu: phụ gia tan trong dầu sẽ được hoà tan vào

dầu tạo thành pha dầu đồng nhất, tương tự như thế đối với nhóm phụ gia tantrong nước

Tiến hành:

Pha béo: thành phần chính trong pha béo gồm hỗn hợp dầu khác nhau,

được phối chế theo tỷ lệ phù hợp với yêu cầu của sản phẩm Chất béo có nhiệt

độ nóng chảy cao cho vào trước, tiếp theo là chất béo có nhiệt độ nóng chảy thấp

và cuối cùng là dầu lỏng Hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ nóng chày củadầu Các thành phần tan trong dầu được thêm vào như hương, vitamin A,monoglyceride và diglyceride Để có được một loại spread có đặc tính và chứcnăng mong muốn thì tỉ lệ của dầu và mỡ phải được chọn lựa một cách thích hợp

Các nguyên liệu dầu mỡ thường được bảo quản trong các tank và đặt ởnhững nơi thích hợp cho sản xuất nhất Chúng phải được bảo quản ở nhiệt độ ổn

định, trên điểm tan của chất béo và hạn chế sự xáo trộn để tránh sự hình thành

các phân đoạn chất béo để quá trình tiến hành thuận lợi

Thiết bị: thường có dạng hình trụ đứng, làm bằng thép không rỉ; bên

trong có cánh khuấy, tốc độ khuấy 60 – 70 vòng/phút; bên ngoài có vỏ áo gianhiệt Thiết bị này dùng để chuẩn bị pha dầu, và cũng sẽ được dùng cho quátrình nhũ hoá tiếp theo

Hình 2.3- Thiết bị phối trộn pha béo

Pha nước: đồng thời cũng được phối trộn riêng trong một thiết bị khác

bao gồm nước đạt tiêu chuẩn sau khi qua hệ thống xử lý, bột whey, muối, cácphụ gia bảo quản và acid lactic

Thiết bị: Sử dụng thiết bị trộn tuần hoàn được làm bằng thép không gỉ.

Nước được gia nhiệt 45-55oC và cho vào bổn trộn lớn có cánh khuấy, nguyênliệu dạng bột sẽ được cho vào thiết bị trộn nhỏ có cánh khuấy hoạt động với tốc

độ cao Sau đó dung dịch được bơm hút đẩy đến bồn chứa lớn, quá trình nàythực hiện khép kín và tuần hoàn Vì trộn tuần hoàn nên quá trình trộn nguyênliệu sẽ không bị vón cục, lắng cặn do khả năng hoà tan và phân tán nguyên liệutrong dung dịch tốt Việc cấp nguyên liệu được thực hiện ở bồn trộn nhỏ nênthao tác dễ dàng hơn

Hình 2.4 - Thiết bị phối trộn pha nước Thông số công nghệ:

 Nhiệt độ pha dầu: cao hơn nhiệt độ tan chảy của chất béo rắn ít nhất

là 5- 6oC; thường nhiệt độ pha dầu là 55- 60oC, tốc độ khuấy 60 - 70vòng/phút

 Nhiệt độ pha nước: thấp hơn nhiệt độ pha dầu 5 - 10oC để đảm bảohai pha có độ nhớt tương tự nhau khi phối trộn, thường nhiệt độ phanước là 45 - 55oC Lưu lượng tuần hoàn 12.000 l/h

 Thời gian khuấy trộn: tùy thuộc thể tích nguyên liệu

 Nhiệt độ nước nóng điều nhiệt: 85-90oC

2.1.2.3 Nhũ hoá

Mục đích:

Hoàn thiện: phối trộn pha dầu và pha nước tạo nên hệ nhũ tương đồngnhất

Các biến đổi nguyên liệu:

 Vật lý : thay đổi kích thước các cấu tử, sự phân bố đồng đều các cấu

tử trong hỗn hợp, sự thay đổi nhiệt độ, thể tích, độ nhớt

 Hóa học : không có biến đổi gì đáng kể

 Hoá lý : sự thay đổi bề mặt tiếp xúc pha, tạo thành nhũ tương nướctrong dầu

Thiết bị: là thiết bị khuấy trộn pha dầu nhưng có cấu tạo cánh khuấy tốc

độ cao Thiết bị có thân trụ, đáy côn/elip; dạng vỏ áo; có cánh khuấy; làm bằng

thép không rỉ; trên lắp motor; điều nhiệt bằng nước nóng

Hình 2.5 - Thiết bị nhũ hóa Thông số kỹ thuật:

 Tốc độ khuấy có thể nằm trong dãy từ 500-3000 vòng/phút Tốc độkhuấy trộn thay đổi tùy theo thể tích của pha nước và pha dầu Vìvậy, kỹ năng của người vận hành trong trường hợp này là rất quantrọng Trong suốt thời gian bơm pha nước vào pha dầu, phải điều

chỉnh tốc độ khuấy liên tục để thu được các phân tử nước có kíchthước phù hợp trong pha dầu.

 Nhiệt độ: cao hơn nhiệt độ tan chảy của chất béo rắn ít nhất là 5-6oCtức nhiệt độ nhũ hóa được duy trì bằng nhiệt độ pha dầu 55-60oC

2.1.2.4.Thanh trùng

Mục đích : Bảo quản nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và ức chế các

enzym xúc tác các phản ứng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Các biến đổi của nguyên liệu:

 Vật lý : nhiệt độ của hệ nhũ tương tăng, độ nhớt giảm

 Hoá học, hoá lý: không có biến đổi gì đáng kể

Thiết bị: gia nhiệt dạng đĩa (PHE - Plate Heat Exchanger)

Hình 2.6-Thiết bị gia nhiệt dạng đĩa PHE

Thông số công nghệ.

Theo Gerstenberg Schrưder A/S, quá trình thanh trùng có thể chia làm 2bước:

- Bước 1: nâng và giữ nhiệt ở 75-85oC trong 16s

- Bước 2: Hạ nhiệt xuống 45-55oC Nhiệt độ cuối này tùy thuộc vàođiểm tan chảy của pha béo: nhiệt độ tan chảy pha béo càng cao,nhiệt độ cuối thanh trùng càng cao

 Vật lý: nhiệt độ hệ nhũ tương giảm, độ đặc tăng

 Hóa học: không có biến đổi gì đáng kể

 Hoá lý: chuyển pha từ lỏng sang dạng bán rắn