Công nghệ sản xuất kẹo Marshmallows

1 Mục lục I. GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................................................. 2 1. Lịch sử ..................................................................................................................... 2 2. Nguyên liệu .............................................................................................................. 4 3. Chất tạo ổn định khí (aerating agent) ....................................................................... 8 4. Tinh bột biến tính .................................................................................................. 14 II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ................................................................................... 15 1. Chuẩn bị Syrup .................................................................................................... 17 2. Qui trình chuẩn bị Gelatin .................................................................................... 20 3. Cô đặc: ................................................................................................................ 21 4. Phối trộn .............................................................................................................. 23 5. Trộn màu: ............................................................................................................ 24 6. Ép đùn ................................................................................................................. 25 7. Áo bột .................................................................................................................. 27 8. Tách bột ............................................................................................................... 27 9. Bao gói: ............................................................................................................... 28 III. CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ............................................................. 29 1. Chỉ tiêu hoá học ................................................................................................... 29 2. Chỉ tiêu cảm quan ................................................................................................ 29 3. Chỉ tiêu vi sinh vật: .............................................................................................. 30 2 I. Giới thiệu chung: 1. Lịch sử Marshmallows là một trong những loại kẹo mà con người biết sớm nhất. Loại kẹo marshmallow đầu tiên được làm bằng cách đun phần mềm của rễ cây bụt đầm lầy với đường cho đến khi nó đạt độ đặc, và sau đó hỗn hợp được đổ ra và làm nguội. Cách đây 2000 năm trước công nguyên, người Ai Cập đã kết hợp rễ cây với mật ong để tạo ra loại kẹo để cúng thần linh và phục vụ cho hoàng tộc. Rễ của cây bụt đầm lầy có nhiều tính chất dược lý. Nó được sử dụng bởi các bác sĩ Ả Rập xưa như là loại thuốc đắp lên để làm giảm vết sưng. Ngoài ra rễ cây còn được dùng để điều trị chứng đau ngực, đối với chứng ho, đau cổ nó có tác dụng như chất bôi trơn. Dù mục đích sử dụng marshmallow với vai trò như kẹo hay thuốc thì việc sản xuất nó vẫn ở quy mô nhỏ, hô gia đình, và để dùng phục