Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương
MỤC LỤC


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương

Các tính chất lưu biến của khối bột nhào
1. Tổng quan
1.1. Cấu trúc bột nhào
Bột nhào là nói đến một khối ẩm được hình thành sau khi phối trộn bột mì, nước và các
thành phần khác. Các tính chất lý hóa của bột nhào đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp
sản xuất bánh mì, mì ống, ngũ cốc ăn sẵn. Bột nhào được hình thành do sự tương tác phức tạp
giữa các thành phần lúa mì trong quá trình nhào trộn. Quá trình hình thành bột nhào bắt đầu từ
việc bổ sung nước và tiến hành hoạt động nhào trộn. Ban đầu tất cả các thành phần được hydrat
hóa, khối bột trở nên dính, nếu tiếp tục trộn, độ nhớt sẽ tăng, đặc tính dính của khối bột nhào
biến mất và một khối bột không dính được hình thành. Ở giai đoạn này bột nhào là một khối
nhớt với cả hai đặc tính giãn nở và đàn hồi.
Vai trò của năng lượng trong quá trình nhào trộn là rất quan trọng trong sự hình thành
khối bột nhào. Trong quá trình hình thành bột nhào đặc biệt là bột nhào làm bánh mì với mục
đích để mang lại sự thay đổi những tính chất vật lý của bột nhào để nó có khả năng giữ lại khí
CO2 (sinh ra trong quá trình lên men của nấm men) trong khối bột. Khả năng giữ khí của khối
bột có vai trò đặc biệt quan trọng trong giai đoạn nướng. Trong giai đoạn đầu của quá trình
nướng hoạt động của nấm men là lớn nhất, khí CO2 sinh ra được quan sát thấy ở pha lỏng của
bột nhào. Bột nhào nở tốt ở giai đoạn này, cấu trúc gluten là cần thiết để chịu đựng được áp lực
khi bột nở.
Những tính chất vật lý của khổi bột nhào được quan tâm trong quá trình nướng bánh là
khả năng chống lại biến dạng (resistance to deformation), độ đàn hồi (elasticity), độ giãn

ứng suất, có công thức tính:
τ = F/A.
2
Trong đó τ là ứng suất (N/m ), F là lực tác dụng (N), A là diện tích mà lực tác dụng lên (m2).
Các nguyên liệu thực phẩm có tính nhớt và đàn hồi bị tác động của ứng suất trong quá
trình xử lý và chế biến. Tùy thuộc vào cường độ đàn hồi và độ nhớt nguyên liệu sẽ phục hồi lại
một phần hình dạng ban đầu khi thu hồi ứng suất. Phản ứng này của nguyên liệu được gọi là khả
năng phục hồi. Nếu sự phục hồi không đáng kể, nguyên liệu được cho là có tính nhớt. Nếu phục
hồi lại đáng kể thì nguyên liệu được cho là có tính đàn hồi. Tuy nhiên phần lớn vật liệu đều có cả
tính nhớt và tính đàn hồi và nguyên liệu như vậy được gọi là có tính nhớt – đàn hồi
(viscoelastic)1 như bột nhào và gluten.
2. Tính lưu biến của khối bột nhào
Những tính chất lưu biến rất quan trọng trong việc xác định động thái của khối bột nhào trong
quá trình xử lý cơ học và sự ảnh hưởng của nó đến chất lượng sản phẩm cuối. Tính lưu biến của
bột nhào có vai trò quan trọng trong việc dự đoán và kiểm soát chất lượng sản phẩm. Sự thay đổi
tính đàn hồi và tính nhớt của các loại bột nhào khác nhau được xem như yếu tố quan trọng trong
sản xuất. Mục đích chính của các phép đo tính lưu biến là phân biệt các loại lúa mì theo chất
lượng nướng (baking quality). Kiểm tra tính lưu biến có thể dự đoán một cách chính xác loại bột
lúa mì nào khi nướng sẽ tiết kiệm được thời gian, nguyên liệu và nhân công.
Những kiểm tra cơ bản cung cấp thông tin về những tính chất lưu biến của bột như độ
nhớt (dễ biến dạng), độ đàn hồi (dễ phục hồi). Khối bột nhào của bột lúa mì là sự kết hợp của các
tính chất trên, vì vậy nó được phân loại là nguyên liệu có tính nhớt – đàn hồi. Những kiểm tra
bằng thực nghiệm, thường dùng để phân tích chất lượng bột nhào như Extensigraph2,
Farinograph3 và Mixograph4 không thể đo được những tính lưu biến của bột nhào của những
mẫu bất thường và những mẫu có độ biến dạng và tỷ lệ biến dạng không đồng nhất.
Bằng thực nghiệm các đồ thị Farinograph, Extensogrpah và Mixograph thể hiện rằng các
tính chất cơ học của bột nhào đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý các thuộc tính của bột
nhào và chất lượng của sản phẩm cuối
Các tính chất lưu biến của khối bột nhào tương tự như tính chất của guten. Sự biến dạng
của khối bột nhào được kiểm tra bằng thực nghiệm và trong thực tế quá trình nướng thì có liên

