Giáo trình Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm - Trần Thanh Trúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

GIÁO TRÌNH

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU MỠ THỰC PHẨM

Mã số: CB 351

Biên soạn: Th.s. TRẦN THANH TRÚC

NĂM 2005

Công nghệ chế biến dầu thực phẩm Trần Thanh Trúc

i

MỤC LỤC

TRANG CHƯƠNG I. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA DẦU MỠ...............................................1 1.1. Tổng quan về dầu mỡ ..............................................................................................................1 1.2. Thành phần hóa học của dầu mỡ............................................................................................2 1.2.1. Các thành phần chính .............................................................................................................2 1.2.2. Các thành phần phụ ...............................................................................................................6 1. 3. Tính chất lý hóa của dầu mỡ .............................................................................................11 1.3.1. Tính chất vật lý......................................................................................................................11 1.3.2. Tính chất hóa học của dầu mỡ ..............................................................................................11 1.4. Phân loại dầu mỡ thực phẩm .............................................................................................13 1.4.1. Nhóm chất béo sữa..............................................................................................................13 1.4.2. Nhóm acid lauric (dầu dừa và dầu hạt cọ)...........................................................................13 1.4.3. Nhóm bơ thực vật (bơ cacao) ..............................................................................................13 1.4.4. Nhóm mỡ động vật (mỡ heo) ..............................................................................................13 1.4.5. Nhóm dầu cá (dầu cá và dầu gan cá)...................................................................................13 1.4.6. Nhóm acid oleic và acid linoleic (dầu olive, dầu cọ, dầu bắp, dầu hướng dương)..............14 1.4.7. Nhóm acid linolenic (dầu đậu nành, dầu hạt lanh) ..............................................................14 1.4.8. Nhóm acid erulic (C22:1)....................................................................................................14 1.4.9. Nhóm hydroxy acid.............................................................................................................14 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU CHẾ BIẾN DẦU MỠ.................................................................15 2.1. Hạt chứa dầu (seed oils) ...........................................................................................................15 2.2. Cây chứa dầu (oils from oil-bearing trees).................................................................................20 2.3. Mỡ động vật (animal fats)..........................................................................................................22 2.4. Dầu từ động vật biển (marine oils).............................................................................................23 Chương 3. KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU THÔ .............................................25 3.1. Sản xuất dầu từ hạt chứa dầu .................................................................................................25 3.1.1. Bảo quản và sơ chế hạt dầu..................................................................................................25 3.1.2. Giai đoạn tiền xử lý hạt dầu .................................................................................................32 3.1.3. Chưng sấy bột nghiền (gia công nhiệt ẩm) ..........................................................................38 3.1.4. Chiết tách dầu bằng quá trình ép..........................................................................................40


ii

3.1.5. Chiết tách dầu bằng phương pháp trích ly ...........................................................................43 3.2. Sản xuất dầu từ thịt quả chứa dầu (fruit flesh oil, pulp oil) .................................................50 3.2.1. Dầu cọ ..................................................................................................................................50 3.2.2. Dầu olive..............................................................................................................................51 3.3. Tách chiết mỡ động vật ...........................................................................................................52 3.4. Dầu cá........................................................................................................................................52 CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT TINH LUYỆN DẦU MỠ..................................................................54 4.1. Giới thiệu chung .......................................................................................................................54 4.2. Các công đoạn chính của quá trình tinh luyện......................................................................56 4.2.1. Các phương pháp tinh luyện cơ học.....................................................................................56 4.2.2. Thủy hóa dầu (degumming).................................................................................................58 4.2.3. Tách sáp và đông hóa dầu ....................................................................................................61 4.2.4. Trung hòa.............................................................................................................................63 4.2.5. Tẩy trắng ..............................................................................................................................66 4.2.6. Khử mùi ...............................................................................................................................68 4.3. Tiêu chuẩn của dầu mỡ thực phẩm ........................................................................................70 CHƯƠNG 5. CÁC QUÁ TRÌNH LÀM THAY ĐỔI ĐẶC TÍNH DẦU MỠ ................. 73 5.1. Khái quát chung .......................................................................................................................73 5.2. Chiết phân đoạn và đông hóa dầu (Fractionation-Winterization) ......................................74 5.2.1. Giới thiệu .............................................................................................................................74 5.2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình ...............................................................................................74 5.2.3. Kỹ thuật chiết phân đoạn .....................................................................................................75 5.2.4. Điều kiện thực hiện..............................................................................................................76 5.2.5. Sản phẩm- Khả năng ứng dụng............................................................................................77 5.3. Quá trình hydro hóa dầu (hydrogenation) ............................................................................78 5.3.1. Giới thiệu .............................................................................................................................78 5.3.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình ...............................................................................................78 5.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydro hóa ...................................................................80 5.4. Quá trình ester hóa nội phân tử (Interesterification) ...........................................................82 CHƯƠNG 6. CÁC SẢN PHẨM TỪ DẦU MỠ ...........................................................................85 6.1. Giới thiệu chung .......................................................................................................................85 6.2. Margarine ................................................................................................................................85


iii

6.3. Shortening.................................................................................................................................95 6.4. Mayonaise .................................................................................................................................96 6.5. Dầu chiên ..................................................................................................................................98 6.6. Dầu salad...................................................................................................................................99 TÁI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................100

Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc

1

CHƯƠNG I.

THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA DẦU MỠ

1.1. TỔNG QUAN VỀ DẦU MỠ

Dầu mỡ từ động vật và thực vật đã được sử dụng trong sản xuất cũng như trong đời sống từ rất lâu, đây cũng chính là một nguồn cung cấp năng lượng lớn. Dầu mỡ được dùng rất phổ biến trong quá trình nấu nướng hằng ngày, xuất phát từ văn hóa cổ đại, như Trung quốc, Ai cập, Hy lạp – La mã cổ xưa. Cho đến ngày nay, việc sử dụng dầu mỡ trong quá trình chế biến thức ăn vẫn đóng một vai trò hết sức quan trọng, mặc dù việc thay đổi tập quán ăn uống đã góp phần làm giảm sản lượng sản xuất và sử dụng thành phần này.

Dầu mỡ được biết đến đầu tiên có lẽ từ đế chế Ai cập (năm 1400 trước CN), ngoài phục vụ cho ăn uống, việc sản xuất xà phòng từ dầu mỡ cũng đã được ứng dụng. Ánh sáng ban đêm của người cổ đại cũng được tạo ra từ mỡ động vật chứa trong lọ và một ống sứa được sử dụng như bấc đèn ngày nay. Người La Mã xưa cũng đã biết chế tạo nến từ mỡ động vật trộn với sáp ong. Bên cạnh đó, rất nhiều thực vật cũng được sử dụng làm nguồn cung cấp dầu: dầu olive có nguồn gốc từ vùng Địa Trung Hải, hạt cải dầu được sử dụng phổ biến ở Châu Âu, dầu mè ở Ấn độ và đặc biệt, Trung quốc là quốc gia biết sử dụng dầu sớm nhất; cho đến ngày nay, dầu đậu nành vẫn được ưa chuộng ở nước này. Hiện nay, có rất nhiều loại động thực vật cho dầu mỡ đã được khai thác, mỡ không chỉ thu được từ các động vật chủ yếu như heo, bò, cừu mà mỡ từ động vật biển cũng được quan tâm.

Song song với quá trình sử dụng dầu mỡ, công nghệ chế biến dầu cũng rất phát triển: từ khâu chiết tách thu dầu mỡ đến kỹ thuật tinh luyện giúp dầu mỡ có chất lượng cao hơn. Tuy nhiên, bước ngoặt lớn giúp nền công nghiệp chế biến dầu mỡ phát triển gắn liền với việc ứng dụng máy nghiền ép dầu dạng con lăn của Smeaton vào năm 1752. Tiếp theo đó, công nghệ chiết tách dầu có kết hợp chưng sấy cũng bước đầu được nghiên cứu trong những năm 1795 (Brahma), 1800 (Neubauer), 1891 (Montgolfier). Deiss (1855) đã thử nghiệm trích ly dầu thành công từ dung môi là CS2, sau đó Irvine, Richardson và Lundy (1864) đã đưa ra phát minh cho việc sử dụng dung môi trích ly dầu là hydrocarbon và hiện vẫn còn được áp dụng. Cùng với công nghệ chiết tách dầu, công nghệ tinh luyện dầu mỡ cũng được phát triển song song. Thêm vào đó, các phương pháp kiểm định và đánh giá chất lượng của dầu mỡ cũng được nghiên cứu và ứng dụng: khái niệm về chỉ số acid (Merz, 1879), chỉ số xà phòng hóa (Koettstorfer, 1879), chỉ số iod (Huebl, 1879); việc ứng dụng phương pháp sắc ký trong xác định giá trị dầu mỡ cũng đã được ứng dụng từ năm 1906 (Tswett, sắc ký cột) và phát triển dần .


2

1.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA DẦU MỠ

1.2.1. Các thành phần chính

(i) Các acid béo

Hợp chất béo có chứa các acid hữu cơ có số nguyên tử C trong mạch lớn hơn 4 được gọi là acid béo (fatty acid). Tùy thuộc vào chiều dài mạch carbon, các acid béo được chia làm 3 dạng chính: acid béo mạch ngắn (4-6 Carbon), acid béo mạch trung bình (8-14 C) và acid béo mạch dài (≥ 16 C); ngoài ra, tùy thuộc vào liên kết giữa các nguyên tử C trong mạch, acid béo cũng có thể được chia thành 2 loại chính: acid béo bão hòa và acid béo chưa bão hòa. Có hơn 10 loại acid béo được tìm thấy chủ yếu trong thực phẩm (bảng 1.1).

- Acid béo bão hòa: Thuật ngữ “bão hòa” được sử dụng để chỉ sự thỏa mãn về hóa trị của nguyên tử C trong mạch acid (ngoài trừ C tạo nên gốc acid –COOH); nói cách khác, liên kết giữa các nguyên tử C trong mạch là liên kết đơn (liên kết σ).

Ký hiệu: Cx:0 với x: số nguyên tử C trong mạch

0: không có sự tồn tại của liên kết đôi (liên kết π).

- Acid béo không bão hòa: Các acid béo có chứa liên kết đôi trong mạch carbon được gọi là acid béo không bão hòa. Trong tự nhiên, lượng acid béo không bão hòa chiếm tỷ lệ rất lớn. Hầu hết các acid béo có xu hướng hình thành liên kết đôi ở vị trí C số 9 và số 10 trong mạch. Mặc dù vậy, sự hình thành các liên kết đôi không bão hòa này cũng có thể được tìm thấy ở tất cả các vị trí trên mạch C, điều này làm gia tăng đáng kể lượng đồng phân của acid béo không bão hòa. Thêm vào đó, sự xuất hiện của liên kết đôi cũng giúp cho việc hình thành cấu hình cis- và trans- của acid béo, ảnh hưởng đến đặc tính sinh học của chúng. Ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt, hầu hết các acid béo không bão hòa trong thực phẩm có cấu hình cis-; tuy nhiên quá trình tinh luyện dầu hay các quá trình tác động làm thay đổi đặc tính dầu mỡ (chế biến margarine, hydro hóa dầu) có thể làm chuyển đổi các acid béo không bão hòa có cấu hình cis- thành dạng đồng phân hình học trans-, đây cũng chính là mối nguy lớn cho việc gia tăng bệnh xơ vữa động mạch và bệnh tim.

Ký hiệu:

Các acid béo không bão hòa có thể được ký hiệu theo hai hệ thống: - Hệ thống 1: Cx:y, zc (hoặc zt) với: x: số nguyên tử C trong mạch y: số liên kết đôi hiện diện z: vị trí của liên kết đôi trong mạch C (đánh số bắt đầu từ C kế cận nhóm COOH) c,t: cis- hay trans-


3

- Theo hệ thống EEC (End-of-Carbon-Chain): (Cx:y,ωm) hay (Cx:y,nm); khi đó ω hay n: vị trí của liên kết đôi trong mạch C (đánh số ngược lại hệ thống 1, C1 là C bắt đầu của mạch C- nhóm CH3). Thí dụ: CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-(CH2)6-COOH - Theo danh pháp IUPAC: 9,12,15-Octadecatrienoic acid - Tên thông thường: α-linolenic acid - Ký hiệu theo hệ thống 1: C18:3,9c,12c,15c - Ký hiệu hệ thống EEC: C18:3ω3 hay C18:3n3

Acid oleic (C18:1ω9) là acid béo có 1 nối đôi chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần các acid béo (hơn 50%), acid này được tìm thấy trong hầu hết các loại dầu thực vật cũng như mỡ động vật.

Bảng 1.1. Các acid béo chủ yếu trong thực phẩm

Acid béo

(theo hệ thống IUPAC)

Acid béo

(tên thông thường)

Chiều dài mạch C

(Cx:y,ωm)

Nhiệt độ nóng

chảy (oC)

Decanoic Capric 10:0 31,6

Dodecanoic Lauric 12:0 44,4

Tetradecanoic Myristic 14:0 54,3

Hexadecanoic Palmitic 16:0 62,9

Octadecanoic Stearic 18:0 70,0

9-Octadecanoic Oleic 18:1ω9 13,0

9-trans-Octadecanoic Elaidic 18:1ω9 36,0

13-Docosenoic Erucio 22:1ω9 33,5

9,12-Octadecadienoic Linoleic 18:2ω6,9 -3,0

9,12,15-Octadecatrienoic α-Linolenic 18:3ω3,6,9 -11,9

5,8,11,14-Eicosatetraenoic Arachidonic 20:4ω6

5,8,11,14,17-Eicosapentanoic EPA 20:5ω3

4,7,10,13,16,19-Docosahexaenoic

DHA 20:6ω3

- Acid béo không bão hòa mạch dài ω3 và ω6

Trong số các acid béo không bão hòa mạch dài, acid béo ω3 và ω6 là hai loại acid béo cần thiết và có giá trị dinh dưỡng cao nhất; các nghiên cứu cho thấy cơ thể người và động vật không thể tổng hợp các acid béo này, mà chủ yếu được cung cấp qua nguồn


thức ăn - dầu thực vật. Acid linoleic (C18:2ω6) và acid α-linolenic (C18:3ω3) là hai acid quan trọng nhất đại diện cho nhóm này. Các acid béo thuộc nhóm ω3 và ω6 cũng có thể được hình thành nhờ vào quá trình biến đổi như kéo dài mạch carbon hay loại bão hòa (desaturation): acid arachidonic (AA, C20:4ω6), acid eicosapentaenoic (EPA, C20:5ω3), acid docosahexaenoic (DHA, C22:6ω3) (hình 1.1)

18:1ω9 18:2ω6 18:3ω3

18:2ω9 18:3ω6 18:4ω3

loại bão hòa (desaturase)

)

20:2ω

20:3ω

Hình 1.1. Các biến đổi hình t

Trong tự nhiên, AA cũng và DHA cũng tồn tại với l

Các nghiên cứu gần đây đxem là một trong những acác hợp chất có đặc tính scholesterol trong cơ thể ncác hợp chất như protaglmột số chức năng sinh lý.sự phát triển, là hợp chất hợp chất cấu trúc cần thiết

kéo dài mạch (elongase

9 20:3ω6 20:4ω3

9 20:4ω6 20:5ω3

loại bão hòa (desaturase)

22:4ω

22:5ω

hành acid béo

có thể tìm đượng lớn tro

ã cho thấy cid béo cầninh học (eicgười. Acid aandin, throm Thêm vào đcăn bản cho của phosph

kéo dài mạch

6 22:5ω3

24:5ω3 a

c

o

loại bão hò

4

24:6ω3

6 22:6ω3

không bão hòa mạch dài (polyunsaturated fatty acid)

ược trong thịt gà và một số động vật khác, EPA ng cá và một số hải sản khác.

ác acid béo không bão hòa mạch dài này được thiết và quan trọng nhất nhờ vào sự hình thành

osanoid) của chúng, giúp vô hoạt khả năng sinh rachidonic được chuyển đổi nhờ enzyme thành boxan, leukotrien giúp cơ thể người thực hiện ó, các acid béo này còn có vai trò cần thiết cho việc thành lập thành tế bào cũng như hình thành lipid.


5

- Các acid béo có cấu trúc không đặc trưng (cấu trúc hiếm):

Bên cạnh các acid béo bão hòa và không bão hòa thường gặp, trong thực phẩm còn xuất hiện một lượng acid béo với cấu trúc ít gặp hơn. Các acid này thường không có vai trò quan trọng trong thực phẩm, và chỉ tìm thấy ở một số nguồn đặc biệt, chủ yếu trong các loại rau. Khác với các acid béo thông thường, các acid béo dạng này thường không có cấu trúc mạch thẳng, chuỗi hydrocarbon được hình thành từ một hay nhiều nhóm methyl và ethyl: acid béo mạch nhánh. Các acid béo mạch nhánh hiện diện chủ yếu trong vi sinh vật và một lượng nhỏ được tìm thấy trong sữa và mỡ của động vật nhai lại (trâu, bò…). Trong số này, acid ricinoleic (12-hydroxy-9-octadecenoic acid) là hydroxy acid quan trọng nhất, đây là thành phần chính của dầu hải ly (castor oil).

(ii) Triglycerid

Triglycerid là sản phẩm được tạo thành từ phản ứng của một phân tử glycerol với ba (3) phân tử acid béo (hình 1.2). Tùy thuộc vào acid béo gắn vào các vị trí trên mạch C của glycerol sẽ xác định đặc tính và tính chất của triglycerid:

- Triglycerid đơn giản: tạo thành từ 3 acid béo giống nhau.

- Triglycerid phức tạp: do acid béo khác nhau

Trên thực tế, dầu và mỡ đều là sản phẩm chủ yếu của triglycerid phức tạp. Sự phân bố của acid béo trong cấu trúc triglycerid đã được khám phá và nghiên cứu trong một thời gian dài, rất nhiều học thuyết khác nhau về khả năng liên kết này đã được đề nghị:

- “Thuyết phân bố ngẫu nhiên”: sự phân bố acid béo vào các vị trí khác nhau trong triglycerid hoàn toàn theo ngẫu nhiên.

- “ Thuyết phân bố cân bằng”: các acid béo có khuynh hướng phân bố rộng rãi ở tất cả các triglycerid.

- “Thuyết phân bố ngẫu nhiên có giới hạn”: sự phân bố acid béo vào các vị trí khác nhau trong triglycerid cũng theo quy luật ngẫu nhiên, tuy nhiên có một vài điểm giới hạn đặc biệt xảy ra trong dầu thực vật và mỡ động vật . Thí dụ: ở dầu thực vật, các acid béo bão hòa có xu hướng ester hóa ở vị trí số 1 và 3; trong khi sự gắn kết các acid này thường xảy ra ở vị trí số 2 trong mỡ động vật.

Hình 1.2. Cấu trúc triglycerid


6

(iii) Các thành phần phụ

Các acid béo tự do và mono- , diglycerid

Trong dầu mỡ, ngoại trừ thành phần chính là triglycerid còn có sự hiện diện của một lượng nhất định acid béo tự do (không liên kết với glycerl) và mono- , diglycerid. Trong cấu tạo của các mono- và diglycerid vẫn còn sự hiện diện của hai hay một nhóm hydroxyl (-OH), chúng được xem như dấu hiệu nhằm xác định sự tổng hợp không hoàn toàn triglycerid sinh học (quả chưa chín, hạt) hay dấu hiệu của quá trình phân giải lipid (lipolysis) sau thu hoạch do hoạt động của enzyme. Tuy nhiên, ngoài vai trò như chất chỉ thị chất lượng, mono- và diglycerid còn có một vai trò quan trọng đặc biệt nhờ vào khả năng liên kết mạnh của nó với các phần tử thân dầu và thân nước; chính vì thế mono- và diglycerid được sử dụng như một chất nhũ hóa trong rất nhiều thực phẩm.

Bên cạnh mono- và diglycerid, acid béo tự do là sản phẩm cuối trong quá trình phân giải lipid, là giảm chất lượng dầu cụng như sản phẩm thực phẩm.

Phospholipid

Trong hạt dầu bao giờ cũng có mặt phospholipid là một trong những thành phần lipid phức tạp chủ yếu, bao gồm khung glycerophosphate kết hợp với hai chuỗi acid béo dài đã được ester hóa ở vị trí C1 và C2, đồng thời một alcohol base gắn vào nhóm phosphate (hình 1.3).

R1, R2: acid béo

Hình 1.3. Cấu trúc của phospholipid


7

Phospholipid được phân thành 5 nhóm chính theo sự thay thế tự nhiên (X) trên acid glycerophosphoric:

(1) Phospholipidic acid (PA): không có thành phần thay thế

(2) Phospholipidyl ethanolamine (cephalin): PE

(3) Phospholipidyl choline (lecithine): PC

(4) Phospholipidyl serine: PS

(5) Phospholipidyl inositol: PI

Phospholipid là các hợp chất chứa dinh dưỡng dự trữ, cung cấp năng lượng cho các phản ứng trao đổi chất và tăng cường hô hấp của hạt. Trong công nghệ thực phẩm, phospholipid được sử dụng rộng rãi như một chất nhũ hóa , tác nhân kết dính (anti-spattering) và làm giảm độ nhớt trong nhiều thực phẩm. Nhiều hiệu quả đặc biệt của phospholipid đã được biết đến như ngăn cản hay chữa khỏi bệnh mất trí nhớ, viêm khớp và hàm lượng choloseterol trong máu cao. Tuy nhiên, cho đến ngày nay, các ích lợi của phospholipid về mặt dinh dưỡng đã không được khoa học chứng minh.

Trong hạt dầu, phospholipid nằm ở dạng liên kết phức tạp với glucid, protid và chỉ có khoảng 30% ở dạng tự do. Do đặc tính tan trong chất béo, khi khai thác dầu thực vật, phospholipid sẽ có mặt trong dầu.

Các hợp chất không có tính xà phòng hóa

Các hợp chất không có tính xà phòng hóa thường có mặt trong dầu mỡ với vai trò quan trọng là: sterol, tocopherol, hợp chất màu, sáp, hydrocarbon và vitamin.

Sterol: hợp chất hòa tan trong chất béo với cấu trúc căn bản từ steran (cyclopentanoperhydrophenantrene) (hình 1.4).


8

Hình 1.4. Cấu trúc của steran và sterol

Tùy theo nguồn gốc phát sinh, sterol được chia thành hai loại chính: sterol động vật (cholesterol) hay sterol thực vật (phytosterol: β-sitosterol). Hàm lượng sterol thay đổi trong khoảng từ 0,05-0,60%. Cholseterol được xem như một trong những nguyên nhân chính gây nên bệnh nhồi máu cơ tim. Chính vì thế, rất nhiều biện pháp làm giảm lượng cholesterol trong thực phẩm đã được nghiên cứu thành công trong những năm gần đây. Tuy vậy, cholesterol vẫn có một số chức năng cần thiết cho hoạt đống sống khi nó là thành phần chính của màng tế bào, chất dự đoán cho hoạt động của hormone steroid - hormone cần thiết cho quá trình lớn lên và phát triển của động vật hữu nhũ còn non.

Tocopherol: Tocopherol là chất chống oxy hóa tự nhiên rất quan trọng thuộc họ phenolic. Tocopherol cũng có đặc tính tan trong dầu, thường tồn tại ở dạng tự do. Tùy thuộc vào cấu tạo khác nhau của tocopherol (hình 1.5) mà đặc tính tương ứng cũng thay đổi; phụ thuộc mạch C chính bão hòa hay chứa 3 liên kết đôi, và phụ thuộc vào số nhóm cũng như vị trí nhóm methyl gắn kết trên mạch nhánh; có 4 loại tocopherol khác nhau: α-tocopherol (5,7,8-trimethyl), β (5,7-dimethyl), γ (7,8-dimethyl) và δ (8-methyl).

Hoạt tính chống oxy hóa của các tocopherol trong dầu và mỡ phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và sự hiện diện của các hợp chất nhiễm vào hệ thống. Tuy nhiên, hoạt động chống oxy hóa của các tocopherol cũng tùy thuộc vào vị trí cấu tạo:

δ > β = γ >α


9

Hình 1.5. Cấu trúc hóa học của các tocopherol

Các hợp chất màu (pigment): Sự khác nhau về màu sắc của các loại dầu và mỡ khác nhau phụ thuộc vào lượng hợp chất màu hòa tan trong dầu. Những hợp chất màu quan trọng nhất trong dầu mỡ là carotene, chlorophyll và gossypol.

- Carotene (hình 1.6) là nguồn cung cấp vitamine A - chất có hoạt tính chống oxy hóa và chống ung thư. Carotene hiện diện chủ yếu trong dầu cọ, đây chính là lý do chủ yếu làm cho dầu có màu vàng, cam hay đỏ.

- Chlorophyll cũng chính là nguyên nhân tạo cho dầu có màu xanh tối không mong muốn. Điều quan trọng là sự hiện diện của chlorophyll torng dầu là nguyên nhân chủ yếu làm cho dầu rất nhạy cảm với ánh sáng quang hợp, gây nên biến đổi chất lượng. Chính vì thế, trong quá trình tinh luyện các loại dầu có chứa nhiều chlorophyll (dầu olive), quá trình khử màu nhằm loại hợp chất này rất được quan tâm.

- Gossypol tạo màu đỏ nâu trong dầu hạt bông vải (cottonseed oil). Gossypol có cấu tạo là hợp chất phenol phức tạp, có mùi vị khó chịu, có tính độc. Do đó, cần tách loại hoàn toàn hợp chất này ra khỏi dầu và khô dầu.

Hình 1.6. Cấu trúc hóa học của các caroten quan trọng nhất


10

Hợp chất sáp: hiện diện chủ yếu trong dầu bắp và cải dầu. Về cấu tạo, sáp là ester của rược bậc một và ít thấy đối với rượu 2 chức. Sáp có nhiệt độ nóng chảy khá cao (tnc > 80oC), bền vững và rất khó tiêu hóa, sáp không có giá trị về mặt dinh dưỡng. Trong quá trình chế biến, sự tồn tại của hợp chất sáp trong dầu là nguyên nhân chủ yếu gây đục dầu. Ngay ở điều kiện nhiệt độ bình thường, chúng tồn tại ở các dạng tinh thể nhỏ li ti, trong một thời gian dài vẫn không lắng thành cặn, làm giảm giá trị cảm quan dầu. Các thông số đặc trưng của sáp được cho ở bảng 1.2.

Bảng 1.2: Các thông số đặc trưng của sáp

Thông số Giá trị

Chỉ số idoine 11,1-17,6

Hàm lượng acid béo tự do (FFA) 2,1-7,3 %

Phosphorus 0,01-0,15 %

Điểm nóng chảy 75,3-79,9oC

Việc tách sáp có thể được thực hiện bằng biện pháp đông hóa dầu ở nhiệt độ 5oC trước khi lọc.

Hợp chất mùi gốc hydrocarbon: bao gồm các alkan, alken (squalene, hình 1.7) và các hydrocarbon đa vòng có mùi (polycyclic acromatic hydrocarbons – PAHs). Các hợp chất alkan (C31-C33) hiện diện trong dầu thô với hàm lượng từ 40-100 ppb, giảm dần sau quá trình tinh luyện. Một số hợp chất mùi như squalene có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp mỹ phẩm. Squalene hiện diện chủ yếu trong dầu gan cá nhám góc (deep-sea dogfish, Squalus acanthus) và một số dầu cá khác; olive là dầu thực vật chủ yếu có sự hiện diện của squalene. Ngược lại, hầu hết các hydrocarbon đa vòng có mùi (PAHs) hiện diện ở hàm lượng lớn hơn 150 ppb trong hầu hết các dầu thực vật thô, chúng chỉ giảm nhẹ sau quá trình tinh luyện.

Hình 1.7. Cấu trúc hóa học của squalene

Vitamin hòa tan trong dầu: bên cạnh vitamin A (retinol) - hiện diện nhiều nhất ở dầu cá, trong dầu còn tìm thấy một số các vitamin khác với lượng ít hơn như vitamin D, vitamin E (α-tocopherol) và vitamin K (phytoenzymeadion). Các vitamin này rất cần thiết cho quá trình hấp thu của cơ thể người.


11

1.3. TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA DẦU MỠ

1.3.1. Tính chất vật lý

- Dầu mỡ nhẹ hơn nước, tỉ trọng 0,91-0,97. Mức độ không no càng lớn thì tỉ trọng càng lớn.

- Chỉ số khúc xạ 1,448-1,474 . Mức độ không no càng lớn thì chỉ số khúc xạ càng cao.

- Có tính nhớt khá cao.

- Tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như eter, benzen, hexan …

- Điểm nóng chảy của dầu mỡ thể hiện không rõ ràng, tùy thuộc vào tính chất của nguyên liệu tạo ra dầu mỡ: Khi dây acid béo càng dài, càng no thì độ nóng chảy của triglycerid càng cao, áp suất hơi càng kém do đó có ít mùi . Dầu mỡ với cấu tạo chủ yếu là triglycerid dây ngắn (dầu dừa) thì sự thủy phân sẽ phóng thích các acid béo tự do có khối lượng phân tử nhỏ, dễ bay hơi, gây mùi khó chịu. Cùng một chiều dài, dây carbon của acid nào có chứa nhiều nối kép thì có nhiệt độ nóng chảy càng thấp.

1.3.2. Tính chất hóa học của dầu mỡ Tính chất hóa học của dầu mỡ chủ yếu do phản ứng của triglycerid, có tác động đáng kể đến sự thay đổi chất lượng sản phẩm. 1.3.1.1 Phản ứng thủy phân và xà phòng hóa Trong điều kiện thích hợp, dầu mỡ dễ bị thủy phân theo phản ứng

C3H5(COOR)3 + 3H2O → 3RCOOH + C3H5(OH)3

Nếu có mặt một lượng kiềm (KOH, NaOH) thì sau phản ứng thủy phân, acid béo tác dụng với chất kiềm để tạo thành muối kiềm (xà phòng).

RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O Phương trình tổng quát:

C3H5(COOR)3 +3NaOH → 3RCOONa + C3H5(OH)3

1.3.2.2 Phản ứng cộng hợp Phản ứng này có tác dụng cộng hydro vào các nối đôi trên dây carbon của acid béo với sự hiện diện của chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi trên dây carbon, làm cho dầu mỡ ổn định hơn, hạn chế được các quá trình như oxy hóa, trùng hợp của dầu mỡ. Ngoài ra, phản ứng này còn có tác dụng giữ cho dầu không bị trở mùi khi bảo quản lâu.

-CH = CH - + H2 → - CH2 – CH2 – Phản ứng này có ý nghĩa thực tiễn quan trọng: đây chính là cơ sở lý thuyết cho quá trình chuyển đổi dầu từ thể lỏng sang thể rắn để sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt (margarine, shorterning…) Ngoài ra, thành phần acid béo của dầu thường chứa đồng thời acid oleic, acid linoleic, acid linolenic. Mặc dù acid linolenic có vai trò sinh học quan trọng, nhưng nó cũng là


12

nguyên nhân chính gây nên sự trở mùi của thực phẩm, vì thế quá trình hydro hóa chọn lọc để giảm bớt hàm lượng acid linolenic thường được tiến hành trong công nghệ chế biến dầu. 1.3.2.3 Phản ứng đồng phân hóa Dưới tác dụng của baz hòa tan trong rượu sẽ xảy ra sự đồng phân hóa (theo cả hai kiểu đồng phân hình học và vị trí, chương 5) các nối kép trên dây carbon, làm tăng tính khô của dầu. Sự đồng phân hóa có thể thực hiện với chất xúc tác Niken, nhiệt độ 180oC, Al2O3 tăng hoạt tính.

1.3.2.4 Phản ứng với rượu

Đây là phản ứng cơ bản để biến triglycerid thành ester metyl của acid béo nhằm để phân tích thành phần hóa học bằng sắc ký khí. 1.3.2.5 Phản ứng oxy hóa Những dầu mỡ có chứa nhiều acid béo không no sẽ dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí. Đa số các phản ứng xảy ra trên các nối đôi của carbon. Dầu mỡ chứa nhiều acid béo no có ưu điểm là dễ bảo quản, ít bị biến đổi nhưng lại có hệ số đồng hóa thấp. Từ đặc tính lý hóa của dầu mỡ nói chung, các nghiên cứu về hiện tượng trở mùi của dầu mỡ khi chúng được tồn trữ trong thời gian dài đã đưa ra hai nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự biến đổi này:

(i) Sự thủy phân giải phóng acid béo từ triglycerid Sự thủy phân này có thể xảy ra khi mạch carbon của triglycerid ngắn, hoặc dưới

tác dụng của enzyme lipase. (ii) Sự ôi dầu do phản ứng oxy hóa hóa học Phản ứng này xảy ra dể dàng với dây triglycerid có chứa nhiều nối kép. Nó

thường bắt nguồn tử phản ứng cộng oxy váo các nối kép hay xen vào Cα đối với nối kép để tạo ra các hydroperoxit. Các hydroperoxit này tiếp tục bị phân hủy để cho ra các sản phẩm sau cùng như các hợp chất carbonyl, aldehyd, aceton, alcohol. Tổng quát : Aldehyd

Ceton Acid Ester Alcohol

Chất béo + O2 ⇒ hydroperoxit ⇒ Việc tìm ra nguyên nhân gây biến đổi mùi trong quá trình bảo quản có ý nghĩa thực tế rất quan trọng, đây chính là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm làm thay đổi đặc tính dầu mỡ như ester hóa nội phân tử, hydrogen hóa…(chương 5).


