Hệ Keo, Vai Trò Và Cấu Trúc Của Hệ Keo Trong Công Nghệ Sản Xuất ...

Công nghệ sản xuất bánh kẹo là môn học và là một ngành học rất thú vị, có rất nhiều kiến thức nền tảng cả về hoá lý và hoá sinh, thực phẩm trong công nghệ này. Bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu về hệ keo và vai trò của nó nhé!

Hệ keo là gì?

Hệ keo, còn gọi là hệ phân tán cao, là một hệ thống có hai thể của vật chất, một dạng hỗn hợp ở giữa hỗn hợp đồng nhất và hỗn hợp không đồng nhất.

• Trong một hệ phân tán keo, các giọt nhỏ hay hạt nhỏ của một chất, chất phân tán, được phân tán trong một chất khác, môi trường phân tán.
• Trong một hệ keo cao phân tử, các chất cao phân tử được phân tán trong một một trường đồng nhất (môi trường phân tán).

Rất nhiều chất quen thuộc bao gồm cả bơ, sữa, kem sữa, các aerosol (chẳng hạn như sương mù, khói sương nhựa đường, mực, sơn, bọt biển,…) đều là hệ keo. Bộ môn nghiên cứu về hệ keo được nhà khoa học người Scotland Thomas Graham mở đầu vào năm 1861.

Các hạt phân tán trong một hệ keo có kích thước từ 0,001 đến 1um. Một số tài liệu khác định nghĩa là các hạt keo có kích thước không nhìn được bằng kính hiển vi quang học thông thường, tức là các hạt keo có kích thước lớn nhất vào khoảng 0,1um. Các hệ phân tán với kích thước hạt phân tán nằm trong khoảng này gọi là aerosol keo, nhũ tương keo, bọt keo, huyền phù keo hay hệ phân tán keo. Hệ keo có thể có màu hay mờ đục vì hiệu ứng Tyndall, là sự tán xạ ánh sáng bởi các chất phân tán trong hệ keo.

Đặc điểm của hệ keo

Khoảng giữa thế kỉ 19, Selmi đã phát hiện một số dung dịch có tính chất đặc biệt như:

• Tính phân tán ánh sáng mạnh;
• Chất tan sẽ kết tủa khi cho vào dung dịch một lượng muối nhỏ, mặc dù muối đó không phản ứng với chất tan;
• Chất tan ra và kết tủa không đi kèm theo sự thay đổi về nhiệt độ và thể tích để phân biệt với các dung dịch thông thường (dung dịch thật), Selmi đã gọi các dung dịch trên là dung dịch giả.

Sau đó Graham trong quá trình nghiên cứu tính chất như: gome Arabic, gelatin nhận thấy rằng có nhiều chất không có khả năng kết tinh dung dịch, có thể tách được màng bán thấm và gọi chúng là colloid để phân biệt với những chất có khả năng kết tinh mà khi tan trong dung dịch có thể đi qua màng bán thấm. Ngoài ra Borsop đã chứng minh rằng, trong những điều kiện nhất định, ngay những chất mà Graham gọi là chất keo cũng có thể kết tinh từ dung dịch và đồng thời có nhiều chất có khả năng kết tinh tồn tại ở trạng thái keo. Do đó không nên gọi là “chất keo” mà gọi là trạng thái keo và xem chúng là trạng thái đặc biệt của vật chất; trạng thái phân tán cao ở đó, chất tan được chia nhỏ đến trạng thái tập hợp của các phân tử và được phân bố trong một môi trường được gọi là môi trường phân tán, toàn bộ hệ đó gọi là hệ keo.

Cho đến cuối thế kỉ 19, một số đặc điểm của hệ keo được ghi nhận:

• Khả năng phân tán ánh sáng;
• Khuếch tán chậm và có khả năng thẩm tích;
• Không bền vững tập hợp: các hạt keo dễ tập hợp lại với nhau để tạo thành hạt lớn hơn dưới tác dụng của các điều kiện bên ngoài: nhiệt độ, khuấy lắc, chất điện ly,… và nguyên nhân gây nên tính không bền vững tập hợp là nguyên nhân vật lý;
• Thường có hiện tượng điện di.