nên khó khăn, ảnh hướng đến chất lượng của sản phẩm cuối.
Để khắc phục vấn đề này và làm cho những kết quả kiểm tra có ý nghĩa hơn, những phép
đo động lực học lưu biến phải được thực hiện trực tiếp trên gluten. Những tính chất lưu biến của
bột nhào phụ thuộc tính chất, thành phần của gluten và xu hướng tương tác lẫn nhau trong quá
trình nướng. Vì vậy việc nghiên cứu những tính chất lưu biến của gluten và sự tương tác giữa
chúng ảnh hưởng đến tính lưu biến của gluten là rất quan trọng.
3. Tính lưu biến của bột nhào và gluten
Bột nhào mạnh có thể được đánh giá từ Mixograph trên cơ sở: thời gian nhào trộn (MT),
độ bền tối đa của bột nhào (PDR)5, yêu cầu công suất đầu vào (WI). Những loại bột nhào có thời
gian nhào trộn từ dài hơn (4 – 6 phút), độ bền tối đa của bột nhào từ trung bình đến cao (40 – 80
đơn vị Mixograph) và yêu cầu công suất đầu vào cao hơn (180 – 220) được gọi là bột nhào rất
mạnh. Bột nhào yếu hình thành nhanh chóng với yêu cầu công suất đầu vào thấp ( 80). Gluten
lúa mì trong Mixograph yêu cầu công suất đầu vào (năng lượng) cao hơn, thời gian nhào trộn dài
hơn bột nhào của bột mì tương ứng. Độ mạnh của bột nhào hoặc gluten liên quan đến thành phần
protein Glutenin. Glutenin ảnh hưởng tích cực đến độ mạnh của bột nhào và thời gian nhào trộn.
Gliadin có xu hướng làm giảm độ mạnh và độ bền của bột nhào.
3.1. Tính đàn hồi

3.1.1. Định nghĩa về tính đàn hồi
Tính đàn hồi có liên quan chặt chẽ tới cao su lưu hóa. Nhưng cấu trúc liên kết ngang của
cao su không thể sử dụng để giải thích tính đàn hồi của gluten. Các hai đều có khối lượng phân
tử lớn, tuy nhiên gluten là vât liệu không có cấu trúc liên kết ngang. Các phân tử có thể bị tách ra
bới các tác nhân phân tách như sodium dodecylsulfate (SDS).
Tính đàn hồi trong bánh mì là một nhận thức về mặt cảm quan, được cảm nhận khi bột
nhào bị kéo căng. Độ đàn hồi tốt khi bột nhào nhanh chóng co lại gần đúng với hình dạng ban
đầu của khối bột. Một cách kiểm tra khác là người làm bánh sẽ kéo khối bột nhào thành màng
mỏng (Hình 1), việc tạo thành một màng mỏng không có những vết nứt (lỗ trên màng) thì được
đánh giá là chất lượng gluten tốt và do đó biểu thị độ đàn hồi tốt. Trong quá trình khuấy trộn, bột
nhào sẽ được đẩy lên trên móc khi điều kiện khuấy trộn tốt nhất (Hình 2). Đó được gọi là hiệu
ứng Weissenberg6, cũng là một dấu hiệu của tính đàn hồi.

