Quy trình chế biến chip potato

BQCB RAU QUẢ ThS. Lâm Thanh Hiền QUY TRÌNH CB CHIP POTATO_DH08VT  PAGE \* MERGEFORMAT 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Báo cáo môn học QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CHIP POTATO GVHD: ThS. Lâm Thanh Hiền Nhóm SV thực hiện: Nguyễn Thị Ánh 08156005 Nguyễn Thị Dịu 08156011 Nguyễn Thị Hương 08156030 Lưu Ngọc Phụng 08156061 Nguyễn Thị Mộng Thu 08156081 Nguyễn Thị Thanh Thủy 08156082 Nguyễn Thị Ngọc Trâm 08156093 MỤC LỤC Giới thiệu 4 Quy trình chế biến 4 Nguyên liệu 5 Giống khoai tây 5 Bảo quản khoai tây trước khi chế biến 7 Mục đích 7 Phương pháp 7 Phân loại 8 Mục đích 8 Phương pháp 8 Phân loại kiểu cáp 8 Phân loại tự động 8 Rửa thô 9 Mục đích 9 Phương pháp 9 Gọt vỏ 10 Mục đích 10 Phương pháp 10 Phương pháp cơ học 10 Phương pháp hóa học 10 Sử dụng hơi nước 10 Kiểm tra 11 Cắt lát 11 Mục đích 11 Phương pháp 11 Chần 11 Mục đích 12 Cơ chế 12 Phương pháp 12 Sấy sơ bộ 12 Mục đích 12 Phương pháp 13 Chiên chân không 14 Phương pháp 14 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiên chân không 15 Những biến đổi trong quá trình chiên 15 Biến đổi của nguyên liệu 16 Biến đổi của dầu chiên 17 Tách dầu và làm nguội 19 Mục đích 19 Phương pháp 19 Trộn gia vị 20 Mục đích 20 Phương pháp 20 Đóng gói 21 Lựa chọn bao bì 21 Kỹ thuật đóng gói 22 Tài liệu tham khảo 23 Giới thiệu Khoai tây là loại lương thực được tiêu thụ nhiều thứ hai của con người (chỉ sau cây lúa) nhất là ở châu Âu. Từ khoai tây, có thể chế biến nhiều dạng thực phẩm khác nhau, và chip potato là một loại rất quen thuộc. Chúng có nguồn gốc ở New England, là dạng biến thể từ French fried của một người đầu bếp người Mỹ, George Crum. Vào mùa hè năm 1853, George Crum đang phục vụ tại một khu nghỉ mát sang trọng ở Saratoga Springs, New York. Trên thực đơn nhà hàng có món French fried do Crum phục vụ. Thực khách đã phàn nàn món French fried này quá dày và tỏ vẻ không thích nên đã từ chối nhận. Crum đã cắt và chiên mỏng hơn nhưng thực khách đó vẫn không chấp thuận. Bực tức, Crum quyết định chọc tức khách bằng cách làm món khoai tây chiên rất mỏng.Thế nhưng ý định bất thành, các thực khách lại rất yêu thích món khoai tây này của Crum, và các thực khách khác cũng yêu cầu món này. Món ăn này trở thành đặc sản trong menu với tên Saratoga chip. Ngay sau đó, sản phẩm này được đóng gói và bán, đầu tiên tại địa phương, sau đó trên toàn khu vực New England. Crum mở nhà hàng riêng của mình. Vào thời điểm đó, khoai tây chỉ được bóc vỏ và thái lát bằng tay. Năm 1920, thiết bị gọt vỏ và thái lát được phát minh đã mở đường cho sự phát triển của chip potato tăng cao từ một mặt hàng đặc sản nhỏ trở thành một loại thực phẩm ăn nhẹ bán chạy hàng đầu và có mặt trên khắp thị trường thế giới. Hình 1. Thị trường của một số loại thức ăn nhanh tại Châu Á – Thái Bình Dương năm 2010 Ngày nay, với công nghệ tiên tiến, khoai tây được chiên trong điều kiện chân không tạo cấu trúc tốt hơn với nhiều mùi vị phong phú. Quy trình chế biến Hình 2. Quy trình chế biến chip potato Nguyên liệu Giống khoai tây Khoai tây được chọn để sản xuất chip potato có các đặc điểm sau: Hàm lượng đường trong củ không quá 0.5%. Hàm lượng đường trong củ ảnh hưởng lớn đến cảm quan về màu sắc của thực phẩm, nếu hàm lượng đường cao dưới tác dụng của nhiệt độ có thể làm cho khoai tây bị quá màu hoặc cháy gây mất cảm quan. Ngoài ra, khi tồn trữ khoai tây quá trình sinh lý của khoai tây diễn ra sẽ chuyển tinh bột thành đường làm tăng lượng đường sẵn có trong củ. Do đó lượng đường ban đầu càng thấp càng tốt. Lượng đường trong củ thấp làm giảm khả năng sinh acrylamide trong quá trình chiên. Hàm lượng chất khô vừa phải, khoảng từ 22 – 24% là thích hợp và lượng nước thấp. Nếu hàm lượng chất khô thấp, nước cao sản phẩm sẽ bị mềm, khó cắt lát và tốn nhiều năng lượng để loại thải nước. Nếu hàm lượng chất khô cao, sản phẩm sẽ cứng và dễ vỡ. Thường dùng những giống có dạng củ tròn hoặc bầu dục ngắn phù hợp cho tạo hình khoai tây cắt lát. Thịt củ thường là màu trắng