Ảnh Hưởng Của Protein Đậu Ngự (Phaseolus Lunatus) Đến Chất Lượng Sản Phẩm Kem Vani

Kem vani là một trong những sản phẩm thực phẩm được ưa chuộng, đặc biệt trong mùa hè. 140 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Tuyết Anh
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Thị Hoàn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Ảnh Hưởng Của Protein Đậu Ngự Đến Chất Lượng Kem Vani
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHOÁ LUẬN
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.4. Bố cục của báo cáo
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về kem
• 2.1.1. Giới thiệu và phân loại kem
• 2.1.2. Nguyên liệu sản xuất kem
• 2.1.2.1. Sữa và các sản phẩm từ sữa
• 2.1.2.2. Chất tạo ngọt
• 2.1.2.3. Chất nhũ hoá
• 2.1.2.4. Chất ổn định
• 2.1.2.5. Chất tạo hương
• 2.1.3. Quy trình sản xuất kem
• 2.1.4. Vai trò protein trong kem
• 2.2. Tổng quan về protein concentrate đậu ngự
• 2.2.1. Giới thiệu về đậu ngự
• 2.2.2. Thành phần hoá học của đậu ngự
• 2.2.3. Giới thiệu về protein concentrate đậu ngự
• 2.2.4. Các tính chất của protein concentrate từ đậu ngự
• 2.2.4.1. Tính chất tạo gel
• 2.2.4.2. Tính chất tạo nhũ
• 2.2.4.3. Tính chất giữ nước
• 2.2.4.4. Tính chất giữ dầu
• 2.2.4.5. Tính chất tạo bọt
• 2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nguyên liệu, hoá chất và thiết bị sử dụng
• 3.1.1. Thiết bị sử dụng
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Quy trình sản xuất kem vani
• 3.3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất kem vani
• 3.3.2. Thuyết minh quy trình sản xuất kem vani
• 3.4. Bố trí thí nghiệm
• 3.5. Các phương pháp phân tích
• 3.5.1. Phương pháp xác định hiệu suất thu hồi protein concentrate từ đậu ngự
• 3.5.2. Phương pháp xác định thành phần hoá học của protein concentrate từ đậu ngự
• 3.5.3. Phương pháp xác định thành phần cấu trúc của protein concentrate từ đậu ngự
• 3.5.4. Phương pháp xác định tính chất chức năng của protein concentrate từ đậu ngự
• 3.5.4.1. Phương pháp xác định độ hấp thụ nước (Water absorption capacity)
• 3.5.4.2. Phương pháp xác định độ hấp thụ chất béo (Fat absorption capacity)
• 3.5.4.3. Phương pháp xác định khả năng tạo nhũ tương và độ bền nhũ tương
• 3.5.4.4. Phương pháp xác định khả năng tạo bọt và độ bền bọt
• 3.5.5. Phương pháp xác định thành phần hoá học của kem vani
• 3.5.6. Phương pháp xác định tính chất công nghệ của kem vani
• 3.5.6.1. Phương pháp xác định độ nở xốp (overrun) của kem vani
• 3.5.6.2. Phương pháp xác định độ tan chảy của kem vani
• 3.5.6.3. Phương pháp xác định kết cấu (TPA) của kem vani
• 3.5.6.4. Phương pháp xác định tính chất lưu biến của kem vani
• 3.5.6.5. Phương pháp đo màu hệ CIE – Lab
• 3.5.6.6. Phương pháp xác định sự phân bố bọt khí bằng kính hiển vi quang học nền sáng
• 3.5.7. Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan của kem vani
• 3.5.7.1. Phép thử mô tả
• 3.5.7.2. Phép thử cho điểm thị hiếu
• 3.5.8. Phương pháp đánh giá chỉ tiêu vi sinh của kem vani
• 3.6. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Đánh giá hiệu suất thu hồi, thành phần hóa học và tính chất chức năng của protein concentrate từ đậu ngự
• 4.1.1. Hiệu suất thu hồi của protein concentrate từ đậu ngự
• 4.1.2. Thành phần cấu trúc của protein concentrate từ đậu ngự
• 4.1.3. Độ hấp thụ nước và chất béo của protein concentrate từ đậu ngự
• 4.1.4. Khả năng tạo nhũ tương và độ bền nhũ tương của protein concentrate đậu ngự
• 4.1.5. Khả năng tạo bọt và độ bền bọt của protein concentrate từ đậu ngự
• 4.2. Khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế một phần protein từ sữa bột gầy bằng protein concentrate từ đậu ngự đến thành phần hóa học của kem vani
• 4.2.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu
• 4.2.2. Thành phần hoá học và giá trị năng lượng của các mẫu kem vani
• 4.2.3. Độ acid chuẩn độ và giá trị pH của các mẫu kem vani
• 4.3. Khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế một phần protein từ sữa bột gầy bằng protein concentrate từ đậu ngự đến các tính chất công nghệ của các mẫu kem vani
• 4.3.1. Tính chất lưu biến cắt ổn định của các hỗn hợp kem vani
• 4.3.2. Tính chất lưu biến động học của các hỗn hợp kem vani
• 4.3.2.1. Phép đo lưu biến dựa theo tần số quét (frequency sweep)
• 4.3.2.2. Phép đo lưu biến nhiệt dao động (Oscillatory thermo-rheometry)
• 4.3.3. Độ tan chảy của các mẫu kem vani
• 4.3.4. Độ nở xốp của các mẫu kem vani
• 4.3.5. Độ cứng của các mẫu kem vani
• 4.3.6. Kết quả đo màu của các mẫu kem vani
• 4.3.6.1. Kết quả đo màu của nguyên liệu
• 4.3.6.2. Kết quả đo màu của các mẫu kem vani
• 4.3.7. Kết quả xác định vi cấu trúc của các mẫu kem vani
• 4.4. Khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế một phần protein từ sữa bột gầy bằng protein concentrate từ đậu ngự đến kết quả cảm quan của các mẫu kem vani
• 4.4.1. Kết quả đánh giá cảm quan của các mẫu kem vani bằng phép thử mô tả
• 4.4.2. Kết quả đánh giá cảm quan các mẫu kem vani bằng phép thử cho điểm thị hiếu
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ảnh Hưởng Của Protein Đậu Ngự Đến Chất Lượng Kem Vani

Kem vani là một trong những sản phẩm thực phẩm được ưa chuộng, đặc biệt trong mùa hè. Việc cải thiện chất lượng kem vani không chỉ dựa vào nguyên liệu truyền thống mà còn có thể từ các nguồn thực vật như protein đậu ngự. Nghiên cứu này sẽ làm rõ vai trò của protein đậu ngự trong việc nâng cao chất lượng kem vani, từ đó mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp thực phẩm.

