Đề tài Sản xuất về bột sữa dừa

I. NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu được sử dụng trong chế biến bột sữa dừa bao gồm : Cơm dừa, trong đó cơm dừa già là tốt nhất. Nước Chất nhũ hóa 1.Cơm dừa Dừa có tên khoa học là Cocos nucifera, là một loài cây trong họ Cau (Arecaceae) – thành viên duy nhất trong chi Cocos. Đây là một loại cây lớn, thân đơn trục, có thể cao tới 30 m, lá đơn xẻ thùy lông chim 1 lần, cuống và gân chính dài 4–6 m các thùy với gân cấp 2 có thể dài 60–90 cm; lá kèm thường biến thành bẹ dạng lưới ôm lấy thân; các lá già khi rụng để lại vết sẹo trên thân. Phát triển tốt trên đất pha cát, chống chịu mặn tốt, ưa nắng, cần độ ẩm cao (70–80%) Hoa : tạp tính (có cả hoa đực lẫn hoa cái và hoa lưỡng tính). Dừa ra hoa liên tục, thụ phấn chéo là chủ yếu, một vài giống lùn tự thụ phấn. Quả dừa là loại quả khô đơn độc được biết đến như là quả hạch có xơ. Cấu tạo gồm : Vỏ quả ngoài : cứng, nhẵn, nổi rõ 3 gờ Vỏ quả giữa : là các sợi xơ gọi là xơ dừa Vỏ quả trong (gáo dừa hoặc sọ dừa): hóa gỗ, khá cứng, có ba lỗ mầm có thể nhìn thấy rất rõ từ phía mặt ngoài khi bóc hết lớp vỏ ngoài và vỏ giữa (gọi là các mắt dừa). Thông qua một trong các lỗ này thì rễ mầm sẽ thò ra khi phôi nảy mầm. Cơm dừa : là nội nhũ dạng albumin dày, là lớp cùi thịt, gọi là cùi dừa, nó có màu trắng và là phần ăn được của hạt. Thành phần hóa học của cơm dừa (% khối lượng) : Nước 44 – 52% Chất béo 34 – 41% Cacbohydrat 9 – 13% Xơ 2.3 – 3.6% Thành phần hóa học của cơm dừa (tính trên 100 g chất khô ): Thành phần Hàm lượng -Carbohydrate -Đường -Xơ thô 15 g 6.23g 9.0 g Chất béo -no - một nối đôi - nhiều nối đôi 33.49g 29.7 g 1.43 g 0.37 g Protein g Cơm dừa còn cung cấp các chất khoáng hay vitamin: Fe(19%), P(16%),Zn(11%), Vit.B9(7% ),Vit.5 (6%) , Vit.B1 ( 5% ) Đi từ vỏ ngoài vào trong cơm dừa có các vùng theo thứ tự như sau: vùng vỏ ngoài, vùng gần vỏ, vùng giữa cơm và vùng gần nước. Càng gần nước hàm lượng béo của cơm dừa càng giảm. Hàm lượng các chất trong cơm dừa phụ thuộc vào tuổi của quả dừa thu hoạch. Trái dừa dùng trong chế biến thực phẩm tốt nhất khi dừa đạt ở 11 tháng tuổi (lúc này trái dừa đã lắc nước rõ, vỏ có đốm nâu, độ dày và độ cứng ổn định). Nếu thu hoạch sớm hơn cơm dừa chưa đạt hàm lượng béo cao, thu hoạch muộn hơn cơm dừa có khả năng dễ hư hỏng do phôi mầm phát triển tiêu thụ chất bổ dưỡng. 2. Nước Chỉ tiêu chất lượng : Cảm quan trong, không có màu lạ không có mùi, vị lạ Hóa lý pH trung tính độ cứng ≤ 1mg đương lượng/lít tổng hàm lượng chất khô ≤ 2000mg/l Vi sinh Hàm lượng vi sinh vật trong nước càng thấp càng tốt Tổng số vi khuẩn hiếu khí: ≤ 100cfu/l (ở 370C) Các vi sinh vật gây bệnh : Coliform tổng ≤ 1/100 ml Listeria Monocyctogen: không xuất hiện trong 100 ml mẫu 3.Chất nhũ hóa Chất nhũ hóa (emulsifying agent) là tác nhân hỗ trợ cho quá trình đồng hóa. Nó có hai chức năng chính là làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha trong hệ nhũ tương và tạo màng bao bọc xung quanh hạt phân tán. Có hai loại : Chất nhũ hóa có nguồn gốc thiên nhiên: một số protein thực động vật, phospholipid, sterol… Chất nhũ hóa tổng hợp: ester của glycerol, propylene glycol, cellulose ether, carbomethyl cellulose… Ngoài ra còn có một số chất rắn hạt mịn như bentonite, carbon black…cũng là chất nhũ hóa. Chất nhũ hóa được sử dụng ở đây phải thỏa mãn một số yêu cầu: Tan tốt trong nước: để phân bố