Nghiên cứu quy trình sản xuất bột đạm tôm hòa tan từ tôm thịt vụn bằng phương pháp enzyme

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VÕ QUỐC TUẤN

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT ĐẠM TÔM
HÒA TAN TỪ TÔM THỊT VỤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ENZYME

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VÕ QUỐC TUẤN

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT ĐẠM TÔM
HÒA TAN TỪ TÔM THỊT VỤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ENZYME
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:

Công nghệ chế biến thủy sản

Mã số:

60540105

Quyết định giao đề tài:

1031/QĐ-ĐHNT

Quyết định thành lập HĐ:

1514/QĐ- ĐHNT

Ngày bảo vệ:

11/1/2019

Người hướng dẫn khoa học:
TS. ĐỖ LÊ HỮU NAM
Chủ tịch Hội đồng:
PGS TS. NGUYỄN ANH TUẤN
Phòng ĐT Sau Đại học:

KHÁNH HÒA - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất bột
đạm tôm hòa tan từ tôm thịt vụn bằng phương pháp enzyme” là công trình nghiên
cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào
khác cho tới thời điểm này.
Khánh Hòa, Ngày 16 tháng 10 năm 2018
Tác giả luận văn

Võ Quốc Tuấn

iii


LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình nỗ lực bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của Gia đình, quý
Thầy Cô, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trung tâm Thí nghiệm – Thực hành đã giúp
tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
Thầy: TS. Đỗ Lê Hữu Nam- đã hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo và đôn đốc tôi trong
suốt quá trình thực hiện đề tài.
Toàn thể Thầy Cô trong Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trung tâm Thí nghiệm –
Thực hành đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện
đề tài.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến gia đình cùng với bạn bè
kính yêu. Những người đã ủng hộ cả vật chất lẫn tinh thần, chia sẻ những khó khăn và
động viên để tôi hoàn thành tốt luận văn này.

iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ iv
MỤC LỤC ................................................................................................................... v
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ vii
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................viii
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................ix
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN........................................................................................... x
MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về tôm.................................................................................................3
1.1.1. Giới thiệu chung ...........................................................................................3
1.1.2 Thành phần hoá học của tôm .........................................................................4
1.1.2.2 Giá trị dinh dưỡng của tôm .........................................................................4
1.1.3 Tôm thịt vụn...................................................................................................5
1.2.Tổng quan về sự thủy phân protein bằng enzyme protease ..................................5
1.2.1 Khái quát về sự thủy phân protein .................................................................5
1.2.2. Enzyme Flavourzyme ...................................................................................6
1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein .................................6
1.2.4 Ứng dụng sản phẩm thủy phân protein ..........................................................6
1.2.5 Đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân protein ..................................10
1.3 Tổng quan công nghệ sấy phun...........................................................................11
1.3.1 Nguyên lý của phương pháp sấy phun.........................................................12
1.3.2. Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun ......................................................12
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun ............................................13
1.3.4 Tổng quan về Maltodextrin .........................................................................15
1.4.1 Tình hình nghiên cứu thế giới: ....................................................................16
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................19
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..21
2.1 Đối tượng nghiên cứu..........................................................................................21
2.1.1 Tôm thịt vụn.................................................................................................21
2.1.2 Enzyme ........................................................................................................22

v


2.1.3 Hóa chất và trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ............................................22
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................24
2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học ..................................................................24

2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu ...........................................................................24
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................25
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................... 36
3.1. Thành phần hóa học cơ bản của tôm thịt vụn ....................................................36
3.2. Kết quả tối ưu hóa chế độ thủy phân tôm thịt vụn bằng enzyme Flavourzyme 37
3.2.1 Kết quả xác định miền thủy phân thích hợp bằng enzyme Flavourzyme....37
3.2.2 Kết quả tối ưu hóa chế độ thủy phân tôm thịt vụn bằng enzyme
Flavourzyme .........................................................................................................39
3.3 Tối ưu hóa quá trình sấy phun.............................................................................46
3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ maltodextrin đến quá trình sấy ...................................46
3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến quá trình sấy bột đạm hòa tan........................48
3.3.3 Ảnh hưởng tốc độ bơm dịch đến quá trình sấy bột đạm hòa tan .................49
3.3.4 Kết quả tối ưu hóa quá trình sấy tạo bột đạm tôm hòa tan ..........................50
3.4. Đề xuất quy trình và đặc tính chức năng của sản phẩm bột đạm tôm hòa tan ở
chế độ thủy phân và sấy phun tối ưu .........................................................................54
3.4.1 Quy trình sản xuất bột đạm tôm hòa tan ......................................................54
3.4.2 Khảo sát đặc tính chức năng và thành phần của sản phẩm bột đạm tôm hòa
tan..........................................................................................................................56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 61

vi


DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Tên đầy đủ

DE

Dextrose Equivalent

DH

Độ thủy phân

DHT

Độ hòa tan

HOSO

Head on shell-on shrimp (Tôm nguyên con còn đầu, còn vỏ)

HLSO

Headless shell-on (Tôm vỏ bỏ đầu)

PE

Polyetylen

PTO

Peeled tail-on (Tôm bóc vỏ chừa đuôi)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TSVSVHK

Tổng số vi sinh vật hiếu khí

v/p

Vòng/phút

VASEP

Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam

WTO

World Trade Organization

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Hình dáng ngoài của tôm sú ...........................................................................21
Hình 2.2 Tôm thịt vụn ...................................................................................................22
Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định thành phần hóa học cơ bản của tôm thịt vụn ..............25
Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm xác định tỷ lệ enzyme thích hợp ........................................26
Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ thích hợp ................................................28
Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm xác thời gian thích hợp.......................................................30
Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ maltodextrin thích hợp ..........................32
Hình 2.8 Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ sấy thích hợp .........................................33
Hình 2.9 Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ maltodextrin thích hợp ..........................34