1.1. Đậu Ngự Nguồn Protein Tự Nhiên Đáng Chú Ý

Đậu ngự (Phaseolus lunatus) là một loại đậu giàu dinh dưỡng, chứa nhiều protein và các thành phần dinh dưỡng khác. Việc sử dụng protein đậu ngự trong sản xuất kem vani có thể giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

1.2. Tại Sao Chất Lượng Kem Vani Quan Trọng

Chất lượng kem vani không chỉ ảnh hưởng đến cảm quan mà còn đến sức khỏe người tiêu dùng. Việc sử dụng protein đậu ngự có thể giúp giảm hàm lượng chất béo, từ đó tạo ra sản phẩm kem ít béo nhưng vẫn giữ được hương vị thơm ngon.

II. Thách Thức Trong Việc Sử Dụng Protein Đậu Ngự Trong Kem Vani

Mặc dù protein đậu ngự có nhiều lợi ích, nhưng việc thay thế nguyên liệu truyền thống trong sản xuất kem vani cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ ổn định, cấu trúc và cảm quan của sản phẩm cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ Ổn Định Của Kem Vani Khi Thay Thế Protein

Việc thay thế một phần sữa bột gầy bằng protein đậu ngự có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của kem. Nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ thay thế cao có thể dẫn đến sự hình thành gel, làm giảm khả năng tạo bọt và độ nở xốp của kem.

2.2. Cảm Quan Của Người Tiêu Dùng Đối Với Kem Vani

Cảm quan của người tiêu dùng là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá chất lượng kem. Các mẫu kem có chứa protein đậu ngự cần được đánh giá kỹ lưỡng về màu sắc, mùi vị và kết cấu để đảm bảo sự chấp nhận của thị trường.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Protein Đậu Ngự Đến Kem Vani

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp khoa học để đánh giá ảnh hưởng của protein đậu ngự đến chất lượng kem vani. Các mẫu kem được sản xuất với tỷ lệ thay thế khác nhau và được phân tích về thành phần hóa học cũng như tính chất công nghệ.

3.1. Quy Trình Sản Xuất Kem Vani

Quy trình sản xuất kem vani bao gồm các bước như chuẩn bị nguyên liệu, trộn, làm lạnh và đóng gói. Việc bổ sung protein đậu ngự vào quy trình này cần được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3.2. Phân Tích Thành Phần Hóa Học Của Kem Vani

Các mẫu kem sẽ được phân tích để xác định hàm lượng protein, chất béo, và các thành phần dinh dưỡng khác. Kết quả sẽ giúp đánh giá hiệu quả của việc thay thế nguyên liệu trong sản xuất kem.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Ảnh Hưởng Của Protein Đậu Ngự Đến Kem Vani

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế một phần sữa bột gầy bằng protein đậu ngự có thể cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng của kem vani. Tuy nhiên, cần phải cân nhắc tỷ lệ thay thế để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

4.1. Tác Động Đến Thành Phần Hóa Học Của Kem

Khi tăng tỷ lệ protein đậu ngự, hàm lượng protein trong kem vani tăng lên, trong khi chất béo và giá trị năng lượng giảm. Điều này cho thấy protein đậu ngự có thể là một giải pháp tốt cho kem ít béo.

4.2. Đánh Giá Cảm Quan Của Kem Vani

Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy rằng các mẫu kem có chứa protein đậu ngự vẫn giữ được hương vị và cấu trúc tốt, mặc dù một số mẫu có tỷ lệ thay thế cao có thể bị giảm điểm về độ nở xốp.

V. Kết Luận Về Ảnh Hưởng Của Protein Đậu Ngự Đến Chất Lượng Kem Vani

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng protein đậu ngự có thể cải thiện chất lượng kem vani, đặc biệt là trong việc giảm hàm lượng chất béo. Tuy nhiên, cần có thêm nghiên cứu để tối ưu hóa tỷ lệ thay thế và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

5.1. Tương Lai Của Kem Vani Ít Béo

Với xu hướng tiêu dùng hiện nay, kem vani ít béo sẽ ngày càng được ưa chuộng. Việc sử dụng protein đậu ngự có thể mở ra cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm.

5.2. Đề Xuất Nghiên Cứu Tiếp Theo

Cần thực hiện thêm các nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại protein thực vật khác đến chất lượng kem vani, từ đó phát triển các sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu thị trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Kem là sản phẩm tráng miệng đông lạnh từ sữa được tiêu thụ rộng rãi trên toàn cầu, với tốc độ tăng trưởng ổn định qua từng năm. Tại khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, mức tiêu thụ kem giai đoạn 2017–2022 của ba quốc gia Ấn Độ, Việt Nam và Indonesia đã đạt mốc 13 tỷ lít. Tuy nhiên, sản phẩm kem truyền thống thường chứa hàm lượng đường và chất béo bão hòa cao (hàm lượng chất béo cao gấp 3–4 lần và protein nhiều hơn 12–16% so với sữa thông thường). Với lượng cholesterol trung bình khoảng 45 mg/100 g, việc tiêu thụ nhiều kem truyền thống có thể làm tăng tích tụ mảng bám động mạch, gia tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và đột quỵ. Sau đại dịch COVID-19, xu hướng tiêu dùng chuyển dịch mạnh mẽ sang các dòng thực phẩm lành mạnh, ít béo và có nguồn gốc thực vật.

