Nghiên cứu chế biến sữa khoai môn tiệt trùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TỪ KIM HUYÊN NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN SỮA KHOAI MÔN TIỆT TRÙNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Ngành CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành 08 Người hướng dẫn DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN CẦN THƠ 2007 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng i Luận văn đính kèm sau đây, với tựa đề tài: “Nghiên cứu chế biến sữa khoai môn tiệt trùng”, do Từ Kim Huyên thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Giáo viên hướng dẫn Giáo viên chấm phản biện Ths. DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN Ths. BÙI THỊ QUỲNH HOA Cần Thơ, ngày tháng năm 2007 Chủ tịch hội đồng Ts. LÝ NGUYỄN BÌNH Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ii LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cảm tạ: Cô Dương Thị Phượng Liên đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tất cả quý thầy cô Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng Trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Tất cả cán bộ quản lý phòng thí nghiệm đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài tại phòng thí nghiệm. Toàn thể các bạn lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 28 đã giúp đỡ tôi, động viên, chia sẽ trong 5 năm học tập tại Trường. Từ Kim Huyên Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iii MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ....................................................................................................... ii MỤC LỤC........................................................................................................... iii DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................v DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................vi TÓM LƯỢC ...................................................................................................... viii CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................1 1.1 Giới thiệu.......................................................................................................1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................1 1.3 Nội dung nghiên cứu......................................................................................1 CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................2 2.1 Nguyên liệu trong sản xuất sữa khoai môn tiệt trùng......................................2 2.1.1 Sữa tươi .........................................................................................................2 2.1.2 Khoai môn .................................................................................................15 2.1.3 Sắc tố anthocyanin trong thực phẩm...........................................................16 2.2 Giới thiệu cơ sở khoa học một số quá trình cơ bản trong chế biến sữa khoai môn tiệt trùng ......................................................................................................17 2.2.1 Quá trình tiệt trùng .....................................................................................17 2.2.2 Quá trình đồng hoá.....................................................................................19 2.2.3 Sự hydrate hóa và trương nở của tinh bột ...................................................20 2.2.4 Quá trình thủy phân tinh bột bằng enzyme .................................................21 CHƯƠNG III. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............27 3.1 Phương tiện nghiên cứu ...............................................................................27 3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu...............................................................27 3.1.2 Nguyên liệu dùng trong sản xuất sữa khoai môn tiệt trùng .........................27 3.1.3 Hoá chất .....................................................................................................27 3.1.4 Thiết bị, dụng cụ .........................................................................................27 3.2 Phương pháp nghiên cứu..............................................................................28 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình thủy phân khoai môn đến chất lượng sữa khoai môn tiệt trùng. ....................................................................28 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iv 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch khoai môn và sữa đến chất lượng sản phẩm....................................................................................................31 3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng cảm quan và khả năng bảo quản sản phẩm ..................................................................32 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................33 4.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học nguyên liệu.......................................33 4.2 Ảnh hưởng của quá trình thủy phân khoai môn đến chất lượng sữa khoai môn tiệt trùng ..............................................................................................................33 4.2.1 Ảnh huởng của nhiệt độ và thời gian xử lý đến hàm lượng đường khử tạo thành trong dịch thủy phân khoai môn .................................................................33 4.2.2 Ảnh hưởng của quá trình thủy phân khoai môn đến độ nhớt sản phẩm .......35 4.2.3 Ảnh hưởng của quá trình thủy phân đến giá trị cảm quan sản phẩm............37 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn dịch khoai môn và sữa đến chất lượng sản phẩm....................................................................................................................38 4.3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn dịch khoai môn và sữa đến độ nhớt và giá trị màu của sản phẩm................................................................................................39 4.