Khoahọc và công nghệtách nước, thấmchất tan có nhiều
tiếnbộtrongnhữngnăngầnđây giúpđiềukhiểncác ộ g g g y gp
thông sốvậnhànhsaochosảnphẩmđạt đượcmụctiêu
kinh tếkỹthuật mong muốn.
•Tiến trình này có thểđượcápdụng rộng rảivào chếbiến
và bảoquảnthựcphẩmvớimụcđích nâng cao chấtlượng
và hiệuquảkinh tế.
• Đólà côngnghệít haotốn dễlàm chosảnphẩmchất Đólà côngnghệít haotốn, dễlàm, chosảnphẩmchất
lượng cảitiến.
53 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 7969 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Hiện tượng thẩm thấu và những ứng dụng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1/13/2010
1
Ẩ ẤHIỆN TƯỢNG TH M TH U
VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG
Bùi Hữu Thuận
Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm
Trường Đại Học Cần Thơ
Nguyên liệu sinh học và sự ổn định
• Các nguyên liệu được dùng làm thực phẩm,
thịt cá rau trái củ vi sinh vật v v thường, , , , , . …
chứa nhiều nước khi thu hoạch.
• Lượng nước quá nhiều này làm cho độ hoạt
động của nước (water activity, Aw) cao và
như vậy theo qui luật, các sản phẩm mau hư.
• Tách nước hay giảm Aw là phương pháp cơ
bản trong việc kéo dài thời gian sử dụng thực
phẩm.
1/13/2010
2
1/13/2010
3
1/13/2010
4
1/13/2010
5
• Có những phương pháp cơ bản để giảm
Aw:
• Lấy nước ra : người ta lấy nước ra khỏi
nông sản bằng cách làm cho nước bốc
hơi như trong trường hợp cô đặc các dung
dịch (cô đặc nước trái cây) hay lấy nước
ra bằng cách sấy thực phẩm dạng rắn
(sấy thịt, cá, rau, trái …)
Bốc hơi
1/13/2010
6
Sấy
• Thêm chất tan vào (chất làm khô thực phẩm):
Chất tan được thêm vào cũng làm giảm Aw, do
ồ ấ ếtăng n ng độ ch t liên k t với nước, và giúp bảo
quản thực phẩm.
• Bên cạnh đó chúng thêm vị vào sản phẩm, làm
các sản phẩm có hương vị tốt hơn.
• Các chất thêm có thể còn có vai trò trợ giúp bảo
quản sản phẩm nhờ các gia vị có chất bảo quản
tự nhiên như chống vi sinh vật và chống oxy hóa
v..v.. (hành, tỏi, gừng, riềng ….).
• Chất thêm được dùng nhiều nhất là muối, đường,
acid các gia vị.
1/13/2010
7
Ướp muối
1/13/2010
8
Muối phó mát
Muối phó mát kỹ nghệ
1/13/2010
9
• Kết hợp hai phương pháp: vừa lấy bớt
ớ ừ thấ hất t à để ảnư c ra, v a m c an v o s n
phẩm lâu hư, bảo vệ chất thực phẩm có
giá trị cao (vitamin, chất chống oxy hóa tự
nhiên), tăng vị, cải thiện giá trị cảm quan
cho sản phẩm. Chúng ta có thể kể đến
các sản phẩm như các thứ xốt rau, trái,
thịt khô, vịt lạp, trái cây khô, các sản phẩm
độ ẩm trung gian ...
Vịt lạp
1/13/2010
10
1/13/2010
11
Salami
1/13/2010
12
1/13/2010
13
1/13/2010
14
1/13/2010
15
• Tất cả các phương pháp trên làm cho trạng
thái thực phẩm chuyển từ vùng kém ổn định
sang vùng tự ổn định, vì thế thực phẩm sẽ
lâu hư hơn.
• Hình sau đây chỉ các trạng thái của thực
phẩm theo tọa độ phần chất khô tan, phần
nước. Theo đó vùng kém ổn định có tỉ số
hàm lượng nước và chất khô hòa tan lớn,
ngược lại vùng có tỉ số phần nước và phần
chất khô tan nhỏ là vùng ổn định hơn.
