Đề tài Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Tổng Quan Về Rong Tảo Tảo là sinh vật nhân thật và quang dưỡng. Chúng là đại diện điển hình cho các sinh vật thiếu cơ quan sinh dục đa bào. Các nhóm tảo chính có thể được phân biệt một phần bởi các sản phẩm dự trữ năng lượng của chúng, thành tế bào và màu sắc của tảo. Màu sắc của tảo khác nhau là do loại và hàm lượng chất màu trong thể hạt của tảo quyết định. Vì vậy, dựa vào màu sắc của tảo chúng ta có thể chia làm 3 ngành tảo chính là hồng tảo, lục tảo và tảo nâu. − Hồng tảo (Rhodophyta) : đặc trưng bởi chlorophyll a và sắc tố đỏ gọi là phycobilins có trong lạp thể của chúng. Thành tế bào của chúng chứa cellulose và thường tích lũy CaCO3. Chúng dự trữ đường dưới dạng hồng tảo bột. Hồng tảo có nhiều dạng, nhưng chủ yếu là dạng lá phẳng hay dạng nhánh như thực vật bậc cao Chúng có lạp thể chứa chlorophyll a và b như thực vật đất liền. Thành tế bào cũng chứa cellulose và ở một số loài cũng dự trữ CaCO3 tạo cấu trúc khá dai cho tảo. Lục tảo cũng dự trữ đường dưới dạng các lục tảo bột. Chúng tồn tại ở nhiều dạng từ tế bào sđơn độc và di chuyển được đến dạng phiến lớn và phân nhánh. Các loài tảo đơn bào và có roi thường phân bố ở sông, ao hay bám vào rễ các thực vật sống dưới nước. Các loài tảo lớn hơn thường được tìm thấy ở biển, nhất là các vùng gần bờ biển. − Tảo nâu (Phaeophyta) : hầu hết sinh sống ở biển thường bắt gặp ở các vùng gần bờ. Tảo nâu có thành tế bào cũng chứa cellulose và lạp thể chứa chrolophyll a, c và sắc tố riêng fucoxanthin. Chúng thường dự trữ đường dưới dạng laminarin. Tảo nâu đa số phân bố ở biển và rất đa dạng về chủng loại và cấu trúc. Phần lớn tảo nâu gắn vào chất nền nhờ bộ phận như rễ gọi là holdfasts. Các phiến của rong được đỡ bằng bộ phận giả cuống. Các ngành tảo cũng có thể được phân biệt nhờ cấu trúc tế bào : − Tảo đơn bào : tồn tại đơn độc, không liên kết tế bào, có thể chuyển động hoặc không chuyển động. − Tảo sợi : tồn tại ở dạng chuỗi các tế bào liên kết nối tiếp nhau. Các chuỗi này có thể gồm một vài tế bào và cũng có thể gồm rất nhiều tế bào. Chúng có thể phân nhánh hay không phân nhánh. − Tập đoàn tảo : tồn tại thành một nhóm tế bào. Một tập đoàn có thể gồm vài ba đến nhiều tế bào bám chặt vào nhau thành khối cầu, tấm dẹt hay một hình 3 chiều khác. Ngoài ra dựa vào kích thước bên ngoài của tảo, người ta cũng có thể chia tảo thành hai nhóm lớn : − Microalgae : gồm 2 ngành Dinoflagellata và Bascillariophyta Dinoflagellata : có khả năng phát quang sinh học . Thành tế bào của Dinoflagellata chứa cellulose và thường tạo thành rất nhiều đĩa với hai đường rãnh vuông góc nhau, mỗi đường mang 1 roi. Ngành tảo này có khả năng sinh ra toxin và là nguyên nhân gây ra các đợt thủy triều đỏ, không có lợi cho ngành nuôi trồng rong biển, nhất là Porphyra. Bascillariophyta : là các tế bào đơn bào, tập họp thành chuỗi hay nhóm. Thành tế bào cấu tạo bởi silica. Hình thái rất đa dạng : hình thon dài, hình chiếc thuyền hay dạng lông chim. − Macroalgae : gồm 3 ngành hồng tảo (Rhodophyta), lục tảo (Chlorophyta) và tảo nâu (Phaeophyta Bảng 1 : Các hợp chất hóa học sử dụng trong việc mô tả đặc tính của các sinh vật biển tự dưỡng Ngành Sắc tố quang hợp Sản phẩm dự trữ chính Thành phần chính của thành tế bào Vi khuẩn (trừ Cyanobateria) Chlorophyll a, b, c, d, e Nhiều loại, rất đa dạng Peptidoglycan chứa acid muramic Cyanobacteria Chlorophyll a Phycobilins (phycocyanin, phycoerythrin và một số chất khác) Carotenoids Tinh bột Cyanophycean Cyanophycin (protein) Chuỗi liên kết giữa đường và acid amin Archaea Bacteriorhodopsin Nhiều loại Nhiều chất, không có acid muramic Tảo cát Chlorophyll a, c Carotenoids Chrysoaminarin Dầu Silica Pectin Dinoflagellata Chlorophyll a, c Carotenoids Tinh bột Dầu Cellulose CaCO3 Lục tảo Chlorophyll a, b Carotenoids Tinh bột Cellulose CaCO3 Tảo nâu Chlorophyll a, c Carotenoids (fucoxanthin và một số carotenoids khác) Tinh bột Dầu Cellulose Alginat Hồng tảo Chlorophyll a Phycobilins (phycocyanin và phycoerythrin) Carotenoids Tinh bột Cellulose Agar Carrageenan CaCO3 Thực vật có hoa Chlorophyll a, b Carotenoids Tinh bột Cellulose Các loại Rong dùng trong sản xuất thực phẩm Tảo sản xuất Agar Tảo dùng để sản xuất Agar người ta thuờng sủ dụng chủ yếu ba giống tảo là: Gelidium, Gracilaria Gelidium Domain: EukaryotaKingdom: ArchaeplastidaDivision: RhodophytaClass: Rhodophyceae Subclass: RhodymeniophycidaeOrder: GelidialesFamily: GelidiaceaeGenus: Gelidium -Chiều dài: từ 1-40cm -Thân cây: có những nhánh mọc ở hai bên thân cây chính Gracilaria Domain: Eukaryota(unranked): ArchaeplastidaPhylum: RhodophytaClass: FlorideophyceaeOrder: GracilarialesFamily: GracilariaceaeGenus: Gracilaria -Thân: hình trụ,rắn,giòn -đường kính thân: 2-5mm -Chiều dài:3-18cm Thành phần hóa học của Gelidium,Gracilaria,thành phần hóa học của Thành phần hóa học của chúngay đổi phụ thuộc trạng thái sinh lý, thời gian sinh trưởng, điều kiện sống (cường độ bức xạ, thành phần hóa học của môi trường). Nước Chiếm tỷ lệ 77 ( 91%, giảm dần theo thời gian sinh trưởng, ở giai đoạn tích lũy các chất dinh dưỡng nước đạt 79%, ở rong khô hàm lượng nước từ 18 ( 20%. Gluxit a. Monoza và dioza Trong rong Đỏ thường chứa các Monoza như: Galactoza và Mannoza. Galactoza ở trạng thái kết hợp với axit glyxeric tạo hợp chất không bền có thể bị chiết suất bởi alcol cao độ (> 90o). Mannoza ở dạng kết hợp với axit glyxeric và Natri tạo hợp chất MannozidoglyxeratNatri. Tregalatoza là Disaccirit quan trọng của rong Đỏ chiếm tỷ lệ 15% chất khô. b. Polysaccharide * Agar Agar là polysaccharide có trong tế bào vây trụ của rong Đỏ. 