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến quá trình thủy phân ...................................37
Hình 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân ..........................................38
Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân .........................................39
Hình 3.4 Bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến độ thủy
phân ...............................................................................................................................42
Hình 3.5 Bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của nồng độ và thời gian đến độ thủy
phân ...............................................................................................................................43
Hình 3.6 Bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ thủy
phân ...............................................................................................................................43
Hình 3.7 Điểm tối ưu thu được từ mô hình hồi quy ......................................................45
Hình 3.8 Sự thay đổi độ hòa tan theo tỷ lệ maltodextrin bổ sung ................................47
Hình 3.9 Sự thay đổi độ ẩm theo tỷ lệ maltodextrin bổ sung ........................................47
Hình 3.10 Sự thay đổi độ hòa tan bột tôm theo nhiệt độ sấy ........................................48
Hình 3.11 Sự thay đổi độ ẩm bột tôm theo nhiệt độ sấy ...............................................49
Hình 3.11 Sự thay đổi độ hòa tan bột tôm theo tốc độ bơm dịch ..................................49
Hình 3.11 Sự thay đổi độ ẩm bột tôm theo nhiệt độ sấy ...............................................50
Hình 3.12 Sơ đồ quy trình sản xuất bột đạm tôm hòa tan .............................................54

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Hàm lượng chất dinh dưỡng tính theo % trong thịt tôm tươi .........................4
Bảng 1.2. Các tính chất của sản phẩm Maltodextrin .....................................................16
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của tôm thịt vụn ...............................................36
Bảng 3.2. So sánh thành phần hóa học cơ bản của tôm thịt vụn ..................................36
Bảng 3.3. Quy đổi biến mã và biến thực .......................................................................40
Bảng 3.4. Thiết kế thí nghiệm theo biến thực sử dụng mô hình Box-behnken .............40
Bảng 3.5. Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình đáp ứng bậc 2 của hàm mục tiêu độ
thủy phân .......................................................................................................................41

Bảng 3.6. Thông số đánh giá tính phù hợp và tương quan mô hình .............................41
Bảng 3.7 Các hệ số ảnh hưởng tronng mô hình hồi quy ...............................................44
Bảng 3.8. Các thông số tối ưu từ mô hình hồi quy ........................................................45
Bảng 3.9. Thí nghiệm lặp lại điểm tối ưu và kết quả ....................................................45
Bảng 3.10. Quy đổi biến mã và biến thực .....................................................................51
Bảng 3.11. Thiết kế thí nghiệm theo biến thực sử dụng mô hình Box-behnken ...........51
Bảng 3.12. Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình đáp ứng bậc 2 của hàm mục tiêu
độ thủy phân ..................................................................................................................52
Bảng 3.13. Các thông số tối ưu từ mô hình hồi quy ......................................................53
Bảng 3.14. Thí nghiệm lặp lại điểm tối ưu và kết quả ..................................................53
Bảng 3.15. Chất lượng cảm quan bột đạm tôm hòa tan ................................................57
Bảng 3.16 Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm bột đạm tôm hòa tan sau khi
sấy ..................................................................................................................................57
Bảng 3.17: Thành phần cơ bản bột đạm tôm hòa tan ....................................................57
Bảng 3.18: Thành phần axit amin của bột đạm tôm hòa ...............................................58

ix


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Theo thống kê của Tổng cục Thủy sản, tổng sản lượng thủy sản sản xuất năm
2016 đạt hơn 6.726 triệu tấn, tăng 2,5% so với năm 2015 (6.559 triệu tấn). Trong đó,
sản lượng tôm ước tính đạt 4,580 triệu tấn, chiếm 68,1% so với sản lượng của cả nước.
Nhưng chủ yếu xuất khẩu các mặt hàng như: HOSO (head on shell-on shrimp) tôm
nguyên con (còn đầu, còn vỏ), HLSO (headless shell-on): tôm vỏ bỏ đầu, PTO ( peeled
tail-on) tôm bóc vỏ chừa đuôi... là những sản phẩm tôm có chất lượng tốt. Trong khi
đó một lượng lớn tôm thịt vụn (chiếm 7-10%) trong quá trình sản xuất không được
quan tâm và thường được dùng làm các sản phẩm cấp thấp. Vì vậy, “Xây dựng quy
trình sản xuất bột đạm tôm hòa tan từ tôm thịt vụn bằng phương pháp enzyme”
góp phần tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng, mang lại lợi nhuận lớn, nâng cao giá trị

kinh tế của tôm Việt Nam là cần thiết. Mục tiêu đề tài là tìm điều kiện sản xuất bột
đạm tôm hòa tan có độ thủy phân, độ hòa tan cao nhất và bước đầu xây dựng quy trình
sản xuất bột đạm tôm hòa tan bằng phương pháp sấy phun
Phương pháp nghiên cứu, sử dụng tôm thịt vụn được thủy phân với enzyme
Flavourzyme. Tiến hành thử nghiệm các chế độ thủy phân khác nhau: tỉ lệ enzyme với
nguyên liệu từ: 0,1%; 0,4%; 0,7%; 1%, nhiệt độ thủy phân 400C; 450C; 500C; 600C;
650C; 700C, thời gian thủy phân: 4giờ; 5 giờ; 6 giờ; 7 giờ; 8 giờ và bố trí thí nghiệm
theo phương pháp cổ điển. Kết hợp tìm điều kiện tối ưu bằng phương pháp bề mặt đáp
ứng Box benken với 17 thí nghiệm ngẫu nhiên trong đó có 12 là thí nghiệm biến xoay
và 5 thí nghiệm tại trung tâm để tiên đoán lỗi để ra thông số tối ưu của quá trình thủy
phân bằng enzyme Flavourzyme. Cuối cùng nghiên cứu chế độ sấy phun và khảo sát
một vài tính chất và thành phần bột đạm tôm hòa tan. Tất cả các thí nghiệm đều được
lặp lại 3 lần, kết quả trình bày là giá trị trung bình. Các số liệu thí nghiệm được xử lý
và giá trị trung bình được so sánh dựa vào phân tích ANOVA và kiểm định Duncan
(Duncan’s Multiple - Comparison Test) trên phần mềm SPSS 16 (SPSS Inc., Chicago,
IL). Khác biệt có ý nghĩa tại giá trị p < 0,05.
Kết quả bước đầu nghiên cứu cho quá trình thủy phân tôm thịt vụn bằng
enzyme flavourzyme tìm được tỉ lệ enzyme/cơ chất 0,905%; nhiệt độ thủy phân
51,10C; thời gian thủy phân 7,25 giờ. Điều kiện thích hợp cho quá trình sấy phun dịch

x


thủy phân tìm được thông số quá trình sấy tỷ lệ maltodextrin so với nguyên liệu là 14,5
nhiệt độ là 1150C và tốc độ bơm là 13,6v/phút
Từ khoá: bột đạm, hòa tan, tôm thịt vụn, enzyme Flavourzyme, sấy phun

