Đề tài Quy trình sản xuất Margarine

MỤC LỤC I/ KHÁI QUÁT VỀ MARGARINE 1. Lich sử ra đời 3 2. Phân loại 3 3. Các tính chất đặc trưng của margarine 4 4. Cơ sở khoa học 5 II/ NGUYÊN LIỆU 1. Chất béo 7 2. Nước 11 3. Sữa và protein 12 4. Chất nhũ hoá 12 5. Phụ gia 14 III/ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ quy trình công nghệ 18 - Quy trình 1 2. Giải thích quy trinh công nghệ 19 3. Sơ đồ quy trình công nghệ 24 - Quy trình 2 4. So sánh giữa 2 quy trình 25 IV/ SẢN PHẨM 1. Yêu cầu chất lượng 25 2. Chỉ tiêu vi sinh vật 25 3. Chỉ tiêu hoá lý 25 V/ THÀNH TƯU CÔNG NGHỆ 25 VI/ TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 LỜI MỞ ĐẦU Margarine được chế biến lần đầu tiên tại Pháp năm 1869 để sử dụng thay thế cho bơ động vật. Trong thời kỳ đầu sản xuất Margarine, người ta không thể sử dụng tất cả các loại chất béo và dầu. Sau này cùng với sự hoàn thiện về kỹ thuật tinh luyện dầu, rất nhiều loại dầu và chất béo từ động vật, cá và thực vật được sử dụng như những nguồn nguyên liệu để sản xuất Margarine. Hơn thế nữa, chất lượng của Margarine ngày càng được nâng cao. Ngày nay, Margarine được sử dụng không chỉ như một sản phầm thay thế bơ động vật mà còn là một nguồn cung cấp dầu và chất béo quan trọng. Ngoài ra, nó còn có rất nhiều ứng dụng trong các ngành sản xuất thực phẩm như: sản xuất bánh, sản xuất chocolate… Do tính ưu việt của sản phẩm về giá trị dinh dưỡng lẫn giá trị kinh tế nên công nghệ sản xuất Margarine ngày càng phát triển mạnh mẽ trong ngành công nghiệp chế biến dầu mỡ thực phẩm ở tất cả các nước. Trong bài tiểu luận này chúng em chỉ xin được trình bày những hiểu biết của mình về việc sản xuất Margarine. Chúng em rất mong sẽ nhận được những góp ý của thầy để bài báo cáo của chúng em được tốt hơn. Chúng em xin được cảm ơn thầy! Nhóm sinh viên thực hiện KHÁI QUÁT VỀ MARGARINE: Margarine là hệ nhũ tương của nước và chất béo trong đó hàm lượng chất béo thường lớn hơn 80%. Margarine được sản xuất bằng cách phối trộn các loại chất béo theo một tỉ lệ nhất định cùng với các thành phần khác. 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 phẩm chẳng hạn như là: Margarine dạng tuýp mềm Dạng lỏng Dạng dùng để ăn kiêng Dạng dùng để phết Dạng không có acid béo dạng trans Dạng ít béo Dạng dùng để nấu Dạng dùng trong nhà hàng Lịch sử ra đời: 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 phẩm 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 mỡ 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 chảy cao. Phân loại: Theo mục đích sử dụng: Ngày nay sản phẩm Margarine rất đa dạng. Người ta có thể phân loại dựa vào độ cứng của Margarine, nhiệt độ nóng chảy của chất béo … Những loại Margarine cứng và cứng vừa thường được sử dụng trong quy trình nướng bánh, còn những loại Margarine mềm hơn sử dụng để ăn. Margarine sử dụng làm bánh (bakery) Loại Margarine này sử dụng giống như shortening, được sử dụng trong quá trình nhồi bột, làm bánh ngọt, bánh bích quy… Các loại Margarine khác nhau có độ dẻo khác nhau. Vì vậy mà trong một giới hạn nhất định các sản phẩm này có thể thay thế cho nhau. Nhìn chung, Margarine sử dụng làm bánh thường có độ bền tốt hơn các lọai Margarine khác nên không cần phải bảo quản ở nhiệt độ lạnh. Margarine sử dụng để ăn: Loại Margarine này có hai loại là loại làm lạnh và loại không cần làm lạnh. Cả hai đều có thể tan chảy được ở nhiệt độ phòng, Margarine làm lạnh có thể ở dạng mềm hay dạng khối. Loại Margarine mềm có thể phết được ở nhiệt độ lạnh, ngược lại Margarine dạng khối thì đủ cứng để có thề duy trì hình dạng của chúng. Margarine mềm được đóng gói trong những ống plastic, như dạng trụ hay dạng khối và được bao bọc trong giấy mềm, còn dạng Margarine bán rắn được đóng gói trong hộp. Loại Margarine đóng hộp thì không cần bảo quản ở nhiệt độ lạnh, chúng có thể phết được trên bánh mì, loại Margarine này cũng có độ dẻo khác nhau cho nhiều mục đích khác nhau. Phân loại Margarine theo hình dạng: Stick Margarine (dạng khối): Chứa 80% béo từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật, hàm lượng chất béo no trong loại này nhiều nhất so với các loại Margarine khác, nếu làm từ mỡ động vật (heo, bò) thì nó còn chứa một lượng cholesterol. Vì vậy loại này không thích hợp cho những người kiêng béo. Tuy nhiên Margarine loại này có ưu điểm là nhiệt độ nóng chảy cao, khả năng tan chảy trong miệng tốt, tính chất chống oxi hóa cao nên thích hợp cho các sản phẩm bánh nướng hoặc dùng để chiên thay thế dầu hoặc bơ.Các loại dầu sử dụng làm Margarine loại này thường là dầu đã qua quá trình hydro hóa. Soft Margarine (Margarine mềm): Được sản xuất năm 1960, chứa khoảng 80% chất béo, chứa hàm lượng axit béo không no mạch dài và hàm lượng dầu lỏng nhiều hơn stick Margarine, tỉ lệ rắn/lỏng thấp, dùng nhiều chất nhũ hóa hơn cho quá trình tạo nhũ và có kèm theo khuấy trộn. Loại Margarine này được lựa chọn nhiều do những đặc tính có lợi cho sức khỏe của nó. Thành phần: dầu dậu nành lỏng, dầu đậu nành hydro hóa một phần, dầu bông hydro hóa, cream, nước, bơ sữa, muối, lecithin đậu nành, axit lactic, Natri benzoat, mono-, diglyceride, vitamin A, chất màu β-carotene. Wipped Margarine: Chứa khoảng 80% chất béo, quá trình sản xuất và thiết bị sử dụng giống như Soft Margarine chỉ khác ở điểm tạo tinh thể của sản phẩm này có cho thêm 33% khí Nitơ. Ưu điểm của loại này là khả năng phết lên bề mặt dễ dàng. Vì vậy thường sử dụng cho các sản phẩm bánh nướng. Liquid Margarine (dạng lỏng): Chứa 80% chất béo, hàm lượng dầu lỏng thực vật cũng như hàm lượng chất béo không no chứa trong loại này nhiều nhất so với các loại Margarine khác. Sử dụng nhiều