Đồ án Nghiên cứu chế độ cô đặc nước mắm bằng phương pháp kết tinh dung môi và ứng dụng sản xuất mắm kem

được vấn đề hương, mùi. Tuy nhiên ở miền Bắc vẫn có một số cơ sở sản xuất nước mắm cô đặc để phục vụ cho quân và dân trong thời chiến. Năm 1980, khoa Chế biến trường Đại học Thủy sản đã triển khai nghiên cứu cô đặc nước mắm và đã thành công bước đầu trong việc giải quyết hai vấn đề về chất lượng đó là giảm tới mức tối đa sự hư hao của các chất dinh dưỡng và hương vị trong quá trình cô đặc đồng thời nghiên cứu phục hồi lại hương vị của nước mắm sau khi cô đặc. Năm 1981, tại Rạch Giá - Kiên Giang đã bước đầu thành công trong việc cô đặc nước mắm bằng phương pháp cô đặc sơ bộ rồi sau đó lấy lý tâm. Cuối năm 1981, sang năm 1980 một số cơ sở sản xuất nước mắm đã bước đầu sản xuất thử nước mắm cô đặc dạng kem, dạng bột và xí nghiệp sản xuất nước mắm Liên Thành ở thành phố Hồ Chí Minh đã tiến hành sản xuất thử nước mắm viên loại nhỏ. 36 Công nghệ sản xuất nước mắm cô đặc thường được tiến hành như sau [9]. Công nghệ sản xuất nước mắm cô đặc bằng nhiệt Nước mắm Sôi đều 1050C Nước mắm độ khô 65% Nước mắm độ khô 75% Nước mắm độ khô 80% Nước mắm độ khô 85% Đánh đều, gia hương vị 80-850C Cho vào khay, sấy tiếp ở 700C, 60pH Gia hương vị, đảo mạnh liện tục 80- 800C, 30pH Mắm kem Vào lọ Thành phẩm Mắm độ khô 87% Mắm bột Bao gói Mắm đặc, độ khô 85% Ra khuôn Viên nước mắm Thành phẩm Làm nguội đến nhiệt độ thường Bao gói Thành phẩm Đánh khuấy sát đáy chảo và hơi mạnh hạn nhiệt độ 90-950C Đánh khuấy 80- Bổ sung đạm, khuấy mnạh Vớt bọt, đánh Đánh khuấy 37 Quy trình công nghệ này đã được sử dụng khá nhiều trước đây và đã cho hiệu quả khá tốt nhưng vì những hạn chế về màu - mùi nên hiện nay những sản phẩm nước mắm viên và bột hầu như không được sử dụng vào sản xuất. Ngày 19/8/2004 ông Lê Văn Nam - Chủ cơ sở nước mắm Hạnh phúc cho biết qui trình sản xuất nước mắm 60 độ đạm của cơ sở vừa được cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng sáng chế độc quyền số 4037. Bằng độc quyền sáng chế “Qui trình sản xuất nước mắm có độ đạm cao” được cấp cho nhóm tác giả Lê Văn Nam, Nguyễn Quốc Hùng, Đồng Văn Nhơn. Đây là kết quả sau hơn mười năm nghiên cứu và thử nghiệm sản xuất nước mắm 60 độ đạm theo quy trình công nghệ cô đặc chân không trong điều kiện. Do lượng muối trong nước mắm ít (khoảng 20gr muối/lít) nên vị ngọt của nước mắm đậm đà hơn, mùi nhẹ hơn so với nước mắm thường. Các kết quả kiểm tra chất lượng tại trung tâm dịch vụ và phân tích thí nghiệm (sở Khoa học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh) cho biết: nước mắm 600 đạm có đến 20 acid amin(nước mắm thường chỉ có 13 loại), ví tỉ lệ độ đạm amin so với đạm toàn phần không nhỏ hơn 50%. Ngoài các chỉ tiêu về độ đạm cao, nước mắm còn chứa nhiều vitamin B và B12. Trong 100ml nước mắm có độ đạm cao, có 1 - 5 micrgam vitamin B12 (cơ thể chỉ cần 1 micrgam vitamin B12 mỗi ngày). Giá thành 1 lít nước mắm loại này là 40.000 đồng, cao gấp đôi so với loại nước mắm 400 đạm. Theo ông Nguyễn Quốc Hùng, mặc dù phương pháp này được tìm ra và thử nghiệm