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. So với các vùng khác ở miền Trung, rong biển mọc ở Cà Ná, Thuận Hải tích lũy Agar với hàm lượng lớn nhất khoảng 35,1 ( 41,6% trọng lượng khô. Rong ở vùng này sinh trưởng trong các đầm lầy chứa nước làm muối, có mực nước ổn định, nồng độ muối tương đối cao, giàu chất dinh dưỡng. Rong phát triển với kích thước lớn, mật độ cao, rong quang hợp mạnh, tạo nhiều sản phẩm hữu cơ. Nói chung hàm lượng Agar trong rong Đỏ mang tính địa phương rõ rệt. Bảng 2: Hàm lượng Agar trong rong Đỏ theo điều kiện địa lý (%) * Furcellaran: Furcellaran là loại keo rong biển chiết suất từ rong Đỏ Furcellaria. Furcellaran có tính chất gần giống Agar nên được gọi là Agaroit. Furcellaran hòa tan ở 70oC, hàm lượng – SO3 nhỏ hơn Carrageenan. * Xilan: Xilan là dịch keo chiết suất từ các loại rong Rhodymenia, có giá trị thực phẩm. Thành phần của Xilan là đường xilose 5C bị sunfat hóa. * Itridophican: Itridophican là loại keo chiết suất từ rong Iridecan. Itridophican là loại muối Natri của este tạo bởi đường Galactose và axit sunfuric. Tính chất của nó gần giống với Carrageenan. Itridophican được dùng làm chất ổn định trong sản xuất đồ uống. * Celulose: Chiếm 1 ( 8% trọng lượng khô chủ yếu của thành cây rong. * Tinh bột rong Đỏ: Tinh bột rong Đỏ còn được gọi là florid chứa 96% glucose, còn lại là gốc sunfat. Florid tác dụng với Iod cho màu vàng Protein Khác với rong Nâu, protein trong rong Đỏ chiếm tỷ lệ cao hơn. Chẳng hạn protein của Gracilaria Khánh Hòa chiếm 19,5% trọng lượng khô. Hàm lượng protein rong Đỏ trung bình đạt 20% trọng lượng rong khô. Hàm lượng protein rong Đỏ giảm dần theo vĩ độ và cao nhất vào tháng 5 đến tháng 6 trong năm. Hàm lượng protein trong rong Đỏ Việt Nam dao động trong giới hạn 5 ( 22% (Viện nghiên cứu biển Nha Trang), rong Đỏ miền bắc Việt Nam chứa 9 ( 29% protein (nhóm hóa sinh nội san nghiên cứu biển 5/1973). Hàm lượng protein trong rong Đỏ Nhật Bản khoảng 16 ( 24% trọng lượng rong khô (Kuroda, atsummura 1954), rong Đỏ của Liên Xô cũ từ 7 ( 35% (Barsitkov, 1963). Như vậy hàm lượng protein trong rong Đỏ có hướng giảm dần theo vĩ độ. Lipit Hàm lượng lipit không đáng kể và cũng chưa có nhiều dẫn liệu nghiên cứu. Nhưng một số tác giả lại cho rằng mùi tanh của rong Đỏ là do lipit gây nên. Sắc tố Rong Đỏ chứa các sắc tố như: Diệp lục tố (Chlorofyl), sắc tố đỏ (Caroten), sắc tố vàng (Xantophyl), sắc tố xanh lam (Phucoxyanyn). Nhìn chung sắc tố rong Đỏ kém bền hơn sắc tố rong Nâu vì vậy một số loài rong Đỏ được tẩy màu bằng phương pháp tự nhiên bằng phơi nắng. Chất khoáng Theo Baraskov (1963) hàm lượng chất khoáng trung bình của rong Đỏ trên thế giới chiếm khoảng 20% trọng lượng khô. Rong Đỏ khô tuyệt đối của miền Bắc Việt Nam chứa khoảng 23(34% tổng lượng chất khoáng, còn rong miền Nam chứa 13,25 ( 57,63% (Hoàng Cường, Lâm Ngọc Trâm 1980). Thành phần chủ yếu của chất khoáng trong rong Đỏ là Canxi, Kali, Lưu huỳnh và hàng loạt các nguyên tố khác như: Mg, Al, Ba, Sr, Si đạt tới n.10-1% (theo hàm lượng tro). Mn, Cu, Zn, Ag, Ti đạt tới n.10-2% (theo hàm lượng tro). Co, Mo, Cr, V, Sn, Pb, N đạt tới n.10-3% (theo hàm lượng tro). Trong số chất khoáng có trong rong Đỏ thì 70 ( 80% là muối hòa tan trong nước ngọt như: NaCl, KCl, K2SO4, NaI, MgCl2, Na2CO3q, Na2SO4, MgCO3 … còn muối không hòa tan thường là muối Carbonat, Sunfat hay photphat Canxi hoặc Magiê: CaSO4, Ca3(PO4)2, CaCO3, MgCO3, Mg3(PO4)2,…Ngoài ra trong tro của rong Đỏ còn thấy: CaO, MgO, Na2O và SiO2 … (Kzeveter, 1952), (Krishna – Pilla, 1957). Hàm lượng chất khoáng phụ thuộc vào giống loài, điều kiện sống, giai đoạn sinh trưởng. Rong sống trong đầm thường có hàm lượng khoáng thấp hơn trong nước biển. Enzyme Enzyme trong rong Đỏ được nghiên cứu khá đầy đủ và toàn diện nhất là các loại enzyme chuyển hóa gluxit. Nghiên cứu dịch chiết từ rong Hydrophyeus flaccidum, Bean và Hasid (1956) đã tìm ra hai loại enzyme oxydaza. Một loại chuyên chuyển đường đơn thành axit tương ứng như chuyển glucose thành axit gluconic... galactose thành axit galactonic … loại thứ hai chuyển đường thành ozon. Dịch chiết từ rong Rhody nenia palnata có chứa các loại enzyme thủy phân gluxit (Duncan, Manners, Ross 1956). Một số loài rong như: Polysiphonia senticuloza, Porphyra pseudolenearis, Gelidium amansii, Ceranium boydenii, Gracilaria Verrucosa, chứa enzyme catalaza (Takagi 1953). Catalaza của các loài rong có pH tối thích dao động trong khoảng 7.17 ( 8.04 và nhiệt độ tối ưu từ 5 ( 15oC (Takagi 1953). Từ dịch chiết rong Porphyra tencca, chiết tách được enzyme proteaza phân giải protein. Dựa vào sự hoạt động của proteaza cây rong trên nhiều cơ chất khác nhau, người ta xếp nó vào nhóm enzyme papain hay cathepxin (Tazawa, M.W 1953). . 2.tảo sản xuất alginate Các Loại Tảo Dùng Chiết Xuất Alginate. Ascophyllum. - Một loại tảo nâu ,nhánh dài 1 – 4m. - Sống ở những vùng nước lạnh , khu vực nước yên tĩnh và không xuất hiện ở những nơi có sóng mạnh. - Thường tìm thấy ở Northern Hemisphere. Durivillaea . - Thuộc loài tảo nâu. - Phát triển tốt ở những vùng chảy mạnh, mọc trên đá. Cây vào mùa hè thường nhỏ hơn khi nhiệt độ tăng lên 19oC, phát triển tốt ở những nơi nhiệt độ không lên đến 15oC. - Dài khoảng 2-3m. - Tìm thấy ở Australia và một số lượng nhỏ ở Nam Chile Laminaria. - Ba loài chủ yếu : L.digitata , L. Hyperborea và L.saccharina. - Phát triển ở những vùng nhiệt độ thấp 10-15oC. - Thường tìm thấy ở Northern Hemisphere. - L. Hyperborea phát triển trên đá ngầm ở giữa vùng ven biển ,sâu khoảng 2-10m.Chúng có thể sống trên 15 năm.Thấy ở các vùng biển Ireland , Outer Hebrides và Orkney Islands,Scotland. - L.saccharina phát triển ở những vùng ven phía trên nhưng dưới L.digitata, yêu cầu khu vực nước phải tĩnh. Tìm thấy ở Pháp. Sargassum. - là loài được tìm thấy ở những vùng nhiệt độ ấm , nhiệt đới - Loại này cho alginate không tốt bằng những loại khác. - Tìm thấy ở các nước Indonesia và Philippines. z Quy trình chiết xuất Alginate 1)Sơ lược về Alginate : Alginate là thuật ngữ dùng để chỉ muối của axit alginic,đôi khi nó cũng được dùng để gọi cho dẫn xuất của axit alginate hoặc chính axit alginate.Alginate tồn tại trong thành tế bào của tảo nâu dưới dạng muối canxi ,magie,natri của axit alginate.Chỉ có dạng muối natri là tan trong nước. The structure of the chemical units of alginate (M = mannuronic acid and G = guluronic acid). 