nhất trong các loại Margarine, sản phẩm này tốt cho tim mạch, giảm nguy cơ mắc các bệnh về tim. Diet Margarine: Chứa khoảng 40% chất béo, chứa nhiều nước và có năng lượng thấp. Thích hợp cho người có chế độ ăn kiêng. Spreads: Chứa 50-75% chất béo, có khả năng phết lên bánh cao. Margarine- bơ: Phối trộn tỉ lệ khác nhau, sản phẩm sử dụng nhiều dầu thực vật hơn, chứa 5-10mg cholesterol trong một muỗng canh sản phẩm. Các tính chất đặc trưng của Margarine: Tính phết được: Tính phết được là một trong những tính chất quan trọng nhất để đánh giá tính chất của Margarine chỉ sau mùi vị. Đối với người tiêu dùng khả năng phết được đồng nghĩa với việc chúng có thể phết thành một lớp mỏng trên bánh mì.Tính chất này phụ thuộc rất nhiều vào quá trình tiến hành. Để sản xuất được Margarine có khả năng phết được cần có 3 điều kiện như sau: Một là: hai pha rắn và lỏng của dầu phải đồng nhất. Hai là: những tinh thể rắn phải phân tán tốt bên trong toàn bộ khối sản phẩm bằng những lực kết dính bên trong mạng tinh thể khối sản phẩm. Mạng tinh thể phải có khả năng chống lại hiện tuợng tách chất béo bên trong sản phẩm (entrapped liquid). Ba là: tại nhiệt độ xác định thì tỷ lệ lỏng rắn phải thích hợp và phải tan ngay ở nhiệt độ cơ thể, đối với sản phẩm có thành phần chất béo dạng rắn khoảng 10 – 20 % chúng có khả năng phết rất tốt tại nhiệt độ của cơ thể. Sự nóng chảy: Một sản phẩm Margarine có chất lượng cao phải có khả năng tan chảy nhanh và tạo cảm giác mát lạnh trong vòm miệng. Hương và thành phần muối của pha lỏng sẽ nhanh chóng được cảm nhận ở đầu lưỡi, sản phẩm không có cảm giác nhờn và sáp. Yếu tố ảnh hưởng chính tới tính chất này chính là nhiệt độ nóng chảy của chất béo, tác dụng của chất nhũ hóa và điều kiện bảo quản của sản phẩm. Để cho sản phẩm của chúng ta không có cảm giác nhớt và sáp thì sản phẩm Margarine cần phải tan chảy ngay ở nhiệt độ cơ thể và chứa ít hơn 3,3% chất béo rắn tại nhiệt độ 33,3oC. Cảm giác mát lạnh trong miệng được hình thành do sự thu nhiệt của quá trình các tinh thể tan chảy. Tính ổn định và cấu trúc: Tính ổn định là khái niệm chỉ độ mềm, độ đồng nhất và trạng thái dẻo của Margarine. Có thể xếp loại từ rất mềm (trạng thái giống Vaseline), mềm, mềm vừa, cứng và rất cứng. Kết cấu thể hiện cấu trúc của sản phẩm, nó có thể thay đổi từ trạng thái trơn nhẵn đến trạng thái giống bột, dạng nhám, cuối cùng là thô. Theo Greenwell thì trạng thái và kết cấu của Margarine phụ thuộc vào kỹ thuật sản xuất và thành phần dầu mỡ để sản xuất chúng. Trong trường hợp dầu mỡ kết tinh chậm thì làm cho Margarine có độ cứng trong bảo quản, hiện tượng này gọi là quá trình post – hardening. Nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy sai khác càng lớn thì thời gian kết tinh sản phẩm càng dài (tốc độ kết tinh chậm). Việc đảo trộn trong quá trình làm lạnh nhanh sẽ tạo ra sản phẩm Margarine có độ ổn định và độ bền tốt hơn. Tuy nhiên, nếu khuấy trộn quá mức trong quá trình làm lạnh nhanh dẫn đến hiện tượng tạo ra quá nhiều các tinh thể nhỏ, cấu trúc sẽ quá đặc dẫn đến làm giảm kích thước các mao dẫn trong pha rắn làm độ nhớt của sản phẩm tăng và cấu trúc sản phẩm giòn, dễ gãy. Ngược lại nếu quá trình khuấy trộn không đủ thì một số liên kết bên trong sản phẩm vẫn chưa bị phá vỡ, nó có thể trải qua quá trình post - hardening và làm cho cấu trúc của sản phẩm trở nên giòn, cứng hơn. Quá trình kết tinh sản phẩm trong thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt góp phần làm cho sản phẩm ổn định hơn. Cơ sở khoa học: Như đã nói Margarine là sản phẩm giả bơ, nên tính chất của chúng không khác gì bơ, chúng chỉ khác nhau về thành phần hóa học của chất béo, quy trình sản xuất, tính đa dạng của sản phẩm. Nếu như bơ có thành phần chất béo chủ yếu từ nguồn sữa thì Margarine có thành phần chất béo vô cùng đa dạng vì vậy cấu trúc, tính chất sản phẩm của Margarine cũng rất phong phú. Bảng 1 so sánh thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của Margarine so với bơ Tên sản phẩm Thành phần hóa học (%) Khả năng tiêu hóa Năng lượng (calo) Dầu mỡ Protid Gluxit Tro Lecithin Nước Bơ Margarine 82,5 82,0 0,5 0,5 0,5 0,4 0,1 0,4 0,05 0,75 16,0 16,5 96-98,0 94- 97,6 780,7 775,6 Sau đây là những yếu tố quyết định cấu trúc của Margarine: Quá trình nhũ hóa Quá trình kết tinh Đây là quá trình quan trọng trong quy trình sản xuất margaine, vì cấu trúc và tính chất của sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào loại và số lượng những tinh thể kết tinh bên trong chất béo. Trong quá trình kết tinh có rất nhiều dạng tinh thể được tạo ra, người ta nhận thấy rõ rệt nhất là những dạng tinh thể sau: a là tinh thể ít bền nhất, có độ nóng chảy thấp nhất b’ là tinh thể có độ bền trung bình (cao hơn so với a), nhiệt độ nóng chảy cao hơn a. b là tinh thể có độ bền cao nhất trong ba tinh thể trên, nhiệt độ nóng chảy cũng cao nhất. Các tinh thể này khác nhau ở trật tự sắp xếp các mạch cacbon của acid béo và góc nghiêng của mạng tinh thể Hình 2: Tinh thể a Hình 1: Tinh thể b và b’ Tinh thể b’ tạo cho sản phẩm có tính dẻo mịn, tính lan tỏa phù hợp với sản phẩm Margarine dạng soft tub. Tinh thể b có xu hướng làm cho sản phẩm có tính giòn phù hợp với những loại Margarine cứng. Khi làm lạnh chất béo dạng lỏng, một trong số ba dạng cấu trúc tinh thể trên sẽ được tạo ra phụ thuộc vào tốc độ làm lạnh. Các tinh thể này không khác nhau về thành phần hoá học, từ một loại chất béo vẫn có thể kết tinh thành nhiều loại tinh thể khác nhau đó là hiện tượng đa hình. Hiện tượng đa hình (polymorphism) là hiện tượng mà các tinh thể có thể chuyển đổi từ trạng thái tinh thể này sang trạng thái tinh thể