1/13/2010
16
Nước
Hướng chế biến làm
tăng sự ổn định
1
Vùng kém ổn
định
Chất khô tan
Vùng tự ổn địnhChất khô
không tan
10
Thành phần thực phẩm và ổn định
• Sản phẩm độ ẩm trung gian, một thể loại sản phẩm
không rất khô, không quá ướt, khá lâu hư được
ể ề ếphát tri n nhi u trên th giới vừa đáp ứng được yêu
cầu cảm quan vừa đáp ứng được yêu cầu bảo quản
được xem như là thành tựu của sự hiểu biết về bảo
quản thực phẩm.
• Kỹ thuật bảo quản gắn liền với các sản phẩm loại
này là kỹ thuật rào cản (hurdle technology), ở đó
việc dùng tổng hợp các phương pháp bảo quản,
mỗi biện pháp ức chế một số loại hư hỏng, liều
dùng của từng biện pháp riêng lẽ không mạnh lắm
chưa đủ ngăn cản sự hư hỏng nhưng nếu kết hợp
lại với nhau, chúng có giá trị phối hợp, bảo vệ được
thực phẩm.
1/13/2010
17
• Theo phương pháp này, các biện pháp
bả ả dù h hà t á h đo qu n ng n ẹ n ng, r n ược
các qui định về hàm lượng chất bảo quản,
nhưng kết hợp chúng lại có hiệu quả trong
bảo quản và làm cho tính chất dinh dưỡng
và cảm quan của thực phẩm tốt hơn.
Công nghệ rào cản
1/13/2010
18
• Đối với thực phẩm mà cấu trúc là những
khối Khi muốn đưa chất thêm vào cũng như.
lấy nước ra, khuếch tán là cơ chế của các
tiến trình này.
• Nhiều năm qua với sự phát triển công nghệ,
các nhà khoa học trên toàn thế giới đã nhận
ra nhiều điều mới về tiến trình này. Nhiều
nghiên cứu đã được thực hiện tại nhiều nước
trên thế giới để hiểu thêm tính chất của hiện
tượng và ứng dụng chúng.
• Tác dụng của các loại chất tan, phân tử khối
hất t ồ độ hiệt độ t tác an, n ng , n , sự ương c
của các chất tan, áp suất, điện trường, và
các loại cấu trúc của nguyên liệu thực phẩm
được nghiên cứu trên sự thấm, độ sâu
thấm, phân bố chất tan nồng độ theo không
và thời gian v..v.. Sự hiểu biết về tiến trình
thẩm thấu ngày một nhiều.
1/13/2010
19
• Thêm vào đó sự hiểu biết và thành công của
kỹ nghệ chế tạo màng lọc phân tử cũng đã làm
cho công nghệ này có thêm những ứng dụng
mới, khắp các tiến trình chế biến và bảo quản
thực phẩm.
• Nhờ hiểu biết khoa học, tiến bộ kỹ thuật, sự
tiến bộ trong giải thuật các phương trình
truyền rất phức tạp nhờ máy vi tính v...v... giúp
người ta có thể hiểu, giải các bài toán chính
xác và mô phỏng tiến trình, tiến đến điều khiển
được tiến trình tách nước và thấm như mong
muốn.
Lọc tiếp xúc
1/13/2010
20
Khuếch tán và thẩm thấu
• Khi vật chất hiện diện có nồng độ khác
nhau một hiện tượng tự nhiên xảy ra để,
điều hòa lại nồng độ gọi là sự khuếch tán.
• Trong hiện tượng này chất khuếch tán di
chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có
nồng độ thấp. Những chất khác cũng sẽ
chuyển động ngược lại để điều hòa nồng
độ. Những hiện tượng này xảy ra mạnh
mẽ trong thể lỏng và trong thể khí
Hiện tượng khuếch tán vật chất
1/13/2010
21
Khuếch tán đường trong nước
Khuếch tán chất màu
1/13/2010
22
• Nếu hiện tượng này xảy ra ở một nơi bị ngăn
cản bởi các màng tự nhiên hay nhân tạo ở đó
các màng này chỉ cho phép những phân tử nhỏ
đi qua, những phân tử lớn hơn không qua
được, hiện tượng này phụ thuộc vào kích thước
các phân tử, nó gọi là thẩm thấu nếu như chỉ
cho nước đi qua và thẩm phân nếu như cho
ấthêm một cỡ nào đó các ch t tan lớn hơn đi
qua.