Từ các đặc điểm trên, ta thấy hệ keo là một hệ dị thể và thường mang điện tích.

Chất nhũ hoá và chất ổn định hệ keo

Là các chất có tác dụng giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc trong hệ nhũ tương. Trong cấu trúc của hệ nhũ tương. Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa có cả phần háo nước và phần háo béo.

Chất nhũ hóa được sử dụng nhằm tạo sự ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục bằng cách hình thành một bề mặt điện tích trên nó. Đồng thời giảm sức căng bề mặt của các giọt phân tán từ đó giảm được năng lượng hình thành trong các giọt trong hệ. Chất nhũ hóa đa số là ester của acid béo và rượu.

>> Xem thêm: Chất tạo nhũ – phân loại và cơ chế hoạt động trong công nghệ thực phẩm

Bản chất hoá học của chất nhũ hoá và chất ổn định hệ keo:

• Tạo sự ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục (bằng cách hình thành 1 bề mặt điện tích trên đó).
• Làm giảm sức căng bề mặt của các giọt phân tán từ đó làm giảm năng lượng hình thành các giọt trong hệ.
• Việc lựa chọn chất nhũ hóa dựa trên đặc điểm của phương pháp cuối cùng, phương pháp, số lượng.

Nguyên liệu tạo hệ keo và vai trò của nó trong sản xuất bánh kẹo

Nguyên liệu trong xuất kẹo gồm nhiều loại tùy theo sản phẩm mà chọn những nguyên liệu có yêu cầu chất lượng khác nhau. Việc chọn nguyên liệu có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Vì thế phải nắm vững tính chất, tác dụng của từng loại nguyên liệu và các biến đổi lý hóa học của chúng trong quá trình gia công chế biến. Trên cơ sở đó để tìm ra những biện pháp kĩ thuật thích đáng để không ngừng nâng cao chất lượng. Trong bài này chỉ nêu những nguyên liệu có vai trò trong việc tạo chất keo trong cấu trúc kẹo.

Lòng trắng trứng khô (albumin)

Lòng trắng trứng khô dùng làm chất tạo bọt và chất nhũ hóa trong sản xuất kẹo. Cô đặc lòng trắng trứng tươi đến 1/7 -1/7.5 thể tích ban đầu sẽ được lòng trắng trứng khô. Lúc dùng, lòng trắng trứng khô ngâm vào nước sẽ trở về dang ban đầu.

Độ tạo bọt của lòng trắng trứng khô có tác dụng rất quan trọng đối với các loại kẹo như kẹo albumin, kẹo sữa, kẹo xốp… Thường độ tạo bọt của lòng trắng trứng tươi là 7.6 – 10.0cm.

Lòng trắng trứng khô phải để ở nơi thoáng mát mới giữ được lâu. Khi đã ngâm nước, lòng trắng trứng Khô không giữ được lâu, sẽ lên men và biến chất nhanh chóng, trên mặt dung dịch lòng trắng trứng sẽ tạo. Thành những bóng hơi có mùi ôi khó chịu, độ tạo bọt giảm rõ rệt, thậm chí còn mất hẳn đặc tính riêng của nó. Do đó, chỉ nên ngâm lòng trắng trứng khô trong nước 8 giờ trước khi sử dụng. Dung dịch lòng trắng trứng còn thừa lại phải bảo quản ở kho lạnh hoặc nơi có nhiệt độ thấp.

Gelatin

Gelatin là một loại anbumin thu được từ chất keo sống của xương, da, gân hoặc móng của động vật.

Gelatin khô, khi gia nhiệt sẽ mềm, trương nở và hóa than nhưng không cháy. Gelatin không tan trong dung môi hữu cơ. Nếu cho vào dung dịch của gelatin một ít cồn hay các muối như amon sunfat, gelatin sẽ tách ra dưới dạng kết tủa trắng.