xi

MỞ ĐẦU
Việt Nam hiện đang trong thời kỳ mở cửa hội nhập kinh tế khu vực và thế giới
cùng với việc gia nhập WTO (World Trade Organization) mở ra cánh cửa lớn đưa nền
kinh tế tiến sâu vào thị trường thế giới. Cùng trong xu thế phát triển đó, chế biến thủy
sản là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn hàng đầu mang lại kim ngạch xuất
khẩu lớn cho đất nước. Số liệu thực tế cho thấy xuất khẩu tôm Việt Nam năm 2015 đạt
3 tỷ USD chiếm 2% tỷ trọng giá trị xuất khẩu so với cả nước và 44% tỷ trọng giá trị
xuất khẩu so với các mặt hàng thủy sản (theo VASEP). Tại một vài thị trường lớn điển
hình như Nhật Bản, trong gần 10 năm Nhật Bản là thị trường nhập khẩu tôm quan
trọng của Việt Nam, chiếm tỷ lệ xuất khẩu lớn nhất với 50.800 tấn và 0,69 tỷ USD
trong năm 2014 (chiếm 22,65% thị phần). Giá bán tôm tại thị trường này cũng cao
nhất và duy trì tốt, thường cao hơn nguồn khác 10 - 14%. Các doanh nghiệp sản xuất
lớn: Minh Phú, Thông Thuận, Bạc Liêu... chủ yếu xuất khẩu các mặt hàng như: HOSO
(head on shell-on shrimp) tôm nguyên con (còn đầu, còn vỏ), HLSO (headless shellon): tôm vỏ bỏ đầu, PTO (peeled tail-on) tôm bóc vỏ chừa đuôi... là những sản phẩm
tôm có chất lượng tốt. Trong khi đó một lượng lớn tôm thịt vụn trong quá trình sản
xuất không được quan tâm và thường được dùng làm các sản phẩm cấp thấp. Tuy
nhiên qua quá trình phân tích thành phần hóa học của tôm thịt vụn này cho thấy

hàm lượng các chất như sau: Protein: 19-21%, lipid: 0,7-1,7%, nước: 74,5-7,0%,
tro: 1,14-1,63%. Trong đó protein có rất nhiều loại axit amin quý, không thể thay
thế [16].
Hiện nay có nhiều nguyên cứu thủy phân protein từ nhiều loại nguồn động
vật khác nhau như: cá, phế liệu tôm, gà... nhằm mục đích tận dụng phế liệu trong
các ngành chế biến. Tuy nhiên chưa có sản phẩm chất lượng cao được thủy phân từ
thịt tôm. Đồng thời phương pháp sản xuất các loại bột đạm thủy phân hiện còn rất
thô sơ chủ yếu dùng nhiệt và áp suất cao để thủy phân thu lấy dịch, làm cho một số
thành phần hóa học bị mất, biến tính trong quá trình chế biến. Do đó cần phải
nghiên cứu đưa công nghệ mới vào trong quá trình sản xuất.
Từ những lý do trên, đề tài: “Xây dựng quy trình sản xuất bột đạm tôm hòa
tan từ tôm thịt vụn bằng phương pháp enzyme”. Nhằm đa dạng hóa sản phẩm từ

tôm trên thị trường. Thành công của đề tài sẽ góp phần nâng cao giá trị cho con tôm
từ đó làm tăng thu nhập cho người nuôi và chế biến tôm. Bột đạm tôm hòa tan có
1


thể được sử dụng như các sản phẩm thực phẩm dinh dưỡng cho trẻ em và người
cao tuổi.
Mục tiêu nguyên cứu
Xây dựng quy trình sản xuất bột đạm tôm hòa tan từ tôm thịt vụn bằng enzyme
Flavourzyme
Nội dung nghiên cứu
1. Tối ưu hóa quá trình thủy phân tôm thịt vụn bằng phương pháp enzyme
-

Xác định điều kiện thủy phân của enzyme Flavourzyme

-

Tối ưu hóa quá trình thủy phân

-

Đánh giá chất lượng dịch thủy phân

2. Tối ưu hóa quá trình sấy
-

Xác định điều kiện quá trình sấy phun dựa trên 3 thông số: nhiệt độ, tốc độ
bơm, tỷ lệ Maltodextrin.

3. Đánh giá chất lượng bột thủy phân sau khi sấy
-

Đánh giá chất lượng bột sấy qua các chỉ tiêu: độ ẩm, hàm lượng protein,

chất lượng cảm quan, độ hòa tan, độ tạo bọt, vi sinh vật.
-

Đề xuất quy trình sản xuất bột đạm tôm hòa tan

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
Kết quả của đề tài là dẫn liệu khoa học về sự thủy phân thịt tôm bằng emzyme
Flavourzyme, giá trị dinh dưỡng và đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân
protein thịt tôm. Các dẫn liệu này là nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên, cao học
viên, giảng viên và cán bộ làm việc trong các doanh nghiệp chế biến thủy sản.
Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng tôm thịt vụn, đa dạng hóa sản phẩm
nhằm mang lại lợi ích kinh tế to lớn cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản, nhờ vào
việc tận dụng nguồn tôm thịt vụn để sản xuất sản phẩm thủy phân protein dùng trong
lĩnh vực thực phẩm.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về tôm
1.1.1. Giới thiệu chung
Tôm là một đối tượng dùng chế biến các sản phẩm xuất khẩu rất quan trọng của