• Hiện tượng như vậy thường gặp ở trong cơ thể
sinh vật hay ở nông sản thực phẩm.
Màng và sự khuếch tán
Vai trò của màng, loại màng quan trọng trong sinh học, tự
nhiên, kỹ thuật v..v..
1/13/2010
23
Khuếch tán qua màng tế bào
Tế bào, mô luôn hiện hữu trong sinh giới tạo một thế hóa học và chọn
lọc sự khuếch tán
Khuếch tán thẩm thấu là cơ chế vận chuyển
quan trọng qua các màng tế bào sinh học
Mỗi tế bào, mô (phổi, thận, ruột v..v..) luôn luôn xảy ra hiện tượng khuếch
tán để điều hòa sự sống
1/13/2010
24
Khái niệm về thẩm thấu
• Thẩm thấu là một hiện tượng, một khi có một
sự khác biệt nồng độ (hay chính xác hơn,
một khác biệt của hoạt tính hóa học của dung
môi) làm cho dung môi (nước) đi xuyên qua
một màng có tính chất thấm dung môi tốt hơn
chất tan. Màng đó gọi là màng bán thấm.
• Thẩm thấu là một trường hợp đặc biệt của
khuếch tán. Đó là sự khuếch tán qua màng
bán thấm ở đó nước có thể thấm qua màng,
các chất tan khác không qua màng được
Thẩm thấu
• Thẩm thấu là một sự vận chuyển của nước
ngang qua một màng bán thấm từ phía có nồng
độ nước cao hơn đến phía có nồng độ nước
ấth p hơn.
• Quan niệm “nồng độ nước” - Sự hòa tan thêm
chất tan vào nước sẽ hạ thấp nồng độ nước
trong dung dịch so với nồng độ nước trong nước
tinh khiết. (Nghĩa là nồng độ của nước trong
nước tinh khiết là 55.5 M (1000/18). Nồng độ của
nước trong một dung dịch glucose 1 M là 54.5 M
(55.5 - 1). Nói cách khác chất tan (glucose) sẽ
làm loãng hay thay thế phân tử nước và làm
giảm nồng độ nước).
1/13/2010
25
Thẩm thấu
• Khi hai dung dịch có nồng độ chất tan khác
nhau phân tách nhau bởi màng bán thấm nước,
từ dung dịch loãng sẽ qua màng bán thấm vào
dung dịch đậm đặc hơn để giảm gradient nồng
độ.
• Sự di chuyển nước sẽ ngưng khi nào nồng độ
của hai dung dịch bằng nhau.
Thể tí h ủ hầ d dị h l ã ẽ iả l i• c c a p n ung c o ng s g m ạ
và thế tích của phần dung dịch đậm đặc sẽ tăng
lên sau khi tiến trình chấm dứt.
Thẩm thấu
1/13/2010
26
Áp suất thẩm thấu
• Áp suất thẩm thấu là áp suất phải tác động vào
phía dung dịch nồng độ chất tan cao để ngăn
cản sự chảy dung môi (nước) vào đó. Áp suất
thẩm thấu của một dung dịch tỉ lệ trực tiếp nồng
độ chất tan và tỉ lệ nghịch với nồng độ nước của
dung dịch đó.
• Tổng quát áp suất thẩm thấu của một chất lỏng,
đo khả năng giữ hay lấy nước khi dung dịch này
ngăn cách với nước bởi một màng bán thấm.
Áp suất thẩm thấu
1/13/2010
27
Quan hệ giữa độ thẩm thấu của dung dịch tế
bào và độ thẩm thấu của chất quanh tế bào
• Đẳng trương (Isotonicity): Nếu đặt các tế bào máu trong
dung dịch glucose 300 mM hay dung dịch NaCl 150 mM
(300 mOsm/l), các tế bào này không trương cũng không co.
• Ưu trương (Hypertonicity): dung dịch glucose 400 mM
hay dung dịch NaCl 200mM sẽ gây ra sự co tế bào khi nước
thoát ra khỏi tế bào.