13

1.4. PHÂN LOẠI DẦU MỠ THỰC PHẨM

Dầu và mỡ thực phẩm có thể được phân thành nhiều loại dựa vào thành phần và tính chất của các acid béo. Có thể chia dầu mỡ thành 9 nhóm chủ yếu:

1.4.1. Nhóm chất béo sữa

Chất béo thuộc nhóm này có nguồn gốc từ sữa động vật. Chất béo sữa có cấu tạo chủ yếu từ các acid béo mạch ngắn, không có nối đôi (C4:0, C6:0 và C8:0). Ngoài ra, trong chất béo sữa vẫn có sự hiện diện của các acid béo bão hòa mạch dài (C16:0 và C18:0) và acid béo không bão hòa có một nối đôi (C18:1). Do sự hiện diện đa dạng của các loại acid béo này mà chất béo sữa thường có điểm nóng chảy thấp, khoảng nhiệt độ nóng chảy rộng, thành phần triglycerid phức tạp hơn so với dầu thực vật. Với hầu hết các động vật, acid béo tồn tại chủ yếu ở dạng trans-. Chất béo sữa được sử dụng chủ yếu làm nguồn thức ăn cho người do giá thành cao.

1.4.2. Nhóm acid lauric (dầu dừa và dầu hạt cọ)

Nhóm chất béo này có tính chất rất khác biệt so với các loại dầu khác do sự hiện diện với mức độ cao của acid lauric (40-50% C12:0), kế đến là acid myristic và các acid béo bão hòa có 8,10 và 14 C. Điểm đặc trưng của nhóm này là sự hiện diện ở tỷ lệ rất thấp các acid béo không bão hòa, tương ứng với điểm nóng chảy rất thấp. Mặc dù vậy, nhóm dầu dừa và dầu cọ vẫn được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và trong chế biến margarine.

1.4.3. Nhóm bơ thực vật (bơ cacao)

Nhóm chất béo này có thành phần triglycerid và acid béo rất đặc biệt: chủ yếu từ các acid béo không no có 1 nối đôi như C18:1, C20:1, C24:3. Bơ thực vật có giá trị kinh tế cao, sử dụng chủ yếu trong chế biến chocolate và kẹo.

1.4.4. Nhóm mỡ động vật (mỡ heo)

Mỡ động vật được cấu tạo chủ yếu từ acid béo C16:0, C18:0 và các acid béo có mức độ không bão hòa trung bình. Nhóm chất béo này chứa một tỷ lệ mong muốn của triglycerid bão hòa hoàn toàn, tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của nó là sự hiện diện ở mức độ rất thấp các acid béo không bão hòa.

1.4.5. Nhóm dầu cá (dầu cá và dầu gan cá)

Dầu cá được tạo thành từ các acid béo không no có mạch carbon dài (chứa ít nhất 6 liên kết đôi). Chất lượng dầu cá cao, tuy nhiên nó là loại dầu có giá thành thấp nhất do khả năng bảo quản thấp:dầu cá không có tính ổn định, dễ biến đổi do quá trình oxy hóa nối đôi và phát sinh mùi không mong muốn.


14

1.4.6. Nhóm acid oleic và acid linoleic (dầu olive, dầu cọ, dầu bắp, dầu hướng dương)

Đây là nhóm dầu hiện diện phổ biến nhất. Acid béo tạo nên dầu nhóm này chủ yếu là C18:1 và C18:2. Lượng acid béo bão hòa trong nhóm dầu này chỉ chiếm tối đa 20%.

1.4.7. Nhóm acid linolenic (dầu đậu nành, dầu hạt lanh)

Đặc điểm quan trọng của dầu đậu nành và dầu hạt lanh là sự hiện diện ở hàm lượng cao acid linolenic (C18:3). Do mức độ không bão hòa cao, các dầu này rất nhạy cảm với các chất oxy hóa, điều này dẫn đến các biến đổi không mong muốn về mùi và vị. Ngoại trừ dầu đậu nành, dầu hạt lanh không được sử dụng phổ biến cho chế biến thực phẩm.

1.4.8. Nhóm acid erulic (C22:1)

Dầu thuộc nhóm này có hàm lượng cao (40-50%) acid erulic (C22:1), hiện diện chủ yếu trong hạt bông vải. Một số giả thiết cho rằng một số các biến đổi sinh lý không mong muốn trong cơ thể người do sự tham gia của acid erulic. Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm các loại nguyên liệu cho dầu có hàm lượng erulic thấp vẫn được quan tâm.

1.4.9. Nhóm hydroxy acid

Các nghiên cứu cho thấy, nhóm hydroxy acid chỉ hiện diện trong dầu hải ly (castor oil): triglycerid của glycerin chủ yếu (90%) với acid ricinoleic (12-hydroxyoctadec-9-enoic acid). Dầu hải ly không được sử dụng cho chế biến thực phẩm.


15

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU CHẾ BIẾN DẦU MỠ

2.1. HẠT CHỨA DẦU (SEED OILS)

Đặc điểm quan trọng của hạt dầu là độ ẩm thấp, ngăn cản sự biến đổi cơ học và sự phá hủy của côn trùng. Dựa vào ưu điểm này, dầu thường không được tách chiết sớm ra khỏi hạt dầu mà sẽ được bảo quản trong hạt nhằm ngăn cản các biến đổi không mong muốn của dầu thô. Hầu hết các hạt rau quả… đều chứa dầu nhưng chỉ những nguyên liệu có hàm lượng dầu cao mới được sử dụng trong quá trình sản xuất dầu. Tuy nhiên, một số các hạt lại có khả năng sử dụng cho trích ly dầu là thành phần loại ra của quá trình sản xuất một sản phẩm khác (hạt cà chua trong chế biến nước cà chua hay hạt nho trong sản xuất rượu vang).

Nhược điểm của việc sản xuất dầu từ hạt dầu là: Dầu trong hạt dầu không nằm ở dạng tự do, bên ngoài mà được nhốt trong các khe vách bên trong tế bào, quá trình tách chiết dầu không thể tiến hành trực tiếp mà phải qua các khâu chuẩn bị phức tạp. Một số hạt có hàm lượng dầu cao nhưng quá trình trích ly dầu có thể kèm theo sự giải phóng một số hợp chất không mong muốn, khó phân tách khỏi dầu.

Một số hạt dầu sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất dầu:

2.1.1. Dầu dừa

Thu được từ cơm dừa khô (Cocos nucifera, họ Palmae.). Cây dừa có thể trồng và phát triển ở vùng vành đai từ 20o vĩ Bắc đến 20o vĩ Nam của xích đạo, nhiệt độ thích hợp cho quá trình phát triển là 30oC. Chính nhờ vào nhiệt độ cao của những vùng trồng dừa, người ta có thể sử dụng ánh nắng mặt trời cho quá trình làm khô cơm dừa, ngoài ra, nguồn nhiên liệu từ vỏ dừa cũng được tận dụng- đây chính là nguyên nhân làm cho dầu dừa thường chứa các hợp chất hydrocarbon đa vòng. Dầu dừa thuộc nhóm acid lauric. Nhờ vào khối lượng phân tử của triglycerid ở mức trung bình, dầu dừa có nhiệt độ nóng chảy thấp (24-27oC). Ngoài ra, mức độ không bão hòa trong dầu dừa thấp (<10%), dầu dừa ít bị các biến đổi oxy hóa làm phát triển mùi ôi.

2.1.2. Dầu hạt cọ (Palm kernel oil, PKO)

Thu được từ hat của cây cọ dầu (Elaels guineensis), có tính chất tương tự dầu dừa. Dầu hạt cọ có mức độ acid béo không bão hòa cao hơn dầu dừa, nhờ đó chỉ số Iod của dầu hạt cọ thay đổi trong khoảng từ 13-23 và nhiệt độ đông đặc từ 20-24oC.

2.1.3. Dầu “ babussa”

Dầu “ babussa” được sản xuất từ cây họ cọ babussa (Orbignya speciosa) có nguồn gốc Brazil. Loại dầu này cũng thuộc nhóm acid lauric. Trữ lượng dầu trong babussa cao, tuy nhiên địa hình trồng các loại cây này chủ yếu ở các vùng rừng mưa nhiều, giao thông không thuận lợi, do đó việc phát triển sản xuất dầu từ babussa còn chưa được chú ý khai thác.


16

2.1.4. Bơ cacao

Đây là loại bơ thực vật quan trọng nhất. Bơ cacao có màu vàng nhạt, thu được từ hạt của cây cacao nhiệt đới Theobroma cacao (họ Stercuiliaceae). Bơ cacao có mức độ acid béo bão hòa cao, do đó bơ cacao có thể đông đặc ở ngay nhiệt độ thường (30-35oC).

2.1.5. Các loại bơ thực vật khác

Nhóm này chỉ chiếm một lượng nhỏ và được sử dụng như chất thay thế bơ cacao (cocoa butter equilivalent – CBE):

(i) Mỡ bomeo (Bomeo tallow; illipe butter): được tách chiết từ cây Shorea stenoptera ở Malaysia. Bomeo tallow còn được gọi là “bơ xanh” do sản phẩm có màu xanh nhạt. Loại bơ này có tính chất gần giống với bơ cacao nhất khi so sánh với các loại bơ khác.

(ii) Bơ shea: thu được từ cây hạt mỡ ở Tây phi (Butyrospermum parkii), có mức độ acid béo không bão hòa cao hơn khi so sánh với bơ cacao. Việc phân tách tạo stearin từ bơ shea này có thể tạo ra sản phẩm thay thế bơ cacao (CBE).

2.1.6. Dầu hướng dương

Được chiết tách từ hạt cây hướng dương (Helianthus annuus L., họ Compositae). Hướng dương thường sống ở những vùng khí hậu ôn hòa như Mỹ, Châu Âu và Trung Quốc. Việc trồng và chế biến các sản phẩm từ hướng dương được phát triển mạnh trong suốt 25 năm qua nhờ vào sự hiện diện ở hàm lượng cao của acid linoleic – thành phần dinh dưỡng quan trọng cho cơ thể. Trong quá trình tách chiết dầu, hạt hướng dương thường phải trải qua quá trình xử lý sơ bộ nghiêm ngặt, xay xát loại bỏ lớp vỏ bên ngoài hạt nhằm làm giảm tối đa thành phần sáp hiện diện trong dầu sau quá trình thu hồi. Dầu hướng dương có thể thu được bằng cả hai biện pháp: ép bằng sức nước và trích ly. Quá trình tinh luyện dầu hướng dương là khâu đặc biệt quan trọng nhằm loại bỏ các thành phần không mong muốn có mặt trong dầu do quá trình trích ly hay ép. Dầu hướng dương thuộc nhóm acid oleic-linoleic, chứa hơn 85% acid béo không bão hòa, trong đó hơn 2/3 là acid linoleic (C18:2). Điểm đông đặc của dầu hướng dương là -15oC, chỉ số iod từ 110-145. Sau quá trình trích ly, trong khô hay bã dầu hướng dương còn chứa khoảng 40-45% protein – đây là nguồn thích hợp cho việc chế biến thức ăn gia súc.

2.1.7. Dầu cây rum (Safflower)

Được sản xuất nhờ quá trình ép hay trích ly hạt cây rum Carthamus tinctorius L. (họ Compositae). Loại cây này có nguồn gốc chủ yếu từ Ai cập, Đông Á và một số vùng phía tây Hoa Kỳ, sau đó được phát triển với một thời gian dài ở nhiều nơi nhằm phục vụ cho việc sản xuất dầu. Ngày nay, vai trò quan trọng của cây rum đã thay đổi đáng kể, nguyên nhân chủ yếu do sự phát minh ra màu aniline; đồng thời màu dầu sậm,


17

khác màu vàng nhạt không còn được ưa chuộng. Dầu rum có giá trị dinh dưỡng rất cao do có hàm lượng acid linoleic lớn nhất (>80%), đây là nguồn quan trọng cho việc cung cấp acid linoleic tinh khiết. Tuy nhiên, phần khô và bã dầu rum hầu như không có giá trị dinh dưỡng.

2.1.8. Dầu hạt bông vải

Chế biến từ sản phẩm phụ (phần thải) của quá trình sản xuất bông. Trữ lượng sản xuất bông trên thế giới rất lớn, kèm theo đó một lượng lớn hạt bông chứa tỷ lệ dầu cao được loại ra. Ai Cập, Hoa Kỳ, Trung Quốc và Nga là những nước đã và đang chế biến dầu từ hạt bông vải. Ở Châu Âu, dầu hạt bông chiếm tỷ lệ lớn nhất. Tuy nhiên, do tính chất của dầu bông vải có chứa gossypol (hình 2.1) - hợp chất đa vòng tạo mùi vị khó chịu, khi kết hợp với protein hình thành hợp chất không thể tiêu hóa, gây độc. Do đó, việc tiền xử lý và tinh luyện dầu bông luôn được quan tâm. Dầu bông vải thuộc nhóm acid oleic-linoleic; mặc dù thành phần dầu có chứa một tỷ lệ tương đối cao các acid béo không bão hòa có nhiều nối đôi, dầu bông cũng chứa lượng acid béo bão hòa cao nhất trong nhóm hạt dầu. Dầu bông vải có thể được sử dụng trong nấu nướng hàng ngày (cooking oil, salad oil) hay trong công nghiệp chế biến margarine, shortening.

Hình 2.1. Cấu tạo của gossypol

2.1.9. Dầu thuộc họ cải dầu (rapeseed, colza)

Thu được từ hạt của cây cải dầu Brassica napus L. và B. campestis L. (họ Cruciferae.). Cây cải dầu phát triển chủ yếu ở những vùng khí hậu ôn đới hay khí hậu lạnh: Đông và Tây Âu, Canada, Ấn Độ và Trung Quốc. Cải dầu chứa hàm lượng cao acid erulic, mặc dù hợp chất này không có tác hại về dinh dưỡng, tuy nhiên các nghiên cứu tìm các loại dầu thuộc họ này với lượng acid erulic thấp vẫn được quan tâm. Dầu “Canola” là loại dầu từ hạt cải dầu phổ biến nhất hiện nay. Có 3 kiểu phổ biến của dầu loại này:

(i) Dầu có hàm lượng acid erulic cao: 20-55% acid erulic

(ii) Dầu có hàm lượng acid erulic thấp: 0-5% acid erulic

(iii) Dầu không chứa acid erulic


18

Một đặc điểm quan trọng của dầu nhóm này là mức độ chuyển hóa đường thấp. Bã dầu là nguồn thích hợp cho việc chế biến thức ăn gia súc, tuy nhiên loại có hàm lượng acid erulic cao không thích hợp cho cừu và gia cầm. Hàm lượng chất xơ cao cũng là một điểm đặc biệt của họ cải dầu.

2.1.10. Dầu bắp (corn oil)

Được chiết tách từ phần phôi (hạt bắp) của Zea mays. Dầu bắp thô có màu đỏ sậm do sự hiện diện của hợp chất carotene và xantophyllic. Dầu bắp chứa một lượng tương đối cao (1-3%) phospholipid và những hợp chất không có đặc tính của dầu khác, chủ yếu là sterol (≥ 1%). Dầu bắp cũng thuộc nhóm acid oleic-linoliec với mức độ acid béo không bão hòa cao, được sử dụng chủ yếu trong chế biến dầu ăn.

2.1.11. Dầu đậu nành (soybean oil)

Đây là sản phẩm của quá trình ép hay trích ly hạt đậu nành Glycine max (L.) merill (họ Leguminosae). Đậu nành là nguồn cung cấp dầu thực vật chủ yếu cho việc chế biến thực phẩm của con người. Đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc, nhưng ngày nay, nguồn cung cấp đậu nành và dầu đậu nành chủ yếu từ Mỹ và các nước thuộc Châu Mỹ. Chỉ bắt đầu trồng đậu nành từ khoảng năm 1970, hiện nay Nam Mỹ đã cung cấp khoảng 25% sản lượng đậu nành trên thế giới. Mặc dù quá trình ép dầu thu được hiệu suất vẫn khá cao, tuy nhiên quá trình này thường đi kèm với các biến đổi không mong muốn về chất lượng: một số thành phần độc hại thu được cùng với dầu trong quá trình ép… Chính vì thế, chiết tách dầu bằng biện pháp trích ly hiện đang được sử dụng rộng rãi, quá trình ép chỉ được tiến hành ở quy mô nhỏ. Dầu đậu nành thuộc nhóm acid linilenic; trong thành phần chứa hàm lượng acid linolenic rất cao khi so sánh với các loại dầu khác. Thêm vào đó, quá trình hydrogen hóa dầu đậu nành cũng thường được áp dụng trong chế biến margarine và shortening. Bã đậu nành sau trích ly là nguồn cung cấp protein và các chất dinh dưỡng cần thiết cho gia súc.

2.1.12. Dầu đậu phộng (peanut oil)

Dầu phộng là một trong 5 loại dầu ăn quan trọng nhất trên thế giới. Dầu phộng thu được nhờ vào quá trình tách chiết dầu từ nhân hạt cây đậu phộng Arachis hypogea- đây là loài cây trồng phổ biến ở Châu Phi, Ấn Độ và Trung Quốc. Dầu đậu nành được sử dụng chủ yếu cho nhu cầu thực phẩm: dầu chiên nấu, shortening, margarine, dầu trộn (salad oil). Đặc tính quan trọng của dầu phộng là sự hiện diện ở hàm lượng thấp acid béo bão hoà, trong khi đó lại rất giàu acid béo không no chứa 1 nối đôi (chủ yếu là acid oleic). Do các triglycreid này có độ nóng chảy cao, khi nhiệt độ dầu giảm xuống 5oC, dầu phộng bị vẩn đục do sự tạo gel trong dầu; tuy nhiên quá trình đông hóa có thể được áp dụng để làm trong dầu. Một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị dinh dưỡng của dầu là sự nhiễm độc tố aflatoxin B1, B2, G1 và G2 (hình 2.2) do điều kiện môi trường làm phát sinh nấm mốc. Việc di chuyển độc tố từ bột đậu


19

phộng nghiền rất khó thực hiện do chúng có khả năng chịu đến nhiệt độ 300oC; tuy nhiên sự hiện diện của các độc tố này trong dầu có thể loại bỏ dễ dàng trong quá trình tinh luyện.

Hình 2.2. Aflatoxin

2.1.13. Dầu hạt lanh (linseed oil)

Thu được từ hạt cây lanh Linium usisitatissimum, có thể phát triển ở hầu hết các vùng nhiệt độ khác nhau trên thế giới, tập trung nhiều nhất ở Mỹ, Argentina, Ấn độ và Nga. Khi giá nhập khẩu sợi cotton vào thị trường châu Âu ngày càng giảm dần và giống cây trồng phải du nhập từ Mỹ, giá trị kinh tế của sợi lanh cũng suy giảm nhanh chóng. Chính vì thế, việc khai thác giá trị của hạt lanh được quan tâm. Dầu thô từ hạt lanh có thể thu được bằng cả hai biện pháp: ép và trích ly bằng dung môi. Do sự hiện diện của acid linolenic trong dầu lanh ở hàm lượng cao (>50%), dầu hạt lanh được sử dụng chủ yếu như nguồn nguyên liệu trong sản xuất sơn, vecni cũng như các sản phẩm công nghiệp khác. Tuy nhiên, ở một số quốc gia, đặc biệt là Ấn Độ, hơn 40% dầu lanh được sản xuất nhằm phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ của con người.

2.1.14. Dầu hạt vừng (mè, sesame oil)

Đây là loại dầu có giá trị dinh dưỡng cao do sự hiện diện của hơn 75% acid béo không bão hòa trong dầu, đặc biệt là tỷ lệ cân bằng của acid oleic và acid linoleic (Omega 6) . Dầu vừng thu được chủ yếu nhờ vào quá trình ép hạt vừng Sesamum indicum, được trồng và phát triển nhiều ở Ấn Độ và Trung Quốc; một số nơi khác như Châu Âu, Châu Mỹ cũng sử dụng hạt vừng và dầu vừng với số lượng ít. Đây là nguyên nhân chính làm cho giá dầu vừng thường rất đắt.

2.1.15. Một số dầu từ hạt cho dầu không phổ biến

Bên cạnh các loại hạt dầu phổ biến, một số nguyên liệu khác cũng được sử dụng trong công nghệ chế biến dầu với số lượng ít:

- Dầu hạt nho (Vitis vinifera (L.), họ Vilaceae): chứa hàm lượng acid linoleic khá cao, tính chất tương tự dầu hạt hướng dương.


20

- Dầu từ hạt phỉ (Hazel-nut – Corylus avellana (L.) Gaertn, họ Betulaceae) và dầu hạnh (Prunus dulcis (Mill.) D.A. Webb. họ Rosaceae): thuộc nhóm acid oleic – linoleic.

- Dầu bông gạo (kapok – Ceiba pentandra (L.) Gaertn, họ Bombacaceae): tính chất gần như tương đồng với dầu hạt bông (cottonseed oil).

- Dầu cây óc chó (walnut-tree, Juglans regia (L.), họ Juglandaceae): thành viên của nhóm acid linolenic. Dầu cây óc chó chỉ được sản xuất và tiêu thụ rất ít, chủ yếu ở môt số gia đình thượng lưu.

- Một số loại dầu khác vẫn được sản xuất tùy vào tập quán từng quốc gia như dầu mustard, dầu gạo, dầu hạt olive…

2.1.16. Các nguồn dầu mới

Đây chính là các nhóm dầu có tầm quan trọng ở mỗi địa phương hay khu vực, quốc gia, nhưng không được sản xuất và tiêu thụ phổ biến trên thế giới:

- “ Crambe oil” (Crambe abyssinica Hochst. ex R.E. Fries và C. hispanica, họ Brassicaceae) với hàm lượng cao acid erucic, sử dụng chủ yếu cho mục đích kỹ thuật.

- Dầu cây anh thảo (evening primrose oil – Oenothera biennis họ Onagraceae): chứa hàm lượng cao Omega 6 (6,9,12 – octatrienic acid).

- Chất béo có nguồn gốc vi sinh: chứa các thành phần đặc biệt, được sử dụng cho thực phẩm và ứng dụng kỹ thuật.

2.2. CÂY CHỨA DẦU (OILS FROM OIL-BEARING TREES)

Dầu thô thuộc nhóm này có nguồn gốc chủ yếu từ phần thịt quả của các cây chứa dầu. Quá trình chiết tách dầu từ thịt quả cần đáp ứng các yêu cầu đặc biệt: chất lượng dầu thu được càng cao khi dầu được chiết tách từ quả tươi, ngay sau thu hoạch. Các tác động cơ học lên bề mặt quả sau thu hoạch là nguyên nhân chính làm phá hủy màng tế bào, điều này làm gia tăng hoạt động của enzyme, thúc đẩy quá trình thủy phân lipid hay các hư hỏng khác xảy ra nhanh chóng.

2.2.1. Dầu olive (olive oil)

Đây là loại dầu được sản xuất và tiêu thụ rất phổ biến trên thế giới, đặc biệt là các quốc gia vùng Địa Trung Hải. Dầu olive thu được do quá trình tách ép phần thịt quả olive Olea europaea (L.) (họ Oleaceaei). Trong thành phần dầu olive chứa hơn 80% acid oleic, tuy nhiên tỷ lệ acid béo không bão hòa mạch dài rất thấp. Điểm đặc biệt của dầu olive là sự thay đổi lớn thành phần acid béo trong dầu theo vùng trồng nguyên liệu. Một số dầu olive từ giống nguyên liệu tốt có thể sử dụng trực tiếp mà không cần


21

qua công đoạn tinh luyện (virgin state). Ngoài ra, tùy thuộc vào quá trình tách ép, chất lượng dầu olive thay đổi khác nhau, có thể chia làm 3 nhóm:

(i) Hàm lượng acid béo tối đa 1%

(ii) Hàm lượng acid béo tối đa 1,5 %

(iii) Hàm lượng acid béo tối đa 3,5 %

2.2.2. Dầu cọ (palm oil)

Sản phẩm từ quả của cây cọ (Elaeis guineensis), một trong hai loại cây trồng cho dầu quan trọng nhất trên thế giới (cùng với dừa). Cọ có nguồn gốc từ Guinea, Tây Phi nhưng ngày nay, cọ được trồng và phát triển chủ yếu ở các nước nhiệt đới ở gần đường xích đạo (Đông Nam Á, Châu Phi, Trung và Nam Mỹ). Việc trồng cọ và chế biến dầu cọ gia tăng mạnh mẽ trong 3 thập niên gần đây. Malaysia và Indonesia là 2 quốc gia sản xuất dầu cọ hàng đầu thế giới. Sản lượng sản xuất dầu cọ hiện nay là: 6 tấn dầu cọ/ 30 tấn buồng cọ tươi/ hectar/ năm.

Quả cọ là nguồn nguyên liệu đặc biệt trong chế biến dầu cọ do tính chất rất đặc trưng của nó: dầu có thể được tách chiết từ cả hạt cọ và phần thịt quả (pulp, mesocarp). Một vấn đề cần quan tâm là lượng dầu tách chiết cần di chuyển ra ngay, nhằm tránh hiện tượng hút dầu lại vào trong nguyên liệu. Lượng dầu cọ thu được trên thực tế chủ yếu từ phần thịt quả, dầu từ hạt cọ chỉ chiếm từ 10-12% tổng lượng dầu cọ thu được.

Thành phần acid béo chủ yếu trong dầu cọ là acid palmitic và acid oleic (khoảng 80% tổng acid béo trong dầu). Chính vì thành phần đặc biệt này, dầu cọ thường bị phân tách thành 2 phần riêng biệt: lỏng và rắn ở nhiệt độ phòng.

Ngoài ra, dầu cọ còn rất dễ bị biến đổi do họat động của các enzyme thủy phân trong suốt thời gian sau thu hoạch và chế biến, nguyên nhân chủ yếu là do sự hiện diện ở nồng độ cao các acid béo tự do (20-25%) trong dầu; việc chiết tách dầu với kỹ thuật hiện đại có thể làm giảm bớt lượng acid béo tự do này, tuy nhiên sự hiện diện của chúng trong dầu cọ vẫn cao hơn các loại dầu khác. Do hàm lượng carotene cao (0,05-0,2%) nên dầu cọ thường có màu đỏ cam đậm. Chính vì lý do này, quá trình tẩy trắng và trung hòa nhằm làm giảm lượng acid béo tự do là hai tham số chất lượng quan trọng nhất trong quá trình tinh luyện dầu cọ:

- Đối với dầu cọ có nguồn gốc Châu Phi:

+ Tẩy trắng hoàn toàn: hàm lượng acid béo tự do ≤ 2,5%

+ Tẩy trắng thông thường: hàm lượng acid béo tự do = 4-5%

- Đối với dầu cọ có nguồn gốc từ Đông Nam Á:


22

+ Chất lượng đặc biệt: hàm lượng acid béo tự do = 1-2 %

+ Hạn chế quá trình oxy hóa ở mức thấp nhất: hàm lượng acid béo tự do ≤ 2,5%

+ Tiêu chuẩn: hàm lượng acid béo tự do = 3-5 %

Dầu cọ có tính chất vật lý đặc biệt là trong khoảng nhiệt độ gần 20oC, dầu cọ sẽ tồn tại ở trạng thái bán rắn (semi-solid). Chính vì nguyên nhân này, dầu cọ thường được sử dụng trong chế biến shortening, margarine thực vật – được dùng làm môi trường truyền nhiệt tốt cho quá trình chiên một số loại thực phẩm bằng biện pháp nhúng trong dầu, đồng thời tạo giá trị cảm quan cho sản phẩm (giúp bề mặt sản phẩm khô ráo sau khi chiên). Ngoài ra, dầu cọ còn được sử dụng trong công nghiệp chế biến bánh kẹo.

Mặc dù màu nhạt thường được người tiêu dụng ưa chuộng, tuy nhiên ở một số nơi màu đỏ đặc trưng của dầu cọ do sự hiện diện của caroten và tocopherol vẫn được duy trì.

2.2.3. Dầu bơ

Dầu bơ nhận được từ phần thịt quả của cây bơ (Persea gratissima gaertueri), được trồng chủ yếu ở vùng Địa Trung Hải và vùng phía Nam Hoa Kỳ. Giống như dầu cọ, thành phần acid béo chủ yếu của dầu bơ là acid palmitic và acid oleic, trong đó acid oleic chiếm ưu thế. Tuy vậy, dầu bơ không có tầm quan trọng trong công nghệ thực phẩm, nó được ứng dụng chủ yếu trong công nghệ mỹ phẩm.

2.3. MỠ ĐỘNG VẬT (ANIMAL FATS)

Mỡ động vật có thể phân thành 2 nhóm chính: mỡ sữa (chất béo sữa) và mỡ nấu chảy của động vật.

2.3.1. Chất béo sữa

Nguồn mỡ sữa chủ yếu là chất béo của sữa bò. Các loại sữa khác hầu như không có tầm quan trọng trong quá trình cung cấp chất béo. Thành phần acid béo trong mỡ sữa bò phụ thuộc vào chế độ ăn của con vật. Ở những nơi bò được nuôi theo kiểu công nghiệp, mặc dù nguồn thức ăn được ổn định trong suốt mùa đông, chất lượng bơ mùa đông và bơ mùa hè vẫn có sự khác biệt lớn. Ngoài ra, thành phần mỡ sữa cũng có sự khác biệt khi lượng mỡ trong cơ thể của bò khác nhau.

2.3.2. Mỡ nấu chảy (mỡ thắng)

Đây là sản phẩm phụ của quá trình chế biến thịt. Đặc điểm quan trọng của mỡ thắng là sự hiện diện của một lượng lớn acid béo bão hòa, ngoài ra trong mỡ còn chứa rất ít chất chống oxy hóa tự nhiên và chứa hàm lượng cao cholesterol, điều này làm cho mỡ rất nhạy cảm với sự oxy hóa, kèm theo đó là nhu cầu sử dụng mỡ thắng cho thực phẩm đang giảm dần.


23

- Mỡ heo: Theo định nghĩa của Codex, mỡ heo là phần mỡ thắng thu được từ phần mô mỡ tươi, đã được làm sạch của heo có sức khoẻ tốt, giết mổ đúng cách nhằm phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ của con người, được đảm bảo bởi luật thực phẩm cũng như các quy định của mỗi quốc gia. Phần mô mỡ này không bao gồm xương, da, tai, móng, nội tạng, khí quản, phần mỡ rời, mỡ váng, những phần thừa từ mô cơ và máu.

Nhờ vào quá trình ester hóa nội phân tử, thành phần của mỡ heo được thay đổi một phần nhằm chế biến shorterning, sử dụng trong công nghệ chế biến bánh.

Mỡ heo có khoảng nhiệt độ nóng chảy rộng nhờ vào sự phân bố đặc biệt của triglycerid.

Ngoài nhu cầu thực phẩm, mỡ heo còn đựơc sử dụng trong công nghệ sản xuất dầu bôi trơn (white grease).

- Mỡ bò và các động vật nhai lại khác: Tỷ lệ acid béo bão hòa trong mỡ bò cũng như các động vật nhai lại khác lớn hơn so với mỡ heo. Giống như mỡ thỏ, trong mỡ động vật nhai lại còn chứa một lượng khá lớn các acid béo có cấu trúc không đặc trưng như acid béo mạch nhánh, acid béo có số Carbon lẻ. Chính vì lý do này, mỡ động vật nhai lại không được sử dụng cho mục đích thực phẩm, tuy nhiên quá trình chiết phân đoạn loại mỡ này có thể tách ra được olein và stearin - ứng dụng trong công nghiệp.

2.4. DẦU TỪ ĐỘNG VẬT BIỂN (MARINE OILS)

Thuật ngữ “marine oil: dầu từ động vật biển” được sử dụng để chỉ các loại dầu của tất cả động vật sống dưới nước: cá hay động vật có vú khác (cá heo…). Dầu từ động vật biển (chủ yếu là dầu cá) thường là sản phẩm phụ trong quá trình khai thác và sử dụng cá như nguồn cung cấp protein. Tuy nhiên, một số loại cá lại được khai thác cho mục đích chính là sản xuất dầu. Có rất nhiều loài cá có khả năng cung cấp dầu: từ loài cá nhỏ như cá sardine đến các động vật hữu nhũ có trọng lượng lớn như cá voi. Trong thành phần của dầu cá chứa một tỷ lệ lớn acid béo không no mạch dài (C ≥ 20), chính vì lý do này dầu cá rất nhạy cảm với các phản ứng biến đổi chất lượng dầu. Dầu cá chỉ được sử dụng trong chế biến thực phẩm sau quá trình tinh luyện nghiêm ngặt.

- Dầu cá voi: thu được từ phần mô sụn và nội tạng của cá voi. Dầu cá voi chứa các acid béo không bão hòa cao do đó có giá trị sinh học rất lớn. Tuy nhiên, do bộ luật bảo vệ động vật biển, nhằm hạn chế việc khai thác cá voi bằng các biện pháp săn bắn trái phép hay cá voi bị kiệt sức trên biển do điều kiện khách quan: thiên tai…việc sử dụng dầu cá voi ngày nay không còn đóng vai trò quan trọng.

- Dầu cá biển nhỏ: dầu thu được từ các loài cá biển nhỏ này thường chứa nhiều acid béo không bão hòa hơn khi so sánh với dầu cá voi. Thành phần của dầu thay đổi theo nguồn nguyên liệu. Các loại dầu cá quan trọng nhất là dầu thu được từ cá sardine vùng California (Sardinops sagax caerulea, họ Clupeidae),


24

cá sardine Nhật Bản (Sardinops melanostictus, họ Clupeidae), dầu cá mòi (Brevoortia tyrannus, họ Clupeidae) và dầu cá trích (Clupea harengus, họ Clupeidae).

Tỷ lệ acid béo không bão hòa mạch dài cũng khá cao, phụ thuộc vào loại cá và môi trường sống: khi nhiệt độ môi trường nước càng lạnh, hàm lượng acid béo không bão hòa mạch dài càng cao. Chính vì sự hiện diện của acid béo không bão hòa này, dầu cá thường được làm gia tăng “độ cứng” (to be hardened) trước khi sử dụng do quá trình biến đổi này sẽ cải thiện được khả năng bảo quản sản phẩm, làm giảm xu hướng ôi hóa dầu.