2).Sơ đồ quy trình công nghệ : 3).Giải Thích Quy Trình Công Nghệ : 3.1.Nghiền : Mục đích : chuẩn bị Biến đổi : - cắt những sợ tảo lớn, dài thành nhưng sợi nhỏ, ngắn - đồng thời cũng làm tăng khả năng thu alginate trong quá trình chiết xuất. Thiết bị nghiền : dao cắt . 3.2.Chiết xuất : Mục đích : thu nhận alginate. Thực hiện : - Những sợi tảo nhỏ được cho vào dung dịch kiềm nóng ,chất thường dùng là Na2CO3 .Mục đích của việc xử lý với Na2CO3 là biến các dạng muối Canxi ,Magie là những muối không hòa tan thành muối Natri hòa tan khuếch tán vào trong dung dịch. Alginate Canxi -à Alginate Natri + CaCO3 Alginate Magie à alginate Natri + MgCO3 - Quá trình chiết xuất được kéo dài khoảng hơn 2 giờ .Sau quá trình này dung dịch có độ nhớt tăng cao . Thiết bị : 3.3.Lọc : Mục đích : thu nhận alginate natri hòa tan trong dung dịch. Thực hiện : - Ta cần một lượng nước lớn để pha loãng dung dịch với hai mục đích : Tăng khả năng chiết xuất alginate natri . Pha loãng chuẩn bị cho quá trình lọc . -Dung dịch được lọc qua một lớp vải lọc dưới áp suất. Phần bã thường cản trở quá trình lọc . Để hỗ trợ cho quá trình lọc người ta thường dùng hai phương pháp sau: - Sử dụng bột trợ lọc (diatomic ).Bột trợ lọc có giá thành rất đắt vì thế sẽ ảnh hưởng đến giá sản phẩm sau này. - Sử dụng không khí cưỡng bức thổi vào dịch lọc,những bong bóng khí từ dưới nổi lên bề mặt đồng thời kéo cả phần bã,làm cho phần bã không lắng gây cản trở quá trình lọc .Thiết bị lọc là kín nên không khí được giữ trong bình , tao áp suất trong binh thúc đẩy tốc độ lọc. Thời gian lọc khoảng vài giờ ,tùy thuộc vào năng suất thiết bị và thể tích dịch lọc. Kết thúc quá trình lọc : không khí được lấy từ đỉnh thiết bị,dịch lọc lấy ở đáy thiết bị. 3.4.Kết tủa : Mục đích : - tạo từ dạng hòa tan sang dạng không hòa tan để thu nhận gián tiếp sản phẩm. - người ta hoàn toàn có thể sử dụng phương pháp cô đặc bốc hơi để thu nhận alginate natri một cách trược tiếp.Nhưng như thế không có hiệu quả về kinh tế ,vì dụng dịch rất loãng ,phải cần nhiều năng lượng để bốc hơi và một thiết bị lớn để làm nồi bốc hơi. Thực hiện : có hai phương pháp để kết tủa Phương pháp 1: phương pháp alginic axit - Khi thêm axit vào dịch lọc ,alginic axit sẽ được tạo thành. Aginic axit không tan trong nước sẽ tủa thành những mảnh gel.Trong hỗn hợp chưa khoảng 1-2% là alginic axit,còn lại khoảng 98-99% là nước,phần nước này cần phảo được giảm bớt. Vì tính chất của gel(kết tủa) này quá mềm nên người ta không thể sử dụng quá trình lọc hoặc nén ép để thu gel.Phương pháp ly tâm lọc được sử dung. Trong phương pháp ly tâm ,dịch được bơm vào thùng ly tâm có lót lớp vải lọc,lực ly tâm sẽ thúc đẩy quá trình lọc. -Sau qua trình ly tâm lượng gel đạt tới 7-8%. Hỗn hợp này được trộn với cồn sao cho tỉ lệ cồn : nước là 1: 1 ,đồng thời Na2CO3 được cho vào để trung hòa axit tạo alginate natri(sản phẩm ta muốn thu ) . Alginate natri không tan trong hỗn hợp cồn nước ,vì vậy tạo gel ,gel này đủ chắc nên người ta có thể dùng nén ép để loại bỏ nước và cồn .Sau quá trình ta thu được dạng past của alginate natri. Phương pháp 2 : phương pháp canxi alginate. Khi hòa muối canxi vào dung dich muối alginate natri ,kết tủa muối canxi alginate được tạo thành .Nếu dung dịch muối canxi và phần dịch lọc được trộn một cách cẩm thẩn thì canxi alginate có thể tạo thành sợi ,trộn không tốt chỉ tạo thành một khối gel rắn .Những sợi này có thể được phân tách bằng lọc qua sàng kim loại và được rửa với nước để loại bỏ phần muối canxi dư . Sau đó nó được pha với axit loãng và chuyển đổi sang alginic axit,nhưng vẫn giữ được tính chất sợi như canxi alginate vì vậy có thể sử dụng phương pháp ép trục vít để loại bỏ nước. Sản phẩm sau quá trình nén ép trông gần như một khối rắn nhưng vẫn chỉ chứa đựng khoảng 20-25% alginic axit .Tuy nhiên nó đủ khô để tạo dạng past khi trộn natri cacbonat để chuyển đỏi sang dạng alginate natri.Natri cacbonat được cho vào alginate axit cho tới khi đạt pH yêu cầu. So sánh hai phương pháp : Phương pháp 1 Phương pháp 2 Ưu điểm Các bước thực hiện ngắn hơn so với phương pháp hai,không có các quá trình phụ Nhược điểm: Sử dụng cồn ảnh hưởng đến giá sản phẩm Thêm các quá trình tái thu cồn Ưu điểm : Thu các sợi alginate canxi thì dễ dàng hơn là thu từ cồn Nhược điểm : Thêm các bước phụ chuyển đổi qua ,làm kéo dài quá trình. 3.5.Sấy Mục đích : hoàn thiện Biến đổi : - Hàm ẩm giảm - Natri alginate hòa tan sang dạng rắn . Thiết bị sấy : sấy phun. 3.6.Nghiền Mục đích : hoàn thiện Biến đổi Những khối lớn ,vón cục giảm kích thước, hạt đi qua những lô rây theo kích thước mong muốn Thiết bị : nghiền trục Phương pháp xử lý màu cho sản phẩm : Những loài tảo như Ascophyllum,thường có màu rất đậm,việc chiết xuất với kiềm nóng cũng làm tăng màu hòa tan vào dung dịch,kết quả là sản phẩm có màu rất tối giảm giá trị của sản phẩm .Những loài tảo có màu sáng hơn như Macrocystis,cho màu alginate sáng hơn mới phù hợp cho thực phẩm và các ứng dụng khác. Màu được điều khiển bằng thuốc tẩy , sodium hypochlorite(NaClO).Thuốc tẩy được cho vào trong quá trình chiết xuất alginate trong kiềm,thậm chí cho vào quá trình cuối của quá trình kết tủa. Khi sử dụng thuốc tẩy cần chú ý vì nếu quá nhiều sẽ làm độ nhớt của alginate giảm ,làm giảm giá trị của sản phẩm. Đôi khi người ta cũng xử lý màu bằng cách ngâm tảo trong dung dich formalin trước khi chiết xuất với kiềm .Formalin giúp liên kết hợp chất màu với cellulose trong thành tế bào . 4.Ứng dụng của alginate Alginate có ba tính chất chính : - Đầu tiên là khả năng tạo độ nhớt khi hòa tan vào dung dịch. - Thứ hai khả năng tao gel,gel được tạo thành khi muối canxi được thêm vào dung dịch alginate natri.Gel được tạo thành bằng phản ứng hóa học ,canxi sẽ thế chỗ natri ,làm liên kết các phân tử alginate với nhau,kết quả là gel được tạo thành .Quá trình tạo gel không cần nhiệt và gel cũng ko tan chảy khi gia nhiệt .