để sản phẩm sau chiên có màu sắc đẹp, bắt mắt. Cấu trúc của củ cũng rất quan trọng, củ không được quá mềm, cũng như quá cứng để dễ tạo hình cho sản phẩm, giúp khoai tây có cấu trúc giòn sau chiên. Có rất nhiều giống được dùng để sản xuất chip potato, tùy vào điều kiện khí hậu và điều kiện canh tác của nơi sản xuất. Bảng 1. Các giống khoai tây thường dùng trong sản xuất chip potato ở Mỹ và đặc điểm của giống. Tên Hình dạng Màu vỏMàu thịtALTURAS Thuôn Nâu vàng Trắng ANDOVER Bầu dục ngắn Trắng Trắng ATLANTIC Bầu dục hoặc trònVàng sẫm Trắng CHIPETA Bầu dục ngắn Trắng đến nâu vàng Trắng DAKOTA PEARL Tròn Trắng Trắng IVORY CRISP  Tròn Trắng Trắng KENNEBEC Bầu dục ngắn Vàng sẫm Trắng LACHIPPER Bầu dục ngắn Trắng Trắng MARCY Tròn đến bầu dục Trắng Trắng MEGACHIP Tròn đến bầu dục Trắng Trắng NORVALLEY Tròn đến thuôn Trắng Trắng kemNORWIS Bầu dục Trắng đến nâu vàngVàng nhạt PIKE Bầu dục ngắn Vàng sẫm Trắng REBA Bầu dục ngắn Trắng Trắng SNOWDEN Tròn Nâu vàng Trắng  Hình 3. Một số giống khoai tây được sử dụng chế biến chip potato ở Mỹ Bảo quản khoai tây trước khi chế biến Mục đích: Để đảm bảo cho nguồn nguyên liệu có sẵn quanh năm đáp ứng cho sản xuất; Các phương pháp bảo quản Tùy vào điều kiện thiết bị, kỹ thuật của từng công ty mà sẽ áp dụng những phương pháp bảo quản khác nhau. Bảo quản lạnh: nhiệt độ từ 4 oC – 7 oC Bảo quản trong môi trường kiểm soát thành phần không khí: độ ẩm 90 – 95%, có quạt gió, kiểm soát lượng khí O2, N2 và CO2. Dùng tia điện có thể ngăn sự phân chia tế bào mọc mầm, có thể bảo quản củ 4 tháng ở nhiệt độ thường mà không làm tăng lượng đường trong củ. Bảo quản bằng hóa chất: dùng chất chống nảy mầm chloropropham, M – 1 (este của acid α – Naptylacetic và rượu metylic) hoặc MH4O và dùng chlorine để diệt vi sinh vật có trên bề mặt khoai tây. Cơ chế Ở nhiệt độ thấp sự bốc hơi nước ở củ nhỏ, giúp giảm thất thoát khối lượng trong quá trình bảo quản, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. Ngăn quá trình nảy mầm của củ. Khi củ nảy mầm sinh ra solanin ảnh hưởng đến chất lượng củ và có thể gây độc cho cơ thể ở liều từ 2 – 5mg/kg thể trọng. Độ ẩm cao để giảm sự thoát hơi nước, co rút, bầm giập, và mất cấu trúc của khoai tây. Kiểm soát quá trình sinh lý của củ sau thu hoạch. Phân loại Mục đích Giúp cho khoai tây có độ đồng đều tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình sản xuất sau này. Phương pháp Có nhiều cách phân loại khoai tây tùy vào thiết bị máy sử dụng. Máy phân loại kiểu cáp Máy gồm có 2 dây cáp mắc giữa 4 puli, được lắp sao cho khoảng cách giữa 2 dây cáp càng lúc càng xa hơn. Khi puli quay, dây cáp sẽ đồng thời di chuyển cùng tốc độ. Khoai tây được đặt trên khoảng hở giữa hai dây cáp, khi cáp chuyển động củ sẽ di chuyển cùng với cáp. Khoảng hở giữa 2 sợi cáp tăng dần, những củ có kích thước khác nhau sẽ rơi xuống các ngăn chứa được bố trí bên dưới. Cơ sở phân loại: kích cỡ của củ. Hình 4. Sơ đồ máy phân cỡ kiểu cáp Máy phân loại tự động Cơ sở phân loại: kích cỡ và chất lượng. Khoai sẽ được chạy trên ròng rọc cáp, hệ thống xử lý trung tâm là máy tính kết nối với các camera tự động nhận biết để phân loại khoai tây về cỡ cũng như chất lượng. Hình 5. Máy phân loại tự động Rửa thô Mục đích Để loại bỏ tất cả đất, cát, bụi bẩn có trên khoai tây. Đây là công đoạn rất quan trọng để chuẩn bị cho công đoạn gọt vỏ. Nếu khoai tây còn đất cát hoặc bụi bẩn thì sẽ làm hư hỏng hoặc mài mòn thiết bị gọt vỏ khoai tây. Phương pháp Đầu tiên khoai tây được vận chuyển từ phòng bảo quản hoặc khu tiếp nhận nguyên liệu để vào thiết bị rửa nhờ máng dẫn thủy lực. Quá trình vận chuyển được thực hiện trong vài phút. Đá và sỏi được loại bỏ trong suốt quá trình vận chuyển bằng việc tăng độ sâu của nước ở một hoặc ở nhiều điểm trên máng dẫn thủy lực. Tại những điểm đó cát và sỏi được loại bỏ nhờ vào sự khuấy đảo dòng nước với không khí nén rồi sau đó lắng xuống. Sau đó khoai tây được vận chuyển vào thiết bị rửa. Thiết bị rửa được sử dụng là máy thùng tròn ( barel – type ), bên trong được trang bị