- Dầu gan cá tuyết: điểm đặc biệt trong thành phần dầu cá tuyết (Gadus morhua (L), họ Gadidae) là sự hiện diện ở hàm lượng cao vitamin A và vitamin D


25

Chương III. KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU THÔ

3.1. SẢN XUẤT DẦU TỪ HẠT CHỨA DẦU

3.1.1. Bảo quản và sơ chế hạt dầu

3.1.1.1. Nguyên nhân gây hư hỏng hạt dầu trong quá trình bảo quản

Một trong những nguyên liệu chủ yếu dùng để chế biến dầu là những loại hạt có hàm lượng chất béo cao như: đậu phộng, đậu nành, mè, thầu dầu, hướng dương,...Tất cả những loại hạt này đều phải qua quá trình sơ chế và bảo quản mới đến khâu chuẩn bị. Trong quá trình bảo quản, nguyên liệu có thể bị hư hỏng do các nguyên nhân sau:

- Sự hô hấp,

- Hoạt động của vi sinh vật, enzyme,

- Do phản ứng hóa học,

- Do sâu mọt, chim, chuột.

(i) Sự hô hấp của hạt

Hô hấp là biểu hiện hoạt động sống của hạt cũng như bất kỳ cơ thể sống nào khác. Đây chính là quá trình trao đổi các chất dự trữ bên trong hạt với môi trường bên ngoài (chủ yếu là không khí), nhờ đó sự sống của hạt được duy trì.

Sau thu hoạch, quá trình hô hấp của hạt vẫn tiếp diễn. Thông qua quá trình trao đổi chất, các chất dự trữ trong hạt bị đốt cháy, tiêu hao dần và giải phóng ra năng lượng do sự oxy hóa. Chất dễ bị oxy hóa trước tiên là các glucid, sau đó là protein, chất béo. Quá trình oxy hóa các chất này trong hạt xảy ra phức tạp, qua nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là khí CO2, nước và kèm theo đó là một lượng nhiệt lớn được phóng thích. Oxy không khí là tác nhân quan trọng nhất trong tất cả các phản ứng này. Mặc dù vậy, sự hô hấp của hạt có thể xảy ra trong cả hai điều kiện đầy đủ oxy (hô hấp hiếu khí) hoặc thiếu oxy (hô hấp yếm khí).

Khi hạt được bảo quản trong điều kiện bình thường (đúng tiêu chuẩn), hoạt động sống của hạt rất yếu, sự tiêu hao các chất không đáng kể. Khi các hoạt động sống của hạt được kích thích, tăng cường thì quá trình hô hấp của hạt được tăng lên, chất dinh dưỡng của hạt bị mất đi nhanh chóng. Để theo dõi tình trạng hạt trong quá trình bảo quản, hai chỉ số thường dùng là cường độ hô hấp và hệ số hô hấp.

- Cường độ hô hấp: đặc trưng bằng lượng oxy hạt hấp thụ vào và lượng CO2 do hạt thải ra trong một đơn vị thời gian.

- Hệ số hô hấp: là tỉ số thể tích khí CO2 thải ra và thể tích khí oxy hạt hấp thu vào trong một đơn vị thời gian.


26

Hoạt động sống của hạt, hay cường độ hô hấp của hạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng chủ yếu là độ ẩm và nhiệt độ.

Thực tế cho thấy, hoạt động sống của hạt biến đổi rất nhạy với độ ẩm. Khi hạt có độ ẩm chuẩn thì cường độ hô hấp không đáng kể. Khi độ ẩm của tăng lên thì cường độ hô hấp bắt đầu tăng nhanh.

Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cường độ hô hấp của hạt có giới hạn hơn. Khi hạt có độ ẩm thích hợp cho hoạt động sống thì trong khoảng nhiệt độ 50-70oC, cường độ hô hấp tăng dần.Trên 70oC, cường độ hô hấp giảm dần, đến một giới hạn nhiệt nhất định thì hạt ngừng hô hấp.

Quá trình hô hấp của các loại hạt diễn ra theo qui luật chung, mặc dù vậy ở mỗi loại hạt, tùy theo thành phần các chất (chủ yếu là dầu và chất hút nước) mà các quá trình có thể thay đổi chút ít.

(ii) Sự phá hủy do hoạt động của vi sinh vật

Sau khi thu hoạch, trên bề mặt lớp vỏ ngoài của hạt thường tồn tại các vi sinh vật. Sự có mặt của chúng là do từ đất, bụi, rác, cỏ,...lẫn vào theo hạt trong quá trình thu hoạch, vận chuyển,... Hoạt động của các vi sinh vật trong khối hạt không những gây ảnh hưởng xấu mà còn là một nguy cơ thường xuyên dễ gây ra sự hư hỏng nặng cho hạt dầu. Trên hạt thường có nhiều loại vi sinh vật hiện diện như vi sinh vật hoại sinh, vi sinh vật gây bệnh cho người và gia súc..., thường gặp nhất là các enzyme, nấm mốc, vi khuẩn...Vi sinh vật sẽ phá hủy hạt từ ngoài vào trong. Trong quá trình hoạt động và phát triển, chúng sẽ sử dụng các chất khô của hạt vào quá trình trao đổi chất. Dấu hiệu đầu tiên của sự hư hỏng là lớp vỏ của hạt sẽ bị sẫm màu, cấu trúc vỏ bị phá hủy... Khi lớp vỏ bảo vệ bị phá hỏng, các vi sinh vật sẽ xâm nhập vào bên trong, nhanh chóng làm hư hỏng và mất chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt. Ngoài sự mất chất khô, chúng còn tiết ra các chất làm giảm chất lượng sản phẩm (tiết ra các chất gây mùi hôi, đắng, gây màu sẫm đen cho hạt).

Sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật cần có môi trường độ ẩm cao. Khi độ ẩm tăng thì hoạt động sống của hạt mạnh lên, tỏa nhiệt và tỏa ẩm mạnh. Từ đó thúc đẩy trở lại hoạt động sống của vi sinh vật. Quá trình tác dụng thúc đẩy nhau giữa hoạt động của khối hạt và vi sinh vật là nguyên nhân thường gây cho cả khối hạt bị bốc nóng, hư hỏng.

Trạng thái nhiệt của khối hạt cũng có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của vi sinh vật. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của từng loại không giống nhau, có thể chia làm 3 nhóm chủ yếu:

- Nhóm ưa lạnh: phát triển ở nhiệt độ gần 0oC.

- Nhóm các vi sinh vật ưa nhiệt: phát triển ở nhiệt độ gần 50-60oC.


27

- Nhóm vi sinh phát triển mạnh nhất: ở nhiệt độ 20-40oC (đây là nhóm phổ biến ở hạt).

Ngoài độ ẩm và nhiệt độ, môi trường không khí cũng ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật. Hàm lượng oxy tăng sẽ làm tăng hoạt động của vi sinh vật. Điều đó chứng tỏ các vi sinh vật trong hạt thuộc loại ưa khí. Nồng độ CO2 trong môi trường có tác dụng kìm hãm hoạt động của vi sinh vật. Vì vậy, nạp CO2 vào môi trường bảo quản là một biện pháp nhằm để bảo quản khối hạt.

Để ngăn ngừa và hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật trên hạt, các biện pháp thường dùng như làm lạnh, tạo chân không, nạp khí CO2... cũng tỏ ra khá hữu hiệu, tuy nhiên sấy khô hạt là biện pháp đơn giản, hiệu quả và phổ biến nhất.

(iii) Sự hư hỏng hạt do các enzyme phá hủy

Sự phá hủy của một số enzyme đặc trưng thường gặp và quan trọng là enzyme lipase, phospholipase, lipoxidase...Trong đó, phổ biến nhất và thường gây hư hỏng nhiều nhất là enzyme lipase.

- Lipase: có hầu hết trong các loại dầu. Chúng thuộc loại enzyme thủy phân có nhóm hoạt động là canxi. Chiều hướng và điều kiện hoạt động của lipase tùy thuộc vào trạng thái sinh lý của hạt. Trong quá trình chín của hạt trên cây, lipase có tác dụng kích thích sự tổng hợp từ các acid béo và glycerin thành glycerid. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến và bảo quản hạt (sau khi thu hoạch), lipase lại có tác dụng ngược lại. Chúng xúc tác quá trình phân hủy glycerid thành glycerin và các acid béo tự do, làm cho hàm lượng acid béo tự do trong dầu tăng, chỉ số acid tăng, giảm chất lượng dầu. Vì vậy, sự thủy phân glycerid là tác dụng phá hỏng chủ yếu của lipase đối với hạt dầu trong quá trình bảo quản và chế biến. Lipase của hạt dầu chịu được nhiệt độ khá cao. Khi để hạt ở 120oC trong 2 giờ thì lipase chỉ giảm 50% hoạt tính hoặc ở 100oC trong 30 giờ thì chỉ mất 40% hoạt tính ban đầu; nhưng ở độ ẩm cao kết hợp với nhiệt độ cao thì lipase sẽ nhanh chóng bị phá hủy.Cũng như các loại enzyme khác, enzyme lipase chỉ thể hiện hoạt tính cực đại ở một trị số pH nhất định của môi trường. Ví dụ: ở hạt thầu dầu, pH tối ưu là 4,5-5; hạt đậu nành pH= 5...

- Phospholipase: enzyme thường có trong dầu, tác dụng đặc hiệu là thủy phân, phá hủy các phospholipid. Trên thực tế, phospholipase tồn tại ở 4 dạng A, B, C và D.

Phospholipase A thủy phân lecithin tạo thành isolecithin và 1 phân tử acid béo.

Dạng B thủy phân isolecithin thành 2 acid béo tự do.

Dạng C phân cắt liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin.

Dạng D phân cắt liên kết giữa acid phosphoric và baz nitơ.


28

Kết quả các quá trình tác dụng của phospholipase làm giảm phẩm chất của dầu, chỉ số acid tăng, phospholipid bị phá hủy.

- Lipoxidase: có tác dụng xúc tác, thúc đẩy phản ứng oxy hóa các acid béo không no bởi oxy, tạo thành hydroperoxit. Hydroperoxit là các hợp chất không bền, dễ phân hủy. Kết quả của các phản ứng trên tạo ra trong dầu các chất độc, làm giảm chất lượng sản phẩm. Lipoxidase hoạt động tốt nhất ở 20-40oC, trên 80oC bị mất hoạt tính. pH tối ưu từ 6,5- 7,5. Kết quả này cho thấy, quá trình đốt nóng và giảm pH trong hạt là biện pháp loại trừ, hạn chế sự phá hủy của lipoxidase.

(iv) Sự phá hủy do các phản ứng hóa học

Trong hạt có dầu, hầu như có đủ các nhóm chất hữu cơ cũng như vô cơ, đây là cơ chất cho các phản ứng biến đổi khác nhau có thể xảy ra. Trong đó, nhóm phản ứng phổ biến nhất là các quá trình hóa học như các phản ứng oxy hóa, thủy phân, sự biến tính nhiệt của protein và phản ứng biến đổi màu Maillard.

(v) Sự hư hao do sâu, mọt, chim, chuột

Trong quá trình bảo quản hạt có dầu, các loại sâu, mọt, chim, chuột dễ gây ra những tổn thất đáng kể. Chúng sử dụng hạt làm chất nuôi sống và tiết thải ra trên hạt các chất bẩn, hôi thối, thậm chí cả chất gây bệnh.

Sự sống và hoạt động của sâu mọt, côn trùng phụ thuộc vào hàm lượng ẩm của hạt. Khi hạt bị ẩm cao, chúng sẽ hoạt động và phát triển mạnh và khi hạt khô thì hoạt động yếu dần và chết.

Độ nhiệt cũng ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của côn trùng. Phần lớn sâu mọt chết ở 50-60oC. Ở nhiệt độ dưới 0oC, chúng cũng tồn tại nhưng hoạt động yếu hơn. Khi nhiệt độ thấp hơn nữa thì chúng sẽ bị chết dần do sự kết tinh của nguyên sinh chất. Nồng độ oxy và CO2 trong môi trường bao quanh hạt cũng có ảnh hưởng lớn đến hoạt động phá hủy của sâu mọt.

3.1.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản

Nguyên nhân chủ yếu gây nên sự hư hỏng hạt dầu trong quá trình bảo quản là do sự hô hấp của hạt. Cường độ hô hấp trong quá trình bảo quản hạt phụ thuộc vào 3 nhân tố chính: hàm lượng ẩm, độ nhiệt và thành phần không khí quanh khối hạt. Những nhân tố này không những ảnh hưởng đến hàm lượng dầu có trong hạt mà còn ảnh hưởng đến cả các thành phần sống khác của khối hạt như vi khuẩn sống ký sinh trong hạt hay các tạp chất kèm theo hạt, các loại sâu bọ...

(i) Độ ẩm của hạt

Độ ẩm của hạt thay đổi phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm về thành phần và cấu tạo của chúng, độ chín của hạt.

Các hạt dầu có cấu trúc xốp hình thành do hệ mao quản đi qua giữa các tế bào. Trong tế bào có chứa các chất dạng keo, có ái lực hóa học với nước (đặc biệt là các chất


29

protein), nhờ đó hạt dầu có khả năng hấp phụ hơi nước từ ngoài vào hoặc nhả hơi nước từ trong nội bào ra bên ngoài làm thay đổi độ ẩm của chúng. Quá trình hút và nhả ẩm (hơi nước) của hạt phụ thuộc vào độ bão hòa hơi nước trong không khí. Khi áp suất riêng phần của hơi nước ở trên bề mặt hạt thì hạt hấp phụ hơi nước vào bề mặt và vào bên trong (các mao quản), độ ẩm của hạt tăng lên. Ngược lại, khi áp suất hơi nước trong không khí thấp hơn trên bề mặt hạt, hạt nhả hơi nước ra bên ngoài, độ ẩm hạt giảm xuống. Khi áp suất hơi nước trong không khí và trên bề mặt hạt bằng nhau thì quá trình hút hoặc nhả ẩm ngừng lại, độ ẩm của hạt không thay đổi. Hạt dầu ở trạng thái này được gọi là hạt cân bằng ẩm. Độ ẩm tương ứng gọi là độ ẩm cân bằng của hạt.

Quá trình hút ẩm của hạt thường chia làm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn đầu (giai đoạn hút ẩm liên kết): hơi nước hấp phụ vào giữa các bề mặt những phân tử dạng keo (hút nước) và được giữ lại trên các bề mặt ấy bằng các nối liên kết hydro khá bền vững. Ở dạng ẩm liên kết, nước ít có khả năng tham gia hoặc thúc đẩy các quá trình biến đổi không có ích của hạt.

- Giai đoạn hai (hút ẩm tự do): Sau khi kết thúc giai đoạn một, hạt vẫn tiếp tục hút ẩm vào giữa các phân tử dạng keo, nhờ vào các lực hút tĩnh điện. Khi ở dạng ẩm tự do, nước là yếu tố quan trọng thúc đẩy các quá trình gây hư hỏng hạt, nó tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa học, làm tiêu hao lipid trong hạt.

Độ ẩm của hạt ở thời điểm có nước tự do xuất hiện (kết thúc giai đoạn hút ẩm liên kết) gọi là độ ẩm tới hạn hay độ ẩm chuẩn của hạt. Độ lớn của độ ẩm tới hạn phụ thuộc vào thành phần hóa học của hạt. Nếu hạt có dầu cao, độ ẩm tới hạn của hạt sẽ giảm.

Quá trình bảo quản hạt dầu đạt hiệu quả khi độ ẩm bảo quản nhỏ hơn độ ẩm tới hạn.

Với tất cả các loại hạt dầu, độ ẩm chuẩn có thể xác định bằng công thức:

100

1005,14 MAth −=

Ath : Độ ẩm tới hạn (độ ẩm chuẩn) của hạt (%)

M : Hàm lượng dầu trong hạt khô tuyệt đối (%)

14,5 : Độ ẩm ở dạng liên kết của các chất hút nước chứa trong hạt.

(ii) Độ nhiệt của hạt

Trong quá trình bảo quản các hạt có dầu, độ nhiệt tăng sẽ làm tăng cường độ hô hấp của khối hạt. Độ nhiệt thấp sẽ làm các quá trình sinh hóa trong hạt bị chậm lại, độ nhiệt cao sẽ thúc đẩy quá trình tự bốc nóng trong khối hạt. Tuy nhiên, ảnh hưởng của độ nhiệt đến cường độ hô hấp của hạt có giới hạn hơn. Khi hạt có độ ẩm thích hợp cho hoạt động sống của nó, từ độ nhiệt thấp tăng dần lên khoảng 50 – 70oC, cường độ hô hấp của hạt tăng. Nhưng khi tăng trên 50 – 70oC, cường độ hô hấp giảm dần, nếu tiếp tục tăng đến một độ nhiệt nhất định, hạt ngừng hô hấp (bị mất hoạt động sống).


30

(iii) Thành phần khí của không khí giữa khoảng trống của hạt

Ở điều kiện không có O2, hoạt động của vi sinh vật giảm đáng kể. Lợi dụng tính chất này, để quá trình bảo quản hạt đạt hiệu quả, cần tạo điều kiện không có O2 trong khối hạt. Quá trình loại oxy khỏi khối hạt có thể tiến hành bằng hai cách:

- Sử dụng các chất khí: CO2, N2, khói... thay thế vào các khoảng trống của khối hạt.

- Phương pháp hóa học: Đưa ngay vào giữa khoảng trống của khối hạt hơi acid propionic hay các chất khí bromua metyl, diclo etan... Quá trình này đạt hiệu quả nhanh tuy nhiên nó có khả năng thay đổi phẩm chất của lipid.

3.1.1.3. Bảo quản và sơ chế hạt dầu sau thu hoạch

Mục đích của quá trình này nhằm khắc phục các nguyên nhân gây hư hỏng ảnh hưởng đến chất lượng hạt dầu.

Phương pháp sơ chế hạt dầu phụ thuộc vào đặc điểm, tính chất của hạt dầu cũng như quy mô và điều kiện sản xuất chế biến.

Quá trình sơ chế hạt dầu tổng quát gồm các công đoạn sau:

Hạt tươi

↓

Phơi sấy

↓

Làm sạch

↓

Thông gíó cưỡng bức

↓

Làm nguội

↓

Bảo quản

Hình 3.1. Các công đoạn sơ chế hạt dầu sau thu hoạch

(i) Làm sạch

Tạp chất thường là những chất vô ích trong quá trình bảo quản, chế biến, nó còn là nguồn sản sinh ra các loại vi sinh vật phá hoại các điều kiện sống bình thường của hạt. Hỗn hợp tạp chất thường làm cho sản phẩm có mùi khó chịu. Mục đích của quá trình làm sạch hạt nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ có hại như đất, đá, sỏi, kim loại có trong hạt dầu làm tăng độ tro, giảm lượng lipid và protein trong hạt dầu, gây bẩn sản phẩm và hư hỏng máy móc trong quá trình chế biến. Ngoài ra, còn loại các tạp chất hữu cơ


31

như cỏ rác, thân vỏ cây tồn tại theo hạt dầu sau thu hoạch gây tăng ẩm nguyên liệu, thúc đẩy quá trình tự bốc nóng và là nguồn cung cấp vi sinh vật có hại.

Các phương pháp làm sạch hạt thường sử dụng như :

- Sàng

- Sử dụng sức gió (khí động lực)

- Sử dụng từ tính (nam châm)

- Sử dụng sàng gió

- Sử dụng môi trường lỏng

(ii) Sấy hạt

Quá trình sấy hạt trước khi bảo quản và chế biến giúp hạt có độ ẩm an toàn, không hư hỏng trong quá trình chế biến. Ngoài ra, còn giúp diệt một phần lớn vi khuẩn, sâu bọ ký sinh nhờ nhiệt độ sấy.

Dựa vào tính chất của quá trình truyền nhiệt có thể sử dụng các phương pháp như đối lưu, dẫn nhiệt hay bức xạ nhiệt để làm khô hạt. Trong đó, sấy hạt nhờ vào quá trình đối lưu nhiệt phổ biến và mang lại hiệu quả cao. Nguồn nhiệt sử dụng là không khí đốt nóng hoặc các sản phẩm cháy của nhiên liệu đi qua lớp hạt ẩm. Tùy thuộc vào mục đích sấy, độ ẩm ban đầu của nguyên liệu, kích thước nguyên liệu có thể tiến hành sấy cùng chiều hay ngược chiều. Phương pháp sấy đối lưu cùng chiều được áp dụng nhiều.

(iii) Thông gió cưỡng bức

Ý nghĩa chính của quá trình thông gió cưỡng bức là hạ được độ nhiệt và làm khô một phần ẩm của các đống hạt mà không cần phải đảo trộn chúng. Ngoài ra thông gió cưỡng bức cho hạt còn có thể sử dụng tốt trong các phương án tổng hợp của các máy sấy nhằm:

- Sơ bộ làm khô hạt ở kho trước khi chuyển đi sấy,

- Làm nguội hạt sau khi sấy giúp tăng hiệu suất máy sấy,

- Giảm độ ẩm của hạt trong quá trình bảo quản,

- Loại trừ các ổ tự bốc nóng của hạt.

(iv) Làm nguội hạt

Hạt khi ra khỏi thùng sấy thường có độ nhiệt cao, tiến hành bảo quản ngay thường làm tăng độ ẩm của hạt do hơi nước trong không khí ngưng tụ lại trên bề mặt lớp hạt. Ngoài ra, quá trình làm nguội hạt thường làm giảm thêm lượng ẩm của hạt khoảng 1%.


32

Nguyên tắc chính của quá trình làm nguội hạt sử dụng không khí mát thổi qua các hộp chóp và hạt thì rơi ở phía ngoài chóp.

(v) Bảo quản hạt

Để bảo quản hạt khô thường sử dụng các xilô chứa hạt. Trong quá trình bảo quản, cần kiểm tra thường xuyên tình trạng hạt thông qua việc xác định độ nhiệt, độ ẩm, chỉ số acid của hạt nhằm phát hiện và khắc phục kịp thời tình trạng hư hỏng nếu có của khối hạt.

3.1.2. Giai đoạn tiền xử lý hạt dầu Các hạt có dầu thường chứa từ 1/ 4 đến 3/ 4 lipid. Thành phần lipid này không nằm ở dạng tự do mà được kết hợp chặt chẽ với các thành phần khác trong nguyên liệu như protein, glucid và được giữ lại trong nội bào hạt. Chính vì nguyên nhân này, hạt dầu trước khi được tách chiết cần phải trải qua quá trình chuẩn bị nhằm mục đích:

- Tăng hiệu suất quá trình trích ly: Dầu được di chuyển ra ngoài bề mặt hạt qua các công đoạn chuẩn bị.

- Giúp nguyên liệu có cấu trúc tính chất phù hợp cho quá trình tiếp theo. - Giảm hao tốn nguyên liệu.

Hai công đoạn chủ yếu trong quá trình tiền xử lý là tách vỏ hạt và nghiền hạt dầu. 3.1.2.1. Tách vỏ hạt (i) Mục đích

- Tăng hàm lượng dầu của nguyên liệu chế biến: Dầu trong mô tập trung chủ yếu ở nhân hạt, vỏ quả và vỏ hạt có một lượng rất ít với thành phần không giống thành phần lipid ở nhân. Vì vậy khi chế biến hầu hết các loại hạt dầu cần tiến hành tách nhân, mô chứa dầu chủ yếu khỏi lớp vỏ ngoài của hạt chứa ít dầu. Ngoài ra, vỏ quả và vỏ hạt có tính xốp, hấp thu dầu, hình thành liên kết giữ dầu lại ở vỏ, tăng tổn thất dầu.

- Nâng cao năng suất thiết bị công nghệ: Vỏ quả và vỏ hạt có độ bền cơ lớn hơn rất nhiều so với nhân sẽ gây giảm hiệu suất làm việc của máy, thiết bị, gây chóng mòn các bộ phận làm việc của máy.

- Tăng chất lượng dầu: Lipid của vỏ hạt với thành phần chủ yếu là sáp và các chất tương tự lẫn vào dầu sẽ làm giảm giá trị cảm quan cũng như chất lượng dầu.

(ii) Phương pháp tách vỏ hạt Quá trình tách vỏ hạt bao gồm các bước chính: phá vỡ vỏ hạt, xay xát và phân ly hỗn hợp sau xay. Tùy thuộc tính chất cơ lý của các mô hạt dầu, máy xay xát vỏ được thiết kế quy trình làm việc theo các nguyên lý khác nhau. Yêu cầu đối với các máy xát vỏ là chỉ phá vỡ


33

vỏ, giữ cho nhân không xay xát. Khi xát vỏ, công được chi dùng cho phá vỡ vỏ và giải phóng nhân. Dưới tác động của tải trọng đập lên vỏ hạt, vỏ sẽ bị phá vỡ. Các phương pháp phá vỡ vỏ hạt thường được sử dụng trong công nghệ sản xuất dầu: - Phá vỡ vỏ hạt do ma sát với bề mặt nhám Sử dụng thiết bị có vành nhám trên thân hay máy xát khí động học, chuyển hạt vào máy với vận tốc xác định, tiếp xúc bề mặt hạt với bề mặt nhám hình thành lực cản hãm chuyển động của hạt, vỏ sẽ tróc ra khỏi nhân. - Phá vỡ vỏ hạt do sự va đập lên bề mặt rắn Nguyên lý: Vỏ hạt chuyển động với vận tốc nào đó (không cố định) va đập lên bề mặt rắn chuyển động, vỏ hạt vỡ ra tách khỏi nhân. Tùy thuộc loại hạt mà vận tốc dòng hạt khác nhau. Thí dụ như trong tách quá trình tách vỏ hạt hướng dương, với vận tốc 10 m/s, vỏ bắt đầu tróc khỏi hạt, khi tăng vận tốc 65 m/s, vỏ bị phá vỡ hoàn toàn, tuy nhiên với vận tốc này, tỷ lệ hạt bể là 25%. Thiết bị sử dụng cho quá trình tách vỏ hạt theo phương pháp này có thể là máy xát kiểu cánh búa, máy xát ly tâm. - Phá vỡ vỏ hạt do cắt hạt bằng cơ cấu dao Nguyên lý: Hạt rơi vào khe giữa các dao chuyển động và dao tĩnh, các lưỡi dao bố trí trên đĩa quay sẽ xát vỏ, giải phóng nhân. Thiết bị: Máy xay dĩa, xay dao. - Phá vỡ vỏ hạt do nén ép trong khe giữa các trục quay Hạt rơi vào khe trục quay của máy cán 1 đôi trục, có 2 bề mặt nhẵn và mặt nhám, rãnh khía sẽ bị nén, vỏ bị xé nứt ra và tách khỏi nhân.

(iii) Các nhân tố ảnh hưởng đến xay xát vỏ hạt - Độ ẩm Trong trường hợp độ ẩm vỏ < độ ẩm nhân: khi phá vỡ vỏ khô giòn, nhân ẩm dai, giữ nguyên được hình dạng nhân và dễ dàng tách khỏi vỏ. Với độ ẩm khối hạt khác nhau, vỏ sẽ tróc không đều trong quá trình xay xát. Tùy thuộc loại hạt, yêu cầu độ ẩm khác nhau. Nhìn chung, độ ẩm phù hợp nằm trong khoảng từ 7%- 8%. Độ ẩm hạt thấp, chi phí điện năng giảm nhưng hạt quá khô, dễ vỡ. Khi độ ẩm hạt tăng: Nếu cỡ hạt được chỉnh phù hợp với vận tốc, vỏ dễ bị phá vỡ, lượng nhân nguyên cao, nhưng chi phí điện năng tăng. Trường hợp cỡ hạt không phù hợp với vận tốc, lượng nhân nguyên giảm rõ rệt. - Kích thước hạt Khối hạt đồng đều về kích thước, hiệu quả xát vỏ tăng, dễ dàng điều chỉnh chính xác chế độ làm việc của máy xát.


34

Với khối hạt có cùng độ ẩm, hạt lớn dễ tróc vỏ hơn hạt bé, đồng thời việc tiêu thụ điện năng cũng ít hơn. Thí dụ: Hạt hướng dương có độ ẩm 6-7 %, với cỡ hạt 6 mm, vận tốc xát 31m/s; với cỡ hạt < 6mm, vận tốc xát 34 m/s. - Đặc điểm hạt Hạt có phẩm chất khác nhau như kích thước, độ dày vỏ, tỷ lệ vỏ/nhân khác nhau, hiệu quả xát sẽ khác nhau. Hạt có độ bền lớn, cỡ hạt nhỏ, khối lượng nhỏ, nhân nhiều, vận tốc phá vỡ vỏ tăng. - Động lực phá vỡ vỏ hạt Vỏ hạt chịu tác dụng của ngoại lực do cánh búa của tay quay va đập lên hạt- lực nén đẩy, lực ma sát giữa các hạt với nhau, ma sát giữa hạt và thiết bị. Ngoài ra, hạt còn chịu tác động của nội lực là lực uốn cong, lực biến dạng đàn hồi của hạt. Hạt chịu nén động học mất đi mối liên hệ bền vững giữa nhân và vỏ, hạt bị rạn nứt, nhân tách khỏi vỏ hạt. Vỏ hạt còn do cạnh biên của các cánh búa làm vỡ hoặc bị vỡ trong lúc bay từ mặt cánh búa vào thành trong lòng máy. Những hạt khi búa đập không đủ lực làm vỡ vỏ, khi văng vào mặt ráp của lòng máy sẽ bị vỡ tiếp tục. (iv) Phân ly hỗn hợp xay Thành phần hỗn hợp sau xay chủ yếu gồm:

- Nhân nguyên, nhân nửa, - Mảnh nhân vỡ lớn, nhỏ, trung bình, - Vỏ nguyên, nát, - Bụi dầu (cám).

3.1.2.2. Phương pháp tách vỏ khỏi nhân Sau quá trình xay, để có thể tách riêng từng thành phần trong hỗn hợp ra khỏi nhau, quá trình phân ly bằng sàng phân loại kích thước hay sử dụng tính chất khí động học của các thành phần để phân ly nhờ quạt gió được ứng dụng. Các thiết bị phân ly thường dùng như: - Sàng quạt Nhiệm vụ chủ yếu của máy sàng quạt là loại bỏ triệt để vỏ khỏi nhân với tổn thất dầu theo vỏ ít nhất. Máy sàng quạt làm việc bình thường khi sản xuất khô dầu có độ vỏ thấp, tỷ lệ vỏ cho phép trong nhân không lớn hơn 1,6%, thông thường không vượt quá 3%. Khi dùng nhân để trích ly, tỷ lệ vỏ cho phép trong nhân không lớn hơn 8% nhằm trợ giúp cho


35

quá trình khuếch tán dầu. Hàm lượng dầu trong vỏ thải không vượt quá 0,5%. Năng suất: 50-60 tấn hạt/ngày. - Sàng điện Máy sàng điện gồm 2 phần: phần tĩnh điện (điện cực) và phần khung sàng phân tách nhân và vỏ dựa trên sự khác biệt tính chất vật lý và điện lý của chúng. Năng suất 200 tấn hạt/ngày. Tỷ lệ nhân lẫn theo vỏ <0,26%. Hiệu suất phân ly 97,6- 98,2%. - Sàng đập Máy sàng đập làm việc theo nguyên lý tác động cơ học lên hỗn hợp xay. Quá trình tách nhân khỏi vỏ, hạt nguyên vỏ, hạt bị cắt dập được thực hiện theo 2 bước: - Đầu tiên đập tung nhân ra khỏi các hạt đã bị vỡ và vỏ. - Tách riêng nhân ra khỏi vỏ bằng sàng.

Lượng hạt nguyên vỏ lẫn theo vỏ thải ≤ 1%. - Sàng tinh Máy làm sạch liên hợp giữa máy sàng lắc kép và quạt gió. Hỗn hợp xay được phân đều lên mặt sàng trên. Nhân và các phần vỏ vụn lọt sàng rơi xuống mặt sàng dưới. Hạt nguyên vỏ, nhân nguyên và vỏ không lọt sàng rơi vào vùng hộp gió. Quạt hút lấy vỏ dẫn theo dòng không khí vào xylon, sau đó vào máy sàng đập, hạt không lọt sàng trên, rơi xuống hộc chứa, từ đó đem xay lại. Nhân và vỏ vụn rơi xuống mặt sàng dưới được chia 2 thành phần: nhân lọt sàng rơi xuống tấm hứng , vỏ không lọt sàng trượt trên bề mặt sàng xuống hộp gió. Dòng không khí do quạt gây ra tiếp tục hút một phần vỏ, phần vỏ còn lại trên mặt sàng dưới rơi chung với dòng nhân lọt mặt sàng dưới. Năng suất máy sàng tinh 70 tấn hạt/ ngày. Nhân ra khỏi sàng dưới của máy sàng tinh có lượng vỏ không lớn hơn 10- 12%. 3.1.2.3. Nghiền nguyên liệu chứa dầu (i) Mục đích - Phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu chứa dầu để dầu dễ dàng thoát khỏi phần protein khi ép hoặc trích ly. - Tạo tính đồng đều cho khối bột nghiền, đây là điều kiện thuận lợi cho quá trình chưng sấy sau này. Nếu khối bột nghiền có hình dạng và kích thước không đều, hiệu suất ép tách dầu chỉ ở mức độ thấp. (ii) Kỹ thuật nghiền Muốn phá vỡ tế bào của một vật thể cứng thường phải sử dụng lực cơ học. Tùy thuộc độ bền cơ học của từng loại nguyên liệu mà sử dụng các loại lực nghiền khác nhau. Do đó việc chọn một loại thiết bị nghiền phải dựa vào tính chất cơ học của nguyên liệu kết hợp với yêu cầu bột nghiền.