Điều này tương phản với với gel của agar,nước phải gia nhiệt lên đến 80oC thì mới hòa tan được agar và agar chỉ tao gel khi nhiệt độ thấp hơn 40oC. - Thư ba là khả năng tao màng của sodium alginate ,calcium alginate và khả năng tạo sợi của calcium alginate. Như đã biết ở trên ,phân tử alginate là một polyme ,có các monome là 2 axit được viết tắt là M(= mannuronic acid) và G (= guluronic acid). Tùy thuộc vào loài tảo khác nhau mà tỉ số M/ G cũng khác nhau . Qua đó các tính chất cơ bản của alginate cũng khác nhau tùy theo loài tảo. Ví dụ : - Gel alginate có hàm lương monome G cao sẽ cho gel mạnh,tương đông tỉ số M/G thấp sẽ có loại gel mạnh và ngược lại. 4.1.Ứng dụng trong thực phẩm : a)Tính tạo sệt : - Sử dụng trong các loại nước sốt ,surup và trội nhất là dùng trong kem. Thêm alginate có thể làm kem không nhớt và tao bề mặt để bao bao gói với vỏ plastic . - Nhũ tương nước trong dầu như là mayonnaise ,salad gia vị thì ít có khả năng phân lớp thành dầu và nước nếu được tạo sệt với alginate . - Sodium alginate thì không hữu dụng khi nhũ tương là dạng axit vì axit alginic không hòa tan khi tạo thành trong môi trường axit. Propylene glycol alginate (PGA ) được dùng vì bền với điều kiện axit nhẹ. - Alginate cải thiện cấu trúc ,hình dạng và sự lấp lánh trong yarout , còn PGA được dùng tạo bền cho protein của sữa ở điều kiện axit .Một vài loại nước quả đục và trong ,người ta thêm sodium alginate hoặc PGA ( nếu là môi trường axit ) để cản trở sự lắng của huyền phù ( thịt quả ). Ngoài ra ,Alginate còn có một vài ứng dụng không liên quan đến tính tạo sệt hoặc tao gel: Trong kem ,Alginate đóng vai trò như chất làm bền , thêm alginate sẽ giảm dự tạo thành tinh thể đá trong suốt quá trình giữ lạnh,tạo cảm giác mềm cho sản phẩm .Đây là sự khác biệt giữa kem thương mại và kem làm tại nhà .Không có alginate hoặc những chất làm bền tương tự nhưng tinh thể đá sẽ phát triển rất lớn , mang lại cảm giác cứng trong miệng. Alginate cũng làm giảm tốc độ tan chảy của kem. Những người uống bia thường thích có ít bọt trên đỉnh ly khi mới rót ,và nghèo bọt dẫn đến một đánh giá chủ quan rằng bia nghèo chất lượng .Thêm một lượng nhỏ PGA ,bọt sẽ bền và giữ được lâu hơn. b)Tính tạo gel của alginate: - Sử để sản xuất đào nhân tạo lần đầu tiên vào 1947. - Hương ,màu của dung dich sodium alginate được đổ thành những giọt lớn vào dung dich muối canxi. Muối canxi sẽ trực tiếp tạo thành lớp vỏ bao bên ngoài cái giọt khi nhúng giọt trong dung dịch muối canxi.Canxi sẽ từ từ thâm nhập vào cái giọt chuyển đổi tất cả sang dạng gel,cái có độ cứng tiêu chuẩn . - Vì gel hương đào không tan chảy ,nên nó trở thành phổ biến trong sản phẩm nướng.Gel của hương vị những loại trái cây khác cũng được làm theo cách tương tự. - Những loại gel thức ăn tráng miệng có thể được tạo từ hỗn hợp alginate và muối canxi,thường dùng như là jell nhanh hoặc món tráng miệng. Chúng được tạo thành đơn giản bằng cách : Trộn bột với nước hoặc sữa,mà không cần gia nhiệt .Hỗn hợp của muối canxi và sodium alginate được trộn theo một tỉ lệ để tạo gel với tốc độ khác nhau ,tốc độ tạo gel phụ thuộc vào muối canxi hòa tan . Sự tạo gel có thể được hãm lại khi đã trộn thành dung dịch bằng cách sử dung chất kìm hãm.Chất kiềm hãm sẽ tác dụng với canxi vì thế không có canxi tác dụng alginate natri để tạo gel,cho đến khi chất kìm hãm hết .Bằng cách này người ta có thời gian để trộn hương vị nhưng nguyên liệu khác trước khi tao gel.alginate gel cũng được dùng để tái cấu trúc hoặc hình dạng c)Tính tạo màng Calcium alginate phim và vỏ được dùng trong bảo quản cá đông lạnh. Dầu trong tinh tinh dầu cá trích và cá thu có thể ôi do phản ứng oxi hóa thậm chí khi đã đông lạnh nhanh và bảo quản ở nhiệt độ thấp . Nếu cá được đông lạnh trong jel , cá được bảo vệ khổi không khí và sự ôi hóa bị giới hạn. 4.2.Ứng dụng xúc tác sinh học. Ngay nay,sự tổng hợp hay chuyển đổi hóa học được thực tốt nhất bằng xúc tác sinh học như enzyme hay tế bào sinh vật. Dùng enzyme để chuyển đổi glucose thành fructose ,sản xuất L-amino acid ,tổng hợp penicillin mới sau khi thủy phân penicillin G .Dùng tế bào vsv chuyển đổi tinh bột sang ethanol. Xúc tác cho sản xuất phải chịu được nồng độ cao và thu lại để tái sử dụng. Để đạt những điều này,người ta dùng tế bào cố định.Enzyme hoặc tế bào được giưc trong vật liệu,chất nền dùng chuyển đổi vẫ có thể thấm qua vật liệu và tiếp xúc với xúc tác. Calcium alginate là một trong hững vật liệu được dùng để cố định xúc tác sinh học. Enzyme hoặc tế bào lơ lửng trong dung dịch natri alginate ,sau đó những giọt muối canxi được cho vào .Khi sử dụng gel được bổ trong cột và chất nền được nuôi từ đỉnh cột và chảy xuyên qua chuối chứa định xúc tác sinh học. Quy trình chiết xuất Agar giới thiệu về agar: 1.1. Cấu tạo của agar: Từ 1940 đến 1950 việc nghiên cứu sản phẩm thay thế galactose như methylated, sulfated, pyruvated galactoses đã được chứng minh là cấu trúc phân tử của agar. Thạch (agar – agar hay gelose) là một chất không định hình, thạch ở dạng dung dịch nhầy khi nóng và đặc lại khi nguội. Người ta đã tìm hơn 40 loài chứa nhiều agar – agar : Gracilaria, Gracilariopsis, euchema, gelidium, gediliella… Agar là một polysaccharide hầu như chỉ có trong tảo đỏ. Payen 1859 là người đầu tiên nghiên cứu loại polysaccharide này. Cấu tạo cơ bản của agar gồm các đơn vị D – galactose và L- galactose. Chúng liên kết với nhau theo kiểu β – 1,3 D- galactose và β – 1,4 L- galactose, cứ khoảng 10 đơn vị galactose thì có một nhóm sulfate ở đơn vị galactose cuối. Trong mạch polysaccharide của agar có dạng liên kết ester ở Cacbon thứ 6 của acid sulfuric (Jone, Peat 1942) ( hình) Công thức cấu tạo của agar – agar Araki (1956) cung cấp