với những bàn chải xoay hoặc cuộn cao su có gờ. Tại đây khoai tây được đảo trộn và tiếp xúc với các góc của thiết bị và những chất bẩn bám dính trên bề mặt khoai tây được loại bỏ bằng bàn chải. BOTTLE WASHING MACHINE BOTTLE WASHER Hình 6. Máy rửa khoai tây Gọt vỏ Trong quá trình sản xuất công nghiệp giai đoạn gọt vỏ là giai đoạn quan trọng để cân nhắc việc tăng hiệu suất trong sản xuất. Gọt vỏ làm sao để lượng nguyên liệu bỏ đi là ít nhất mà sạch nhất. Mục đích Loại bỏ vỏ và những mắt của khoai tây. Phương pháp Phương pháp cơ học (abrasion peeling) Là phương pháp bóc vỏ khoai tây dựa trên nguyên tắc mài mòn. Thiết bị được thiết kế để tiếp xúc với bề mặt của khoai tây và bị bóc vỏ với những đĩa mài mòn hoặc ống cuộn, vỏ khoai tây bị bong ra và sau đó được rửa sạch với nước. Phương pháp hóa học (lye peeling) Là phương pháp bóc vỏ khoai tây có sự kết hợp ảnh hưởng giữa sự tác động của hóa chất và sự sốc nhiệt để làm mềm bề mặt vỏ và những vết lỗ hoặc mắt khoai tây. Trong phương pháp này có hai cách xử lý: sử dụng dung dịch kiềm ở nhiệt độ 160 oF (nhiệt độ trên điểm hồ hóa tinh bột, starch gelation point) hoặc ở nhiệt độ thấp hơn, khoảng chênh lệch nhiệt độ 120 – 160 oF. Trong môi trường kiềm, nhiệt độ cao phản ứng hydrate hóa làm cho bề mặt của khoai tây bị mềm, nhưng không làm biến tính khoai tây và không làm khoai tây bị chín vỡ ra như quá trình nấu. Phương pháp vật lý (dùng hơi nước – steam peeling ) Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến để loại bỏ vỏ khoai tây. Trong phương pháp này khoai tây được xử lý ở áp suất hơi nước cao và trong thời gian ngắn. Ở áp suất hơi nước cao nó sẽ tác động vào lớp mô trên bề mặt của khoai tây làm mềm và bong lớp vỏ của khoai tây ra. Thời gian tiếp xúc giữa khoai tây và hơi nước rất ngắn và sau đó những mô mềm được loại bỏ nhờ bàn chải hoặc vòi phun nước. Ngoài ra còn một số phương như Brine peeling (sử dụng nước muối) hoặc phương pháp Flame peeling (sử dụng nhiệt độ cao trên 1000 oF) nhưng ít được sử dụng. Sau khi gọt vỏ người ta thường ngâm khoai tây vào dung dịch nước muối trong 30 – 35 phút để ngăn chặn sậm màu. Kiểm tra Sau khi gọt vỏ khoai tây được di chuyển qua dây chuyền kiểm tra để kiểm tra xem khoai tây đã được làm sạch hoàn toàn chưa hay có bị hư hỏng gì không để điều chỉnh và gọt những mắt khoai tây còn sót lại. Công đoạn này được thực hiện thủ công. Cắt lát Mục đích Cắt khoai tây thành những lát mỏng, lát khoai tây càng mỏng thì độ giòn của sản phẩm càng cao. Thông thường độ dày khoảng 1.2 – 2 mm hoặc có thể thể điều chỉnh độ dày khác nhau bằng cách điều chỉnh máy cắt lát. Phương pháp Thường sử dụng thiết bị cắt lát kiểu đĩa, thẳng đứng. Hình 7. máy cắt lát Hình 8. Khoai tây cắt lát Chần Mục đích - Đình chỉ các quá trình sinh hóa xảy ra trong khoai tây, giữ màu của khoai tây không hoặc ít bị biến đổi. Dưới tác dụng của enzyme peroxidase, polyphenoloxidase, khoai tây thường xảy ra quá trình oxy hóa tạo thành flobaphen có màu đen. Chần, hấp, đun nóng sẽ làm cho hệ thống enzyme đó bị phá hủy nên nguyên liệu sẽ không bị thâm đen. - Giảm tỉ lệ tổn thất nguyên liệu và nâng cao hiệu suất chế biến: quá trình chần, hấp làm cho tinh bột bị hồ hóa, giúp nguyên liệu đàn hồi, khó gãy vỡ. - Làm giảm lượng vi sinh vật bám trên bề mặt của nguyên liệu: Mặc dù xử lý ở nhiệt độ không cao lắm, với thời gian không dài, nhưng có thể tiêu diệt một số vi sinh vật kém chịu nhiệt bám trên bề mặt nguyên liệu. - Giảm sự sản sinh ra acylamide trong quá trình chiên do nó sẽ rửa trôi một lượng đường trên bề mặt lát khoai tây. Cơ chế Hợp chất polyphenol là những chất trong phân tử có vòng benzene, trong đó có 2 hoặc nhiều nhóm hydroxyl (-OH). Polyphenol còn được gọi là hợp chất phenolic là nhóm chất tồn tại trong thực vật (rau quả) có vai trò quan trọng trong nâu hóa bởi vì chúng là chất nền trong phản ứng nâu hóa có enzyme. Các cơ chất phenol trong khoai tây: chlorogenic acid, caffeic acid, catechol, DOPA, p – cresol, p-hydroxyphenyl propionic acid, p-hydroxyphenyl pyruvic