vụ cho những người giàu có, cho tới tân giữa thế kỉ 19. Những người thường được nếm marshmallow khi họ lấy theo toa kê, thỉnh thoảng bác sĩ để viên thuốc bên trong kẹo như một vỏ bọc để ngăn cản mùi khó chịu của thuốc. Hình : Cây bụt đầm lầy Kẹo marshmallow như hiện nay được sản xuất đầu tiên tại Pháp vào khoảng năm 1850. Phương pháp đầu tiên này thì chậm và đắt, bởi vì nó bao gồm việc đổ khuôn cho từ 3 viên kẹo. Họ dủng nhựa của cây bụt đầm lầy kết hợp với lòng trắng trứng, syrup bắp, và nước. Hỗn hợp này được đun nóng và đổ vào trong những khuôn nhỏ. Ở thời điểm này marshmallow vẫn chưa được sản xuất với quy mô lớn. Vào 1900, kẹo mashmallow có khả năng tiêu thụ với một lượng lớn, và chúng được đề trong các lon tráng thiếc. Vào cuối thế kỉ 19, việc sản xuất với quy mô lớn có khả năng với việc phát minh ra hệ thống khuôn tinh bột. Trong hệ thống này, một máy tự động trải kẹo lên khay có lớp tinh bột dày 5,08 cm. Đầu tiên khuôn này làm bằng thép, nhưng tất cả được làm bằng gỗ vào năm 1911. Gelatin và các tác nhân ổn định khí khác được dùng thay cho rễ cây bụt đầm lầy. Vào năm 1995, ở Mỹ có gẩn 35 công ty sản xuất marshmallow. Vào khoảng thời gian này, Alex Doumak, Inc..phát minh ra phương pháp ép đùn và nó được sử dụng cho tới ngày nay. Ngày nay chỉ cần 60 phút để sản xuất ra marshmallow. Hiện nay, còn 3 công ty sản xuất marshmallow ở Mỹ: Favorite Brands International (Kraft marshmallows), Doumak, Inc., and Kidd & Company. Kẹo marshmallow ngày nay có nhiều dạng, từ dạng rắn ( các miếng nhỏ hình trụ dùng chung với cacao hay được nướng trên các xiên) đến dạng bán lỏng (semi-liqip) ( được bao trong lớp chocolate, hay trong hình dạng các con thú trong lễ phục sinh (Easter)) tới dạng giống như cream. Hình 1: Nướng marshmallow trên lửa 4 Hình 2 : Dùng marshmallow với cacao 2. Nguyên liệu Chất tạo độ ngọt (sweetener agent): dung dịch syrup glucose, đường saccharose. Chất tạo ổn định khí (aerating agent): albumin ( trong lòng trắng trứng), gelatin, gum arabic, algin…..có thể sử một loại, hay có thể dùng kết hợp nhiều loại. Ngoài ra để đa dạng hóa sản phẩm còn bổ sung thêm các bột áo ngoài v à phụ gia tạo mùi, tạo màu. Có thể sử dụng dạng nhân tạo hay tự nhiên. 2.1 Chất tạo độ ngọt (sweetener agent) Saccharose Hình3 : Công thức cấu tạo đường saccharose 5 Hình 4: Saccharose dạng hạt Đường saccharose rất phổ biến trong tự nhiên, có nhiều trong mía, củ cải đường hay trái thốt nốt, tồn tại dưới dạng tinh thể nhưng cũng có thể tồn tại dưới dạng vô định hình nhưng không bền Saccharose có công thức phân tử là C12H22O11. Khối lượng phân tử: M = 342. Khối lượng riêng của đường d = 1.5879 g/cm3. Saccharose có hoạt tính quang học. Đường [] 20 D = +66.5 0 saccharose ở trong môi trường axit, đặc biệt ở nhiệt độ cao dễ bị thuỷ phân cho ra glucose và frutose. Hiện tượng này gọi là nghịch đảo đường. Đường saccharose có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao tonc = 188 o C. Thông thường saccharose ít hút ẩm nhưng khi đun nóng ở nhiệt độ cao (khoảng từ 130 o C) thì có khả năng hút ẩm mạnh còn đến 160oC thì bắt đầu cho phản ứng caramen hoá. Saccharose tan tốt trong nước. Độ hoà tan ở 25oC là 2.04 kg/kg nước, đồng thời độ hoà tan này tăng theo nhiệt độ. Độ ngọt của saccharose