đồng đều trong dịch lỏng, tăng khả năng tiếp xúc với chất béo làm tăng hệ số vi bao. Hơn nữa, chất nhũ hóa tan tốt trong nước sẽ tránh làm cho đầu phun sương bị nghẽn trong quá trình sấy phun. Khả năng nhũ hóa tốt: phân tán đều các hạt béo và bảo vệ chúng không bị biến đổi dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình sấy phun Tạo màng tốt: khi liên kết với các hạt béo lớp chất bao này có thể hình thành một lớp màng bao ngoài để bảo vệ chất nền bên trong. Dễ tách nước: để quá trình sấy phun được tiến hành dễ dàng. Ở đây, chất nhũ hóa được sử dụng thường là hỗn hợp 2 chất nhũ hóa có bản chất là protein và carbohydrate để tăng hiệu quả vi bao. Hay dùng hiện nay là protein sữa, protein đậu nành hoặc whey protein và maltodextrin. II.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ A. Sơ đồ khối quy trình công nghệ 1: Lột vỏ Sấy phun Đóng gói Làm nguội Đồng hóa Ép Trích ly Nghiền Lọc Trái dừa Bột sữa dừa Nước Phối trộn Nước cốt dừa bã nước Hòa tan chất bao Cô đặc Tách gáo dừa Gọt vỏ đen Vỏ Giải thích quy trình công nghệ: Lột vỏ, tách gáo dừa, gọt vỏ đen: Mục đích: chuẩn bị cho quá trình nghiền, tách hết phần vỏ để lấy phần cơm dừa. Phần vỏ đen của cơm dừa có sắc tố tannin, khi chế biến sẽ làm sản phẩm sẫm màu. Các biến đổi: không đáng kể, trong quá trình tách vỏ có thể nhiễm vi sinh vật từ môi trường vào cơm dừa. Cả 3 quá trình này đều làm thủ công, chủ yếu là dùng dao. Nghiền: Mục đích: chuẩn bị cho quá trình trích ly: cơm dừa được nghiền nhuyễn để tăng diện tích tiếp xúc với dung môi trích ly nhằm tăng hiệu suất thu hồi chất khô trong cơm dừa. Biến đổi: Vật lý: giảm kích thước, tăng độ hòa tan, nhiệt độ tăng do ma sát. Hóa lý: phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và vật liệu. Các yếu tố ảnh hưởng: độ ẩm của cơm dừa Thiết bị: thiết bị nghiền trục đôi có kích thước lỗ rây khoảng 2×4mm. Thông số công nghệ : nghiền dừa thành sợi dài khoảng 3 – 4mm, rộng 1 – 2mm. Trích ly: Mục đích: khai thác, thu hồi các chất chiết trong cơm dừa với nước làm dung môi. Bản chất của quá trình trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất hòa tan khác (dung môi) nhờ quá trình khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau. Biến đổi: Hóa lý: thay đổi thành phần các cấu tử trong hệ thống trích ly. Hóa sinh và sinh học: làm thay đổi tính chất vật liệu: tạo mùi vị hương thơm. Một số vi sinh vật cũng có thể phát triển trong dung dịch trích ly khi nhiệt độ thấp. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly: Độ chín trái dừa: độ chín trái dừa ảnh hưởng đến sản lượng sữa dừa. Ở các trái dừa chín khoảng 11 – 12 tháng tuổi, vỏ chuyển sang nâu và chưa nảy mầm khi ép sẽ cho sản lượng và chất lượng sữa dừa cao. Kích thước sợi cơm dừa sau khi nghiền: kích thước sợi cơm dừa sau quá trình nghiền càng nhỏ càng nâng cao hiệu suất thu hồi sữa dừa, nhưng càng khó lọc vì dễ bít lỗ lưới. Sự chênh lệch nồng độ: chênh lệch nồng độ lớn lượng chất trích ly tăng, thời gian trích ly giảm. Nhiệt độ: tăng tốc độ khuếch tán. Tuy nhiên nhiệt độ cao quá có thể xảy ra các phản ứng không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ (oxy hóa chất béo). Thời gian trích ly: khi thời gian tăng lượng chất khuếch tán tăng, nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế. Thiết bị: thiết bị trích ly trục vít. Cấu tạo: Nguyên tắc hoạt động: Thông số công nghệ: Tỷ lệ trích ly thích hợp: cơm dừa: nước= 1:1. Nhiệt độ nước và thời gian tối ưu trích ly cơm dừa: 500C trong vòng 10 phút. Ép: Mục đích: khai thác: thu hồi tối đa hàm lượng chất chiết trong cơm dừa, phân riêng pha lỏng với pha rắn, chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo. Biến đổi: Vật lý: cấu trúc thay đổi Hóa học, hóa sinh: không có thay đổi đáng kể, có tổn thất vitamin, các enzym cũng có khả năng giải phóng khỏi tế bào, có khả năng oxy hóa mạnh hơn. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép: Tính chất vật liệu: mức độ xử lý nguyên liệu trước khi ép. Áp lực ép: khi áp lực tăng, hiệu suất ép tăng nhưng có giới hạn vì nếu tăng áp suất quá cao tế bào bị xít lại cản trở sự thoát chất lỏng do ống mao quản bị tắc. Vận tốc máy ép Thiết bị ép. Thiết bị : máy ép trục. Cấu tạo: Nguyên tắc hoạt động: Lọc: Mục đích: chuẩn bị cho quá trình phối trộn. Biến đổi: hóa lý: có sự tách pha. Các yếu tố ảnh hưởng: Lưu lượng dòng nhập liệu. Chất liệu vải lọc. Thiết bị: thiết bị lọc khung bản. Cấu tạo Nguyên tắc hoạt động Phối trộn Mục đích: chuẩn bị cho quá trình sấy, trộn chất vi bao vào dịch sữa dừa sau khi lọc. Do hàm lượng béo trong dịch sữa dừa khá cao nên nếu đem sấy ngay, các hạt chất béo sẽ hóa lỏng trong quá trình sấy, làm cho bột sản phẩm bị bám dính trên thành thiết bị sấy và không thu hồi được. Do đó, ta cần phối trộn thêm các chất để tạo màng bao xung quanh các hạt béo giúp cho quá trình sấy diễn ra bình thường và thuận tiện cho việc bảo quản sản phẩm sau này. Thiết bị: thùng có lắp cánh khuấy. Đồng hóa: v Mục đích: chuẩn bị cho quá trình sấy phun. Sau khi phối trộn với chất bao, dung dịch được đồng hóa nhằm tạo sự đồng nhất trong dung dịch, xé nhỏ các hạt cầu béo, phân tán chúng đồng đều trong dung dịch, tạo điều kiện cho chất bao tiếp xúc với các hạt cầu béo tốt hơn, nhờ đó mà quá trình vi bao thực hiện hiệu quả. Trong sản xuất người ta thường sử dụng phương pháp đồng hóa áp lực cao. v Biến đổi trong quá trình đồng hóa: Vật lý: Kích thước các hạt phân tán giảm. Nhiệt độ tăng. Hóa lý: Sự phân bố các hạt phân tán trong pha liên tục đồng đều hơn. Bề mặt tiếp xúc pha tăng. Các yếu tố ảnh hưởng: Hàm lượng, kích thước và tính chất hóa học của hạt béo trong nguyên liệu Tính chất loại màng bao (chất vi bao) sử dụng: khả năng nhũ hóa, khả năng tách nước, khả năng tạo màng... Tỷ lệ giữa thể tích phần trăm pha phân tán và tổng thể tích hệ nhũ tương: pha phân tán càng ít càng dễ đồng hóa. Nếu hàm lượng chất béo trong hệ nhũ tương dầu trong nước (o/w) không lớn hơn 12%, ta có thể sử dụng phương pháp đồng hóa áp lực cao để ổn định chúng. Nhiệt độ: nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm, đồng hóa dễ dàng hơn, phân bố hạt phân tán dễ hơn chất béo hóa lỏng, dễ đồng hóa. Áp suất: áp suất đồng hóa càng lớn, hiện tượng chảy rối và hiện tượng sâm thực khí sẽ càng dễ xuất hiện, kết quả là các hạt pha phân tán được tạo thành có kích thước nhỏ và hệ nhũ tương có độ bền cao. Thiết bị: thiết bị đồng hóa 2 cấp(thiết bị đồng hóa áp lực cao) Cấu tạo: Nguyên tắc hoạt động: Thiết bị đồng hóa hai cấp Cô đặc: Mục đích: chuẩn bị cho quá trình sấy phun Biến đổi: Vật lý: nhiệt độ tăng. Hóa học: hàm lượng chất khô tăng Hóa sinh: có biến đổi nhưng không đáng kể, có tổn thất vitamin và enzym. Sinh học: vi sinh vật bị tiêu diệt do nhiệt độ tăng trong quá trình cô đặc. Các yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ, thời gian cô đặc. Thiết bị cô đặc kiểu gián đoạn: Cấu tạo: Nguyên tắc hoạt động: thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ áo, làm việc theo mẻ, bên trong chứa dung dịch sữa dừa, hơi nước đi bên ngoài, cấp nhiệt cho dung dịch làm bốc hơi nước trong dung dịch. Dung dịch sau khi cô đặc được tháo ra ngoài qua cửa thoát sản phẩm ở bên dưới. Thiết bị cô đặc gián đoạn Sấy phun: Mục đích: chế biến: Dịch sữa dừa sau khi phối trộn sẽ được nhập liệu vào thiết bị sấy phun nhằm chuyển nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng rắn, tạo ra sản phẩm bột sữa dừa. Quá trình sấy phun bao gồm 3 giai đoạn cơ bản sau: Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (giai đoạn phun sương) Giai đoạn trộn mẫu cần sấy vào không khí nóng, khi đó sẽ xảy ra quá trình bốc hơi nước trong mẫu. Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng khí thoát. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun: Nồng độ chất khô của nguyên liệu: nếu nồng độ chất khô của nguyên liệu càng cao thì lượng nước cần bốc hơi để sản phẩm đạt giá trị độ ẩm cho trước sẽ càng thấp. Vậy sẽ tiết kiệm được thời gian sấy và năng lượng cho quá trình. Tuy nhiên, nếu nồng độ chất khô quá cao sẽ làm tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho qúa trình tạo sương mù trong buồng sấy, cơ cấu phun dễ bị tắc nghẽn hoặc tạo hạt với hình dạng và kích thước không như mong muốn. Trong công nghệ sản xuất bột sữa dừa, nồng độ chất khô của dòng nguyên liệu vào buồng sấy là 22%. Nhiệt độ tác nhân sấy: Ảnh hưởng đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun. Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm thu được sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy.Tuy nhiên ,nếu nhiệt độ tác nhân sấy tăng quá cao, độ ẩm cuối cùng của bột sản phẩm sẽ không giảm thêm nhiều. Hơn nữa việc gia tăng nhiệt độ có thể gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng cho toàn bộ quá trình. Trong công nghiệp sản xuất bột sữa dừa, nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào là 150 0C. Thiết bị: thiết bị sấy phun Cấu tạo: Nguyên tắc hoạt động: Làm nguội, phối trộn và bao gói: Mục đích: hoàn thiện: sản phẩm bột sữa dừa sau khi sấy do có độ ẩm thấp nên được làm nguội nhanh trong không khí khô và bao gói ngay để tránh hiện tượng sản phẩm hút ẩm. Thêm chất bảo quản, chất ổn định làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Các biến đổi: không đáng kể Thiết bị: Sau khi sấy phun, bột sữa dừa sẽ được làm nguội trên băng tải. Tác nhân làm nguội (không khí đã qua tách ẩm và có nhiệt độ 15 – 20oC) sẽ được thổi từ dưới lên, xuyên qua băng tải, xuyên qua lớp bột sữa trên băng tải để làm nguội bột sữa, sau đó sản phẩm được chuyển sang thiết bị đóng gói. Bao bì còn có chức năng che chở thực phẩm khỏi bị nhiễm bẩn, nhiễm độc từ môi trường. Hoàn thiện sản phẩm, tăng cường hình thức bên ngoài để thu hút cảm tình người dùng. B. Sơ đồ quy trình sản xuất 2: Sấy phun Đóng gói Làm nguội Đồng hóa Ép Trích ly Nghiền Lọc Bột sữa dừa Nước Phối trộn Nước cốt dừa bã nước Hòa tan chất bao Cô đặc Chần Lột vỏ Tách gáo dừa Gọt vỏ đen Vỏ Trái dừa Chần : Mục đích: chuẩn bị. Chần cơm dừa trước khi xay nhằm mục đích khử hoạt tính các enzyme có trong cơm dừa, trước hết nhằm vào lipase, lypogenase để chất béo trong cơm dừa không bị biến đổi trong quá trình chế biến, làm