• Nhược trương (Hypotonicity): dung dịch glucose 100 mM
hay dung dịch NaCl sẽ làm cho tế bào trương lên do nước đi
vào tế bào .
• Độ thẩm thấu của các tế bào sinh học cũng khác nhau. Các
động vật sống ở biển, nồng độ muối thậm chí rất cao và các
vi sinh vật sống trong dung dịch đường có độ thẩm thấu cao
hơn các sinh vật bình thường..
Dung dịch ưu trương, đẳng trương, nhược trương
đối với tế bào máu người
• Dung dịch đẳng trương (dung dịch
0.9% NaCl - “nước muối sinh lý" - có
thể được dùng để đưa thuốc vào
mạch máu hay giữ các mô và tế bào
bên ngoài cơ thể. Dung dịch ưu
trương và nhược trương không thích
hợp trong mục đích này.
• Nước muối sinh lý hay dung dịch
glucose 5.4%, có thể được dùng để
đ à h á ấ ớ àưa v o mạc m u, cung c p nư c v
năng lượng cho các bệnh nhân không
thể ăn uống sau khi phẫu thuật.
1/13/2010
28
Thẩm thấu với tế bào động và thực vật
Thẩm thấu không màng tế bào
• Trong việc nghiên cứu thẩm thấu trên gel
R lt W k (1994) hú t ì h ằagar, aou ac p c r n r ng
các thực phẩm không màng tế bào như
gel agar cũng xảy ra hiện tượng tách
nước thẩm thấu tương tự. Tiến trình thoát
nước và tăng đường sinh ra những lớp có
tính chất như rào cản ngăn sự thấm
đường nhưng ít ngăn cản hơn sự thoát
nước.
1/13/2010
29
Động lực và trở lực của tiến trình
• Động lực của tiến trình này thường được xem
là gradient nồng độ của các chất trong hệ thống
khuếch tán.
• Trở lực của tiến trình cũng thể hiện qua các
thông số về tính chất truyền của vật chất như
hệ số truyền vật chất của dung dịch thẩm thấu
hay hệ số khuếch tán hiệu quả của vật liệu sinh
học.
• Đã có nhiều nghiên cứu trong các lĩnh vực này
để tiếp cận hiện tượng và mô hình hóa các
trường hợp riêng rẽ để dùng trong những áp
dụng kỹ nghệ mang lại những lợi ích về phẩm
chất, năng suất, hiệu quả trên toàn thế giới.
1/13/2010
30
Mô hình truyền vật chất
lớp film
Cs
C1
ư
ờ
ng
C∞= hằng số Lát cắt
ố
i x
ứ
ng
Um
M
ặt
p
hâ
n
ch
ia
N
ồ
ng
đ
ộ
đ
ư
½ bề dầy (e/2)
Đường
M
ặt
đ
Nước
Co
Um
x
M
• Hệ số truyền vật chất bên ngoài dung dịch
phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ và tốc độ
hả đ Bùi à á ộ (2009) ác y ược v c c c ng sự x c
định qua việc thiết lập một hệ thức gồm
các số không thứ nguyên Sherwood,
Reynolds và Schmidt tuần tự đối với
saccharose và nước trong các dung dịch 2
cấu tử đậm đặc.
Shs = 1.3 Re0.5 Scs0.15 và
Shw = 0.11 Re0.5 Scw0.5
(Bùi và các cộng sự, 2009)
1/13/2010
31
• Hệ số khuếch tán hiệu quả bên trong vật
liệ i h h (D ) ũ đ á đị hu s n ọc eff c ng ược x c n
trên nhiều loại vật liệu thực phẩm như táo
(Kaymak-Ertekin and Sultanoglu, 2000),
xoài (Giraldo và các cộng sự , 2003), cà
chua (Bùi và các cộng sự, 2009) ...
Khác biệt nồng độ là thế năng lượng
• Sự khác biệt nồng độ là động lực của sự
di chuyển phân tử tạo sự chuyển động,
vật chất, thay đổi thể tích như vậy nó có
thể phát ra công.
• Sự khác biệt nồng độ có thể được dùng
như một nguồn năng lượng để vận hành
những bơm công suất cực nhỏ ổn định áp,
dụng trong việc lấy mẫu hay tiêm liên tục
các vật liệu vào các nơi mong muốn.