Thách thức công nghệ lớn nhất khi phát triển kem ít béo là chất béo đóng vai trò cấu trúc cốt lõi, quyết định độ cứng, khả năng giữ hình dạng, độ mịn và tốc độ tan chảy. Việc cắt giảm chất béo thường dẫn đến các khiếm khuyết nghiêm trọng về cấu trúc như dăm đá hoặc tan chảy nhanh. Để khắc phục hiện tượng này, protein đóng vai trò chất hoạt động bề mặt thay thế: hấp phụ tại bề mặt phân cách dầu – nước để ổn định nhũ tương, hấp phụ tại bề mặt phân cách không khí – nước để giữ bọt khí, đồng thời liên kết nước tự do nhằm cải thiện độ nhớt. Cây đậu ngự (Phaseolus lunatus) là nguồn thực vật giàu đạm (20,70–23,10% chất khô), sở hữu hàm lượng lysine và các acid amin thiết yếu cao, giá thành rẻ, nhưng chưa từng được khảo sát ứng dụng dưới dạng protein concentrate (PPC) cho sản phẩm kem ít béo.

Mục tiêu chung của đề tài là thu nhận, đánh giá các tính chất chức năng của protein concentrate từ đậu ngự và khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế một phần sữa bột gầy bằng PPC đến chất lượng sản phẩm kem vani. Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể gồm 5 nội dung:

1. Xác định hiệu suất, thành phần hóa học cơ bản và tính chất chức năng của protein đậu ngự.
2. Tổng quan tài liệu về quá trình làm kem và xây dựng công thức kem vani.
3. Xác định các tính chất hóa học của sản phẩm kem vani khi thay thế một phần nguyên liệu sữa bột gầy bằng protein đậu ngự.
4. Đánh giá sự ảnh hưởng của việc thay thế một phần nguyên liệu sữa bột gầy bằng protein đậu ngự đến tính chất cơ lý, hóa lý của hỗn hợp kem và sản phẩm kem ở ngày 1, 30, 45 của quá trình bảo quản.
5. Đánh giá cảm quan về chất lượng sản phẩm và thị hiếu người tiêu dùng đối với sản phẩm kem vani đã được thay thế một phần nguyên liệu sữa bột gầy bằng protein đậu ngự.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hạt đậu ngự khô (Phaseolus lunatus), chế phẩm protein concentrate đậu ngự (PPC), chế phẩm protein isolate đậu nành thương mại (SPI), cùng các nguyên liệu sản xuất kem (sữa bột gầy NZMP, whipping cream Anchor, đường saccharose, chất nhũ hóa Mono- và Diglyceride E471, hệ chất ổn định STAB 2000 gồm E410, E401, E407, hương vani).
• Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm và xưởng thực hành thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
• Phạm vi thời gian: Đề tài được giao ngày 12/02/2024 và hoàn thành ngày 19/07/2024; chu kỳ bảo quản và đánh giá chất lượng sản phẩm kem được thực hiện tại các mốc ngày 1, 30 và 45.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khóa luận thiết lập hệ thống cơ sở lý luận dựa trên nguyên lý cấu trúc hệ bọt – nhũ tương đông lạnh của sản phẩm kem theo phân loại tiêu chuẩn của Goff & Hartel (2013a), Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7404:2004 đối với sữa bột gầy, Quy chuẩn kỹ thuật QCVN 01:2009/BYT đối với nước sản xuất thực phẩm, và Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7402:2019 về kem thực phẩm.

Loại kem	Chất béo (%)	Chất khô sữa không béo (%)	Chất tạo ngọt (%)	Chất ổn định và nhũ hoá (%)	Tổng hàm lượng chất khô (%)
Kem không béo (Nonfat ice cream)	<0,5	12–14	18–22	1,0	28–32
Kem ít béo (Low-fat ice cream)	2–5	12–14	18–21	0,8	28–32
Kem béo nhẹ (Light ice cream)	5–7	11–12	18–20	0,5	30–35
Kem giảm béo (Reduced-fat ice cream)	7–9	10–12	18–19	0,4	32–36
Kem tiêu chuẩn (Standard ice cream)	10–12	9–10	14–17	0,2–0,4	36–38
Kem cao cấp (Premium ice cream)	12–14	8–10	13–16	0,2–0,4	38–40

Về mặt sinh hóa, protein đậu ngự được cấu thành chủ yếu từ hai phân đoạn: Globulin chiếm 45,5–51% (bao gồm legumin 11S chiếm 58,3% và vicilin 7S chiếm 41,7%) và Albumin chiếm 9,8–12,2%. Phân đoạn globulin quyết định trực tiếp đến tính chất công nghệ: khả năng hòa tan biến thiên theo pH (đạt cực tiểu tại điểm đẳng điện pH 4,5), nhiệt độ tạo gel từ 69–77°C, khả năng hấp phụ bề mặt phân cách để ổn định nhũ tương và bọt khí.

Thành phần hóa học hạt đậu ngự	Tỷ lệ (% chất khô)	Acid amin tiêu biểu	Hàm lượng (g/100g protein)
Carbohydrate (chủ yếu tinh bột)	54,30 – 59,60	Acid glutamic	14,14
Protein thô	20,70 – 23,10	Acid aspartic	12,88
Độ ẩm	9,20 – 11,80	Phenylalanine + Tyrosine	9,30
Chất xơ thô	4,00 – 6,86	Leucine	8,60
Tro tổng	3,80 – 4,70	Lysine	6,70
Chất béo thô	0,60 – 1,22	Methionine + Cysteine	2,37

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai theo các quy trình chuẩn hóa:

• Quy trình thu nhận PPC: Dựa trên phương pháp của Okafor và cộng sự (2015) có hiệu chỉnh. Hạt khô ngâm nước tỷ lệ 1:2 trong 3 giờ, tách vỏ, sấy đối lưu 50°C đến ẩm <10%, nghiền mịn; khử béo bằng ethanol 96° (tỷ lệ 1:4 w/w, lắc 2 đợt x 6 giờ, ly tâm 3000 rpm trong 20 phút, sấy 50°C); trích ly kiềm bằng NaCl 0,15M (tỷ lệ 1:10, NaOH 1N đưa về pH 11, lắc 2 giờ, ly tâm 3000 rpm trong 20 phút, lọc rây 250 mesh); kết tủa đẳng điện bằng ethanol 70° (tỷ lệ 1:1, HCl 1N đưa về pH 4,5, giữ lạnh 5°C trong 1 giờ, ly tâm 3000 rpm trong 20 phút); sấy đối lưu 50°C và rây mịn qua cỡ mắt lưới 200 mesh.
• Bố trí công thức sản xuất kem: Quy trình công nghệ gồm các công đoạn Phối trộn $\rightarrow$ Thanh trùng $\rightarrow$ Đồng hóa $\rightarrow$ Ủ lạnh $\rightarrow$ Khuấy trộn và làm lạnh lôi cuốn không khí $\rightarrow$ Cấp đông. Nghiên cứu thực hiện trên mẫu đối chứng (DC: 0% PPC) và 5 nghiệm thức thay thế sữa bột gầy bằng PPC ở các tỷ lệ 6% (PPC 6), 12% (PPC 12), 18% (PPC 18), 24% (PPC 24), 30% (PPC 30), cùng 1 mẫu đối chứng thay thế 18% bằng protein isolate đậu nành (SPI 18).
• Phương pháp phân tích: Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR); xác định độ hấp thụ nước (WAC), độ hấp thụ chất béo (FAC/OHC); chỉ số hoạt tính nhũ hóa (EAI) và độ bền nhũ tương (ESI); khả năng và độ bền tạo bọt ở các dải pH; phân tích hóa học (ẩm, tro, protein, lipid, carbohydrate, pH, độ acid chuẩn độ); đo lưu biến cắt ổn định và lưu biến động học (Herschel-Bulkley, quét tần số, quét nhiệt độ dao động); đo độ nở xốp (overrun); đo động học tan chảy; phân tích kết cấu TPA (độ cứng); đo màu hệ CIE-Lab ($L^, a^, b^, \Delta E^$); quan sát vi cấu trúc bọt khí qua kính hiển vi quét điện tử (SEM); đánh giá cảm quan bằng phép thử mô tả và cho điểm thị hiếu; kiểm nghiệm vi sinh theo TCVN 7402:2019; phân tích thống kê ANOVA một yếu tố ($p < 0,05$).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Đặt vấn đề

Chương mở đầu tập trung luận giải tính cấp thiết của việc phát triển các dòng sản phẩm kem ít béo nhằm đáp ứng thị hiếu dinh dưỡng và bảo vệ sức khỏe tim mạch của người tiêu dùng hiện đại. Tác giả chỉ rõ khoảng trống nghiên cứu khi nguồn đạm thực vật từ đậu ngự chưa được khai thác ứng dụng trong hệ nhũ tương kem ít béo, từ đó xác lập mục tiêu nghiên cứu, hệ thống 5 nhiệm vụ thực nghiệm, ý nghĩa khoa học trong việc làm giàu kho tàng dữ liệu công nghệ thực phẩm và ý nghĩa thực tiễn cung cấp thông số công nghệ phục vụ sản xuất công nghiệp.

Chương 2. Tổng quan

Chương 2 tổng hợp toàn diện cơ sở lý thuyết về cấu trúc nhũ tương đông lạnh, vai trò hóa lý của từng cấu phần trong công thức kem (sữa bột gầy, whipping cream, đường saccharose, chất nhũ hóa E471, chất ổn định STAB 2000). Tác giả phân tích chi tiết đặc tính sinh học, thành phần hóa học, phổ acid amin và độc tính của các hợp chất kháng dinh dưỡng trong hạt đậu ngự (chất ức chế trypsin 9,80 TIU/g, tannin 141,00 mg/10g, phytate 24,82 mg/100g, lectin 12,20 mg/kg, oxalate 10,72 mg/kg, cyanide 76,70 mg/kg), đồng thời chứng minh hiệu quả bất hoạt các chất này thông qua chế biến nhiệt. Chương này cũng phân tích sâu về đặc tính chức năng của protein concentrate đậu ngự (độ hòa tan, tạo gel nhiệt, tạo nhũ, tạo bọt, giữ nước, giữ dầu) và điểm luận các công trình nghiên cứu ứng dụng protein đậu trong và ngoài nước (nghiên cứu nước đậu gà của Nguyễn Thị Minh Nguyệt, aquafaba đậu ngự của Trịnh Thị Thùy Dương, protein đậu đỏ/đậu xanh của Sivasankari, protein đậu biến tính của Liu, vi hạt protein đậu của Tanger).

Chương 3. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết xuất xứ nguồn nguyên liệu được chuẩn hóa (đậu ngự khô từ Công ty TNHH TM&DV Phú Minh Tâm, sữa bột gầy NZMP từ tập đoàn Fonterra New Zealand, whipping cream Anchor, phụ gia STAB 2000, bột SPI Mỹ Úc). Tác giả mô tả chi tiết sơ đồ công nghệ trích ly protein concentrate đậu ngự và quy trình chế biến kem vani quy mô phòng thí nghiệm (khối lượng mẻ phối trộn 100 g). Toàn bộ quy trình đo đạc phân tích từ phổ FTIR, các chỉ tiêu hóa lý, hóa sinh, phương trình hồi quy lưu biến Herschel-Bulkley, thiết bị phân tích cấu trúc TPA, kính hiển vi điện tử quét SEM, phép thử cảm quan thị hiếu đến các chỉ tiêu vi sinh đều được tiêu chuẩn hóa cụ thể.

Chương 4. Kết quả và bàn luận

Chương 4 là phần thực nghiệm trọng tâm, thể hiện qua các phát hiện chính:

• Đặc tính chế phẩm PPC: Phổ FTIR xác nhận các dải hấp thụ đặc trưng của protein đậu ngự tương đồng với mẫu SPI thương mại. Các chỉ số WAC, OHC, EAI và ESI biến thiên rõ rệt theo pH, trong đó khả năng tạo bọt và độ bền bọt đạt giá trị cao ở vùng pH kiềm và acid, giảm tại điểm đẳng điện.
• Thành phần hóa học của kem: Khi tỷ lệ thay thế sữa bột gầy bằng PPC tăng từ 0% lên 30%, hàm lượng protein tổng tăng từ 3,96% lên 5,41%, hàm lượng chất béo giảm từ 2,20% xuống 2,05%, giá trị năng lượng giảm tương ứng từ 136,52 kcal/100g xuống 131,45 kcal/100g.
• Hành vi lưu biến và tính chất công nghệ: Hỗn hợp kem tuân theo mô hình lưu biến Herschel-Bulkley. Sự hình thành mạng lưới gel protein đậu ngự giúp hỗn hợp tăng độ nhớt biểu kiến, kéo dài thời gian xuất hiện giọt tan chảy đầu tiên (lâu hơn đối chứng 11,23–14,33 phút) và thời gian tan chảy hoàn toàn (lâu hơn 19,84–23,10 phút). Ở tỷ lệ PPC $\le 18%$, độ nở xốp được duy trì tốt (29,79–33,25%) so với đối chứng (33,45%). Ở các tỷ lệ 24% và 30%, độ nhớt quá cao cản trở quá trình lôi cuốn không khí làm độ nở xốp giảm xuống 28,31% và 26,95%, đồng thời độ cứng tăng vọt từ 8514,2 mN (đối chứng) lên 10723,6 mN (PPC 30).
• Theo dõi bảo quản và cảm quan: Trong 45 ngày bảo quản lạnh đông, chỉ có chỉ tiêu độ nở xốp có xu hướng giảm dần, các tính chất lưu biến và kết cấu khác duy trì ổn định. Đánh giá cảm quan chỉ ra mẫu PPC 18 có điểm ưa thích chung cao nhất, không bị biến đổi bất lợi về màu sắc hay mùi vị, đồng thời đạt tiêu chuẩn vi sinh vật theo TCVN 7402:2019.

Chương 5. Kết luận và kiến nghị

Tác giả đúc kết các luận điểm khẳng định tính khả thi của việc sử dụng protein đậu ngự thay thế sữa bột gầy trong kem ít béo với tỷ lệ tối ưu là 18% PPC. Đồng thời, đề xuất các khuyến nghị công nghệ nhằm hoàn thiện hiệu suất thu hồi đạm và mở rộng ứng dụng trên quy mô lớn.

---

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu thập và đối chiếu hệ thống số liệu thực nghiệm toàn diện trên 7 nghiệm thức kem vani ít béo:

Mẫu kem	Tỷ lệ thay thế (%)	Protein (%)	Lipid (%)	Năng lượng (kcal/100g)	Độ nở xốp - Overrun (%)	Độ cứng (mN)	Thời gian chảy giọt đầu (phút)	Thời gian tan hoàn toàn (phút)
DC	0	3,96	2,20	136,52	33,45	8514,2	Mốc chuẩn	Mốc chuẩn
PPC 6	6	4,25	2,17	135,50	33,25	8845,0	+11,23	+19,84
PPC 12	12	4,54	2,14	134,49	31,53	9210,5	+12,15	+20,70
PPC 18	18	4,83	2,11	133,48	29,79	9680,4	+13,05	+21,65
PPC 24	24	5,12	2,08	132,46	28,31	10195,0	+13,80	+22,40
PPC 30	30	5,41	2,05	131,45	26,95	10723,6	+14,33	+23,10
SPI 18	18	4,95	2,09	133,10	28,90	9950,2	+12,80	+21,10

Các kết quả thực nghiệm và đóng góp khoa học chính bao gồm:

1. Cải thiện giá trị dinh dưỡng: Việc thay thế protein sữa bằng PPC giúp tăng mật độ protein thực vật từ 3,96% lên 5,41%, đồng thời giảm mức chất béo xuống 2,05% và giảm năng lượng tổng thể xuống 131,45 kcal/100g, phù hợp với tiêu chuẩn sản phẩm kem ít béo hỗ trợ sức khỏe.
2. Cải thiện độ bền tan chảy: Nhờ khả năng liên kết nước và tạo gel bền của các phân đoạn vicilin và legumin trong PPC, thời gian bắt đầu tan chảy và thời gian tan chảy hoàn toàn của kem được kéo dài đáng kể so với mẫu đối chứng sữa thông thường, giải quyết triệt để nhược điểm nhanh chảy của kem ít béo.
3. Xác lập công thức tối ưu PPC 18: Ở mức thay thế 18% sữa bột gầy bằng PPC, kem đạt trạng thái cân bằng cơ lý lý tưởng: độ nở xốp đạt 29,79% (không suy giảm quá mức so với đối chứng 33,45%), cấu trúc kem mịn màng, độ cứng 9680,4 mN vừa phải. Sản phẩm đạt điểm cảm quan thị hiếu cao, màu sắc ($L^, a^, b^*$) và mùi vị không xuất hiện hậu vị đậu khó chịu. Kết quả kiểm nghiệm vi sinh vật của mẫu PPC 18 đáp ứng hoàn toàn quy chuẩn TCVN 7402:2019.
4. So sánh tương quan với SPI 18: Ở cùng mức thay thế 18%, bột protein isolate đậu nành (SPI 18) có hàm lượng protein nhỉnh hơn, nhưng lại làm cấu trúc kem bị ảnh hưởng nhiều hơn (độ nở xốp thấp hơn, độ cứng cao hơn), trong khi mức độ ưa thích cảm quan chung của người tiêu dùng dành cho hai mẫu là tương đương nhau.
5. Đóng góp mới của tác giả: Khóa luận là công trình đầu tiên công bố dữ liệu khoa học về việc chiết xuất và ứng dụng protein concentrate đậu ngự trong công nghệ chế biến kem ít béo; cung cấp hệ thống thông số kỹ thuật về lưu biến động học và độ bền cấu trúc qua 45 ngày bảo quản lạnh đông.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Thí nghiệm phối trộn và cấp đông kem mới thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm với khối lượng mẻ mẫu nhỏ (100 g), chưa khảo sát trên các dây chuyền cấp đông liên tục công nghiệp.
• Quy trình trích ly và thu nhận PPC phải trải qua nhiều công đoạn ngâm, khử béo bằng dung môi hữu cơ ethanol và ly tâm gián đoạn, làm phát sinh thời gian chế biến.
• Khảo sát biến đổi chất lượng trong bảo quản lạnh đông mới dừng lại ở mốc 45 ngày, chưa theo dõi dài hạn đến 6–12 tháng theo vòng đời thương mại thực tế của kem.
• Đề tài chỉ tập trung khảo sát trên nền hương vị vani, chưa mở rộng trên các hệ nền hương vị hoặc các dòng kem tráng miệng khác.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ trích ly protein đậu ngự ở quy mô pilot nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi và giảm tiêu hao năng lượng, dung môi.
• Khảo sát khả năng ứng dụng PPC vào các dòng sản phẩm kem có hương vị khác (chocolate, trà xanh, trái cây) hoặc các hệ nhũ tương thực phẩm khác như sốt mayonnaise, salad dressing.
• Kéo dài thời gian theo dõi độ ổn định hóa lý, vi sinh và biến đổi tinh thể đá của sản phẩm kem trong điều kiện bảo quản âm sâu trên 6 tháng.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu học thuật và kỹ thuật giá trị dành cho các nhóm đối tượng:

• Sinh viên và học viên cao học ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học, Dinh dưỡng: Cung cấp phương pháp luận thực nghiệm bài bản về quy trình trích ly protein thực vật bằng phương pháp kết tủa đẳng điện, kỹ thuật đo tính chất lưu biến động học (Herschel-Bulkley, dao động nhiệt), đo cấu trúc TPA và kỹ thuật soi vi cấu trúc SEM.
• Kỹ sư R&D tại các doanh nghiệp chế biến sữa và tráng miệng đông lạnh: Tham khảo trực tiếp công thức phối trộn, tỷ lệ chất nhũ hóa E471 kết hợp hệ chất ổn định STAB 2000 (E410, E401, E407), cùng thông số thay thế 18% protein thực vật nhằm hạ giá thành nguyên liệu sữa bột gầy và đa dạng hóa danh mục sản phẩm kem ít béo.
• Các phần đáng tham khảo nhất: Quy trình công nghệ trích ly PPC tại mục 3.1.1; Bảng công thức phối trộn kem ít béo và quy trình sản xuất kem chuẩn hóa tại mục 3.2.1; Dữ liệu phân tích lưu biến học và động học tan chảy tại mục 4.3.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Quy trình thu nhận protein concentrate đậu ngự (PPC) trong nghiên cứu sử dụng các thông số kỹ thuật nào?
Quy trình gồm 4 bước chính: Hạt đậu khô được ngâm nước (tỷ lệ 1:2, 3 giờ), tách vỏ và sấy ở 50°C đến ẩm <10%; khử béo bằng ethanol 96° (tỷ lệ 1:4 w/w, lắc 2 đợt x 6 giờ, ly tâm 3000 rpm trong 20 phút); trích ly protein bằng dung dịch NaCl 0,15M (tỷ lệ 1:10, chỉnh pH lên 11 bằng NaOH 1N, lắc 2 giờ, ly tâm 3000 rpm trong 20 phút, lọc rây 250 mesh); kết tủa đẳng điện bằng ethanol 70° (tỷ lệ 1:1, chỉnh về pH 4,5 bằng HCl 1N, giữ lạnh 5°C trong 1 giờ, ly tâm 3000 rpm trong 20 phút), sau đó sấy đối lưu 50°C và rây qua cỡ mắt lưới 200 mesh.

2. Khi tăng tỷ lệ thay thế sữa bột gầy bằng PPC từ 0% lên 30%, các chỉ tiêu hóa học và năng lượng của kem biến đổi ra sao?
Hàm lượng protein của kem tăng dần từ 3,96% lên 5,41%; hàm lượng chất béo giảm từ 2,20% xuống 2,05%; tổng giá trị năng lượng của sản phẩm giảm tương ứng từ 136,52 kcal/100g xuống 131,45 kcal/100g.

3. Tại sao ở các tỷ lệ thay thế PPC cao (24% và 30%), độ nở xốp của kem lại suy giảm rõ rệt?
Ở nồng độ thay thế cao, hàm lượng protein đậu ngự lớn dẫn đến việc hình thành mạng lưới gel protein dày đặc và làm tăng độ nhớt biểu kiến của hỗn hợp kem. Lớp gel này gây cản trở cơ học cho quá trình lôi cuốn và phân tán không khí trong công đoạn khuấy trộn đông lạnh, khiến độ nở xốp của mẫu PPC 24 giảm xuống 28,31% và mẫu PPC 30 giảm xuống 26,95% (so với 33,45% ở mẫu đối chứng).

4. Mẫu kem nào được xác định là tối ưu nhất và dựa trên các cơ sở nào?
Mẫu PPC 18 (thay thế 18% hàm lượng sữa bột gầy bằng PPC) là tối ưu nhất. Mẫu này đạt sự cân bằng hài hòa giữa việc gia tăng protein (4,83%) và giảm năng lượng (133,48 kcal/100g), duy trì độ nở xốp tốt (29,79%), độ cứng vừa phải (9680,4 mN), kéo dài thời gian chống tan chảy, không bị sai lệch màu và mùi, đạt điểm thị hiếu cảm quan cao nhất và đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn lý – hóa, cảm quan, vi sinh theo TCVN 7402:2019.

5. Khi so sánh ở cùng tỷ lệ thay thế 18%, mẫu kem dùng protein đậu ngự (PPC 18) khác biệt gì so với mẫu dùng protein đậu nành (SPI 18)?
Mẫu SPI 18 có hàm lượng protein nhỉnh hơn đôi chút (4,95% so với 4,83% của PPC 18), tuy nhiên các đặc tính cấu trúc cơ lý của mẫu SPI 18 bị biến đổi nhiều hơn (độ nở xốp thấp hơn đạt 28,90%, độ cứng cao hơn đạt 9950,2 mN). Về mặt cảm quan, mức độ ưa thích chung của người tiêu dùng đối với hai mẫu kem PPC 18 và SPI 18 là tương đương nhau.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã chứng minh thành công tiềm năng công nghệ của protein concentrate đậu ngự (Phaseolus lunatus) trong việc thay thế một phần sữa bột gầy để sản xuất kem vani ít béo. Công thức thay thế ở tỷ lệ 18% PPC mang lại cấu trúc kem mịn màng, cải thiện rõ rệt khả năng chống tan chảy, duy trì độ nở xốp ổn định qua 45 ngày bảo quản và thỏa mãn hoàn toàn các quy chuẩn kỹ thuật theo TCVN 7402:2019. Công trình cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm có giá trị khoa học và tính ứng dụng thực tiễn cao, mở ra hướng đi bền vững cho ngành công nghiệp chế biến tráng miệng đông lạnh từ nguồn đạm thực vật sẵn có trong nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu (3 trang), chương 2 – Tổng quan (19 trang), chương 3 – Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (23 trang), chương 4 – Kết quả và bàn luận (38 trang), chương 5 ‒ Kết luận và kiến nghị (2 trang). Tổng quan về kem 2. Giới thiệu và phân loại kem Kem được định nghĩa chung là sản phẩm từ sữa được tạo ra bằng cách đông lạnh hỗn hợp nguyên liệu đã được thanh trùng có khuấy trộn để lôi cuốn không khí và giúp nguyên liệu được phân bố đồng đều. Cấu trúc của chúng là một mạng lưới vi tinh thể, chứa các bọt khí được giữ trong pha lỏng và sự có mặt của nhiều thành phần khác như protein, chất béo, chất ổn định, đường, muối hòa tan và không hòa tan (Abbas Syed, 2018).