36

Các loại máy nghiền thường sử dụng: nghiền trục (máy cán trục), nghiền búa, nghiền đĩa... Trong đó, máy nghiền trục được sử dụng phổ biến nhất. Tùy thuộc loại nguyên liệu, điều kiện nghiền khác nhau: - Đậu phộng

- Độ ẩm trước khi nghiền < 8,5%. - Sử dụng máy nghiền 2 đôi trục. - Mức độ phá vỡ nhân (lượng bột lọt sàng ở các đường kính khác nhau): Với

đường kính d= 1mm là 10-15%, d= 2 mm đạt 70-80%. - Dừa Cùi dừa có hàm lượng dầu cao, kích thước dày và dài. Do đó, trước khi nghiền cần cắt cùi dừa thành từng mảnh có chiều dài 20- 25 mm. Nghiền qua 2 thiết bị :

- Nghiền búa đến kích thước lọt qua lỗ rây d=1 mm là 15%. - Nghiền nhỏ bằng máy nghiền 2 đôi trục.

- Đậu nành (đậu tương) Đậu nành có hàm lượng dầu tương đối cao, kích thước hạt nhỏ, thường sử dụng máy nghiền 2 đôi trục hay 1 trục, có rãnh khía. Mức độ phá vỡ nhân ở d= 1mm xấp xỉ 60%. (iii) Sự biến đổi tính chất của nguyên liệu trong quá trình nghiền - Sự phá hủy cấu trúc tế bào Ưu điểm khi tiến hành nghiền các hạt chứa dầu là cấu trúc các mô tế bào bị phá vỡ, dầu từ bên trong nội bào giải phóng ra ngoài bề mặt, tăng hiệu suất quá trình ép hay trích ly. Tuy nhiên, quá trình này làm cho bề mặt tự do của nguyên liệu trở nên lớn, dầu trên bề mặt nguyên liệu tiếp xúc với không khí, quá trình oxy hóa dầu (ôi hóa) diễn ra nhanh chóng. Trong quá trình nghiền, một phần dầu trong tế bào được thoát ra trên bề mặt và nằm lại đó dưới tác dụng của lực liên kết phân tử, một phần dầu còn sót lại sẽ nằm yên trong các mảnh tế bào bị phá hủy, gây tổn thất dầu. Nếu lực nghiền càng nhỏ thì hàm lượng dầu giữ lại trong nguyên liệu càng nhiều. - Biến đổi hóa học và sinh hóa của hạt khi nghiền Dầu trong nội bào sau khi giải phóng ra do việc phá vỡ cấu trúc tế bào khi nghiền, hấp phụ trên một diện tích rộng lớn ở bề mặt các hạt bột. Trong quá trình đó, nguyên liệu nguyên liệu có những biến đổi hóa học và sinh hóa nhất định. Nguyên nhân chủ yếu do:

- Tác động cơ học của lực nghiền. - Tác động của nhiệt sinh ra do ma sát giữa nguyên liệu với bề mặt nghiền và

giữa nguyên liệu với nguyên liệu.


37

Sự biến đổi sinh hóa thường xảy ra trong quá trình nghiền chủ yếu là do sự biến tính protein với mức độ khác nhau do tác động cơ cũng như tác động nhiệt. Tuy nhiên, sự biến tính này không sâu sắc do thời gian tác động của lực nghiền và nhiệt lên nguyên liệu không dài. Ngoài ra, quá trình nghiền hạt còn là nguyên nhân làm cho các hệ enzyme trong tế bào bị phá vỡ đã giảm một phần hoạt tính, sau khi bị phá vỡ cấu trúc, tạo khả năng tiếp xúc giữa dầu và oxy, không khí ẩm của khí quyển, các quá trình oxy hóa và thủy phân dầu sẽ diễn ra, cường độ hô hấp của hạt tăng. Trên bề mặt bột, có sự phát triển mạnh các hệ vi sinh vật, gây mất dầu và các thành phần khác như protein, glucid. Cường độ các quá trình phá hủy xảy ra trong bột càng mạnh khi dầu được giải phóng ra dưới dạng một lớp màng mỏng, phủ ở bề mặt bên trong cũng như mặt ngoài hạt bột.

(iv) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền - Độ ẩm nguyên liệu Hạt ẩm dẻo hơn nhưng ít dòn hơn hạt khô, làm cho sự biến dạng dẻo tăng khi độ ẩm hạt tăng. Hạt ẩm, khi nghiền sẽ bị cán dẹp, không bị đập vỡ, dễ bết vào trục nghiền, bột nghiền thoát ra khỏi khe trục có dạng dẹt, trong khi đó từ hạt khô sẽ thu được bột tơi mịn, nhiều cám, tấm. Độ ẩm của hạt và nhân ảnh hưởng lớn đến hiệu suất nghiền: Độ ẩm thích hợp cho quá trình nghiền tùy thuộc vào loại nguyên liệu, hàm lượng dầu trong từng loại nguyên liệu. Đối với hạt có chứa hàm lượng dầu cao, độ ẩm nguyên liệu càng thấp, và ngược lại, hạt có hàm lượng dầu thấp, độ ẩm có thể cao hơn.

Thí dụ : Đối với đậu phộng, độ ẩm giới hạn là 6- 7%. Đối với dừa, độ ẩm giới hạn là 7-8 %.

- Hàm lượng dầu trong nguyên liệu Hạt có hàm lượng dầu cao, độ nhớt cao, khi vào khe trục, đều tiên bị các trục nén dầu thoát ra và bôi trơn bề mặt nghiền, giảm ma sát nguyên liệu và bề mặt nghiền, các trục cuốn bột vào khe rất khó, làm giảm hiệu suất nghiền. - Nhiệt độ nghiền Khi nhiệt độ tăng, tính dẻo của nguyên liệu cũng tăng, khó nghiền đạt yêu cầu thích hợp. Với độ ẩm thích hợp, nhiệt độ nghiền không lớn hơn nhiều so với nhiệt độ không khí. Nhiệt độ nghiền thích hợp 25-45oC.

(v) Các chỉ tiêu về bột nghiền

- Độ nhỏ và mỏng: Bột nghiền càng mỏng càng nhỏ, dầu trong nguyên liệu dễ dàng tách ra khi ép hay trích ly, khối bột dễ tiếp xúc với nhiệt và hơi


38

nước trong nồi chưng. Bột quá vụn dễ vón cục, cánh khuấy khó làm việc, hơi không thoát ra khi chưng và sấy.

- Tỷ lệ vỏ lẫn trong bột: Vỏ càng nhiều tỷ lệ tổn thất dầu theo khô dầu càng lớn, chất lượng dầu và khô dầu càng kém. Tỷ lệ vỏ lẫn trong bột được xác định hàm lượng xơ trong bột nghiền và nhân hạt.

- Độ acid và mùi: Đây là chỉ tiêu quan trọng trong trường hợp bột nghiền không được sử dụng ngay. Bột có độ acid, mùi mốc hắc cần đem chế biến riêng (thành phẩm có chất lượng xấu).

Mặc dù vậy, khối bột sau khi nghiền rất khó đạt được sự đồng đều cao. Nguyên nhân chủ yếu do độ bền của bản thân vật thể phân bố không đều nhau trên toàn bộ cấu trúc của hạt. Chính vì thế, khi có ngoại lực tác động vào thì sự phân hủy xảy ra ở những khu vực có sự phản kháng yếu hơn. Mặt khác, ngoại lực tác động lên vật thể cũng phân bố không đều nhau về cường độ và phương của lực. Ở những góc cạnh, vật thể rắn chịu tác dụng của lực lớn, do đó, sự phân hủy xảy ra mạnh. Ở máy nghiền trục, hiện tượng này diễn ra phức tạp hơn vì khi hạt rơi vào giữa khe trục thì vị trí của hạt nằm ở khe trục không giống nhau nên chịu tác động của lực không đều nhau. Hơn nữa, bản thân nguyên liệu có kích thước khác nhau nên dưới tác động cơ học của lực nghiền, nguyên liệu bị vỡ thành từng mảnh có kích thước khác nhau. Ngoài ra, do những thay đổi về hóa học và sinh hóa nên bột nghiền dễ bị chua, chỉ số acid tăng cao, khó bảo quản. Cần tiến hành nghiền và chứng sấy song song, tránh việc thay đổi chất lượng dầu và hiệu quả tách dầu.

3.1.3. Chưng sấy bột nghiền (gia công nhiệt ẩm) 3.1.3.1. Mục đích - Chưng sấy bột nghiền là quá trình gia công nhiệt ẩm cho khối hạt nhằm mục đích

chủ yếu là tạo sự đồng đều cho khối hạt và tạo điều kiện tốt cho quá trình tách chiết dầu đạt hiệu quả cao nhất. Quá trình chưng sấy sẽ phá vỡ liên kết tự nhiên giữa phần béo và phần không béo, giúp dầu thoát ra ở dạng tự do dưới tác dụng của nước và nhiệt.

- Ngoài ra, nhờ vào các tác động này đã tạo cho dầu có độ nhớt thích hợp (thấp nhất), tạo tính linh động cho dầu.

- Vô hoạt enzyme không mong muốn, xúc tác quá trình phân hủy dầu (lipase, lipoxygenase, phospholipase).

- Làm mất tính độc của nguyên liệu nếu nguyên liệu có chứa độc tố. - Mặt khác, chưng sấy còn làm thay đổi một phần về mặt hóa học theo chiều hướng

tích cực cho các giai đoạn kế tiếp nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối: Protein bị biến tính nhiệt nên tính dẻo của bột ép tăng, độ tiêu hóa của khô dầu tốt hơn.


39

3.1.3.2 Các biến đổi bột nghiền khi chưng sấy Do ảnh hưởng của nhiệt và hơi nước khi chưng sấy, các chất trong khối bột nghiền có những thay đổi về tính chất vật lý, hoá, sinh… (i) Các biến đổi vật lý Trong giai đoạn làm ẩm, các chất phi lipid sẽ trương nở. Nhờ quá trình làm ẩm được thực hiện ở nhiệt độ không cao (50-600C) nên bột chỉ ở trạng thái liên kết và trương nở nhưng không bị hồ hóa, điều này giúp cho tính dẻo của bột tăng lên. Trong các hạt bột đã trương nở mối liên hệ giữa dầu và các thành phần phi lipid bị yếu đi, chiều dày các màng dầu tăng dần và chuyển lên trên bề mặt các hạt bột. Do phần ưa nước hút nước trương nở, thể tích của bột cũng tăng lên. Khi đó dầu từ bên trong các khe vách chuyển ra phía mặt ngoài. Tốc độ trương nở lúc mới bắt đầu hút nước lớn, sau đó giảm dần và đến cuối quá trình thì bột không còn hút nước nữa. Tốc độ thấm nước của bột phụ thuộc vào:

- Điều kiện làm ẩm, chủ yếu là sự đảo trộn, - Tính chất háo nước trong nguyên liệu, - Khối lượng nước làm ẩm, - Hàm lượng dầu trong nguyên liệu.

Ở giai đoạn sấy, nhiệt độ tăng đến 105oC nhằm bốc thoát bớt một phần nước, điều này dẫn đến sự biến tính protein làm thay đổi đặc tính bột, bột trở nên cứng và có tính đàn hồi. Sự biến tính của protein giúp cho liên kết với dầu giảm, độ nhớt dầu giảm làm tăng tính linh động của dầu, dầu dễ dàng thoát ra khi ép Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng đến 150-180oC, bột chưng sấy trở nên chảy lỏng, mặc dù protein biến tính sâu sắc. (ii) Biến đổi hoá học Các chất protein trong bột chưng sấy ở nhiệt độ 75-80oC và độ ẩm 10% đã bị biến tính sâu sắc. Mức độ biến tính của các chất protein trong thời gian gia công nhiệt ẩm phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian chưng sấy. Dưới tác dụng của nhiệt độ, các glucid và protein sẽ tương tác theo phản ứng caramel và Melanoidin. Hai phản ứng này tạo ra các sản phẩm có màu sẫm làm cho khô dầu và dầu cũng bị sẫm màu, gây ảnh hưởng đến chất lượng dầu và khô dầu. Quá trình gia nhiệt còn làm cho liên kết của phospholipid với các thành phần khác bị cắt đứt, giải phóng phospholipid tự do. Phospholipid tự do dễ hòa tan trong dầu làm cho hàm lượng phospholipid trong dầu tăng. Nhiệt độ còn là nguyên nhân thúc đẩy các quá trình oxy hóa dầu làm giảm chất lượng dầu. (iii) Các biến đổi sinh hoá Ở giai đoạn đầu chưng sấy, nhiệt độ không cao (50-60oC), đồng thời độ ẩm tăng nên cường độ hoạt động của các enzyme thủy phân dầu tăng. Song song đó, sự sống và hoạt động của các vi sinh vật cũng tăng làm ảnh hưởng không tốt đến chất lượng bột


40

chưng sấy. Ở nhiệt độ cao hơn, trong giai đoạn sấy, hoạt động của các enzyme và các vi sinh vật bị ức chế vì protein bị biến tính. 3.1.3.3.Yêu cầu đặc tính kỹ thuật của bột chưng sấy Bột chưng sấy phải có đặc tính kỹ thuật phù hợp với điều kiện làm việc của máy ép hoặc trích ly. Tùy theo từng loại nguyên liệu, cơ cấu của thiết bị mà bột chưng sấy có những đặc tính kỹ thuật khác nhau, nhưng yêu cầu chung quan trọng là mức độ đồng nhất của khối bột. - Mức độ đồng nhất chung: khối bột phải có tính đồng nhất về kích thước, hình

dạng, độ ẩm, tính dẻo, đàn hồi... - Mức độ đồng nhất nội tại: đồng nhất về đặc tính bề mặt và đặc tính bên trong của

các phân tử bột. Nếu bột không đạt độ đồng nhất chung cũng như đồng nhất nột tại thì hiệu quả thoát

dầu sẽ giảm. Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất khó đạt được cả hai độ đồng nhất này.

Độ ẩm của khối bột sau chưng sấy thường từ 8-12%.

3.1.4. Chiết tách dầu bằng quá trình ép

3.1.4.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình ép dầu

Khởi đầu của quá trình chiết tách dầu được tiến hành bằng biện pháp ép sử dụng hơi nước, tiến trình này được thực hiện theo biện pháp thủ công, gián đoạn (batch). Đến năm 1092, quá trình tách chiết dầu liên tục bằng thiết bị ép trục vít đã được Anderson phát minh và đưa vào sử dụng. Cơ chế ép tách bằng trục vít này dựa trên việc thiết kế cấu tạo thể tích giảm dần của vít Archimede trong lòng ống. Ngay lập tức, cơ chế này được ứng dụng như một phương pháp tiêu chuẩn và phổ biến nhất cho quá trình chiết tách dầu của hầu hết nguyên liệu. Thiết bị cơ bản ban đầu này đã được cải tiến và hoàn thiện dần, giúp hiệu suất tách dầu ngày càng nâng cao.

Nhờ thiết kế đặc biệt của vít tải, dầu được giải phóng ra khỏi bột nghiền do sự tạo thành áp lực trong máy ép - do sự nén nguyên liệu và sức phản kháng của nguyên liệu:

Bột chưng sấy sau khi đã được chuẩn bị có cấu trúc đàn hồi và cơ lý nhất định, phần protein của bột có tính dẻo rất cao, dễ dàng biến dạng không phục hồi về trạng thái cũ. Dầu phân bố trong các khe vách và trên mặt các hạt bột là chất lỏng, độ nhớt nhỏ ở nhiệt độ cao. Khi bột bị ép trong lòng máy, áp lực hình thành giúp dầu từ các khe vách thoát ra.

Sự thay đổi áp lực lớn hay nhỏ phụ thuộc vào cấu tạo lòng ép, trục vít và đặc tính cơ lý của bột ép. - Cấu tạo thiết bị: Sự thay đổi đường kính lòng ép, chiều dài bước vít, thanh gạt ở

cửa ra khô. - Đặc tính cơ lý của bột ép:

+ Bột nhão, nước đặc, máy không tạo áp lực.


41

+ Bột khô, trục vít không quay được, gây hư máy. Trường hợp thiết bị có thể làm việc được, áp lực tạo thành thường rất cao, nhiệt độ ép cao, bột sẫm màu, khô dầu có màu nâu xám.

Nếu áp lực tăng cao, tính chảy dẻo của bột cũng tăng, làm tắc khe căn thoát dầu.

3.1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách dầu (i) Mức độ nghiền hạt Bột chưng sấy không đồng đều, khả năng hút ẩm với lượng cần thiết cũng không đồng đều về tốc độ, lượng ẩm phân phối không đồng nhất ở toàn khối bột, hiệu suất chiết tách giảm. Ngoài ra, cấu trúc bột nghiền phải được phá vỡ ở mức tối đa vì nếu bột nghiền có kích thước lớn, đường đi của dầu dài nên dầu khó thoát ra dưới tác dụng của lực khuấy. (ii) Số lượng vỏ lẫn trong khối bột nghiền Vỏ lẫn trong khối bột nhiều, lượng nước làm ẩm cũng tăng, thời gian, ngoài ra vỏ có thành phần chủ yếu là cellulose khả năng hút dầu cao làm giảm hiệu suất. (iii) Mức độ làm ẩm và nhiệt độ chưng sấy Mức độ làm ẩm và nhiệt độ chưng sấy phải thích hợp để bột có tính chất cơ lý thích hợp (dẻo, đàn hồi). Ở trạng thái này, dưới tác động của cánh khuấy, dầu thoát ra dễ dàng. - Nếu bột quá khô khi chưng sấy bột không dẻo, không bị vón thành cục có kích

thước nhất định. Khi ép, bột rời rạc, dầu không thoát ra được. - Nếu bột quá nhão, dầu được giữ lại trong các khe vách tế bào, các tế bào lại liên

kết chặt chẽ với nhau do bột quá ướt, làm tắc các đường thoát dầu. (iv) Thời gian thoát dầu Ứng với mỗi thiết bị (có thể tích, tốc độ khuấy, diện tích và những vị trí những lỗ lưới thoát dầu khác nhau) cần thời gian thoát dầu nhất định. Thời gian thoát dầu được tính bằng hiệu số giữa thời gian từ lúc bột đi vào đến khi khô dầu thoát ra. Chính vì thế, nếu thời gian thoát dầu ngắn, dầu thoát ra chưa hết; ngược lại, thời gian thoát dầu dài, năng suất giảm. (v) Cấu tạo thiết bị Mức độ tách kiệt dầu từ bột còn phụ thuộc vào những nét đặc biệt của kết cấu lòng ép, cỡ hình gân vít, bước vít... 3.1.4.3. Các biện pháp ép dầu cơ bản

Tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu, việc chiết tách dầu từ hạt dầu được thực hiện theo các biện pháp khác nhau: Chiết tách theo 2 giai đoạn (ép sơ bộ trước khi ép kiệt hay trích ly) hay ép trực tiếp (1 giai đoạn).


42

- Ép sơ bộ: sử dụng thiết bị ép dầu có áp suất tạo thành thấp, điều này dẫn đến lượng dầu còn sót lại trong bánh dầu khoảng 15-25%. Lượng dầu còn lại được tách chiết bằng biện pháp trích ly hay sử dụng thiết bị ép kiệt.

- Ép trực tiếp: máy ép được thiết kế với áp suất tạo thành trong ép cao hơn, dầu được chiết tách ra khỏi nguyên liệu với hiệu suất cao, lượng dầu còn lại trong khô dầu dao động trong khoảng 4-7%. Kỹ thuật này yêu cầu năng lượng sử dụng lớn hơn, đồng thời nhiệt độ của bánh dầu gia tăng trong suốt tiến trình ép. Điều này có thể là nguyên nhân làm cho dầu dễ bị oxy hóa và ôi hóa, đồng thời xảy ra các biến đổi làm giảm phẩm chất dầu. Chính vì thế, việc làm lạnh hệ thống trong suốt quá trình ép cần thiết phải được tiến hành nhằm ngăn cản tác động xấu của nhiệt độ.

Cho đến trước năm 1990, quá trình tách chiết dầu bằng ép kiệt một lần ít khi sử dụng do lượng dầu sót lại sau khi ép vẫn cao. Tuy nhiên, do vấn đề bảo vệ môi trường, quá trình ép kiệt được áp dụng rộng rãi hơn nhằm hạn chế lượng dung môi sử dụng và thải loại.

Ngoài biện pháp ép trục vít thông thường, một số loại dầu có chất lượng cao như dầu olive thường được tách chiết bằng ép lạnh. Ở phương pháp này, không có giai đoạn xử lý nhiệt được áp dụng cho nguyên liệu trước khi tách chiết ở thiết bị ép trục vít. Quá trình ép lạnh được sử dụng nhằm mục đích ngăn cản quá trình phát sinh mùi trong dầu.

Sơ đồ tổng quát của quá trình chiết tách dầu từ hạt chứa dầu được tổng hợp ở hình 3.2.

Hạt dầu, thu hoạchNguyên liệu

Tiền xử lý Làm sạch, sấy khô

Hạt dầu, bảo quản

Giảm kích thước Tách vỏ, nghiền

Xử lý nhiệt - ẩm Chưng sấy bột nghiền

Chiết tách dầu 1 Ép sơ bộNghiền tơi

Giai đoạn trung gian Bánh dầu Bột (flakes)

Chiết tách dầu 2 Ép kiệt Trích ly

Sau xử lý

Sản phẩm cuối Dầuthô

Bánhdầu

Bãdầu

Toasting Loại dung môiThủy hóa

Dầu thô 2 Lecithin

Hình 3.2. Sơ đồ chiết tách dầu từ hạt dầu


43

3.1.5. Chiết tách dầu bằng phương pháp trích ly

Trích ly dầu được thực hiện dựa trên đặc tính hòa tan tốt của dầu thực vật trong các dung môi hữu cơ không cực như xăng, hecxan, dicloetan ..., chủ yếu là hexan. Việc chuyển dầu phân bố bên trong cũng như mặt ngoài các cấu trúc vật thể rắn như hạt, bột chưng sấy, khô dầu vào pha lỏng của dung môi là một quá trình truyền khối xảy ra trong lớp chuyển động, dựa vào sự chênh lệch nồng độ đầu trong nguyên liệu và dòng chảy bên ngoài. Khai thác dầu bằng phương pháp trích ly đem lại hiệu quả kinh tế cao, được nhiều nước trên thế giới áp dụng do có nhiều ưu điểm:

- Máy móc thiết bị được cơ giới hóa và tự động hóa hoàn toàn nên quy trình sản xuất liên tục, năng suất thiết bị cao, thao tác dễ dàng, hiệu suất lao động cao.

- Trích được triệt để hàm lượng dầu từ nguyên liệu, hàm lượng dầu còn lại trong bã rất thấp (0,1- 0,3%). Do đó, dầu tổn thất trong quá trình sản xuất không đáng kể.

- Đối với các loại nguyên liệu có chứa hàm lượng dầu thấp (17- 18%) và loại nguyên liệu chứa dầu quý thì chỉ dùng phương pháp trích ly có hiệu quả khai thác cao.

Tuy nhiên, quá trình trích ly đòi hỏi hệ thống trích ly phải đảm bảo, tránh hiện tượng cháy nổ do dung môi có nhiệt độ sôi thấp, dung môi sử dụng có chất lượng cao, phù hợp với từng loại nguyên liệu nhằm tránh tổn thất cũng như giảm phất chất của dầu. 3.1.5.1. Bản chất hóa lý của quá trình trích ly Bản chất của quá trình trích ly là quá trình ngâm chiết dầu trong dung môi hữu cơ. Đây là kết quả của 4 quá trình kết hợp:

- Sự di chuyển vật lý của dầu từ hạt,

- Khử dung môi và hạt đã tách dầu: sản phẩm là khô dầu được sử dụng trong chế biến thức ăn gia súc,

- Tách loại dung môi từ dầu đã trích ly,

- Thu hồi dung môi cho các quá trình sử dụng lại. Việc chuyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi được thực hiện nhờ vào quá trình khuếch tán, trong đó: - Khuếch tán phân tử (20%): Chuyển dầu từ nội tâm nguyên liệu vào dung môi. - Khuếch tán đối lưu (80%): Chuyển dầu từ bề mặt nguyên liệu vào dung môi. Quá trình trích ly dầu thực vật diễn ra theo 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu (Khuếch tán đối lưu của dầu thực vật vào dung môi) Trước tiên diễn ra sự thấm ướt dung môi trên bề mặt nguyên liệu, sau đó đó thấm sâu vào bên trong nguyên liệu tạo ra mixen (dung dịch dầu trong dung môi). Sau khi đẩy các bọc không khí trong khe vách tế bào ra ngoài, mixen chiếm đầy các khe vách trống


44

đó và thực hiện hòa tan dầu trên lớp bề mặt. Sau đó nhờ dung môi đã thấm sâu vào các lớp bên trong, tiếp tục hòa tan dầu đã phân bố trong các ống mao dẫn bọc kín. Quá trình hòa tan dầu vào dung môi tiếp tục diễn ra đến khi đạt sự cân bằng nồng độ mixen ở lớp bên trong với lớp mặt ngoài của nguyên liệu. Việc tạo mức chênh lệch thường xuyên ổn định giữa nồng độ mixen trong nguyên liệu và bên ngoài nhờ dòng dung môi chuyển động mang nguyên liệu trích ly. Giai đoạn hai (Khuếch tán phân tử của dầu thực vật vào dung môi) Dung môi tiếp tục thấm sâu qua các thành tế bào chưa bị phá vỡ và hòa tan dầu trong các khe vách tế bào. Lượng dầu còn sót lại trong nội tâm nguyên liệu chỉ chiếm khoảng 20% do đó dung môi thấm rất khó khăn vào các tế bào chưa bị phá vỡ này. Độ hòa tan các chất phụ thuộc vào lực tương tác giữa các phân tử dung môi và chất tan. Cường độ lực tương tác này do độ thấm điện môi quyết định, thể hiện mức phân cực của các thành phần hợp thành phân tử chất đó. Do đó các loại dầu thực vật sẽ hòa tan tốt trong các dung môi có độ thấm điện môi gần với độ thấm điện môi của dầu thực vật (Độ thấm điện môi của các loại dầu thực vật nằm trong khoảng 3,0- 3,2). Các dung môi có độ thấm điện môi >20 có khả năng hòa lẫn trong nước (bảng 3.1).

Bảng 3.1. Độ thấm điện môi của một số dung môi hữu cơ (nhiệt độ 20oC)

Dung môi hữu cơ Độ thấm điện môi

Xăng

Hexan

Benzen

Dicloetan

Axeton

2,00

1,89

2,20

10,36

21,50

Ngoài ra, trong dầu thực vật còn có một lượng acid béo tự do, số lượng acid béo tự do tăng, tính hòa tan của dầu trong dung môi tăng. Dầu trong các dung môi hữu cơ tạo thành dung dịch phân tử (dung dịch thật: lipid, acid béo tự do cần thiết, vitamin tan trong dầu,lipid mang sắc tố...), trong lúc đó, dầu chiết từ nguyên liệu có dầu trong điều kiện sản xuất bao giờ cũng kéo theo với dầu một lượng các hợp chất không có tính béo (phospholipid, sáp, cặn xà phòng) chuyển vào dung môi làm cho mixen có tính keo. Vì vậy, mixen vừa là dung dịch có đặc tính phân tử vừa có đặc tính keo. 3.1.5.2. Các dạng thiết bị trích ly dầu

Thiết bị trích ly thường có cấu tạo phức tạp do đảm bảo tính an toàn. Tùy thuộc từng loại nguyên liệu mà các quá trình trích ly khác nhau được áp dụng. Hiện tại có hai loại thiết bị trích ly được sử dụng phổ biến: Thiết bị trích ly ngâm chiết (Percolation extractor) và thiết bị trích ly kiểu nhúng (Immersion extractors)


45

(i) Thiết bị trích ly ngâm chiết (Percolation extractor)

- Dung môi được bơm vào hệ thống và phân phối thông qua hệ thống băng chuyền của bánh dầu, có chiều dày thay đổi theo kiểu trích ly ngược dòng.

- Kiểu thiết kế khác nhau tùy thuộc vào hãng thiết kế, quá trình sản xuất.

(ii) Thiết bị trích ly kiểu nhúng (Immersion extractors)

- Hạt được ngâm hoàn toàn trong dung môi.

- Quá trình trích ly cần khuấy đảo liên tục nhằm trách việc hình thành nồng độ dung môi cục bộ ở một số vị trí. Trong trường hợp này, sự hình thành những phần tử nhỏ tăng.

- Thiết bị hoạt động liên tục hoặc gián đoạn. Thiết bị trích ly Hildebrandt được sử dụng phổ biến nhất trong quá trình trích ly kiểu nhúng (hình 3.3).

Dung môi

Bã dầu sau trích ly

Nguyên liệu trích ly

Hình 3.3.Thiết bị trích ly Hildebrandt

3.1.5.3. Dung môi trích ly dầu (i) Các loại dung môi thông dụng

♣Xăng: Cấu tạo gồm một chuỗi những hydrocacbon mạch thẳng, chưa no hay dẫn xuất của hexobenzen và các đồng đẳng. Ngoài ra, trong thành phần của xăng còn có các hydrocacbon no. Nhiệt độ sôi khoảng 70- 120oC. Xăng không tan trong nước. Khả năng hòa tan dầu mỡ của xăng là 1:5, khả năng hòa tan dầu mỡ tăng khi tăng phần nhẹ có nhiệt độ sôi thấp.

♣n- hexan: Chất lỏng, dễ bay hơi, nhiệt độ sôi từ 66,7- 69,3oC. Khối lượng riêng 663 kg/m3 ở 15oC. n- hecxan là một loại xăng trong thành phần không lẫn hydrocacbon chưa no và thơm, có khả năng hòa tan dầu và mỡ ở bất kỳ tỷ lệ nào.


46

♣Propan và butan: Dung môi tiên tiến, khi sử dụng dưới áp suất dư 0,4- 1,2 MPa sẽ rút ngắn được quá trình trích ly 2- 3 lần. Dung môi này chỉ hòa tan một lượng rất nhỏ các chất không có đặc tính béo.

♣ Rượu etylic: Chất lỏng, nhiệt độ sôi 78,3oC, nhiệt độ bắt lửa 404oC. Rượu tan trong nước ở bất kỳ tỷ lệ nào. Tuy nhiên, có thể dùng rượu etylic 96% để trích ly dầu nành.

♣Axeton: Chất lỏng, có mùi đặc trưng, nhiệt độ sôi 56oC. Hơi aceton trong không khí có thể bắt lửa, axeton hòa tan tốt trong nước ở bất kỳ tỷ lệ nào, khả năng hòa tan dầu mỡ là 1:5. Axeton là dung môi chuyên dùng đối với nguyên liệu chứa dầu có lẫn nhiều phospholipid.

Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc (ii) Yêu cầu chung đối với dung môi trích ly dầu - Đáp ứng yêu cầu kinh tế, đảm bảo vận tốc quá trình trích ly, ít tổn thất khi thu

hồi, trích kiệt dầu trong nguyên liệu. - Thành phần đồng nhất, không xảy ra sự phân ly dung môi thành các hợp phần. - Dung môi cần có độ sạch cao, không hòa tan các hợp chất lạ có trong nguyên liệu

ngoài dầu, không tham gia phản ứng với các nguyên liệu thành các hợp chất mới, trung tính đối với nguyên liệu.

- Nhanh chóng hòa tan dầu với bất kỳ tỷ lệ nào ở nhiệt độ thấp, dễ cất ra khỏi bã dầu, dễ ngưng tụ.

- Không có tác dụng phá hoại thiết bị, không có độc chất khi còn lại trong dầu và bã dầu, không gây mùi vị lạ cho sản phẩm.

- Độ nhớt thấp nhằm tạo thuận lợi cho quá trình ngâm chiết đạt hiệu quả cao. - Dễ cất ra khỏi bã dầu, dễ ngưng tụ. 3.1.5.4. Những nhân tố ảnh hưởng đến vận tốc và độ kiệt dầu khi trích ly (i) Nhiệt độ trích ly Dưới tác động của nhiệt độ tăng, các phân tử dung môi và dầu xảy ra sự chuyển động hỗn loạn làm tăng vận tốc chuyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi, nhờ đó quá trình trích ly đạt hiệu quả cao. Tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu, hiệu suất thu được dao động khác nhau, tuy nhiên ứng với mỗi loại, hiệu suất trích ly thường gia tăng theo sự gia tăng nhiệt độ (hình 3.4).