acid, m – cresol, acid clorogenic. Phản ứng tạo màu do enzyme: Phản ứng oxy hóa khử : polyphenol + ½ O2  Orthoquinon (enzyme polyphenoloxydase). Sau đó là phản ứng ngưng tụ: n (orthoquinon)  Flobaphen( màu nâu) Các phản ứng này đều xảy ra dưới tác dụng của oxy không khí. Enzym xúc tác cho phản ứng nâu hóa: Polyphenoloxydase là metaloenzym chứa 0.2% Cu ở trong phân tử. Polyphenoloxydase chỉ hoạt động trong pH từ 5 – 8. Phương pháp Thiết bị chần thường là dạng băng tải, khoai tây theo băng tải đến bồn nước nóng và ngập trong bồn. Thời gian băng tải lưu lại trong nước sẽ tương ứng với thời gian chần lý thuyết đã đưa ra. Chần trong dung dịch CaCl2 (nồng độ 0.1%) ở 80oC/ 3 – 5 phút (làm giảm 64 – 72% acrylamine). Ngoài ra, Ca sẽ làm tăng độ cứng của lát khoai tây. Sấy sơ bộ Mục đích Giảm hàm lượng nước trong nguyên liệu và rút ngắn thời gian chiên. Giảm hàm lượng dầu trong giai đoạn chiên chân không. Tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm: cấu trúc giòn, xốp. Phương pháp Nhiệt độ sấy: 60 – 62 oC, sấy cho đến khi sản phẩm đạt độ ẩm 60%. Chiều dầy của lớp khoai tây trên khay khoảng 20 mm, xếp lộn xộn để tăng diện tích bề mặt. Khay sấy làm bằng nhôm có đục lỗ, cũng có thể làm mặt khay bằng tre nứa đan, kích thước lỗ 10 mm x 10 mm. Để tăng hiệu suất sấy, có thể hong lát khoai tây cho se lớp mặt rồi xếp lên khay sấy. Giai đoạn đầu của quá trình sấy, nhiệt cung cấp chủ yếu là để làm nóng lát khoai tây. Khi nhiệt độ ở lớp bề mặt tăng dần để đạt tới nhiệt độ bay hơi thì lượng ẩm ở bề mặt lát thoát ra rất mạnh. Quá trình bay hơi ở lớp bề mặt xảy ra đồng thời với quá trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật liệu ra lớp bề mặt. Nhiệt dần dần tác dụng sâu vào phía trong lòng làm cho nhiệt độ phía trong của lát khoai tây tăng lên, thúc đẩy thêm quá trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật chất ra lớp bề mặt. Các chất hoà tan di chuyển theo nước từ bên trong ra bề mặt bên ngoài sản phẩm. Quá trình bay hơi nước làm cô đặc các chất hoà tan ở bề mặt, kết hợp với nhiệt độ cao của không khí hình thành lớp vỏ cứng, ổn định cấu trúc của sản phẩm. Chiên Phương pháp Sử dụng thiết bị chiên chân không. Khi dầu sôi, nguyên liệu được cho vào khay, qua cửa nạp liệu, khay chứa vật liệu sẽ được nhúng vào trong dầu nhờ bộ phận nâng hạ khay. Vật liệu được chiên cho đến lúc đạt yêu cầu và lấy ra nhờ bộ phận nâng khay. Chiên ở 120 – 160 oC trong 5 – 20 phút, thay đổi tùy kích thước, độ dày lát khoai tây, nhiệt độ lò chiên và lượng nguyên liệu đưa vào chiên. Khoai tây cho vào chiên phải đồng đều và ngập hẳn trong dầu. Lớp nguyên liệu phải thấp hơn mặt thoáng của dầu từ 5 – 10 cm. Trong quá trình chiên phải kiểm tra chất lượng của dầu. Chỉ số acid của dầu lớn hơn 4 thì phải thay dầu, nhưng nếu chưa có mùi ôi khét, màu chưa tối sẫm thì có thể tiếp tục chiên nhưng không cho phép chỉ số acid vượt quá 5. Hình 9. Thiết bị chiên chân không Để xác định thời điểm ngừng chiên thì ta dựa vào hình thức bên ngoài, mùi vị sản phẩm và độ chiên. Trong đánh giá độ chiên, người ta đánh giá bằng 2 độ chiên: độ chiên biểu kiến và độ chiên thực tế. Độ chiên biểu kiến: chỉ tỉ lệ nguyên liệu giảm đi sau khi chiên so với nguyên liệu trước khi chiên. Được xác định theo công thức: Với A: khối lượng nguyên liệu trước khi chiên (kg). B: khối lượng nguyên liệu sau khi chiên (kg). Độ chiên biểu kiến được dùng để kiểm tra hoặc tính toán các chỉ tiêu, định mức kinh tế kĩ thuật và tính năng suất thiết bị. Đọ rán thực tế: chỉ lượng nước bay hơi trong nguyên liệu sau khi chiên. Độ chiên thực tế bằng tổng độ chiên biểu kiến với lượng dầu đã thấm vào nguyên liệu. Với m: tỉ lệ dầu hút vào sản phẩm (%). Độ chiên thực tế chỉ được sử dụng trong các quá trình tính nhiệt. Độ chiên biểu kiến luôn thấp hơn độ chiên thực tế vì trong khi chiên một phần nước bốc hơi nhưng nguyên liệu lại hút một phần dầu chiên vào. Lượng dầu thấm vào sản phẩm khoảng 7 – 13%. Độ chiên biểu kiến trung bình 30 – 53%. Độ chiên thực tế trung bình 41 – 64%. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiên chân không Chất lượng của nguyên liệu Các thông số công nghệ: các thông số công nghệ được kể đến bao gồm: áp suất, nhiệt độ, kích cỡ lát, chênh lệch hàm ẩm, sự vận chuyển nguyên liệu trong thiết bị… chúng thường phụ thuộc lẫn nhau và đều có ảnh hưởng đến thời gian chiên. Áp suất – nhiệt độ: đây là hai yếu tố phụ thuộc tuyến tính với nhau. Áp suất càng thấp, nhiệt độ bốc hơi cũng sẽ thấp, do đó sẽ hạn chế các tác động của nhiệt độ cao lên sản phẩm như làm biến tính vitamin, sẫm màu, giảm mùi sản phẩm. Đặc biệt, trong điều kiện chiên chân không, lượng không khí trong thiết bị không nhiều nên tránh được các phản ứng oxy hóa dầu, kéo dài đuoẹc thời gian làm việc của dầu. Độ ẩm: bao gồm độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của nguyên liệu sản phẩm, sự chênh lệch ẩm trong dầu và trong nguyên liệu. Kích thước các lát khoai tây: kích thước càng mỏng thì thời gian chiên sẽ càng ngắn. Tuy nhiên, vấn đề quan trọng nhất của kích cỡ đó là sự đồng đều. Kích cỡ càng đều thì sản phẩm càng đồng nhất. Phương thức trao đổi nhiệt: tùy thuộc vào phương pháp trao đổi nhiệt là dẫn nhiệt hay đối lưu nhiệt sẽ ảnh hưởng đến thời gian và độ đồng đều của toàn khối khi tăng nhiệt độ. Lượng cặn trong dầu: nếu lượng cặn trong dầu quá nhiều sẽ tạo nên những mảnh khét nhỏ bám lên trên bề mặt của sản phẩm. Những biến đổi trong quá trình chiên Quá trình chiên là quá trình gia nhiệt mà chất tải nhiệt là dầu mỡ. Trong quá trình chiên diễn ra quá trình truyền nhiệt và hai quá trình truyền khối: sự di chuyển của nước từ trong nguyên liệu ra ngoài và sự thẩm thấu của dầu vào trong nguyên liệu. Động lực của hai quá trình trên là sự chênh lệch nhiệt – ẩm giữa môi trường dầu và nguyên liệu. Biến đổi của nguyên liệu Khi cho khoai tây vào trong dầu, các phân tử dầu sẽ di chuyển vào bên trong các mao quản nhỏ của nguyên liệu nhờ áp suất mao dẫn. Lượng dầu này góp phần làm tăng nhanh nhiệt độ của lát khoai tây và làm suy yếu liên kết hydro của nước với các phần tử háo nước, giúp cho sự tách nước xảy ra dễ dàng và triệt để hơn. Dưới tác dụng của nhiệt độ, nước tự do trong khoai tây sẽ thoát ra. Tốc độ bốc hơi nước và tốc độ thẩm thấu dầu sẽ ảnh hưởng đến hình dạng, kích thước của sản phẩm. Khi nước bốc hơi sẽ làm tăng thể tích tế của tế bào, nguyên liệu sẽ trương nở. Nếu tốc độ thấm dầu nhanh, kịp thời chiếm chỗ lượng nước đã bị bốc hơi thì sản phẩm cuối sẽ nở hơn và giòn xốp. Nếu tốc độ thấm dầu chậm, sản phẩm cuối sẽ giảm thể tích, giòn cứng, ít xốp. Khi chiên chân không thì hai quá trình này có tốc độ xấp xỉ nhau nên sản phẩm cuối thường ít thay đổi về kích thước, độ giòn tốt, xốp. Nhiệt làm thể tích tế bào tăng, nước thoát ra làm tăng nồng độ chất khô, cấu trúc tế bào bị phá hủy, dầu thấm vào trong tế bào . Protein Protein trong nguyên liệu bị đông tụ tạo thành khung chắc, dầu sẽ chiếm dần vị trí nước trong các khung này, protein chuyển thành dạng hạt rời, rồi phân hủy thành dạng bông. Khi ta ly tâm tách dầu ra, dầu thoát ra và khoảng giữa các khung này là không khí tạo ra độ giòn, xốp cho sản phẩm. Nhưng nếu chiên ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, các protein mất tính tan, các phân tử protein chứa S bị cắt đứt giải phóng H2S, acid amin bị phân hủy tạo NH3… sản phẩm trở nên bở, kém giòn, dễ gãy. Sự đông tụ của protein bắt đầu ở nhiệt độ 30 – 35oC (khoảng 30%), và tốc độ tăng dần theo nhiệt độ, ở nhiệt độ 60 – 65oC thì 90% protein đã bị đông tụ. Do đó, khi chiên chân không lượng nước bốc nhanh ngay khi lượng protein chưa bị đông tụ hoàn toàn thành khung chắc, khả năng trương nở của nguyên liệu tăng, độ giòn xốp của sản phẩm tốt hơn. Và do áp suất thấp nên dầu sôi ở nhiệt độ thấp, lượng protein bị phân hủy thấp do đó sản phẩm ít bị gãy. Mặt khác, nhờ khung protein giãn nở lớn nên quá trình ly tâm tách dầu sẽ dễ hơn. Vì vậy, khoai tây chiên sẽ ít béo hơn, ít độc hại hơn. Glucid Glucid bị biến đổi, đường và tinh bột ở lớp bề mặt bị caramel