các chứng cứ chứng minh thể khác của agar. Agar tách thành hai thành phần khác nhau là agarose và agaropectin, bằng cách sử dụng phương pháp acetylation. Agarose có cấu tạo mạch thẳng, trung tính, từ các gốc β- D galactopyranose và 3,6 anhydro - L – galactose. Cà 2 gốc có sự sắp xếp xen kẽ, độ bền các liên kết khác nhau. Liên kết α – 1,3 dễ phân hủy bằng enzym tạo thành neoagarobiose. Liên kết β – 1,,4 dễ thủy phân với xúc tác của acid tạo thành gốc agar – agarobiose. Agarobiose làm cho agar – agar trong môi trường nước có khả năng tạo gel. Agaropectin có khả năng tạo gel thấp trong nước. Cấu trúc của nó đến nay vẫn chưa xác định rõ. Chỉ biết rằng nó được tạo nên bởi sự sắp xếp xen kẽ giữa D- galactose và L – galactose và chúng chứa tất cả các nhóm phân cực trong agar. Các agarose hầu như không phải là polymer, trong khi agaropectin là một acidic polymer. Sau đó, Araki và các nhà khoa học, bằng cách thủy phân và thoái biến enzymic của agar , cô lập agarobiose và neoagarobiose theo thứ tự tương ứng và phát hiện rằng agarose là gồm agarobiose lặp đi lặp lại, disaccharide β-D-galactozo và 3,6-anhidro-α-L-galactozo liên kết xen kẽ nhau bằng liên kết α-1,3 và β-1,4 (hình). Agaropectin dường như hoàn toàn là agarose nhưng có chứa acid nhóm sulfate, pyruvate, và glucuronate. Disaccharide lập lại đơn vị cấu trúc của agar. Tính chất của agar: Tính gel và sol: Agar có tính chất gel hóa sau khi làm mát ở nhiệt độ khoảng 30 – 40 0C và ở dạng lỏng khi đun nóng đến 90 – 95 0C. Agar từ các loại tảo khác nhau thì tính chất gel và sol chịu ảnh hưởng bởi những nhiệt độ khác nhau. VD: agar từ Gelidium đông đặc ở nhiệt độ 28 – 310C và nhiệt độ tan 80 – 900C. agar từ Gracilaria đông đặc ở nhiệt độ 29 – 420C và tan ở nhiệt độ 76 – 920C. Tính dẻo và trọng lượng phân tử: Agar có tính dẻo phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của nó. Trung bình trọng lượng phân tử của agar từ 8000 đến hơn 100000. Tính tương thích: Agar thường có tính tương thích với hầu hết các polysaccharide và với protein 2.quy trình sản xuất Agar Agar được trích ly chủ yếu từ 2 loại tảo: Gelidium và Gracilaria. Gelidium, được ngâm từ nguyên liệu khô Gracilaria, được ngâm từ nguyên liệu khô. Một mô tả ngắn và đơn giản của việc trích ly agar từ tảo biển là tảo biển được rửa sạch và nấu với nước trong vài giờ. Thạch tan trong nước và hỗn hợp được lọc để loại bỏ rong biển còn sót lại. Phần nước lọc còn nóng được làm nguội và đông lại thành gel, chứa khoảng 1% agar. Gel này được cắt thành miếng, và đôi khi được rửa sạch để loại bỏ các muối hòa tan, và nếu cần thiết, có thể dùng thuốc tẩy để làm tẩy màu sắc tự nhiên. Sau đó, loại bỏ nước khỏi gel bằng quá trình kết đông – xả đông hay ép dưới áp lực. Tiếp theo, nước còn sót lại được loại bỏ đi bằng cách làm khô trong lò không khí nóng. Cuối cùng sản phẩm được xay đến kích thước hạt phù hợp. Quy trình sản xuất cụ thể được đưa ra dưới đây, với 2 loại tảo: Gelidium và Gracilaria Gelidium Rửa sạch Nước Đun nóng Dung dịch acid loãng Trích ly Lọc Gel hóa Lạnh đông Xả đông Tẩy trắng Tẩy trắng Ép dưới áp lực Sấy khô Nghiền Cặn bã Agar Sàng Đóng gói Gracilaria Rửa sạch Nước Xử lý kiềm Dung dịch NaOH 2-5% Rửa sạch Nước Trích ly Lọc Gel hóa Lạnh đông Xả đông Tẩy trắng Tẩy trắng Ép dưới áp lực Sấy khô Nghiền Cặn bã Agar Sàng Đóng gói Thuyết minh quy trình công nghệ: 3.1 xử lí hoá chất Nhìn vào hai quy trình xuất phát từ hai loại tảo: Gelidium và Gracilaria, có vài điểm khác nhau trong việc xử lý tảo biển trước quá trình trích ly agar: Gelidium chỉ đơn giản là rửa sạch để loại bỏ cát, muối, vỏ và các tạp chất khác, và sau đó đem trích ly bằng nước nóng. Gracilaria cũng được rửa sạch, nhưng nó phải được xử lý với kiềm trước khi trích ly Mục đích: làm thay đổi tính chất của agar, kết quả làm tăng độ chắc của gel. Nếu không xử lý bằng kiềm trước, chất lượng của agar thành phẩm thấp. Cách thực hiện: Xử lý kiềm bằng cách đun tảo biển trong dung dịch NaOH 2 -5 %, ở 85-90 ° C trong 1 giờ. Sau đó nó được rửa bằng nước, và đôi khi với axít rất yếu để trung hòa kiềm dư. 3.2.Trích ly: Gelidium: Trích ly bằng nước nóng ở 105 – 1100C, 2 – 4 giờ. (do Gelidium có cấu trúc bền hơn) Gracilaria: trích ly bằng nước nóng ở 95 – 1000C, 2 – 4 giờ. Phần còn lại của quy trình này là như nhau cho cả hai loại nguyên liệu: 3.3.Lọc + Mục đích: loại bỏ các cặn tảo biển, làm dịch sau lọc trong hơn. + Phương pháp: sử dụng thiết bị lọc khung bản. Cấu tạo: - Đây là loại thiết bị lọc làm việc gián đoạn, nghĩa là nhập liệu vào liên tục, nước lọc lấy ra liên tục nhưng bã được tháo theo chu kì. - Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu bởi khung và bản. Khung và bản Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào. Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn dịch lọc. - Khung và bản thường được chế tạo có dạng hình vuông và phải có sự bít kín tốt khi ghép khung và bản. - Khung và bản được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ. Giữa khung và bản là vách ngăn lọc. Vách ngăn lọc thể hiện 3 tính năng cơ bản: Giữ pha rắn cảng nhiều càng tốt, đồng thời trở lực đối với pha liên tục càng nhỏ càng tốt. Sự phân bố đồng đều các lỗ xốp (mao dẫn) trên bề mặt vách ngăn lọc. Chịu được tác động của môi trường lọc như: độ thấm ướt, độ bền về áp suất, nhiệt độ, hóa học, cháy nổ, điều kiện tái sinh bề mặt lọc. Vách ngăn lọc có thể có dạng hạt, sợi, tấm, vật xốp. - Ép chặt giữa khung và bản bằng cơ cấu vít đai ốc được thực hiện bởi tay quay. - Lỗ dẫn huyền phù nhập liệu của khung và bản nối liền tạo thành ống dẫn nhô ra để ghép với hệ thống cấp liệu. - Khi tiến hành lọc, phải ép chặt khung và bản để áp suất lọc không làm dịch lọc rò rỉ ra ngoài, vì thế thiết bị lọc khung bản còn gọi là thiết bị lọc ép. Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc khung bản. Nguyên lý hoạt động: - Dịch lọc chảy từ bản qua hệ thống đường ống và lấy ra ngoài. - Bã được giữ trên bề mặt của vách ngăn lọc và được chứa trong khung. - Khi bã trong khung đầy thì dừng quá trình lọc để tiến hành rửa và tháo bã (rửa bã là quá trình trích ly các chất hòa tan còn nằm trong pha rắn vào nước rửa). Ưu điểm: - Thời gian lọc: nhanh. - Lượng nước rửa: ít. - Độ ẩm bã: thấp. - Diện tích bề mặt lọc lớn. - Tính linh động cao (dễ tăng giảm diện tích lọc). - Giá bảo trì thấp. Nhược điểm: - Độ tổn thất chất chiết cao. - Thiết bị hở nên không áp dụng cho những thực phẩm dễ nhiễm vi sinh vật. - Mức độ cơ giới hóa và tự động hóa: không cao. - Thiết bị làm việc gián đoạn nên tốn thời gian cho việc tháo bã và rửa bã. Thiết bị lọc khung bản. Dịch trích này rất đậm đặc và sẽ hóa gel nếu bị nguội. Do đó, nó phải được giữ nóng trong suốt quá trình lọc. Các biến đổi: - sự thay đổi về thể tích, khối lượng: giảm - một số vi sinh vật có hại được loại bỏ theo bã lọc. - hầu như không thay đổi về thành phần hóa học. Thông số công nghệ: - Áp lực lọc: khoảng 3.5 at. - Nhiệt độ: 950C 3.4.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 bằng thép không rỉ. Gel được cắt thành miếng khi đến cuối băng chuyền bằng thiết bị cắt : Gel được cắt thành miếng khi đến cuối băng chuyền bằng thiết bị cắt Các biến đổi chính: - Nhiệt độ giảm. - Hóa lý: từ dạng lỏng chuyển sang dạng gel. - Gel này chứa khoảng 1% agar, 99% còn lại là nước và có thể chứa các muối, chất màu và carbohydrate hòa tan. Gel này sau khi cắt giảm kích thước có hai phương pháp để loại bỏ nước ra khỏi gel. Phương pháp 1: loại bỏ nước bằng quá trình kết đông – xả đông. Mục đích: - Loại bỏ phần lớn lượng nhước và các chất hòa tan trong nước có trong khối gel. - Làm tăng độ chắc cho gel. Phương pháp thực hiện: Gel được kết đông từ từ để hình thành các tinh thể đá. Cấu trúc của gel bị chia nhỏ do quá trình lạnh đông để khi xả đông, nước tháo ra ngoài để lại là một khối gel cô đặc chứa khoảng 10-12 % agar (nghĩa là khoảng 90 % nước ban đầu bị rút bỏ, và đi theo nước là một tỷ lệ cao muối, carbohydrate hòa tan và protein hòa tan). Đôi khi gel này được đặt giữa vải lọc xốp và được ép trong một máy ép thủy lực để loại bỏ nhiều nước hơn. Thiết bị: Gel được xếp trong các khay, sau đó được xếp trong phòng lạnh đông để làm đông khối gel. Sau đó gel được xả đông tự nhiên. Đôi khi việc xả đông được tăng tốc bằng cách rửa các khối gel đông lạnh với lượng nước lớn. Và được thực hiện thủ công. Tăng tốc quá trình xả đông bằng việc tưới nước Các biến đổi: - Thành phần thay đổi: một lượng nước lớn được loại bỏ. - Cấu trúc khối gel thay đổi: gel chắc hơn. - Thể tích giảm. (do mất nước và các thành phần hòa tan trong nước). - Loại bỏ được một số vi sinh vật theo nước ra ngoài. Thông số công nghệ: - Nhiệt độ lạnh đông: - 100C. - Thời gian lạnh đông: nhanh, khoảng 10 phút - Nhiệt độ xả đông: 250C Phương pháp 2: sử dụng áp lực để tách chất lỏng. Mục đích: - Loại bỏ phần lớn lượng nhước và các chất hòa tan trong nước có trong khối gel. - Làm tăng độ chắc cho gel. Cách thực hiện: Hai tấm kim loại có rãnh khía được che phủ bằng vải xốp và gel agar được đặt giữa các tấm vải, giống như một “bánh sandwich” có tấm kim loại bao ngoài cùng, kế đó đến các lớp vải, với cuối cùng là gel agar ở giữa. Áp lực đè xuống các tấm kim loại và lực tăng lên từ từ, rất chậm trong khoảng 24 giờ, để tháo chất lỏng ra khỏi gel, thông qua các lớp vải, chảy xuống rãnh của các tấm kim loại và thoát ra ngoài. Thiết bị ép chứa khoảng 50 “bánh sandwich”, tất cả trong một mặt phẳng đứng, tất cả đều chịu áp lực của một búa thuỷ lực. Vào cuối giai đoạn, lực được giải phóng, các tấm kim loại tách ra và gel bây giờ chứa khoảng 20 % agar, được lấy ra khỏi lớp vải xốp. + Thiết bị: máy ép như hình vẽ. Thiết bị tách nước ra khỏi gel trong phương pháp sử dụng áp lực Tấm agar sau khi tách nước bằng áp lực Các biến đổi: - Thành phần thay đổi: một lượng nước lớn được loại bỏ. - Cấu trúc khối gel thay đổi: gel chắc hơn. - Thể tích giảm. (do mất nước và các thành phần hòa tan trong nước). - Loại bỏ được một số vi sinh vật theo nước ra ngoài. So sánh phương pháp 2 so với phương pháp 1: + Ưu điểm: Do không cần lạnh đông, việc tiêu thụ năng lượng rõ ràng là thấp hơn nhiều so với phương pháp kết đông – xả đông, và loại bỏ nhiều nước hơn, loại bỏ được nhiều tạp chất tan hơn, do đó, agar tinh khiết hơn. Quá trình sấy khô cũng chỉ cần sử dụng ít năng lượng hơn nên tiết kiệm được chi phí năng lượng. + Khuyết điểm: chi phí thiết bị cao hơn, hiện đại hơn. Nên phương pháp 2 chỉ được các nhà sản xuất lớn sử dụng rộng rãi. 3.5.Tẩy trắng: Mục đích: Làm khối gel trắng hơn, làm tăng giá trị cảm quan cho thành phẩm. Cách thực hiện: Khối gel có thể được tẩy trắng bằng thuốc tẩy, sau đó được rửa sạch bằng nước để loại bỏ các chất tẩy, và 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 thủ công trong các bồn chứa thuốc tẩy. Các biến đổi: - Màu sắc khối gel trắng hơn, đẹp hơn. - Thể tích giảm nhẹ do thẩm thấu các chất hòa tan ra khỏi khối gel. - Tiêu diệt được một số loại vi sinh vật. 3.6.Sấy: Mục đích: Loại bỏ lượng nước còn sót trong khối gel ra khỏi khối gel. Thiết bị: sử dụng máy sấy băng tải Cấu tạo: - Gồm một phòng sấy hình khối chữ nhật, phía trong có một hoặc một số băng vô tận chuyển động nhờ tang quay chủ động và bị động (tang chủ động là tang lắp với cơ cấu truyền động của động cơ để kéo băng vô tận, còn tang bị động là tang quay theo). - Băng được tựa trên các con lăn để băng không bị võng. Băng thường làm bằng sợi bông tẩm cao su, bằng thép hay lưới kim loại. - Nếu máy sấy có một băng thì sấy không đều vì vật liệu không được đảo trộn. Do đó thiết bị sấy có nhiều băng tải được sử dụng phổ biến hơn. + Nguyên tắc hoạt động: Sử dụng phương pháp sấy đối lưu - Quá trình sấy được thực hiện trong ba vùng. Không khí được đưa vào mỗi vùng đều có nhiệt độ thích hợp. - Không khí được hút vào cửa phía dưới và đốt nóng đến nhiệt độ cần thiết nhờ caloriphe. Vật liệu sấy được cấp vào liên tục ở phễu nạp liệu và được cấp định lượng qua cơ cấu cấp liệu. . - Ở loại thiết bị này vật liệu từ băng trên di chuyển đến cuối thiết bị bên phải thì đổ xuống băng chuyền dưới chuyển động theo hướng ngược lại, đi đến băng cuối cùng thì vật liệu khô được đổ ra ngăn chứa sản phẩm. - Không khí nóng đi ngược với chuyển động của băng hoặc đi từ dưới lên xuyên qua băng chuyền và vật liệu sấy. Để quá trình sấy được tốt, cho tác nhân sấy chuyển động với vận tốc lớn khoảng 3m/s, còn băng di chuyển với vận tốc 0.3-0.6 m/ph. Thiết bị sấy băng tải Hệ thống trên khi vận hành thì không khí vào thiết bị sẽ được đốt nóng qua thiết bị trao đổi nhiệt. Sau đó không khí nóng sẽ đi qua lớp vật liệu sấy để tách ẩm rồi dưới tác dụng của quạt hút, không khí sẽ được lưu chuyển đồng đều trong thiết bị rồi đi ra ngoài. Thông thường trong một quy trình sản xuất, người ta thường bố trì từ hai vùng trở lên để tăng hiệu quả của quá trình tách ẩm. +Ưu điểm của hệ thống: - Tính linh động, ta dễ dàng điều khiển các thông số để phục vụ cho các quy trình và nguyên liệu khác nhau - Ngoài ra còn đảm bảo các giá trị cảm quan và dinh dưỡng cho mít sấy - Thiết bị dùng nguồn nhiệt trung gian là hơi nước nóng, nó dẫn hơi nóng trao đổi đầy đủ với sản phẩm ướt. Nó không những bằng sự đối lưu dẫn hơi nóng đi qua sản phẩm sấy mà còn lấy đi hơi nước bay hơi . Không khí được nạp vào phía dưới lưới của vùng thứ nhất có nhiệt độ 60oC, vùng thứ hai có nhiệt độ 45oC. Ở vùng thứ ba sản phẩm được làm lạnh (nhờ không khí có nhiệt độ 16oC đến 25oC)và chuyển ra ngoài. Không khí vào và ra khỏi máy sấy đều được lọc qua các bộ lọc bằng dầu và kim loại. Máy sấy được trang bị các dụng cụ kiểm tra nhiệt độ không khí,nguyên liệu, hệ điều chỉnh tự động và ghi nhiệt độ trong quá trình sấy. Các biến đổi : - Độ ẩm giảm. - Nhiệt độ tăng. - Vi sinh vật cũng bị ức chế. Thông số công nghệ: - Chế độ sấy chia làm 3 vùng: vùng 1: 600C, vùng 2: 450C, vùng 3: 16 – 250C. - Độ ẩm cuối: <18% 3.7.Nghiền: Mục đích: Làm giảm kích thước khối agar đến kích thước đạt yêu cầu. Thiết bị: sử dụng thiết bị nghiền đĩa Sử dụng máy nghiền dĩa giúp giảm kích thước vật liệu tạo thành dạng bột. Máy nghiền có thể gồm hai loại một đĩa quay hay hai đĩa cùng quay. Bề mặt đĩa có dạng răng cưa sắc. Vật liệu được cho vào khe hẹp ở giữa hai đĩa. Khoảng cách giữa hai đĩa có thể điều chỉnh tuỳ theo yêu cầu về kích thước của vật liệu. Vật liệu được xé nhỏ dưới tác dụng của lực ma sát và lực cắt khi quay. Đĩa quay có thể làm bằng đá hay kim loại. Do lực liên kết của các dĩa đá kém hơn dĩa kim lọai nên phải làm thêm đai thép và thường cho dĩa đá làm việc với vận tốc vòng là 10m/s đối với trục quay thẳng đứng, tới 18m/s đối với trục quay nằm ngang. Dĩa gang đúc thì vận tốc vòng có thể tới 28m/s còn dĩa thép đúc đạt tới 68m/s Thiết bị nghiền dĩa. Các biến đổi: Kích thước hạt giảm, Nhiệt độ tăng nhẹ. Thông số: 3.6.Sàng: Mục đích: Phân loại hạt bột agar theo kích thước . Thiết bị: Dùng sàng rung để phân loại. Sàng phân loại theo kích thước. Hầu như không có biến đổi nào xảy ra. Thông số: Kích thước lỗ sàng: 80 – 100 . 3.8.Đóng gói: Mục đích: bảo quản sản phẩm. 4. Chỉ tiêu chầt lương của sản phẩm 1. Màu sắc: trắng Mùi: không mùi Độ chắc của Jelly 1.5% agar: 80,000 – 90,000 N/m2 ở 200C. Độ ẩm: < 18% Tro : <1.6% Tạp chất: 0% Tinh bột : 0% Hàm lượng As: <0.1 ppm Hàm lượng Pb: <0.5 ppm E. coli: không có Khả năng không hòa tan trong nước nóng: < 0.3% 5. CÁC DẠNG SẢN PHẨM CỦA AGAR: 5.1.Agar trong thực phẩm: Agar để sử dụng trong thực phẩm được bán ở hai hình thức: dạng sợi và bột agar. Bột được sản xuất bằng phương pháp trước được mô tả ở trên. Agar sợi, đôi khi được gọi là thạch thiên nhiên, được sản xuất trên quy mô nhỏ tại Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc theo phương pháp cũ truyền thống. Gelidium là nguyên liệu được sử dụng trước Chiến tranh thế giới thứ hai. Nó được đun sôi trong vài giờ với nước, axit hóa bằng cách thêm giấm hoặc axit vô cơ loãng. Dịch trích nóng được lọc qua vải bông, sau đó đổ vào khay gỗ mát để tạo gel. Gel này được ép đùn để tạo sợi loại dài khoảng 30 cm. Các sợi agar này được đặt ở ngoài trời vào ban đêm để hóa đông và rã đông vào ban ngày, do đó, nước thoát ra ngoài, tạo nên gel đặc hơn. Quá trình này có thể được lặp đi lặp lại, hoặc có thể dùng phương pháp lạnh đông hiện đại để thay thế. Các sợi agar được sấy khô dưới ánh nắng mặt trời, cũng có thể tẩy màu cho nó. Sau đó được bó thành các gói và bán cho khu vực nội địa (Hình 12). Việc ngâm trước làm chúng dễ hòa tan trong nước sôi hơn. Agar dạng khối (trái) và agar dạng sợi (phải) 5.2.Agar làm thức ăn cho vi khuẩn Ở đây người ta chỉ sử dụng loài Gelidium vì agar có nhiệt độ hóa gel thấp (34 – 36 0C). Do đó nếu ta thêm vào agar những nguyên liệu khác sẽ giảm thiểu tối đa nguy cơ agar bị hư hỏng do nhiệt độ. Nếu dùng Gracilaria và Gelidiella làm nguyên liệu sản xuất agar thì nó hóa gel ở 410C hay cao hơn. Môi trường agar không được chứa bất kỳ nguyên liệu gì ức chế sự phát triển của vi khuẩn, như dấu vết kim loại, carbohydrate hòa tan hoặc protein, và cũng không chứa bất kỳ bào tử vi khuẩn nào. Các thành phần dinh dưỡng khác cần cho nhu cầu phát triển của vi khuẩn bổ sung vào môi trường agar cũng không có bất kỳ tác động gì đến nó. 3. Agarose Agar có thể được chia thành hai thành phần chính: agarose và agaropectin. Agarose là thành phần chính gel hóa, agaropectin chỉ có khả năng gel hóa thấp. Có một số phương pháp sản xuất agarose, đa số dựa vào việc loại bỏ agaropectin từ agar. Chỉ có một số ít những nhà sản xuất là xử lý agarose tinh khiết, chất lượng cao, mặc dù số lượng ít nhưng thị trường có xu hướng đang phát triển, chủ yếu trong các ứng dụng công nghệ sinh học. Công thức cấu tạo của agarose Cấu trúc gel của agarose 6. CÁCH SỬ DỤNG AGAR: Agar được sử dụng chủ yếu dựa vào khả năng