BÁO cáo CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN QUY TRÌNH sản XUẤT bột AGAR

Ban đầu, và ngay cảtrong thời gian hiện tại, nó đã được thực hiện và được bán như là một chiết xuất trongdung dịch nóng hoặc dạng gel lạnh, được sử dụng kịp thời tại các khu vực gần nhàm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒNKHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÁO CÁO

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT AGAR

GV: NGUYỄN THANH SANG

Mục lục

I TỔNG QUAN: 5

1 Nguồn gốc Agar: 5

2 Nguyên liệu chính: Rong Gracilaria 5

3 Cấu trúc Agar: 6

3.1 Agarose: 6

3.2 Agaropectin: 7

4 Phân loại: 8

5 Tính chất: 8

5.1 Tính tan: 9

5.2 Sự tạo gel: 9

6 Cơ chế tạo gel: 9

7 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel: 10

8 Chức năng: 10

9 Ưu nhược điểm của Agar: 11

9.1 Ưu điểm: 11

9.2 Nhược điểm: 11

10 Ứng dụng: 11

11 Phụ gia: 12

11.1 NaClO: 12

11.2 NaOH: 12

11.3 KCl: 13

II QUY TRÌNH SẢN XUẤT 1: 14

1 Sơ đồ quy trình: 14

2 Thuyết minh quy trình: 15

2.1 Tẩy trắng: 15

2.2 Xử lý kiềm: 15

2.3 Nấu chiết: 16

2.4 Lọc: 18

2.5 Gel hóa: 19

2.6 Kết đông – xả đông: 21

2.7 Sấy: 22

2.8 Nghiền: 24

2.9 Sàng: 25

III QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2: 27

1 Sơ đồ quy trình: 27

2 Thuyết minh quy trình: Tương tự quy trình 1 28

2.1 Tách nước: 28

IV SO SÁNH 2 QUY TRÌNH: 29

V TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

I. TỔNG QUAN:

1 Nguồn gốc Agar:

Agar là phycocolloid có nguồn gốc cổ xưa nhất (giữa thế kỷ 17) Tại Nhật Bản,agar được coi là đã được phát hiện bởi Minoya Tarozaemon năm 1658 và một tượngđài là Shimizu-mura kỷ niệm lần đầu tiên nó đã được sản xuất Ban đầu, và ngay cảtrong thời gian hiện tại, nó đã được thực hiện và được bán như là một chiết xuất trongdung dịch (nóng) hoặc dạng gel (lạnh), được sử dụng kịp thời tại các khu vực gần nhàmáy, sản phẩm sau đó đã được biết đến như là tokoroten Công nghiệp hóa của nó như

là một sản phẩm khô và ổn định bắt đầu vào lúc bắt đầu của thế kỷ 18 và nó đã đượcgọi là kanten Từ "thạch agar", tuy nhiên, có một nguồn gốc Mã Lai và thạch là thuậtngữ thường được chấp nhận nhiều nhất, mặc dù ở các nước nói tiếng Pháp và Bồ ĐàoNha còn được gọi là gelosa Ngoài ra, Agar còn gọi là Kanten (Nhật Bản), Dongfen(Trung Quốc)

Agar là một Polisaccharid, có nhiều trong tế bào vây trụ của các loại rong đỏ (loạiRhodophyceae) Payen (1859) là người đầu tiên nghiên cứu loại Polisaccharid này.Trên thế giới, người ta có thể chế Agar từ các loại tảo thuộc các chi khác nhau như:Gelidium, Gracilaria, Pterocladia, Ahnfeltia … Gelidium là nguồn ưu tiên cho agar.Hàm lượng Agar trung bình của rong đỏ trên thế giới dao động từ 20 – 40%.Trong khi

đó thì rong đỏ của Việt Nam chứa từ 24 – 45% khối lượng rong khô

2 Nguyên liệu chính: Rong Gracilaria

Ở Việt Nam có rong câu chỉ: Gracilaria tenuistipitata

Hàm lượng chất béo:

 Acid béo no (62.18%)

 Acid béo không no (37.82%)

Hình 1.2 Rong Gracilaria

Bảng I.2 Thành phần hóa học của rong:

3.