thuỷ sản nước ta hiện nay. Kể từ tháng 4 đến tháng 10 năm nay, xuất khẩu tôm Việt
Nam chưa có dấu hiệu phục hồi so với cùng kỳ năm 2017. Tháng 10/2018, xuất khẩu
tôm Việt Nam giảm 17,3% so với cùng kỳ năm ngoái đạt hơn 348 triệu USD. Lũy kế
10 tháng đầu năm nay, xuất khẩu tôm của cả nước đạt 2,97 tỷ USD, giảm 5,8% so với
cùng kỳ năm 2017[1]. Các sản phẩm chế biến từ tôm đã có mặt trên 70 thị trường ở
khắp các châu lục trên Thế giới. Tôm có giá trị dinh dưỡng cao, tổ chức cơ thịt rắn
chắc, có mùi vị thơm ngon đặc trưng hấp dẫn.
Tôm thuộc họ giáp xác, bộ mười chân, trong đó một số loại có giá trị nhất là :
tôm sắt, tôm he, tôm hùm… có giá trị xuất khẩu hàng đầu Việt Nam. Bên cạnh sản
lượng tôm khai thác tự nhiên, sản lượng tôm nuôi ở Việt Nam nói chung tăng lên
nhanh chóng, là nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho các nhà máy chế biến xuất
khẩu thuỷ sản. Tôm biển ngày nay không những là món ăn quen thuộc đối với người
dân Việt Nam mà còn có giá trị trên thị trường thế giới. Tuy nhiên sản lượng khai thác
phần lớn là cỡ trung bình hoặc nhỏ, cỡ lớn chủ yếu đạt 20- 30 con/ kg hoặc lớn hơn
nhưng khối lượng không đáng kể. Mùa vụ khai thác chủ yếu của tôm biển từ tháng 2
đến tháng 11 hàng năm. Tôm nuôi: nghề nuôi tôm đã và đang được phát triển mạnh và
mang lại hiệu quả kinh tế cao đối với xuất khẩu thuỷ sản. Ngoài tôm sú được nuôi phổ
biến, tôm chân trắng hiện nay cũng đã và đang được đầu tư nuôi với quy mô lớn để tạo
thêm nguồn nguyên liệu phục vụ xuất khẩu và tiêu thụ nội địa.
Mùa vụ thu hoạch tôm nuôi rải rác từ tháng 4 đến tháng 9. Chính vụ sản
lượng cao nhất vào tháng 5, 6. Có hơn 50 mặt hàng tôm đông lạnh xuất khẩu, được
chế biến dưới nhiều dạng sản phẩm khác nhau như tươi sống, đông lạnh, các sản
phẩm chế biến sẵn, chế biến ăn liền, các sản phẩm phối chế, các sản phẩm khô,
đóng hộp, lên men chua…

3


1.1.2 Thành phần hoá học của tôm
1.1.2.1. Khái quát chung

Thành phần hoá học của cơ thịt tôm gồm có: nước, protein, lipid, gluxit, chất
khoáng, vitamin, enzyme, hocmon. Những thành phần tương đối nhiều là: nước,
protein, lipid, chất khoáng. Hàm lượng gluxit trong tôm tương đối ít và tồn tại dưới
dạng glycogen.[9]
Thành phần hoá học của tôm thường khác nhau theo giống loài. Trong cùng
một loài nhưng hoàn cảnh sinh sống khác nhau thì thành phần hoá học cũng khác nhau.
Ngoài ra thành phần hoá học của tôm còn phụ thuộc nhiều vào trạng thái sinh lý, mùa
vụ, thời tiết… Sự khác nhau về thành phần hoá học và sự biến đổi của chúng làm ảnh
hưởng rất lớn đến mùi vị và cũng như giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.[5]

Bảng 1.1: Hàm lượng chất dinh dưỡng tính theo % trong thịt tôm tươi
Loại tôm
Protein
Lipid
Tro
Nước
Tôm he

20,00

0,70

1,63

77,00

Tôm sú

21,00

1,70

1,42

75,90

Tôm thẻ

19,27

0,92

1,55

76,63

Tôm chì

18,97

0,93

1,28

76,98

Tôm rảo

20,05

0,70

1,55

76,32

Tôm sắt

19,05

0,60

1,44

76,56

Tôm càng

18,97

1,19

1,14

76,65

Tôm hùm

20,81

1,30

1,32

74,57

1.1.2.2 Giá trị dinh dưỡng của tôm
Như đã giới thiệu ở trên tôm có trữ lượng lớn, có giá trị xuất khẩu cao cả về chất
lượng và số lượng. Thịt tôm thơm ngon, giàu chất dinh dưỡng và dễ tiêu hoá, giàu
khoáng và chứa một lượng vitamin đáng kể cần thiết đối với sự sống của cơ thể con
người, đặc biệt trong thịt tôm chứa hầu hết các axit amin không thay thế (chỉ thiếu
leucin) do đó, thịt tôm được đánh giá là thực phẩm có dinh dưỡng cao, hơn nữa có
hàm lượng lipid rất ít, đây là thực phẩm được ưa chuộng nhất đối với người ăn
kiêng [9]

4


1.1.3 Tôm thịt vụn

Tôm thịt vụn là sản phẩm thân tôm gãy đôi, gãy vụn, mất đốt đuôi, mất đốt
đầu, còn từ 2-5 đốt. Tuy nhiên không được lẫn tôm ngoại cỡ (tôm ngoại cỡ là
những thân tôm ngoài số cỡ quy định, tức là 500up). Những loại tôm thịt vụn có
cùng màu thường được để cùng nhau: như tôm thẻ, chì, bạc cùng nhóm và sắc, sú,
rằn để chung cùng nhóm. Người ta phân biệt tôm thịt vụn thành hai loại: loại 1 (còn
gọi xóa trắng), loại 2 (còn gọi xóa thường)[14]. Theo nghiên cứu công ty Việt Nhân
sản lượng tôm loại này thường chiếm 7-10% sản lượng tôm thịt trong quá trình sản
xuất, tương đương 700-1000 tấn/ năm. Tôm thịt vụn trong quá trình sản xuất không
được quan tâm và thường được dùng làm các sản phẩm cấp thấp như: chế biến khô
tôm, cấp đông bán cho các công ty tiêu thụ trong nước với giá 70 000 VND/kg.