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch khoai môn và sữa kết hợp với màu bổ sung đến giá trị cảm quan của sản phẩm...............................................................40 4.4 Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng cảm quan và khả năng bảo quản sản phẩm. ....................................................................................................41 4.4.1 Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến độ nhớt và màu sắc của sản phẩm ......41 4.4.2 Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến giá trị cảm quan sản phẩm .................43 4.4.3 Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến khả năng tiêu diệt vi sinh vật .............44 4.5 Kết quả phân tích thành phần hóa học của sản phẩm....................................44 CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...........................................................46 5.1 Kết luận .......................................................................................................46 5.2 Đề nghị ........................................................................................................48 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................49 PHỤ LỤC Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng v DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Một số tính chất vật lý của sữa nguyên liệu..............................................2 Bảng 2: Thành phần chất béo trong sữa bò.............................................................3 Bảng 3: Một số tính chất của chất béo trong sữa ....................................................4 Bảng 4: Thành phần hóa học của khoai môn ........................................................16 Bảng 5: Phương pháp tiệt trùng............................................................................18 Bảng 6: Kết quả phân tích thành phần hóa học của khoai môn và sữa nguyên liệu... ............................................................................................................................33 Bảng 7: Kết quả thống kê hàm lượng đường khử tạo thành sau quá trình thủy phân khoai môn ở các nhiệt độ và thời gian thủy phân khác nhau.................................34 Bảng 8: Kết quả thống kê độ nhớt của sản phẩm sau quá trình thủy phân khoai môn .....................................................................................................................36 Bảng 9: Kết quả thống kê điểm đánh giá cảm quan về hình thái (sự phân lớp) của sản phẩm theo hai nhân tố nhiệt độ và thời gian thủy phân...................................37 Bảng 10: Kết quả thống kê điểm đánh giá cảm quan về hình thái (sự phân lớp) của sản phẩm ở các chế độ thủy phân .........................................................................38 Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn dịch khoai môn và sữa đến độ nhớt và giá trị màu sắc (giá trị a) của sản phẩm ........................................39 Bảng 12: Kết quả thống kê điểm đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi, vị đối với sản phẩm ở các tỷ lệ phối trộn..............................................................................40 Bảng 13: Kết quả thống kê độ nhớt và giá trị màu sắc (giá trị L, a) của sản phẩm theo chế độ tiệt trùng............................................................................................41 Bảng 14: Kết quả thống kê điểm cảm quan về màu sắc, mùi, vị của sản phẩm tương ứng với các chế độ tiệt trùng. .....................................................................43 Bảng 15: Tổng số vi sinh vật còn lại sau quá trình tiệt trùng ở các chế độ xử lý và thời gian bảo quản của sản phẩm..........................................................................44 Bảng 16 : Kết quả phân tích thành phần hóa học của sản phẩm............................44 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng vi DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa ...........................................5 Hình 2: Cấu trúc của micelle casein ......................................................................5 Hình 3: Công thức cấu tạo của đường lactose.........................................................8 Hình 4: Cơ chế tác dụng của enzyme α-amylase lên tinh bột................................22 Hình 5: Cơ chế tác dụng của enzyme glucoamylase lên tinh bột ..........................23 Hình 6: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tốc độ phản ứng.............................24 Hình 7: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến tốc độ phản ứng..............................25 Hình 8: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tốc độ phản ứng ..............................25 Hình 9: Hệ thống Soxlet.......................................................................................27 Hình 10: Thiết bị sấy ...........................................................................................27 Hình 11: pH kế ....................................................................................................27 Hình 12: Thiết bị tiệt trùng...................................................................................27 Hình 13: Máy đo màu ..........................................................................................27 Hình 14: Thiết bị cất đạm.....................................................................................27 Hình 15: Cân điện tử............................................................................................28 Hình 16: Cân phân tích ........................................................................................28 Hình 17: Thiết bị đồng hoá ..................................................................................28 Hình 18: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 .......................................................................29 Hình 19: Sơ đồ bố trí thí nghiệm thí nghiệm 2 .....................................................31 Hình 20: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 .......................................................................32 Hình 21: Nguyên liệu khoai môn .........................................................................33 Hình 22: Khoai môn sau quá trình thủy phân ở các chế độ khác nhau ..................34 Hình 23: Đồ thị biễu diễn hàm lượng đường khử tạo thành sau quá trình thủy phân khoai môn. ...........................................................................................................35 Hình 24: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ nhớt của sản phẩm ở các nhiệt độ và thời gian thủy phân khác