hóa. Protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan, làm khoai tây trở nên mềm (mức độ tương đối). Phản ứng Maillard xảy ra tạo màu, mùi, hương vị cho sản phẩm, một số sản phẩm phụ, trong đó có acrylamide. Chlorophyll Chlorophyll chuyển thành pheophytin, caroten ít bị phân hủy, nhưng lại tan nhiều trong dầu nóng làm cho dầu có màu da cam. Các chất hữu cơ hòa tan và các vitamin hòa tan trong chất béo đều chuyển vào dầu. Vitamin B1, B2 tổn thất ít. Vitamin C bị phá hủy 7 – 18%. Các ester và các chất thơm bay hơi cũng bị tổn thất khi chiên. Biến đổi của dầu chiên Trong quá trình chiên, do tác dụng của nhiệt độ cao và thời gian dài, do tác dụng của nước thoát ra từ nguyên liệu và do sự hòa lẫn các chất glucid, protid, lipid, tạo thành nhũ tương, do tiếp xúc với không khí trên mặt thoáng và với mặt truyền nhiệt nên dầu bị biến tính. - Khi chiên độ nhớt của dầu tăng do các chất dinh dưỡng trong nguyên liệu dịch di chuyển ra ngoài nên dầu bị xẫm màu. Dầu sẽ bị thủy phân (nhiệt độ), oxy hóa (nhiệt độ, lipooxydase, lipase) và polymer hóa (nhiệt độ). - Ở nhiệt độ cao, dầu tiếp xúc với hơi nước và oxy nên bị thủy phân và oxy hóa thành acid béo, glyceril, rồi thành các chất peroxide, aldehyde, cetone (có mùi ôi khét) và acrolein (là chất lỏng, độc, khi rán bốc thành khói xanh thoát ra trên mặt thoáng của dầu làm cay mắt) theo sơ đồ sau: Dầu glycerin + acid béo acrolein peroxide aldehyde, cetone Hiện nay, biện pháp chủ yếu để chống hiện tượng hư hỏng dầu trong khi rán là duy trì dầu rán trong lò rán với thời gian ngắn nhất. Người ta còn chống oxy hóa dầu bằng cách cho chất chống oxy hóa vào dầu rán. Bảng 2. Chất chống oxy hóa cho phép sử dụng TÊN GỌI TÊN CHẤT CHỐNG OXY HÓA Liều lượng có thể chấp nhận (mg/kg thể trọng/ngày) E 300 E 301 E 302 E 303 E 304 Acid L-ascorbic L-ascorbat Na L-ascorbat Ca Acid diacetyl 5,6-L-ascorbic Acid palmityl 6-L-ascorbic Không giới hạn E 306 E 307 E 308 E 309 Chất chiết tự nhiên giàu tocopherol Alpha-tocopherol (tổng hợp) Gamma-tocopherol (tổng hợp) Delta-tocopherol (tổng hợp) Không giới hạn E 310 E 311 E 312 Propyl Gallate Octyl Gallate Dodécyl Gallate 0 – 0,5 E 320 Butylhydroxyanisole (BHA) 0 – 0,5 E 321 Butylhydroxytoluen (BHT) 0 – 0,5  Về mặt sinh học, trong điều kiện chân không do nhiệt độ không quá cao nên các enzyme và vi sinh vật vẫn có khả năng hoạt động. Tuy nhiên, sản phẩm cuối cùng có độ ẩm thấp (dưới 4%) nên nếu bảo quản tốt, không để sản phẩm hút ẩm lại thì enzyme và vi sinh vật cũng không thể phát triển được. Acrylamide Acrylamide có công thức hóa học là C3H5NO, theo danh pháp IUPAC là prop – 2 – enamide. Tinh thể rắn, không mùi, tan trong nước, ethanol, ether và chloroform. Nếu ở điều kiện bình thường phân hủy thành amonia, nếu ở nhiệt độ cao thì sinh ra CO, CO2 và các oxit nitơ. Hầu hết acrylamide được sử dụng để tổng hợp polyacrylamide, để xử lí nước thải, gel electrophoresis (SDS – PAGE), sản xuất giấy, chế biến quặng, vải. Một số được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm và một số monomer. Acrylamide cũng được tìm thấy khi chế biến thực phẩm giàu tinh bột và được xem là tác nhân gây ung thư. Nó được phát hiện ra trong thực phẩm vào 4/2002 bởi các nhà khoa học Thụy Điển khi nghiên cứu cấu trúc hóa học của tinh bột trong khoai tây chiên, bánh mì nướng (hàm lượng sinh ra phụ thuộc vào nhiệt độ). Nhưng nó không có trong thực phẩm nấu chín, hấp, luộc và thực phẩm không gia nhiệt. Acrylamide sinh ra từ phản ứng Maillard do asparagine phản ứng với các loại đường khử có trong nguyên liệu như glucose, fructose,… nhưng chủ yếu là glucose trên 120 oC (248 oF). lượng acrylamide sinh ra trong thực phẩm chủ yếu xuất hiện trên cà phê (54%), khoai tây chiên (12%), bánh mì nướng (9%). Thử nghiệm trên chuột thấy rằng acrylamide là nguyên nhân gây ung thư, ở liều cao nó tăng khối u ở hệ thần kinh, màng bụng, tuyến giáp, tuyến vú, tử cung, âm vật. Kết quả thí nghiệm đã có 10% chuột bị ung thư. Phương pháp làm giảm hàm lượng acrylamide - Không tồn trữ khoai tây dưới 8 oC (46 oF), nếu tồn trữ ở 