1.2.Tổng quan về sự thủy phân protein bằng enzyme protease
1.2.1 Khái quát về sự thủy phân protein
Protease là enzyme thủy phân liên kết peptit của phân tử protein. Enzyme
protease được phân thành hai dạng là endoprotease và exoprotease. Các endoprotease
như trypsin, chymotrypsin, chymosin thủy phân các liên kết peptit ở bên trong chuỗi
polypeptit. Các exoprotease cắt các liên kết ở hai đầu tận cùng của chuỗi polypeptit,
các exoprotease cắt vào đầu có nhóm carboxyl tận cùng được gọi là carboxylpeptidase
còn những enzyme tác dụng vào đầu có nhóm amin tận cùng gọi là aminopeptidases
[45]. Các endoprotease và exoprotease kể trên cộng tác một cách rất có hiệu quả trong
việc phân giải protein. Có thể nói rằng, chức năng chính của endoprotease tạo ra một
lượng lớn các chuỗi peptit có đầu C và đầu N tự do để tạo điều kiện cho các
exoprotease hoạt động [24]. Tuy nhiên, tác dụng của các protease rất phức tạp, bản
chất của các mạch nhánh của axít amin ở bên cạnh các liên kết peptit có ảnh hưởng
mạnh đến hoạt động của các enzyme. Trên thực tế, các protease rất đặc hiệu và tỷ lệ
những liên kết peptit trong một phân tử protein bị bẻ gãy bởi một protease là không
cao.Ví dụ, trypsin chỉ thủy phân liên kết peptit giữa lysine và argininine,
Chymotrypsin chỉ thủy phân những liên kết peptit giữa tyrosine, phenylalanine,
tryptophan. Thậm chí chymosin chỉ thủy phân liên kết peptit giữa Phe105-Met106 của
kappacasein [45].

5


Hiện nay, có rất nhiều loại protease đã được phát hiện và chúng được chia
thành 4 nhóm cơ bản: serine protease (EC 3.4.21), cysteine protease (EC 3.4.22),
aspartic protease (EC 3.4.23), và metalloprotease (EC 3.4.24) [46]..
1.2.2. Enzyme Flavourzyme
Flavourzyme là một enzyme vừa mang cả hai hoạt tính endoprotease và
exopeptidase, được sản xuất từ nấm mốc Aspergillus oryzae bằng quá trình lên men

chìm. Điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Flavourzyme là pH từ 5 - 7; nhiệt độ
khoảng 50-550 C. Hoạt độ của Flavourzyme là 500 LAPU/g. Flavourzyme có thể bị bất
hoạt trong 10 phút ở 75°C (167°F) hoặc cao hơn. Tuy nhiên, điều kiện bất hoạt còn
phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nồng độ cơ chất, pH... Enzyme sẽ mất dần hoạt
tính theo thời gian bảo quản, phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm bảo quản. Điều kiện bảo
quản khô ráo và thoáng mát được cho là tốt đối với enzyme Flavourzyme. Khi bảo
quản trong bao bì kín ở 5°C (41°F), enzyme sẽ duy trì hoạt tính ít nhất là 3 tháng. Kéo
dài thời gian bảo quản hoặc điều kiện bảo quản bất lợi (nhiệt độ cao, độ ẩm cao) đều
ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme và lúc này yêu cầu lượng enzyme cao hơn. [44]
1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein
Trong quá trình thủy phân bằng enzyme protease, các yếu tố ảnh hưởng tới độ thủy
phân như nhiệt độ, pH, thời gian, diện tích tiếp xúc, nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất...
Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: Khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất lớn,
vận tốc thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme. Khi nồng độ enzyme
tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax thì nếu nồng độ
enzyme tiếp tục tăng, tốc độ phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể,
thậm chí không tăng.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Enzyme là protein có hoạt tính xúc tác nên kém bền
với nhiệt, chúng chỉ có hoạt tính trong khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ làm chúng
biến tính. Trong khoảng nhiệt độ đó, khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng thủy phân tăng.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng thủy phân do enzyme xúc tác được đặc
trưng bằng hệ số:
𝑄10 =(𝐾𝑡+10)/𝐾𝑡
Với Kt: Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t
Kt + 10: Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t + 100C

6


Người ta đã xác định được hệ số Q10 của các loại enzyme trong cơ thể cá trong

khoảng từ 2 – 3, cá biệt có thể lên đến 7 như phản ứng Hemoglobin trong máu cá.
Vùng nhiệt độ tạo cho enzyme có nhiệt độ cao nhất gọi là vùng nhiệt độ thích hợp của
enzyme, trong đó có một giá trị nhiệt độ mà ở đó, tốc độ enzyme đạt cực đại gọi là
nhiệt độ tối thích. Với đa số enzyme, vùng nhiệt độ thích hợp trong khoảng 400 - 500C.
Nhiệt độ làm cho enzyme mất hoàn toàn hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn, đa số
enzyme có nhiệt độ tới hạn khoảng 700C, với các enzyme bền nhiệt (bromelin,
papain...), nhiệt độ tới hạn có thể cao hơn. Nhiệt độ thích hợp với một enzyme có sự
thay đổi khi có sự thay đổi về pH, nồng độ cơ chất...[37]
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân: Thời gian phản ứng thích hợp giúp
enzyme cắt mạch triệt để làm cho cơ chất bị thủy phân hoàn toàn hơn. Nhưng nếu kéo
dài thời gian thủy phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm sản
sinh ra các sản phẩm cấp thấp như: NH3, H2S, indol, scatol...và việc kéo dài thời gian
thủy phân sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế. Ngược lai nếu thời gian thủy phân ngắn thì
quá trình thủy phân chưa triệt để các axít amin tạo thành còn ít trong khi các peptit còn
tồn tại nhiều trong sản phẩm như vậy sẽ gây lãng phí nguyên liệu và khó khăn cho quá
trình lọc để thu dịch thủy phân protein.
Ảnh hưởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính enzyme vì pH
ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến độ bền của protein
enzyme. Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp từ 5–9. Với nhiều protease, pH thích
hợp ở vùng trung tính nhưng cũng có một số protease có pH trong vùng axít (pepsin,
protease axít của vi sinh vật...) hoặc nằm trong vùng kiềm (tripsin, subtilin...) Với
từng enzyme, giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất thay đổi.
Ảnh hưởng của lượng nước: Nước vừa là môi trường phân tán enzyme và cơ
chất lại vừa trực tiếp tham gia phản ứng nên tỷ lệ nước có ảnh hưởng lớn đến tốc độ và
chiều hướng và là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme.
Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc: Diện tích tiếp xúc lớn tức là enzyme và cơ
chất có điều kiện gặp nhau tốt hơn, như vậy sẽ thuận lợi cho phản ứng thủy phân nó sẽ
làm cho phản ứng thủy phân diễn ra nhanh hơn.
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: Nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn đến tốc độ
phản ứng thủy phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy phân càng