thành công từ khá sớm song khi thay thế cách sản xuất thủ công bằng máy móc lại không thành công. Hàng trăm mẻ nước mắm đã phải đổ đi vì bị hỏng, không ít lần cơ sở nước mắm Hạnh Phúc 38 đứng bên bờ phá sản. Phải mất thêm vài năm mày mò nghiên cứu, với sự giúp sức của các kỹ sư hóa thực phẩm - nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công dây chuyền tinh lọc nước mắm độ đạm cao. Hiện nay, dây chuyền sản xuất nước mắm có độ đạm 50-60 độ của cơ sở có thể sản xuất 1.500 lít/ngày. Hàng năm, khoảng 10.000 lít nước mắm sản xuất theo qui trình này đã được xuất khẩu sang Nhật, doanh thu từ loại nước mắm này cao gấp 4 lần so với các loại nước mắm cùng mang thương hiệu Phú Quốc. Theo phương pháp cổ truyền, nước mắm được làm từ việc lên men cá từ muối và nước. Trong điều kiện yếm khí tuyệt đối, các vi khuẩn lên men bắt đầu phân hủy Proteaza ở cá. Vì vậy, trong nước mắm, tùy loại cá mà hàm lượng đạm khác nhau. Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang tiép tục hoàn thiện để cho ra loại nước mắm có 700 đạm. Cơ sở sản xuất nước mắm Hạnh Phúc cũng đã đầu tư một phòng thí nghiệm để kiểm tra chất lượng nước mắm sau khi ra lò, đảm bảo đúng độ đạm mới được đưa vào chai. Mặc dù đã có rất nhiều cải tiến nhằm hạn chế những nhược điểm này nhưng do tất cả những nghiên cứu trên đây đều sử dụng biện pháp cô đặc nước mắm bằng nhiệt nên không tránh khỏi làm giảm hương vị và làm sẫm màu của sản phẩm. Đây là một hạn chết rất lớn của phương pháp này vì nước mắm đặc trưng ở chính hương vị nước mắm của nó. Chính vì vậy mà cần nghiên cứu cô đặc nước mắm theo một hướng khác không dùng nhiệt độ cao. Hiện nay trên thế giới đã có một số nước sử dụng kỹ thuật lạnh đông để ứng dụng vào công nghệ thực phẩm nhằm cô đặc một số sản phẩm nước quả: Phương pháp này tỏ ra rất có hiệu quả vì những lí do sau đây: 39 - Nhiệt độ cô đặc thấp (khoảng 150C) nên các chất bay hơi mất đi không đáng kể ở điều kiện nhiệt độ thấp nên các phản ứng hóa học, sinh học và các quá trình vật lí đều xảy ra rất yếu nên hiện tượng sản phẩm bị hao hụt dinh dưỡng, mất chất, biến đổi chất, biến đổi màu gần như được loại bỏ. - Hiệu quả của việc cô đặc là khá tốt do dung dịch thu được có nồng độ cao nên có thể ứng dụng trong thực tế như một khâu sản xuất bán thành phần và rất tốt trong vận chuyển. - Cô đặc được ở nồng độ khá cao (khoảng 50%) nên tạo được áp suất thẩm thấu lớn vì vậy khả năng tự bảo quản, kháng vi sinh vật cao nên sản phẩm có thể kéo dài được thời gian sử dụng và giảm chi phí bảo quản. Tuy nhiên tình hình ứng dụng kỹ thuật lạnh đông sản xuất nước mắm cao đạm còn rất hạn chế. I.6. TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN TÍNH. I.6.1. Tinh bột. Tinh bột là nguồn nguyên liệu rất phong phú. Tinh bột là nguồn cung cấp dinh dưỡng rất quan trọng đối với con người. Các loại tinh bột thường có trên thị trường là: Tinh bột ngô, tinh bột đâu xanh, tinh bột sắn, ở tinh bột dong, tinh bột khoai tây, tinh bột khoai lang, bột bắp và bột mỳ. Ngày nay với tiến độ của khoa học kỹ thuật có nhiều sản phẩm tinh bột được sản xuất từ nhiều loại củ, quả, hạt khác nhau. Tinh bột gồm hai thành phần là amiloz và amilopectin. Trong đó, amiloz cấu tạo từ các liên kết glucozit α - 1,4 mạch thẳng, có một đầu khử và một đầu không khử. Còn amilo pictin thì có cấu tạo mạch nhánh gần liên kết glucozit α - 1,4 và liên kết glucozit α-16, I.6.2. 