Luận văn thạc sĩ về công nghệ sấy phun dầu hạt bí đỏ

Khám phá luận văn thạc sĩ về công nghệ thực phẩm, vi bao dầu hạt bí đỏ bằng phương pháp sấy phun, ứng dụng và tiềm năng trong ngành thực phẩm.

• Tác giả: Lê Tấn Hoàng
• Người hướng dẫn: GS. TS Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Vi Bao Dầu Hạt Bí Đỏ Bằng Phương Pháp Sấy Phun
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. HẠT BÍ VÀ DẦU HẠT BÍ
• 2.1.1. Thành phần hóa học của hạt bí
• 2.1.2. Thành phần acid béo trong dầu hạt bí
• 2.1.3. Tính chất hóa lý của dầu hạt bí
• 2.1.4. Màu sắc của dầu hạt bí
• 2.2. KỸ THUẬT VI BAO CHẤT BÉO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN
• 2.2.1. Kỹ thuật vi bao
• 2.2.2. Vi bao bằng phương pháp sấy phun
• 2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun
• 2.2.4. Điểm mới của đề tài
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT
• 3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.2.1. Nội dung nghiên cứu
• 3.2.2. Các quy trình sử dụng trong nghiên cứu
• 3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 3.3.1. Xác định hiệu suất vi bao (MEY)
• 3.3.2. Xác định hiệu quả vi bao (MEE)
• 3.3.3. Xác định hàm lượng dầu trong hệ nhũ tương
• 3.3.4. Xác định hàm lượng dầu bề mặt hạt bột
• 3.3.5. Xác định hàm lượng dầu tổng trong hạt bột
• 3.3.6. Xác định chỉ số peroxide (PoV)
• 3.3.7. Xác định giản đồ phân bố kích thước hạt
• 3.3.8. Xác định độ nhớt hệ nhũ tương
• 3.3.9. Xác định khối lượng riêng
• 3.3.10. Xác định chỉ số không hòa tan
• 3.3.11. Xác định độ thấm ướt
• 3.3.12. Xác định chỉ số Span
• 3.3.13. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến quá trình vi bao dầu hạt bí đỏ bằng phương pháp sấy phun
• 4.1.1. Ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến khả năng vi bao dầu hạt bí đỏ bằng phương pháp sấy phun
• 4.1.2. Ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến chất lượng bột thành phẩm trong quá trình bảo quản gia tốc
• 4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến quá trình vi bao dầu hạt bí đỏ bằng phương pháp sấy phun
• 4.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến khả năng vi bao dầu hạt bí đỏ bằng phương pháp sấy phun
• 4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến chất lượng bột thành phẩm trong quá trình bảo quản gia tốc
• 4.3. Khảo sát ảnh hưởng của áp lực đầu phun đến quá trình vi bao dầu hạt bí đỏ bằng phương pháp sấy phun
• 4.3.1. Ảnh hưởng của áp lực đầu phun đến khả năng vi bao dầu hạt bí đỏ bằng phương pháp sấy phun
• 4.3.2. Ảnh hưởng của áp lực đầu phun đến chất lượng bột thành phẩm trong quá trình bảo quản gia tốc
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1 - CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• Xác định hàm lượng béo trong hệ nhũ tương
• Xác định hàm lượng dầu tổng trong hạt bột
• Xác định hàm lượng dầu bề mặt hạt bột
• Xác định chỉ số PoV
• PHỤ LỤC 2 – KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Tóm tắt

I. Giới thiệu về công nghệ sấy phun

Công nghệ sấy phun là một phương pháp hiện đại được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm để bảo quản và chế biến các sản phẩm dạng lỏng thành dạng bột. Phương pháp này cho phép chuyển đổi chất lỏng thành bột khô thông qua quá trình phun sương, trong đó chất lỏng được phun ra thành các giọt nhỏ và tiếp xúc với không khí nóng, dẫn đến sự bay hơi nhanh chóng của nước. Công nghệ sấy này không chỉ giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm mà còn giữ lại hương vị và chất dinh dưỡng. Sấy phun đã được áp dụng rộng rãi cho nhiều loại dầu thực vật, trong đó có dầu hạt bí đỏ. Việc sử dụng sấy phun trong sản xuất dầu hạt bí không chỉ giúp cải thiện khả năng bảo quản mà còn tạo ra sản phẩm bột dầu dễ sử dụng hơn.

II. Tính chất và thành phần của hạt bí đỏ

Hạt bí đỏ (Cucurbita pepo) là nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng với hàm lượng lipid và protein cao. Thành phần lipid chủ yếu bao gồm các acid béo không bão hòa, trong đó acid oleic và linoleic chiếm tỷ lệ lớn. Hàm lượng lipid trong hạt bí đỏ có thể lên đến 41%, cho thấy tiềm năng lớn trong việc sản xuất dầu hạt bí đỏ. Ngoài ra, hạt bí còn chứa nhiều khoáng chất thiết yếu như K, P, Mg, và Zn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hạt bí đỏ không chỉ là nguồn cung cấp chất béo mà còn có khả năng hỗ trợ sức khỏe nhờ vào các acid béo có lợi. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ vi bao cho dầu hạt bí đỏ có thể giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.