Hiệu suất trích ly (%)

Nguyên liệu được trích ly A: Bánh đậu nành

B: Bánh đậu phộng

C: Hạt hướng dương

D: Bánh hạt cải dầu

E: Bánh hạt thầu dầu

Hình 3.4. Ảnh hưởn

Nhiệt độ trích ly (oC)

47

g của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly


48

(ii) Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào Đây là một trong các yếu tố cơ bản thúc đẩy nhanh quá trình trích ly. Việc phá vỡ tối đa cấu trúc tế bào nguyên liệu chứa dầu tạo điều kiện cho sự tiếp xúc triệt để dung môi với dầu. (iii) Độ ẩm nguyên liệu trích ly Khi tăng độ ẩm sẽ làm chậm quá trình khuếch tán, bột quá ẩm sẽ tăng sự kết dính các hạt bột nguyên liệu trích ly, làm tắc đường thoát dầu, giảm tốc độ trích ly. Độ ẩm thích hợp cho các nguyên ly trích ly khoảng 8%. Ẩm trong nguyên liệu trích ly sẽ tương tác với protein và các chất ưa nước khác, ngăn cản sự thấm sâu của dung môi vào bên trong nguyên liệu làm chậm quá trình khuếch tán phân tử và đối lưu. (iv) Kích thước và hình dạng hạt Kích thước và hình dạng hạt ảnh hưởng đến vận tốc chuyển động của dung môi qua lớp nguyên liệu. Nguyên liệu trích ly bền, không bị vỡ vụn, trong quá trình trích ly sẽ tạo các hạt mịn lắng đọng trên những phần nguyên liệu chưa bị phá vỡ cấu trúc, làm tắc các ống mao dẫn, dung môi sẽ lưu thông trên toàn bề mặt lớp nguyên liệu. Mặt khác, các hạt mịn này sẽ bị dòng dung môi cuốn vào mixen, làm cho mixen ra khỏi thiết bị có nhiều thành phần phân tán, gây phức tạp cho quá trình làm sạch mixen. (v) Vận tốc chuyển động của dung môi Tăng vận tốc chuyển động của dung môi tức làm tăng nồng độ mixen, tăng tốc độ khuếch tán, rút ngắn thời gian trích ly. Tuy nhiên, nồng độ mixen thu được loãng, hao tốn nhiều dung môi. (vi) Tỷ lệ dung môi và nguyên liệu Lượng nguyên liệu trích ly tỷ lệ thuận với lượng dung môi, tùy thuộc vào đặc tính hòa tan dầu của từng loại dung môi. Tỷ lệ phù hợp xúc tiến nhanh quá trình trích ly, tách kiệt dầu trong nguyên liệu, giảm thấp hàm lượng dầu trong bã. 3.1.5.5. Phương pháp trích ly dầu thực vật trong công nghiệp Để trích ly dầu từ nguyên liệu có dầu người ta có thể áp dụng 2 phương pháp trích ly dầu gián đoạn và trích ly liên tục. Tuy nhiên, phương pháp trích ly gián đoạn không hoàn chỉnh nên hiện nay ít được sử dụng. Trích ly liên tục là phương pháp cơ bản để tách dầu thực vật hiện nay. Trong quá trình trích ly, nguyên liệu và dung môi có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều (quá trình trích ly ngược chiều, cùng chiều). Phương pháp tiến hành:

- Ngâm nguyên liệu trong dòng chuyển động ngược chiều chuyển động của dung môi.

- Dội tưới liên tục nhiều đợt dung môi (hoặc mixen loãng) lên lớp nguyên liệu chuyển động. Trên đường chuyển động của nguyên liệu ra khỏi thiết bị trích ly gặp dung môi nạp vào ngược chiều.


49

Quá trình trích ly dầu từ nguyên liệu có dầu không phụ thuộc vào kết cấu thiết bị mà xảy ra chủ yếu do tương tác giữa dung môi và dầu tạo thành dung dịch mixen. Mixen sau khi ra khỏi khu vực trích ly, đem phân ly thành dầu vào dung môi bằng cách làm bốc hơi dung môi sẽ thu được bã dầu sạch dung môi. Hơi dung môi bốc ra đem ngưng tụ - tái sinh hay phục hồi từ trạng thái hơi thành trạng thái lỏng, thu được dung môi gọi là dung môi thu hồi hoặc dung môi hồi lưu. Sản xuất dầu bằng phương pháp trích ly cần một lượng lớn hơi nước làm chất tải nhiệt (sử dụng để bốc hơi dung môi từ mixen và bã trích ly), điện năng cần sử dụng ít hơn so với ép. 3.1.5.6. Làm sạch mixen Mixen thu được sau trích ly, ngoài thành phần dầu hòa tan trong đó còn kéo theo các chất màu, phức phospholipid, các hạt bã dầu và các tạp chất cơ học khác. Các tạp chất này có thể hòa tan trong mixen ở dạng keo và không tan trong mixen. Dưới tác động của nhiệt khi chưng cất sẽ có phản ứng tương tác mixen, làm giảm phẩm chất dầu, tạo ra lớp cặn đóng kết trên bề mặt thiết bị. Các chất này còn làm cho dầu tăng chỉ số acid, sẫm màu. Do đó, để thu được dầu trích ly có chất lượng tốt, cần phải làm sạch các tạp chất hòa tan và không hòa tan trong mixen trước khi đem chưng cất dung môi. Các phương pháp làm sạch mixen chủ yếu hiện nay: (i) Lắng Đây là giai đoạn đầu tiên được sử dụng nhằm tách sơ bộ các hạt tạp chất không tan trong mixen. Khi lắng các hạt này tự tách ra dưới ảnh hưởng của trọng lượng bản thân. (ii) Lọc Lọc mixen là quá trình tách tạp chất không tan trong mixen bằng cách cho mixen chảy qua một bề mặt vật liệu lọc. Các loại vải lọc khác nhau có khả năng lọc sạch tạp chất của mixen với mức độ khác nhau. (iii) Ly tâm Đây là quá trình tách tạp chất rắn có kích thước nhỏ ra khỏi mixen dưới tác động của lực ly tâm. 3.1.5.7. Chưng cất mixen Chưng cất mixen là quá trình phân ly dung dịch mixen trong dung môi bằng cách cất cho dung môi bay hơi ra khỏi dầu không bay hơi. Thực hiện bằng cách đun mixen đến nhiệt độ bay hơi của dung môi, tiến hành cho đến khi hơi dung môi bốc ra khỏi mixen hoàn toàn. Hơi dung môi khi bay hơi được đưa qua thiết bị ngưng tụ để thu hồi lại.


50

3.2. SẢN XUẤT DẦU TỪ THỊT QUẢ CHỨA DẦU (FRUIT FLESH OIL, PULP OIL)

Quá trình chiết tách dầu từ thịt quả chứa dầu khá khác biệt so với việc chiết tách từ hạt dầu. Nguyên nhân chủ yếu có lẽ do sự khác biệt về tính chất và thành phần nguyên liệu. Nguyên liệu thô là thịt quả chứa nhiều nước, điều này làm cho thời gian bảo quản trước khi chế biến giới hạn, thông thường quả được tách chiết dầu ngay sau thu hoạch. Trong quá trình xử lý, các mức độ khác nhau về cơ học và tự động hóa đều được sử dụng. Ngoài ra, việc áp dụng phương pháp sản xuất thủ công rất khác biệt so với sản xuất lớn. Hai loại dầu được chế biến phổ biến từ thịt quả là dầu cọ và dầu olive.

3.2.1. Dầu cọ

Dầu cọ được sản xuất và sử dụng rất rộng rãi ở các quốc gia chuyên trồng cọ như các nước thuộc Châu Phi, ước tính có hàng ngàn cơ sở trích ly dầu cọ ở những vùng này. Cho đến ngày nay, việc chiết tách dầu cọ vẫn chủ yếu thực hiện theo các phương pháp ép truyền thống. Hiệu suất tách ép dầu theo các phương thức này thường dao động trong khoảng từ 40-65%. Việc trích ly dầu theo quy mô công nghiệp bị hạn chế do quả cọ dễ bị biến đổi, sinh độc tố và không đảm bảo chất lượng khi vận chuyển xa. Về mặt lý thuyết, quá trình trích ly dầu được thực hiện theo phương pháp cổ điển. Tuy nhiên, trên thực tế sản xuất, hầu hết các bước thực hiện đều được cơ giới hóa. Ở thời điểm thu hoạch, lượng acid béo tự do trong dầu cọ thường nhỏ hơn 1%. Giá trị này sẽ gia tăng nhanh chóng, do đó yêu cầu phải có sự kết hợp thật nghiêm ngặt giữa quá trình thu hoạch và chế biến dầu. Các bước chủ yếu trong quá trình ép tách dầu từ thịt quả cọ bao gồm:

- Quá trình tiệt trùng: mục đích của tiến trình này là làm mềm phần cuống nối giữa quả cọ trong buồng lớn, đồng thời tạo khoảng trống giữa phần thịt quả và hạt, nhằm tách loại dễ dàng phần hạt cọ ở bước tiếp theo. Quá trình tiệt trùng còn nhằm vô hoạt các enzyme và vi sinh vật có mặt trong quả, có khả năng gây ôi hóa, làm tăng lượng acid béo tự do trong dầu. Tiến trình xử lý này đều có thể được thực hiện trong thiết bị tiệt trùng với dung tích khác nhau: từ nhỏ đến lớn, tùy vào công suất của nhà máy.

- Phân tách: Buồng cọ sau quá trình tiệt trùng được đưa qua thiết bị phân tách kiểu trống (trục quay thẳng đứng) nhằm tách riêng phần quả ra khỏi quầy.

- Giai đoạn “chưng” (digestion): nhằm mục đích phân tách thịt quả từ hạt và phá vỡ màng tế bào để giải phóng dầu, giúp quá trình ép tách dầu được dễ dàng. Điều kiện chưng phù hợp cho quả cọ là 20 phút ở nhiệt độ 90-100oC. Thiết bị chưng thường được thiết kế là thiết bị gia nhiệt hai vỏ hình trụ thẳng đứng có cánh khuấy; nhiệt cung cấp chủ yếu là hơi nước.

- Giai đoạn ép: Bột nghiền (hay cháo - mash) thu được sau giai đoạn chưng được chuyển qua thiết bị ép trục vít liên tục. Giống như quá trình ép thu dầu từ hạt dầu, thiết bị ép trục vít liên tục cũng được thiết kế với phần trục vít nằm trong lồng


51

ống hình trụ thẳng đứng, hoạt động theo cơ chế áp suất tạo thành trong lòng ống tăng dần theo sự gia tăng bước vít sẽ tác động lên nguyên liệu, nhờ đó dầu được giải phóng ra khỏi nguyên liệu. Sản phẩm của quá trình ép được phân tách thành hai phần: phần rắn là chất xơ và hạt cọ (khô dầu); phần lỏng bao gồm dầu và nước. Với quá trình chưng phù hợp (90-100oC, 20 phút), lượng dầu còn sót lại trong phần khô dầu có thể giảm còn 5%, đồng thời tỷ lệ hạt cọ bị phá vỡ có thể giảm thấp dưới 15%. Điều này có nghĩa là, chỉ một phần trong tiến trình xảy ra sự trộn lẫn của dầu cọ từ thịt quả với dầu từ hạt cọ. Lượng dầu hỗn hợp này hầu như không đáng kể, chiếm tối đa 3% tổng lượng dầu tách chiết được.

- Giai đoạn lọc (gạn) dầu thô: trong thành phần dầu thô thu được sau giai đoạn đầu quá trình gạn lọc vẫn kèm theo sự hiện diện với một tỷ lệ đáng kể chất xơ, cát, sạn. Các tạp chất này sẽ được tách khỏi dầu thô dựa vào sự khác biệt về trọng lượng riêng của mỗi thành phần.

- Sấy dầu: Dầu cọ sau lọc còn chứa một tỷ lệ rất nhỏ phospholipid hay dạng gum. Nếu dầu không được làm khô, các thành phần này sẽ hút nước có trong dầu. Quá trình này diễn ra chậm, đến một thời điểm nhất định sẽ trở nên không hòa tan, đây chính là nguyên nhân tạo nên các cặn kết tủa trong thiết bị bảo quản dầu thô.

3.2.2. Dầu olive

Trong quá trình chiết tách dầu olive từ thịt quả olive, 2 phương pháp cơ bản có thể được áp dụng là ép và phân tách bằng ly tâm. Phụ thuộc vào cách thức phân tách dầu được chọn lựa, quả olive sẽ được tiến hành tiền xử lý theo các kiểu khác nhau. Trên thực tế, phương pháp thu hái là cơ sở quan trọng nhất cho việc chọn lựa kiểu chiết tách. Trong trường hợp thu hái tự nhiên (hái quả bằng tay), rất ít tạp chất như lá cây, đất, đá…lẫn vào nguyên liệu khi so sánh với thu hái quả bằng thiết bị cơ học. - Làm sạch và loại tạp chất: công đoạn này không cần thiết đối với ép tách dầu do lượng lá cây và tạp chất lẫn vào không gây ảnh hưởng đến quá trình ép, đồng thời không có tác hại đến thiết bị ép. Trong trường hợp tách chiết dầu bằng ly tâm, việc loại tạp chất rất quan trọng do chúng dễ dàng làm hỏng thiết bị. Các tạp chất này có thể được loại ra bằng thiết bị tự động khi quả olive được rửa với nước luân lưu. - Nghiền quả “Oil crushing”: Mục đích chính của công đoạn này là sử dụng lực cơ học để phá vỡ màng tế bào, giúp dầu giải phóng ra ngoài bề mặt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách kiệt dầu. Hai thiết bị cơ bản được sử dụng là nghiền bằng kim loại và nghiền đá. Ở thiết bị nghiền bằng kim loại, quả olive được ném đập vào tường kim loại, quá trình này tiêu tốn ít năng lượng hơn nghiền đá. Tuy nhiên, ưu điểm của nghiền đá là không lẫn vết kim loại vào trong dầu sau tách chiết. Mặc dù vậy, không


52

có sự khác biệt đáng kể về chất lượng dầu khi nghiền với các phương pháp khác nhau. Quá trình nghiền quả có thể tiến hành liên tục hay gián đoạn. - Sau khi nghiền, khối bột nghiền (paste) sẽ được trộn lẫn, giúp các giọt dầu kích thước nhỏ kết hợp thành giọt lớn, dầu được tách ra dễ dàng hơn. Quá trình này được tiến hành bằng thiết bị khuấy. - Chiết tách dầu: Quá trình ép hay trích ly bằng ly tâm đều được sử dụng.

• Đối với phương pháp ép, dầu được chiết tách bằng thiết bị ép khung bản không liên tục. Trong trường hợp này, vẫn còn một lượng dầu olive dính trên khung lọc. Dầu thô được phân tách khỏi phần bã dầu lẫn kèm trong dầu (mush) bằng thiết bị ly tâm.

• Khi sử dụng ly tâm để phân tách dầu, dầu sau ly tâm được đưa qua hệ thống lọc gạn để phân tách (i) phần rắn từ pha lỏng, (ii) dầu và nước trong pha lỏng.

3.3. TÁCH CHIẾT MỠ ĐỘNG VẬT

Do đặc điểm của mô mỡ động vật rất nhạy cảm với các quá trình phân hủy, sự phát triển của vi sinh vật và các biến đổi không mong muốn về chất lượng xảy ra nhanh chóng do hoạt động của enzyme và chất oxy hóa. Chính vì lý do này, chất lượng mỡ phụ thuộc mạnh mẽ vào chất lượng của nguyên liệu thô. Thêm vào đó, mô chất béo còn chứa nhiều thành phần thải, các thành phần này không có giá trị dinh dưỡng cho cả người và gia súc. Nguyên liệu dầu thô chỉ đảm bảo chất lượng tốt khi mô tế bào được xử lý theo đúng cách.

Phương pháp trích ly mỡ động vật dễ nhất là cắt mỡ thành những mẩu nhỏ và làm tan chảy trong chảo hay thiết bị nấu mở nắp. Quá trình này sẽ phân tách sản phẩm thu được thành hai phần: nước và các phần khác có khối lượng riêng lớn sẽ chiếm vị trí ở phần dưới thiết bị, mỡ sau tan chảy thu được ở phần trên thiết bị. Phần mỡ được phân tách nhờ vào quá trình chiết và gạn dầu. Việc phân cắt cơ học mô mỡ ban đầu có vai trò quan trọng trong việc trợ giúp quá trình phá vỡ cấu trúc mô tế bào, giúp dầu dễ dàng thoát ra khỏi nguyên liệu. Gia nhiệt nguyên liệu thô chứa dầu cũng có chức năng phá vỡ cấu trúc tế bào và làm giảm độ nhớt của mỡ. Một trong những hiệu quả phụ của quá trình gia nhiệt này là sự tiệt trùng vi sinh vật và vô hoạt enzyme; thêm vào đó, protein đông tụ là nguyên nhân phá vỡ hợp chất nhũ hóa, giúp phân tách dễ dàng phần mỡ đã được tan chảy.

3.4. DẦU CÁ

Sản phẩm dầu cá thu được chủ yếu từ việc sử dụng cá làm nguồn cung cấp chất dinh dưỡng trong các bữa ăn hàng ngày. Kỹ thuật tách chiết dầu cá được tiến hành tương tư


53

như sử dụng đối với mỡ động vật. Sau quá trình ép tách dầu, phần bã còn lại rất giàu protein và vẫn chứa một tỷ lệ chất béo cao thường được sử dụng trong chế biến thức ăn gia súc; rất ít trường hợp áp dụng quá trình trích ly dầu bằng dung môi hữu cơ xảy ra.


54

CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT TINH LUYỆN DẦU MỠ

4.1. GIỚI THIỆU CHUNG

Dầu mỡ thô lấy từ nguyên liệu, ngoài glycerid (khoảng 95%) còn chứa một số tạp chất khác như cặn, vỏ hạt, xác quả hay các thành phần phospholipid, sáp…Chính vì vậy, dầu mỡ chưa thể đạt được các yêu cầu sử dụng trong công nghiệp cũng như trong thực phẩm. Mặt khác những tạp chất đó có thể gây những biến đổi làm ảnh hưởng chất lượng dầu mỡ trong khi cất giữ và bảo quản. Mục đích của tinh luyện là dùng các phương pháp khác nhau để loại trừ các tạp chất ra khỏi dầu, đảm bảo được các yêu cầu chất lượng khi sử dụng trong các lĩnh vực.

Tinh luyện là kỹ thuật cơ sở của chế biến dầu mỡ thực phẩm, nhờ đó có thể chế biến dầu thô thành dầu tinh luyện đạt qui cách. Sự phát triển của kỹ của thuật tinh luyện đã mở ra một phạm vi sử dụng các nguồn dầu khác nhau ngày một rộng rãi, tăng thêm được nhiều sản lượng dầu cung cấp cho thực phẩm. Nhiều nguồn dầu mỡ không có giá trị thực phẩm nhưng qua tinh luyện lại có thể trở thành những nguồn dầu mỡ thực phẩm tốt. Nói cách khác, quá trình tinh luyện dầu mỡ nhằm mục đích tách loại tối đa các thành phần không mong muốn trong dầu; hay trong thành phần dầu mỡ sau tinh luyện chỉ hiện diện thành phần glycerid và các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên, carotene được mong muốn giữ lại trong dầu.

Dầu mỡ tinh luyện dùng trong thực phẩm là loại dầu mỡ đạt chỉ tiêu chất lượng cao nhất và hoàn chỉnh nhất. Quá trình tinh luyện dầu mỡ hoàn chỉnh bao gồm các công đoạn chủ yếu như:

- Phương pháp tách loại cơ học,

- Thủy hóa dầu,

- Trung hòa,

- Tẩy màu,

- Tẩy mùi.

Nhìn chung mỗi công đoạn đều có những tác dụng và đặc điểm khác nhau nhằm loại trừ triệt để các tạp chất có trong dầu. Căn cứ vào thành phần và chất lượng dầu mỡ thô, đồng thời tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng của việc sử dụng dầu mỡ tinh luyện mà có thể áp dụng toàn bộ quy trình tinh luyện hay chọn lựa một số công đoạn phù hợp. Vì dầu mỡ là một hỗn hợp vật chất phức tạp, cho nên trong thực tế phải dùng nhiều phương pháp khác nhau đối với mỗi loại dầu mỡ. Các phương pháp đó được phối hợp với nhau theo một trình tự xác định tạo thành các quy trình tinh luyện, trong đó mỗi phương pháp trở thành một giai đoạn trong quy trình sản xuất.


55

Trừ một vài trường hợp cá biệt như dầu olive, dầu cọ, bơ cacao và mỡ heo thường có thể sử dụng ngay sau tách chiết hay chỉ kết hợp thêm phương pháp tinh luyện cơ học (lọc, ly tâm), đại bộ phận dầu mỡ đều phải áp dụng các quy trình hỗn hợp. Đối với những loại dầu mỡ có chất lượng xấu, hoặc dầu sau tinh luyện cần đạt các yêu cầu cao thường áp dụng quy trình hoàn chỉnh.

Nói tóm lại việc xác định quy trình tinh luyện cho mỗi loại dầu mỡ phải được xác lập dựa trên hai yếu tố cơ bản:

- Bản chất các thành phần tạp chất có trong dầu mỡ,

- Yêu cầu về chất lượng đối với dầu mỡ tinh luyện phù hợp với các đối tượng sử dụng.

Quá trình tinh luyện hoàn chỉnh có thể được tổng hợp theo sơ đồ hình 4.1.

Nguyên liệu thô Dầu thô

Thủy hóa dầu

Dầu sau thủy hóa

Tinh luyện “hóa học” Tinh luyện “vật lý”

Trung hòa

Dầu sau trung hòa

Tẩy trắng bằng chất hấp phụ Tẩy trắng bằng chất hấp phụ

SP trung gian Xà phòng Dầu sau tẩy màu Đất tẩy trắng Đất tẩy trắng Dầu sau chứa dầu chứa dầu tẩy màu

Acid hóa Khử mùi/Tẩy màu bằng nhiệt Tách loại dầu Loại acidbéo/ Khử mùi/

Tẩy màu bằng nhiệt

SP cuối Dầu acid Dầu tinh luyện Cặn dầu Bã chất hấp phụ Dầu tinh luyện

Nước thải chứa acid hoàn chỉnh Dầu thu hồi Acid béo

Hình 4.1. Sơ đồ quy trình tinh luyện dầu tổng quát


56

4.2. CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH CỦA QUÁ TRÌNH TINH LUYỆN

4.2.1. Các phương pháp tinh luyện cơ hoc

Các phương pháp này chủ yếu là loại sơ bộ các tạp chất có trong dầu thô như vỏ hạt, rác...lẫn đồng thời tách loại một phần các chất keo hòa tan như sáp, phospholipid... Các phương pháp này thường được áp dụng đi kèm với các quá trình như thủy hóa, trung hòa, tách sáp…

4.2.1.1. Phương pháp lắng

Phương pháp này dựa trên sự khác nhau về tỷ trọng của các tạp chất và dầu mỡ để phân ly. Sau một thời gian để yên nhất định, các tạp chất có tỷ trọng lớn hơn dầu sẽ lắng xuống. Các tạp chất lắng xuống bao gồm: các tạp chất cơ học, nước trong dầu, các thành phần thể rắn…

Đối với phương pháp lắng, ngoài việc loại các tạp chất rắn còn có khả năng loại trừ một số tạp chất có tính keo hòa tan trong dầu như: sáp, phospholipid, protein…Độ hòa tan của các tạp chất này trong dầu mỡ sẽ giảm xuống cùng với sự giảm nhiệt độ, nên điều kiện cần thiết để loại tạp chất là phải hạ nhiệt độ xuống mức thích hợp. Ở một nhiệt độ mà tại đó các tạp chất có tính keo hòa tan có thể tách ra hoàn toàn khỏi dầu mỡ, người ta gọi đó là “ nhiệt độ ngưng kết giới hạn”. Sau khi các tạp chất tách ra, có thể dùng các phương pháp phân ly thông thường để phân ly dầu và tạp chất.

Để tăng nhanh tốc độ lắng, nhất là trường hợp dầu chứa nhiều nước, có thể cho vào một ít các chất có tính hút nước như CaCl2 , Na2SO4 khan hoặc các chất điện ly như NaCl.

Phương pháp lắng liên tục cũng được ứng dụng để tách các tạp chất cơ học được thực hiện trong thiết bị lắng nhiều khoang. Thiết bị này hoạt động theo nguyên lý chênh lệch khối lượng riêng giữa các tạp chất và dầu và do sự khác nhau về vận tốc chuyển động của dầu và tạp chất trên đĩa nghiêng.

4.2.1.2. Phương pháp ly tâm

Phương pháp này ứng dụng lực ly tâm thay cho trọng lực ở phương pháp lắng để phân ly dầu và tạp chất, do đó làm tăng được tốc độ phân ly đồng thời phân ly được các cặn có kích thước bé (hình 4.2).

Trong thực tế, máy ly tâm dùng để phân ly nước ra khỏi dầu tốt nhất, phân ly các tạp chất ở thể rắn phân tán trong dầu như cặn xà phòng, sáp, photphatid…Tuy nhiên, trường hợp dầu có chứa quá nhiều tạp chất cơ học thì ít sử dụng máy ly tâm vì lồng quay có chứa đầy tạp chất khó khăn cho việc tẩy rửa, vệ sinh.


57

Hình 4.2. Máy ly tâm dạng dĩa

4.2.1.3. Phương pháp lọc

Phương pháp này tiến hành tách các chất rắn ra khỏi dầu mỡ bằng các màng lọc, các tạp chất sẽ bám lên bề mặt màng lọc thành lớp bã lọc, và lớp bã lọc này cũng dần trở thành màng lọc.

Để dầu thô được sạch hơn đồng thời cải thiện một phần màu dầu, người ta có thể cho vào trên màng lọc một lượng vật liệu lọc có thể là than hoạt tính, đất hoạt tính... hay có thể ghép thêm một lớp giấy lọc để ngăn cản thêm các tạp chất dạng phân tử rất nhỏ. Ngoài ra giấy lọc còn có thể hấp thụ một ít nước và xà phòng giúp dầu lọc xong sẽ trong suốt, không bị vẩn đục.

Tốc độ lọc sẽ tăng lên khi tăng áp suất lọc và đường kính lỗ xốp của màng lọc mà chất lỏng đi qua. Tốc độ lọc sẽ giảm dần theo sự gia tăng độ nhớt của chất lỏng và chiều dày lớp bã lọc.

Thiết bị lọc thường sử dụng là thiết bị lọc khung bản (hình 4.3). Có 2 phương pháp được áp dụng cho thiết bị này là lọc nóng và lọc nguội.

Tùy thuộc vào từng loại dầu mà quá trình lọc nóng hay nguội được áp dụng, hay có thể sử dụng cả 2 phương pháp này, lọc nóng trước rồi lọc nguội sau.

Lọc nóng: Thường được sử dụng để loại tạp chất cơ học. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lọc nóng thường lớn hơn 55oC (tốt nhất là 80oC) nhằm loại trừ các tạp chất rắn như rác, vỏ hạt… lẫn trong dầu.

Lọc nguội: Dầu sau khi lọc nóng được tiến hành qua lọc nguội. Lọc nguội chủ yếu là loại các tạp chất có tính keo phân tán trong dầu như sáp. Điều kiện cần thiết của quá trình lọc nguội là hạ nhiệt độ dầu xuống đến “nhiệt độ ngưng kết giới hạn”. Dầu được làm lạnh xuống nhiệt độ 10-20oC để loại sáp, có thể để lắng tự nhiên, lọc đơn giản hay bằng máy ép lọc.


58

Hình 4.3. Thiết bị lọc khung bản

4.2.2. Thủy hóa dầu (degumming)

Phospholipid, protein và carbohydrat, các thành phần chất keo thực vật thường có tác động xấu đến khả năng ổn định của dầu. Đây chính là các thành phần không mong muốn trong dầu do chúng làm giảm giá trị cảm quan và hao hụt dầu sau trung hòa, đồng thời sự hiện diện của các hợp chất này còn là nguyên nhân gây hư hỏng thiết bị. Phospholipid có thể ngăn cản sự kết tinh trong quá trình giảm cấp acid béo hay làm trở ngại trong quá trình hydrogen hóa dầu. Trong dầu trộn salad, các thành phần này thường lắng ở đáy bình chứa, đây cũng là nguyên nhân làm tăng nhiệt độ sôi của dầu. Quá trình thủy hóa được ứng dụng có thể tách loại các tạp chất nhóm phospholipid và chất keo ra khỏi dầu.

Phương pháp thủy hóa dựa vào phản ứng hydrat hoá để làm tăng độ phân cực các tạp chất keo hoà tan trong dầu, nên làm giảm độ hòa tan của chúng trong dầu, giúp các thành phần này kết tủa lại và có thể tách ra bằng ly tâm. Mục đích của phương pháp này ngoài việc kết tủa các tạp chất, loại các phospholipid nó còn có khả năng làm giảm chỉ số acid của dầu. Rõ ràng một mặt là do các tạp chất keo có tính acid (các protein lưỡng tính) phát sinh kết tủa, mặt khác có một ít acid béo cũng bị kéo theo kết tủa. Do đó, hydrat hoá dầu sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trung hòa và giảm mức tiêu hao dầu trung tính trong khi trung hoà bằng kiềm.

Ngoài việc tinh luyện dầu, thủy hóa còn là biện pháp kỹ thuật để thu hồi các photphatid, mà quan trọng nhất là lấy lecithin - một loại phospholipid thường gặp trong dầu mỡ, có vai trò quan trọng trong cơ thể người do khả năng điều hòa và chuyển hóa cholesterol. Cơ chế sự biến đổi phân cực của lecithin được giải thích như sau (hình 4.4):


59

CH2-O-CO-R CH2-O-CO-R

CH-O-CO-R + HOH CH2-O-CO-R O- OH OH CH2 O P = O CH2 O P = O O-CH -CH -N2 2

+ O-CH2-CH2-N

(CH3)3 (CH3)3

(dạng phân cực yếu) (dạng phân cực mạnh)

Hình 4.4. Cơ chế sự biến đổi phân cực của lecithin

Do sự tạo thành các nhóm hydroxyl (-OH) đã giúp cho lecithin từ dạng phân cực yếu thành dạng phân cực mạnh mang tính thân nước tương đối mạnh hơn, độ hòa tan của nó trong dầu mỡ giảm xuống và tách ra thành kết tủa.

Quá trình thủy hóa dầu dựa trên nguyên tắc:

- Phân tán nước hay nước muối vào dầu làm cho phần ưa nước của anhydrid phospholipid sẽ hấp thụ nước theo từng nấc.

- Các phospholipid thân dầu mất tính tan trong dầu, phân tán trong nước tạo các hạt phospholipid ngậm nước hình thành nhũ tương trong dầu, tức là chuyển phospholipid ở trạng thái hòa tan về dạng dung dịch keo.

- Tạo thành các hạt keo đông tụ làm dầu vẩn đục.

- Phân ly dầu ra khỏi phức phospholipid bằng lắng hoặc ly tâm.

Tác dụng hydrat hoá được thực hiện bằng cách dùng một lượng vừa đủ nước nóng hay dung dịch loãng các chất điện ly như NaCl, NaOH, NH4Cl… vào dầu ở một nhiệt độ nhất định để phân cực hóa và kết tủa tạp chất. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hydrat hóa dầu thay đổi trong khoảng 60-80oC, tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu. Lượng nước muối thường được sử dụng khoảng 0,3% so với lượng dầu. Nếu sử dụng nước nóng thì khoảng 4 -10% so với dầu.

Trường hợp lượng nước muối, hay nước nóng dùng cho phản ứng quá ít thì kết tủa thường không hết do quá trình hydrat hóa xảy ra không hoàn toàn, trong dầu còn một lượng lớn phospholipid. Trong trường hợp lượng dư quá nhiều sẽ làm cho trong quá trình giãn nở của kết tủa sẽ phát sinh tác dụng keo hòa tan với nước tạo thành dung dịch keo. Hợp chất keo phân bố đều trong dầu ở trạng thái nhũ tương, không phân tán thành dạng phospholipid ngậm nước nên rất khó phân ly làm hiệu suất thu hồi giảm.

Tuy nhiên, việc thủy hóa dầu bằng nước hay nước muối chủ yếu chỉ tách loại các phospholipid có khả năng hydrat hóa, trong khi vẫn còn một lượng lớn phospholipid không có khả năng hydrat hóa như phospholipid có gốc protein, polysaccharid, các chất keo… vẫn còn hiện diện trong dầu. Chính vì thế, bên cạnh việc sử dụng nước nóng hoặc dung dịch NaCl người ta còn có thể thủy hóa bằng sử dụng acid. Cơ chế phản ứng thủy hóa acid có thể giải thích dựa trên các tác động của acid mạnh lên các


60

phospholipid không có khả năng hydrat hóa thành phospholipid có khả năng hydrat hóa, giúp chúng dễ dàng tách ra khỏi dầu. Hiện tại, 2 loại acid được sử dụng phổ biến trong quá trình thủy hóa dầu là acid citric và acid phosphoric. Tuy nhiên, việc sử dụng acid phosphoric có thể là nguyên nhân tạo nên một lượng phosphorus không mong muốn trong dầu sau quá trình thủy hóa. Việc sử dụng acid citric sẽ làm tăng giá thành sản phẩm nhưng có thể hạn chế được phản ứng phụ này. Trong một số quá trình thủy hóa bằng acid đặc biệt, NaOH cũng được sử dụng tiếp sau đó nhằm mục đích chuyển một số phospholipid tự do thành các muối natri hòa tan trong nước.

Quá trình thủy hóa có thể được tóm tắt theo sơ đồ như sau:

Dầu sau thủy hóa bằng acid

Dầu sau quá trình thủy hóa

Nước nóng / dd NaCl Ca(OH)2

Dầu thôAcid H3PO4

Hình 4.5 Quy trình thủy hóa dầu

Nhìn chung, kỹ thuật thủy hóa dầu ngày càng được phát triển hoàn thiện dần, đi kèm với việc thiết kế các thiết bị phù hợp nhằm mục tiêu giảm lượng phospholipid còn sót lại trong dầu đến mức thấp nhất (< 10 ppm).

Bên cạnh hai quá trình thủy hóa dầu phổ biến là sử dụng nước và acid, quá trình thủy hóa bằng enzyme cũng được Lurgi nghiên cứu và phát triển. Theo phương pháp này, enzyme phospholipase A2 được sử dụng như chất xúc tác sinh học để thủy phân acid béo ở vị trí C2 trên glycerol. Kết quả của phản ứng này là sự hình thành phospholipid đã hydrat hóa được tách ra khỏi dầu.

Tirtiaux cũng đã cho thấy EDTA có thể ứng dụng để di chuyển các cation từ các phospholipid không có khả năng hydrat hóa, giúp chúng có thể hydrat hóa và tách ra khỏi dầu dễ dàng.