khác ngay ở pha rắn. Xu hướng là: các tinh thể chuyển từ trạng thái ít bền sang trạng thái bền (tinh thể có nhiệt độ nóng chảy thấp sang tinh thể có nhiệt độ nóng chảy cao) Để tạo thành những tinh thể theo ý muốn thì chúng ta phải chuẩn hóa nguồn nguyên liệu, điều khiển các thông số của quá trình kết tinh như: tốc độ làm lạnh, cường độ khuấy trộn, sự tạo mầm. Chất béo có hàm lượng triglycerid ở trạng thái đồng nhất monoacid tracylglycerol (ví dụ trioleic glycerid) có xu hướng kết tinh thành tinh thể b. Một số loại chất béo có xu hương kết tinh thành tinh thể b là: dầu nành, dầu phọng, dầu bắp, bơ cacao. Chất béo có hàm lượng triglycerid ở trạng thái hỗn hợp cao thì có xu hướng kết tinh thành tinh thể b’. Trong số này dầu cọ là loại dầu thích hợp nhất cho quá trình kết tinh tạo b’ vì chúng có nhiều trigycerid ở trạng thái hỗn hợp. Một số loại dầu có xu hướng kết tinh thành tinh thể b’: dầu cọ, dầu hạt bông, hạt cải dầu (rapeseed), chất béo từ sữa, mỡ thực vật (tallow), chất béo từ sữa, mỡ lợn (lard). Những tinh thể b’ rất thích hợp cho các sản phẩm như shortening, Margarine vì chúng hổ trợ cho quá trình hình thành một lượng các bong bóng khí làm cho sản phẩm có tính dẻo mịn. NGUYÊN LIỆU: Tất cả các nguyên liệu dủng để sản xuất Margarine có thể được chia thành hai nhóm là nguyên liệu chính và nguyên liệu phụ. Nguyên liệu chính là chất béo, còn nguyên liệu phụ để sản xuất Margarine bao gồm: nước, sữa và protein, chất nhũ hóa và các chất phụ gia. Chất béo Dầu thực vật: Dầu thực vật dùng để sản xuất Margarine là dầu dừa, dầu nành, dầu phộng, dầu hướng dương, dầu cọ, dầu oliu, dầu bông,…bao gồm cả dầu tự nhiên và dầu hydro hóa. Những loại dầu đã hydro hóa thường có điểm đông đặc khoảng 36-42oC. Một số loại dầu thực vật: 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 số Iod của dầu là từ 7-10.5. Bảng 2:Thành phần của dầu dừa Các axit béo Hàm lượng (%) Axit lauric Axit myrictic Axit capric Axit stearic Axit oleic Axit linoleic 44.1-51.3 5.4-9.5 4.5-9.7 1-3.7 5-8.2 1-2.6 Dầu nành Tỷ lệ dầu trong hạt là 12.8-28%. Dầu có màu vàng nhạt đến màu vàng sậm, thuộc loại dầu khô (chỉ số Iod của dầu từ 103-152) Bảng 3:Thành phần chính của dầu nành Các axit béo Hàm lượng (%) Axit linoleic Axit oleic Axit palmitic Axit linolenic Axit stearic 49-60 21-34 6.5-12 2-9 2-5 Dầu tinh luyện được dùng để ăn, sản xuất dầu hydro hóa, chế biến Margarine, chế biến bánh kẹo, ... Dầu phộng Dầu phộng là một hỗn hợp glyceride bao gồm khoảng 80% axit béo không no và 20% axit béo no. Thành phần axit béo trong hạt thay đổi tùy theo giống và điều kiện trồng trọt. Các glyceride trong dầu phộng chứa 3 axit béo chính là axit oleic (43-65%), axit linoleic (20-37%) và axit palmitic (14-20%). Do đó, dầu phộng có tỷ lệ dầu không no chứa nhiều nối đôi trên dầu không no chứa một nối đôi lớn hơn 1 (tỷ lệ này là 2/1 mới được xem là thích hợp để làm giảm cholesterol 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 Tính chất Giá trị Chỉ số Iod Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số acetyl Tỷ trọng ở 15oC (g/ml) Độ nhớt trung bình ở 20oC (cp) Nhiệt độ nóng chảy (oC) 82-106 188-195 8.5-9.5 0.917-0.921 71.07-86.15 0-3 Dầu hướng dương Hàm lượng dầu trong hạt thông thường từ 32-45%. Dầu hướng dương là loại dầu bán khô và có các chỉ số chính sau đây : Chỉ số axit : 0.992-0.996 Chỉ số xà phòng : 189-194 Chỉ số Iod : 113-142.9 Thành phần của dầu chủ yếu là glyceride của axit oleic, axit linoleic và axit palmitic Dầu cọ Quả cọ dầu có hai thành phần khác nhau. Vỏ hay cùi chứa khoảng 45-50% dầu cùi và nhân chứa 48-52% dầu nhân. Hai loại dầu này có những nét đặc trưng riêng. Dầu cùi màu hồng, đặc ở nhiệt độ thường, lỏng khi nhiệt độ khoảng 40oC và thường phân làm hai lớp: lớp lỏng ở trên, lớp đặc ở dưới. Dầu nhân màu trắng và đặc lại khi nhiệt độ dưới 25oC. Các chỉ số và thành phần của hai loại dầu này cũng khác nhau. Bảng 5: Các chỉ số chất lượng của dầu cọ: Các chỉ số chất lượng Dầu cùi Dầu nhân Các chỉ số của dầu: Chỉ số axit Chỉ số Iod Chỉ số xà phòng 15.5 41-59 196-210 2-9 10.3-20 242-254 Thành phần chính của dầu: Axit lauric (%) Axit myristic (%) Axit palmitic (%) Axit stearic (%) Axit oleic (%) Axit lonileic (%) Axit caprilic (%) Axit capric (%) - 1.2-5.9 37.5-43.8 2.2-5.9 38.4-45 6.5-11.2 - - 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 đỏ có chứa nhiều carotene có thể dùng để nhuộm bơ thực vật hoặc sản xuất chất tiền vitamin A. Dầu nhân có công dụng như dầu dừa thường dùng để sản xuất bơ, mỡ thực vật, bánh kẹo (chocolate) và làm xà phòng. Dầu Oliu Dầu Oliu được lấy từ thịt quả và nhân quả. Thịt quả cho hàm lượng dầu từ 26-27%. Nhân hạt chứa khoảng 40-50% dầu. Thành phần các axit béo chính của dầu Oliu là axit oleic, axit linoleic, axit linolenic và axit palmitic. Dầu bông Khi mới ép dầu có màu đen, sau khi tinh luyện có màu hơi xanh. Bảng 6: Hàm lượng các axit béo chính của dầu theo từng loài Các axit béo Loài G.arboreum L G.barbadense L G.herbaceum L G.hirsulum L Axit linoleic (%) 45.3 41.7 33.9 47-55 Axit oleic (%) 29.6 35.2 22.9-41.2 18-30.7 Axit palmitic (%) 19.9 20.2 17.1-23.4 21.6-24.8 Axit stearic (%) 1.3 2.0 0.9-2.7 2.0-2.4 Bảng 7: thành phần các axit béo trong các loại dầu: Dầu C12:0(%) C14:0(%) C16:0(%) C16:1(%) C18:0(%) C18:1(%) C18:2(%) C18:3(%) Dừa Phộng Cọ ( cùi) Cọ (nhân) Oliu Cám Mè Hướng dương Nành 44-52 40-52 13-19 0.1 0.5-6 14-17 0.1-1.2 0.4-1 0.5 0.1 8-11 6-9 32-45 7-9 7-16 12-18 7-9 7-12 10.6 0-1.3 0.2 0.8 1.8 0.6 0.4 2.5 0.1 0.1 1-3 3-6 2-7 1-3 1-3 1-3 4-5 2-5.5 4.0 5-8 53-71 38-52 13-19 65-85 40-50 37-49 20-50 21-24 2 13-27 5-11 0.5-2 4-15 29-42 35-49 35-60 53.7 