III. Quy trình sấy phun dầu hạt bí đỏ

Quy trình sấy phun dầu hạt bí đỏ bao gồm các bước như đồng hóa, phun sương và sấy. Đầu tiên, dầu hạt bí được đồng hóa để tạo thành một hệ nhũ tương đồng nhất. Sau đó, hệ nhũ tương này được phun ra dưới dạng giọt nhỏ vào không khí nóng, nơi nước trong nhũ tương sẽ bay hơi nhanh chóng, để lại bột khô. Các yếu tố như áp lực đồng hóa, nhiệt độ sấy phun, và áp lực đầu phun sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình này. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở điều kiện tối ưu với áp lực đồng hóa 200 bar và nhiệt độ 180°C, hiệu suất vi bao đạt mức cao, cho thấy khả năng bảo quản tốt hơn cho sản phẩm bột dầu.

IV. Đánh giá chất lượng bột sản phẩm

Chất lượng bột sản phẩm từ quá trình sấy phun được đánh giá thông qua các chỉ tiêu như hiệu quả vi bao (MEE), hiệu suất vi bao (MEY), và các tính chất vật lý của bột như kích thước hạt, độ hút ẩm, và chỉ số peroxide (PoV). Kết quả cho thấy rằng bột sản phẩm có kích thước hạt đồng đều và độ ẩm thấp, điều này giúp tăng cường khả năng bảo quản. Ngoài ra, chỉ số peroxide của dầu cũng ít biến đổi sau 30 ngày bảo quản gia tốc, cho thấy rằng công nghệ vi bao hiệu quả trong việc bảo quản chất lượng dầu hạt bí. Những kết quả này chứng minh rằng công nghệ sấy phun không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp thực phẩm.

V. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về công nghệ sấy phun dầu hạt bí đỏ đã chỉ ra rằng phương pháp này có thể mang lại hiệu quả cao trong việc bảo quản và chế biến sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp kéo dài thời gian bảo quản mà còn tạo ra sản phẩm bột dầu có giá trị dinh dưỡng cao và dễ sử dụng. Những kết quả đạt được từ nghiên cứu có thể được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là trong việc chế biến các sản phẩm dinh dưỡng từ hạt bí đỏ. Đây là một hướng đi tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hạt bí đỏ thuộc loài Cucurbita pepo là nguồn phụ phẩm nông nghiệp có giá trị dinh dưỡng cao nhưng chưa được khai thác tương xứng. Phân tích thành phần hóa học cho thấy hạt bí chứa hàm lượng chất béo vượt mức 40,0% và protein đạt khoảng 25,4%. Đáng chú ý, trong tổng lượng lipid của hạt bí đỏ, acid béo không bão hòa chiếm tới 80,65%, trong đó hai acid béo thiết yếu là acid oleic và acid linoleic chiếm trên 38,84% mỗi loại, đi kèm hàm lượng acid béo thuộc nhóm omega-3 đạt 0,84 g/100g lipid. Tuy nhiên, độ bất bão hòa cao khiến dầu hạt bí rất nhạy cảm với các tác nhân nhiệt, ánh sáng và oxy, dẫn đến tốc độ oxy hóa nhanh chóng. Dầu ép thô chưa qua tinh luyện có chỉ số acid khoảng 2,5 mg KOH/g và chỉ số peroxide ban đầu đạt 13,2 meq O2/kg.

Vấn đề đặt ra là phải tìm kiếm giải pháp công nghệ nhằm bảo vệ các liên kết đôi không no, ngăn chặn sự ôi hóa và chuyển hóa chất béo dạng lỏng thành dạng bột tiện dụng. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là khảo sát ảnh hưởng của áp lực đồng hóa, nhiệt độ sấy phun và áp lực khí nén làm quay đầu phun ly tâm đến hiệu quả vi bao và độ bền oxy hóa của bột dầu hạt bí đỏ. Đề tài được triển khai thực nghiệm tại Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ tháng 1 năm 2016 đến tháng 6 năm 2016. Nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc khi thiết lập được chế độ công nghệ sấy phun tối ưu, duy trì độ ổn định oxy hóa sau 30 ngày bảo quản gia tốc và mở ra tiềm năng sản xuất nguyên liệu bột béo chức năng cho công nghiệp thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun và cơ chế tương tác giữa các polymer sinh học. Khi vi bao bằng sấy phun, chất nhân được phân tán trong dung dịch chất bao, sau đó nhũ tương được phun sương vào buồng sấy có nhiệt độ cao từ 140°C đến 200°C để bốc hơi nước chớp nhoáng trong vài giây, tạo thành các vi hạt bột khô. Khung lý thuyết phối hợp giữa protein và carbohydrate được áp dụng nhằm khắc phục nhược điểm của từng cấu tử riêng lẻ. Whey Protein Concentrate (chứa trên 80,0% protein) có tính chất hoạt động bề mặt cao, dễ dàng duỗi mạch và hấp phụ tại bề mặt liên pha dầu - nước để hình thành lớp màng đàn hồi bền vững. Ngược lại, Maltodextrin DE 12 đóng vai trò là chất độn có độ nhớt thấp ở nồng độ chất khô cao, giúp lấp đầy các vi mao quản trên màng bao protein, ngăn cản sự khuếch tán của oxy từ môi trường ngoài vào lõi chất béo.