1/13/2010
32
khác biệt nồng độ sinh năng lượng
Bơm thẩm thấu
1/13/2010
33
Lấy mẫu nhỏ theo thời gian
Chế tạo bơm thẩm thấu
1/13/2010
34
• Sự khác biệt nồng độ muối trong nước biển
và nước sông là một nguồn năng lượng tự
nhiên vô tận có thể lợi dụng để phát năng
lượng.
• Dùng năng lượng nồng độ là một cách để tiết
kiệm năng lượng trong chế biến thực phẩm,
đặc biệt là các tiến trình cần năng lượng cao
như tách nước ở dạng hơi trong tiến trình
sấy và tiến trình bốc hơi đang được thế giới
nghiên cứu và ứng dụng.
ấ ở ỏ• Do nước được l y ra dạng l ng, năng
lượng cần cho tiến trình này được giảm thiểu
rất đáng kể so với lấy nước ra ở dạng hơi.
1/13/2010
35
• Trong những năm gần đây, giá năng
lượng tăng cao và có khuynh hướng dài
hạn là tăng cao thêm nữa, công nghệ chế
biến sử dụng ít năng lượng có một ưu thế
để cạnh tranh so với những tiến trình tách
nước khác.
• Sự khác biệt năng lượng theo các phương
pháp khác để tách 1 kg nước được cho ở
bảng sau (Dalla Rosa và Giroux, 2001)
Tiêu thụ năng lượng (kJ/kg H2O) (Dalla Rosa và Giroux,
2001)
Tiến trình tách nước 20 oC 30 oC 40 oC 70 oC
Tách nước thNm thấu 2 700 1300
Tá h ớ thN thấ + 2110 3400 4000c nư c m u
cô đặc lại
Sấy bằng không khí - - 8000 -
9500
1/13/2010
36
Thẩm thấu ngược
• Thẩm thấu ngược là một tiến trình thẩm thấu ở đó
nước di chuyển theo chiều hướng ngược lại trong
thẩm thấu tự nhiên.
• Khi người ta tác động một ngoại lực bằng cách
dùng bơm để tạo áp suất cao đủ thắng được áp
suất thẩm thấu, nước sẽ di chuyển từ nơi có nồng
độ chất tan cao đến nơi có nồng độ chất tan thấp.
• Tiến trình này có nhiều ứng dụng để cô đặc sữa cô,
đặc nước trái cây … mà không dùng đến nhiệt độ
cao để bốc hơi. Tiến trình này đảm bảo giữ được
phẩm chất các vật chất nhạy cảm đối với nhiệt độ
cao và tiết kiệm năng lượng.
• Những nơi mà dân cư sống gần biển chỉ
có nước mặn như tàu đánh cá xa bờ hải,
đảo, cần có nước ngọt để ăn uống và sinh
hoạt, người ta có thể áp dụng kỹ thuật
thẩm thấu ngược để sản xuất nước ngọt
từ nước biển với chi phí năng lượng thấp.
• Tiến trình này đã thực hiện thành công ở
qui mô kỹ nghệ trên đất liền và qui mô nhỏ
trên các con tàu nhỏ đi biển.
1/13/2010
37
• Nhiều tiến trình áp dụng khác dựa vào các
tiế t ì h à để l i i i h ật l i hấtn r n m ng oạ v s n v , oạ c
tan, làm đậm đặc các chất có giá trị trong
nhiều mục đích khác nhau.
1/13/2010
38
Loại màng lọc
• Áp dụng vào tiến trình thấm chất tan và
tách nước thực phẩm
• Do phần lớn các tiến trình chế biến thực
phẩm hầu như có thấm, thoát các chất tan
(muối, đường) chất thêm (polyphosphate,
sulfite, chất bảo quản …), các gia vị và tách
nước. Có rất nhiều nghiên cứu tiến trình
thẩm thấu để chế biến và bảo quản thực
phẩm trong mục đích kéo dài thời gian bảo
quản, bảo vệ những chất có giá trị, cải thiện
tính chất của sản phẩm.