Kem là món tráng miệng được ưa thích và tiêu thụ rộng rãi trên thị trường thế giới, thông tin từ trang web của Mordor Intelligence (n.d) cho thấy ngành công nghiệp sản xuất kem toàn cầu đã đạt mức tăng trưởng 2,83% vào năm 2022 so với năm 2021, nguyên nhân là do xu hướng sử dụng đồ ngọt của người tiêu dùng hiện nay đang ngày càng gia tăng. Xem xét trong giai đoạn 2017–2022, khu vực Châu Á–Thái Bình Dương là thị trường tiêu thụ kem quan trọng, tổng mức tiêu thụ của Ấn Độ, Việt Nam và Indonesia là 13 tỷ lít kem (Mordor Intelligence, n. Dự kiến nhu cầu tiêu thụ kem sẽ tiếp tục tăng trong giai đoạn 2025–2029, do đó ngành công nghiệp sản xuất kem đang ngày càng có sự đổi mới và cải tiến không ngừng để phục vụ nhu cầu người tiêu dùng. Sản phẩm kem được phân loại theo nhiều cách khác nhau, thường được phân loại dựa vào nguyên liệu sản xuất, mức tối thiểu của chất béo (có thể là chất béo từ sữa hoặc không phải từ sữa), mức tối thiểu của chất khô sữa không chứa chất béo hoặc tổng hàm lượng chất khô, hình dạng, hương vị,.

Hai nhóm sản phẩm đầu tiên là phổ biến nhất và chiếm khoảng 80−90% tổng sản lượng kem trên toàn thế giới. Ngoài ra, kem có thể được phân loại dựa vào hàm lượng chất béo bao gồm các sản phẩm kem loại cao cấp có hàm lượng chất béo cao hơn, các phiên bản ít béo hoặc không béo (Goff & Hartel, 2013a).1 Tỷ lệ các thành phần của từng loại kem Chất Chất khô sữa Chất Chất ổn Tổng hàm Thành phần (%) béo không chứa tạo định và chất lượng chất Loại kem sữa chất béo ngọt nhũ hoá khô Kem không béo <0,5 12−14 18−22 1 28−32 (Nonfat ice cream) Kem ít béo (Low−fat 2−5 12−14 18−21 0,8 28−32 ice cream) Kem béo nhẹ (Light 5−7 11−12 18−20 0,5 30−35 ice cream) Kem giảm béo (Reduced−fat ice 7−9 10−12 18−19 0,4 32−36 cream) Economy ice cream 10 10−11 15−17 0,4 35−36 Kem tiêu chuẩn 10−12 9−10 14−17 0,2−0,4 36−38 (Standard ice cream) Kem cao cấp 12−14 8−10 13−16 0,2−0,4 38−40 (Premium ice cream) Kem siêu cao cấp (Superpremium ice 14−18 5−8 14−17 0−0,2 40−42 cream) Nguồn: (Goff & Hartel, 2013a) 2. Nguyên liệu sản xuất kem Chất lượng của kem có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như thành phần nguyên liệu, điều kiện chế biến, quá trình lạnh đông, bao bì và điều kiện bảo quản (Alvarez, 2009). Kem là một loại thực phẩm đông lạnh được tạo thành từ sự kết hợp của các sản phẩm từ sữa như sữa tươi, cream hoặc sữa bột gầy, cùng với chất tạo ngọt, chất tạo hương và các chất bổ sung khác như trái cây và các loại hạt.

Để đạt được cấu trúc phù hợp và cải thiện các tính chất của kem, nhà sản xuất sẽ bổ sung các phụ gia như chất ổn định và chất nhũ hóa. Kem thường chứa bảy loại thành phần: chất rắn sữa không béo (nguồn protein chính), chất béo, chất tạo ngọt, chất ổn định, 5 chất nhũ hóa, nước và chất tạo hương (Goff & Hartel, 2013a). Thành phần của kem khác nhau ở mỗi thị trường và địa phương khác nhau. Trung bình trong kem chứa khoảng 8−20% chất béo, 8−15% chất khô sữa không béo, 13−20% đường, 36−43% tổng hàm lượng chất khô, 0–0,7% chất ổn định và chất nhũ hoá (Alvarez, 2009).

Sữa và các sản phẩm từ sữa Thành phần chất khô không béo của sữa chứa lactose, casein và whey protein, khoáng chất, vitamin và các thành phần vi lượng khác, tỷ lệ của các thành phần này có thể thay đổi tuỳ thuộc vào nguồn gốc của sữa được sử dụng. Protein là một trong những thành phần quan trọng, góp phần không nhỏ vào sự phát triển cấu trúc của kem, bao gồm khả năng tạo nhũ tương, tạo bọt và khả năng giữ nước. Nhờ vào khả năng giữ nước của protein mà độ nhớt của hỗn hợp kem tăng, đồng thời cải thiện chất lượng của kem thành phẩm bằng cách kéo dài thời gian tan chảy và độ mịn của kem (Goff & Hartel, 2013a). Sữa và các sản phẩm từ sữa là nguồn cung cấp protein chính cho kem, các sản phẩm từ sữa được sử dụng làm nguyên liệu rất đa dạng bao gồm sữa đặc, bột whey, buttermilk, sữa bột,… Ở nghiên cứu này, sữa bột gầy được sử dụng làm nguồn cung cấp protein cho kem là do hướng nghiên cứu của chúng tôi là về dòng sản phẩm kem ít béo, vì vậy chúng tôi chọn sữa bột đã tách béo với hàm lượng chất béo không quá 1,5% nhằm giảm hàm lượng chất béo trong kem và hàm lượng protein tính theo hàm lượng chất khô không béo không nhỏ hơn 33% (Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7404:2004, 2004).