Một số nghiên cứu khác cũng đưa ra ứng dụng của siêu lọc hay năng lượng siêu âm trong quá trình thủy hóa, tuy nhiên rất khó có thể áp dụng chúng trong việc sản xuất thương mại dầu do giá thành rất đắt.

4.2.3. Đông hóa dầu và tách sáp


61

4.2.3.1. Giới thiệu chung

Tách sáp là công đoạn quan trọng cần được tiến hành ngay sau quá trình thủy hóa. Vì ngoài mục đích loại sáp ra khỏi dầu thì tách sáp còn có thể kéo các cặn keo của phospholipid kết tủa theo do có thể quá trình lọc, ly tâm sau thủy hóa không loại ra triệt để hết.

Tách sáp là vấn đề quan trọng cần được lưu ý trong việc tinh chế một số loại dầu đặc biệt như dầu bông, dầu cọ và dầu. Sáp trong dầu tồn tại ở trạng thái cặn li ti nên dễ làm dầu bị vẩn đục, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu. Ngoài ra, sáp còn là thành phần không có khả năng tiêu hóa được nên không có giá trị thực phẩm.

Bên cạnh đó, tách sáp từ nguồn dầu thô có thể thu hồi sáp thực vật là nguồn nguyên liệu cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất văn phòng phẩm, dùng trong hàng hoá trang, sản xuất chất cách điện…

Nguyên tắc tách sáp là dựa vào độ kết tinh khác nhau của sáp có trong dầu (bảng 4.1)

Bảng 4.1. Nhiệt độ kết tinh của sáp trong dầu

Đặc tính dầu Nhiệt độ

Dầu thô 8oC

Dầu sau hydrat hóa 10oC

Dầu đã qua trung hòa 12oC

Sáp cũng có thể được tách ra bằng các phương pháp cơ học như lắng, lọc, ly tâm: Làm lạnh dầu xuống nhiệt độ 8oC - 10oC để các tinh thể sáp kết tinh, sau đó nâng nhiệt dầu lên 20oC, nhằm giảm độ nhớt của dầu và tăng kích thước cho tinh thể sáp. Khi đó có thể tách dễ dàng các tinh thể sáp ra khỏi dầu bằng cách lọc hoặc ly tâm lạnh (nhiệt độ ly tâm <20oC).

Ngoài ra, còn có thể tách sáp bằng cách hoà tan dầu thô vào dung môi (aceton). Lúc này dầu tan trong aceton còn sáp thì không tan. Trên cơ sở đó tiến hành thu hồi dầu và có thể tách sáp ra bằng cách lắng gạn hay phân ly.

Tuy nhiên, các phương pháp này không loại được hoàn toàn sáp trong dầu. Như vậy, muốn tách hoàn toàn sáp ra khỏi dầu phải có biện pháp riêng, dựa trên cơ sở tách các tinh thể sáp và được gọi là quá trình tách sáp hay đông hoá dầu.

4.2.3.2. Quá trình đông hóa dầu (winterization)

Đông hóa là quá trình công nghệ tách sáp ra khỏi dầu bằng cách làm lạnh xuống nhiệt độ tạo ra tinh thể sáp.

Đông hóa gồm có việc làm lạnh từ 30-35oC đến 15oC có khuấy trộn chậm trên 12 giờ. Xa hơn là xuống 4-5oC, không có khuấy trộn và giữ khoảng 24-48 giờ, nó sẽ cho phép


62

các thành phần kết tinh tạo thành tinh thể. Kiểu tinh thể tạo thành phụ thuộc vào cách làm lạnh và sự chênh lệch nhiệt độ làm lạnh; những tinh thể lớn, ổn định thì sẽ dễ lọc hơn.

Trong những cách đông hóa dầu thì đông hóa dầu ở dạng mixen là cho kết quả tốt nhất.

Đông hóa mixen có hiệu quả tách sáp cao và làm chậm sự tan chảy glycerid. Các dung môi thường sử dụng cho cách này là hexane, aceton, isopropyl acetate. Hệ mixen được làm lạnh chậm xuống 15oC trên 12 giờ có khuấy trộn, sau đó tiếp tục làm lạnh đến 4-5oC, có khuấy đều và giữ khoảng 24-48 giờ trước khi được đem đi lọc. Thêm vào đó, đông hóa dầu trong hệ mixen còn cho phép thu được lượng sáp có độ sạch cao.

Quá trình đông hóa trong hệ mixen được trình bày theo sơ đồ sau:

SÔ ÑOÀ COÂNG NGHEÄ HOÙA DAÀU TRONG MIXEN

10

1

2 7 9

3

4

5

6

11 1612

1514

13

18

8

17

MIXEN

Hình 4.6. Sơ đồ đông hóa dầu trong hệ mixen

Mixen từ bể chứa (1) được bơm (2) chuyển qua lưu lượng kế (3) vào thiết bị truyền nhiệt (4) và thiết bị làm lạnh (5) đến thiết bị tạo tinh thể (6). Tại thiết bị tạo tinh thể (có cánh khuấy) này trong điều kiện nhiệt độ ổn định sẽ tạo ra các tinh thể sáp. Dùng bơm (7) chuyển hỗn hợp này sang máy lọc liên tục (8). Trong trường hợp chế độ nhiệt trong thiết bị tạo tinh thể bị sai lệch, bộ điều chỉnh nhiệt tự động (18) sẽ hoạt động điều chỉnh dòng mixen chảy qua. Mixen sạch sáp, nhờ bơm (9) chuyển từ thiết bị lọc sang thiết bị truyền nhiệt vào bể chứa mixen (10). Cặn từ máy lọc sẽ được thả xuống bể chứa mixen và cặn (11). Từ đây nhờ bơm (17) chuyển đến thiết bị đun nóng (12) trước khi vào thiết bị chưng cất (13). Hơi dung môi từ thiết bị chưng cất qua bầu tách giọt vào thiết bị ngưng tụ (14). Dung môi từ thiết bị ngưng tụ chảy vào bể tách nước (15) rồi chảy xuống bể chứa dung môi (16). Sau đó nhờ bơm( 17) chuyển đến thiết bị


63

truyền nhiệt (12) vào máng lọc (8). Cứ thế quy trình sẽ tiếp tục đến khi hệ mixen sạch sáp hoàn toàn.

Dầu sau khi tách sáp dù có làm lạnh xuống đến 0oC vẫn trong suốt, không bị đục, cặn.

4.2.4. Trung hòa

4.2.4.1. Lý thuyết về trung hòa

Phương pháp này dựa vào sự tác dụng của dung dịch kiềm lên các acid béo tự do và các tạp chất có tính acid sẽ tạo thành các muối kiềm không tan trong dầu nhưng có thể tan trong nước nên có thể được tách ra bằng cách lắng hay rửa nhiều lần. Nhờ đó chỉ số acid của dầu giảm và còn có thể loại được một số tạp chất khác.

Quá trình trung hòa xảy ra theo phản ứng sau:

RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O

Ngoài ra trong một số điều kiện khác có thể tạo ra “xà phòng acid”.

2 R COOH + NaOH → R COONa. R COOH + H2O

Do mục đích chủ yếu của luyện kiềm là loại trừ các acid béo tự do nên thực tế quá trình này thường được gọi là trung hòa dầu mỡ. Tuy nhiên tác dụng của kiềm không phải chỉ hạn chế ở mức độ trung hòa mà chính những xà phòng sinh ra lại có năng lực hấp phụ nên chúng còn có thể kéo theo các tạp chất như protein, chất nhựa, các chất màu và thậm chí cả những tạp chất cơ học vào trong kết tủa. Trên thực tế, dầu mỡ trung hòa xong không những giảm được chỉ số acid mà còn loại trừ được một số tạp chất khác. Tuy nhiên khi trung hòa dầu mỡ, kiềm có thể xà phòng hóa cả dầu mỡ trung tính sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi dầu mỡ tinh luyện. Do đó khi tinh luyện cần khống chế các điều kiện để luôn luôn đảm bảo 2 mặt: chất lượng dầu mỡ sau khi tinh luyện tốt nhất và mức hao hụt dầu mỡ trung tính ở mức độ thấp nhất.

Các loại kiềm dùng khi tinh luyện thường dùng nhất là sodium hydroxyt (NaOH), cũng có thể dùng potat (KOH). Khi dùng những loại này cần chú ý khả năng xà phòng hóa cả dầu mỡ trung tính ở điều kiện nồng độ và nhiệt độ cao. Người ta cũng có thể dùng Na2CO3, nhưng có nhược điểm là tạo ra khí CO2 trong khi trung hòa làm khuấy đảo dầu mỡ khiến cho xà phòng sinh ra bị phân tán và khó lắng; mặt khác nó có tác dụng kém với các tạp chất khác ngoài acid béo tự do cho nên sử dụng nó rất hạn chế.

Trong khi tinh luyện bằng kiềm, điều kiện kỹ thuật có tính chất quyết định chủ yếu là nồng độ của dung dịch kiềm, lượng kiềm dư so với tính toán lý thuyết, nhiệt độ khi tinh luyện. Ngoài ra còn phụ thuộc vào điều kiện khuấy trộn và thời gian...

- Nồng độ dung dịch kiềm sử dụng tùy thuộc vào chỉ số acid của dầu. Khi nồng độ kiềm cao, lượng dư nhiều, nhiệt độ cao thì xúc tiến nhanh quá trình xà phòng


64

hóa dầu mỡ làm giảm hiệu suất dầu mỡ tinh luyện. Kinh nghiệm thực tế đã cho thấy rằng ở mỗi nồng độ kiềm đều phải tương ứng với một nhiệt độ thích hợp và phẩm chất của dầu mỡ. Thông thường nồng độ kiềm càng cao thì dùng loại dầu mỡ có chỉ số acid cao và nhiệt độ khi tinh luyện phải thấp.

Bảng 4.2. Qui định nồng độ dung dịch kiềm tương ứng với nhiệt độ và chỉ số acid của dầu mỡ

Loại nồng độ Nồng độ NaOH (g/lít)

Nhiệt độ tinh luyện tương ứng (0C)

Phạm vi chỉ số acid của dầu mỡ (mg KOH)

Nồng độ loãng

Nồng độ vừa

Nồng độ cao

35 – 45

85 - 105

120 – 200

90 – 95

50 - 55

20 - 40

dưới 5

5 - 7

trên 7

- Căn cứ vào kết quả phân tích chỉ số acid của dầu mỡ, số lượng kiềm cần thiết để trung hòa có thể tính theo công thức sau:

A . D . 40 . 100 A . D

Kdd = =

1000 . 56. a 14 . a

Trong đó: Kdd : số lượng dung dịch NaOH tính theo lý thuyết (kg)

A: chỉ số acid của dầu mỡ (mg KOH)

D: số lượng dầu mỡ đem trung hòa (kg)

a: nồng độ % của dung dịch NaOH

Tuy nhiên, lượng kiềm sử dụng trong thực tế thường nhiều hơn lượng tính theo lý thuyết, vì ngoài tác dụng với các tạp chất có tính acid còn có nhiều tác dụng khác phụ thuộc vào thành phần và phẩm chất dầu mỡ. Tùy thuộc vào thành phần tạp chất và màu sắc của dầu mỡ mà quyết định lượng dư cụ thể, thông thường khoảng 5 - 50% so với lý thuyết (cá biệt cũng có những loại mà lượng kiềm dư có khi cần tới từ 100% đến 200%).

Sự trung hòa các acid béo tự do trong dầu tiến hành từng mẻ hoặc liên tục. Nếu dầu có chỉ số acid thấp < 15 tiến hành trung hòa liên tục 1 lần, nếu trên 20 tiến hành phân đợt từng mẻ (2-3 lần). Mục đích chính của việc áp dụng trung hòa từng mẻ là tránh lượng xà phòng sinh ra trong một lần quá nhiều gây khó khăn về thao tác và nhiều cặn xà phòng quá sẽ tăng sự hao hụt lượng dầu vì còn nằm trong cặn.

Trong từng mẻ tinh chế, sử dụng khoảng 15-20% NaOH với lượng dư 0,5-2% (tuỳ vào hàm lượng acid béo tự do) được thêm vào dầu dưới sự khuấy trộn đều đặn. Tuy nhiên, lượng kiềm cho vào phải tùy thuộc vào chỉ số acid của dầu.


65

Tinh chế liên tục gồm có thiết bị nâng nhiệt, thiết bị trộn, ly tâm. Dầu được trộn với kiềm, có khuấy trộn đều đặn. Sự kết hợp của việc nhanh chóng nâng nhiệt lên 55-70oC sẽ giúp phá vỡ các xà phòng dạng nhũ tương có trong dầu và máy ly tâm sẽ phân ly các cặn xà phòng ra khỏi dầu. Thời gian lắng cặn xà phòng khoảng 6-8 giờ. Dầu sau đó được rửa bằng nước.

Trường hợp xà phòng tạo thành ở dạng nhỏ li ti hay nhũ tương khó phân ly thì trước lúc kết thúc quá trình cần cho thêm vào một lượng nhỏ khoảng 2-3% muối NaCl nồng độ 10% để tăng tốc độ lắng của xà phòng. Để yên hỗn hợp dung dịch sẽ tạo thành 3 lớp: trên là dầu trung tính, giữa là xà phòng, dưới là nước muối. Tiến hành tháo bỏ dung dịch muối, dùng máy ly tâm để phân ly xà phòng thu hồi dầu.

4.2.4.2. Rửa dầu sau trung hòa

Để loại hết xà phòng có trong dầu sau trung hòa, cần tiến hành rửa dầu liên tục nhiều lần (3 – 6 lần), lượng nước khoảng 15-20% so với dầu.

Đầu tiên phải rửa bằng dung dịch muối NaCl nồng độ 10%, nhiệt độ khoảng 90-95oC, sau đó rửa bằng nước nóng 95-97oC. Cần thiết phải khuấy đều liên tục, sau đó để yên cho cặn lắng xuống. Tiến hành tháo nước, tách lấy xà phòng và thu hồi dầu trung tính.

Có thể tập trung các nước rửa lại để thu hồi một lượng dầu còn sót lại, và thu hồi xà phòng.

4.2.4.3. Sấy dầu

Dầu sau khi rửa có thể còn lại một ít nước, ta có thể loại trừ bằng thiết bị sấy chân không. Dùng biện pháp sấy chân không để tránh nhiệt độ cao làm ảnh hưởng chất lượng dầu.

* Một điều lưu ý trong quá trình trung hòa là công đoạn này có thể làm giảm hiệu suất thu hồi dầu tinh luyện. Nguyên nhân :

- Khả năng kiềm xà phòng hóa cả lượng dầu trung tính nên làm giảm hiệu suất thu hồi dầu tinh luyện

- Nồng độ kiềm cao, lượng dư nhiều, thời gian trung hòa dài; nhiệt độ cao, tốc độ khuấy trộn cũng làm ảnh hưởng đến hiệu suất (giảm hiệu suất).

Ngoài ra, quá trình tinh chế dầu còn có thể xảy ra sự hao hụt lớn. Nguyên nhân của sự hao hụt trong quá trình tinh chế dầu vẫn chưa được biết rõ ràng. Có giả thiết cho rằng sự mất mát là do sự có mặt của hợp chất hydroxyl -bao gồm các ester, các cấu tử dễ bị oxy hóa và tính acid cao của các acid béo tự do trong dầu.


66

4.2.5. Tẩy trắng

Tẩy trắng là một khâu quan trọng trong quá trình tinh luyện dầu cả bằng phương pháp vật lý và hóa học. Tẩy trắng không chỉ di chuyển ra khỏi dầu các hợp chất tạo màu không mong muốn mà còn có khả năng tách loại khỏi dầu lượng phosphoslipid, các sản phẩm oxy hóa và xà phòng còn sót lại trong dầu. Trong giai đoạn hiện nay, khi quá trình tinh luyện dầu theo phương pháp vật lý ngày càng được ưa chuộng, tẩy trắng trở thành quá trình được sử dụng phổ biến hơn do đây là giai đoạn cuối có khả năng di chuyển lượng dư của phospholipid, xà phòng, kim loại và các sản phẩm oxy hóa trước khi chuyển qua khâu khử mùi. Việc di chuyển các hợp chất không tinh khiết này có vai trò rất quan trọng do nó có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cảm quan và sự ổn định với các tác nhân oxy hóa của dầu sau khử mùi.

Quá trình tẩy trắng dầu có thể tiến hành theo 4 phương pháp chủ yếu:

- Sự hấp phụ chất rắn,

- Tác dụng nhiệt,

- Do quá trình hydrogen hóa có xúc tác,

- Sử dụng chất tẩy trắng hóa học.

4.2.5.1. Tẩy trắng bằng chất hấp phụ

Phương pháp này dựa vào khả năng hấp phụ của các chất có tính chất bề mặt. Sự hấp phụ này có có tính chất chọn lọc, đối với dầu mỡ chủ yếu là hấp phụ các chất màu, sau khi hấp phụ xong tiến hành tách chất hấp phụ ra khỏi dầu.

Mỗi loại chất hấp phụ có một khả năng hấp phụ riêng và có một giới hạn nhất định. Quá trình hấp phụ không thể tách rời sự tồn tại của các bề mặt hoạt động hấp phụ có hiệu lực.

Các chất hấp phụ thường có cấu tạo xốp ở dạng bột, tuy nhiên mức độ mịn của chất hấp phụ cần có một giới hạn nhất định, vì nếu quá mịn sau khi khử màu khó tách ra khỏi dầu mỡ. Các chất hấp phụ thường sử dụng trong tinh luyện dầu mỡ là đất tẩy trắng, than hoạt tính, silicagel... Trong đó đất tẩy trắng và than hoạt tính được sử dụng rộng rãi do khả năng khử màu cao rất cao và tỷ lệ hút dầu tương đối thấp.

Than hoạt tính có cấu tạo rỗng xốp cả bên trong và bên ngoài hạt than, độ rỗng này có liên quan đến khả năng hấp phụ màu và mùi trong dầu mỡ. Các chất bị hấp phụ sẽ bám vào bề mặt và bên trong những chỗ rỗng đó cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Nguyên liệu để làm than hoạt tính là những vật liệu có chứa carbon như antraxit, than bùn, xương động vật… Tính chất của than hoạt tính phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu và điều kiện hoạt hóa. Than hoạt tính có thể dùng ở dạng bột (50 - 200


67

µm) hay dạng hạt kích thước từ 1 - 7 mm. Bề mặt hoạt động biểu diễn bằng m2/g; 1gram than hoạt tính có thể đạt từ 600 - 1700 m2.

Thông thường nhiệt độ khi khử màu bằng than hoạt tính khoảng 40 - 500C, lượng chất hấp phụ vào khoảng 0,5 - 5% so với trọng lượng dầu mỡ, thời gian khử màu khoảng 20 - 30 phút. Không nên kéo dài hơn làm cho dầu mỡ biến đổi và sinh mùi do tiếp xúc quá lâu với chất hấp phụ. Trường hợp tẩy màu bằng đất tẩy trắng cũng được tiến hành trong thời gian 20 - 30 phút với hàm lượng đất tẩy trắng từ 0,5-2% ở nhiệt độ 80-100oC. Do nhiệt độ tối ưu để kích thích hoạt độ của đất sét tẩy trắng khá cao nên giai đoạn này thường được tiến hành ở áp suất thấp nhằm giảm tác động của nhiệt độ cao và oxy không khí đến khả năng oxy hóa dầu khi đất tẩy trắng có thể đóng vai trò chất xúc tác. Các yếu tố xác định hiệu quả của quá trình tẩy trắng vật lý là:

- Loại chất hấp phụ,

- Nhiệt độ phản ứng,

- Nồng độ thành phần cần được hấp thụ (cường độ chất màu trong dầu).

Việc tẩy trắng có thể tiến hành theo cả hai phương pháp gián đoạn và liên tục. Quá trình tẩy trắng gián đoạn vẫn được sử dụng rất phổ biến trong nhiều hệ thống tinh luyện dầu do phương pháp và dụng cụ đơn giản. Có thể sử dụng thiết bị trung hòa cho tẩy trắng dầu. Thêm vào đó, khi tẩy trắng gián đoạn theo từng mẻ, lượng dầu nhập liệu có thể thay đổi rất linh động, dễ dàng. Mặc dù vậy, tẩy trắng liên tục vẫn rất được ưu chuộng do rút ngắn thời gian và giảm thấp sự gia tăng nhiệt độ quá trình xử lý nhằm hạn chế thấp nhất các biến đổi không mong muốn và các phản ứng phụ làm thay đổi chất lượng dầu. Chất hấp phụ sau phản ứng có thể tách loại ra khỏi dầu bằng hệ thống lọc: lọc dĩa, lọc khung bản…

Chất hấp phụ đã được phân tách khỏi dầu nhờ lọc vẫn còn chứa một lượng lớn dầu (khoảng ± 50%). Lượng dầu này có thể thu hồi lại bằng biện pháp xử lý với nước hay trích ly bằng dung môi. Dầu thu được nhờ phản ứng với nước thường có chất lượng kém do quá trình thu hồi này đã hòa lẫn các hợp chất hấp thụ có cực - thường là chất có tính oxy hóa vào trong dầu. Chất hấp phụ sau khi tách loại dầu chỉ chứa tối đa 5% các hợp chất hữu cơ không được tái sử dụng tiếp tục.

Các nghiên cứu cho thấy, ba phản ứng phụ cần quan tâm trong quá trình tẩy trắng bằng chất hấp phụ bề mặt là:

- Sự đồng phân hóa vị trí (sự hoán đổi nối đôi trong mạch) và cấu tạo (cis/trans).

- Biến đổi hợp chất hydroperoxid thành các hydroxy acid béo.

- Phản ứng oxy hóa do sự hiện diện của Oxy.


68

4.2.5.2. Tẩy trắng do tác động nhiệt

Tẩy trắng bằng nhiệt được sử dụng phổ biến nhất trong tinh luyện dầu cọ với mục đích tách loại các hợp chất carotene ra khỏi dầu. Tiến trình này có thể thực hiện theo hai phương pháp chủ yếu:

- Tẩy trắng sơ bộ bằng chất hấp phụ, kế tiếp ứng dụng tẩy trắng ở nhiệt độ cao

- Kích thích hoạt động của chất tẩy trắng nhờ vào quá trình tẩy trắng ở nhiệt độ trung bình.

Quá trình tẩy trắng ở nhiệt độ cao có thể được tiến hành theo từng mẻ (3 giờ - 220oC) hay liên tục (20 phút – 270oC).

4.2.5.3. Tẩy trắng bằng phương pháp hydro hóa

Biện pháp này cũng được ứng dụng chủ yếu trong tinh luyện dầu cọ. Cơ sở lý thuyết cho quá trình tẩy trắng theo phương thức này dựa trên việc hydro hóa có chọn lọc các liên đôi trung tâm của carotene nhằm phá hủy đặc tính tạo màu của chúng. Tuy nhiên, biện pháp này cũng là nguyên nhân làm thay đổi các acid béo có nối đôi trong dầu do chúng sẽ cùng hydro hóa với các hợp chất carotene.

4.2.5.4. Tẩy trắng hóa học

Phương pháp này dựa trên khả năng phá hủy các hợp chất tạo màu nhạy cảm với chất oxy hóa (carotene trong dầu cọ) bằng các tác nhân oxy hóa hóa học như hydrogen và benzoyl peroxide. Tuy nhiên, đây không phải là phương pháp được sử dụng phổ biến do các acid béo đa nối đôi cũng có thể bị tấn công.

Tóm lại, tẩy trắng là một trong những quá trình tinh luyện quan trọng và có tác động rất lớn đến hiệu quả kinh tế của dầu. Hợp chất hấp phụ có giá thành khá cao, đồng thời lượng dầu mất mát vào chất tẩy trắng khá lớn. Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm ra một quy trình tẩy trắng phù hợp cho từng loại dầu vẫn đang được các nhà khoa học quan tâm.

4.2.6. Khử mùi

4.2.6.1. Mục đích của quá trình khử mùi

Dầu mỡ thiên nhiên qua quá trình chế biến và bảo quản đều có mùi, đây là nguyên nhân chủ yếu làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Chính vì thế, việc khử mùi là yêu cầu rất quan trọng đối với các loại dầu mỡ thực phẩm, đây là giai đoạn cuối cùng không thể thiếu được trong các quy trình tinh luyện. Mục tiêu chính của công đoạn này là:

- Di chuyển các hợp chất tạo mùi bay hơi: aldehyde, methyl cetone…,

- Di chuyển lượng dư của acid béo tự do còn sót lại trong dầu.


69

4.2.6.2. Phương pháp khử mùi

Cơ sở lý thuyết chủ yếu của quá trình khử mùi là kết hợp nhiệt độ cao, áp suất chân không với việc sục hơi nước nóng vào khối dầu để khử mùi. Hơi nước được sục vào khối dầu và bật ra khá mạnh trong mội trường chân không mang theo các chất có mùi: acid béo, glycerin phân tử lượng thấp, TMA, NH3, Essentian, acid chupadonic...

Phương pháp này vận dụng tổng hợp giữa chưng áp lực và chưng hơi nước. Việc giảm áp lực có tác dụng:

- Đề phòng dầu bị oxy hóa ở nhiệt độ cao.

- Đề phòng dầu bị thủy phân ở nhiệt độ cao và dưới tác dụng của hơi nước.

- Giảm áp lực tiết kiệm của hơi nước khử mùi.

Tùy thuộc vào từng loại dầu và sự hiện diện của các hợp chất tạo mùi trong dầu mà áp dụng điều kiện xử lý khác nhau. Tuy nhiên, mức nhiệt độ thích hợp cho quá trình khử mùi dao động trong khoảng 180-240oC với áp suất từ 2mbar – 3 mbar trong 1 giờ.

4.2.6.3. Sự thay đổi vật lý và hóa học của dầu sau khử mùi

(i) Sự thay đổi vật lý

Quá trình khử mùi có thể di chuyển một số các hợp chất ra khỏi sản phẩm như: acid béo tự do, sterol, tocopherol, thuốc trừ sâu, hydrocarbon và hợp chất carotene.

- Tocopherol là thành phần bay hơi rất quan trọng – đây là chất chống oxy hóa tự nhiên của dầu. Khử mùi ở nhiệt độ cao là nguyên nhân làm di chuyển từ 30-50% tocopherol; làm giảm khả năng ổn định của dầu với các tác nhân oxy hóa.

- Các chất trừ sâu có nguồn gốc chlorine cũng được di chuyển nhờ quá trình khử mùi.

- Quá trình khử mùi cũng có thể tách loại các hydrocarbon đa vòng tạo mùi, các hợp chất tri- và tetracyclic ra khỏi dầu, điều này làm cải thiện giá trị cảm quan của dầu.

(ii) Sự thay đổi hóa học

Khử mùi với thời gian dài ở nhiệt độ trên 240oC có thể làm gia tăng các biến đổi hóa học không mong muốn trong dầu. Trước tiên là sự hình thành các sản phẩm oxy hóa bậc một và bậc hai như: các hợp chất bay hơi (aldehyde, cetone…) và các hợp chất không bay hơi (dimer, polymer…). Sự tạo thành các hợp chất đồng phân hóa dạng hình học (cis/trans) và đồng phân vị trí cũng có khuynh hướng gia tăng ở nhiệt độ trên 220-240oC hay thời gian khử mùi dài. Chính các tác động này đã tạo nên các thay đổi không mong muốn cho dầu về mùi vị cũng như đặc tính vật lý: khả năng nóng chảy và đông đặc của dầu. Sự nhiệt phân triglycerid cũng được ghi nhận. Các biến đổi này gia tăng nhanh nhờ vào xúc tác của ion kim loại được tạo thành hay vẫn còn tồn tại trong


70

dầu sau quá trình tẩy màu. Chính vì thế, việc sử dụng acid citric nồng độ 100 ppm được đề nghị nhằm ngăn cản tác động của ion kim loại trong quá trình bảo quản dầu. Ngoài ra, khử mùi dưới điều kiện áp suất thấp cũng được đề nghị nhằm hạn chế tác động của nhiệt độ đến phẩm chất dầu.

4.3. TIÊU CHUẨN DẦU MỠ THỰC PHẨM

Dầu mỡ là một trong ba loại thức ăn cơ bản và quan trọng không thể thiếu được trong hoạt động sinh lý của cơ thể. Một số thử nghiệm cho thấy, các chất béo gồm triglycerid bão hòa hấp thu vào cơ thể có thể gây các hiện tượng xơ cứng động mạch, tăng lượng cholesterol trong máu, gây bệnh lở da. Trái lại, gần như không thấy các triệu chứng trên nếu như sử dung dầu mỡ chứa một số triglycerid chưa no, cấu tạo bởi acid béo cần thiết có chứa nhiều nối kép (acid linolenic, acid linoleic...). Các acid này cũng được chứng minh là cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Như vậy, chất béo tốt là loại có chứa glycerid cấu tạo bởi acid béo chưa no có nhiều nối đôi. Giá trị dinh dưỡng của dầu mỡ khá cao vì chúng là loại thức ăn có nhiệt lượng cao nhất (bảng 4.3)

Bảng 4.3. Năng lượng của các loại thức ăn chính

Năng lượng sinh ra của 1 gam thực phẩm (kcal) Loại thức ăn

Đốt cháy trong nhiệt lượng kế Đốt cháy trong cơ thể sinh vật

Chất béo (lipid) 9,40 9,3

Chất đạm (protein) 5,00 4,1

Đường và tinh bột (glucid) 3,74 – 4,19 4,1

Nhiệt lượng của chất béo cung cấp lớn gấp 2 lần nhiệt lượng của đạm, đường và tinh bột.

Trong cơ thể người, dầu mỡ được chuyển hóa cung cấp năng lượng cho cơ thể để đủ sức làm việc và chống lại sự giảm than nhiệt do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài như khí hậu, nhiệt độ... Tuy nhiên, để tránh bệnh xơ cứng động mạch nên dùng dầu mỡ mà 10- 13% lượng calori từ chất béo được cho bởi chất béo có nhiều nối kép.

Ngoài ra, khả năng dinh dưỡng của chất béo còn tùy thuộc vào cách sử dụng và bảo quản. Khi sử dụng dầu mỡ chiên quá nóng, các phân tử triglycerid- nhất là các phân tử có chứa nhiều nối kép bị nhiệt phân, liên kết C-H và C-C có thể bị cắt đứt. Gốc tự do sinh ra có thể phản ứng với Oxy hay với các phân tử khác tạo thành nhiều chất khó tiêu hóa, độc chất.

Dầu mỡ ăn được cần thỏa mãn một số điều kiện sau:


71

4.3.1. Khả năng dinh dưỡng cao và không chứa độc tố

Chất béo có chứa một số các triglycerid chưa no cấu tạo bởi acid béo cần thiết có nhiều nối đôi, rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Tuy nhiên, hệ số tiêu hóa cũng phải khá cao mới đảm bảo khả năng dinh đưỡng.

Lý do quan trọng quyết định sự hấp thu dầu mỡ là độ nóng chảy. Độ nóng chảy trên 50oC làm giảm khả năng hấp thu.

Trong quá trình bảo quản dầu mỡ, nếu không quan tâm đúng mức các biện pháp xử lý, dầu mỡ có thể bị oxy hóa tạo sự ôi dầu. Hiện tượng này còn do tác động của ánh sáng cũng như tạp chất bẩn trong dầu. Sự oxy hóa dầu dẫn đến sự hình thành một số chất mới như các hợp chất carbonyl, cacboxyl (aldehyd, ceton, acid, lacton...) và các hợp chất khác có thể làm cho khả năng tiêu hóa của dầu mỡ không dễ dàng thậm chí còn có thể gây ra độc chất. Các nghiên cứu đã cho thấy sự oxy hóa thường bắt nguồn từ những acid béo có chứa nhiều nối đôi, chính vì thế quá trình hydro hóa môt phần acid béo không no trong dầu mỡ được áp dụng nhằm giúp sản phẩm có chất lượng ổn định.

Trên cơm dừa bảo quản không kỹ, đã phát hiện có hai loại nấm mốc là Aspergillus Flavus và Aspergillus Niger. Hạt đậu phộng để nơi ẩm ướt hay quá nóng cũng có thể bị nấm mốc. Loại Aspergillus Niger có thể tiết ra độc tố Aflatoxin gây ung thư gan.

4.3.2. Dầu mỡ không được chứa các acid béo tự do

Dầu thô thường chứa một lượng acid béo tự do nhiều hay ít tùy theo loại khác nhau. Lượng acid béo tự do cho phép đối với dầu chiên xào tối đa là 0,5%, đối với dầu trộn xà lách, lượng acid béo tự do tồn tại phải thấp hơn.

Dầu dừa do có dây acid béo ngắn trong glycerid dễ bị thủy phân hóa học làm tăng chỉ số acid. Sự thủy phân được thực hiện dưới tác dung của enzyme làm cho dầu dừa có mùi xà phòng.

4.3.3. Dầu mỡ không màu hoặc có màu vàng nhạt, trong suốt, không có mùi vị khó chịu và ít tạp chất

Dầu thô thường có màu sậm do sự tồn tại của một số chất màu có tính tan trong dầu. Chất phổ biến gây màu cho dầu mỡ là carotenoid, gồm khoảng 60- 70 chất khác nhau, có màu vàng sáng đến sẫm đỏ. Ngoài ra, còn có diệp lục tố gây màu xanh, các hợp chất nhựa làm cho dầu có màu đen (Gossypol trong dầu bông).

Trong công nghiệp thực phẩm, dầu mỡ phải được loại trừ hoàn toàn các chất màu và một số hợp chất không có lợi.