Nếu làm nguội đến 10-15°C dung dịch của gelatin sẽ đông tụ (khi nồng độ của dung dịch vượt quá 10%, sẽ tạo nên ứng lực rất lớn, 2kg/cm2). Những người xuất kẹo đã lợi dụng tính chất này của gelatin để sản xuất kẹo mềm, kẹo sữa,… làm cho khối kẹo mềm mại, ổn định và đàn hồi, có thể chịu được tải trọng tương đối lớn ,mà không biến dạng.

Năng lực đông tụ gelatin càng lớn, lượng sử dụng càng nhỏ; thường năng lực đông tụ của dung dịch gelatin 4% là 250g/cm2. Gelatin là một loại kẹo ưa nước điển hình. Nếu gia nhiệt trong thời gian dài, gelatin sẽ phân giải thành peptin, phân giải càng nhiều, nhiệt độ đông tụ và cường độ đông tụ càng giảm.

Do kĩ thuật sản xuất gelatin không ngừng được cải tiến, nên đến nay có thể sản xuất được loại gelatin có chất lượng rất tốt, tạo điều kiện cho việc sản xuất ra những loại kẹo cao cấp có chất lượng rất tốt.

Shortening (là ester của glycerin và acid béo)

Shortening là chất béo đã được hydro hóa, quá trình hydro hóa làm cho chất béo chưa no ở thể lỏng qua tác dụng của hydro trở thành chất béo no ở thể rắn. Điểm nóng chảy của shortening cao, đó là ưu điểm lớn. Tính keo và độ cứng của hortening có ảnh hưởng rất quan trọng đối với chất lượng kẹo. Tính keo của shortening giúp co kẹo có thể chịu được lực tác dụng bên ngoài, nghĩa là không bị biến dạng, nứt nẻ. Ngoài ra nó còn có các ưu điểm: độ cứng cao, màu sắc sáng, không mùi ở dạng nguyên chất, giá thành hạ.

Các loại Gum (Arabica, Gum Gua, Xanthan Gum)

Arabica có nguồn gốc từ 1 loại nhựa lấy từ thân cành của cây Acacia. Cấu tạo là polymer từ monomer khác nha. Tính tan trong dung dịch tối đa là 50%/ 5% các loại kẹo khác. Dung dịch keo đông mềm, trong bóng, đàn hồi.

Arabica, gum gua là Gum thực vật. Xanthan gum là Gum vi sinh vật, được lấy từ vi khuẩn. Ưu điểm tính tan tốt nhất trong loại tạo keo đông. Nhược điểm: giá thành cao nhất.

Gluten trong bột mì

Bột mì thường được sử dụng trong sản xuất bánh ngọt và bánh quy, nhưng là loại bột chứa ít protein (7.5 – 9% protein). Gluten cũng có trong những sản phẩm này nhưng không giống trong bánh mì, lượng gluten cao không được khuyến khích vì nó sẽ làm cho sản phẩm có cấu trúc cứng không mong muốn. Kỹ thuật làm bánh trong giai đoạn trộn, chú trọng vào việc kết hợp các nguyên liệu và không khí trong hỗn hợp bột đồng nhất để tạo cho bánh có cấu trúc nhẹ như mong muốn.

Còn trong kỹ thuật làm bánh quy, bước trộn bột chỉ là 1 bước (trộn tất cả các nguyên liệu vào nhau) hoặc 2 bước (trộn bơ và đường trước). Do đó, tính chất của gluten không được hoan nghênh vì nó có thể dẫn đến việc khối bột quá co lại, hoặc méo mó làm cho sản phẩm bị vỡ sau khi nướng.

Gluten cho phép giữ lại bóng khí trong quá trình nướng bột nhào tạo ra cấu trúc xốp và cảm giác ngon miệng cho sản phẩm. Chất lượng gluten ảnh hưởng rất lớn tới cấu trúc bánh. Số lượng gluten không ảnh hưởng đến chất lượng, tuy nhiên hàm lượng gluten cao làm tăng hàm ẩm cho bột nhào.

FOODNK