40 I.6.2. Tinh bột biến tính. Tinh bột không biến tính khi sc trong công nghiệp thực phẩm có nhiều hạn chế đối với một số sản phẩm . Biến tính tinh bột mục đích là để tăng cường hay hạn chế bớt những tính chất cố hữu của nó nhằm thu được những tính chất mong muốn. Biến tính tinh bột là sử dụng các tác nhân khác nhau làm biến đổi cấu trúc của tinh bột. Có một số phương pháp biến tính tinh bột sau: I.6.2.1. biến tính bằng cách tạo liên kết ngang. Sự tạo liên kết ngang do tinh bột có thể coi như một kiểu hàn nhiều điểm khác nhau lại, do đó mà tăng cường các liên kết hyđro và ức chế được sự trương nở của hạt, làm tăng sức mạnh cho hạt tinh bột tương đối mềm để khi hồ hóa, sẽ trở nên sánh hơn, chắc và không bị vỡ khi thời gian nấu kéo dài, nhiệt độ cao, hoặc nhiều axit hay tác động cơ học mạnh. Do đó tạo sự thoải mái cho người sử dụng khi phối chế hay chế tác các tác phẩm. I.6.2.2. Biến tính tinh bột bằng cách hàn gắn các anion. Người ta cho khuếch tán anion vào hạt tinh bột để ngăn cản các phân tử liên kết lại với nhau thông qua lực giữa các ion cũng như nhờ vào sự án ngữ không gian. Kết quả là sẽ thu được một loại tinh bột có khả năng tạo ra hồ tinh bột rất bền, sau nhiều lần để lạnh đông rồi tan giá mà vẫn không bị thoái hóa. Do đó nó thường được sử dụng trong sản xuất lạnh động. I.6.2.3. Biến hình tinh bột bằng xử lý tổ hợp để thu nhận tinh bột keo đông. Cho vào huyền dịch tinh bột có nồng độ 24 - 250Be và có nhiệt độ 42 - 500C ( pha tibv với nước ấm có nhiệt độ 500C), dung dịch 41 HCl 10%. Khuấy đều liên tục truyền dịch tinh bột rồi cho dung dịch Kali Permanganat 5% và giữ ở nhiệt độ trên cho đén khi mất màu. Sau đó gạn và rửa tinh bột bằng nước cho đến khi nước rửa không còn phản ứng axit. I.6.2.4. Biến tính bằng oxi hóa. Để biến tính bằng oxi hóa ta có thể dùng nhiều chất oxi hóa khác nhau. Nhóm rượu bậc nhất của phân tử glucoza của tinh bột có thể bị oxi hóa trong môi trường kiềm để tạo ra những tính chất mới. Tinh bột oxi hóa có liên kết ngắn hơn tinh bột thường. Loại tinh bột này giúp cải thiện độ trắng và giảm lượng vi sinh . Hơn nữa việc kết nối hyđro sẽ làm giảm chiều hướng thoái hóa. Trong quá trình sản xuất các sản phẩm dạng keo mềm, có độ trong cao, tinh bột oxi hóa là chất làm đặc tốt nhất cho các sản phẩm dạng gel có độ cứng thấp. Mặt khác, dung dịch hồ hóa của tinh bột loại này có thể giữ được độ trong khi tồn trữ lâu dài. Do đó nó rất phù hợp với việc sản xuất công nghiệp. Trong sản xuất, tùy theo đặc tính mong muốn ở sản phẩm mà nhà công nghệ có thể lựa chọn loại tinh bột cho phù hợp. I.6.2.5 biến tính bằng axit. Phương pháp thủy phân tinh bột bằng axit đơn giản, tiết kiệm được năng lượng và điều chỉnh được độ hòa tan của tinh bột theo ý muốn. Dưới tác dụng của axit, một phần các