tạo gel, và những đặc tính độc đáo của gel agar. Agar hòa tan trong nước sôi và khi làm nguội đến khoảng 32°C - 43°C sẽ hình thành gel, nhiệt độ tạo gel tùy thuộc vào nguồn tảo biển được sử dụng. Ngược lại với gel gelatin, tan chảy khoảng 37 ° C, nhưng gel agar không tan chảy cho đến khi nóng đến 85 ° C hoặc cao hơn. Trong ứng dụng thực phẩm, điều này có nghĩa là không cần phải giữ lạnh cho chúng tại vùng có khí hậu nóng. Đồng thời, agar có một cảm giác khác với gelatin vì chúng không tan chảy trong miệng như gelatin. Sự khác biệt lớn về nhiệt độ tạo gel và nhiệt độ nóng chảy của gel agar là rất đặc biệt, và duy nhất cho agar. Rất nhiều ứng dụng của gel agar được dựa trên sự khác biệt này. 6.1.Thực phẩm Khoảng 90% agar ứng dụng cho sản xuất thực phẩm, 10% còn lại được ứng dụng trong công nghệ sinh học (ngành vi sinh vật học và các ngành khác). Agar đã được phân loại là GRAS (Generally Recognized As Safe) (do thực phẩm Hoa Kỳ và Cục Quản lý dược phẩm phân loại). Trong việc sản xuất thực phẩm dạng nướng, khả năng chịu đựng nhiệt độ cao của gel agar là rất cần, nên agar được sử dụng như một chất ổn định và chất tạo đông trong nhân bánh ngọt và bánh ngọt. Bánh ngọt, bánh bao nhân nho, … thường được đóng gói sẵn trong các loại vật liệu bao gói hiện đại và bánh thường dính bết vào bao gói, đặc biệt là trong thời tiết nóng; bằng cách giảm số lượng nước và thêm agar, nó ổn định hơn, không dính bết vào bao bì, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Một số loại agar, đặc biệt là chiết xuất từ Gracilaria chilensis, có thể được sử dụng trong kẹo chứa hàm lượng đường rất cao, chẳng hạn như kẹo trái cây. Vì agar vô vị, nên nó không tác động vào các hương vị của thực phẩm. Ở các nước châu Á, agar là một thành phần phổ biến của các loại mứt đông Jelly; mứt đông Jelly được tạo thành bằng cách đun sôi tảo biển, sau đó đem lọc và thêm vào dịch lọc các gia vị khác trước khi làm mát, tạo đông thành Jelly. Một món ngọt nổi tiếng Nhật Bản là mitsumame, nó bao gồm các khối gel agar và trái cây cắt nhỏ, nhiều màu sắc. Agar cũng được sử dụng trong thịt gel hóa và sản phẩm cá, và được ưa thích hơn gelatin vì nhiệt độ nóng chảy cao hơn và gel bền hơn. Mitsumame Nhật Bản Agar cũng đã được sử dụng để ổn định nước quả. Nó cải thiện cấu trúc của các sản phẩm từ sữa như pho mát và sữa chua. Nó đã được sử dụng để làm trong rượu vang, đặc biệt là rượu mận, loại rượu rất khó làm trong bằng các phương pháp truyền thống. Không giống như tinh bột, agar không dễ dàng tiêu hoá và do đó nó làm tăng giá trị năng lượng của thực phẩm. Nó còn được sử dụng trong thực phẩm chay như thay thế thịt. 6.2. Cách dùng khác của agar Trong ngành công nghiệp dược phẩm, agar đã được sử dụng trong nhiều năm như là thuốc nhuận tràng. Trong vườn ươm phong lan, gel agar có chứa chất dinh dưỡng thích hợp được sử dụng như là chất nền tăng trưởng.Meristems - là một phần của cây, chủ động phân chia tế bào, thường là ở đầu thân cây - được trồng trong gel cho đến khi đã phát triển đầy đủ gốc rễ và được sử dụng trong cấy ghép. Một lợi thế của phương pháp này là cây có thể được nuôi cấy trong một môi trường vô trùng. 6.3. Trong lĩnh vực vi sinh vật học Agar còn được làm môi trường nuôi cấy, kiểm tra sự có mặt của các loài vi khuẩn. Nó phải đặc biệt tinh khiết, không chứa bất kỳ thành phần nào ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn. Do đó, nó thường đắt hơn ít nhất hai lần so với agar dùng trong thực phẩm. Chuẩn bị dịch agar nóng(1-1.5%) và khi nó nguội đi, thêm vào môi trường các chất dinh dưỡng hoặc các hóa chất đặc trưng cho từng loại vi khuẩn đang được thử nghiệm. Khi dịch agar được làm mát xuống dưới nhiệt độ tạo gel của nó, các mẫu bị nghi ngờ có chứa các vi khuẩn phân bổ trên bề mặt gel, thì sau đó sẽ được lưu trữ an toàn ở nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn. Các gel agar càng đặc trưng càng tốt để cho bất kỳ sự phát triển của vi khuẩn cũng có thể dễ dàng nhìn thấy. 7.Thị trường tiêu thụ Agar Bản tóm tắt thị trường tiêu thụ agar thể hiện trong Bảng 3. Khu vực Khối lượng (tấn) Tỷ lệ Châu Âu 780 10 % Châu Phi 1 050 14 % Châu Mỹ 3 000 39 % Châu Á – Thái Bình Dương 2 800 37 % Tổng cộng 7 630 100% Nguồn : H. Porse, CP Kelco ApS, 2002, pers. comm. Nó không gồm việc sản xuất agar từ loài Gelidiella acerosa và Gracilaria ở Ấn Độ, nơi mà khoảng 800-1300 tấn rong biển khô được sử dụng để sản xuất ra 100-160 tấn agar/năm. Các nhà sản xuất agar chủ yếu ở: Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Ma – rốc, Chile, Nhật, Hàn Quốc, Indonesia, Mexico, New Zealand, Pháp, Argentina. 8.Triển vọng phát triển trong tương lai Thị trường cung cấp agar dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm là ổn định. Vào cuối những năm 30-40, agar đã được thay thế trong một số lĩnh vực ứng dụng truyền thống của nó bằng các hydrocolloid khác được cho là tốt hơn trong các ứng dụng cụ thể hoặc là rẻ hơn. Nhưng hiện tại, các hydrocolloid được sử dụng ít dần do những đặc tính độc đáo của gel agar. Nên giờ đây có rất nhiều nhà sản xuất agar đang rất nỗ lực để chiếm thị phần với giá thấp hoặc dùng nguồn nguyên liệu chất lượng thấp, để thu hút người tiêu dùng. Vì vậy thị trường tiêu thụ agar đang dần được mở rộng phát triển. Triển vọng của nó trong công nghệ sinh học (nghiên cứu môi trường nuôi cấy vi sinh vật) cũng dần ổn định.Thị trường tiêu thụ agarose sẽ mở rộng trong những năm tiếp theo, cũng như trong công nghệ sinh học, đang phát triển mạnh mẽ và đa dạng.Tuy nhiên, nó là một thị trường chuyên biệt và tương đối nhỏ, với mức tiêu thụ trên toàn thế giới tổng cộng khoảng 50 tấn/năm. Tài Liệu Tham Khảo 1.Công nghệ chế biến đồ uống,sữa ( PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn 2.Công nghệ chế biến rau trái (Ths. Tôn Nữ Minh Nguyệt) Nguần từ internet 3.www.sokhcn.cantho.gov.vn 4.www.vinabook.com 5.www.sinhhocvietnam.com 6.www.sggp.org.vn