giảm bớt vi sinh vật bám trên dừa. Biến đổi: Vật lý: cơm dừa mềm hơn. Hóa học, hóa sinh: enzyme bị vô hoạt. Vi sinh: vi sinh vật bị tiêu diệt. Các yếu tố ảnh hưởng: Nhiệt độ chần. Thời gian chần: trong quá trình chần, ngoài mục đích vô hoạt enzyme, còn phải đảm bảo chất lượng sản phẩm, nên thực phẩm phải được gia nhiệt nhanh. Do đó, việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian phù hợp cho mỗi loại nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng và thời gian gia nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố: Kích thước nguyên liệu Nhiệt độ gia nhiệt Phương thức gia nhiệt Sau khi chần xong cần làm nguội nhanh. Hấp thì tổn thất chất dinh dưỡng ít hơn chần, nhưng trong thực tế sản xuất, người ta thường chần vì thao tác thuận tiện, thiết bị đơn giản, truyền nhiệt tốt hơn khi hấp. Thiết bị: Thông số công nghệ: . Quá trình chần được thực hiện trong nước sôi từ 5 – 10 phút có bổ sung metabisulfit 1% dùng để chống sẫm màu. Cô đặc Thiết bị: Sử dụng thiết bị cô đặc một nồi liên tục. Nguyên tắc hoạt động: So sánh hai quy trình công nghệ: Quy trình 1 Quy trình 2 Năng lượng Chần Nghiền Cô đặc Không có _ Gián đoạn: Tốn năng lượng Ít tốn năng lượng hơn 1 nồi liên tục: Hiệu suất thu hồi sản phẩm Thấp hơn Cao hơn Chất lượng sản phẩm chần trích ly cô đặc _ Mất một số cấu tử mẫn cảm nhiệt độ Chất lượng dịch trích cao hơn Tốt hơn III.SẢN PHẨM 1. Mô tả sản phẩm: Là một loại bột không lẫn tạp chất, màu trắng tự nhiên của cùi dừa, mùi vị dừa đặc trưng. Thành phần của bột sữa dừa: béo ³ 60% Carbohydrate £ 23% Cd £ 1.0 mg/kg xơ £ 0.1% Niacin 1.1 mg/kg Vitamin B1 0.002 mg/kg Pb £ 1.0 mg/kg Béo không bão hòa 5% Protein ³ 10% Ca £ 0.15g/kg Fe 3.5 mg/kg Vitamin C 20 UI/kg Vitamin A 40UI /kg Riboflavin 0.08 mg/kg Béo bão hòa 95% Năng lượng 750 cal ( trong 100g) 2. Chỉ tiêu chất lượng: Chỉ tiêu hóa học: Độ béo 65% ( ± 5%) Độ ẩm £ 4% Chỉ số PV 0.15 mg/kg dầu Tro £ 3.0% pH 6 - 6.5 Chỉ tiêu hóa lý: độ phân tán: 100% ở 300C Chỉ tiêu vi sinh: Hàm lượng vi khuẩn hiếu khí Tối đa 5000 khuẩn lạc/g Hàm lượng men Tối đa 50 khuẩn lạc/g Hàm mốc Tối đa 50 khuẩn lạc/g E.Coli Âm tính Salmonella Âm tính Coliforms Âm tính Aflatoxin Âm tính Chỉ tiêu cảm quan : Màu sắc Bột trắng tuyết, mịn Mùi vị Vị ngọt dừa tự nhiên Đóng gói Đóng thành nhiều gói Polyliner trong túi Kraft Paper. Khối lượng mỗi túi là 15kg và 25 kg. Đóng trong gói vỏ nhôm. Khối lượng mỗi gói là 50 gram. BảoquảnHạn dùng là 1 năm rưỡi trong điều kiện bảo quản tốt. Sản phẩm nên được bảo quản trong điều kiện khô, sạch, tránh ánh sáng trực tiếp, tránh những mùi lạ. V. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Lê Văn Việt Mẫn - Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa [2] – Lê Bạch Tuyết và cộng sự . NXB giáo dục, Hà Nội-Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm. [3] – Luận văn tốt nghiệp: bột sữa dừa hòa tan. [4] – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam-Quá trình và thiết bị cơ học – tập 2 – Cơ học vật liệu rời. [4]– NXB khoa hoc và kỹ thuật.Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 2 [5] –http//www.google.com.vn PHỤ LỤC: Kỹ thuật vi bao: Kĩ thuật vi bao là quá trình bao các chất lỏng, rắn, chất dễ bay hơi(được gọi là lõi bao hay chất nền) ở dạng nhũ tương, huyền phù hoặc các dạng khác vào trong một lớp màng bao rất mỏng (chất bao). Lớp màng này sẽ bảo vệ lõi bên trong không bị phân hủy, giảm tổn thất tối đa các chất dễ bay hơi và nó sẽ giải phóng lõi bên trong khi có điều kiện thích hợp. (Sheu và Rosenberg(1995)) Yêu cầu vi bao Độ tan tốt: Nếu chất bao tan kém trong nước, chúng sẽ không phân bố đồng đều trong dịch lỏng, khả năng tiếp xúc của chất bao với chất béo trong dịch lỏng, khả năng tiếp xúc của chất bao với chất béo trong nhũ tương dầu nước bị hạn chế do đó hệ số vi bao sẽ thấp. Hơn nữa, sự tạo huyền phù hay sự có mặt của chất rắn trong dung dịch lỏng trước khi sấy sẽ làm nghẽn đầu phun trong quá trình phun sương. Chất bao ưa nước sẽ giúp quá trình hòa trộn được dễ dàng, đồng đều nhờ vậy mà hiệu suất vi bao sẽ đạt được tối đa sau quá trình chế biến. Khả năng nhũ hóa tốt: Vì chất nền là chất béo nên trong dịch lỏng, các hạt cầu béo sẽ dần kết hợp lại và tách pha ưa nước,kết quả là dịch lỏng sẽ không đồng nhất khi sấy.Mục đích của quá trình vi bao là phân tán đều các hạt béo và bảo vệ chúng không bị biến đổi dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình sấy phun. Do đó để kết hợp dễ dàng với chất nền,ngoài tính tan tốt, chất tan cần phải tạo được liên kết với chất béo. Khả năng tạo màng tốt: Để quá trình vi bao đat hiệu quả cao, chất bao cần phải có khả năng tạo màng tốt. Nhờ vậy khi liên kết với các hạt béo lớp chất bao này có thể hình thành một lớp màng bao ngoài để bảo vệ chất nền bên trong. Khả năng tách nước tốt Mục đích của quá trình sấy phun là làm bốc nhanh hơi nước trong các hạt được phun sương vào buồng sấy. Nếu chất bao có khả năng tách nước kém, độ ẩm của bột thành phẩm thu được sẽ cao, lúc đó các hạt có khuynh hướng kết dính lại với nhau. Ngoài ra, do khả năng kết dính cao, các hạt bột tạo thành sẽ bám chặt vào thành thiết bị làm cho hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp. Lõi bao: Có thể là chất ưa nước hoặc ưa béo. Những lõi bao điển hình được sử dụng trong kĩ thuật vi bao: Dầu và mỡ (dầu cá, chất béo khan từ sữa) Các acid béo không no(acid arachidoic) Các acid thực phẩm (acid malic, acid citric, acid lactic, acid adipic, acid ascorbic) Phụ gia (muối, chất tạo ngọt không có giá trị dinh dưỡng, bột nở, các loại phụ gia tạo vị khác, chất tạo mùi(tinh dầu), chất tạo màu(β-caroten, màu chiết suất từ củ nghệ). Enzym (ví dụ: bao chế phẩm enzyme Flavourzyme để tạo hương trong công nghệ sản xuất phomai) Vi sinh vật (ví dụ như vi sinh vật cố định vi khuẩn lactobacillus với chất bao là alginate trong quá trình sản xuất yaourt liên tục) Các vitamin (A, C, D, E, K…) Chất khoáng (Ca, Na, Mg…) Hạt vi bao: Dựa vào kích thước hạt bao mà người ta phân ra thành 3 kĩ thuật: Kĩ thuật bao Nano(1nm) Kĩ thuật bao vi mô(1μm) Kĩ thuật bao vĩ mô(1mm) Bao thương mại có đường kính 3-800μm, hàm lượng lõi khoảng 10-90% khối lượng hạt Các cơ chế giải phóng lõi bao Điều khiển bằng sự khuếch tán Phá hủy màng bao bằng cách sử dụng các enzyme như protease, lipase… để thủy phân màng bao bằng protein và lipit. Điều khiển bằng pH (màng bao liposome không bền trong acid). Dùng áp suất hoạt hóa (thường thông dùng trong thực phẩm). Dùng dung môi hoạt hóa (đây là cơ chế phổ biến nhất được ứng dụng trong thực phẩm, dung môi ở đây có thể là nước, nước sẽ hòa tan được màng bao như dùng gelatin, tinh bột… hay nước bọt khi nhai kẹo caosu có tác dụng giải phóng ra tinh dầu bạc hà và các chất tạo ngọt không có giá trị dinh dưỡng) Dùng nhiệt độ hoạt hóa (nóng chảy đối với các loại màng bao bằng lipit, sáp…) Sử dụng chất vi bao trong công nghệ sản xuất bột sữa dừa: Phương pháp sấy phun sữa dừa được phát minh trong những năm 1970. Người đầu tiên được cấp patent về kĩ thuật sấy phun sữa dừa có bổ sung chất nhũ hóa là Noznick và Bundus(1970,1971). Trong đó, Nozick và Bundus đã xác định rằng quá trình sấy phun sữa dừa sau khi trích ly và ép việc thu hồi sản phẩm. Do hàm lượng đường và béo quá cao trong nước cốt dừa nên trong quá trình sấy phun bột sẽ bám dính trên thành thiết bị và làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm. Hơn nữa chất lượng sản phẩm phụ thuộc là không ổn định và không đồng đều. Do vậy sữa dừa trước khi đưa vào sấy cần được bổ sung thêm chất nhũ hóa để làm bền hệ nhũ tương. Trong panent được cấp 2 ông đã chọn chất nhũ hóa là dầu bông hoặc Drewpol 10-1-s(decaglycerol monostearate), đó là những este của acid béo mạch dài (a.palmitic và a.stearic) với mono hay polyglyceride. Thành phần của dầu bông gồm có 90% monoeste glycerol stearate hay palmitate và 10% dieste của glycerine với 2acid béo trên. Bên cạnh chất nhũ hóa, cần bổ sung thêm protein nhằm làm bền hệ nhũ tương trong sữa dừa.Noznick và Bundus đã chọn Natri caseinate. Nước cốt dừa sau khi trích ly và ép xong có hàm lượng chất khô 16-22%. Hàm lượng natri caseinate bổ sung vào sữa dừa là 0.2 - 1.0% khối lượng dung dich còn tác nhân nhũ hóa được bổ sung với hàm lượng 0.5 - 3.0% chất khô. Sau khi phối trộn hệ nhũ tương được đồng hóa ở áp suất 1200-3000psi. Sau đó năm 1979, Esconde và Chang cũng đã nhận được bằng phát minh về kĩ thuật sấy phun sản xuất bột sữa dừa giàu vitamin và khoáng chất. Chất bao là protein hoặc cacbonhydrate Năm 2005, Vũ Chí Hải và công sự đã nghiên cứu qui trình sản xuất bột sữa dừa hòa tan. Trong đó ông đã khảo sát ảnh hưởng của các loại chất vi bao khác nhau đến hiệu quả vi bao chất béo và hiệu suất thu hồi sản phẩm. Các chất bao được khảo sát trong nghiên cứu gồm có: whey protein concentrate hàm lượng protein(WPC 80), sữa gầy, lactose, maltodextrin DE14 và 17. Sữa dừa được trộn với các chất bao so với chất béo là 0.66. Kết quả khảo sát được thể hiện qua hình sau: Qua biểu đồ trên ta thấy hiệu quả vi bao chất béo của nhóm chất bao có chứa protein cao hơn hẳn so với nhóm chất bao cacbonhydrate. Vũ Chí Hải giải thích sở dĩ các cacbonhydrate cho hiệu quả vi bao thấp là do khả năng tạo màng quanh các hạt cầu béo của cacbonhydrate kém hơn nhiều so với protein. Trong các chất bao khảo sát thì sữa gầy cho hiệu quả tối ưu với hiệu quả vi bao là 62,41%. Với chất bao này ông đã khảo sát và xác định được tỷ lệ chất bao sử dụng cũng như các thông số thích hợp cho quá trình sấy như sau: Tỷ lệ chất bao:chất béo : 0.6:1.0 Nồng độ chất khô của dung dịch trước khi sấy: 22% Nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào: 1500C Áp suất khí nén làm quay đầu phun: 3.5 bar Lưu lượng nhập liệu: 30,28ml/phút (ứng với tốc độ 13vòng/phút của bơm nhu động) Với các thông số đã xác định trên, sản phẩm bột sữa dừa thu được đạt những kết quả như sau: Hàm lượng chất béo trong bột sữa: 51,26% Hiệu suất thu hồi chất khô: 62,27% Hiệu quả vi bao chất béo: 63,77% Như vậy kết quả nghiên cứu của Vũ Chí Hải cho thấy việc sử dụng một loại chất bao là protein hay cacbonhydrate là không phù hợp, các chỉ tiêu thu được của bột sữa dừa là rất thấp. Cần phải có sự kết