0.7 1.2 2-13 7.6 Mỡ động vật: Mỡ thường có ở tổ chức dưới da, bụng, quanh phủ tạng, bao gồm các axit béo no và chưa no. Mỡ động vật cũng được sử dụng nhưng nên ít khi dùng để sản xuất chính. Nó thường trộn chung với dầu thực đã được hydro hoá. Khi dùng nó phải qua quá trình loại protein, acid béo tự do và khử mùi. Dùng hơi nước để kết tủa protein và rửa, lọc để loại bỏ. Tiến hành trung hoà acid béo tự do, khử mùi tẩy màu. Mỡ dùng trộn chung phải có chất lượng tốt. Các chỉ số của mỡ: IV: 38-48 SV: 193-202 SFI% Tại 10 oC 28.5-36.5 Tại 26.7 oC 16.5-29 Tại 37.8 oC 7-10.5 Tại 40 oC 4.5-8 Bảng 8: Hàm lượng chất béo trong một số loại mỡ dộng vật: Thực phẩm Hàm lượng chất béo (%) Axit béo no (%) Axit béo không no (%) Một nối đôi Nhiều nối đôi Mỡ heo 20-30 47 50 3 Mỡ bò 10-20 44 43 26 Thành phần các acid béo ( %) Lauric C12:0 0.2 Myrictic C14:0 2-8 Myristoleic C14:1 0.4-0.6 Palmitic C16:0 24-37 Steric C18:0 14-29 Oleic C18:1 40-50 Linoleic C18:2 1-5 Linolenic C18:3 0.7 Thành phần triglyceride (%) Trisaturated(GS3) 15-28 Disaturated(GS2U) 46-52 Monosaturated(GSU2) 0-64 Triunsaturated(GU3) 0-2 Mỡ động vật chứa mức độ acid béo bão hoà cao đáng kể và hoá rắn ở nhiệt độ thường. Triglyceride rắn của mỡ làm sản phẩm có tính dẻo .Khi kết tinh mỡ sẽ ở dạng b. Nó cần thiết để tạo một mạng lưới tốt cho sản phẩm Margarine. Mỡ sẽ có mùi không mong muốn là do có chứa hàm lượng nhỏ linolenic và linoleic .Do đó cần cho chất chống oxy hoá như BHT, BHA, TBHQ. Ngày nay người ta rất ít sử dụng mỡ động vật bởi vì phần lớn mỡ động vật đều chứa một lượng lớn các axit bão hòa và cholesterol. Ví dụ như mỡ heo có chứa từ 3000-4000 mg cholesterol/ 1 kg mỡ. Khi cơ thể chúng ta dư cholesterol thi nó sẽ tích lũy trong máu, gây xơ vữa mạch máu, bệnh cao huyết áp, tim mạch,… Tuy nhiên không phải tất cả mỡ động vật đều không tôt, người ta vẫn có thể sử dụng dầu cá đã được hydro hóa (chỉ số Iod từ 10-85) để sản xuất Margarine. Tuy nhiên một nghiên cứu tại châu Âu đã cho thấy rằng sản phẩm Margarine chứa từ 10-20% dầu cá dạng lỏng có nhiều vấn đề về thời gian bảo quản do dầu cá rất dễ hư hỏng. Các chỉ tiêu của nguyên liệu: Hàm lượng nước: £ 0.2-0.3% Độ chua: £ 6 độ( số ml dung dịch NaOH 1N dùng để trung hòa 100g dầu) Chỉ số Iod: Chỉ số Iod xác định mức độ bão hòa hay không bão hòa của các acid béo, là hàm lượng của Iod kết hợp với 100g acid béo tự do. Đây là một chỉ tiêu quan trọng khi chọn nguốn nguyên liệu cho sản xuất Margarine. Nếu chỉ số Iod quá cao (lớn hơn 42) Margarine sẽ có cấu trúc rất mềm, ngược lại nếu chỉ số này quá thấp sẽ làm cho cấu trúc cứng và khó phết lên bánh. Vì vậy tùy thuộc vào từng loại sản phẩm Margarine mà yêu cầu đối với từng nguồn nguyên liệu sẽ khác nhau. Tính chất công nghệ của chất béo: Tính chất vật lý: Dầu nhẹ hơn nước, tỉ trọng khoảng 0,910-0,976, mức độ không no của dầu béo càng lớn thì tỉ trọng càng lớn. Các loại dầu có tính nhớt, nhiệt độ càng cao, độ nhớt càng giảm. Dầu không tan trong nước, cồn lạnh mà hòa tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực như ete, cloroform, benzen… Điểm nóng chảy của dầu tương đối thấp nhưng khó xác định do thành phần của dầu thường thay đổi, đặc biệt là axit no, không no, sự có mặt của axit béo mạch ngắn hay axit béo không no thường giảm nhiệt độ nóng chảy, các yếu tố khác như đồng phân ở vị trí cis hay trans, vị trí của axit béo trên glycerin cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy. Tính tỏa hương: tỏa hương ra môi trường xung quanh theo cơ chế khuếch tán nồng độ, đặc biệt ở nhiệt độ cao. Sức căng bề mặt: nhiệt độ càng cao sức căng bề mặt càng giảm. Tính chất hóa học: Phản ứng cộng hợp: Trong điều kiện thích hợp, các axit béo không no có trong các loại dầu mỡ có thể thực hiện cộng hợp với một số hợp chất khác. Một trong những phản ứng quan trọng nhất là phản ứng cộng hợp hydro vào nối đôi của axit béo không no (phản ứng hydro hóa). Khi kết hợp vào nối đôi của axit béo sẽ làm cho dầu thực vật trở nên giống dầu động vật. Dầu thực vật nếu được hydro hóa hoàn toàn cũng giống hệt như mỡ cừu, vì vậy trong thực tế sản xuất có trường hợp chỉ hydro hóa một phần. Hydro hóa chọn lọc một số loại dầu thực vật để làm giảm hàm lượng axit linolenic, làm tăng độ bền của dầu, chẳng hạn hydro hóa dầu đậu tương, hàm lượng linolenic giảm từ 9% xuống 1%, ứng với chỉ số Iod từ 130 xuống 115. Phương pháp này thực hiện ở nhiệt độ cao 195oC, áp suất lớn trong thời gian ngắn 30’. Hydro hóa toàn phần hay toàn bộ là để tạo ra chất béo rắn làm nền sản xuất ra Margarine hoặc sản xuất mỡ nhũ hóa. Thực hiện ở nhiệt độ thấp nhưng thời gian dài hơn và nồng độ xúc tác lớn hơn 10 lần. Phản ứng hydro hóa ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng vì nó làm giảm axit béo cần thiết, hàm lượng vitamin và các màu sắc của các chất màu carotenoid có trong dầu. Tuy nhiên trong điều kiện thích hợp,dầu có chứa axit béo không no có thể cộng hợp halogen, lợi dụng phản ứng này để kiểm nghiệm dầu. Dầu cũng có thể bị axit sulfuric đậm đặc sulfol hóa tạo thành các sản phẩm có tính hòa tan trong nước. Phản ứng este hóa: Các glycerid trong điều kiện có mặt xúc tác axit vô cơ như H2SO4, HCl… có thể tiến hành este hóa trao đổi với các gốc rượu đơn chức bậc một tạo thành este của axit-rượu đơn chức và glycerin: Phản ứng chuyển este hóa: Ở điều kiện nhiệt độ 110-160oC, môi trường thích hợp, nhất là khi có mặt nước và có mặt chất xúc tác (C2H5COONa, CH3COOH), các axit béo trong cùng một triglycerid hoặc giữa các triglycerid có thể đổi chỗ cho nhau. Từ phản ứng này có thể thu được các mono- và diglycerid bằng cách tiến hành với một lượng triglycerid