1/13/2010
39
• Dung dịch có áp suất thẩm thấu cao như
đường muối được dùng trong chế biến thực,
phẩm để lấy nước từ tác nguyên liệu thực
phẩm như thịt, cá, trái và rau. Chúng không bị
hạn chế bởi các luật về chất thêm thực phẩm.
• Sự thấm, thoát các chất thêm khác trên thực
phẩm cũng cần hiểu tốt để sử dụng có hiệu
quả (polyphosphate, citrate, sulfite, SO2, chất
bảo quản …) và quản lý phẩm chất thực phẩm
không vi phạm các qui định và luật thực phẩm
về chất thêm.
• Hiện nay việc sử dụng các loại chất thêm
à th ờ đ là th ki h hiện y ư ng ược m eo n ng m,
người sử dụng không quản lý được tiến
trình sẽ đương nhiên dẫn đến việc sử
dụng không hợp lý vừa hao phí (tốn kém),
vừa vi phạm an toàn thực phẩm.
1/13/2010
40
• An toàn vi sinh vật
Các dung dịch thẩm thấu có A thấp và vận• w
hành ở nhiệt độ thấp, thậm chí nhiệt độ lạnh
để làm an toàn tiến trình xử lý, ức chế các vi
sinh vật gây hại.
• Những phương pháp khác như pH, thanh
trùng được vận dụng để điều hành lâu dài...
mà an toàn về mặt vi sinh vật. Phương pháp
tách nước thẩm thấu như vậy tốt về mặt an
toàn vệ sinh thực phẩm.
• Bảo vệ chất chống oxy hóa
Các chất chống oxi hóa ngày nay được được•
thế giới quan tâm vì khả năng ngăn chận các
bệnh mãn tính mà nguyên nhân do các gốc
tự do xuất hiện trong quá trình sống. Các
chất quí giá này dễ bị hư hỏng do tiếp xúc
với không khí khi chế biến. Chúng có thể
được gìn giữ tốt hơn nếu tiến trình chế biến
thực hiện trong điều kiện chân không, vắng
mặt của oxygen.
1/13/2010
41
• Môi trường thẩm thấu cũng có thể xem là một môi
trường hầu như vắng mặt oxy mà không cần các
thiết bị chịu chân không, máy bơm chân không và
các vận hành phức tạp do chân không.
• Do đó công nghệ thẩm thấu là phương thức ít tốn
kém mà vẫn đạt được yêu cầu bảo quản chất chống
oxy hóa. Các carotenoids như lycopene, β-carotene
gần như nguyên vẹn trong các tiến trình tách nước
thẩm thấu vừa giữ màu sắc tươi đẹp vừa bảo vệ
toàn vẹn tính chất chức năng. Tiến trình thẩm thấu
còn có tác dụng bảo vệ clorophyll, vitamin C trong
quá trình tồn trữ sản phẩm.
Bảo vệ chlorophyll
1/13/2010
42
Bảo vệ vitamin C trong tồn trữ lạnh
• Vì vậy tách nước thẩm thấu là công nghệ
ầ hiê ứ để hế biế á thc n ng n c u c n c c ực
phẩm chức năng ở những nguyên liệu rau
quả củ đặc biệt của Việt nam để có thể
bán chúng sang các nước mà điều kiện
khí hậu không thuận lợi cho sự phát triển
các nguyên liệu này.
1/13/2010
43
• Kết hợp khác với tiến trình thẩm thấu
D á d dị h đ ờ à ối h• o c c ung c ư ng v mu c ưa
thể hạ thấp Aw của sản phẩm đến mức tự
ổn định, các sản phẩm sau các tiến trình
xử lý thẩm thấu mặc dầu có phẩm chất
dinh dưỡng tốt, và kéo dài đời sản phẩm
thêm một thời gian nhưng nếu muốn sản,
phẩm ổn định lâu hơn, cần dùng thêm các
phương pháp bảo quản khác.
• Các phương pháp có thể được dùng kết
h là hiệt độ thấ th h t ù ấ khôợp n p, an r ng, s y
hay kết hợp thêm các rào cản bảo vệ thực
phẩm khác như: pH, nhiệt độ, chất bảo
quản, bao gói ... để cho thực phẩm lâu hư
hỏng hơn. Các sản phẩm loại nầy hầu hết
đều có phẩm chất cải thiện.