Cấu trúc Agar:

Từ 1940 đến 1950 việc nghiên cứu sản phẩm thay thế Galactose như Methylated,Sulfated và Pyruvated galactoses đã được minh chứng là cấu trúc phân tử của Agar Cấu tạo cơ bản của Agar gồm các đơn vị D-galactose và L-galactose Chúng liênkết với nhau theo kiểu β−1,4−¿ D−¿galactose và α−1,3−¿ L−¿galactose, cứ khoảng

10 đơn vị Galactose thì có một nhóm sunfat ở đơn vị galactose cuối Trong mạchPolisaccharid của agar có dạng liên kết ester ở cacbon thứ 6 của acid sunfurit

Araki (1956) đã cung cấp các chứng cứ chứng minh tính khác thể của agar Cấu trúc chính xác của agar chưa biết rõ, song có thể biết nó chứa ít nhất hai cấu tử là agarose và agaropectin (là thành phần chính của agar)

3.1 Agarose:

Agarose -thành phần chủ yếu của thạch tạo nên gel chính, là một polymer tuyếntính, có cấu tạo mạch thẳng, trung tính, từ các gốc β−¿D−¿galactopiranose và 3

Hình I.3 Công thức cấu tạo của Agar

Hình I.3 Công thức cấu tạo của Agar

, 6−¿anhidro−α−¿L−¿galactopiranose luân phiên tạo nên bằng liên kết β−1,4 và liên kết α−1,3 (hình 2.2) Cả hai gốc có sự sắp xếp xen kẽ Độ bền các liên kết khác nhau Liên kết α−¿1,3 dễ phân hủy bằng enzim tạo thành neoagarobiose Liên kết β−1,4 dễ thủy phân với xúc tác của acid và tạo thành gốc agar –

agarobiose Agar – agarobiose làm cho agar – agar trong môi trường nước có khả năng tạo gel

Mạch agarose được ester hóa ở mức độ thấp với acid sulfuric, cứ sau 9 đường galactose thì đường thứ 10 lại bị ester hóa

Cấu trúc của agarose không đồng nhất: vừa là tích điện vừa là trung hòa điện

Trong phân tử có chứa nhóm sunfat, metoxyl, cacboxyl Hàm lượng sunfat trongagarose được coi là chỉ số độ sạch của agarose Chỉ số này càng thấp thì chấtlượng càng cao Thường trong agarose có 0,04% sulfate

3.2 Agaropectin:

Agaropectin có khả năng tạo gel thấp trong nước, cấu trúc của nó đến nay vẫnchưa xác định rõ Chỉ biết rằng nó được tạo nên bởi sự sắp xếp xen kẽ giữa D –galactose –2 – sulfate và D – galactose –2,6 – disulfatevà chúng chứa tất cả cácnhóm phân cực trong agar

Các agaropectin dường như hoàn toàn là agarose, nhưng có chứa lượng axitnhóm như sulfate, pyruvate và glucuronate nhóm

Hình I.2.1: Cấu tạo của agarose

Hình I.3.1: Cấu tạo của agarose

Trong agaropectin có chứa khoảng 6% sulfate.

Tỷ lệ ester hóa cao hơn, ngoài ra còn có mặt acid pyruvic để tạo thành các gốc4,6– (1–carboxyethylidence)–D–galactose

5.1 Tính tan:

Agar không tan trong nước lạnh, tan một ít trong ethanol amine và tan đượctrong nước nóng Agar có khả năng hòa tan với lượng nước 30 – 50 lần khốilượng, lượng agar trong nước trên 10 % sẽ tạo nên một hỗn hợp sệt

Agar thông thường và agar tan nhanh có tỉ lệ agar/nước khác nhau trong quátrình hòa tan điều này dẫn đén sự khác nhau về mức độ hòa tan của agar trongnước

5.2 Sự tạo gel:

Quá trình tạo gel xảy ra khi làm lạnh dung dịch agar Dung dịch agar sẽ tạo gel

ở nhiệt độ khoảng 40 - 50°C và tan chảy ở nhiệt độ khoảng 80-85°C

6 Cơ chế tạo gel:

Gel agar có tính thuận nghịch về nhiệt Khi đun nóng polymer tạo thành một khối,khi dung dịch nguội đi ( nhiệt độ khoảng 40-500C ) các chuỗi sẽ bao lấy nhau và liênkết với nhau từng đôi một bằng liên kết hydro để tạo thành chuỗi xoắn kép, giai đoạntiếp theo là sự tổ hợp các chuỗi xoắn kép lại với nhau, tạo ra một mạng lưới khônggian ba chiều nhốt các chất khô bên trong do số lượng liên kết hydro rất lớn Ngoài cácliên kết hyđrô, cấu trúc gel vững chắc nhờ các nút mạng chứa liên kết ion nội phân tử,nên gel agar rất cứng và vững chắc