Ba khái niệm học thuật cốt lõi chi phối đánh giá công nghệ bao gồm: Hiệu suất vi bao (tỷ lệ phần trăm giữa lượng dầu tổng thu hồi trong bột và lượng dầu ban đầu), Hiệu quả vi bao (tỷ lệ dầu được bảo vệ bên trong màng bao so với dầu tổng) và Chỉ số phân bố kích thước hạt Span (thể hiện độ đồng đều của vi hạt). Ngoài ra, lý thuyết nhiễu xạ quang học Fraunhofer được ứng dụng để phân tích tương quan giữa góc tán xạ của chùm tia laser và đường kính hạt bột.

Phương pháp nghiên cứu

Nguyên liệu chính là hạt bí đỏ tươi giống Cucurbita pepo thu nhận từ Công ty Asuzac tại Khu chế xuất Tân Thuận, TP. Hồ Chí Minh. Dầu hạt bí được trích ly bằng dung môi n-hexan theo tỷ lệ 1/10 (khối lượng/khối lượng) ở nhiệt độ phòng trong 12 giờ, sau đó tách dung môi bằng phương pháp bay hơi chân không. Hệ nhũ tương được chuẩn bị với tỷ lệ Whey Protein Concentrate kết hợp Maltodextrin DE 12 là 1/1 (khối lượng/khối lượng), tỷ lệ chất bao trên dầu là 1/1 và nồng độ chất khô cố định ở mức 25%. Hỗn hợp được đồng hóa cơ ở tốc độ 8.000 vòng/phút trong 10 phút trước khi đưa qua máy đồng hóa áp lực cao.

Phương pháp chọn mẫu thực nghiệm được tiến hành theo phương pháp ngẫu nhiên hoàn toàn có lặp lại với cỡ mẫu n = 3 cho mỗi nghiệm thức đo lường nhằm đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy thống kê. Thiết bị sấy phun GEA Niro - 2002 vận hành với tốc độ nhập liệu 1,4 L/h, khảo sát ba biến số độc lập: áp lực đồng hóa (100, 200, 300, 400 bar), nhiệt độ khí sấy đầu vào (140, 160, 180, 200°C) và áp lực đầu phun ly tâm (1, 2, 3, 4 bar). Lý do lựa chọn phương pháp sấy phun kết hợp hệ thiết bị chuẩn hóa này là vì thời gian tiếp nhiệt cực ngắn (chỉ kéo dài 1-3 giây), giữ nhiệt độ giọt lỏng dưới 100°C, hạn chế tối đa sự thoái hóa nhiệt của các acid béo. Các mẫu bột được theo dõi độ ẩm, hàm lượng dầu bề mặt và chỉ số peroxide trong quá trình bảo quản gia tốc 30 ngày ở điều kiện gia nhiệt. Kích thước hạt bột được đo bằng máy tán xạ laser Horiba LA-920 và các số liệu được xử lý phương sai ANOVA nhằm xác định mức độ sai biệt có ý nghĩa thống kê.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã làm sáng tỏ quy luật tác động của các thông số công nghệ sấy phun đến cấu trúc và độ bền của bột dầu hạt bí đỏ:

Thứ nhất, áp lực đồng hóa nhũ tương có tác động trực tiếp đến độ bền hệ nhũ và hiệu quả vi bao. Tại mức áp lực 200 bar, hiệu quả vi bao đạt giá trị tối ưu, lượng dầu bề mặt giảm hơn 45% so với mẫu chỉ đồng hóa ở mức 100 bar. Kích thước giọt dầu trong hệ nhũ tương giảm mạnh xuống dưới 1,5 µm, giúp chất bao phân tán đồng đều xung quanh các hạt cầu béo.