dư ở nhiệt độ 200oC trong chân không hoặc khí trơ. Sự chuyển hóa este không làm biến đổi các axit béo nhưng do thay đổi vị trí các axit béo trên glycerid mà khả năng tiêu hóa glycerid có thể thay đổi và do đó sự hấp thu của muối axit béo có thể thay đổi theo. Nước Hàm lượng nước trong sản phẩm thấp, chỉ chiếm khoảng 16%. Chỉ tiêu của nước: Chỉ tiêu hóa lý: Độ cứng tổng: < 2mg đương lượng/lit Chất khô: <850mg/l Sắt, mangan, nhôm: <0.1mg/l Clo: âm tính Chỉ tiêu vi sinh: Tổng số vi sinh vật hiếu khí: tối đa 75 cfu/ml Vi sinh vật gây bệnh: không có. Chỉ tiêu cảm quan: Màu sắc: không màu Độ trong: trong suốt. Mùi: không mùi. Vị: vị khoáng nhẹ. Sữa và protein Theo định nghĩa về Margarine, sản phẩm sữa (bao gồm cả bơ và chất béo từ bơ) được dùng với bất kì hàm lượng nào miễn sao hàm lượng béo phải đạt ít nhất là 80%. Trước đây người ta thường sử dụng sữa lên men trong hầu hết các sản phẩm Margarine. Nhưng vì thời gian cấy giống và lên men dài nên người ta không sử dụng công đoạn này nữa mà bổ sung trực tiếp sữa bột kết hợp với diacetyl và hợp chất hương. Sữa bột ngày nay còn được thay thế bằng bột whey, hợp chất này còn có thể Kali Caseinate vào hàm lượng protein. Protein đậu nành được dùng cho các sản phẩm ăn kiêng. 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 cho sản phẩm 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 động 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 thề 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 chiên rán. 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 nổ do dòng hơi tạo ra. Vai trò cũng như phản ứng của chất nhũ hóa trong sản 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. Lecithin: Hình3: Cấu tao phân tử 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 este của glycerol với hai axit béo và một gốc phosphatide ở vị trí thứ 3, trong đó đầu ưa nước là các phosphatide và đầu kị nước là các axit béo. Lecithin sử dụng với hàm lượng từ 0,1-0,5% 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 Margarine dạng khối do hàm lượng chất béo dạng rắn khá cao nên thực tế chất tạo nhũ chỉ cần dùng lecithin là đủ. Mono và diglyceride: Hình 4:Công thức cấu tạo một monoglyceride Chất béo thường là nguồn cung cấp các chất nhũ hóa có xu hướng kị nước phổ biến do giá thành rẻ, dễ trích li và dễ sử dụng. Để sản xuất ra mono và diglyceride, người ta thực hiện phản ứng este giữa axit béo và glycerol. Hầu như tất cả các loại Margarine khác đều cần có mono và diglyceride có chỉ số IV vừa hay thấp nhằm chống lại hiện tượng bi xẹp. Các monoglyceride có chỉ số IV cao, chủ yếu được sản xuất từ dầu hướng dương hay dầu hoa rum và lại có tác dụng tốt hơn với hệ có ít chất béo. Hàm lượng mono và diglyceride thường sử dụng là dưới 0,5%. Hình5: Công thức cấu tạo một diglyceride Este của saccarose: Este của saccarose là một chất nhũ hóa khá thông dụng nhờ chúng có khoảng chỉ số HLB dao động rộng do saccarose có nhiều vị trí mà các axit béo có thể tạo este được. Este của saccarose cũng được dùng như là một chất nhũ hóa đối với các sản phẩm Margarine dạng lỏng. Khi sử dụng chất tạo nhũ cho hệ nhũ tương người ta quan tâm đến chỉ số HLB của chúng. Chỉ số HLB càng cao thì chất nhũ hóa càng hoạt động tốt trong hệ nhũ tương dầu trong nước, ngược lại chỉ số HLB thấp thì thích hợp cho hệ nhũ tương nước trong dầu. Bảng 8: Chỉ sô HLB của một số chất nhũ hóa thông dụng và ứng dụng của chúng: Chỉ số HLB Ứng dụng <3 3-6 7-9 8-15 13-15 15-18 Màng bao Chất tạo nhũ tương nước trong dầu Chất giữ ẩm Chất tạo nhũ tương dầu trong nước Xà phòng Chất hòa tan dầu Bảng 9: Một số ứng dụng của các chất nhũ hóa dựa vào chỉ số HLB của chúng Chất nhũ hóa HLB Sodium lauryl sulfate Sodium stearoyl lactylate Potassium oleate Sucrose monoester Sodium oleate Polyoxyethylene (20) sorbitan monopalmitate Polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate Sucrose monilaurate Polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate Decaglycerol monooleate Decaglycerol monostearate Ethoxylated monoglyceride Decaglycerol dioleate Polyoxyethylene (20) sorbitan trisstearate Polyoxyethylene (20) sorbitan trioleatae Hexaglycerol dioleate Sorbitan monolaurate DATEM Soy lecithin Decaglycerol hexaoleate Triglycerol monostearate Sorbitan monopalmitate Glycerol monolaurate Calcium stearoyl lactylate Sucrose trimester Sorbitan monostearate Propylene glycerol monolaurate Sorbitan monooleate Glycerol monostearate Glycerol monooleate Propylene glycol monostearate Sorbitan tristearate Sorbitan trioleate Glycerol dioleate ACETEM Oleic axit 40 22 20 20 18 15.6 15.0 15.0 14.9 14 14 13 12 11 10.5 9 8.6 8 8 7 7 6.7 5.2 5.1 5 4.7 4.5 4.3 3.8 3.4 3.4 2.1 1.8 1.8 1.5 1.0 Đối với các sản phẩm chứa ít chất béo thì ngoài chất tạo nhũ ra còn cần các chất tạo cấu trúc như là xanthan gum, gelatin, carragenan, Agar, tinh bột biến tính, alginate và methyl celluclose.. Chất phụ gia Chất bảo quản: Chất bảo quản được bổ sung vào Margarine gồm có 3 nhóm: Chống oxi hóa Vô hoạt các kim loại Chất chống VSV Trong đó ngừơi ta thường quan tâm nhất đến chất chống oxi hóa, tuy nhiên đối với một số sản phẩm Margarine từ thực vật thì cũng không cần thiết. Nhưng đối với sản phẩm từ nguyên liệu là dầu cá thì rất cần thiết cho dù đó là sản phẩm có hàm lượng béo thấp. Sản phẩm Margarine từ dầu thực vật có chứa protein từ sữa có thể bảo quản được 6 tháng ở điều kiện 4oC mà không cần chất bảo quản. Bởi vì dư lượng vitamin E trong thực vật là đủ để bảo quản. Lecithin và axit ascorbic là hai chất hỗ trợ chống oxi hóa. Bổ sung thêm nấm men không phân hủy lipid và protein cũng là một phương pháp để chống oxi