4 oC (39 oF) thì hàm lượng đường khử sẽ tăng lên nhanh chóng do đó khi chiên acrylamide sẽ sinh ra nhiều hơn. - Sử dụng những giống khoai tây ít hoặc không sinh ra acrylamide (giống có hàm lượng đường thấp), chần khoai tây trước khi chiên để lấy bớt một phần đường trên bề mặt khoai tây. - Cho asparaginase vào khoai tây trước khi chiên để nó thủy phân bớt một phần asparagine. Ngâm khoai tây trong CaCl2 có thể giảm lượng acrylamide hình thành đến 95% mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Tương tự, ion Na cũng có khả năng giảm lượng acrylamide hình thành đến 50% (Gökmen and Şenyuva, 2007). - Các nhà khoa học thuộc tổ chức Simplot Plant Sciences, Hoa Kỳ đã thành công trong việc ngăn sự biểu hiện của các gen chịu trách nhiệm hoạt hóa con đường asparagine synthase trong củ khoai tây. Các dòng khoai tây biến đổi gen như vậy thể hiện mức độ asparagine tự do giảm gấp 20 lần. Sản phẩm thông qua chế biến có xử lý nhiệt độ của dòng khoai tây này chứa hàm lượng acrylamide giảm 95% so với giống khoai tây bình thường. Chú ý, trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm thường sử dụng silicon làm chất ức chế bọt trong các chất béo khi chiên rán ngập mỡ nhưng như vậy sẽ làm acrylamide sinh ra tăng gấp đôi bình thường. Tháng 6/2002 WHO và FAO đưa ra liều lượng khuyến cáo an toàn đối với tác động của acrylamide lên hệ thần kinh là 0.5 mg/ kg thể trọng/ ngày ( điều đó có nghĩa là mỗi ngày chúng ta có thể ăn 13 kg khoai tây chiên hoặc uống ~ 86 lít nước mận hoặc ăn 29 kg khoai tây nướng) nhưng chưa đưa ra liều lượng khuyến cáo an toàn đối với tác động của acrylamide lên khả năng gây ung thư. Tách dầu và làm nguội Mục đích Loại bỏ lượng dầu dư thừa có trên bề mặt sản phẩm, hạn chế tối đa khả năng dầu bị oxi hóa trong quá trình bảo quản làm mất giá trị cảm quan của sản phẩm. Phương pháp Có thể dùng sàng phân ly hay ly tâm tách dầu Hình 10. Thiết bị ly tâm tách dầu Trên roto của máy li tâm có khoang các lỗ nhỏ. Khi rôto quay các lát khoai tây sẽ bị giữ lại trong các lỗ, dầu thừa sẽ bị văng ra và thoát ra ngoài thong qua lớp màng. Tốc độ quay càng nhanh, dầu được tách ra càng nhanh. Trộn gia vị Mục đích Trộn đều khoai tây với muối và các thành phần gia vị mong muốn, tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm cuối cùng. Phương pháp Sau khi tách dầu, làm nguội, các lát khoai tây cùng với hỗn hợp các gia vị được đưa vào thiết bị trộn có hình trống. Trống xoay với tốc độ chậm, trên thành trống có các gờ cản sẽ trộn đều tất cả các thành phần. Hình 11. Thiết bị trộn Đóng gói Lựa chọn bao bì Bao bì là yếu tố rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng và chất lượng của sản phẩm sau khi chế biến. Khoai tây chiên là sản phẩm dễ bị oxy hóa, cần giữ được độ giòn sau khi chiên. Chính vì những đặc điểm đó mà bao bì chứa khoai tây chiên cần phải đáp ứng được các yêu cầu: không thấm khí, hạn chế ánh sáng, không thấm hơi nước. Để đáp ứng đồng thời tất cả các yêu cầu trên, người ta dùng loại màng kép gồm 2 đến 4 lớp. OTR: Oxygen Transmision Rate MVTR: Moisture Vapour Transmision Rate Hình 12. Một số loại bao bì dùng cho chip potato Trong đó màng polymer có đặc tính bền cơ học, dễ tạo hình, thuận lợi cho việc in ấn… được đặt ở ngoài cùng. Các loại màng polimer thường được sử dụng là PP (polypropylene), OPP (oriented polypropylene) hay EVA (Ethylene Vinyl Acetate), BOPP (Biaxially Oriented Polypropylene)… Ngoài ra người ta có thể bọc thêm 1 lớp surlyn ở ngoài cùng, đây là 1 lớp nhựa trong suốt có tính năng tốt về chịu va chạm, trầy xướt, sự mài mòn hóa học. Hình 13. Cấu trúc bao bì 2 lớp Hình 14. Cấu trúc bao bì 4 lớp Tiếp theo có thể dùng thêm lớp HDPE (High Density Polyethylene) hay LDPE (Low Density Polyethylene) để tăng cường khả năng chống trao đổi ẩm (màng này có đặc tính chống thấm hơi nước rất tốt nhưng chống thấm khí kém). Lớp này còn có khả năng chịu nhiệt khi hàn ghép. Lớp trong cùng là lớp mạ kim loại. Lớp mạ kim loại giúp ngăn cản ánh sáng và oxygen đi vào, hạn chế quá trình oxy hóa