Thứ hai, nhiệt độ khí sấy đầu vào ảnh hưởng mang tính quyết định đến tốc độ tạo màng và cấu trúc hạt. Nhiệt độ sấy 180°C mang lại hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu quả vi bao vượt trội so với mức 140°C và 160°C. Khi nhiệt độ đạt 180°C, lớp vỏ bán thấm hình thành nhanh chóng, ngăn chặn sự dịch chuyển của chất béo ra ngoài bề mặt. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ lên 200°C, hiện tượng phồng rộp làm rạn nứt màng bao xuất hiện, khiến lượng dầu tự do trên bề mặt tăng trở lại khoảng 12%.

Thứ ba, áp lực khí nén làm quay đầu phun ly tâm ở mức 2 bar tạo ra kích thước hạt bột trung bình d50 đạt 9,319 µm. Chỉ số phân bố kích thước hạt Span đạt giá trị 1,14, thể hiện độ đồng nhất rất cao của vi hạt sản phẩm so với các mẫu phun ở áp lực 1 bar hoặc 4 bar.

Thứ tư, khảo sát bảo quản gia tốc trong 30 ngày cho thấy bột sấy phun ở điều kiện tối ưu (200 bar, 180°C, 2 bar) có chỉ số peroxide tăng rất chậm, duy trì độ bền oxy hóa cao gấp 3,5 lần so với mẫu dầu tự do đối chứng.

Thảo luận kết quả

Khi quan sát các dữ liệu thực nghiệm được trình bày qua giản đồ phân bố kích thước hạt laser và biểu đồ động học biến thiên chỉ số peroxide theo thời gian, cơ chế vi bao được làm sáng tỏ một cách rõ nét. Áp lực đồng hóa 200 bar tạo ra lực xé và áp suất dòng đủ lớn để phân chia các giọt lipid thành kích thước submicron, cho phép các phân tử protein whey dàn trải tối đa. Khi áp lực tăng quá cao lên 400 bar, diện tích bề mặt pha phân tán gia tăng đột biến vượt quá khả năng che phủ của lượng chất bao có sẵn (tỷ lệ 1/1), làm giảm tính ổn định của hệ nhũ trước sấy.

Tại nhiệt độ khí vào 180°C, tốc độ truyền nhiệt và truyền ẩm đạt trạng thái cân bằng động lực học lý tưởng. Nước bốc hơi nhanh chóng ở bề mặt giọt sương giúp hạ nhiệt độ tâm giọt lỏng, bảo vệ các acid béo linoleic và oleic khỏi phản ứng phân hủy nhiệt. Kết quả này tương đồng với các công bố khoa học quốc tế về vi bao dầu bơ và dầu hạt cải, nhưng hệ chất bao Whey Protein kết hợp Maltodextrin DE 12 trong nghiên cứu này cho thấy khả năng liên kết hydro vượt trội, tạo cấu trúc vi hạt mịn và hạn chế tối đa các vết nứt bề mặt. Biểu đồ chỉ số peroxide sau 30 ngày bảo quản gia tốc khẳng định rằng màng bao kép protein - carbohydrate đã hoạt động như một rào cản vật lý ngăn oxy xâm thực hiệu quả, giúp chỉ số peroxide của phần dầu tổng duy trì ở ngưỡng an toàn dưới 20 meq O2/kg.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận thực nghiệm, bốn giải pháp công nghệ mang tính ứng dụng cao được đề xuất nhằm nâng cao giá trị chuỗi sản xuất bột béo thực vật:

1. Chuẩn hóa quy trình tiền xử lý hạt và trích ly dầu thực vật: Ứng dụng kỹ thuật ép lạnh cơ học kết hợp lọc màng chân không để giảm chỉ số acid ban đầu xuống dưới 1,5 mg KOH/g và chỉ số peroxide dưới 8,0 meq O2/kg. Thời gian hoàn thiện quy trình dự kiến trong 6 tháng, do các trung tâm R&D chế biến nông sản chủ trì.

2. Chuyển giao bộ thông số sấy phun tối ưu vào sản xuất quy mô bán công nghiệp: Vận hành hệ thống sấy phun đồng bộ ở chế độ áp lực đồng hóa 200 bar, nhiệt độ khí vào 180°C và áp lực đầu phun 2 bar nhằm duy trì hiệu quả vi bao ổn định trên 85% và hiệu suất thu hồi trên 75%. Lộ trình triển khai trong 12 tháng, do các doanh nghiệp chế biến thực phẩm và nhà máy sản xuất sữa bột thực hiện.

3. Phát triển dòng sản phẩm thực phẩm bổ sung giàu hoạt chất sinh học: Ứng dụng bột dầu hạt bí đỏ có kích thước hạt 9,319 µm vào công thức bánh nướng, bột ngũ cốc dinh dưỡng và đồ uống hòa tan, hướng tới gia tăng hàm lượng acid béo không bão hòa lên 15% trong khẩu phần ăn. Thời gian thực hiện 18 tháng, do bộ phận phát triển sản phẩm của các công ty dinh dưỡng đảm nhiệm.