hợp của 2 loại chất bao để cải thiện các chỉ tiêu của sản phẩm. Chất bao dạng hỗn hợp protein và cacbonhydrate Protein sữa, protein đậu nành và thiết bị Sữa dừa nguyên liệu được phối trộn với các phụ gia caseinate, lactalbumin, bột mì, soy protein, isolate. Sau đó hỗn hợp được đồng hóa ở áp suất 500-3000psi, dịch sữa dừa sau khi được đồng hóa sẽ đem đi sấy phun ở chế độ như sau: 1 đầu vào(300-350F), 1 đầu ra(150-200F) KẾT QUẢ: Sản phẩm bột sữa dừa có hàm ẩm thấp hơn 5%,hàm lượng chất béo trong bột sữa (40-72%). Trong nghiên cứu nàycác nhà khoa học vẫn chưa đề cập đến chỉ tiêu của quá trình vi bao, hiệu suất vi bao, hiệu quả vi bao và hiệu suất thu hồi chất khô. Whey protein và maltodextrin: Tiếp theo nghiên cứu của Vũ Chí Hải, Lâm Đào Trung Hiếu đã thực hiện khảo sát ảnh hưởng của loại chất bao hỗn hợp đến hiệu suất thu hồi, hiệu suất vi bao và hiệu quả vi bao chất béo. Hai chất bao được khảo sát trong nghiên cứu này là Whey protein concentrate hàm lượng protein là 80%(WPC80) và maltodextrin DE17. Qua nghiên cứu thực nghiệm, anh đã đề suất các thông số của chất bao hỗn hợp sử dụng trong quá trình vi bao chất béo bằng kĩ thuật sấy phun như sau: Thành phần tới ưu của chất bao là 20% WPC80 và 80% MD 17 Tỷ lệ hàm lượng tối ưu của chất bao:chất béo trong quá trình vi bao là 0,5:1,0 KẾT QUẢ:Sản phẩm bột sữa dừa thu được có các chỉ tiêu sau đây Hàm lượng chất béo trong sản phẩm: 59,40% Hàm lượng béo tự do: 13,64% Hiệu suất thu hồi chất khô: 77,7% Hiệu suất vi bao chất béo: 99,6% Hiệu quả vi bao chất béo: 73,2% Với các chỉ tiêu mà sản phẩm đạt được so với các nghiên cứu trước đây,anh đã làm tăng được hiệu suất thu hồi chất khô, hiệu suất vi bao và hiệu quả vi bao. Không những thế, sản phẩm bột dừa có chất lượng tốt hơn do hàm lượng béo tự do trong sản phẩm khá thấp. TỔNG KẾT: Qua những kết quả đã thu được trong các nghiên cứu trước, các nhà khoa học đã xác định được những chất bao phù hợp cho quá trình vi bao chất béo là hỗn hợp giữa protein và cacbonhydrate. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đã khảo sát trên nguyên liệu sữa bò và chất béo khan từ sữa AMF. Có rất ít nghiên cứu về kĩ thuật vi bao thực hiện đối với nguyên liệu sữa dừa. Có một điều cần lưu ý là hiệu quả vi bao chất béo của bột sữa dừa trong các nghiên cứu trước đây là rất thấp. Ngoài ra hiệu quả vi bao cũng giảm đi đáng kể khi ta phát triển hàm lượng béo trong nhũ tương. Bên cạnh các nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài chưa đề cập đến chỉ tiêu hiệu suất thu hồi chất khô,cùng với hiệu suất vi bao và hiệu quả vi bao.Đó là những chỉ tiêu quan trọng để dánh giá kĩ thuật vi bao. Việc cải tiến công nghệ vi bao bằng phương pháp sấy phun vẫn còn đang được nghiên cứu nhằm tìm ra chất bao tốt nhất và các thông số kĩ thuật phù hợp nhất để nâng cao các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm,đồng thời tăng thời gian và bảo quản sản phẩm. Trước những tồn tại và nhu cầu trên, thay thế các chất bao dạng protein đã sử dụng trước đây bằng chất bao hoàn toàn mới đó là soy protein. Chất bao này có giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các chất bao trước. Trong nghiên cứu này khảo sát các thông số của quá trình vi bao và sấy phun, qui hoạch thực nghiệm các thông số kĩ thuật của 2 qui trình này nhằm sản xuất bột sữa dừa có hàm lượng béo cao với các hàm mục tiêu đạt giá trị tốt nhất.