trong dung dịch phụ thuộc vào sự có mặt của các chất khác và điều kiện môi trường như độ pH, độ nhớt, hàm lượng NaCl, … 6 Trong quá trình sản xuất kẹo, khi làm nguội và tạo hình, khối kẹo có hiện tượng co thể tích. Nguyên nhân là do các tạp chất như keo trên bề mặt saccharose gây nên. Chỉ tiêu chất lượng của saccharose dùng sản xuất kẹo: Chỉ tiêu Yêu cầu Saccharose Ẩm Hàm lượng tro Đường kính Chất không tan Độ pH Màu sắc  99.7%  0.15%  0.15%  0.15%  60mg/kg 7 trắng tinh Dung dịch corn syrup ( glucose syrup) Corn syrup là một loại syrup thực phẩm được làm từ tinh bột ngô có thành phần chủ yếu là glucose. Nó được dùng trong thực phẩm để làm mềm cấu trúc, ngăn chặn kết tinh đường v à làm tăng hương vị cho sản phẩm. Glucose syrup ở Mỹ được làm phổ biến nhất từ bột bắp. Về mặt kỹ thuật, glucose syrup là chất lỏng thủy phân tinh bột có nguồn gốc từ bất kì nguồn tinh bột nào: lúa mỳ, gạo, khoai tây…. 7 Hình 5: Các chai glucose syrup Hình 6 : Glucose syrup được đóng gói trong thùng phuy lớn khối lượng 1 tấn Bảng 1 : Đặc tính kỹ thuật của GLUCOSE SYRUP STT Thông số Đơnvị Loại SDC 401 Loại SDC 403 Loại SDP 411 Loại SDP 412 1 Hình dạng Chất lỏng sệt, ngọt, trong sạch 2 Màu sắc Không màu đến màu vàng nhạt 3 Độ trong Trong suốt 4 DS % 85.5 83 – 84 85 82 8 5 DE % 38 - 42 38 – 42 38 -45 38 - 45 6 pH 4.7 – 5.7 4.8 – 5.5 4.8 – 5.5 4.8 – 5.5 7 Hàm lượng tro % 0.3 max 8 SO2 ppm 400 (max) 400 (max) 50 (max) 50 (max) 9 Giới hạn vi sinh vật Không có Salmonella, E.coli; tổng lượng vi sinh vật 10,000 CFU/g SDC = STANDARD CONFECTIONERY GRADE (tiêu chuẩn của các loại kẹo) SDP = STANDARD PHARM GRADE Chú ý: những thông số như hàm lượng ẩm, DS, DE có thể thực hiện cho phù hợp những đòi hỏi khác nhau. 3. Chất tạo ổn định khí (aerating agent) Gelatin Gelatin có trong sản phẩm phụ của ngành chế biến thịt như da, lông, xương. Ngoài tác dụng keo, gelatin còn cung cấp một số axit amin. Gelatine là chất rắn dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi, không vị, trong suốt, có màu từ vàng nhạt đến hổ phách. ở nhiệt độ và độ ẩm thường, Gelatin chứa từ 9 - 12% ẩm và có tỷ trọng riêng từ 1,3 -1,4. Gelatine rắn ngâm trọng nước sẽ hút nước và trương nở. Gelatine có thể hấp thụ một lượng nước gấp 5 -10 lần khối lượng của nó. Khi gia nhiệt Gelatine đã hydrat hóa sẽ nhanh chóng chuyển thành dạng dung dịch. Gelatine tan trong các polyol: glycerine, proteinopylen glycol, hoặc sorbitol, manitol, không tan trong cồn, acetone, CCl4, benzene, ether và các dung môi hữu cơ khác. Các muối photphat, nitrate, sulphat ở nồng độ thấp cũng làm Gelatin trong dung dịch nồng độ cao kết tủa. 9 Hình 7: Công thức cấu tạo của gelatin Hình 8: Gelatin dạng tấm và dạng bột 10 Hình 9: Hình ảnh không gian của Gelatin Gelatin là loại keo ưa nước và tạo gel, nó tan tốt trong nước ấm nhưng lại bị đông đặc khi làm nguội. Tác dụng của gelatin trong kẹo là giúp trong kẹo có cấu trúc mềm, dai và đàn hồi tốt. Tất cả các acid ammin có mặt trong proteinotein đều hiện diện ở Gelatine ngoại trừ tryptophane và cystine mặc dù cũng phát hiện ra vết của chúng Bảng 2: Tỉ lệ các acid amin trong gelatin Alanine 8.9% Arginine 7.8% Aspartic 6% Glutamic 10% Glycine 21.4% Histidine 0.8% Hydroxylysine 1% Hydroxyproline 11.9% Isoleucine 1.5% Leucine 3.3% 11 Lycine 3.5% Methionine 0.7% Phenylalanine 2.4% Proline 12.4% Serine 3.6% Theronine 2.1% Tyrosine 0.5% Valine 2.2% Tỷ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc chủ yếu vào nguyên liệu. Các cầu peptit khác nhau trong cấu trúc không gian của peptit được so sánh với cấu trúc của acid aminmin của Collagen, nhưng không chắc chắn là có bất cứ sự tái lập nào có thể xảy ra trong suốt quá trình biến đổi collagen - gelatine. phân tích bằng chiếu xạ X cho thấy cấu trúc “giống sợi” của Gelatine. Tuy nhiên, cấu trúc này không thể so sánh với cấu trúc có trật tự của Collagen. Trong sản xuất keo người ta quan tâm nhiều đến năng lực đông tụ (năng lực tạo keo) của gelatin và cũng dựa vào đó mà người ta cung cấp gelatin theo chỉ tiêu này. Trên thị trường hiện nay có hai loại gelatin:  Gelatin 125 (với năng lực dông tụ là 125g/cm3).  Gelatin 250 (với năng lực đông tụ là 250 g/cm3). Nếu gia nhiệt trong một thời gian dài thì gelatin sẽ bị phân huỷ và làm giảm năng lực đông tụ. Những điều cần lưu ý trong sản xuất: Để tạo ra dung dịch gelatin có nồng độ cao phục vụ cho việc sản xuất kẹo thì người ta có thể áp dụng các biện pháp sau:  Đánh trộn gelatin trong nước ấm với máy đánh trộn với tốc độ cao.  Ngâm gelatin trong nước lạnh một thời gian sau đó hoà tan hoàn toàn bằng cách đun cách thuỷ.  Ngâm gelatin trong nước lạnh, sau đó hoà tan trực tiếp cùng với nguyên liệu cần trộn. 12 Thông thường người ta sử dụng cách thứ 2 hay sử dụng cách thứ 2 kết hợp cùng với cách thứ nhất. Bảng 3: Chỉ tiêu chất lượng của gelatin dùng trong sản xuất kẹo Chỉ tiêu Yêu cầu Gelatin 125 Gelatin 250 Hàm lượng ẩm Năng lực đông tụ Hàm lượng SO2 Hàm lượng tro  10% 120 -135g/cm 3  50ppm  2%  10% 240 - 260g/cm 3  50%  2% Cảm quan Màu vàng nhạt hoặc không màu, trong suốt, không mùi vị Albumin Albumin được sản xuất từ lòng trắng trứng gà. Người ta sử dụng albumin với mục đích tạo cho kẹo có cấu trúc xốp mềm. Khi ngâm albumin trong nước thì sẽ tạo thành dịch keo, dịch keo này không thể bảo quản được lâu vì vậy thường người ta ngâm albumin vào nước ấm với thời gian xác định, đồng thời dịch albumin sử dụng phải được bảo quản trong kho lạnh. Thông thường trong sản xuất người ta ngâm albumin với lượng nước ngâm bằng 3 - 4 lần lượng albumin với thời gian ngâm khoảng 8 giờ. Bảng 4 : Chỉ tiêu chất lượng của albumin dung trong sản xuất kẹo Chỉ tiêu Yêu cầu Hàm lượng nước Hàm lượng chất khô Tạp chất Màu sắc Vi sinh  16%  79% không có vàng nhạt không có 13 Alginate Alginate là thuật ngữ dùng để chỉ muối của axit alginic,đôi khi nó cũng được dùng để gọi cho dẫn xuất của axit alginate hoặc chính axit alginate.Alginate tồn tại trong thành tế bào của tảo nâu dưới dạng muối canxi ,magie,natri của axit alginate.Chỉ có dạng muối natri là tan trong nước. Hình 10: Hình ảnh không gian của Alginate Alginate có ba tính chất chính : Đầu tiên là khả năng tạo độ nhớt khi hòa tan vào dung dịch. Thứ hai khả năng tao gel,gel được tạo thành khi muối canxi được thêm vào dung dịch alginate natri.Gel được tạo thành bằng phản ứng hóa học ,canxi sẽ thế chỗ natri ,làm liên kết các phân tử alginate với nhau,kết quả là gel được tạo thành .Quá trình tạo gel không cần nhiệt và gel cũng không tan chảy khi gia nhiệt .