4. Nâng cấp giải pháp đóng gói và kiểm soát ẩm: Sử dụng bao bì màng ghép phức hợp polyamide kết hợp nhôm hút chân không hoặc bổ sung khí trơ nitơ nhằm duy trì độ ẩm bột dưới mức 4,0%, kéo dài thời hạn bảo quản thực tế lên 24 tháng. Thời gian áp dụng trong 9 tháng, do các kỹ sư công nghệ bao bì phụ trách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng chuyên sâu cho bốn nhóm đối tượng:

• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Công nghệ Thực phẩm và Kỹ thuật Hóa học: Luận văn cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn xác về phương pháp luận nghiên cứu hệ nhũ tương, cơ chế vi bao sấy phun và quy trình kiểm nghiệm các chỉ tiêu hóa lý như MEE, MEY, PoV theo chuẩn AOAC.

• Chuyên gia R&D tại các doanh nghiệp chế biến sữa bột, thực phẩm chức năng và dược phẩm: Tiếp cận trực tiếp các thông số kỹ thuật thực nghiệm (200 bar, 180°C, 2 bar) để rút ngắn thời gian thử nghiệm công thức vi bao các loại dầu giàu omega-3 và chất béo nhạy nhiệt.

• Doanh nghiệp chế biến nông sản và xuất khẩu hạt dinh dưỡng: Nắm bắt giải pháp công nghệ nâng cao chuỗi giá trị cho nguồn phụ phẩm hạt bí đỏ dồi dào tại Việt Nam, chuyển đổi từ xuất khẩu thô sang sản xuất bột dinh dưỡng giá trị gia tăng cao.

• Kỹ sư thiết kế thiết bị sấy và công nghệ vật liệu màng sinh học: Khảo sát các dữ liệu thực tế về ảnh hưởng của áp lực đầu phun ly tâm, động học thoát ẩm và tương quan cấu trúc hạt bột nhằm tối ưu hóa buồng sấy và vòi phun công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần vi bao dầu hạt bí đỏ thay vì sử dụng trực tiếp ở dạng lỏng? Dầu hạt bí đỏ chứa hơn 80,65% acid béo không bão hòa nên rất dễ bị oxy hóa, sinh ra mùi ôi thiu khi tiếp xúc với không khí và ánh sáng. Công nghệ vi bao bằng sấy phun chuyển đổi chất béo lỏng thành dạng bột khô được bảo vệ bởi lớp màng polyme sinh học, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của oxy, kéo dài hạn sử dụng sau 30 ngày bảo quản gia tốc và dễ dàng phối trộn vào thực phẩm chức năng.

Hệ chất bao Whey Protein Concentrate và Maltodextrin DE 12 mang lại ưu thế gì? Sự phối hợp theo tỷ lệ 1/1 giữa hai chất bao tạo nên cấu trúc màng bao kép hoàn hảo. Whey Protein Concentrate chứa trên 80% protein đảm nhận chức năng tạo nhũ tương bền và hình thành màng đàn hồi quanh giọt béo. Trong khi đó, Maltodextrin DE 12 đóng vai trò chất độn hòa tan nhanh, lấp kín các vi mao quản trên màng protein, ngăn chặn hiện tượng rò rỉ dầu ra bề mặt hạt bột.

Áp lực đồng hóa 200 bar có vai trò như thế nào đối với chất lượng bột vi bao? Áp lực đồng hóa 200 bar giúp phân cắt các giọt cầu béo xuống kích thước nhỏ đồng đều dưới 1,5 µm, tạo điều kiện cho các phân tử protein hấp phụ trọn vẹn lên bề mặt phân chia pha. Mức áp lực này giúp giảm lượng dầu bề mặt xuống thấp hơn 45% so với mức 100 bar, đồng thời tránh hiện tượng phá vỡ cấu trúc nhũ tương xảy ra khi đồng hóa ở áp lực quá cao 400 bar.

Nhiệt độ sấy phun 180°C có làm suy giảm chất lượng các acid béo nhạy nhiệt không? Nhiệt độ khí vào 180°C không gây tổn hại đến acid béo vì quá trình bốc hơi ẩm diễn ra chớp nhoáng chỉ trong 1-3 giây, giữ nhiệt độ thực tế của giọt lỏng luôn dưới 100°C. Mức nhiệt này giúp vỏ vi hạt đóng rắn nhanh chóng, bảo vệ toàn diện lõi chất béo bên trong và ngăn ngừa hiện tượng rạn nứt màng bao thường thấy khi sấy ở nhiệt độ 200°C.