liên kết giữa các phân tử và trong phân tử của tinh bột bị đứt làm cho kích thước tinh bột bị giảm và thu được tinh bột có những tính chất mới. Trong quá trình chế biến tinh bột thì phản ứng axit gây ra sự thủy phân liên kết glucozit trong phân tử tinh bột. 42 Tinh bột biến tính bằng axit có sự thay đổi nhiều về tính chất so với tinh bột chưa biến tính. - Nhiệt độ hồ háo cao hơn, độ nhớt của hồ tinh bột biến tính bằng axit giảm xuống do sự phá hủy vùng vô định hình giữa các miẽn của hạt và làm yếu cấu trúc của hạt rồi dẫn đến phá hủy hạt ngay cả khi trương nở không đáng kể. - Khối lượng phân tử tinh bột biến tính giảm, mức độ trùng hợp cũng giảm. - Tinh bột biến tính bằng phương pháp axit có độ bền màng gel cao nên thích hợp ứng dụng đối với các sản phẩm cần đặc tính tạo gel, tạo màng cho sản phẩm. 43 CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1. NGUYÊN LIỆU II.1.1. Nguyên liệu dùng cho sản xuất nước mắm cô đặc. Nguyên liệu sử dụng là nước mắm có độ đạm tổng số là 30g N/l, đạm amoniac là 6,6g N/l, nồng độ muối là 255g/l. II.1.2. Nguyên liệu dùng cho sản xuất nước mắm dạng kem. Để sản xuất nước mắm dạng kem, ngoài nước mắm cao đạm còn dùng một loại tinh bột cho phù hợp. Trong đề tài của em, em đã chọn 3 loại tinh bột: tinh bột ngô biến tính bằng axit, tinh bột gạo bằng xử lý tổ hợp để thu nhận tinh bột keo đông và tinh bột sắn dây được biến tính bằng axit hóa bằng gia ven. II.2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. II.2.1. Cơ sở khoa học của cô đặc băng phương pháp kết tinh dung môi. Nước nắm là dung dịch hệ 2 cấu tử dị thể gần chất tan dịch cái và dung môi nước. Trong quá trình kết tinh hệ 2 cấu tử, dung môi là nước không ạo Solvat kết tinh trước nên càng hạ nhiệt độ của hệ thì lượng nước kết tinh càng nhiều và nồng độ chất tan càng được tăng lên. Sự cô đặc bằng kết tinh dựa trên cơ sở sự thay đổi cân bằng pha khi làm lạnh hệ 2 cấu tử dị thể (không đồng nhất). Hệ này chứa các phân tử không hòa tan đóng vai trò như các chất khơi mào cho sự tăng trưởng tinh thể. Trong quá trình lạnh đông, dịch cái bị giữ lại trong pha rắn (nước đá) còn do tính chất hóa lý của dung dịch. Khi cô đặc bằng 44 phương pháp kết tinh dung môi, nếu dung dịch là hydrat hóa thì dịch cái sẽ bị phá phần tử nước bám xung quanh tạo liên kết hyđro thì không thể tách dịch cái ra được. Phần lớn dung dịch nước mắm không hydrat hóa nên có thể áp dụng phương pháp này. Khi Nhiệt độ càng thấp (<00C) thì độ hòa tan giảm, do đó nồng độ chất tan tăng lên theo giản đồ. Tại điểm 1: Trạng thái của hệ được xác định bởi nhiệt độ T1 và nồng độ X1 khi làm lạnh đến nhiệt độ bát đầu kết tinh T2 (trên đường pha lỏng) thì dung dịch chưa biến đổi pha mà chỉ trở nên bão hòa ở T3. Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ thì xảy ra quá trình kết tinh nước làm cho nồng độ dung dịch tăng lên. Khi nhiệt độ dung dịch T3 < T2 thì nồng độ của dung dịch X3 > X1. Khi giảm nhiệt độ dung dịch xuống TE thì thành phần dịch cái biến đổi dần theo đường pha lỏng AE. Tại nhiệt độ TE dung dịch bão hòa chất tan với nồng độ XE ứng với điểm T T1 T2 T3 TE 3 I 1 2 B x1 L II L+A III L+B A E III A+B x3 xE X 45 ơtecti. Dung dịch ở tecti sẽ đóng rắn đẳng nhiệt ở nhiệt độ TE dưới dạng một hỗn hợp cơ học của các tinh thể của cả 2 cấu tử. Đường đẳng nhiệt TE là đường pha rắn kết thúc quá trình kết tinh. Trong các dung dịch nước điểm ơtecti còn gọi là điểm Gryohy drat. Bảng II.1. Điểm ơtecti của một số dung dịch. (Trong nước, cân bằng với nước đá). STT Chất tan Nhiệt độ ơtecti (0C) Nồng độ ơtecti (%) 1 Na2CO3.10H2O -2.05 2 KNO3 -2.85 3 KCl -11.1 19.25 4 NaWO21/2H2O -19.9 5 NaCL.2H2O -21.1 6 NaBr.2H2O -28 7 CaCl.6H2O -55 8 Dextroza -5.5 31.7 9 Dịch bào thịt cá -20 Quá trình cân bằng lý tưởng của sự phân riêng ở đây được xem như giai đoạn kết tinh để đạt được sự cân bằng pha, còn khi phân riêng từ hệ huyền phù thì dịch cái được coi như hoàn toàn tách khỏi tinh thể nước đá. Trong các quá trình thực, nồng độ chất tan trong pha kết tinh (nước đá) luôn luôn cao hơn nồng độ cân bằng lý thuyết do một phần dịch cái bị giữ lại trong khe hở giữa các lớp tinh thể (tạp chất ngoại) 46 và bên trong bản thân từng tinh thể (tạp chất nội). Do đó luôn có sự tổn thất một phần dịch cái trong pha kết tinh. Vậy đối với dung dịch hệ 2 cấu tử dị thể nói chung và ở đây cụ thể là dung dịch nước mắm, khi hạ nhiệt độ của dung dịch thấp hơn nhiệt độ kết tinh sẽ làm dung môi kết tinh và làm tăng nồng độ của chất tan. Tùy thuộc vào lượng thu hồi và nồng độ chất tan mong muốn mà có thể chọn mức độ cô đặc cho phù hợp. Tuy nhiên nồng độ chất tan càng tăng thì nhiệt độ kết tinh lại càng giảm và do đó khi tiếp tục hạ nhiệt độ có thể hiệu quả thu hồi không tốt mà lại tốn lạnh. Vì vậy phải đặt vấn đề ở đây là phải có một chế độ cô đặc sao cho đảm bảo không tốn lạnh nhiều mà vẫn đạt khả năng thu hồi tốt. II.2.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA CÔ ĐẶC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH DUNG MÔI Quá trình cô đặc bằng phương pháp kết tinh dung môi bao gồm 2 giai đoạn là kết tinh và phân riêng. II.2.2.1. Giai đoạn kết tinh. Mục đích của giai đoạn này là tạo huyền phù có tinh thể nước đá, có kích thước từ 200 đến 400 µm. Tùy theo đặc tính pha kết tinh tạo thành người ta chia thành: Kiểu kết tinh khối và kiểu kết tinh bề mặt (kết tinh đông tuyến). a. Kết tinh khối. Đặc tính của sự kết tinh khối là sự tạo thành các tinh thể trong khắp thể tích của dung dịch khi đạt độ quá lạnh hay quá bão hòa đồng đều. Hình dạng và kích thước của các tinh thể phụ thuộc vào mức độ quá lạnh hỗn hợp, điều kiện thoát nhiệt khi kết tinh và tính chất, nồng độ chất tan. 47 Khi làm lạnh chậm, độ quá lạnh nhỏ thì tạo được những tinh thể lớn, thô có bề mặt riêng bé và dung dịch bám trên bề mặt ít. Khi tăng tốc độ thoát nhiệt, tạo được độ quá lạnh lớn trong dung dịch thì tạo được vô số mâm tinh thể nước đá, vì vậy bề mặt riêng lớn và có nhiều chất tan bị hấp phụ lên bề mặt. Hàm lượng chất tan trong tinh thể nước đá còn tăng lên khi tốc độ tăng trưởng kích thước của tinh thể vượt quá tốc độ khuếch tán trong pha lỏng do sự tăng nồng độ chất tan ở vùng gần bề mặt của