Công nghệ chế biến bánh biscuit

Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 1 Bài 1 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BÁNH BISCUIT Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 2 I. TỔNG QUAN 1.1. Cây lúa mì Lúa mì là một trong những cây lương thực phổ biến trên thế giới (cùng với gạo và ngô). Nó là lương thực chính của gần một nửa dân số thế giới. Phân loại khoa học của cây lúa mì như sau:   Họ (Family) Poaceae (Hòa thảo)   Phân họ Pooideae   Tộc (Tride) Triticeae (Hordeae)   Chi (Genus) Triticum   Loài (Species) Triticum aestivum Hình 1.1: Bông lúa mì 1.1.1. Trồng trọt - Lúa mì thích hợp với điều kiện khí hậu lạnh, ẩm thấp. Do đó, nó thường được trồng ở những nước như Trung Quốc, Nga, Mỹ, Canada, Úùc, Aán Độ, Pháp, Đức, các nước thuộc Liên Xô cũ, - Cây lúa mì mỗi năm chỉ trồng được một vụ (vụ mùa đông hoặc vụ mùa xuân). Trong đó: Ÿ Lúa mì mùa đông được gieo trồng vào cuối thu và gặt vào mùa hènăm sau. Ÿ Lúa mì mùa xuân được gieo trồng vào mùa xuân và gặt vào cuối mùa hè. - Thông thường, người ta thường trồng vào vụ mùa đông vì lúa mì mùa đông có năng suất cao hơn. 1.1.2. Phân loại 1.1.2.1. Theo độ cứng của hạt Gồm lúa mì cứng và lúa mì mềm. v Lúa mì mềm Ÿ Là loại lúa mì được trồng phổ biến nhất (chiếm 86 ¸ 89% diện tích lúa mì thế giới). Hạt lúa mì mềm có hình dạng gần như bầu dục, màu trắng ngà hoặc hung hung. Ÿ Nội nhũ của lúa mì mềm có thể trong, đục hay nửa đục. Ÿ Hạt lúa mì mềm có một vết lõm sâu dọc theo thân hạt. v Lúa mì cứng Ÿ Diện tích trồng chiếm khoảng 11 ¸ 13% diện tích lúa mì thế giới. Ÿ Hạt lúa mì có dạng thuôn dài, có màu vàng rơm hay đỏ hung. Ÿ Lúa mì cứng có độ trắng rất cao, thường khoảng 95 ¸ 100%. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 3 1.1.2.2. Theo màu sắc của vỏ cám Gồm lúa mì màu đỏ, lúa mì màu trắng, lúa mì màu hổ phách hay lúa mì màu đỏ đậm. Bảng 1.1: Phân loại theo màu sắc của một số loại lúa mì STT Loại lúa mì Nguồn gốc Màu 1 2 3 4 5 6 7 8 Domestic Common Wheat (Dom) Western White (WW) Hard Winter (HW) Dard Nonhem Spring (DNS) No. 1 Canada Western Red Spring (ICP) Canadian Amber Durum (Durum, WAD) Prime Hard (PH) Australia Standard White (ASW) Nhật Mỹ Mỹ Mỹ Canada Canada Úc Úc Đỏ Trắng Đỏ Đỏ Đỏ Hổ phách Trắng Trắng 1.1.2.3. Theo độ đục Gồm lúa mì trắng trong và lúa mì bị bạc. 1.2. Bột mì Bột mì là được làm từ hạt lúa mì bằng cách loại lớp vỏ ngoài và phôi, sau đó nghiền tinh. Tùy thuộc vào giống, phương pháp trồng trọt và điều kiện khí hậu mà chất lượng của nguyên liệu lúa mì khác nhau. Ở một mức độ nào đó, người thợ xay bột có thể chọn hạt lúa mì để tạo bột với những đặc tính mong muốn nhưng những điều kiện trong máy xay cũng tác động đến chất lượng bột mì tạo thành. 