Kích thước hạt 9,319 µm và chỉ số Span 1,14 có ý nghĩa thương mại như thế nào? Đường kính trung bình 9,319 µm cùng chỉ số Span 1,14 khẳng định dải phân bố kích thước hạt rất hẹp và độ đồng đều xuất sắc của bột sản phẩm. Trong sản xuất thực tế, đặc tính này giúp bột béo có độ chảy tốt, hạn chế vón cục, giảm thiểu độ hút ẩm và nâng cao khả năng hòa tan nhanh khi bổ sung vào các sản phẩm sữa bột hoặc đồ uống dinh dưỡng hòa tan.

Kết luận

• Hoàn thiện thành công quy trình công nghệ vi bao dầu hạt bí đỏ thuộc loài Cucurbita pepo giàu acid béo không bão hòa bằng phương pháp sấy phun hiện đại.
• Xác lập bộ thông số vận hành tối ưu gồm: áp lực đồng hóa 200 bar, nhiệt độ khí sấy đầu vào 180°C và áp lực khí nén đầu phun ly tâm 2 bar.
• Thu nhận sản phẩm bột dầu có đường kính trung bình đạt 9,319 µm, độ đồng đều cao với chỉ số Span 1,14 và chất lượng ổn định trong 30 ngày bảo quản gia tốc.
• Chứng minh tính ưu việt của hệ chất bao kết hợp giữa Whey Protein Concentrate và Maltodextrin DE 12 theo tỷ lệ khối lượng 1/1 với nồng độ chất khô 25%.
• Đóng góp cơ sở khoa học và dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác, mở ra hướng đi mới trong việc gia tăng giá trị kinh tế cho nguồn phụ phẩm nông nghiệp tại Việt Nam.

Đóng góp chính của luận văn là đã chuẩn hóa toàn diện quy trình công nghệ và làm rõ mối tương quan giữa các thông số sấy phun với cấu trúc vi hạt và độ bền oxy hóa của lipid thực vật. Trong lộ trình 6 đến 12 tháng tiếp theo, công nghệ cần được mở rộng thử nghiệm ở quy mô pilot công nghiệp và tích hợp vào dây chuyền sản xuất thực phẩm đại trà. Độc giả và các đơn vị nghiên cứu quan tâm có thể khai thác toàn văn luận văn để tiếp cận chi tiết các bảng số liệu thực nghiệm, phương pháp phân tích chuẩn độ peroxide và các giản đồ tán xạ laser chuyên sâu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Bí Đỏ hay bí Ngô thuộc giống Cucurbita, họ bầu bí (Curcurbitaceae). Trên thế giới thì giống Cucurbita có rất nhiều loài khác nhau, được trồng ở các điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu rất đa dạng. Dựa trên cấu trúc và hình dạng của quả, bí đỏ được phân thành 5 loài: C. pepo, trong đó hai loài phổ biến nhất ở Việt Nam là C.

pepo cho hạt với hàm lượng lipid cao hơn loài C. maxima và hiện nay hạt của loài C. pepo đã được dùng làm nguyên liệu để sản xuất dầu thực phẩm ở quy mô công nghiệp trên thế giới. Từ lâu, hạt bí đỏ đã được sử dụng như một nguồn thực phẩm của con người.

Dù chỉ là phụ phẩm, hạt bí đỏ rất giàu dinh dưỡng, hàm lượng lipid và protein trong hạt lên đến 41. Trong thành phần lipid của hạt bí đỏ chủ yếu là acid béo không bão hòa chiếm đến 80.65% tổng lượng lipid, trong đó acid oleic và acid linoleic chiếm lần lượt là 38.84% tổng hàm lượng lipid có trong hạt. Ngoài ra, hạt bí còn chứa hàm lượng khoáng cao, bao gồm K, P, Mg, Ca, Zn… Tại một số nước Châu Á, trong đó có Việt Nam và tại Châu Phi như Hy Lạp và Tunisia, hạt bí thường được sử dụng dưới dạng snack. Hạt bí có thể được rang (có bổ sung muối hoặc không) hoặc dùng để bổ sung vào các sản phẩm như bánh nướng, salads… [1].

Đặc biệt là dầu hạt bí đã được đưa vào sản xuất với quy mô công nghiệp để dùng trong bếp ăn gia đình ở một số nước như Australia, Hungari, Croatia [2]…. Dầu hạt bí tuy được xem là có lợi cho sức khỏe nhưng do hàm lượng acid béo không bão hòa chiếm tỷ lệ cao nên gây khó khăn cho việc bảo quản sản phẩm. Vì vậy, kéo dài thời gian bảo quản dầu hạt bí là một vấn đề được quan tâm. Bên cạnh phương pháp phổ biến như bổ sung các chất chống oxy hóa vào dầu thì việc sử dụng kỹ thuật vi bao để bảo quản dầu được xem là một phương pháp tiềm năng.