gluten hay độ hòa tan của nó. Việc giảm một phần hay hoàn toàn các liên kết disulfua giữa các
phân tử làm giảm khối lượng phân tử và độ đàn hồi (Belitz et al., 1986) và gây bất lợi trong khi
nướng. Nếu điều chỉnh áp suất cao (Kieffer và Wieser, 2004) hoặc sử dụng emzymes như
Transglutaminase (Bauer et al., 2003) sẽ tạo ra các liên kết cộng hóa trị mới và làm tăng khối
lượng phân tử gluten, điều này đẫn tới làm giảm độ nhớt, tăng độ đàn hồi của gluten và khối bột
nhào ổn định hơn.
3.1.4. Vai trò của liên kết hidro đến các tính chất lưu biến của bột nhào và gluten
Khối lượng phân tử lớn của gluten không phải lý do duy nhất tạo nên tính đàn hồi. Trong
thực tế phân tử gluten được cố kết đặc biệt, chủ yếu nhờ vào khả năng hình thành những liên kết
hydro giữa các chuỗi bên amide của amino acid glutamine. Những liên kết hydro có thể dễ dàng
đổi chỗ cho nhau, chúng có thể được tách ra và sửa đổi lại trong quá trình biến dạng của vật liệu.
Tuy nhiên tổng năng lượng liên kết của chúng trong gluten khá lớn: 10 liên kết hydro tương
đương với một liên kết disunfua, số liên kết hydro có thể hình thành nhiều hơn 30 lần số liên kết
disulfua do số lượng glutamine trong gluten. Chức năng của liên kết này được thấy rõ khi khối
bột nhào được làm lạnh hoặc được gia nhiệt. Ở nhiệt độ thấp liên kết hydro được tăng cường,
nhưng ở nhiệt độ cao thì ngược lại, liên kết hydro bị yếu đi. Độ bền và độ đàn hồi của gluten
(Hình 3) và bột nhào bị biến đổi theo cùng một kiểu. Khi nâng nhiệt độ lên 60oC độ bền giảm,
nếu tiếp tục gia nhiệt sẽ có hiện tượng biến tính và độ giãn cũng giảm.
3.1.5. Vai trò của tính không tan của gluten
Tính cố kết sẽ không còn nếu protein bị hòa tan. Bản chất không tan là do sự cân bằng
anion và cation trong chuỗi amino acid của nhóm cuối của các tiểu đơn vị (Belitz et al., 1982).
Những thí nghiệm về sự hòa tan của gluten được dùng để suy ra tầm quan trọng của tính
đàn hồi trong sản xuất bánh mì. Trong các trường hợp giảm liên kết disulfua hoặc một phần
gluten bị hòa tan thì bản chất của gluten sẽ bị thay đổi hoàn toàn. Hay nói cách khác không có
bất kì gluten nào trong khối bột nhào có khả năng tạo ra được cấu trúc gắn kết.
3.1.6. Cớ chế của biến dạng đàn hồi
 Vai trò của gliadin và glutenin
Gluten được chia thành hai loại dựa vào khả năng hòa tan của chúng: gliadin chiếm 65 –
75% gluten và còn lại là glutenin. Gliadin chủ yếu là các monomer, khổi lượng phân tử nhỏ
(30000 – 50000), tan trong etanol, glutenin là các polymer khối lượng phân tử lớn, không tan

này chỉ sảy ra trong hệ thống bột mì nguyên chất (Unbehend et al., 2004). Gluten cũng có thể
được hình thành mà không cần sự kết dính của glutenin nhưng như thế khối bột nhào sẽ kém đàn
hồi.
3.1.7. Sự cần thiết của tính đàn hồi cho bột nhào
Nghiên cứu cho thấy độ đàn hồi phụ thuộc vào phương pháp xác định và không tương
quan với khối lượng nướng. Có thể độ đàn hồi được đánh giá quá cao kèm theo các thông số vật
lý khác như độ nhớt, độ cố kết nhưng những ví dụ khác như yếu tố ảnh hưởng đến mức độ gãy
vỡ của mạng gluten hay thể tích cực đại có tầm quan trọng hơn. Độ đàn hồi là một thông số để
nhận biết một mạng gluten bền và ổn định. Nếu bột nhào không có tính đàn hồi thì việc tạo hình
cho sản phẩm là không thể, ví dụ như hình sạng tròn của bánh mì.
3.2. Biến dạng nhớt
Biến dạng đàn hồi và biến dạng nhớt được theo dõi bằng cách quan sát các sợi hay bó sợi
khi chúng bị nhúng trong nước. Khi độ giãn vượt quá biến dạng đàn hồi, các sợi bắt đầu giãn
mỏng ra. Đầu tiên không thấy được sự tạo mỏng của sợi, khi độ giãn dài tăng lên, lúc này sợi
glutenin dày lên và lập thành một khối, trượt dọc lên nhau. Chúng dường như được bôi trơn bằng
một mảng gliadin phủ trên bề mặt. Chức năng này của gliadin được đã chứng minh bằng cách
khi cho thêm gliadin vào tinh bột người ta thấy sự trượt của các sợi glutenin diễn ra nhanh hơn.
Nếu độ giãn dài tiếp tục tăng lên, các sợi sẽ trở nên mỏng và đứt gãy, phần cuối của các sợi sẽ
liên kết thành hình cầu, theo bề mặt nhỏ nhất nhất do sức căng bề bặt. Sức căng bề mặt cũng là
nguyên nhân gluten hình thành trong nước và trong bột nhào mà không hình thành trong khí.
Việc quan sát các sợi gluten bằng kính hiển vi đã cho thấy hoạt động của gluten trong bột nhào.
Nó cũng giải thích tại sao có thể đo được độ đàn hồi và tại sao giá trị đo không liên quan đến sự
tăng thể tích.
Bột nhào co giãn mạnh trong giai đoạn đầu của sức chịu đựng, sau đó nếu sự co giãn
mạnh hơn nữa bột bắt đầu chảy cho đến khi các sợi của mạng gluten bắt đầu mỏng đi và đứt gãy.
Thời điểm đứt gãy của khối bột và thể tích tối đa ở một hình dạng tốt của khối bột nhào sẽ phụ