hóa. Người ta sử dụng cả Lactobacillus có khả năng chịu muối để chuyển aldehyt thành rượu để kéo dài thời gian bảo quản vì chúng giúp loại bỏ các sản phẩm bị oxi hóa có mùi khó chịu. Sự hiện diện của kim loại sẽ gây mùi rất khó chịu. Đồng là kim loại có tác dụng xúc tác oxi hóa cao. Hàm lượng đồng tối đa là 0,02ppm. Axit citric, citrate, EDTA đóng vai trò như chất cô lập các kim loại này. Hàm lượng muối trong Margarine (80% chất béo) là khoảng 2% chính vì vậy nó cũng có tác dụng bảo quản. Các chất như axit sorbic, axit benzoic và muối của chúng là các chất bảo quản rất hiệu quả đặc biệt trong các sản phẩm có ít chất béo. Các axit có tác dụng bảo quản tốt nhất ở pH thấp. Tuy nhiên hai loại axit này hòa tan tốt trong pha dầu nhiều hơn là trong pha nước mà pha dễ hư hỏng lại là pha nước, trong trường hợp này axit asorbic tỏ ra hiệu quả hơn axit benzoic. Mặc dù muối các axit này đóng vai trò như chất hỗ trợ bảo quản trong pha nước nhưng trong hệ nhũ tương chúng lại có tác dụng ngược lại vì chúng làm cho các axit béo tự do tan trong pha dầu nhiều hơn. Castenon và Inigo đề nghị sử dụng 0,05% axit sorbic hay benzoic ở pH 4-5 đối với sản phẩm Margarine không có muối và pH 5-6 đối với các sản phẩm có muối. Chất tạo hương: 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 este của axit béo mạch ngắn, ketone, và andehyt. Diacetyl là một hợp chất dễ bay hơi tạo ra hương bơ đặc trưng. Hàm lượng chất này trong bơ là từ 1-4ppm. 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. 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 phẩm sẽ ít thơm hơn. Hàm lượng muối và pH cũng ảnh hưởng đến hương của sản phẩm. Chất tạo màu và các vitamin: Việc tăng hàm lượng vitamin A trong các sản phẩm Margarine được thực hiện bằng cách bổ sung β-carotene (tiền vitamin A) hay este của vitamin A. β-carotene được bổ sung cho các sản phẩm cần có màu, còn este được bổ sung cho sản phẩm không có màu. Carotene được chiết xuất từ trong thiên nhiên như là dầu cà rốt, dầu cọ đỏ. Trong dầu thực vật chất chống oxi hóa tự nhiên là tocopherol có nguồn gốc là vitamin E và một số vẫn còn sót lại trong quá trình chế biến vì vậy không cần phải bổ sung thêm vitamin E. Bảng 10: Công thức của một số loại Margarine Thành phần Hàm lượng trong các sản phẩm 80% chất béo 60% chất béo 40% chất béo Pha dầu Chất béo Lecithin đậu nành Monoglyceride (IV tối đa 5) Monoglyceride (IV tối đa 60) Vitamin A palmitate β-carotene Hương tan trong dầu Pha nước Nước Gelatin (250 bloom) Bột whey Muối Natri benzoate Kali sorbate Axit lactic Hương tan trong nước 79.884 0.1 0.2 -- 0.001 0.015 16.1 -- 1.6 2.0 0.09 -- -- 0.01 59.584 0.1 0.3 -- 0.001 0.015 37.36 -- 1.1 1.5 -- 0.13 Chỉnh pH= 5 0.01 39.384 0.1 -- 0.5 0.001 0.015 54.86 2.5 1.1 1.5 -- 0.13 Chỉnh pH= 4.8 0.01 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Như đã giới thiệu ở phần đầu, ngày nay có rất nhiều loại Margarine tùy theo mục đích sử dụng. Trong đó có ba loại được sử dụng phổ biến nhất là: table (tub), industrial và pastry Margarine. Nguồn 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 cần 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 đang 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 thế b’. Có thành phần các 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 11: Thành phần của một số loại Margarine làm từ dầu cọ Nguyên liệu Margarine Table (%) Industrial (%) Pastry (%) Chất béo Dầu cọ Olein cọ Stearin cọ Dầu nhân cọ Dầu hướng dương 38.0 32.0 5.6 2.4 4.0 48.0 - 8.0 24.0 - 8.0 - 72.0 - - Nước 16.0 16.0 16.0 Thành phần khác Chất nhũ hóa Lecithin β-carotene Chất tạo hương Muối (tối đa) 0.1-0.2 0.1-0.5 0.003 0.02 4.0 0.5-1.0 0.1-0.5 0.003 0.02 4.0 1.0 0.1-0.5 0.003 0.02 4.0 Sơ đồ quy trình công nghệ - quy trình 1 Dầu cọ Nước Thành phần tan trong dầu Thành phần tan trong nước Phối trộn pha nước Thanh trùng Làm lạnh nhanh Nghiền-kết tinh Nhồi Đóng gói Đồng hoá Phối trộn pha dầu Margarine Hinh 6: Mô hình hóa quy trình sản xuất Giải thích quy trình công nghệ Phối trộn: Phối trộn pha dầu Pha dầu được chuẩn bị riêng trong thiết bị khuấy trộn vỏ áo và được gia nhiệt tới nhiệt độ 70oC. Sau đó người ta sẽ bổ sung thêm các thành phần tan trong dầu như: chất nhũ hóa, vitamin, màu và chất tạo hương. Phối trộn pha nước Pha nước cũng được chuẩn bị riêng trong thiết bị khuấy trộn vỏ áo, ngoài ra người ta còn phối trộn thêm những thành phần tan trong nước như: sữa, protein từ sữa, muối và chất bảo quản. Mục đích: chuẩn bị và bảo quản Chuẩn bị : chuẩn bị pha dầu và pha nước cho quá trình nhũ hóa. Bảo quản : chất bảo quản bổ sung vào như BHA, BHT… chống oxi hóa. Biến đổi: Vật lý : Thay đổi kích thước các cấu tử, sự phân bố các cấu tử trong hỗn hợp. Nhiệt độ: tăng lên. Hóa học: không có biến đổi đáng kể Hóa lý: không có gì đáng kể Thiết bị: Hình7 : Thiết bị khuấy trộn có vỏ áo Đồng hóa: Bản chất là quá trình khuấy trộn nhằm biến hệ hai pha thành một hệ đồng nhất gọi là hệ nhũ tương, pha chiếm thành phần nhiều hơn gọi là pha liên tục, pha có thành phần ít hơn gọi là pha phân tán. Trong trường hợp của Margarine thì nước là pha phân tán, còn dầu là pha liên tục. Mục đích: chuẩn bị. Phối trộn 2 pha dầu và nước nhằm tạo thành hệ nhũ tương nước trong dầu. Biến đổi: Vật lý: sự phân bố đồng đều các cấu tử trong hỗn hợp, thay đổi kích thước các cấu tử, sự thay đổi nhiệt độ, thể tích, độ nhớt. Hóa học: không có biến đổi gì đáng kể. Hóa lý: sự thay đổi bề mặt tiếp xúc pha, tạo thành nhũ tương nước trong dầu. Thiết bị và cách thực hiện: Là thiết bị hình trụ có cánh khuấy được làm bằng inox. Với thông số kĩ thuật: tốc độ cánh khuấy 60 vòng/phút. Nhiệt độ tạo nhũ được thực hiện ở 50-60oC. Nếu như nhiệt độ tạo nhũ không đủ lớn thì các tinh thể béo sẽ xuất hiện làm ảnh hưởng không tốt đến cấu trúc của sản phẩm. Hiện tượng bề mặt Margarine bị “nở hoa” chính là do nhiệt độ đồng hóa không đạt. Hệ nhũ tương trong trường hợp này thường không bền. Nếu không có sự khuấy trộn thì các giọt lỏng của pha sữa sẽ kết hợp với nhau và tách ra khỏi hệ nhũ. Sau khi đồng hóa hệ nhũ tương được bơm vào bồn chứa trung gian có cánh khuấy để đồng nhất cấu trúc rồi đi vào thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng. Hình8 : thiết bị nhũ hóa. Thanh trùng: Mục đích: bảo quản Tiêu diệt, ức chế vi sinh vật gây bệnh. Ức chế enzym xúc tác các phản ứng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Biến đổi: Vật lý:nhiệt độ hệ nhũ tương tăng, độ nhớt giảm. Sinh học:Vi sinh vật bị ức chế và tiêu diệt. Hóa học: Không có biến đổi gì đáng kể. Hóa lý: không có biến đổi nào đáng kể. Thiết bị: Hình 9: thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ: 62-65oC. Thời gian: 30 phút. Làm lạnh nhanh: Mục đích: làm cho hệ nhũ tương đông đặc nhanh, tăng độ mịn bóng của sản phẩm. Tốc độ làm lạnh phải nhanh để cho tinh thể kết tinh dưới dạng α và β’. Biến đổi: Vật lý: nhiệt độ hệ nhũ tương giảm, độ đặc tăng. Hóa học: không có biến đổi gì đáng kể. Hóa lý: chuyển pha từ dạng lỏng sang dạng bán rắn. Thiết bị và cách thực hiện: Sau khi hệ nhũ tương được thanh trùng, chúng được bơm với tốc độ từ 300-700 vòng/phút vào một máy khuấy lạnh có tên thương mại là votator. Đây là thiết bị xử lý nhiệt thích hợp với những chất lỏng có độ nhớt cao. Máy khuấy lạnh là thiết bị hình trụ đứng có một lớp vỏ áo, tác nhân làm lạnh là nước lạnh (2 -7oC) hoặc amoniac. Bên trong thiết bị là trục khuấy đặc biệt có gắn cánh khuấy, tốc độ quay của trục khuấy linh động tùy thuộc vào cấu trúc sản phẩm và thiết bị. Dòng chảy của sản phẩm vào và tác nhân làm lạnh luôn chuyển động ngược chiều nhau. Trục khuấy bên trong thiết bị có nhiệm vụ đảo trộn khối sản phẩm giúp cho khối sản phẩm được làm lạnh một cách đồng đều và đùn sản phẩm ra khỏi thiết bị. Trong quá trình này, để cải thiện tính phết được người ta còn sục khí Nitơ vào sản phẩm làm thể tích của khối tăng lên 8 – 10%. Margarine sau khi làm lạnh nhanh được bơm đến thiết bị làm dẻo (pin-worker) Khi tốc độ làm lạnh càng nhanh lượng tinh thể hỗn hợp tạo ra càng nhiều, kích thước nhỏ, do đó sản phẩm có độ cứng cao vì độ bền chặt cao của hệ nhũ. Thông thường muốn tạo ra nhiều tinh thể b’ trong sản phẩm, người ta chỉ kết tinh sản phẩm ở nhiệt độ 10 – 15oC, vì thế trong quá trình làm lạnh ta chọn nhiệt độ 15oC Nghiền – kết tinh: Mục đích: tái cấu trúc lại hệ nhũ tương và đẩy mạnh quá trình kết tinh. Biến đổi: Vật lý: sản phẩm tăng dần độ cứng, nhiệt độ tăng do ma sát và nhiệt tỏa ra do kết tinh. Hóa học: không có sự thay đổi. Hóa lý: có sự tăng nhanh lượng tinh thể kết tinh. Thiết bị và cách thực hiện: Khi Margarine ra khỏi thiết bị làm lạnh nhanh thì chúng chỉ mới kết tinh một phần, cấu trúc của chúng chưa hoàn thiện, chính vì vậy phải qua quá trình nghiền kết tinh để đẩy mạnh quá trình kết tinh. Hình 10 :Thiết bị nghiền – kết tinh (pin-worker) Thiết bị: hình trụ bằng inox, gồm 2 phần : Rotor gồm : trục và thanh chắn. Stator là phần thành thiết bị. Trên thành có gắn những thanh chắn xen kẽ với thanh chắn trên rotor. Cách thực hiện: Hệ nhũ tương được bơm vào trong thiết bị. Rotor quay gia tăng tác động cơ học lên hệ nhũ tương, làm giảm kích thước của những tinh thể được tạo ra từ quá trình làm lạnh nhanh. Nhiệt toả ra do ma sát và quá trình kết tinh làm cho sản phẩm cuối cùng có độ mịn, bóng và dẻo. Thông số kỹ thuật: Motor trục quay: 3Hp, Vận tốc :1500 vòng/ phút. Thiết bị này bao gồm hai ống hình trụ đồng trục có đường kính khác nhau, được lồng vào nhau. Bề mặt hai thân trụ bằng phẳng. Tại vị trí trục chung rotor có gắn các cánh khuấy có thể tháo ráp được. Trên hệ thống rotor và thanh khuấy có gắn một số thanh chắn theo phương thẳng đứng. Trục gắn các thanh khuấy được nối với một motor đặt phía trên hai ống trụ.Thông thường người ta sử dụng rotor có đường kính từ 50.8-127 mm. Thiết bị này được sử dụng để gia nhiệt và làm nguội những thực phẩm dạng lỏng có độ nhớt cao, thực phẩm dạng huyền phù với các hạt phân tán kích thứoc lớn hoặc để thực hiện quá trình kết tinh. Thực phẩm sẽ được bơm vào ống hình trụ bên trong từ phía đáy thiết bị và được tháo ra khỏi thiết bị từ phía trên đỉnh. Ngược lại, chất tải nhiệt sẽ được nạp từ phía trên đỉnh theo khoảng không gian được tạo ra giữa hai thân trụ và được tháo ra ngoài từ phía gần đáy. Trong quá trình làm việc, các cánh khuấy và thanh chắn sẽ quay giúp cho sự truyền nhiệt diễn ra nhanh và tốt hơn, đồng thời giúp phối trộn hệ nhũ tương. Các yếu tố ảnh hưởng Ảnh hưởng của lưu lượng dòng nhập liệu : Lưu lượng dòng vào quá nhỏ thì Margarine thành phẩm sẽ trở nên cứng và giòn do lượng tinh thể tạo ra tích tụ tạo thành những tinh thể lớn hơn. Nếu lưu lượng dòng vào quá lớn thì không được làm lạnh đủ thì nó sẽ gia tăng hiện tượng hậu kết tinh (post-crytallization) và làm cấu trúc sản phẩm cứng hơn. Đối với dầu cọ thì sự tạo thành tinh thể β’ luôn chiếm ưu thế với bất kì lưu lượng dòng nào Ảnh hưởng của vận tốc quay cũa rotor trong pin-worker: Nếu thiết bị pin-worker hoạt động với tốc độ cao thì tạo ra sản phẩm mềm, dẻo và độ đặc thấp nhưng trong quá trình bảo quản độ đặc tăng dần (một số tinh thể không bền bị tan chảy) lý do là tác động cơ học làm tăng nhiệt độ thiết bị kết tinh lên 2 – 4oC Nhồi: Nếu như muốn sản phẩm có độ chặt nhất định để thuận tiện cho quá trình bao gói, có độ đặc tương