tinh thể và làm giảm nhiệt độ kết tinh cục bộ. Sự tạo thành các mầm tinh thể có khi bắt đầu ở bề mặt truyền nhiệt hay trong lòng hỗn hợp tùy thuộc vào gradient nhiệt độ giữa dung dịch và bề mặt truyền nhiệt. Sự kết tinh khối có thể thực hiện trong các thiết bị có bề mặt truyền nhiệt hoặc bằng sự tiếp xúc trực tiếp giữa dung dịch và tác nhân lạnh theo chế độ làm việc gián đoạn hay liên tục. Các thiết bị dùng để kết tinh khối thường là các thiết bị dùng loại áo vỏ hay dùng kiểu ống xoắn nhúng ngập để làm lạnh. Quá trình kết tinh xảy ra khi hỗn hợp kết tinh được khuấy mạnh, gradient nhiệt độ giữa dung dịch và bề mặt truyền nhiệt rất bé làm cho các tinh thể sinh mầm và lớn lên trong lòng hỗn hợp. Nhưng cũng có khi mầm tinh thể ở bề mặt truyền nhiệt. Phần nước đá tạo thành ở bề mặt truyền nhiệt phải được cơ cấu dao cạo ra và trộn lẫn pha lỏng tạo nên hỗn hợp truyền phù ngày càng nhiều tinh thể nước đá. b. Kết tinh bề mặt (kết tinh động tuyến). 48 Đặc trưng của quá trình kết tinh bề mặt là nhiệt kết tinh được thoát qua lớp tinh thể nước đá ở trên bề mặt truyền nhiệt đổ vào môi trường làm lạnh. Trong phạm vi đề tài em chọn kiểu kết tinh khối. II.2.2.2. Giai đoạn phân riêng. Giai đoạn phân riêng là giai đoạn tách riêng pha lỏng và pha rắn, làm tăng nồng độ chất tan của dung dịch. Hiệu quả của việc phân riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như. Phương pháp phân riêng, kích thước tinh thể đá và nồng độ ban đầu của hỗn hợp… Có thể nói đây là giai đoạn quyết định hiệu quả của quá trình cô đặc bằng kết tinh dung môi. Tùy tính chất của dung dịch mà có cách phân riêng khác nhau. Đối với huyền phù và nhũ tương, phương pháp tách là lắng và lọc. Các nhũ tương có kích thước nhỏ, nước đục cùng các huyền phù khó phân ly cần được tách trên các máy ly tâm có động lực đủ lớn. Các huyền phù có nồng độ đủ lớn thường dùng lọc (lọc thường, lọc ly tâm) pha rắn được tách ra dưới dạng lớp bã phát triển phía trên vách lọc. Quá trình tách các tinh thể nước đá từ hỗn hợp huyền phù có thể bằng các phương pháp khác nhau như: lọc qua lớp tinh thể nước đá, tan giá hay ly tâm (ly tâm lọc). Quá trình này có kèm theo quá trình truyền nhiệt và chuyển khối đồng thời trong chất lỏng và trên bề mặt tinh thể. Quá trình phân riêng xảy ra 2 giai đoạn: tách tinh thể nước đá ra khỏi dịch cô và sau đó rửa tinh thể nước đá (bằng chính phần dịch chảy ra khỏi phần đá). 49 Trong qui mô phòng thí nghiệm, em sử dụng phương pháp phân riêng hệ hai cấu tử này bằng phương pháp lọc ly tâm. II.3. DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. II.3.1. Dụng cụ và thiết bị tiến hành nghiên cứu. Các dụng cụ và thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu là: - Tủ lạnh đông đạt nhiệt độ - 330C. - Thiết bị li tâm vắt. - Thiết bị vô cơ hóa mẫu đạm - Thiết bị cất đạm - Các dụng cụ như: bếp điện, buret, pipét, ống đông… - Các loại hóa chất như: taxiro, axit boric, axit sunfuaric… II.3.2. Các thí nghiệm cần tiến hành nghiên cứu. II.3.2.1. Nghiên cứu cô đặc nước mắm bằng phương pháp kết tinh dung môi. Để có thể cô đặc nước mắm