1/13/2010
44
• Một vài thành tựu của tách nước thẩm thấu
• 3.1 Chế biến rau trái khô
• Hầu hết các sản phẩm rau trái khô áp dụng công
nghệ thẩm thấu trong giai đoạn đầu để lấy một
lượng lớn nước ra, ít tốn năng lượng sấy và phẩm
chất sản phẩm được cải thiện. Các sản phẩm này
đã có một thị trường rộng rải trên thế giới như đu
đủ, xoài, khóm, cà rốt, ổi, cà chua ...
Bê h tiết kiệ ă l i tă hất• n cạn sự m n ng ượng, g a ng c
lượng cảm quan, áp dụng tiến trình còn giữ được
tốt các chất chống oxy hóa trong khi sản xuất và
còn giữ tốt hơn sau khi sản xuất.
1/13/2010
45
Khóm sấy
• Bảo vệ lycopene của tiến trình thẩm thấu
• Trong nghiên cứu về sự biến đổi của lycopene và
các dạng đồng phân của lycopene trong quá trình
tách nước cà chua bằng cách sấy chân không,
tách nước thẩm thấu và kết hợp, các nhà nghiên
cứu đã thấy rằng lycopene được bảo vệ tối đa ở
dạng tự nhiên trans-lycopene khi xử lý thẩm thấu
trong dung dịch saccharose, không biến dạng
thành cis-lycopene so với phương pháp sấy chân
không và sấy bằng không khí nóng (Shi và các
cộng sự 1999). Do đó màu của cà chua tách nước
thẩm thấu đỏ đẹp như cà chua tươi nguyên liệu.
1/13/2010
46
Mẫu cà chua Tổng số
lycopene
Mất
lycopene
(%)
Trans-
Isomers
(%)
Cis-
isomers
(%)
Thành phần lycopene ở các sản phẩm cà chua theo công nghệ tách
nước (Shi và các cộng sự, 1999)
Cà chua tươi 755a 0 100 0
Xử lý thNm thấu 755a 0 100 0
ThNm thấu + sấy
chân không
737b 2.4 93.5 6.5
ấS y chân không 731c 3.2 89.9 10.1
Sấy bằng không khí 726d 3.9 84.4 16.6
Số liệu trình bày là trung bình của 3 lần lặp lại
Các chữ không giống nhau ở cột là khác nhau với mức ý nghĩa (P
< 0.01)
• Lycopene là chất thực phẩm chức năng có khả năng
ngăn cản gốc tự do mạnh mẽ nhất, được xem là có
khả năng ngăn chận các bệnh ung thư, đặc biệt là
th t ế tiề liệt (R d R 2007)ung ư uy n n ao an ao, .
• Ngăn chận sự hư hỏng và thu nhận tối đa loại
carotenoid này có ý nghĩa trong chế biến thực phẩm
giàu carotenoids. Lycopene tập trung chủ yếu ở phần
da của cà chua.
• Các tiến trình cô đặc hiện nay loại bỏ vỏ trong công
đoạn tách vỏ vì nó làm cản trở các hệ thống truyền
nhiệt để bốc hơi.
• Nói cách khác công nghệ hiện tại loại phần có giá trị
chức năng nhất của cà chua. Vì thế chế biến phần
thải bỏ của kỹ nghệ cà chua để sản xuất lycopene
đang được quan tâm thực hiện trên thế giới.
1/13/2010
47
• Thí nghiệm thẩm thấu cà chua cho thấy công
nghệ này có thể loại ra trên 75% nước, sản
phẩm này đủ để pha chế xốt mà không phải
dùng công nghệ bốc hơi. Hơn nữa toàn bộ
phần vỏ có thể giữ nguyên trong sản phẩm
làm cho sản phẩm đẹp hơn và nhiều dinh
dưỡng chức năng hơn.
• Với cách làm như vậy, chúng ta có thể áp
dụng để tách nước các trái cây khác thành
những sản phẩm có ích giàu dinh dưỡng mà
ít hao tốn năng lượng.