Dầu mỡ nguyên chất không có mùi, trừ một vài loại có sẵn từ dầu. Mùi sinh ra trong dầu do sự phân hủy, oxy hóa trong quá trình chế biến và tồn trữ. Những chất này phần lớn là các hydrocarbua và một số dẫn xuất có chứa oxy khác. Do đó, cần loại trừ mùi vị và tìm biện pháp có hiệu quả để phòng trừ sự biến mùi.


72

4.3.4. Dầu tinh chế phải bảo quản được lâu, không bị ôi, không trở mùi

Những loại dầu mỡ có chứa nhiều acid béo không no dễ bị oxy hóa, đa số phản ứng xảy ra ở những nối đôi của mạch carbon. Dầu mỡ có chứa nhiều acid béo no có ưu điểm là dễ bảo quản, ít biến chất nhưng hệ số đồng hóa thấp.

Dầu mỡ trên thực tế chứa các acid: acid stearic, acid oleic, acid palmitic, acid lauric, acid linoleic... Dầu mỡ có chất lượng cao là lại dầu có chứa nhiều agốc acid oleic và linoleic (40- 80% acid oleic, 20- 30% acid linoleic, còn lại là acid béo no với hàm lượng thấp).

Dầu mỡ khi bảo quản lâu thường trở mùi, sự ôi dầu do các nguyên nhân:

- Sự thủy phân giải phóng acid béo từ triglycerid,

- Ôi dầu do phản ứng oxy hóa hóa học,

- Ôi dầu do phản ứng oxy hóa các enzyme.

Để đạt được những tiêu chuẩn phải có trong dầu ăn, cần phải tinh luyện dầu thích hợp. Quá trình tinh luyện phải bắt đầu ngay từ khâu tồn trữ, bảo quản hạt và tiếp theo là sự tinh chế dầu thô qua nhiều công đoạn.


73

CHƯƠNG 5. CÁC QUÁ TRÌNH LÀM THAY ĐỔI ĐẶC TÍNH DẦU MỠ

5.1. KHÁI QUÁT CHUNG

Mục đích chủ yếu của quá trình này nhằm thay đổi thành phần acid béo hay triglycerid trong dầu mỡ nhờ vào các tác động dẫn đến sự biến đổi tính chất vật lý của chúng. Trên cơ sở này, ba quá trình làm thay đổi đặc tính dầu mỡ được sử dụng nhằm tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng và tiện dụng trong thực phẩm:

- Chiết phân đoạn và đông hóa dầu (Fractionation-Winterization)

- Quá trình hydro hóa dầu (Hydrogenation)

- Quá trình ester hóa nội phân tử (Interesterification)

Bên cạnh ba quá trình biến đổi cơ bản này, vẫn còn nhiều quá trình biến đổi khác trong dầu mỡ được áp dụng, điển hình như quá trình xà phòng hóa, halogen hóa, dimer hóa…; Tuy nhiên sản phẩm của các quá trình này thường không được sử dụng trong thực phẩm.

Các quá trình biến đổi này được tổng hợp theo sơ đồ hình 5.1.

Hydrogen hóa Chiết phân đoạn/ Đông hóa Ester hóa nội phân tử

Nguyên liệu thô Dầu sau tẩy trắng Dầu thô đã thủy hóa Dầu sau trung hòa, sấy khô

Xúc tác→←H Nước+ phụ gia →← Dung môi Xúc tác→

Quá trình chính Hóa rắn Tách phân đoạn/Kết tinh Ester hóa nội phân tử

TP riêng Tổng SP Phần ẩm Dung môi TP riêng Tổng SP

Chọn lọc Loại Khô (trực tiếp)

(Đông hóa)

Phân tách Phân tách Phân tách

SP trung gian Dầu t.t rắn Xúc tác Rắn Lỏng Dầu đã ester hóa Xúc tác

Sau xử lý Tinh luyện lại Khử d.môi/Rửa Tinh luyện lại

Sản phẩm cuối Dầu t.t rắn đã tinh luyện Stearin thô/ Olein thô/

Stearin đã đông hóa/Sáp Dầu salad Dầu sau ester hóa và tinh luyện

Hình 5.1. Sơ đồ biến đổi đặc tính dầu


74

5.2. CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ ĐÔNG HÓA DẦU (FRACTIONATION-WINTERIZATION)

5.2.1. Giới thiệu

Chiết phân đoạn là quá trình biến đổi đầu tiên được nghiên cứu, áp dụng từ năm 1869 do Hippolyte Méges-Mouries. Đây là cơ sở nền tảng cho quá trình chế biến margarine. Dầu và mỡ nhờ quá trình chiết phân đoạn có thể tạo nên hai nhóm sản phẩm riêng biệt: phần rắn có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, thường được gọi là “stearin” và phần lỏng có nhiệt độ nóng chảy thấp, hay còn gọi là “olein”. Quá trình này có thể làm cải thiện tính chất chất lượng dầu nhờ vào việc tách loại stearin, gia tăng lượng triglycerid không bão hòa. Chính tác động này giúp dầu có chất lượng cao hơn, điển hình trong việc chế biến dầu trộn salad hay phối trộn với các loại dầu khác. Một ứng dụng khác của quá trình này còn nhằm tạo ra dầu có sự thay đổi thành phần hẹp hơn và độ nóng chảy cao, thích hợp cho quá trình chế biến chocolate và các sản phẩm kẹo.

Đông hóa là quá trình kết tinh phân đoạn đặc biệt, được sử dụng để di chuyển những phần rắn nhỏ không mong muốn hiện diện trong dầu. Các phần tử rắn này là nguyên nhân chủ yếu tạo nên các đám mây, làm dầu bị vẩn đục khi ở nhiệt độ lạnh; điều này làm giảm giá trị cảm quan của dầu, tạo cảm giác dầu bị hư hỏng hay chứa độc chất. Những hợp chất này có thể là sáp, các triglycerid có độ nóng chảy cao hay dầu bị polymer hóa trong quá trình tinh luyện. Chính vì vậy, quá trình đông hóa bằng cách đưa dầu về nhiệt độ thấp trong một thời gian nhất định, giúp các phần tử rắn này liên kết với nhau thành khối, dễ dàng tách ra dầu được áp dụng. Đặc biệt, trong quá trình chế biến dầu bông, đông hóa là một giai đoạn không thể bỏ qua. Từ thời xa xưa, người ta đã biết ứng dụng tiến trình này bằng cách chứa dầu bông trong các thùng gỗ, đặt ngoài trời khi mùa đông; phần dầu lỏng được tách gạn ra khỏi phần rắn đã được kết tinh. Một số quan điểm cho rằng, đông hóa dầu thật sự không phải là một quá trình biến đổi đặc tính dầu mỡ, tuy nhiên nó là một trong những tiến trình không thể thiếu trong quá trình tinh luyện dầu, còn được gọi là khâu tách sáp (chương 4). Thực sự, trong một số loại dầu nhất định, tách sáp luôn được sử dụng trong suốt tiến trình tinh luyện dầu cùng với thủy hóa hay trung hòa.

5.2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình chiết phân đoạn

Dầu và mỡ không phải là hợp chất đồng nhất hóa học mà là hỗn hợp của các triglycerid khác nhau; tùy thuộc vào cấu tạo của acid béo tạo thành mà mỗi triglycerid có điểm nóng chảy riêng. Chính vì lý do này, mỗi loại dầu mỡ không có một điểm nóng chảy cố định mà thường có khoảng nóng chảy theo thành phần của nó. Quá trình chiết tách dầu dựa trên đặc điểm này để phân tách các triglycerid có điểm nóng chảy khác nhau. Giản đồ pha cho quá trình phân tách hỗn hợp hai cấu tử (hai pha rắn - lỏng), sử dụng trong phân tách dầu được cho ở hình 5.2.


75

Nhiệt độ

% thành phần

Hình 5.2. Giản đồ pha của quá trình phân tách hỗn hợp hai cấu tử rắn - lỏng

Theo sơ đồ này, đầu tiên làm lạnh hỗn hợp AB có chứa thành phần d ở trạng thái lỏng đến nhiệt độ T1, kết quả phân tách hỗn hợp này thành 2 pha lỏng a1 và pha rắn b1. Ở pha rắn b1, cả B và A đều hiện diện. Khi hạ nhiêt độ tiếp tục đến điểm T2, pha rắn b1

tiếp tục bị phân tách thành 2 phần lỏng a2 và rắn b2. Hợp chất tinh khiết B có thể thu được từ pha rắn này, trong khi đó điểm eutectic d có thể thu được từ pha lỏng.

5.2.3. Kỹ thuật chiết phân đoạn

Quá trình chiết phân đoạn gồm 4 bước cơ bản:

- Giảm độ hòa tan của các triglycerid có mức độ bão hòa cao hơn nhờ quá trình làm lạnh.

- Tạo mầm kết tinh cho những hợp chất quá bão hòa và xúc tiến việc phát triển tinh thể.

- Duy trì sự phát triển tinh thể với nhiệt độ/thời gian thích hợp và khuấy trộn. Nhiệt tạo thành cho quá trình kết tinh được di chuyển nhờ vào quá trình làm lạnh.

- Phân tách phần kết tinh ra khỏi pha lỏng bằng phương pháp cơ học.

Tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu và mục đích sử dụng mà các quá trình phân tách khác nhau được sử dụng. Các phương pháp tách phân đoạn chủ yếu được áp dụng:


76

- Tách phân đoạn khô: mục đích tạo ra những tinh thể kích thước lớn.

- Tách phân đoạn Lanza (do Fratelli Lanza phát minh năm 1905): sử dụng chất tẩy rửa làm dung môi phân tách. Trường hợp này có thể phân tách nhiều tinh thể có kích thước nhỏ hơn và thời gian phân tách ngắn; tuy nhiên một lượng lớn olein sẽ còn lẫn trong sản phẩm.

- Tách phân đoạn ẩm nhờ vào sử dụng dung môi: dựa trên khả năng hòa tan khác nhau thay vì dựa vào sự khác nhau về độ nóng chảy của hai pha rắn - lỏng hiện diện trong dầu.

Việc chọn lựa kỹ thuật phân tách có ảnh hưởng rất lớn đến sản phẩm cuối. Thí dụ như khi phân tách dầu cọ: hàm lượng rắn thu được khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ và phương pháp sử dụng (hình 5.3).

% rắn

A: Tách phân đoạn Lanza B: Tách PĐ khô/làm lạnh chậm C: Tách PĐ khô/làm lạnh nhanh

Olein dầu cọ

Dầu cọ

Nhiệt độ oC

Hình 5.3. Hàm lượng rắn của stearin dầu cọ thu được theo các phương pháp phân tách khác nhau

5.2.4. Điều kiện thực hiện

- Xác định điểm tới hạn của quá trình phân tách: phụ thuộc vào việc điều khiển quá trình làm lạnh. Quá trình này chịu ảnh hưởng trưc tiếp của quá trình kết tinh được chọn lựa và hiệu quả quá trình phân tách.

- Một số loại mỡ kết tinh dễ dàng, trong khi đó một số loại cần thời gian dài hơn, phụ thuộc vào thành phần chất béo và đặc tính tự nhiên của triglycerid hiện diện.

- Sự phân bố tinh thể và sự hình thành kích thước tinh thể phụ thuộc vào phương pháp làm lạnh và quá trình khuấy trộn. Tốc độ kết tinh phụ thuộc vào thiết kế của thiết bị kết tinh.

- Kết tinh là một phản ứng tỏa nhiệt; chính vì vậy, hiệu quả kết tinh phụ thuộc rất lớn vào sự di chuyển ẩn nhiệt tạo thành.


77

Chính vì vậy, sự khuấy trộn đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình kết tinh:

- Tránh sự quá nhiệt cục bộ ở một số vị trí;

- Đảm bảo quá trình truyền nhiệt đồng đều;

- Đảm bảo đủ nguyên liệu chuyển thành tinh thể trong suốt tiến trình ở tất cả các vị trí.

Quá trình chiết phân đoạn đạt yêu cầu được xác định dựa trên tỷ lệ giữa hiệu suất phân tách olein trên thực tế và hiệu suất tính toán theo lý thuyết; tỷ lệ này còn được gọi là yếu tố phân tách.

Trên thực tế, quá trình chiết tách dầu không đòi hỏi dầu phải xử lý hoàn toàn tinh khiết trước đó. Phụ thuộc vào mục đích sử dụng cuối, dầu có thể chiết phân đoạn ở dạng dầu thô, bán tinh luyện (semi-refined) hay tinh luyện hoàn toàn. Tuy nhiên, một số thành phần còn hiện diện trong dầu với lượng nhỏ có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình kết tinh: diglycerid là chất nhũ hóa, làm tăng liên kết giữa phần thân dầu và nước trong dầu, gây cản trở (làm chậm) quá trình kết tinh và phân tách giữa hai pha rắn và pha lỏng; ngược lại, hợp chất sáp có tác dụng gia tốc sự hình thành tinh thể, kết quả tạo nên cấu trúc, hình dạng tinh thể không mong muốn, làm trở ngại quá trình lọc. Sự hiện diện của các chất rắn không tinh khiết, nước, xà phòng, protein, phospholipid và các sản phẩm dạng nhầy khác cũng có thể cản trở và kéo dài quá trình hình thành tinh thể cũng như trong suốt quá trình lọc. Trong trường hợp này, dầu cần tinh luyện trước khi đưa qua phân tách.

5.2.5. Sản phẩm- Khả năng ứng dụng

Quá trình chiết phân đoạn được áp dụng chủ yếu cho chất béo sữa, dầu cọ hay mỡ heo; đặc biệt là dầu cọ. Nguyên nhân chủ yếu là do thành phần dầu cọ gồm 2 phần chủ yếu với số lượng tương đương: triglycerid của acid béo bão hòa (stearin) và triglycerid của acid béo không bão hòa (olein), do đó dễ dàng phân tách thành 2 phần lỏng – rắn riêng biệt nhờ vào sự khác nhau về nhiệt độ nóng chảy. Sau quá trình phân tách, phần lỏng (olein) được sử dụng chủ yếu làm dầu nấu nướng (cooking oil), dầu salad; phần rắn (stearin) có thể ứng dụng trong công nghệ chế biến margarine, shorteing hay các sản phẩm mỡ đặc biệt. Tùy thuộc vào yêu cầu sản phẩm cuối, các đường hướng phân tách khác nhau được áp dụng.

Bên cạnh dầu cọ, dầu đậu nành với đặc điểm chứa hàm lượng lớn triglycerid của acid béo đa nối đôi cũng được tiến hành chiết phân đoạn nhằm ngăn cản quá trình oxy hóa dầu. Nhờ quá trình chiết phân đoạn, các triglycride có nhiệt độ nóng chảy cao được tách loại, phần dầu nành sau phân tách được sử dụng trong chế biến dầu salad và dầu chiên.


78

5.3. QUÁ TRÌNH HYDRO HÓA DẦU (HYDROGENATION)

5.3.1. Giới thiệu

Quá trình hydro hoá có xúc tác được Sabatier (Toulouse) phát minh vào năm 1897. Việc hydro hóa dầu dựa trên theo phản ứng cộng H2 vào nối đôi của các acid chưa no chứa trong dầu với sự xúc tác của Niken và nhiệt độ.

Việc hydro hoá dầu nhằm 2 mục đích chính: giúp dầu có thể kéo dài thời gian tồn trữ và tạo điều kiện cho quá trình chế biến các sản phẩm khác.

- Mục đích bảo quản: Dầu lỏng sau khi hydro hoá sẽ giảm tỉ lệ acid béo chưa no chứa nhiều nối đôi trong thành phần dầu, giảm khả năng oxy hoá của oxy không khí. Do đó dầu sau khi đã hydro hoá sẽ ổn định hơn, bảo quản dễ hơn và thời gian bảo quản kéo dài hơn.

- Mục đích sử dụng: Dựa vào sự thay đổi đặc tính vật lý của dầu nhờ quá trình hydro hóa. Dầu lỏng sau khi hydro hoá sẽ trở nên rắn hơn và có nhiệt độ tan chảy cao hơn; được sử dụng trong ngành công nghiệp bánh kẹo, sản xuất margarine….Tùy theo mục đích sử dụng, dầu sau khi hydro hoá đạt đến nhiệt độ nóng chảy nhất định.

5.3.2. Cơ sở lý thuyết của qua trình hydro hoá dầu

Quá trình hydro hóa dầu trên thực tế là một biến đổi phức tạp. Phản ứng hydro hoá dầu có thể biểu diễn cách tổng quát:

C CH + H2 C CH

T0, Ni

xt

Việc tìm hiểu cơ sở lý thuyết của quá trình hydro hóa này đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ các bước xảy ra trong tiến trình, nhằm ngăn cản các phản ứng phụ xảy ra theo đường hướng không mong muốn.

Các bước chủ yếu trong quá trình hydro hóa dầu được tổng hợp ở hình 5.4


Hình 5.4. Cơ chế phản ứng hydrogen hóa
79


80

Trong quá trình hydro hóa sẽ xảy ra sự cạnh tranh ở các vị trí hoạt động của chất xúc tác bởi các acid béo bão hóa khác nhau, quá trình biến đổi này đựơc gọi là “chuyển hóa chọn lọc”. Nếu lượng hydro sử dụng thừa, quá trình hydro hóa các acid béo trong dầu xảy ra theo trình tự:

Acid Linolenic → Acid Linoleic → Acid Oleic → Acid Stearic

Quá trình hydro hóa các hợp chất trien (acid linolenic), dien (acid linoleic) xảy ra theo hai đường hướng chủ yếu: tạo đồng phân vị trí và đồng phân hình học (đồng phân cis, trans). Tiến trình này đỏi hỏi phải quan tâm và kiển soát nghiêm ngặt do ảnh hưởng của các sản phẩm tạo thành đến giá trị dinh dưỡng và tính chất vật lý của dầu. Ngoài ra, việc tạo ra sản phẩm có cấu hình trans- (hydro hóa một nấc tạo acid linolenic hay 2 nấc tạo acid oleic) là điều không mong muốn: cấu hình trans- không có giá trị sinh học, là nguyên nhân gây nên bệnh tim mạch (tính chất tương tự acid béo bão hòa), thêm vào đó, nó có nhiệt độ nóng chảy cao hơn khi so sánh với cấu hình cis-.

Dầu hydro hoá còn gọi là dầu cứng sản xuất từ các dầu thực vật thể lỏng hoặc các mỡ động vật biển như cá voi, báo biển…có khi còn dùng mỡ gia súc để sản xuất.

Tùy thuộc vào mức độ hydro hoá mà người ta thu được các loại dầu có điểm đông đặc khác nhau, thông thường có các loại chủ yếu như: 380C, 450C, 520C, 600C và loại hydro hoá đến cùng.

Những loại dầu hydro hoá có chất lượng tốt thường dùng thay mỡ động vật trong sản xuất bơ nhân tạo, chế biến bánh kẹo…

Dầu sau khi hydro hoá xong được đưa qua thiết bị ép lọc để loại Niken và các tạp chất khác, thường dùng thiết bị ép lọc để sử dụng. Hàm lượng Niken còn lại trong dầu < 0,1 mg/kg.

Hoá chất sử dụng trong quá trình hydro hoá dầu:

(i) Khí H2: Được điện phân nước với sự hiện diện của dung dịch KOH 28%.

(ii) Niken: Đã được hoạt hoá và được bọc bằng dầu thực vật hydro hoá đến điểm nóng chảy cao để chóng ẩm. Khi cho vào thiết bị, dầu rắn tan ra phóng thích Niken kim loại. Niken có hoạt tính cao sẽ xúc tác cho phản ứng hydro hoá dầu.

5.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydro hóa dầu

Quá trình hydro hóa dầu và mỡ ảnh hưởng bởi các tham số chủ yếu: nhiệt độ, thời gian, áp suất hydro hóa, chất xúc tác và nồng độ cơ chất. Các yếu tố này có ảnh hưởng tương hỗ lẫn nhau. Sự chọn lọc điều kiện hydro hóa thích hợp là quá trình phức tạp, đòi hỏi phải có cơ sở lý thuyết và số liệu thực nghiệm, nhằm xác định thông số phù hợp cho từng loại nguyên liệu.

(i) Ảnh hưởng của thời gian hydro hóa: Thời gian hydro hóa có ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình hóa rắn của sản phẩm; việc thay đổi thời gian là nguyên nhân tạo ra các


81

sản phẩm có mức hóa rắn khác nhau (hình 5.5). Ngoài ra, sự khác biệt về thời gian cũng là nguyên nhân giúp quá trình phân tách các thành phần acid béo triệt để hơn (hình 5.6).

Hình 5.5. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình hydro hóa dầu đậu nành

% acid béo

Thời gian phản ứng, phút

Hình 5.6. Ảnh hưởng cùa thời gian phản ứng đến thành phần acid béo của dầu đậu nành hydro hóa

(ii) Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tương tự các phản ứng hóa học khác, quá trình hydro hóa phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ: tốc độ phản ứng gia tăng tỷ lệ với sự gia tăng nhiệt độ. Ngoài ra, nhiệt độ phản ứng tăng còn là nguyên nhân làm tăng khả năng hòa tan của hydrogen và giảm độ nhớt của dầu, giúp cải thiện quá trình truyền khối: các phần tử acid béo không no dễ dàng liên kết với hydro làm tăng nhanh tốc độ phản ứng.


82

(iii) Ảnh hưởng của điều kiện áp suất: Theo lý thuyết, tác động của áp suất đến tốc độ phản ứng hóa học chiếm ưu thế hơn so với ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ gấp đôi, khả năng hòa tan của cơ chất phản ứng tăng 20%; trong khi đó, sự gia tăng áp suất gấp đôi làm tăng khả năng hòa tan của cơ chất đến 60%. Tuy nhiên, ngược lại với lý thuyết, việc cải thiện khả năng hòa tan của hydro trong thực tế không là yếu tố ưu thế nhất làm tăng nhanh tốc độ phản ứng. Ở áp suất thấp, tốc độ phản ứng tăng 2,5 lần khi nhiệt độ gia tăng 50%; nhưng không có kết quả chứng minh sự gia tăng tốc độ phản ứng ở điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp. Điều này cho thấy, không có sự tương quan giữa độ linh động của hydro và tốc độ phản ứng ở mọi trường hợp.

(iv) Ảnh hưởng của chất xúc tác: Nồng độ chất xúc tác cũng là một trong những tham số ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hydro hóa dầu. Tuy nhiên, việc xác định nồng độ tối ưu của chất xúc tác chịu tác động của nhiều tham số phản ứng khác: nhiệt độ, áp suất và đặc biệt là tốc độ khuấy trộn (hình 5.7).

Hình 5.7. Sự thay đổi tốc độ phản ứng khi hydro hóa dầu đậu nành

ở tốc độ khuấy trộn và nồng độ chất xúc tác khác nhau

5.4. QUÁ TRÌNH ESTER HÓA NỘI PHÂN TỬ (INTERESTERIFICATION)

Ester hóa nội phân tử là quá trình thứ ba được sử dụng nhằm biến đổi đặc tính của dầu mỡ. Các kiến thức nền tảng của quá trình này được biết đến từ đầu thế kỷ 20. Dưới tác dụng của chất xúc tác thích hợp, các acid béo được phân bố lại trong thành phần triglycerid. Chất béo sau quá trình biến đổi này có sự khác biệt về tính chất vật lý và cả đặc tính chức năng. Tính chất của dầu và mỡ được thay đổi theo 2 bước: phân tách thành các thành phần riêng lẻ trong thời gian ngắn và sắp xếp lại theo một trật tự mới. Quá trình ester hóa nội phân tử có thể được phân loại giữa quá trình chiết phân đoạn (tác động vật lý) và quá trình hóa rắn (hydro hóa - dựa trên nguyên lý hóa học).


83

Lý thuyết chung về quá trình ester hóa nội phân tử của dầu và mỡ được biểu thị ở hình 5.8. Nhìn chung, quá trình ester hóa nội phân tử bao gồm một số phản ứng, trong đó có sự trao đổi gốc acyl:

- giữa ester và acid: thủy phân acid (acidolysis)

- giữa ester và rượu: thủy phân rượu (alcoholysis)

- giữa các ester với nhau: ester hóa nội phân tử trong chiều hướng hẹp hay ester hóa theo cấu hình trans (transesterification).

Đặc biệt, quá trình thủy phân acid và thủy phân rượu có ý nghĩa quan trọng trong quá trình sản xuất mono- và diglycerid.

Hình 5.8. Các biến đổi của quá trình ester hóa nội phân tử

Quá trình ester hóa nội phân tử xảy ra rất chậm; để thúc đẩy tốc độ phản ứng, cần thiết phải gia nhiệt đến nhiệt độ trên 300oC. Tuy nhiên, đây là điều không thể thực hiện do các triglycerid bị phân hủy ở giá trị nhiệt độ này. Chính vì vậy, việc sử dụng chất xúc tác có khả năng tạo anion mạnh, tấn công vào nguyên tử C của nhóm carbonyl được đề nghị. Các chất xúc tác được sử dụng chủ yếu cho phản ứng ester hóa này là sodium (Na), sodium hydroxyt (NaOH) và sodium alcoholate (NaOC2H5). Cơ chế phản ứng ester hóa nội phân tử được tổng hợp ở hình 5.9.

Ester hóa nội phân tử được ứng dụng trực tiếp với dầu mỡ có nguồn gốc tự nhiên hay dầu mỡ đã hydro hóa hay chiết phân đoạn. Quá trình ester hóa được sử dụng nhằm 4 mục đích chính:

- Thay đổi nhiệt độ nóng chảy của dầu,


84

- Cải thiện khả năng tương thích của triglycerid khác nhau ở trạng thái rắn,

- Cải thiện tính mềm dẻo của phần rắn do thay đổi khả năng kết tinh, kết tinh lại của dầu,

- Kết hợp các tính chất của hỗn hợp dầu khi phối trộn dầu và mỡ.

Việc xác định điểm dừng của quá trình ester hóa phụ thuộc vào mục đích sử dụng sản phẩm cuối.

Hình 5.9. Cơ chế phản ứng ester hóa nội phân tử


85

CHƯƠNG 6. CÁC SẢN PHẨM CHẾ BIẾN TỪ DẦU MỠ

6.1. GIỚI THIỆU CHUNG

Dầu mỡ là một trong những thành phần quan trọng không thể thiếu được trong chế độ ăn hàng ngày của con người; dầu mỡ cung cấp năng lượng lớn cho cơ thể hoạt động. Thêm vào đó, dầu mỡ còn cung cấp các acid béo cần thiết cho cơ thể cũng như các vitamin hòa tan trong chất béo. Bên cạnh giá trị dinh dưỡng cao, dầu mỡ còn là thành phần làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, tạo cảm giác ngon miệng cho người sử dụng. Tuy nhiên, việc lạm dụng dầu mỡ là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến bệnh béo phì và gia tăng bệnh về tim mạch do sử dụng nguyên liệu có chứa hàm lượng cholesterol cao. Chính vì các nguyên nhân này, việc nghiên cứu chế biến ra nhiều sản phẩm khác nhau từ dầu mỡ rất được quan tâm.

Các sản phẩm từ dầu mỡ có thể được chia thành 2 dạng chủ yếu:

- Sản phẩm nhũ hóa với hàm lượng dầu cao: margarine, mayonnaise, bơ…

- Sản phẩm không nhũ hóa: shortening, dầu sử dụng cho quá trình chiên nhúng trong dầu,…

6.2. MARGARINE

6.2.1. Tổng quan về margarine

Công nghệ chế biến margarine được phát minh vào năm 1869 do ông Hippolyte Megi - Marie’s (người Pháp) và đã được chính phủ Pháp trao giải thưởng nhờ các ích lợi mà nó đã mang lại.

Margarine là dạng nhũ tương nước trong dầu có cấu trúc như là bơ và được thay thế cho bơ động vật. Khởi đầu, rất ít người đánh giá cao dạng sản phẩm này và sự chấp nhận trên thị trường cũng rất ít. Margarine được làm như là một thể nhũ tương của sữa với mỡ bò. Khi chiến tranh thế giới thứ II bùng nổ, Napoleon III đã sử dụng sản phẩm này để nuôi dưỡng quân đội trong chiến tranh với Đức. Ngay từ đầu của cuộc chiến tranh giữa Pháp với Đức những cơ sở sản xuất margarine đã được đặt gần ở trung tâm thủ đô Pari nhưng thời gian ngắn sau thì đóng cửa khi quân đội Pháp chiến thắng trong cuộc chiến tranh đó.

Bằng phát minh cho công nghệ sản xuất margarine được cấp thông qua hai nhà phân phối bơ Hà Lan. Sau hai trong nhiều sự kiện đặt biệt đó, sản phẩm margarine đã khẳng định được vị trí và được chấp nhận trên tất cả các nước ở Châu Âu trong những năm sau. Cũng từ đó margarine đã giành được thế phân phối quan trọng trong cuộc cạnh tranh với sản phẩm bơ động vật ở nhiều bang thuộc Châu Âu. Lúc đầu margarine không được đánh giá đúng bởi những nhà sản xuất sản phẩm bơ. Những nhà quí tộc có thể làm bất cứ thứ gì để tẩy chai những sản phẩm thay thế tập quán tiêu dùng của họ.


86

Từ những bắt đầu như trên, margarine được phát triển cùng với trào lưu chế biến ra các sản phẩm cung cấp chất béo. Tính chất của margarine có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu khác nhau trong nấu nướng hàng ngày, chế biến bánh mì và nhiều sản phẩm khác (bảng 6.1). Điều này được phản hồi trên khối lượng của sản phẩm được sản xuất và sử dụng hàng năm. Ở Châu Âu khối lượng này phù hợp với thói quen ăn uống riêng của mỗi nước đó. Ở những nơi được mệnh danh là “đất nước dầu” như Nam Âu, dầu được chế biến theo phương pháp truyền thống (dầu lỏng) được sử dụng chủ yếu; việc tiêu thụ sản phẩm mới như margarine không được sự chấp nhận cao. Trong khi đó, ở những “quốc gia sữa” như Hà Lan và Đan Mạch, margarine được tiêu thụ với số lượng rất lớn.

Bảng 6.1. Các dạng margarine theo tiêu chuẩn sản xuất của Luật thực phẩm Châu Âu (2991/94)

Nhóm chất béo Dạng sản phẩm

Tính chất (dựa vào % chất béo)

Mỡ hay chất béo có cấu trúc rắn, dễ dàng sử dụng trong việc hình thành nhũ tương nước trong dầu.

Nguồn nguyên liệu:

- Dầu thực vật ở dạng lỏng hay rắn,

- Mỡ động vật thích hợp cho sự tiêu thụ của người (hàm lượng chất béo sữa không vượt quá 3%)

1. Margarine 2. Margarine chứa ¾

chất béo(1)

3.Margarine chứa 1/2 chất béo(2)

4. Bơ phết bánh (fat spread X%)

Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo từ 80-90%.



Sản phẩm chế biến từ dầu và mỡ động vật với hàm lượng béo thay đổi:

- ít hơn 39% - từ 41-60% - từ 62-80%

Ghi chú: Theo Đan mạch (1) hàm lượng béo 60% (2) hàm lượng béo 40%

Nhờ thành công thu được của margarine, hàm lượng mỡ bò được sử dụng làm nguyên liệu trong chế biến dạng sản phẩm này gia tăng rất lớn, vượt quá khả năng của các cường quốc xuất khẩu mỡ bò như Mỹ và Argentina. Trước tình hình này, dầu dừa được đề nghị như nguồn cung cấp chất béo dạng rắn thay cho mỡ bò trong chế biến margarine. Tuy nhiên, lượng dầu dừa vẫn không đủ cung cấp, đồng thời đây là nguyên nhân thúc đẩy giá thành sản phẩm tăng cao. Chính vì thế, việc phát minh ra biện pháp hóa rắn dầu, chuyển dầu từ dạng lỏng sang dạng rắn nhờ quá trình tách phân đoạn và hydrogen hóa ra đời. Dầu hóa rắn trở nên nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định trong công nghiệp chế biến margarine. Ngày nay, margarine được sản xuất chủ yếu từ dầu thực vật.


87

6.2.2. Cấu trúc của margarine

Margarine là dạng nhũ tương nước trong dầu, gồm có 80% chất béo và dầu và 20% là ở dạng dung dịch chứa các thành phần hoà tan trong dầu. Khoảng 20% (ít nhất là 12%) triglycerid của chất béo ở dạng rắn trong điều kiện nhiệt độ phòng, phần còn lại vẫn giữ ở trạng thái lỏng. Pha dầu của margarine hình thành mạng tinh thể chất béo, phần dầu lỏng được nhốt lại và phân bố đều khắp trong hệ thống mạng này . Mỗi đơn vị của mạng lưới có kích thước khoảng 15 - 20 mµ . Sự ổn định cơ học của margarine từ mạng tinh thể cũng tốt như là sự ổn định của hệ nhũ tương. Các giọt nước (có kích thước hơn 5 mµ ) được phân tán rất mịn trong hệ thống mạng này. Thuận lợi lớn nhất của việc sắp xếp có trật tự những giọt nước nhỏ này là giúp ngăn chặn được sự tấn công của vi khuẩn trong hệ nhũ tương: Những giọt nước có kích thước nhỏ hơn vi khuẩn làm cho vi khuẩn không phát triển được.

Do yêu cầu đặt ra trong chế biến margarine là hàm lượng chất béo cao và cấu trúc chặt chẽ. Điều này làm cho quá trình liên kết tạo nhũ tương phải được phát triển tối đa. Đây cũng là nguyên nhân tạo động ngược: các bộ phận cấu thành của mạng tinh thể có xu hướng bị phá vỡ bởi liên kết quá mức (overworking).Trong trường hợp này, sự kết tụ của tinh thể được đề nghị nhằm tạo nên sự ổn định cấu trúc trở lại. Các tinh thể vẫn tiếp tục phát triển sau quá trình chế biến và bao gói hoặc để trong chậu; điều này giúp cho margarine chín và cứng.