7


tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng thủy phân đạt đến giới hạn v = vmax nếu tiếp tục tăng
nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng thủy phân hầu như không tăng.
Ảnh hưởng của các chất kìm hãm: Chất kìm hãm (hay chất ức chế) là những
chất vô cơ hay hữu cơ mà khi có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm hoặc
mất hoạt tính. Với mỗi enzyme ta có các chất kìm hãm khác nhau, vì vậy khi sử dụng
enzyme ta phải biết rõ các chất kiềm hãm của nó để điều chỉnh phản ứng.
Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa: Chất hoạt hóa là những chất khi có mặt
trong phản ứng có tác dụng làm tăng hoạt tính enzyme, các chất này có bản chất hóa
học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ. Tuy nhiên các chất
hoạt hóa chỉ có tác dụng trong giới hạn nồng độ xác định. Khi dùng quá nồng độ cho
phép, hoạt độ enzyme sẽ giảm.
1.2.4 Ứng dụng enzyme protease và sự phát triển ứng dụng thủy phân protein tại
Việt Nam
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y
học… thì enzyme protease được ứng dụng khá rộng rãi nhất là trong ngành công
nghiệp thực phẩm. Sau đây là những ứng dụng cụ thể của enzyme protease trong
cuộc sống: [5]
Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm:
+ Trong công nghiệp chế biến thịt: protease được dùng làm mềm thịt nhờ sự thủy
phân protein trong thịt. [13]
+ Trong chế biến thủy sản: chế biến nước mắm ngắn ngày rút ngắn thời gian chế
biến và nâng cao hiệu quả kinh tế.
+ Trong công nghiệp sữa: protease được dùng trong sản xuất fomat nhờ tác dụng
làm đông tụ sữa.[13]
+ Trong sản xuất bánh mì, bánh quy protease: làm giảm thời gian nhào trộn, tăng độ
dẻo và làm nhuyễn bột, tạo độ xốp và độ nở tốt hơn. [13]

+ Trong sản xuất nước giải khát: làm tăng độ bền của bia và rút ngắn thời gian lọc.
Làm trong và ổn định nước quả, rượu vang. [13]
Ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm từ phế liệu thủy sản:

8


Enzyme protease được dùng để thủy phân phế liệu thủy sản để sản xuất chế
phẩm dẫn mùi giàu đạm dùng trong thức ăn nuôi tôm, cá hạn chế ô nhiễm môi trường.
Với công nghệ sản xuất đơn giản sử dụng chất xúc tác enzyme bổ sung vào phế liệu
thủy sản (đầu, xương cá), protein được thủy phân chúng[3]. Sản phẩm thủy phân trộn
với thức ăn cho tôm, phần xương được làm sạch, sấy khô, nghiền thành bột dùng
cho chăn nuôi gia súc. Biện pháp không những xử lý ngay được chất thải rắn với chi
phí thấp, mà còn mang lại hiệu quả kinh tế từ việc sản xuất ra thức ăn dùng cho
chăn nuôi được người tiêu dùng chấp nhận.[4]
Sự phát triển trong ứng dụng thủy phân protein tại Việt Nam
Những sản phẩm phụ thải chứa nhiều protein nhưng thường được chế biến
thành các sản phẩm trên thị trường có giá trị thấp, chẳng hạn như thức ăn gia súc, bột
cá và phân bón [43]. Theo quan điểm của việc sử dụng các chất thải công nghiệp cá và
làm tăng giá trị cho một số loài cá sử dụng đúng mức, thủy phân protein từ protein cá
đang được chuẩn bị bởi nhiều nhà nghiên cứu trên khắp thế giới. Protein thủy phân là
sản phẩm thủy phân từ protein cá thành peptit nhỏ hơn, thường có chứa 2 - 20 axít
amin. Trong những năm gần đây, thủy phân protein cá đã thu hút nhiều sự chú ý của
công nghệ sinh học thực phẩm, do có một khối lượng lớn nguyên liệu cho quá trình
này, và sự hiện diện của các hàm lượng protein cao, axít amin tốt sự cân bằng và peptit
hoạt tính sinh học (chất chống oxy hóa, hạ huyết áp, điều hòa miễn dịch và kháng
khuẩn peptit) [27].
Ngành công nghiệp chế biến thủy sản chiếm 60% các sản phẩm bao gồm đầu,
da, vây, khung xương, nội tạng và trứng, và chỉ có 40% sản phẩm cá cho người [30].
Cá phi lê, ướp muối và xông khói có sản xuất số lượng lớn các sản phẩm rắn (50 75% của các cá) với tổng số hơn 3,17 triệu tấn mỗi năm [34]. Xử lý chất thải và các

sản phẩm bỏ đi của thủy sản hiện nay đang gia tăng, do khản năng tiêu thụ thuỷ sản gia
tăng và thay đổi xu hướng tiêu dùng đối với các sản phẩm phụ. Tuy nhiên, trong thập
kỷ qua, một số phương pháp công nghệ sinh học đã được phát triển để phục hồi các
chất dinh dưỡng cần thiết để chuẩn bị sử dụng tốt hơn các nguồn tài nguyên giàu
protein này và để giải quyết các vấn đề ô nhiễm và xử lý là tốt. Thủy phân protein cá
tạo ra các thành phần thực phẩm hoặc các sản phẩm công nghiệp trong một số ứng
dụng, bao gồm cả peptone cá [28].

9


1.2.5 Đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân protein
Sản phẩm thủy phân protein có một số đặc tính chức năng như: độ hòa tan, khả
năng tạo bọt, khả năng giữ nước,… Các đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân
protein được phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu thủy phân, phương pháp thủy
phân (sinh học, hóa học), chế độ thủy phân… Đặc biệt quá trình thủy phân bằng
enzyme còn đóng vai trò quan trọng nhất ảnh hưởng đến các đặc tính chức năng khác
như khả năng tạo bọt, khả năng tạo nhũ tương…[47]
Độ hòa tan
Độ hòa tan của protein được định nghĩa là: một tập hợp các điều kiện là trạng
thái nhiệt động lực học của trạng thái cân bằng giữa protein/protein và protein/sự
tương tác của dung môi. Nó có liên quan rất nhiều đến sự thay đổi năng lượng tự do
phát sinh từ sự tương tác của các phần kỵ nước và ưa nước trên bề mặt protein với
xung quanh dung môi. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hòa tan protein bao gồm
nhiều thuộc tính của cả protein và dung môi, nồng độ, pH của môi trường, cường độ
ion và nhiệt độ. Khi thí nghiệm biến đổi pH sẽ làm thay đổi lực hút và lực đẩy của các
protein và khả năng liên kết giữa protein với nước [53]. Đặc tính hòa tan rất quan
trọng để xác định điều kiện tối ưu trong quá trình chiết xuất và tinh chế protein từ các
nguồn tự nhiên và phân chia các protein khác nhau và quá trình sấy các sản phẩm thủy
phân. Ngoài ra khả năng hòa tan trong các điều kiện khác nhau còn cho thấy khả năng

ứng dụng khác của protein thủy phân.[23]
Ngoài ra độ hòa tan là một chỉ số rất quan trọng và quyết định lớn đối với
protein được sử dụng trong đồ uống. Ngoài ra, người ta nghiên cứu các protein này tan
được trong các pH và bền ở các mức nhiệt độ khác nhau. Biết được khả năng hòa tan
của protein trong các điều kiện khác nhau cũng sẽ là những gợi ý tốt trong việc định
hướng ứng dụng protein này.
Khả năng tạo bọt
Bọt được tạo ra từ thực phẩm là do hệ phân tán của các bóng bọt trong một pha
liên tục là chất lỏng hoặc chất nửa rắn: bọt bia, bánh mì... Thông thường thì các phân
tử mềm dễ uốn nghèo cấu trúc bậc hai và bậc ba (chẳng hạn casein β) sẽ có tác dụng
một cách có hiệu quả như là một chất hoạt động bề mặt. Một sự giãn mạch thích hợp
các protein hình cầu bằng cách gia nhiệt vừa phải bởi các tác nhân biến tính sẽ làm
tăng khả năng tạo bọt. Thông thường có một mối liên quan trực tiếp giữa độ ưa béo bề

10


mặt của một protein và khả năng làm giảm sức căng bề mặt liên pha của nó. Các dẫn
xuất ưa béo của các casein và protein khác nhau có khả năng tạo bọt rất tốt vì chúng
định hướng và trãi ra ở bề mặt liên pha không khí/nước rất dễ dàng [2]. Sự hình thành
bọt bao gồm sự khuếch tán các protein hòa tan đến bề mặt liên pha không khí/nước.
Tại đây chúng tự giãn mạch, tự tập trung và tự trãi ra một cách nhanh chóng để làm
giảm sức căng bề mặt liên pha. Còn để có bọt bền thì màng mỏng protein tạo thành
xung quanh mỗi bọt khí phải dày, cố kết, đàn hồi liên tục và không thấm khí. Dường
như các protein hình cầu có khối lượng phân tử cao và khó bị giãn mạch ở bề mặt sẽ
tạo được những màng hấp thụ dày do đó làm cho bọt bền. Có thể để tạo ra lớp bọt
mỏng bền như thế thì nhiều lớp protein đã bị giãn mạch từng phần trước tiên phải tự
liên hợp lại với nhau ở bề mặt liên pha bằng các tương tác ưa béo và có thể bằng liên
kết hydro và liên kết tĩnh điện [2].
Khả năng giữ nước

Quá trình hydrat hóa của một protein thực phẩm ở các trạng thái khô thể hiện
như sau: Rất nhiều sản phẩm thực phẩm là những hệ thống chất rắn ngậm nước do đó
tính chất lý hóa, tính chất lưu biến và cả tính chất cảm quan của chúng sẽ phụ thuộc rất
nhiều vào sự tương tác của protein và đồng thời các hợp phần khác với nước nghĩa là
phụ thuộc vào khả năng hydrat hóa. Hơn thế nữa các sản phẩm thực phẩm protein
dạng khô khi sử dụng cũng phải được hydrat hóa. Quá đó, protein được hydrat hóa và
tái hydrat[32].
1.3 Tổng quan công nghệ sấy phun
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt.
Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do:
+ Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu.
+ Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường
xung quanh.
Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảo
quản sản phẩm được lâu hơn.
- Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả năng
sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng kiểm soát
nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác.

11


Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung dịch và huyền phù trong trạng thái
phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được
lâu hơn. Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột
trứng, bột sữa… hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu…
1.3.1 Nguyên lý của phương pháp sấy phun
Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền
phù đã được cô đặc trước (40 - 60% ẩm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi
vào trong dòng khí nóng cùng chiều hoặc ngược chiều ở nhiệt độ khoảng 150 - 3000C

trong buồng sấy lớn. Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng. Các hạt sản phẩm
được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng.
Sấy phun gồm 3 giai đoạn cơ bản
Giai đoạn 1: Chuyển nguyên liệu cần sấy sang dạng sương mù các hạt lỏng
phân tán trong không khí nhờ cơ cấu phun sương trong thiết bị sấy phun. Hiện nay có
3 cơ cấu phun sương: đầu phun ly tâm, đầu phun 1 dòng, đầu phun 2 dòng. Kích
thước các giọt nhỏ sau giai đoạn phun sương dao động trong khoảng 10 tới 20 m.
Giai đoạn 2: Hòa trộn sương mù với dòng tác nhân sấy trong buồng sấy. Đây
chính là giai đoạn tách ẩm ra khỏi nguyên liệu. Do nguyên liệu được phun sương
nên diện tích tiếp xúc giữa các giọt lỏng và tác nhân sấy là rất lớn. Do đó ẩm trong
nguyên liệu được bay hơi nhanh chóng. Thời gian tách ẩm diễn ra từ vài giây đến
vài chục giây.
Giai đoạn 3: Tách sản phẩm ra khỏi dòng tác nhân sấy. Người ta có thể sử dụng
cyclone, túi lọc hoặc phương pháp kết tủa trong trường tĩnh điện, phổ biến nhất là sử
dụng cyclone. Hiệu suất thu hồi sản phẩm trong thiết bị sấy phun dao động trong
khoảng 90 tới 98%.
1.3.2. Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun
Ưu điểm:
Tính chất và chất lượng của sản phẩm đạt điểm tốt hơn. Sản phẩm sau khi sấy
có dạng bột mịn đồng nhất, xốp, dễ hòa tan, không cần phải qua giai đoạn nghiền, chất
lượng ít bị biến đổi so với nguyên liệu ban đầu, tiện lợi cho quá trình chế biến và sử
dụng. Quá trình sấy diễn ra rất nhanh chỉ vài giây nên hạn chế tổn thất và biến đổi của
các chất nhân mẫn cảm với nhiệt [21].
Nhược điểm:

12


Không thể sử dụng cho những nguyên liệu có độ nhớt quá cao, hàm lượng chất
khô thấp hoặc sản phẩm thu được yêu cầu có tỷ trọng cao. Vốn đầu tư cao hơn các loại

thiết bị sấy khác, tiêu tốn năng lượng nhiều, lượng nguyên liệu thất thoát lớn do hiện
tượng bột dính vào thành của buồng sấy [29][21].
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun nhưng quan trọng nhất là các
yếu tố sau:
Nồng độ chất khô của nguyên liệu:
Trong quá trình sấy phun, nếu nồng độ chất khô của nguyên liệu càng cao thì
lượng nước cần bốc hơi để sản phẩm đạt giá trị độ ẩm yêu cầu càng thấp. Tuy nhiên
nếu nồng độ chất khô quá cao sẽ làm tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho
quá trình tạo sương mù trong buồng sấy, cơ cấu phun dễ bị tắc nghẽn hoặc tạo hạt với
hình dạng và kích thước không như mong muốn.
Ở quy mô công nghiệp, dung dịch nguyên liệu thường được cô đặc đến nồng độ
chất tan 50 - 60%. Trong quy mô phòng thí nghiệm, với các thiết bị nhỏ công suất thấp
nồng độ dung dịch có thể được giảm xuống còn 20 - 30% nhằm tránh hiện tượng tắc
vòi phun do độ nhớt cao [45].
Nhiệt độ sấy
Các tính chất bột như độ ẩm, mật độ khối, kích thước hạt, khả năng hút ẩm và
hình thái của hạt bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ tác nhân sấy vào không khí nóng. Thông
thường, nhiệt độ đầu vào sử dụng cho kỹ thuật sấy phun thực phẩm là 100 - 220C tùy
thuộc vào các loại nguyên liệu. Các nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh rằng ở
cùng tốc độ nạp liệu, tăng nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào sẽ làm giảm độ ẩm cuối của
sản phẩm. Hàm lượng ẩm giảm với sự gia tăng nhiệt độ đầu vào, do sự truyền nhiệt
nhanh hơn giữa sản phẩm và tác nhân sấy. Nhiệt độ tác nhân sấy vào cao sẽ làm tăng
gradient nhiệt độ giữa tác nhân sấy và nguyên liệu, làm tăng tốc độ trao đổi nhiệt, thúc
đẩy quá trình bay hơi nước.[12]
Ngoài ra, nhiệt độ đầu vào làm giảm mật độ khối. Sự gia tăng nhiệt độ khí đầu
vào thường dẫn đến sự hình thành nhanh chóng của lớp màng khô, cứng trên bề mặt
giọt. Điều này dẫn đến việc hình thành các màng không thấm khí trên bề mặt giọt, tiếp

13

theo là sự giãn nở không khí trong các hạt tạo thành các bong bóng hơi làm tăng thể
tích hạt. Nhiệt độ không khí vào càng cao càng làm giảm sự hình thành các khối bột,
tạo khuynh hướng hình thành bột với các hạt rỗng rời và mịn hơn.
Ngoài ra, nhiệt độ không khí đầu vào còn ảnh hưởng đến tốc độ bơm dịch và độ
ẩm của khối bột. Nếu nhiệt độ không khí đầu vào quá cao sẽ dẫn tới sự tách ẩm quá nhanh
và quá nhiều dẫn tới các vết nứt bề mặt hạt gây lên hiện tượng hư hỏng cấu trúc và làm
mất các chất dễ bay hơi. Ngợc lại nếu nhiệt độ không khí đầu vào thấp, tốc độ bốc hơi
nước chậm dẫn tới độ ẩm cao và tính chảy kém do đó sẽ sảy ra hiện tượng vón cục [52].
Chất trợ sấy
Thành phần nguyên liệu trong các dịch sấy, đặc biệt là dịch trái cây thường có
chứa các phân tử có phân tử lượng thấp với nhiệt độ hóa gương thấp như sacarose,
fructose,…Khi sấy ở nhiệt độ cao những chất này dễ dàng chuyển đổi từ trạng thái vô
định hình sang trạng thái gương rắn bám dính trên bề mặt thành buồng sấy làm giảm
hiệu suất thu hồi sản phẩm. Để tăng nhiệt độ hóa gương của dịch sấy, các chất mang
chất trợ sấy với bản chất là các polymer có lợi được bổ sung vào dung dịch trước khi
đem sấy. Hơn nữa, những chất này cũng được sử dụng cho bao gói vi chất. Chúng có
thể bảo vệ các thành phần nhạy cảm trong thực phẩm chống lại các tác động tiêu cực
từ điều kiện xung quanh không thuận lợi, che đậy và bảo quản hương vị, giảm bớt sự
biến động chất lượng sản phẩm thực phẩm.Việc sử dụng các chất trợ sấy như
maltodextrin, gôm arabic, tinh bột sáp và cellulose vi tinh thể ảnh hưởng đến tính chất
và sự ổn định của bột. Hình dạng tinh thể và trạng thái vô định hình của cùng một loại
bột cho thấy sự khác biệt về kích thước hạt, hình dạng hạt, mật độ lớn, tính chất hoá lý,
hóa học, tính ổn định, độ tan trong nước và độ ẩm khi sử dụng chất mang khác nhau.
Maltodextrin là chất trợ sấy được sử dụng phổ biến trong sấy phun. Khả năng
bao bọc tạo thành lớp áo ngoài của maltodextrin được ứng dụng để hạn chế các tác
động tiêu cực của môi trường sấy đến các thành phần nhạy cảm với nhiệt độ trong
nguyên liệu. Bên cạnh đó maltodextrin còn có khả năng hòa tan tốt và có hiệu quả làm
giảm hiện tượng hóa gương của các thành phần trong quá trình sấy, tăng hiệu

suất sấy. Tuy nhiên, tỷ lệ maltodextrin bổ sung phụ thuộc vào thành phần và tính chất
của nguyên liệu sấy. Do vậy, cần nghiên cứu xác định tỷ lệ maltodextrin thích hợp để
bổ sung vào dung dịch nguyên liệu tránh gây lãng phí và cản trở quá trình sấy
[45][ 28][ 35]. Đây là nội dung được thực hiện trong nghiên cứu này.

14