cho sản phẩm. Có thể sử dụng các loại như met – BOPP (Metallized BOPP), met – OPP (Metallized OPP). Người ta thấy rằng nếu chỉ dùng màng polymer (không có lớp kim loại) thì thời gian bảo quản của chip potato chỉ khoảng 8 – 10 tuần so với trên 26 tuần khi dùng thêm một lớp tráng kim loại The containers are round and the body (side walls) is made of PE coated foil laminated spirally wound paper. The top and bottom ends of the containers may be made from metal or plastic. The bottom may also be made from PE coated foil laminated paper. An aluminium pull-tab top and re-closable plastic lid on the container form a complete pack. A new process has recently been developed for composite packs, wherein the main body comprises of a composite material consisting of a light-weight high impact core of expanded polystyrene in the thickness range of 0.6 to 1.2mm. Externally the core is coated with a plastic film. The inner face is coated with a plastic film or a combination of film and aluminium foil, the function of these materials is to ensure optimum barrier properties against moisture, oxygen etc. A wide choice of films such as Polyester, PVDC or EVOH is available. The base, the lid and the snap-on re-closable caps are generally moulded from High Impact Polystyrene (HIPS) coated with polyester or other films to enhance the barrier properties. The base is solid moulding, whereas the lid incorporates a membrane which when pierced gives access to the product. Ngoài các film, chip poatato còn được đóng gói trong các lon hình trụ. Lon này được làm từ PE tráng được tròn và cơ thể (bức tường bên) được làm bằng lá tráng PE ép giấy spirally vết thương. Kết thúc trên và dưới của các container có thể được làm từ kim loại hoặc nhựa. Phía dưới cũng có thể được làm từ giấy tráng PE foil ép. Một nhôm kéo tab trên và nắp nhựa tái closable về hình thức chứa một gói hoàn chỉnh. Một quá trình mới gần đây đã được phát triển cho gói tổng hợp, trong đó cơ thể chủ yếu bao gồm một loại vật liệu composite bao gồm một lõi nhẹ tác động của polystyrene mở rộng trong phạm vi độ dày từ 0,6 đến 1.2mm. Bên ngoài lõi được bao phủ với một bộ phim nhựa. Mặt bên trong được bao phủ với một bộ phim nhựa hoặc một sự kết hợp của bộ phim và lá nhôm, chức năng của các tài liệu này là để đảm bảo tính chất rào cản tối ưu chống lại độ ẩm, oxy ... Một sự lựa chọn rộng rãi của các bộ phim như Polyester, PVDC hoặc EVOH có sẵn. Các cơ sở, nắp và snap-closable mũ lại thường được đúc từ Polystyrene tác động cao (HIPS) phủ polyester hoặc các bộ phim khác để tăng cường các tính chất rào cản. Cơ sở vững chắc đúc, trong khi nắp kết hợp một màng khi đâm cho phép truy cập đến sản phẩm. Kỹ thuật đóng gói Sản phẩm được đóng gói trong môi trường kín, vô trùng. Để đảm bảo điều kiện kị khí cho sản phẩm, người ta bơm vào bao chứa sản phẩm các loại khí trơ, thường dùng nhất là CO2 và N2. Người ta đã chứng minh việc bơm khí trơ này làm tăng thời gian sử dụng cuo chip potato (bơm khí Nitrogen làm tăng thời hạn sử dụng từ 60 ngày (không có N2) lên 120 ngày (Anon., 1988). Ngoài ra, lượng khí này còn giúp cho bao bì chứa sản phẩm luôn căng phồng, từ đó hạn chế được ảnh hưởng của các tác động cơ học. Hình 15. Thiết bị đóng gói Tài liệu tham khảo Jaspreet Singh and Lovedeep Kaur, Advances in Potato Chemistry and Technology, 2009. E. Choe and D.B. Min, Chemistry of Deep-Fat Frying Oils, 2007, Journal of food science. M.K. Krokida, V. Oreopoulou, Z.B. Maroulis, D. Marinos-Kouris, Color changes during deep fat frying, 2001, Journal of food engineering. Franco Pedreschi, Claudia Cocio, Pedro Moyano, Elizabeth Troncoso, Oil distribution in potato slices during frying. C. Granda, R.G. Moreira and S.E. Tichy, Reduction of Acrylamide Formation in Potato Chips by Low-temperature Vacuum Frying, 2004, Journal of food science. John R. Wagner, Multilayer flexible packaging, 2010, Elsevier Inc. William F. Talburt, M.S. and Ora Smith, Potato processing, Ph.D. 1967 Các trang web: Advances in food research