Tính chất dẻo của chất béo - chủ yếu là tính cứng và đặc tính dẻo phụ thuộc chủ yếu vào số lượng tinh thể hiện diện, kích thước, hình dạng, sự phân bố và lực liên kết của chúng tồn tại trong hệ thống. Hỗn hợp chất béo sử dụng trong margarine thường kết tinh ở dạng α , nhưng trong quá trình chế biến, do sự gia tăng nhiệt độ, các tinh thể này chuyển thành dạng β . Sự biến đổi này phụ thuộc rất lớn vào loại triglycerid hiện diện trong chất béo, hàm lượng, cấu tạo và chiều dài mạch acid béo của từng thành phần và quy luật chuyển pha của chúng.

6.2.3. Thành phần của margarine

6.2.3.1.Hỗn hợp chất béo

Việc lựa chọn chất béo trong chế biến margarine dựa theo 3 tiêu chuẩn: tính chất vật lý, giá trị dinh dưỡng (ổn định về mặt sinh lý) và nguồn gốc của chất béo. Việc thay đổi những điều kiện này có tầm quan trọng rất lớn do mỗi hỗn hợp chất béo có thể biến đổi trong giới hạn tương đối rộng. Chính vì thế, những điều kiện trên cần được quan tâm nhằm lựa chọn được hỗn hợp chất béo đạt yêu cầu với giá thấp nhất.

Trên thực tế, thành phần hỗn hợp chất béo trong margarine được thay đổi cho phù hợp với quá trình phát triển trên thị trường hơn một thế kỷ qua.


88

- Năm 1917 hơn 60% hỗn hợp chất béo trong margarine có nguồn gốc từ động vật được tiêu thụ ở Mỹ. nhưng từ năm 1948 đã giảm xuống thấp hơn 2% và thay vào đó là dầu dừa.

- Ở Châu Âu vào năm 1930 hơn 40% nguồn nguyên liệu để sản xuất margarine là từ mỡ cá voi. Ngày nay, chất béo có nguồn gốc từ động vật hầu như hoàn toàn không được sử dụng, thay thế vào đó chất béo và dầu có nguồn gốc thực vật đã chiếm ưu thế hơn trong thị trường tiêu thụ ở tất cả các nước.

Sự cạnh tranh trong sản xuất margarine trên thị trường Mỹ và Châu Âu càng trở nên gay gắt hơn. Ở Mỹ, dầu bông vải là nguyên liệu phổ biến để sản xuất margarine. Trong khi đó, một vài nơi ở Châu Âu thì điều này hoàn toàn hiếm, bởi giá của nó còn ở mức cao. Chính do sự không ổn định về giá nguyên liệu mà thành phần chất béo trong margarine có thể thay đổi ngay cả trong cùng một nhãn hiệu theo từng thời điểm.

6.2.3.2. Các chất hoà tan trong nước

Pha nước chứa các thành phần chất hòa tan trong nước chiếm khoảng 15% - 17% trong hợp phần của sản phẩm margarine và các hợp phần chất hoà tan chứa đựng trong nước. Các thành phần chính hòa tan trong pha nước gồm:

- Thành phần sữa: hầu hết các sản phẩm margarine đều chứa chất rắn sữa; tất cả các thành phần trong sữa tạo hợp chất mùi cho sản phẩm nhờ sự sinh ra acid butyric, các hợp chất cetone, lactone… làm cho sản phẩm có mùi vị tốt hơn so với sự tạo mùi của diacetyl.

- Các acid hữu cơ như acid citric và acid lactic có tác dụng làm giảm pH sản phẩm, giúp cải thiện chất lượng margarine. pH thấp có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn, tạo sản phẩm có vị tươi; đồng thời sự hiện diện của acid citric sẽ ngăn cản sự nhiễm kim loại như chất sắt trong phức hệ, ngăn cản các biến đổi oxy hóa dầu.

- Muối ăn NaCl (hàm lượng 0,2 – 0,3%) làm giảm khả năng hoạt động của vi sinh vật đồng thời muối còn được sử dụng như chất tạo hương cho sản phẩm. Tuy nhiên, đặc tính này còn phụ thuộc vào tập quán sử dụng của từng địa phương.

- Các hợp chất mùi có tác dụng cải tiến thêm mùi và ngăn cản sự mất mùi; cũng được sử dụng phụ thuộc vào hoàn cảnh địa lý.

- Các hợp chất bảo quản: việc sử dụng các chất bảo quản như acid benzoic và acid sorbic (hàm lượng 0,05 –0,1%) là không cần thiết trong margarine có 80% chất béo, nhưng cần dùng trong hỗn hợp chất béo sử dụng để chế biến margarine với mục đích bảo vệ sản phẩm trong suốt thời gian sử dụng khi đã mở nắp.


89

- Phụ gia ổn định (chất tạo độ chắc, thickener) được thêm vào trong margarine chứa ½ chất béo hoặc margarine có hàm lượng béo thấp nhằm làm tăng khả năng liên kết, tạo cấu trúc của các dạng sản phẩm này, đồng thời gia tăng thời gian bảo quản.

6.2.3.3. Các chất hoà tan trong chất béo

Thành phần chủ yếu của các chất hòa tan trong chất béo là:

- Chất nhũ hoá: monoglycerid (nồng độ 0,05–0,15%) hay diglycerid, phospholipid…Các hợp chất này chủ yếu được đưa vào trợ giúp cho quá trình liên kết giữa dầu mỡ và dịch thể trở thành thể nhũ tương đồng nhất và hoá rắn. Trước đây người ta dùng lòng đỏ trứng làm chất nhũ hoá, ngày nay chất nhũ hoá thường được sử dụng ở dạng công nghiệp.

- Tác nhân chống hiện tượng dầu bị bắn lên trong quá trình chiên: Sử dụng lechitine nồng độ 0,1 – 0,2% có thể giúp quá trình chiên an toàn hơn, hạn chế hiện tượng văng bắn dầu; đồng thời còn cải thiện chất lượng khối bột nhào, cải thiện độ nở của bánh.

- Vitamin: Các vitamin tan trong dầu, cần thiết cho cơ thể và có khả năng chống oxy hóa được thêm vào trong hầu hết các sản phẩm margarine dùng trong gia đình.

- Hợp chất màu: chủ yếu là β - caroten với nồng độ từ 3-8 ppm.

6.2.3. Qui trình sản xuất margarine

Quá trình sản xuất margarine bao gồm nhiều khâu phức tạp: (1) hydrogen hóa dầu (chương 5) sau tinh luyện nhằm tạo hỗn hợp chất béo có tính chất phù hợp cho chế biến margarine; (2) phối trộn các thành phần chính: dầu, nước, các thành phần hòa tan trong nước và các thành phần hòa tan trong dầu; (3) nhũ hóa- kết hợp khuấy trộn nhẹ; (4) làm lạnh - tạo kết tinh; (5) xử lý cơ học hay nghiền nhằm phá vỡ khối sản phẩm nhũ hóa có cấu trúc cứng sau làm lạnh, tạo sản phẩm có độ mịn theo yêu cầu.

Tùy thuộc từng loại sản phẩm với thành phần khác nhau, quá trình làm lạnh và xử lý cơ học sẽ thay đổi khác nhau. Quy trình tổng quát chế biến margarine được tổng hợp ở hình 6.1.


90

Dầu tinh luyện

Hydro hoá dầu

Phối chế

Nhũ hoá

Làm lạnh

Nghiền

Đóng gói

Thanh trùng

Lên men Lactic

Sản phẩm

Dung dịch đường

Sữa bò

Hình 6.1. Quy trình tổng quát chế biến margarine

6.2.3.1. Phối trộn

Các thành phần được sử dụng trong chế biến margarine được chuẩn bị trước phối trộn. Quá trình phối trộn được tiến hành theo 3 bước:

- Trước tiên phối trộn dầu hydro hoá và dầu tinh luyện trong bồn có cánh khuấy, tốc độ cánh khuấy 10 12 vòng/phút, nhiệt độ thay đổi trong khoảng 42 ÷ ÷ 440C.

- Các thành phần hòa tan trong dầu được chuẩn bị riêng và phối trộn từ từ vào hỗn hợp dầu. Hai đường hướng khác nhau trong thành phần chế biến margarine được chuẩn bị.


91

- Sữa và các thành phần hòa tan trong nước cũng được chuẩn bị và phối trộn vào dầu cùng lúc. Sữa cần được thanh trùng và lên men nhằm tạo cho margarine có mùi bơ thiên nhiên. Cách thực hiện: Sữa sau khi thanh trùng cho dung dịch đường đã pha sẵn vào và tiến hành lên men ngay. Việc pha đường vào sữa rồi mới lên men có ưu điểm tạo thuận lợi cho lên men lactic, đặc biệt là những vi sinh vật tạo ra chất thơm. Muốn cho sữa lên men đạt yêu cầu việc lựa chọn và phối hợp khuẩn lactic cần được tiến hành kỹ càng. Sau đó sữa được làm nguội đến 300C và cho vào thiết bị lên men, đưa vào 3 - 5 % nấm men công nghiệp khuấy đều. Quá trình lên men kết thúc khi độ acid sữa đạt mức qui định 60 – 700T, sau đó làm lạnh xuống đến 8 – 90C và giữ nguyên nhiệt độ cho đến khi đem đi nhũ hoá.

Nói cách khác, hỗn hợp dầu được chứa trong thiết bị phối trộn ổn định, các thành phần hòa tan trong nước và hòa tan trong dầu được phối trộn vào trong thiết bị theo hai đường dẫn khác nhau với cùng một thời điểm; đồng thời chất nhũ hóa được cho vào sản phẩm theo đường trực tiếp, giúp quá trình nhũ hóa xảy ra thuận lợi.

Công thức phối chế tổng quát của sản phẩm margarine được cho ở bảng 6.2

Bảng 6.2. Tỷ lệ phối chế của margarine cơ bản

Thành phần Tỷ lệ %

Dầu mỡ 82 – 84

Chất đạm 0,5 – 0,74

Muối 0,15 – 2,0

Chất màu tan trong dầu 0,16 – 2,0

Sữa bò 0,3 – 0,7

Chất nhũ hoá 0,7

Đường 0,3 – 0,7

Nước 15

Nhìn chung, việc phối chế công thức sản phẩm thường căn cứ vào hai chỉ tiêu chủ yếu là điểm đông đặc và độ cứng của dầu mỡ. Trên cơ sở đó mà điều chỉnh dầu mỡ thể rắn và thể lỏng theo tỷ lệ nhất định. Thông thường dầu mỡ thể rắn (ngày nay chủ yếu là dầu hydro hoá) chiếm khoảng 70 – 95% còn dầu mỡ thể lỏng chiếm 5 – 30% tổng trọng lượng dầu mỡ của sản phẩm (bảng 1, trang 3). Nhiệt độ nóng chảy và độ cứng của dầu mỡ phối chế sản xuất margarine được điều chỉnh bằng dầu thực thể lỏng, có thể tính ước lượng như sau: cứ 10% dầu thực vật làm giảm nhiệt độ nóng chảy của dầu mỡ phối chế khoảng 10C và giảm độ cứng khoảng 20%.


92

6.2.3.2. Nhũ hóa

Mục đích chính của quá trình nhũ hoá là tạo trạng thái nhũ tương đồng nhất cho hỗn hợp nguyên liệu. Để sản phẩm đạt chất lượng tốt, quá trình nhũ hóa phải được tiến hành thật cẩn thận. Tùy thuộc vào quy trình chế biến được lựa chọn, công đoạn nhũ hóa có thể tiến hành ngay khi các thành phần bắt đầu được phối trộn vào hay sau khi toàn bộ nguyên liệu đã được đưa vào thiết bị nhũ hoá. Trong thiết bị nhũ hoá dưới tác dụng cơ học, hỗn hợp nguyên liệu sẽ phân tán cao độ tạo ra trạng thái nhũ tương. Nhiệt độ khi nhũ hoá thường khống chế ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của nguyên liệu dầu mỡ từ 1 – 2 0C.

6.2.3.3.Làm lạnh nhũ tương

Quá trình này giúp cho nhũ tương có khả năng đông đặc và hoá rắn. Nhiệt độ càng thấp thì quá trình đông đặc càng nhanh. Tùy thuộc vào loại thiết bị mà nhiệt độ làm lạnh khác nhau được đề nghị.

Cho đến khoảng năm 1955, margarine được nhũ hóa và làm lạnh bằng máy làm lạnh kiểu thùng quay. Nhũ tương chảy thành lớp mỏng trên bề mặt thùng quay sẽ nguội và kết tinh thành lớp với chiều dày từ 0,1 mm - 0,25 mm. Nhiệt độ làm lạnh trong thiết bị này thay đổi trong khoảng từ -12oC đến -18oC (nhiệt độ bên trong của thùng quay).

Ngày nay người ta thường làm lạnh bằng thiết bị trao nhiệt bề mặt với tác nhân lạnh là NH3. Với hệ thống này, nhiệt độ bên ngoài thiết bị có thể giảm đến -25oC.

6.2.3.4. Nghiền ép bơ (xử lý cơ học sau làm lạnh)

Công đoạn nhồi nhuyễn hay nghiền ép là quá trình phân tán khối nhũ tương sau làm lạnh giúp các bọt khí phân tán đều và mịn trong sản phẩm, margarine đạt được độ đặc, độ xốp nhất định và độ đồng nhất cao. Quá trình được thực hiện trong máy nhồi nhuyễn (hình 6.2)

Hình 6.2. Quá trình xử lý cơ học (nghiền ép) trong chế biến margarine


93

6.2.3.5. Đóng gói

Mục đích của quá trình này nhằm tránh cho sản phẩm tiếp xúc với không khí, tránh sản phẩm bị oxy hoá và bảo quản được lâu hơn.

Sau khi nhồi nhuyễn xong, margarine được đóng gói với trọng lượng qui định cho mỗi đơn vị sản phẩm. Nếu đóng gói nhỏ có thể sử dụng máy đóng gói tự động.

Margarine sau quá trình đóng gói và tồn trữ vẫn tiếp tục xảy ra quá trình kết tinh hay quá trình chín, giúp sản phẩm có cấu trúc tốt hơn đồng thời phát sinh hương vị.

6.2.4. Các dạng margarine đặc biệt

6.2.4.1. Cream margarine (margarine dạng kem)

Cream margarine được sử dụng để phết lên trên thực phẩm. Chính vì thế, dạng sản phẩm này cần phải chế biến với cấu trúc mềm, lạnh và tan chảy dễ dàng ở nhiệt độ không khí. Điều này phụ thuộc rất lớn vào số lượng các tinh thể dạng β hiện diện trong sản phẩm. Thường cream margarine có điểm tan chảy thấp khoảng 30 – 400C, nhưng chúng cần có hàm lượng chất béo cao và phải tan nhanh trong miệng. Dầu dừa thường được sử dụng cho sản phẩm này.

6.2.4.2. Bakery margarine (kem sử dụng trong chế biến bánh kẹo)

Bakery margarine có điểm tan chảy cao hơn các sản phẩm margarine sử dụng trực tiếp (thí dụ như cream margarine). Bakery margarine không tan chảy trong miệng, nhưng có khả năng phân tách thành những mảnh vụn riêng biệt trong thời gian dài do sự bể dần của cấu trúc protein tinh bột. Chính đặc tính và chức năng của chúng giúp bánh ngọt tạo được độ mềm dẻo cần thiết.

6.2.4.3.Puff pastry margarine (margarine sử dụng trong chế biến bánh xốp, nhiều bơ)

Puff pastry margarine là loại sản phẩm yêu cầu cấu trúc mềm. Trong quá trình chế biến bánh xốp có nhiều bơ, margarine được sử dụng nhằm ngăn cản các lớp bột cán mỏng không bị kết dính vào nhau. Nhờ sự hiện diện của margarine có độ dai cao và tan chảy ở 40 – 440C (cao hơn khi so sánh với bakery margarine), các lớp bánh mỏng này không bị bể vỡ do chúng được lấp đầy bởi margarine vào các lổ hổng, tạo sản phẩm có độ mịn như mong muốn.

6.2.4.4. Margarine chứa ½ chất béo

Margarine chứa ½ chất béo được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1964 và nhu cầu về sản phẩm này vẫn phát triển cao trong suốt hơn 30 năm qua. Do đặc tính của sản phẩm


94

chứa ít chất béo, sản phẩm này được sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu cho những người có nhu cầu giảm cân nhưng vẫn đảm bảo thực phẩm giữ được hương vị thơm ngon. Giống như các sản phẩm ít chất béo khác, pha nước của margarine chứa ½ chất béo cần được ổn định bằng chất tạo đông do quá trình nhũ hóa chỉ với mạng tinh thể chất béo riêng lẽ không đảm bảo tính ổn định của sản phẩm theo nhiệt độ và hệ quả là thời gian bảo quản ngắn. Cũng vì nguyên nhân này, margarine chứa ½ chất béo thường chứa các chất bảo quản, bởi vì sự phân bố những hạt nước trong sản phẩm này kém hơn nhiều trong margarine thông thường; thêm vào đó chúng dễ bị vi sinh vật gây hư hỏng tấn công và phát triển. Chính vì thế, điểm cốt yếu trong việc sản xuất và sử dụng loại sản phẩm này là đảm bảo xác định được thời gian bắt đầu sử dụng và thời gian sử dụng tại nhà. Thậm chí nếu quá trình sản xuất và điều kiện mở gói không tốt, hay không được bảo quản đúng cách, margarine chứa ít béo dễ dàng bị tan chảy trong khi sử dụng và điều kiện xung quanh, đây có thể là lý do làm cho quá trình hư hỏng xảy ra nhanh.

6.2.5. Tiêu chuẩn chất lượng của margarine

- Màu sắc: Có màu vàng của bơ, bề mặt láng bóng, xốp, không nứt hoặc nhăn bề mặt

- Mùi: Thơm đặc trưng của bơ

- Vị: Có vị mặn của bơ thực phẩm

- Margarine phải đảm bảo có các thành phần theo công thức phối chế.

- Nhiệt độ nóng chảy gần bằng nhiệt độ cơ thể người 38 – 39 0C.

- Độ cứng ở nhiệt độ 15 0C là 100 – 150g/cm

6.2.6. Bảo quản margarine

6.2.6.1. Các hiện tượng hư hỏng của margarine

- Margarine bị trở mùi hôi khét do quá trình oxy hoá và thuỷ phân chất béo bởi oxy không khí, sản phẩm đầu tiên được tạo nên là hydroperoxyt. Từ đó tạo nên aldehyt no, không no, cetoacid, ete, epoxyt…gây mùi khó chịu.

- Hiện tượng phục hồi mùi: nếu thành phần của dầu mỡ không hợp lý quá nhiều một loại dầu có mùi nào đó, margarine sẽ không thơm ngon mà có mùi của một loại dầu mỡ đó.

- Sậm màu bề mặt: nếu giấy gói không tốt, không ngăn cản được quá trình thoát hơn nước, lớp ngoài margarine thoát hơi nước và sẫm màu lại, bị ôi còn bên trong vẫn tốt.


95

- Bị mốc: Margarine bảo quản một thời gian mà để tiếp xúc với không khí sẽ bị mốc xanh ở trên bề mặt, mốc này có thể ăn sâu vào bên trong làm hỏng margarine.

6.2.6.2. Biện pháp bảo quản margarine Bảo quản margarine chủ yếu là ngăn chặn quá trình oxy hoá, thuỷ phân và sự giảm phẩm chất do mốc, do nhiễm kim loại. Điều kiện bảo quản tốt nhất là khi chế biến xong margarine cần nhanh chóng cho vào kho lạnh, hạn chế cho margarine tiếp xúc với không khí, ánh sáng…Hạn chế cho margarine tiếp xúc với kim loại biến thiên như đồng, sắt… vì các ion kim loại này cũng xúc tác làm tăng nhanh quá trình oxy hoá dầu mỡ.

Để bảo quản margarine ta có thể dùng hoá chất hoặc bảo quản lạnh.

- Bảo quản ở nhiệt độ thấp: ở nhiệt độ 2 – 7 0C bảo quản không quá 6 tháng.

- Bảo quản bằng hoá chất: hoá chất bảo quản margarine chủ yếu là chất oxy hoá và thuỷ phân chất béo như: BHA, BHT, acid ascorbic… là chất chống oxy hoá chất béo rất tốt. Ngày nay người ta thường dùng chất chống oxy hoá chất béo là hợp chất TBHQ 0,01%, kết hợp với acid citric 0,005%.

Benzoat Natri có tác dụng tiêu diệt nấm men, nấm mốc, ít có tác dụng với vi khuẩn, liều lượng 0,1%. Sorbat kali hay sorbat natri có vị chua nhẹ, khó tan trong nước lạnh, tan trong nước nóng, có tác dụng tiêu diệt nấm men và nấm mốc, ít có tác dụng với vi khuẩn, liều lượng dùng 0,05 – 0,06%. Thường sử dụng các sorbat vì ít độc, không gây mùi vị lạ cho sản phẩm còn benzoat dễ gây mùi lạ cho sản phẩm margarine làm giảm giá trị cảm quan.

Thời gian bảo quản sản phẩm bằng hoá chất cũng không quá 6 tháng.

6.3. SHORTENING

Hiện nay các loại dầu thực vật thường được chế biến thành shortening. Shortening là hỗn hợp đồng thể đặc mịn, bóng xốp, màu trắng đục, là sản phẩm hydro hóa của dầu. Trong đó, người ta tiến hành hydro hóa một phần dầu để tạo sản phẩm có độ rắn, dẻo nhất định, thích hợp, có độ ổn định tốt khi sử dụng chiên xào và vẫn giữ lại trong dầu một số glycerid được cấu tạo bởi các acid béo không no cần thiết.

Shortening ổn định hơn dầu, ít bị ôi, ít bị trở mùi trong quá trình bảo quản lâu. Shortening có thể gia tăng tính nhũ hóa khi cho thêm từ 4 - 6% mono hay diglycerid. Shortening dùng chiên xào nóng, sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất mì ăn liền và công nghiệp bánh kẹo. Vai trò đặc biệt của shortening trong các sản phẩm này là ngăn cản sự kết dính gluten lại với nhau, nhờ đó tăng độ nở và tạo cấu trúc xốp cho sản phẩm. Ở các nước nói tiếng Anh, thuật ngữ shortening hay mỡ trắng (white fat) được sử dụng để chỉ chất béo dùng chiên sâu (deep frying – chiên nhúng trong dầu).


96

Shortening là huyền phù của của tinh thể chất béo (khoảng 1%, chủ yếu ở dạng ổn định β) trong dầu hay mỡ dạng bán lỏng. Điều này chứng tỏ chất béo rắn thật sự chỉ tồn tại như một chất huyền phù và không có khả năng hòa tan.

Phụ thuộc vào cấu trúc sản phẩm, shortening được chia làm 2 loại (i) shorteing dạng dẻo (plastic shorteing) và (ii) shortening dạng lỏng (liquid hay pumpable shortening).

- Shortening dạng lỏng được sản xuất từ dầu đã được hydro hóa (chứa từ 5-30% triglycerid dạng rắn với điểm nóng chảy cao) và khử mùi từ bồn chứa được gia nhiệt cho tan chảy và bơm đến bồn pha chế. Nhiệt độ dầu được khống chế trong khoảng 50 - 55oC. Tại bồn pha chế, dầu được pha thêm chất chống oxy hóa (BHT) với tỷ lệ 0,2%. Sau đó, dầu được bơm đến hệ thống làm lạnh kết tinh. Để tăng độ xốp cho sản phẩm, không khí được cung cấp liên tục vào dầu (sản phẩm có độ xốp tốt nhất khi sử dung khí N2 hay khí trơ cấp vào). Dầu qua thiết bị làm lạnh kết tinh thành dạng mịn, sau đó tiếp tục qua thiết bị nhồi nhuyễn để hỗn hợp có độ đồng nhất cao trước khi chuyển qua khâu đóng gói, bảo quản. Kích thước tinh thể mong muốn trong sản phẩm này là 5-10 µm. Nhờ vào sự hiện diện ở trạng thái lỏng, shorteing dạng này được sử dụng rộng rãi trong quá trình chiên nhúng trong dầu và ngay cả chiên tiếp xúc do nó dễ dàng bơm vào thiết bị hơn so với chất béo rắn.

- Shortening dạng dẻo (plastic shortening) được sản xuất tương tự theo quy trình chế biến margarine nhưng không có quá trình nhũ hóa với pha nước. Chính vì vậy, quá trình kết tinh trong shortening khó xảy ra hơn do không có sự hiện diện của các giọt nước trên bề mặt giao diện với chất béo nhằm thúc đẩu quá trình tạo tinh thể.

6.4. MAYONNAISE

Mayonnaise là một dạng sản phẩm dạng nhũ tương dầu trong nước (o/w) có chứa ít nhất 80% dầu thực vật, được dùng với dạng sệt. Ở các nước châu Âu và Hoa Kỳ, mayonnaise đã trở thành món ăn phổ biến và tiêu thụ với lượng rất lớn. Mayonnaise được chế biến bằng cách hòa tan các thành phần gia vị trong nước và cho vào dung dịch nhũ hóa cùng với 1/3 lượng dấm, khuấy đều với tốc độ nhanh dần đến khi dung dịch có độ nhớt cao, đồng nhất, sau đó cho từ từ lượng dầu còn lại vào. Tiếp tục khuấy đến khi tạo được khối nhũ tương đồng nhất, cho lượng dấm còn lại vào đến khi tạo khối đồng nhất (hình 6.3).

Cần lưu ý là kích thước tinh thể và sự hình thành nhũ tương phụ thuộc rất lớn vào quá trình hòa tan dầu vào hỗn hợp chất nhũ hóa.


97

Trứng gà, đập vỏ

↓

Lòng đỏ hay cả trứng

↓ Chất nhũ hóa bổ sung → Khuấy trộn đều (có thể sử dụng hay không) ↓

Gia vị, 1/3 lượng dấm → Khuấy trộn (nhiệt độ < 5oC)

↓

Dung dịch đồng nhất, độ nhớt cao

↓

Nhỏ từ từ các giọt dầu vào → Khuấy trộn ở 70oC

↓

Dấm (2/3) + acid citric → Hợp chất nhũ tương

↓

Tiếp tục khuấy trộn ở 70oC ↓

Sản phẩm

Hình 6.3. Sơ đồ tổng quát chế biến mayonnaise

Thành phần chủ yếu được sử dụng trong chế biến mayonnaise là:

- Dầu thực vật

- Chất nhũ hóa (lòng đỏ trứng, hay sử dụng cả lòng đỏ và lòng trắng trứng tùy tập quán mỗi quốc gia)

- Dấm (tạo vị và điều chỉnh pH sản phẩm)

- Gia vị (đường, muối, mustard)

- Các thành phần khác tùy theo loại sản phẩm.

Pha dầu của mayonnaise phải là dầu thực vật có độ ổn định cao và không chứa triglycerid dạng tinh thể hay sáp - những thành phần này là nguyên nhân phá vỡ tính ổn định của sản phẩm nhũ tương. Đặc biệt, với hàm lượng dầu 80%, mayonnaise dễ bị biến đổi làm mất tính ổn định do sự phát triển tinh thể tạo nên các giọt dầu kích thước lớn. Để ngăn cản biến đổi không mong muốn này, dầu cần được giữ khoảng 5,5 giờ ở nhiệt độ tủ lạnh trước khi phối trộn.

Các loại dầu có giá thấp và trung bình như dầu từ hạt cải dầu, đậu nành, bắp và hướng dương thường được sử dụng trong chế biến mayonnaise thương mại. Tuy nhiên, dầu đậu nành và cải dầu thường được hydro hóa nhẹ trước khi phối chế nhằm làm giảm các acid béo không ổn định có khả năng oxy hóa cao, acid linolenic ra khỏi dầu. Dầu


98

cũng cần phải qua giai đoạn đông hóa nhằm tách loại các triglycerid có độ nóng chảy cao. Đối với dầu hướng dương, quá trình tách sáp là một công đoạn quan trọng trước khi đông hóa dầu.

6.5. DẦU CHIÊN

Trong quá trình chiên, dầu bị gia nhiệt đến nhiệt độ sôi (khoảng 180oC) nên dễ dàng xảy ra các biến đổi làm giảm phẩm chất dầu. Các biến đổi này có thể ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm chế biến bằng quá trình chiên. Chính vì thế, việc xác định chất lượng dầu chiên cần được quan tâm. Tuy nhiên, do quá trình chế biến và thời gian sử dụng khác nhau, dầu sử dụng cho quá trình chiên tiếp xúc và chiên nhúng trong dầu cũng có yêu cầu khác biệt.

- Dầu sử dụng cho chiên tiếp xúc: Dầu sử dụng cho phương pháp này với lượng ít và chỉ sử dụng sau một lần chiên. Chính vì thế, yêu cầu chống sự oxy hóa dầu không quan trọng. Dầu sử dụng theo dạng này chỉ đòi hỏi được làm sạch, không tạo mùi vị xấu cho thực phẩm. Dầu nhóm này được sử dụng phổ biến nhất là dầu olive và dầu mè.

- Đối với chiên nhúng trong dầu: dầu hay mỡ là mội trường truyền nhiệt thực sự nên nhiệt độ dầu gia tăng rất cao. Khi thực phẩm được làm chín, nước từ trong thực phẩm sẽ di chuyển ra ngoài ở dạng hơi và đi vào môi trường dầu, kèm theo các hợp chất màu và lipid của thực phẩm - tất cả các thành phần này sẽ phá hủy môi trường dầu.

Các biến đổi chính xảy ra đối với dầu trong quá trình chiên nhúng trong dầu:

• Sự thủy phân dầu tạo các acid béo tự do, mono- và diglycerid, các glycerol tự do.

• Sự oxy hóa dầu tạo các hợp chất bay hơi làm biến đổi mùi, vị dầu do sự hình thành các hợp chất hydroperoxid, kế đến là aldehyd, cetone.

• Phản ứng trùng hợp làm gia tăng độ nhớt, hình thành bọt cố định.

• Phản ứng tạo sản phẩm mạch vòng làm mất giá trị dinh dưỡng.

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng (chiên khoai tây, chiên các sản phẩm ăn nhanh..), yêu cầu cho dầu mỡ có khác biệt. Tuy nhiên, dầu mỡ dùng cho quá trình chiên nhúng trong dầu cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản: không đọng dầu trên bề mặt sản phẩm, không tạo mùi vị lạ và không bị oxy hóa. Chính vì thế, dầu được hydro hóa một phần được đề nghị.


99

6.6. DẦU SALAD

Trong quá trình tiêu thụ dầu salad, điều quan trọng nhất là dầu không bị vẩn đục và không có cặn (chủ yếu do chất béo kết tinh hay sáp) khi được giữ ở nhiệt độ tủ lạnh. Chính vì thế, một trong những công đoạn quan trọng trong quá trình xử lý loại dầu này là đông hóa. Dầu được sử dụng làm dầu trộn salad đòi hỏi phải đạt tiêu chuẩn về độ trong ở nhiệt độ thấp (cold test).

Kết quả kiểm tra sự hiện diện hàm lượng chất rắn trong các loại dầu ở bảng 6.3 cho thấy, dầu cọ không được sử dụng làm dầu trộn salad. Tuy nhiện, việc sử dụng quá trình tách phân đoạn (chương 5) thu olein có thể cải thiện được đặc tính dầu cọ. Ở một số quốc gia, việc sử dụng chất ức chế sự kết tinh được đề nghị trong luật thực phẩm.

Bảng 6.3. Hàm lượng chất rắn ở trong các loại dầu theo nhiệt độ (thấp)

Loại dầu 0oC 5oC 10oC Loại dầu 0oC 5oC 10oC

Dầu đậu nành < 0,5 0 0 Dầu hạt lanh < 1,5 < 1 0

Dầu bông < 0,5 0 0 Dầu hạt rum 0 0 0

Dầu hoa hướng dương 0 0 0 Dầu bắp < 0,5 0 0

Dầu đậu phộng < 6 < 4 < 2

Dầu hạt cải dầu < 1 0 0 Dầu cọ - - 50

Dầu hạt mè < 1,2 Dầu hạt olive < 0,5 0 0


100

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chu Phạm Ngọc Sơn, 1983. Dầu mỡ trong sản xuất và đời sống. Nhà xuất bản thành

phố Hồ Chí Minh.

Dickinson, E. and Rodríguez Patino J. M. , 2001. Food Emulslons and Foams:

Interfaces, Interactions and Stability. International Journal of Food Science and

Technology, 36, 223–228 pp.

Hamilton, R.J. and Bhati, A. (eds), 1980. Fats and oils: Chemistry and Technology,

London: Applied Science Publishers.

Hoffmann, G., 1989. The chemistry and technology of edible oils and fats and their

high fat products, Academic press.

Hui, Y.H., 1996. Bailey’s industrial oil and fat product (volume 1-5), fifth edition.

NewYork, A Wiley-Interscience Publication.

Jose´ E. Moros, Jose´ M. Franco and Crı´spulo Gallegos, 2002. Rheology of spray-

dried egg yolk-stabilized emulsions. International Journal of Food Science and

Technology, 37, 297±307 pp

Kitrigin V.P., 1981. Chế biến hạt dầu. Nhà xuất bản Nông nghiệp.

Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyễn Nam Vinh, 1993. Kỹ thuật ép dầu và chế

biến dầu mỡ thực phẩm. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.

Snyder, H.E. and Kwon, T.W., 1987. Soybean Utilization, An Avi Book, 74-130 pp.

Van Dalen, G. Determination of the water droplet size distribution of fat spreads using

confocal scanning laser microscopy. Journal of Microscopy, Volume 208, 116 –

124 pp.

Documents

Giáo trình Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm - Trần Thanh Trúc