ta phải làm lạnh đông sâu nguyên liệu nước nước mắm ban đầu sao cho phần dung môi (nước) kết tinh. Do nước là dung môi không tạo solvat nên khi kết tinh không kéo theo các phân tử nước mắm còn lại cùng kết tinh. Tuy nhiên đây là dung dịch thực nên không tránh khỏi tổn thất của phần chất tan kết tinh theo nước đá. Như bậy phần nước mắm còn lại do loại đi một phần nước nên có nồng độ cao hơn nên độ đạm cũng cao hơn. Trong nghiên cứu sử dụng kiểu kết tinh khối nên trong quá trình làm lạnh đông ta phải tiến hành cạo đá. Mục đích là làm tăng số trung tâm kết tinh để thúc đẩy 50 nhanh hơn quá trình kết tinh. Việc cạo đá ở những nhiệt độ khác nhau sẽ ảnh hưởng rất lớn eến hiệu suất thu hồi. Bởi vì nếu tốc độ cạo đá chậm thì trong quá trình cạo đá các tinh thể đá đã kịp tan một phần làm độ đạm của dịch thu được giảm đi, còn nếu tốc độ nhanh thì độ đạm của dịch sẽ cao hơn nhưng việc thực hiện sẽ khó khăn hơn và lượng dịch thu được sẽ không nhiều. Hơn nữa, theo đường giản đồ cân bằng pha hệ 2 cấu tử không tạo dung dịch rắn ta thấy từ một dung dịch có nồng độ nhất định, sau khi cô đặc nếu thu được dịch có nồng độ cao hơn thì lượng thu hồi sản phẩm lại ít và lượng thất thoát lớn. Do đó ta không chỉ cô đặc một lần để thu được dịch có độ đạm cao mà phải tiến hành cô đặc nhiều cấp để nâng dần nồng độ sản phẩm. Qui trình công nghệ chung trong sản xuất nước mắm cô đặc bằng phương pháp kết tinh dung môi được thể hiện ở sơ đồ sau: 51 Sơ đồ công nghệ sản xuất nước mắm cô đặc bằng phương pháp kết tinh dung môi. Giải thích sơ đồ qui trình công nghệ. Nước mắm nguyên liệu được đưa vào làm lạnh đông lần 1 (gọi là lạnh đông cấp I) ở thiết bị lạnh đông sâu (-350c). Khi bắt đầu tạo thành những tinh thể đá đầu tiên, quan sát nhiệt kế và tiến hành cạo đá. Khối nước mắm bắt đầu bước vào giai đoạn kết tinh và giảm nhiệt độ. Khi một phần lượng dịch đã kết tinh, nhiệt độ đạt đến một Nước mắm nguyên liệu Cô đặc cấp I Cô đặc cấp II Cô đặc cấp III Cô đặc cấp n-2 Cô đặc cấp n-1 Cô đặc cấp n Sản phẩm Đá Đá Đá 52 giá trị nào đó gọi là nhiệt độ ly tâm, đem khối này đưa vào thiết bị ly tâm vắt. Thiết bị li tâm vắt có hình trụ, thành được thiết kết dạng dưới. Khi li tâm phần dịch không kết tinh sẽ văng qua lưới này ra ngoài. Phần còn lại trong thiết bị li tâm là phần đá có lẫn dịch nước mắm. Thời gian li tâm tiến hành trong 5 phút và ta thu được phần dịch thứ nhớt (phần đặc nhất). Để phần đá này trong 5 phút để nhiệt độ tăng lên. Khi đó nhiệt độ vẫn thấp hơn nhiệt độ tan giá của đá nhưng lại đủ để phần mám tan ra. Tiếp tục li tâm trong 5 phút để thu được phần thứ 2 (phân loãng hơn). Phần còn lại trong thiết bị là phần đá. Đem cả 3 phần trên đi xác định hàm lượng ni tơ tổng số và ni tơ amoniac để xác định hiệu quả cô đặc. Đề tài sẽ xác định tốc độ cạo đá để tìm điều kiện đảm bảo cho cô đặc cấp I là hiệu quả nhất. Sau khi cô đặc cấp I xong, phần đá có nồng độ thấp có thể bỏ đi. Phần có nồng độ cao đem đưa vào cô đặc cấp II. Tại cấp II khảo sát thông số như trên và rút ra thông số tối ưu. Cứ như vậy ở cấp sau sẽ thu được nước mắm có độ đạm