Hình I.6 Cơ chế tạo gel của agarHình I.6 Cơ chế tạo gel của agar

Quá trình hình thành gel và độ ổn định của gel bị ảnh hưởng bởi hàm lượng agar và

khối lượng phân tử của nó Kích thước lỗ gel khác nhau phụ thuộc vào nồng độ agar,

nồng độ agar càng cao kích thước lỗ gel càng nhỏ Khi làm khô gel có thể tạo thành

một màng trong suốt, bền cơ học và có thể bảo quản lâu dài mà không bị hỏng

Khả năng tạo gel phụ thuộc vào hàm lượng đường agarose Sự có mặt của ion sunfat

làm cho gel bị mờ, đục Do đó tránh dùng nước cứng để sản xuất Chúng có khả năng

giữ mùi vị, màu, acid thực phẩm cao trong khối gel nhờ nhiệt độ nóng chảy cao (85

-90°C) Gel agar chịu được nhiệt độ chế biến 100°C, pH 5–8, có khả năng trương

phồng và giữ nước

Không dùng agar trong môi trường pH < 4 và có nhiều chất oxy hóa mạnh Agar có

thể tạo đông ở nồng độ thấp, đây là tính chất quan trọng được ứng dụng nhiều trong

chế biến thực phẩm

7 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel:

- Nhiệt độ:

 Trong môi trường trung tính, agar không chịu ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ

 Trong môi trường acid, agar sẽ biến đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi

- Các thành phần khác:

 Khả năng tạo gel tăng lên nếu sử dụng sacchrose và gum chiết từ hạt bồ kết

bagai và bị giảm nếu có mặt tinh bột

 Tỉ lệ, nồng độ các thành phần phối trộn với Agar, chẳng hạn như: nếu dùng

Agar 1%, gelatin 4% thì nhiệt độ chảy của gel là 90°C, nếu nồng độ gelatin

là 8% thì hệ gel giảm nhiệt độ chảy là 40°C

8 Chức năng:

Phục vụ như một chất điều ruột, điều chỉnh rối loạn tiêu hóa

Tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể

Hình I.6.a Cấu trúc gel của agarHình I.6.a Cấu trúc gel của agar

9 Ưu nhược điểm của Agar:

9.1 Ưu điểm:

- Khả năng tạo gel cứng tại nồng độ rất thấp.

- Không cần bất kỳ chất hỗ trợ nào, không ảnh hưởng vị của sản phẩm.

- Có sự khác biệt giữa nhiệt độ nóng chảy và tạo gel: 40°C đông đặc, 80°C nóng

chảy làm cho agar rất dễ sử dụng

- Có khả năng cạnh tranh với các chất tạo đông khác, không những về đặc tính

kỹ thuật mà còn có lợi về kinh tế

- Không cần đường và pH trong quá trình tạo đông.

- Trong trường hợp nồng độ đường cao, agar có thể có các nội phản ứng làm

tăng lực bền gel

- Có khả năng chống lại các phản ứng phân hủy do enzyme, dùng làm môi

trường nuôi cấy vi sinh vật rất tốt

- Có khả năng chống lại phân hủy acide (trừ trường hợp môi trường pH < 4).

- Không màu, không vị nên không ảnh hưởng đến vị tự nhiên của sản phẩm.

Do có nhiều ưu điểm nổi bật và khả năng thạch hóa đặc biệt mà Agar được dùngnhiều trong lĩnh vực thực phẩm và một số ngành công nghiệp khác: Theo thống kê chobiết 60% tổng sản lượng Agar được dùng cho mục đích thực phẩm, còn lại 40% đượcdùng cho các lĩnh vực khác

Thay thế gelatin trong một số sản phẩm thịt và cá

Trong sản xuất kẹo

Agar còn được sử dụng vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật.