Điều này tương phản với với gel của agar,nước phải gia nhiệt lên đến 80oC thì mới hòa tan được agar và agar chỉ tao gel khi nhiệt độ thấp hơn 40oC. Thư ba là khả năng tao màng của sodium alginate ,calcium alginate và khả năng tạo sợi của calcium alginate. Như đã biết ở trên ,phân tử alginate là một polyme ,có các monome là 2 axit được viết tắt là M(= mannuronic acid) và G (= guluronic acid). Tùy thuộc vào loài tảo khác nhau mà tỉ số M/ G cũng khác nhau . Qua đó các tính chất cơ bản của alginate cũng khác nhau tùy theo loài tảo. 14 Ví dụ : Gel alginate có hàm lương monome G cao sẽ cho gel mạnh,tương đông tỉ số M/G thấp sẽ có loại gel mạnh và ngược lại. 4. Tinh bột biến tính: Biến tính tinh bột là quá trình làm thay đổi cấu trúc của tinh bột, tạo ra các phân tử polysaccharide có mạch ngắn hơn, hay gắn các nhóm khác vào phân tử tinh bột dưới tác dụng của các tác nhân như nhiệt độ, acid, enzyme,…dẫn đến làm thay đổi cấu trúc vật lý, hóa học của tinh bột . Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp như sau:  Phương pháp biến tính vật lí  Phương pháp biến tính hóa học  Phương pháp biến tính bằng enzym. Hinh 11: Tinh bột biến tính 5. Phụ gia tạo màu, mùi Màu mùi cho vào trong kẹo có thể có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo. Ta có thể bổ sung mùi dâu tây, mùi cam, mùi vani… kết hợp với các màu thích hợp. Tạo sự đa dạng hóa về màu sắc và mùi vị cho sản phẩm. Hình 12 : Kẹo marshmallow 15 II. Quy trình công nghệ: Phối trộn Ép đùn Áo bột Khí Đóng gói Sản phẩm Phụ gia Đường Gelatin Nước Corn Syrup Nước Ngâm Hòa đường Tách bột Phối trộn Bột Cô đặc 16 Quy trình: 1. C huẩn bị Syrup 2. P hối trộn 3. P hối trộn chất màu 4. B ăng tải 5. É p đùn 6. B ăng tải 7. Á o đường 8. C ắt 9. B ăng tải 10. T ách bột 17 1. Chuẩn bị Syrup: 1.1. Chuẩn bị: Mục đích: chuẩn bị Đồng nhất dung dịch đường và corn syrup. Biến đổi Biến đổi vật lý: Nhiệt độ khối dung dịch tăng. Tỷ trọng dung dịch tăng. Biến đổi hoá lý: Sự hoà tan mật tinh bột và đường vào nước. Sự bốc hơi nước. Biến đổi hoá học: Phản ứng thuỷ phân đường saccharose tạo đường nghịch đảo. Tăng nồng độ chất khô. Biến đổi sinh học: Vi sinh vật bị ức chế. Thông số công nghệ Trước tiên ta hòa tan đường vào nước, lượng nước dùng hòa đường 30-33% tổng lượng chất khô. Sau đó gia nhiệt hỗn hợp lên 115-117oC để cho đường tan chảy hoàn toàn. Thời gian hòa đường phụ thuộc vào hàm lượng chất khô, diện tích gia nhiệt của thiết bị hòa đường, áp suất hơi và dạng truyền nhiệt.….thường khoảng từ 9-11 phút. 1.2. Hòa đường: Mục đích Để syro đường đạt nồng độ nhất định Biến đổi Biến đổi vật lý Xuất hiện gradient nhiệt độ trong dung dịch. Giảm: thể tích dung dịch, khối lượng dung dịch… Tăng: tỷ trọng, độ nhớt, nhiệt độ của dung dịch sôi, nồng độ. Tùy thuộc vào nhiệt độ kết thúc mà trạng thái của hỗn hợp đường sẽ khác nhau. 18 Bảng 5: Trạng thái dung dịch ở các nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ kết thúc quá trình nấu (oC) Nồng độ chất khô Trạng thái khối đường ở nhiệt độ thường 110-111°C 80 Thread (kéo chỉ) 112-115°C 85 Soft ball (Khối mềm) 118-120°C 87 Firm ball (Khối đặc) 121-130°C 92 Hard ball (Khối cứng) 132-143°C 95 Soft crack (Hơi giòn) 146-154°C 99 Hard crack (Hơi giòn) 160°C 100 Clear liquid 170°C 100 Brown liquid Sau khi đường được hòa tan hết ta bắt đầu giảm nhiệt độ hỗn hợp xuống 70-82oC, cho thêm glucose syrupA vào và tiếp tục khuấy trộn đều. Lượng đường khử khi kết thúc quá trình phối trộn ≤ 15 ÷16%. Trong quá trình hòa tan đường ta có bổ sung thêm dung dịch corn syrup vì Nếu chỉ sử dụng dung dịch saccharose để nấu kẹo thì:  Độ nhớt của syrup kẹo thấp dễ kết tinh trở lại  Khó đạt được độ khô thích hợp để bảo quản.  