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo


loại bột nhào có tính nhớt – đàn hồi, vì vậy bột mì của các loại ngũ cốc này không có khả năng
giữ khí nên sản phẩm thường là những ổ bánh nhỏ và đặc.
Quá trình làm bánh mì được thực hiện thông qua 3 giai đoạn: phối trộn, lên men và
nướng. Công đoạn phối trộn: nước và bột mì được nhào trộn thành một khối bột nhào dính, nhớt
và đàn hồi. Chức năng quan trọng của công đoạn này là sự kết hợp của không khí với khối bột
nhào. Việc sục không khí vào là cần thiết trong trường hợp nấm men sản sinh ra không đủ lượng
CO2 để đảm bảo sản phẩm cuối có độ nở tốt, ruột bánh mịn, không thô.
6. Thành phần của bánh mì ảnh hưởng đến tính lưu biến của khối bột nhào
Nước, đường, nấm men, các chất oxi hóa, chất khử, chất nhũ hóa là những thành phần
quan trọng được thêm vào trong sản phẩm bánh mì để cải thiện tính chất của bột nhào, chất
lượng sản phẩm và thời gian sử dụng. Việc bổ sung thêm phụ gia cũng làm thay đổi các tính lưu
biến của khối bột nhào.
6.1. Ảnh hưởng của nước đến tính lưu biến của khối bột nhào
7

Gluten trong lúa mì được liên kết với nhau bằng liên kết S – S từ đầu cho đến đuôi mạnh. Kết quá là hình thành
một chuỗi thẳng của protein gọi là linear glutenin


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương

Những tính chất lưu biến của bột nhào phần lớn phụ thuộc vào hàm lượng nước của khối
bột. Lượng tinh bột thất thoát, protein và pentosan có ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp thụ nước
của bột mì.
Giá trị hấp thu nước của bột8 mì phụ thuộc vào thành phần protein của nó (Hình 4)
Hàm lượng nước cung cấp cho pha lỏng của bột nhào. Pha lỏng sẽ ảnh hưởng đến tính
chất của bột nhào bởi số lượng và các loại chất hòa tan như muối, khoáng và các chất hữu cơ.
Những chất hòa tan có ảnh hưởng đến pH của bột nhào. Trong quá trình nhào trộn khối bột

bột như tính dính của khối bột được tìm hiểu có liên quan đến số nhóm thiol trong bột. Số lượng
các nhóm thiol giảm trong quá trình nhào trộn. Gần một nửa số nhóm thiol bị mất trong phút đầu
tiên của quá trình nhào trộn. Khi ngưng khuấy trộn, bột nhào “nghỉ ngơi”, số nhóm SH tiếp tục
giảm, mức độ giảm bằng không sau 10 phút. Số nhóm SH giảm khi nhào trộn khối bột trong
không khí có mặt chất oxi hóa như iodate hay bromate.
8

Water absorption value of flour: là lượng nước bột mì cần để nhào trộn thành bột nhào trong quá trình xử lý và chế
biến. Nó được đo bằng Farinograph