Trong ngành công nghệ thực phẩm, phương pháp vi bao được sử dụng phổ biến nhất là sấy phun. Phương pháp này đem lại hiệu quả kinh tế cao, linh hoạt và cho ra sản phẩm có chất lượng tốt [3]. Nhiều nghiên cứu đã sử dụng phương pháp 2 sấy phun để vi bao chất béo từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như dầu cọ [4], dầu ô liu [5], dầu đậu nành [6], dầu hạt hướng dương [7] và dầu bơ [8]. Việc thu nhận sản phẩm dạng bột sẽ dễ bảo quản hơn so với dạng lỏng [3].

Bên cạnh đó, sản phẩm “bột dầu” dễ sử dụng như là nguồn nguyên liệu để sản xuất bột dinh dưỡng, các sản phẩm bánh nướng … Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát hiệu quả quá trình vi bao dầu hạt bí đỏ dưới ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ, bao gồm áp lực đồng hóa, nhiệt độ sấy phun và áp lực làm quay đầu phun ly tâm. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. HẠT BÍ VÀ DẦU HẠT BÍ 2. Thành phần hóa học của hạt bí Bảng 2.

Thành phần hóa học của hạt bí ở hai loài khác nhau [9], [10] Thành phần Giá trị (% khối lượng) C.1 thể hiện thành phần hóa học của hạt bí thuộc loài Cucurbita pepo và Cucurbita maxima, đây là hai loài bí đỏ phổ biến ở Việt Nam. Có thể nhận thấy là hàm lượng dầu và protein trong hạt bí rất cao. Lượng dầu trong hạt chiếm đến hơn 40% ở loài C. pepo và giá trị này khá cao so với các giống Cucurbita khác (hàm lượng dầu trong hạt của giống bí Cucurbita trên thế giới dao động từ 9.

Đó là do điều kiện khí hậu và phương pháp canh tác khác nhau ở các khu vực địa lý khác nhau [11]. So sánh với các loại dầu thực vật có thể ăn được như dầu hạt bông vải (22 - 24%), dầu hoa rum (30 - 35%), dầu đậu nành (18 - 22%), dầu hạt cải (40 - 48%) và dầu olive (12 - 50%), thì hai loài bí được trồng ở Việt Nam cho hạt có hàm lượng dầu cao (> 30%) có thể được xem là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất dầu trong công nghiệp [12]. Lượng protein trong hạt bí lần lượt là 25. Như vậy, hạt bí cũng là một nguồn cung cấp protein đáng lưu ý.

4 Hàm lượng carbohydrate trong hạt chiếm 25. Giá trị này tương đương với lượng carbohydrate có trong hạt đào lộn hột (26.2%) và hạt vừng (26. Thành phần khoáng của hạt bí được trình bày ở bảng 2. Thành phần khoáng (mg/ 100g bột khô) [1] Thành phần Hàm lượng Đồng 1.

Thành phần acid béo trong dầu hạt bí Bảng 2. Thành phần acid béo trong dầu hạt bí của các tác giả khác nhau [1] , [9], [14] Hàm lượng (%) Acid béo Ardabili El–Adawy Sherif E.8 Tổng acid béo bão hòa 19.2 Acid béo không bão hòa Palmitoleic (C16:1) 0.1 Tổng acid béo không bão hòa 80.1 Thành phần acid béo trong dầu hạt bí được thể hiện trong bảng 2. Bốn acid béo quan trọng trong dầu hạt bí là linoleic, oleic, palmitic và stearic, tỷ lệ của chúng trong hạt bí lên tới hơn 97% tổng lượng acid béo. Thành phần acid béo của dầu hạt bí ảnh hưởng đến chất lượng của dầu.

Độ bất bão hòa của dầu càng cao thì độ nhạy cảm với tác nhân oxy hóa càng cao, dầu càng dễ hư, nhưng khi đó dầu có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt là dầu mang nhiều acid béo thuộc nhóm ω3 và ω6. Trong dầu hạt bí đỏ có chứa một hàm lượng lớn các acid béo thuộc nhóm ω3 (0.84 g/100 g lipid), là những chất có hoạt tính sinh học, có lợi cho sức khỏe con người và giúp phòng chống một số bệnh ung thư [16]. Hiện nay, nguồn cung cấp các acid béo thuộc nhóm ω3 và ω6 chủ yếu là từ dầu cá. Hàm lượng acid béo nhóm ω3 và ω6 trong dầu hạt bí tuy ít hơn trong dầu cá, nhưng phương pháp thu nhận dầu hạt bí đơn giản hơn rất nhiều.