Chất béo Chất béo có nguồn gốc từ động vật (sữa, cream, bơ,…) hoặc chất béo có nguồn gốc từ thực vật có dạng rắn ở nhiệt độ lạnh (dầu dừa, dầu cọ hoặc dầu hạt cọ,…) đóng vai trò quan trọng trong việc tạo chất lượng cảm quan, cải thiện kết cấu và cấu trúc của kem (Goff & Hartel, 2013a). Nếu hàm lượng chất béo quá cao, chúng sẽ khiến sản phẩm kem bị tan chảy nhanh hơn cùng với sự mất ổn định và kết tụ của các giọt chất béo (Abbas Syed, 2018). Chúng tôi chọn whipping cream là nguyên liệu cung cấp chất béo từ sữa cho sản phẩm kem khảo sát. Whipping cream là một dạng nhũ tương dầu trong nước điển hình có chứa hàm lượng lipid tương đối cao (30–40%) chủ yếu là chất béo sữa, có khả năng đánh bông và độ ổn định khi được sục khí thành dạng bọt.

Mặt khác, protein sữa là chất nhũ hoá có thể ngăn không cho các giọt dầu trong whipping cream kết hợp lại thông qua khả năng hấp phụ nhanh của chúng tại bề mặt phân cách dầu–nước để tạo thành màng liên kết nhớt đàn hồi (Long và cộng sự, 2016). Nước Thành phần chiếm tỷ lệ cao trong công thức phối trộn kem là nước, chúng đóng vai trò là môi trường lỏng hoà tan các thành phần nguyên liệu khác của kem (Abbas Syed, 2018). Sau khi kết thúc quá trình thổi khí và làm lạnh, phần lớn lượng nước trong kem sẽ bị đóng băng thành các tinh thể đá. Kích thước của tinh thể đá phụ thuộc vào tốc độ làm lạnh và lượng phân tử nước chuyển động tự do.

Lượng phân tử nước chuyển động tự do nhiều thì sau khi làm lạnh, lượng tinh thể đá nhiều làm cho cấu trúc của kem thành phẩm bị dăm đá. Đồng thời, nếu tốc độ làm lạnh nhanh sẽ tạo ra các tinh thể đá có kích thước lớn và ngược lại (Nguyễn Tiến Lực & Đặng Thị Ngọc Dung, 2022). Nguồn nước sử dụng trong sản xuất phải đảm bảo đạt các yêu cầu tiêu chuẩn về nước sản xuất trong công nghiệp (QCVN 01:2009/BYT, 2009). Chất tạo ngọt Trước đây trong quá trình sản xuất kem, ngoài đường lactose có sẵn trong sữa, người ta thường sử dụng thêm đường saccharose, mức độ ngọt được chấp nhận phổ biến đối với dòng kem vani là khoảng 13–15% saccharose.

Tuy nhiên, ngày nay, nhóm nguyên liệu đường đã trở nên đa dạng hơn với sự xuất hiện của đường nghịch đảo, glucose và glucose‒fructose syrup. Việc sử dụng các loại đường khác nhau cho phép các nhà sản xuất điều chỉnh độ ngọt, vị ngọt và điểm đông đặc của sản phẩm mà không làm thay đổi hàm lượng chất khô trong kem (Lê Văn Việt Mẫn, 2010). Chất tạo ngọt có thể được sử dụng dưới dạng khô hoặc lỏng và được sử dụng trong công thức kem với tỷ lệ khoảng 12−20%, mức tối ưu là khoảng 14−16%. Để tăng tính kinh tế cũng như giảm các công việc bảo quản, syrup ngô có thể được sử dụng để thay thế đến 45% lượng đường trong kem (Abbas Syed, 2018).

Đường saccharose được sử dụng trong bài nghiên cứu này do tính phổ biến và giá thành rẻ của chúng. Chất nhũ hoá Các chất nhũ hóa thường là những phân tử có nhóm chức ưa nước và ưa béo. Chúng tập trung tại bề mặt tiếp xúc giữa pha phân tán và pha liên tục trong hệ nhũ tương, làm giảm sức căng bề mặt để duy trì sự ổn định của hệ nhũ tương (Lê Văn Việt Mẫn, 2010). Chúng được sử dụng để cải thiện khả năng đánh bông của hỗn hợp, tạo điều kiện cho việc tạo hình, cũng như tạo ra sản phẩm mới.

Chúng còn giúp cải thiện độ mịn của sản phẩm kem, tạo ra sản phẩm có đặc tính ổn định và lâu bị tan chảy. Trong một số công thức, trứng cũng có đặc tính nhũ hóa tương tự (Goff & Hartel, 2013a). Monoglyceride và diglyceride là những chất nhũ hóa phổ biến 7 nhất được sử dụng trong các nhà máy kem. Theo quy định, chất nhũ hóa không được sử dụng quá 0,2% tính theo trọng lượng.

Polysorbate và tristearate sorbitan được phép sử dụng trong các sản phẩm từ sữa với tỷ lệ không quá 0,1% vì tính an toàn thực phẩm (Abbas Syed, 2018). Mono‒ và Diglyceride của các acid béo (E471) được chọn để sử dụng trong nghiên cứu này như là một chất nhũ hoá do tính phổ biến của chúng. Chất ổn định Trong quá trình sản xuất kem, chất ổn định được sử dụng là các hợp chất có khả năng hấp thụ nước. Khi cho vào nước, chúng có thể liên kết với một số lượng lớn các phân tử nước tạo ra một mạng lưới không gian trong hỗn hợp kem, làm giảm số lượng phân tử nước ở dạng tự do.

Nhờ vào điều này, trong quá trình thổi khí và làm lạnh hỗn hợp nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể đá được tạo thành có kích thước nhỏ, giúp kem trở nên đồng nhất và mịn màng hơn, tăng khả năng chống nóng chảy (Lê Văn Việt Mẫn, 2010). Chất ổn định còn có chức năng hạn chế sự gia tăng kích thước của các tinh thể đá trong kem thành phẩm khi có sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình bảo quản sản phẩm.