Các sản phẩm khác từ Thạch – agar như Rau câu

Sử dụng trong Y khoa

11 Phụ gia:

11.1 NaClO:

Sodium hypochlorite, công thức hóa học

NaClO, là sodium hypochlorite Sodium

hypochlorite, axit hypochlorous sản xuất bởi phản

ứng với carbon dioxide là thành phần hoạt chất

trong thuốc tẩy

An toàn thực phẩm quốc gia Tiêu chuẩn: GB

25574-2010 Là dung dịch sát khuẩn và tẩy trắng

gốc Sodium Hypochlorite an toàn cho thực phẩm,

được thiết kế và pha chế để sử dụng riêng trong ngành thực phẩm

Dung Dịch Sodium Hypochlorite NaClO là dung dịch trong suốt, màu vàng nhạt.Trong sản xuất agar NaClO sử dụng làm chất tẩy trắng rong

11.2 NaOH:

Natri hidroxit (NaOH) hay còn gọi là xút, có dạng

tinh thể màu trắng, hút ẩm mạnh Tan nhiều trong

nước và tỏa nhiệt tạo thành dung dịch kiềm (bazơ)

mạnh, không màu NaOH rắn mất ổn định khi tiếp xúc

với các chất không tương thích, hơi nước, không khí

ẩm

NaOH có tính ăn mòn chất hữu cơ NaOH được sử

dụng để phân hủy các chất béo có trong thực

NaOH dung dịch có mùi hăng ,có bị đắng, không màu Dung dịch natri hidroxit cótính nhờn và có thể ăn mòn da.

11.3 KCl:

NaOH dung dịch có mùi hăng ,có bị đắng, không màu Dung dịch natri hidroxit cótính nhờn và có thể ăn mòn da Nó xuất hiện trong tự nhiên với khoáng vật sylvit vàkết hợp với natri clorua thành khoáng vật sylvinit

KCl có thể được sử dụng như một chất thay thế

muối cho thực phẩm , nhưng do hương vị yếu, đắng,

không ngon Nó thường được trộn với muối ăn thông

thường (natri clorua) để cải thiện mùi vị để tạo thành

muối natri thấp

Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm chất ổn định

giúp bề mặt thực phẩm đồng nhất, phân tán đồng đều

Hiện nay, có nhiều nước uống đóng chai, nước giải

khát bổ sung ion K+, một khoáng chất cần thiết cho

hoạt động của cơ thể Tất cả được làm từ nguyên liệu kali clorua

Trong sản xuất agar người ta sử dụng KCl giúp tạo độ cứng cho sản phẩm

Hình I.11.3: Tinh thể KClHình I.11.3: Tinh thể KCl

II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 1:

1 Sơ đồ quy trình:

GracilariaGracilariaTẩy trắng

Tẩy trắnHình 1.2

Rong GracilariagXử lý kiềm

Xử lý kiềmNấu chiết

Nấu chiếtLọc

LọcGel hóa

Gel hóaKết đông – xả đông

Kết đông – xả đông

Sấy

SấyNghiềnNghiền

Bột agarBột agar

KCl 0,06%

Sàng Sàng

NaClONaClO

NaOH 6%

NaOH 6%

2 Thuyết minh quy trình:

2.1 Tẩy trắng:

Mục đích:

- Chuẩn bị: chuẩn bị cho quá trình sau được tốt hơn.

- Hoàn thiện: đảm bảo màu của sản phẩm về

sau

Nguyên liệu được đưa vào giỏ chứa kim loại và treo

lơ lửng trong một bồn chứa nước, trong đó có chứa

Sodium hypochlorite Nguyên liệu được tẩy trắng, sau

đó rửa lại bằng nước để loại bỏ chất tẩy Vì lại được

ngâm trong nước vì vậy mà hầu hết các muối hòa tan

được loại bỏ nhờ thẩm thấu Nước rửa được tháo bỏ

Thiết bị: thực hiện trong bồn chứa thuốc tẩy

Các biến đổi:

- Vật lý:

 Màu sắc khối gel trắng hơn, đẹp hơn

 Thể tích giảm nhẹ do thẩm thấu các chất hòa tan ra khỏi khối gel

- Hóa sinh: Tiêu diệt được một số loại vi sinh vật.

2.2 Xử lý kiềm:

Mục đích:

Hoàn thiện: làm thay đổi tính chất của agar, kết quả làm tăng độ chắc củagel Nếu không xử lý bằng kiềm trước, chất lượng của agar thành phẩm thấp.Tiến hành xử lý kiềm ở nhiệt độ 60oC trong 1 giờ cùng với NaOH 6% Sau đóđược rửa lại bằng nước hoặc có thể là acid rất yếu để trung hòa kiềm dư Môi trườngkiềm sẽ thủy phân bào mòn màng cellulose và phá vỡ nhiều lớp tế bào sắc tố, khửkhoáng trong rong, muối hòa tan, sắc tố rong biển, xenlulo, hemixenlulo và nhiềuchất chiết xuất từ tạp chất Môi trường kiềm còn khử được Lipid và một số Proteintan trong kiềm