cao hơn cấp trước. Ở những cấp sau này khi phần đá kết tinh có độ đạm cao hơn có thể tận dụng đưa quay trở lại các cấp trước để tránh lãng phí. Ta biết rằng số cấp càng nhiều thì độ đạm càng tăng. Tuy nhiên khi thực hiện ở các cấp càng cao thì tốn nhiều lạnh mà khả năng tăng độ đạm chưa hẳn đã cao. Vì vậy chỉ cần thực hiện đến số cấp cô đặc hợp lý là được. 53 II.3.2.2. Nghiên cứu ứng dụng tinh bột vào chế biến nước mắm dạng kem. a. Chế biến nước mắm dạng kem Nước mắm dạng kem là sản phẩm có trạng thái sền sệt (past). Sản phẩm nước mắm dạng kem đóng tuýp rất tiện dụng trong các chuyến đi xa, picnic… Nguyên liệu sử dụng sản xuất mắm kiem ngoài nước mắm cao đạm thì còn bổ sung loại tinh bột phù hợp vào nước mắm để chuyển nước mắm từ dạng lỏng sang dạng sệt. Yêu cầu đối với loại sản phẩm này là có thể dùng làm gia vị cho các món ăn chế biến nóng hoặc dùng pha làm nước chấm. Để đáp ứng yêu cầu trên, nước mắm dạng kem phải đảm bảo các yếu tố sau: - Ở dạng kem: sản phẩm phải có trạng thái sệt, không có bọt khí, màu vàng nâu sáng, mùi thơm đặc trưng của nước mắm, độ trong cao, không bị thoái hóa trong thời hạn sử dụng và bảo quản. - Khi hòa tan: sản phẩm phải trở về trạng thái gần như ban đầu, tức độ sánh vừa phải, độ trong cao, có mùi thơm đặc trưng của nước mắm. Với những yêu cầu trên của sản phẩm, đề tài đã nghiên cứu thử hồ hóa một số loại tinh bột nước mắm, sau đó đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm thu được với các chi tiết: Trạng thái, màu sắc, mùi, vị, độ trong, nguy cơ thoái hóa, khả năng hòa tan vào nước, trạng thái khí hòa tan… b. Quy trình sản xuất tinh bột biến tính bằng oxihóa (bằng gia ven) [8] 54 Hóa chất sử dụng là dung dịch giaven có nồng độ hoạt động của Chiến lược xóa đói giảm nghèo ở Malaixia là 6%, phản ứng tạo Natri hypoclorit trong dung dịch gia ven như sau: Cl2 + NaOH
NaCl + NaClO + H2O Pha tinh bột ngô trong nước cất với nồng độ 30g/100ml. Bổ sung dung dịch NaOH 0,01N đến pH = 8,5 - 9. Sau đó cho thềm vào một thể tích dung dịch gia ven (nồng độ Chiến lược xóa đói giảm nghèo ở Malaixia rine 5,6%), khuấy đều, giữ trong 5h ở nhiệt độ phòng (20-230C). Sau thời gian biến tính, trung hòa dịch tinh bột bàng acid HCL 0,01N về pH = 6 - 6,5. Lượng Clo còn dư được tách bởi dung dịch Na2S2O3 0,1N. Rửa li tâm nhiều lần để thu tinh bột ướt, sẩy ở 35 - 400C đến độ ẩm bảo quản. C. Phương pháp biến tính tinh bột theo phương pháp axit hóa [8]. Cơ chế: Dưới tác dụng của axit, một phần các liên kết giữa các phần tử và trong phân tử tinh bột bị đứt làm cho kích thước tinh bột bị giảm đi và ta thu được tinh bột có tính chất mới. Sự thủy phân axit xảy ra theo 2 bước: - Sự tấn công trước hết vào vùng vô định hình, giàu amilopectin. Đặc biệt là những điểm phân nhánh α - 1,6 - D glucozit dễ bị tấn công. - Sau đó tấn công chậm chạp vào vùng kết tinh và vùng có tổ chức cao của amiloza và amilopectin. Biến hình tinh bột bằng phương pháp axit hóa theo sơ đồ sau: 55 Launch Internet Explorer Browser.lnk d. Biến tinh bột bằng tác nhân KMnO4 5% trong môi trường HCl 10%. Tinh bột Hòa trộn