Đồng thời độ ngọt quá cao: gây cảm giác ngán và ăn nhiều kẹo sẽ bị thừa năng lượng dẫn đến béo phì. Nên cần phối thêm corn syrup để: chống kết tinh, thêm lượng đường khử, giảm độ ngọt, tạo cấu trúc, tăng độ nhớt. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian hòa tan đường Lượng nước hòa tan Nhiệt độ của nước dùng hòa tan. Diện tích bề mặt gia nhiệt của thiết bị. Tốc độ khuấy trộn 19 Thông số kỹ thuật của quá trình hòa tan đường Một số lưu ý trong quá trình Nếu hoà tan không triệt để, những hạt đường nhỏ còn sót lại sẽ là mầm mống phát sinh sự kết tinh trở lại khi dung dịch ở trạng thái quá bão hòa. Nếu ít nước quá thì hòa tan không hết. Nếu hòa tan với lượng nước quá nhiều thì sẽ hòa tan triệt để nhưng tốn nhiều thời gian và nhiệt năng để làm bốc hơi nước, ảnh hưởng đến hiệu suất nồi nấu kẹo, ngoài ra còn làm tăng lượng đường khử và khiến kẹo dễ chảy. Thiết bị Hình 13: Thiết bị nấu kẹo 20 2. Qui trình chuẩn bị Gelatin 2.1. Ngâm Mục đích Làm cho gelatin trương nở, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gia nhiệt hòa tan gelatin lúc sau. Yêu cầu Nước ngâm không nên dùng nước cứng. Nước ngâm gelatin phải là nước trung tính, nhiệt độ không quá 200C. Sau đó hỗn hợp được gia nhiệt lên 50-60oC Thời gian ngâm không được quá dài, dạng tấm hay mảnh thì ngâm khoảng 2h; dạng hạt hay bột thì ngâm khoảng 1h. Gelatin dùng làm kẹo không được ngâm nhiều nước quá, vì sau này khi đánh trộn không có điều kiện bốc hơi nữa, hàm ẩm trong kẹo sẽ quá cao, kẹo quá mềm, rất dễ bị biến dạng. Tỉ lệ thích hợp giữa nước và gelatin là 2/1. Nhưng do chất lượng và hình thái gelatin không đồng nhất nên lượng nước dùng cũng khác nhau. Gelatin dạng tấm cần nhiều nước nhất, dạng mảnh cần ít nước hơn, dạng hạt hay bột thì cần ít nước nhất. Ngâm xong phải đặt ở nơi nhiệt độ thấp, mát. Biến đổi Trong nước lạnh gelatin hút nước và trương nở rất nhanh. Khối luợng tăng 15 lần so với khối lượng ban đầu của chính nó. 2.2. Gia nhiệt Mục đích Giúp hòa tan hoàn toàn gelatin tạo thuận lợi cho quá trính phối trộn với syrup. Biến đổi Biến đổi vật lý: Nhiệt độ tăng, thể tích giảm. Biến đổi hóa lý: Tạo gel lỏng, độ nhớt cao. Các biến đổi khác: Không đáng kể. Thông số công nghệ Nhiệt độ lớn hơn 60oC, nhưng tránh nâng nhiệt độ quá cao vì gelatin sẽ bị phân hủy, điều này ảnh hưởng đến chất lượng của kẹo sau này. 21 3. Cô đặc: Nấu kẹo ở áp suất thường còn gọi là nấu kẹo bằng lửa trực tiếp, nguồn nhiệt thường dùng là lò khí than, nếu dùng hơi thì áp suất hơi phải tương đối cao. Thiết kế lò than tương đối đơn giản, nhưng xét về mặt vệ sinh thì lò khí than tốt hơn. Khi sử dụng lò khí than phải chú ý an toàn, thao tác theo tuần tự quy định: mở van cái cho khí than vào ống dẫn và mở van ống dẫn nhỏ để đốt lửa. Sau khi lửa cháy, đặt nồi dung dịch đường đã gia nhiệt sơ bộ