nhau.....................................................................................36 Hình 25: Sản phẩm với khoai môn thủy phân ở các chế độ khác nhau.................37 Hình 26: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến độ nhớt và giá trị a của sản phẩm ....39 Hình 27: Sản phẩm sữa khoai môn tiệt trùng ở các tỷ lệ phối trộn........................40 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng vii Hình 28: Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến sự thay đổi giá trị L của sản phẩm ... ............................................................................................................................41 Hình 29: Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến sự thay đổi giá trị a của sản phẩm .... ............................................................................................................................42 Hình 30: Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến độ nhớt của sản phẩm................42 Hình 31: Sản phẩm sau quá trình tiệt trùng ..........................................................43 Hình 32: Sữa khoai môn tiệt trùng dạng đóng chai...............................................45 Hình 33: Sữa khoai môn tiệt trùng dạng lon .........................................................45 Hình 34: Quy trình sản xuất sữa khoai môn tiệt trùng ..........................................47 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng viii TÓM LƯỢC Với mục đích nghiên cứu của đề tài xây dựng quy trình chế biến sản phẩm sữa khoai môn tiệt trùng có chất lượng tốt và bảo quản được thời gian dài ở điều kiện thường, phần nội dung nghiên cứu tập trung vào các vấn đề sau: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình thủy phân khoai môn đến chất lượng sữa khoai môn tiệt trùng. Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở khảo sát khả năng thủy phân khoai môn bằng enzyme ở hai mức nhiệt độ 52 ÷ 55oC, 62 ÷ 65oC với thời gian lần lượt cho mỗi chế độ nhiệt độ là 0 phút, 30 phút, 60 phút, 90 phút. Để xử lý khoai môn cho sản phẩm có hình thái tốt nhất và hiệu quả kinh tế, cần thủy phân ở nhiệt độ 52 ÷ 55oC, thời gian 90 phút (pH = 4,3 ÷ 4,5). Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch khoai môn và sữa đến chất lượng sản phẩm được tiến hành thông qua sự thay đổi tỷ lệ phối trộn dịch khoai môn thủy phân : dịch sữa là 0:100, 10:90, 20:80 và 30:70. Tỷ lệ phối trộn dịch khoai môn và sữa phù hợp cho sản phẩm là 20:80. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng cảm quan và khả năng bảo quản sản phẩm. Thí nghiệm được tiến hành ở các chế độ tiệt trùng: nhiệt độ 121oC thời gian 15 phút, nhiệt độ 121oC thời gian 20 phút, nhiệt độ 125oC thời gian 5 phút và nhiệt độ 125oC thời gian 10 phút. Chế độ tịêt trùng phù hợp cho sản phẩm nhằm kéo dài thời gian sử dụng đồng thời giữ được giá trị cảm quan tốt cho sản phẩm là ở nhiệt độ 125oC trong thời gian 5 phút. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 1 CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu Sau sữa mẹ, sữa bò là thực phẩm chứa các chất dinh dưỡng đầy đủ và cân đối nhất. Các sản phẩm từ sữa bò cũng rất đa dạng và phong phú. Từ nguyên liệu sữa bò, người ta đã tạo ra vô vàn các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái và hương vị khác nhau. Chỉ riêng những sản phẩm sữa tiệt trùng trên thị trường có thể bắt gặp: sữa tiệt trùng bổ sung thêm đường, sữa tiệt trùng bổ sung đường và bột cacao, sữa tiệt trùng bổ sung vitamin, sữa tiệt trùng bổ sung hương dâu, cam, vanile, cacao,…Sở dĩ, việc sản xuất và sử dụng rộng rãi các loại sản phẩm sữa tiệt trùng hiện nay là do: thời gian bảo quản sản phẩm có thể kéo dài đến vài tháng ở nhiệt độ phòng, toàn bộ hệ vi sinh vật và enzyme có trong sữa bị vô hoạt, đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tạo thuận lợi cho nhà sản xuất, tiết kiệm chi phí bảo quản và vận chuyển sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ bình thường. Ngày nay, khoai môn là loại cây mang tính văn hoá truyền thống, đặc biệt là văn hóa ẩm thực của người Việt Nam. Do đó, khoai môn được người nông dân trồng phổ biến cả trong vườn nhà lẫn ngoài ruộng, trên nương, ở mọi vùng sinh thái từ đồng bằng tới cao nguyên. Chính sự đa dạng về giống loài và khả năng thích nghi với mọi điều kiện sinh thái đã giúp khoai môn ngày càng có được vị trí trong việc cung cấp lương thực, thực phẩm. Tuy nhiên, khoai môn vẫn chưa thực sự có được thị thường và chế biến còn rất hạn chế do thiếu công nghệ phù hợp. Vì vậy, việc phối hợp nguyên liệu sữa và khoai môn trong việc nghiên cứu chế biến sữa khoai môn tiệt trùng là thích hợp, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của khoai môn, mang lại lợi ích cho nông dân và góp phần đa dạng hoá các sản phẩm sữa. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sữa khoai môn tiệt trùng, từ đó chọn ra các thông số thích hợp cho quá trình chế biến sản phẩm. 1.3 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát ảnh hưởng của quá trình thủy phân khoai môn đến chất lượng sữa khoai môn tiệt trùng. - Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch khoai môn và sữa đến chất lượng sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng cảm quan và khả năng bảo quản của sản phẩm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 2 CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu trong sản xuất sữa khoai môn tiệt trùng 2.1.1 Sữa tươi a. Tính chất vật lý của sữa tươi Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-carotene có trong chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng, vị ngọt nhẹ và có những tính chất được cho trong bảng 1. Bảng 1: Một số tính chất vật lý của sữa nguyên liệu Đặc điểm-tính chất Giá trị Tỷ trọng Điểm đông pH Độ acid được tính bằng độ Dornic oD Chỉ số khúc xạ ở 20oC 1,03 - 0,55oC 6,5 ÷ 6,6 16 ÷ 18 1,35 (Nguồn: Lê Thị Liên Thanh và Lê Văn Hoàng, 2005). b. Thành phần hoá học và đặc tính hóa lý của sữa tươi Về phương diện hóa lý, có thể coi sữa như một thể keo gồm các cầu béo (đường kính từ 3 ÷ 5 µm) và các mixen protein (đường kính gần 0,1 µm) trong pha phân tán là nước. Nước là thành phần lớn nhất và quan trọng nhất chiếm tỷ lệ 9/10 của thành phần sữa, còn lại tổng chất khô (chiếm khoảng 125 ÷ 130 g/lít sữa). Chất béo của sữa (váng sữa) tách ra được tính trong thành phần tổng hàm lượng chất khô có trong một lít sữa. Lượng chất béo trung bình xấp xỉ