Bảo vệ all-trans-lycopene
1/13/2010
48
Màu sắc cà chua
• Mô hình hóa tiến trình thẩm thấu
• Tiến trình thẩm thấu được nghiên cứu với hy vọng
mô tả tiến trình bằng một mô hình toán học để dự
đoán thành công sự biến đổi nồng độ các chất
trong quá trình xử lý. Mô hình đầy đủ bao gồm sự
khuếch tán qua lớp film ở mặt phân chia pha và
sự khuếch tán bên trong vật liệu thực phẩm.
• Các tính chất khuếch tán được thể hiện trên các
thông số của vật liệu (dung dịch và thực phẩm)
chúng được giải quyết thành công trên hệ thống
đường saccharose đậm đặc và cà chua.
1/13/2010
49
C∞= hằng số
lớp film
Lát cắt
Mô hình toán học của khuếch
tán nước và đường trong tiến
trình thẩm thấu
k(C∞-Cs) = -Deff(δC/δx)s
(δC/δt) = Deff(δ2C/ δx2) (luật Fick 2)
ố ề ấ
Cs
C1
ộ
đ
ư
ờ
ng
Đường ặt
đ
ố
i x
ứ
ng
Um
M
ặt
p
hâ
n
ch
ia
k : hệ s truy n vật ch t
C∞ : nồng độ vật chất của dung
dịch
Cs: nồng độ vật chất ở bề mặt
Deff : hệ số khuếch tán hiệu quả
x: tọa độ không gian theo hướng
khuếch tán
N
ồ
ng
đ
ộ
½ bề dầy (e/2)
M
ặ
Nước
Co
Um
x
• Sự di chuyển của cả hai loại cấu tử nước
à đ ờ t ật liệ đ hứ tỏ làv ư ng rong v u ược c ng
chảy theo kiểu khuếch tán chứ không phải
chảy toàn khối (Bùi và các cộng sự, 2009).
Hệ số khuếch tán hiệu quả trong vật liệu
cà chua của đường và nước được xác
định là chỉ tùy thuộc vào nhiệt độ thẩm
thấu (Bùi và các cộng sự, 2009).
1/13/2010
50
• Với những hiểu biết mới nhất đó, công nghệ tách
nước thẩm thấu cà chua được mô phỏng thành
công bằng luật khuếch tán Fick 2, áp dụng có lớp
film ở mặt phân chia pha, và có tính đến sự co rút
vật liệu với 5 thông số vận hành nồng độ, nhiệt độ,
bề dày, tốc độ dung dịch thẩm thấu và thời gian
xử lý (Bùi và các cộng sự, 2009).
• Kết quả này đúng hơn và bao quát hơn những kết
quả trước đây, vì lời giải trước cho rằng sự chảy
của lưu chất không ảnh hưởng đến quá trình
thấm, bỏ qua sức cản ngoại và sự co rút.
• Sự chính xác của kết quả dự đoán bằng mô
hình và kết quả thực nghiệm còn cho thấy và
giải thích được bằng mô hình tại sao khi
ngâm trong dung dịch đậm đặc đường thấm
vào ít hơn so với dung dịch loảng (Bùi và các
cộng sự, 2009).
• Quan sát này đã được phúc trình bởi vài tác
giả trước đây (Raoult Wack 1994, Kaymak-
Ertekin và Sultanoglu, 2000). Kết quả này
hứa hẹn có những ứng dụng vào qui mô
nghiên cứu pilot và sản xuất.
1/13/2010
51
Chế biến thịt thẩm thấu của Cty
OSMOFOOD
• Ngâm trong bể tách nước thẩm thấu để thịt khô lại và lên màu
trong thời gian chừng 3 giờ
Máy thẩm thấu màng liên tục
1/13/2010
52
Sản phẩm thịt thẩm thấu
Cá khô thẩm thấu
1/13/2010
53
• Kết luận
• Khoa học và công nghệ tách nước, thấm chất tan có nhiều
tiến bộ trong những năn gần đây giúp điều khiển các
thông số vận hành sao cho sản phẩm đạt được mục tiêu
kinh tế kỹ thuật mong muốn.
• Tiến trình này có thể được áp dụng rộng rải vào chế biến
và bảo quản thực phẩm với mục đích nâng cao chất lượng
và hiệu quả kinh tế.
• Đó là công nghệ ít hao tốn dễ làm cho sản phẩm chất, ,
lượng cải tiến.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 56_Tham thau va ung dung.pdf