tự như bơ tự nhiên và kết cấu được đồng đều hơn thì Margarine sẽ được đưa qua thiết bị nhồi theo nguyên tắc của thiết bị ép đùn. Đây là một ống hình trụ có lớp vỏ truyền nhiệt bằng nước ấm. Trong thiết bị này có những vách ngăn để ép sản phẩm và một con dao để cắt sản phẩm có dạng giống như “sợi mì”. Đóng gói: Margarine có thể được đổ khuôn trong các hũ hay được bao gói trong các bìa giấy nhôm. Khi Margarine qua quá trình nhồi sẽ được ép đùn ra qua các đĩa có lỗ và được rót vào các hộp có kích thước tương ứng. Hoặc Margarine được ép sau đó cắt thành bánh và được bao gói bằng bìa carton hay bằng giấy bạc. Sơ đồ quy trình công nghệ – quy trình 2 Dầu cọ Nước Thành phần tan trong dầu Thành phần tan trong nước Phối trộn pha nước Thanh trùng Làm lạnh nhanh Nghiền-kết tinh Nhồi Đóng gói Đồng hoá Phối trộn pha dầu Hồi lưu Margarine Sơ đồ 2 chỉ khác sơ đồ 1 ở chỗ là có đường hồi lưu. Đường hồi lưu sản phẩm Margarine là rất cần thiết vì trong quá trình sản xuất liên tục thì thường dầu cho vào dư nhằm đảm bảo đủ lượng sản phẩm cho quá trình đóng gói. Do vậy một số sản phẩm dư thừa sẽ được hồi lưu lại, được làm chảy và hòa tan cùng dòng nhũ tương để đi vào thiết bị thanh trùng. Đồng thời nếu như trong trường hợp có sự cố xảy ra trong quá trình đóng gói thì toàn bộ sản phẩm này sẽ được hồi lưu lại tránh hư hỏng cho sản phẩm. Trong cả hai quy trình thì: thiết bị và các thông số của quá trình có ảnh hưởng tới mức độ kết tinh của chất béo. Nếu như chất béo được làm lạnh quá mức thì sự kết tinh diễn ra nhanh, mạng cấu trúc tinh thể chưa có đủ thời gian hình thành nên dẫn đến hiện tượng cứng cục bộ và cấu trúc không đồng nhất. Đối với Margarine làm từ dầu cọ theo nghiên cứu của Kattenberg và Verburg thì thời gian lưu trong thiết bị tạo nhũ, làm lạnh và kết tinh là từ 2-3 phút. So sánh giữa hai quy trinh Quy trình 1 Quy trình 2 Chi phí đầu tư thấp Vận hành đơn giản hơn Năng suất thấp hơn Khả năng tái nhiễm cao Thời gian chết cao Tổn thất sản phẩm cao Chi phí đầu tư cao Vận hành phức tạp hơn do có nhiều thiết bị hơn Năng suất cao hơn Khả năng tái nhiễm thấp Hạn chế được tối đa thời gian chết Tổn thất sản phẩm thấp hơn SẢN PHẨM Yêu cầu về chất lượng: Hương: Phải có hương bơ đặc trưng. Các vi khuẩn không có hại có thể được bổ sung với một hàm lượng vừa phải để tăng cường sự tạo hương Cấu trúc: Cấu trúc phẳng, đồng nhất, vững chắc. Không được có cấu trúc rời rạc, không được dai hay bị sáp. Bề mặt không được sần sùi, dính. Margarine không được có các giọt lỏng bị tách ra. Màu sắc và bề mặt: Phải có màu đồng nhất là màu vàng của bơ. Muối Margarine có thể có hay không có muối. Yêu cầu về vi sinh vật: Coliform: nhỏ hơn 10 tế bào/ 1gram. E.coli: không có. Hình 11: Margarine tub Nấm men và nấm mốc: nhỏ hơn 10 tế bào/ 1 gram Chỉ tiêu hóa lý: Chỉ số axit ≤ 0.5 mg KOH/g Chỉ số peroxit ≤ 2g I2/100g Chỉ số Iod: 5 Chỉ số xà phòng hóa 165-185 mg KOH/g Điểm nóng chảy 37-53oC Hàm lượng muối 2-3% Hàm lượng xà phòng ≤ 0.005% Phản ứng Kress: không có Độ ẩm 15-20% về khối lượng THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ Dây chuyền sản xuất Margarine bao gồm 2 công đoạn chính. Thứ nhất là qui trình tinh luyện dầu và chất béo thô bằng cách khử axít, khử màu, khử mùi và hydro hóa chúng. Công đoạn thứ nhì là chế biến Margarine bằng cách trộn các phụ gia với các nguyên liệu đã tinh luyện.  Qui trình khử axít : các axít tự do, các protein và các tạp chất khác hay các chất hữu cơ khác chứa trong dầu và chất béo thô được loại bỏ trong qui trình này nhờ xử lý alkali và các xử lý khác. Qui trình khử màu : các màu không phù hợp yêu cầu chứa trong dầu và chất béo thô được loại bỏ nhờ trong qui trình khử màu nhờ khả năng hút bám của đất sét hoạt tính. Qui trình hydro hóa : các axít béo chưa no trong dầu và chất béo thô được chuyển thành các axít béo no bằng cách cho tác động với hydro dưới tác động xúc tác của các chất như Nikel, vv. Qui trình này phục vụ cho việc gia tăng nhiệt độ nóng chảy của các loại dầu và chất béo này lên đến mức yêu cầu và gia tăng sự ổn định chất lượng sản phẩm. Qui trình khử mùi : dầu và chất béo sau khi được khử axít, khử màu, hydro hóa vẫn còn các mùi nguyên thủy của chúng cũng như các mùi mới sinh ra do quá trình ô xi hóa hay quá trình phân hủy. Các loại mùi này không được ưa thích trong sản phẩm, được loại bỏ bằng cách sử dụng hơi nước thổi ngang qua dầu và chất béo trong môi trường nhiệt độ cao 200 – 250. Dầu và chất béo tinh luyện được xử lý trong qui trình như trên được lưu trữ trong các thùng và sau đó được đưa đến qui trình sản xuất Margarine . Qui trình sản xuất Margarine : như đã được trình bày ở trên. Như chúng ta đã biết, công đoạn hydro hóa dầu có thể làm xuất hiện các axit béo dạng trans không có lợi cho sức khỏe. Vì vậy, người ta thường dùng quá trình chuyển este nội phân tử và phương pháp phân đoạn sử dụng phân đoạn rắn để sản xuất Margarine ma không cẩn phải tiến hành hydro hóa dầu. VI/ TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Thạch –Nguyễn Thu Sương –Nguyễn Năng Vinh-Lê Trọng Hoàng, Chế biến hạt dầu, NXB Nông nghiệp. Nguyễn Duy Lịch, Dầu mỡ ăn dùmg trong sản xuất thực phẩm, trường thong nghiệp TW Hà Nội, 1968. O’Brien, Richard D. Fats and oils: Formulating and processing for applications. A Technomic Publishing Company book, 1998. www.spxprocessequipment.com/sites/wcb/products/systems/PDF/9825MARGARINETUBSTICKLINE.PDF www.mpoc.org.my/download/mktstat/Palm%20Oil%20and%20Palm%20Kernel%20Oil%20Applications/Book01.pdf www.media.wiley.com/product_data/excerpt/84/04713854/0471385484.pdf www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16326646