1.2.1. Thành phần hóa học của bột mì 1.2.1.1. Glucid Glucid chiếm từ 70 ¸ 90% chất khô của bột mì. Trong đó, tinh bột chiếm khoảng 80% glucid bột mì. Ngoài ra, trong thành phần glucid bột mì còn có chứa các hợp chất khác như dextrin, pentozan, cenlulose và hemicenlolose. v Tinh bột Ÿ Là thành phần quan trọng nhất của bột mì, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của bột nhào sau này. Ÿ Tinh bột lúa mì có cấu trúc dạng hạt tròn với kích thước hạt từ 5 ¸ 50 µm. Tinh bột bao gồm hai cấu tử là amylose và amylopectin. Ø Amylose + Trong tinh bột lúa mì, amylose có khối lượng phân tử khoảng 35.104 đvc và có mức độ polymer hóa khoảng 2000 ¸ 2200 gốc glucose. + Các gốc glucose trong sợi amylose chủ yếu liên kết với nhau qua liên kết a-1,4 glycozide tạo thành mạch thẳng và chỉ có khoảng 1,6% gốc glucose liên kết với nhau qua liên kết a-1,6glycozide tạo thành mạch nhánh. Trung bình một phân tử amylose có khoảng 5 nhánh liên kết a-1,4 glycozide. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 4 Ø Amylopectin + Trong tinh bột lúa mì, amylopectin có khối lượng phân tử khoảng 90.106 đvc và có mức độ polymer hóa khoảng 10000 gốc glucose. + Phân tử amylopectin có cấu tạo gồm hai loại vùng xen kẽ: vùng một có cấu tạo chặt, sắp xếp có trật tự và có độ tinh thể do đó khó bị thủy phân; vùng thứ hai sắp xếp kém trật tự, có nhiều điểm phân nhánh và không có độ tinh thể nên dễ dàng bị thủy phân. Ÿ Độ lớn và độ nguyên của hạt tinh bột có ảnh hưởng đến tính rắn chắc, khả năng hút nước và hàm lượng đường trong bột nhào. Trong tinh bột lúa mì gồm 2 loại hạt: Ø Hạt loại lớn A có dạng hình bầu dục với đường kính lớn hơn 10mm Ø Hạt loại nhỏ B có dạng hình cầu với đường kính từ 4¸10mm, chiếm 90% tổng số hạt tinh bột. Hình 1.2: Hình dạng của hạt loại lớn A (a) và hạt loại nhỏ B (b) Hạt nhỏ thường có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp. Vì vậy, hạt tinh bột lớn và hạt tinh bột vỡ sẽ bị đường hóa nhanh hơn. Bảng 1.2: Sự khác nhau về thành phần hóa học của hai loại hạt lúa mì Thành phần Hạt loại lớn A Hạt loại nhỏ B Amylose (%) Lipid (mg/100g) + Acid béo tự do + Lysophospholipid 29,2 ± 1,0 84 ± 25 845 ± 65 27,4 ± 1,6 162 ± 50 1062 ± 90 Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 5 Bảng 1.3: Tính chất của hai loại hạt tinh bột lúa mì Tính chất Hạt loại lớn A Hạt loại nhỏ B Thể tích (mm3) Đường kính (mm ) Diện tích bề mặt riêng (m2/g) Nhiệt độ hồ hóa ( oC ) + Bắt đầu + Giữa + Cuối Năng lượng hồ hóa (J/g) 1842 ± 22.1 14.1± 0.6 0.256 ± 0.011 54.8 58.4 62 9.9 ± 1.5 566 ± 11.6 4.12 ± 0.28 0.788 ± 0.058 55.9 61.4 64.8 9.4 ± 1.2 v Dextrin Ÿ Dextrin chiếm khoảng 1–5% glucid bột mì. Nó là sản phẩm tạo ra khi tinh bột bị thủy phân dưới tác dụng của hệ enzyme amylase của lúa mì và ít liên kết với nước. Ÿ Khối lượng phân tử và tính chất của dextrin phụ thuộc vào mức độ thủy phân tinh bột. Người ta phân ra các nhóm dextrin sau: Ø Amilodextrin là hợp chất có cấu tạo gần giống tinh bột, khi tác dụng với iod cho màu tím. Ø Eritrodextrin là hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ hơn, khi tác dụng với iot cho màu đỏ nâu. Ø Acrodextrin là hợp chất khi tác dụng với iot không cho màu. Ø Mantodextrin là những dextrin đơn giản nhất, khi tác dụng với iot không cho màu đặc trưng. v Pentozan Ÿ Pentozan là các polysaccharide của các đường có chứa 5C, chiếm khoảng 1,2 ¸ 3,5% glucid bột mì. Ÿ Các pentozan có tính háo nước, khi trương nở tạo huyền phù đặc ảnh hưởng tới tính chất vật lý của bột nhào Ÿ Pentozan trong bột mì gồm 2 loại là pentozan tan trong nước và pentozan không tan trong nước. Chúng khác nhau ở mức độ phân nhánh: pentozan không tan có mức độ phân nhánh lớn hơn. Ÿ Pentozan tan trong nước chiếm 1 ¸ 1,5% tổng lượng pentozan. Pentozan tan có thể hấp thụ một lượng nước gấp 15 ¸ 20 lần trọng lượng của nó do vậy làm tăng độ nhớt và độ dính của bột nhào. Khi dùng dung môi etanol 80% hoặc (NH4)2SO4 bão hòa, pentozan tan được tách thành hai phần: Ø Phần kết tủa chứa arabinoxylan. Ø Phần tan chứa arabinogalactan. Ÿ Pentozan không tan chiếm khoảng 1 ¸ 1,3% tổng lượng pentozan. Pentozan không tan trương nở trong nước tạo thành dịch keo, dịch keo này có ảnh hưởng đến các tính chất lưu biến của bột nhào. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 6 v Cellulose và hemicellulose Ÿ Cenlulose chiếm khoảng từ 0,1 ¸ 2,3% còn hemicellulose chiếm 2 ¸ 8% glucid bột mì. Ÿ Chúng không có ý nghĩa về mặt dinh dưỡng đối với người nhưng giúp tăng nhu động ruột, giúp tiêu hóa tốt. v Các loại đường glucose, fructose, maltose và saccharose Ÿ Chiếm khoảng 0,1–1% glucid bột mì. Ÿ Chúng tham gia các phản ứng Maillard tạo màu cho sản phẩm. Còn đối với các loại bánh có lên men thì các đường này là nguồn thức ăn cho vi sinh vật. Ÿ Hàm lượng chung các loại đường phụ thuộc vào hạng bột và chất lượng hạt. Trong bột mì trắng, chúng vào khoảng 1,8 ¸ 4% và bột mì đen là khoảng 4 ¸ 6,3%. Bảng 1.4: Hàm lượng trung bình của các loại đường có trong bột mì Loại đường Hàm lượng Fructose Glucose Maltose Saccharose Paffinose Glucodifrutose Oligosaccharide 0,02 ¸ 0,08 0,00 ¸ 10,09 0,05 ¸ 0,10 0,10 ¸ 0,40 0,05 ¸ 0,17 0,20 ¸ 0,30 1,20 ¸ 1,30 1.2.2.2. Protein - Tùy thuộc giống, điều kiện trồng trọt, thu hoạch mà hàm lượng protid trong bột mì chiếm từ 8 ¸ 25% chất khô. - Trong quá trình chín của hạt, các protein dự trữ sẽ được hình thành và được định vị trong các thể protein (protein bodies) hình cầu có đường kính 2 – 5 mm và có màng bao bọc. Khi hạt chín thành thục, các màng bao thể protein này sẽ bị vỡ ra và các protein dự trữ sẽ tạo thành dạng vô định hình bao bọc xung quanh các hạt tinh bột - Sự phân bố protein giữa các phần khác nhau của hạt cũng khác nhau. Bảng 1.5: Hàm lượng protein của một số giống lúa mì Loại lúa mì Hàm lượng protein, % HRS(Mỹ) Durum Plate (Argentina) CWRS (Manitoba) HRW(Mỹ) Nga Úc Anh Các nước châu Âu khác SRW (Mỹ) 11,5 ¸ 18 10 ¸ 16,5 10 ¸ 16 9 ¸ 18 9 ¸ 14,5 9 ¸ 14,5 8 ¸ 13,5 8 ¸ 13 8 ¸ 11,5 8 ¸ 11 Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 7 - Ta có thể phân loại protein trong bột mì thành 4 phần : v Albumin Ÿ Chiếm khoảng 5,7 ¸ 11,5% protid bột mì. Ÿ Khối lượng phân tử 12000 ¸ 60000 đvc. Ÿ Tan trong nước, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá cao ( 70 ¸ 100% độ bão hòa ). v Globulin Ÿ Chiếm khoảng 5,7 ¸ 10,8% protid bột mì. Ÿ Tan rất ít trong nước, tan trong dung dịch muối trung hòa loãng (NaCl, KCl, Na2SO4 ) v Prolamin (Gliadin) Ÿ Chiếm khoảng 40 ¸ 50% protid bột mì. Ÿ Không tan trong nước và dung dịch muối loãng, chỉ tan trong dung dịch ethanol hay isopropanol 70 ¸ 80%. Ÿ Gliadin đặc trưng cho độ co giãn của bột nhào. Các gliadin của lúa mì thường ở dạng đơn chuỗi. Gliadin có tính đa hình rất lớn. Ÿ Bột mì có khoảng 20 ¸ 30 loại gliadin khác nhau có khối lượng phân tử trong khoảng 30 000 ¸ 80 000 đvc. Ø Gliadin a, b và g có phân tử lượng từ 30000 ¸ 45000 dalton. Trong đó, 30 axit amin ở đầu N tận cùng của các gliadin a, b và g rất giống nhau và 20 axit amin đầu tiên tạo thành “peptid tín hiệu ưa béo”. Peptit này có gốc lysine ở gần đầu cuối N tiếp đó là các axit amin ưa béo và cuối cùng là gốc alanine nối với protein. Các gliadin a, b và g còn có một số cầu disunfua trong phân tử do đó làm cho cấu trúc bậc ba chặt và bền. Ø Gliadin w có phân tử lượng từ 60000 ¸ 80000 dalton. Các gliadin w có hàm lượng glutamin và proline rất cao, chiếm 75% tổng lượng axit amin. Ngoài ra, chúng chứa rất ít hoặc không chứa các axit amin có S do đó trong phân tử không có cầu disunfua. v Glutelin (Glutenin) Ÿ Chiếm khoảng 34 ¸ 55% protid bột mì. Ÿ Chỉ tan trong dung dịch kiềm hoặc acid loãng. Ÿ Glutenin có cấu trúc bậc 4 phức tạp, đặc trưng cho độ đàn hồi của bột nhào vì khi ngậm nước có khả năng tạo khuôn hay màng mỏng chắc, đàn hồi, có tính cố kết cao và chịu được kéo căng. Ÿ Các glutenin có xu hướng tự liên kết với nhau bằng tương tác ưa béo, bằng liên kết hydro và bằng cầu disunfua lớn hơn so với gliadin. Ÿ Khối lượng phân tử của các glutenin có thể lên đến 20.106 dalton. Ÿ Những protein cặn gần như là những glutenin được liên hợp lại bằng cầu disunfua. Khi phá hủy các cầu disunfua giữa các phân tử bằng tác nhân khử, ta thu được 25 “ dưới đơn vị” glutenin. Ÿ Do glutenin có tính ưa béo bề mặt cao và có khả năng liên hợp với các hợp phần lipid nên đã tạo ra màng mỏng không thấm đối với khí CO2 Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 8 - Protein bột mì có các tính chất công nghệ sau: Ÿ Là chất tạo hình, tạo bộ khung, hình dáng, trạng thái, cùng với độ cứng, độ đặc, độ dai và độ đàn hồi cho các sản phẩm thực phẩm. Ÿ Tạo màu sắc và hình thân cho thực phẩm. Ÿ Có khả năng tạo gel cho sản phẩm. Ÿ Tạo bột nhão (paste) có tính cố kết, dẻo và giữ khí để cuối cùng khi gia nhiệt thì hình thành một cấu trúc xốp. Ÿ Có khả năng tạo màng,tạo nhũ hóa. Ÿ Tạo