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương

Bổ sung cysteine (chứa nhóm thiol) vào bột nhào làm cho khối bột mềm ra. Tương tự
như vậy, bổ sung chất glutathione vào bột nhào cũng sẽ làm mềm bột hoặc làm bột yếu đi. Hiệu
quả làm mềm là do phản ứng của các kiên kết disulfide. Việc thêm vào một số chất khử như
cysteine-L hydrochloride sẽ có lợi trong trường hợp bột quá mạnh, như vậy bột không phát triển
đúng cách trong quá trình trộn. Việc bổ sung cysteine làm giảm thời gian trộn bột và bột nhào
hình thành đạt yêu cầu mà không cần tốn nhiều năng lượng. Như vậy, năng lượng yêu cầu trong
quá trình hình thành khối bột có thể được giảm.
6.4. Ảnh hưởng của đường
Việc bổ sung đường đặc biệt là sucrosse có một số tác dụng có lợi trong quá trình nướng
bánh. Đường là thức ăn cho nấm men, nhưng nếu nồng độ đường quá cao có thể gây thẩm thấu
vào trong tế bào. Đường tạo ra màu nâu vỏ cho vỏ bánh thông qua các phản ứng Maillard và
phản ứng caramen. Sucrose cũng làm tăng thêm vị ngọt cho sản phẩm.
Tỷ lệ đường/bột cao có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất của khổi bột nhào. Ở mức
5g đường/100g bột hoặc cao hơn thì đường sẽ ảnh hưởng đến hàm lượng nước của bột nhào.
Đường làm thay đổi độ nhớt của tinh bột hay bột nhào trước và sau khi gia nhiệt. Khi trộn bột mì


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương

ghi lại. Sự thay đổi của bột nhào trong quá trình trộn và đường cong kết quả nhào trộn giúp cung
cấp các thông số: thời gian nhào trộn, độ bền tối đa và độ ổn định của bột nhào.
Bột được xay từ các loại lúa mì khác nhau có yêu cầu đối với quá trình nhào trộn khác
nhau. Bột có thời gian nhào trộn trung bình thích hợp để làm bánh mì, trong khi đó bột có thời
gian nhào trộn ít hơn thích hợp để sản xuất bánh biscuit và bánh cookie. Yêu cầu nhào trộn khác
nhau của bột mì liên quan đến thành phần gluten. Gliadin làm bột nhào giãn dài ra, trong khi đó
glutenin làm cho bột cứng và đàn hồi. Nếu gliadin nhiều hơn thì thời gian nhào trộn ngắn hơn,
nhiều glutenin hơn thì thời gian nhào trộn lâu hơn. Tỷ lệ gliadin/glutenin trong bột rất quan trọng
để xác định thời gian nhào trộn.
Quá trình nhào trộn ảnh hưởng bởi các thuộc tính lưu biến của bột nhào. Khi bắt đầu
nhào trộn, protein tổng hợp và tương tác với nhau. Khi nhào trộn, trong bột nhào hình thành một
mạng không gian ba chiều của các đơn vị protein tổng hợp. Tại lúc nhào trộn đạt tối ưu, các đơn
vị này tạo thành các màng khi được giãn dài ra. Nếu nhào trộn lâu hơn các màng nãy sẽ bị thủng
lỗ và cuối cùng là bị phá vỡ hoàn toàn.
Mixograph được sử dụng để phân biệt các loại bột mì trên cơ sở độ mạnh của bột nhào
(Hình 5). Độ mạnh của các loại bột có thể được đánh giá dựa vào Mixograph (đường cong nhào
trộn) trên cơ sở của thời gian nhào trộn (mixing time), công suất đầu vào (work input) cũng như
đường cong Mixograph. Công suất đầu vào là giá trị được tính bằng cách tính phân diện tích
vùng giữa hai đường từ lúc thời gian bằng không đến độ bền tối đa của bột nhào (PDG) và có
đơn vị là (% torque⋅min).
Đường cong Mixograph hiển thị chỉ ra mối quan hệ giữa đặc tính nhào trộn và độ mạnh
bột nhào. Nó được quan tâm để xem liệu việc kiểm soát ứng suất lưu biến có thể có khả năng
liên quan đến các phép đo động lực các đặc tính quá trình nhào trộn của bột nhào.
Các tính chất lưu biến động học của bột nhào của các loại bột mì khác thể hiện khác nhau
trong quá trình nhào trộn. (Hình 6). Modun đàn hồi (G’) và modun nhớt (G’’) của bột mì yếu


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương

Phụ lục 1
Hình ảnh
Hình 1: Sự kéo dài cục bột nhào (trái) và khối gluten (phải) tạo ra những lỗ hở:

Hình 2: Kiểm tra bột nhào và hiệu ứng Weissenberg

Hình 3: Độ bền và độ giãn dài của gluten khi nhiệt độ thay đổi


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương

Hình 4: Mối quan hệ giữa thành phần protein với giá trị độ hấp thu nước của bột mì

Hình 5: Đường cong nhào trộn của bột mì yếu (a), bột mì mạnh (b) và bột mì rất mạnh (c)

(a)


Tiểu luận: CNSX đường bánh kẹo

GVHD: Hồ Xuân Hương

(b)