Hình II.2.1 Bồn tẩy trắngHình II.2.1 Bồn tẩy trắng

Khi dùng NaOH để xử lý rong thì nó còn

có tác dụng khử ion SO32ˉ có trong mixen Agartheo phương trình:

ROSO3ˉ + 2NaOH → ROH + Na2SO4 + OHˉROSO3H + 2NaOH → ROH + Na2SO4 +H2O

Biến đổi:

Hóa học: phá vỡ nhiều lớp tế bào sắc tố,khử chất béo thực vật, khử khoáng và một sốchất chiết xuất từ tạp chất

Vật lý: khối lượng nguyên liệu giảm do bịloại bỏ một số chất

2.3 Nấu chiết:

Mục đích:

Khai thác: lấy phần dịch agar tan trong lúc nấu và loại bỏ phần xác

Nấu chiếc trong nồi áp suất, nấu với tỉ lệ nước:rong là 20:1 trong thời gian 1-1,5giờ ở pH =8,5, nhiệt độ 102oC

Thiết bị nấu có thân hình trụ, đáy côn, hai vỏ, vỏ trong (6) và vỏ ngoài (7), nắp(2) được chế tạo bằng thép không gỉ Hơi gia nhiệt gián tiếp vào cửa (11), rồi qua hệthống ống xoắn ruột gà tiếp xúc với thành và đáy nồi, thân nồi được bảo ôn bằng lớpcách nhiệt (6), hơi sau khi cấp nhiệt ngưng tụ thành lỏng và được đưa ra ngoài quacửa (8)

Hình II.2.2 Bồn xử lý kiềm

Hình II.2.1 Bồn tẩy trắng

11-Đường hơi vào12-Cánh khuấy13-Nước vệ sinh14-Cửa nguyênliệu vào

Nguyên lí hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào nồi qua cửa (14), hơi cấp nhiệtqua hệ thông đường ống (11), thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với nguyên liệu quathành (5) Ban đầu motơ (10) truyền động cho cánh khuấy (12) quay nhanh sau đógiảm dần, cánh khuấy có mục đích làm cho nguyên liệu tiếp xúc đều với, mặt kháctránh hiện tượng vón cục, tăng hiệu xuất nấu Hơi sau cấp nhiệt tạo thành nướcngưng được tháo ra ngoài qua cửa thoát nước ngưng số (8) và được đưa sang lò hơi.Sau khi hoàn thành quá trình nấu, dịch được đưa ra ngoài qua cửa (9) Thiết bị được

vệ sinh nhờ đường ống dẫn nước vệ sinh (13), và tiếp tục thực hiện mẻ nấu mới

Hình II.2.3 Thiết bị nấuHình II.2.3 Thiết bị nấu

Nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm: Máy ly tâm được sử dụng để tách hỗnhợp hai pha rắn - lỏng hoặc lỏng - lỏng thành các phần riêng biệt Máy có một rotorquay với tốc độ lớn tạo ra lực ly tâm cao Trong khi máy ly tâm hoạt động, nguyênliệu sẽ chuyển động quay cùng với rotor của máy Dưới tác dụng của lực ly tâm, cácphần tử có khối lượng riêng khác nhau sẽ được phân lớp theo hướng của gia tốc

Hình II.2.5 Thiết bị ly tâmHình II.2.5 Thiết bị ly tâm

trường lực Phần tử có khối lượng riêng nhỏ nhất sẽ tập trung ở tâm của rotor, ngượclại phần tử có khối lượng riêng lớn nhất sẽ tập trung ở vùng xa rotor nhất.

Biến đổi:

Vật lý: dịch sau lọc trong hơn, loại bỏ được cặn

2.5 Gel hóa:

Mục đích:

- Chế biến: tạo thành khối gel.

Phương pháp: Agar nóng được dẫn vào nhờ ống PVC hình chữ T, và được trải ra

để làm nguội và tạo gel trên băng chuyền Gel được cắt thành miếng khi đến cuốibăng chuyền bằng thiết bị cắt

Để gel đông lại bằng phương pháp tự nhiên ở nhiệt độ phòng thời gian 3-4 giờ.Sau đó, cắt thạch thành dạng miếng Bổ sung phụ gia KCl để hỗ trợ khả năng đôngcủa agar nhanh hơn Gel này chứa khoảng 1% agar, 99% còn lại là nước và có thểchứa các muối, chất màu và carbohydrate hòa tan

Biến đổi:

- Vật lý: nhiệt độ giảm.

- Hóa lý: từ dạng lỏng chuyển thành dạng gel.