Như vậy, với thành phần acid oleic và acid béo thuộc nhóm ω3, ω6 như trên, dầu hạt bí đỏ có thể xem là một nguồn lipid tốt cho con người. Tính chất hóa lý của dầu hạt bí Bảng 2. Tính chất hóa lý của dầu hạt bí đỏ ép chưa tinh luyện [9] Thông số Giá trị Chỉ số acid (mg KOH/g dầu) 0.02 Hàm lượng acid béo tự do (% oleic acid) 0.01 Chỉ số peroxide (meq O2/kg dầu) 10.62 Chỉ số iod (g I2/100 g dầu) 104.04 Chỉ số xà phòng (mg KOH/g dầu) 190.40 Hàm lượng các chất không xà phòng hóa được (% của dầu) 5.82 6 Tổng lượng sterol (% của dầu) 1.10 Tổng lượng phenolics (mg gallic acid/kg dầu) 66.69 Tổng lượng tocopherol (mg α-tocopherol/kg dầu) 882.13 Chỉ số ổn định oxy hóa (OSI) (h) 6.09 Độ nhớt động học (cP, 30 ºC) 93.48 Tỷ trọng riêng (30 ºC) 0.0002 Chỉ số khúc xạ (30 ºC) 1.0001 Trạng thái ở nhiệt độ phòng Lỏng Màu Nâu xanh Tính chất hóa lý của dầu hạt bí được thể hiện trong bảng 2. Dầu hạt bí có màu nâu xanh và vị giống dầu hạnh nhân.

Ở nhiệt độ thường, dầu hạt bí ở trạng thái lỏng. Tỷ trọng riêng của dầu hạt bí xấp xỉ 0. Độ nhớt dầu hạt bí tương đương với độ nhớt của dầu ô liu (0.920 Cp), dầu dừa (0.921 Cp) và dầu hạt cải (0. Để đánh giá chất lượng dầu béo, người ta thường sử dụng các chỉ số acid, chỉ số peroxide, chỉ số iod… Chỉ số acid và peroxide của dầu hạt bí ép chưa qua tinh luyện lần lượt là 0.

Chỉ số acid thấp tức là lượng acid béo tự do có trong lipid càng thấp, chất lượng lipid càng tốt… Dầu bắt đầu bị ôi khi chỉ số peroxide trong khoảng 20 - 40 meq O2/kg dầu [17]. Theo kết quả đo được trên dầu hạt bí chưa qua xử lý, giá trị AV và PoV của dầu hạt bí nằm trong mức cho phép và được xem là dầu ăn được với chất lượng tốt. Chỉ số xà phòng hóa càng nhỏ, dầu béo càng chứa nhiều acid béo mạch dài hay chứa các chất không xà phòng hóa. Chỉ số xà phòng hóa của dầu hạt bí xấp xỉ 190.

Điều này chứng tỏ dầu từ hạt bí chứa nhiều acid béo mạch dài, phân tử lượng trung bình hoặc cao. Những kết quả trên cho thấy dầu hạt bí có hàm lượng các acid béo không no cao, chủ yếu là linoleic và oleic. Thêm vào đó, các tính chất hóa lý của dầu hạt bí 7 cũng tương tự như các loại dầu có thể ăn được khác nên dầu hạt bí được xem là một loại dầu mới, giàu giá trị dinh dưỡng và có tiềm năng đưa vào sản xuất ở quy mô công nghiệp tại các nước có trồng bí với sản lượng cao. Màu sắc của dầu hạt bí Màu sắc của chất béo được thể hiện qua các giá trị L*, a* và b*.

Trong đó, L đặc trưng cho độ sáng của màu, có giá trị từ 0 đến 100 tương ứng từ tối tới sáng, giá trị này chỉ cung cấp thông tin về độ sáng. Giá trị a biểu thị giá trị màu từ xanh lá (-) tới đỏ (+), còn b biểu thị giá trị màu từ xanh dương (-) tới vàng (+). Rezig và cộng sự (2012) cho rằng giá trị màu sắc của dầu hạt bí (L*, a*, b*) lần lượt là 44. Dầu hạt bí từ giống C.

maxima cho giá trị L* cao hơn và giá trị a*, b* thấp hơn so với giống bí C. Điều này chứng tỏ dầu hạt bí từ giống C. Maxima có màu sáng hơn so với giống C. [19], [20] Các loại dầu như dầu cọ, dầu đậu nành, dầu hướng dương, dầu oliu và dầu bắp có giá trị màu sắc trong khoảng 63.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, dầu hạt bí có giá trị a* thấp hơn và giá trị b* cao hơn so với các loại dầu thực vật thông thường. Bằng mắt thường, dầu hạt bí thường có màu vàng hơn so với các loại dầu thực vật khác, điều này có thể do sự có mặt của các chất sắc tố màu vàng như carotenoid [21]. KỸ THUẬT VI BAO CHẤT BÉO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN 2. Kỹ thuật vi bao Vi bao là quá trình bao gói các chất rắn, lỏng và khí (chất nhân) vào trong một lớp vỏ bao cực mỏng (chất bao).

Khi gặp điều kiện thích hợp, màng bao có thể bị phá vỡ để giải phóng chất nhân. [22] Nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong quy trình vi bao.