bọt bền để các màng mỏng bao quanh bóng bọt khó vỡ gây những chỗ nứt, vỡ cục bộ trong thực phẩm. Ÿ Cố định mùi vì protein cac thể hấp phụ vật lý hoặc hóa học các chất có mùi qua tương tác Van der Waals hoặc qua liên kết đồng hóa trị và liên kết tĩnh điện. 1.2.2.3. Lipid - Lipid chiếm khoảng 2 ¸ 3% bột mì với thành phần gồm : Ÿ Chất béo trung tính (chiếm khoảng ¾). Ÿ Các phosphatide, sterine. Ÿ Các sắc tố và các vitamin tan trong béo. - Chất béo này giúp cho khung gluten đàn hồi hơn. Trong quá trình bảo quản, các lipid có thể bị thủy phân tạo ra các acid béo làm tăng độ chua của bột. Mặt khác, các acid béo cũng có thể bị oxy hóa làm bột có mùi khó chịu. Bảng 1.6: Phân bố lipid trong bột mì, % Dạng lipid Hàm lượng Dung môi dùng để trích ly Lipid liên kết với tinh bột 0,38 ¸ 0,72 Butanol bão hòa nước ở 90¸100oC Lipid không liên kết với tinh bột 1,12 ¸ 1,18 Butanol bão hòa nước ở nhiệt độ phòng + Lipid tự do + Lipid kết hợp 0,60 ¸ 1,00 0,52 ¸ 0,88 Petrolium-ether Butanol bão hòa nước - Trong đó, lipid không liên kết với tinh bột có thành phần chính là triacylglyceride và digalactosyl diacylglyceride. Còn lipid liên kết với tinh bột có thành phần chính là các lysophosphatide. - Ngoài ra trong chất béo còn có carotenoid và tocopherol. Lượng carotenoid trung bình trong bột mì khoảng 5,7mg/kg dưới dạng tự do hoặc ester hóa với các acid béo gồm b-carotene, b-apo-carotenol, cryptoxathin, zeaxanthin và antheraxanthin. 1.2.2.4. Các vitamin - Các vitamin trong lúa mì gồm có vitamin A, Vitamin nhóm B (B1, B2, B6), H, E, Trong đó vitamin B1, PP, E chiếm nhiều nhất. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 9 1.2.2.5. Chất khoáng - Chất khoáng trong hạt lúa mì có vào khoảng từ 1,5 ¸ 2,6% - Chúng được phân bố không đồng đều trong các phần của hạt. Vỏ và phôi hạt chứa nhiều chất khoáng hơn cả. Và nhiều nhất là P, Ca và K. Bảng 1.7: Hàm lượng các nguyên tố khoáng có trong hạt lúa mì Nguyên tố Hàm lượng (%) K Na Al Ca Mg Fe P Mn S Cu Si Zn Cl2 21,8 ¸ 41,1 0,8 ¸ 9,1 - 3,8 ¸ 9,2 7,8 ¸ 16,3 0,1 ¸ 0,6 39,2 ¸ 57,7 - 0,1 ¸ 0,59 0,02 0,6 ¸ 5,9 - 0,4 ¸ 3,5 1.2.2.6. Enzyme - Các enzyme là những chất protid có tính chất xúc tác. Trong thời kỳ chín của hạt, các enzyme tham gia tổng hợp nên các chất phức tạp, còn trong thời gian bảo quản hạt và khi lên men bột nhào thì các enzyme xúc tác sự phân hủy các chất phức tạp thành các chất đơn giản. - Hai loại enzyme có ý nghĩa quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bao gồm hệ enzyme protease và hệ enzyme amylase. - Hệ amylase trong bột mì gồm a và b- amylase. v a-amylase là enzyme nội phân (endoamylase), thủy phân một cách ngẫu nhiên liên kết a-1,4-glycozide trong phân tử amylose và amylopectin tạo thành hỗn hợp gồm dextrin, oligosaccharide, maltose, glucose. pH thích hợp cho a - amylase hoạt động là 5,6 ¸ 6,3 và nhiệt độ thích hợp là 63oC. v b- amylase là enzyme đồng hóa ( exoenzyme), thủy phân kết a-1,4- glycozide từ đầu tận cùng không khử của phân tử amylose và amylopectin tạo thành maltose. Vì có các liên kết a-1,6-glycosidic trong phân tử amylose và amylopectin nên enzyme này chỉ có thể chuyển khoảng 60% tinh bột thành đường maltose, phần còn lại là các dextrin ” giới hạn”. pH thích hợp cho b - amylase là 4,8 và nhiệt độ thích hợp là 50 ¸ 52oC. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 10 1.2.2. Các sản phẩm làm từ bột mì Do khi nhào bột mì, gliadin và glutenin hút nước tạo mạng phân bố đều trong khối bột nhào gọi là gluten ướt chứa 65 ¸ 70% nước và 30 ¸ 35% chất khô (trong đó 90% chất khô là protid, 10% còn lại là glucid, lipid, chất khoáng và enzym). Mạng gluten ướt có tính chất vừa dai, vừa đàn hồi. Đó là tính chất khác biệt của bột từ lúa mì so với bột từ gần như tất cả các loại khác. Chính vì vậy, bột mì đã trở thành một nguyên liệu bắt buộc trong công nghệ sản xuất các thực phẩm mà bột nhào phải tạo được mạng gluten như bánh mì, bánh biscuit, mì ăn liền, 1.2.2.1.Mì ăn liền - Mì ăn liền bắt nguồn từ nước Nhật khoảng thập kỉ 50 của thế kỷ 20 và ngày nay nó đã được sản xuất ở trên 80 quốc gia trên thế giới. - Tính tiện dụng và rẻ tiền là những nhân tố quan trọng góp phần gia tăng sự phổ biến của mì ăn liền. Lượng tiêu thụ tăng nhanh từ năm 1995 ở một số quốc gia ở châu Á Bảng 1.8 : Sản lượng mì ăn liền năm ở một số nước Quốc gia Sản lượng, tấn Trung Quốc Nhật Bản và Indonesia Nam Triều Tiên Việt Nam Thái Lan Đài Loan Philippin >1 triệu 700.000 270.000 200.000 80.000 50.000 40.000 Bảng 1.9 : Lượng mì ăn liền tiêu thụ ở một số nước châu Á (kg/người/năm) Quốc gia 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Nam Triều Tiên 4016 4137 4266 4965 5213 5385 5537 Nhật 5649 5681 5610 5507 5496 5507 5586 Indonesia 2543 2823 3078 2901 3095 3219 3363 Việt Nam 956 1043 1187 1394 1690 2074 2550 Đài Loan 1880 1942 2004 2004 2040 2004 2058 Thái Lan 758 849 994 1042 1138 1244 1362 Trung Quốc 512 534 577 692 822 898 988 Philippin 278 316 358 403 452 506 570 - Nguyên liệu chính để sản xuất mì ăn liền là bột mì, nước và dầu chiên (shortening). Bên cạnh đó còn có các nguyên liệu phụ như nước kiềm, CMC (carbonxyl metyl cellulose), natri polyphosphat, muối ăn, bột màu thực phẩm và gia vị ( trứng, tôm, cà chua, bột ngọt, hành, tiêu, ớt, đường). Theo Viện Nghiên cứu và Tư vấn của Nhật (JCI) và UNIDO thì công thức mì ăn liền tính cho 1 gói 85g như sau: Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến bánh biscuit Trang 11 - Quy trình công nghệ sản xuất mì ăn liền tại Công ty Vifon như sau: Bột mì 85% Bột năng 15% Nước Muối, đường, bột ngọt, Na2CO3, K2CO3, CMC... Trộn khô Phun nước lèo Cắt định lượng Hấp - Thổi nguội Cắt sợi - Tạo bông Cán bán tinh - Cán tinh Cán thô - bán thô Trộn ướt Pha nước trộn bột Phân loại Làm nguội Xếp khuôn Chiên Xuất xưởng Vô bao Xuất xươ