PHƯƠNG PHÁP ĐO KÍCH THƯỚC HẠT ĐƯỜNG

Trong nhiều thế kỷ, đường là một loại gia vị quan trọng được sử dụng phổ biến trong các loại thực phẩm và đồ uống. Các chất làm ngọt như đường mía, siro ngô và các dẫn xuất của hai loại này được sử dụng chính cho việc sản xuất đường trên toàn cầu.

Khi các nghiên cứu về sức khỏe cộng đồng bắt đầu cho thấy tác hại của đồ uống có đường, các chất thay thế đường có nguồn gốc tự nhiên hoặc chất tạo ngọt mạnh bắt đầu phát triển mạnh mẽ. Trong đó, đường từ cây cỏ ngọt và trái la hán là hai loại chất làm ngọt đang được người tiêu dùng ưa chuộng gần đây và được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận chung là an toàn (GRAS) với mục đích tăng hương vị và làm ngọt phi dinh dưỡng.

Xu hướng tiêu thụ tương lai với các loại đường mới 

Đường cỏ ngọt là chất làm ngọt không chứa calo, không có carbohydrate và chất béo. Độ ngọt gấp 20 đến 30 lần đường mía và củ cải, không độc hại và không chất phụ gia. Đồng thời cũng làm tăng hương vị, hữu ích cho tiêu hóa, giảm cân, chống oxy hóa, ngăn ngừa sâu răng và có đặc tính kháng khuẩn và mảng bám, tăng sự tỉnh táo, tăng mức năng lượng nhưng không ảnh hưởng đến lượng đường trong máu, do đó là chất tạo ngọt chính cho người tiểu đường. Bên cạnh đó, đường cỏ ngọt có thể được sử dụng trong điều trị tăng huyết áp, hạ đường huyết, hữu ích trong việc làm săn chắc da và chữa bệnh, thèm thuốc lá và rượu và là một loại thuốc bổ cho tuyến tụy. Nó cũng có thể được sử dụng làm nguồn đường thay thế trong bánh kẹo, nước ép trái cây, mứt, bánh quy, sôcôla, rau và các loại thực phẩm khác.

Bên cạnh đó, trái la hán được biết đến là một trong những là chất làm ngọt không calo hàng đầu. Trái la hán là loài bản địa của Trung Quốc và Indonesia và chứa các hợp chất hoạt tính sinh học đa dạng tốt cho sức khỏe. Trái la hán chứa tinh dầu, sacarit, protein, vitamin và flavon. Nó cũng giàu một số glycoside triterpene, thường được gọi là mogroside có tác dụng sinh học cao và tạo vị ngọt. Chiết xuất mogroside từ trái la hán chín có thể là một chất thay thế đường lý tưởng cho bệnh nhân tiểu đường và béo phì và giá trị năng lượng thấp hơn sucrose. 

Tầm quan trọng của việc đo kích thước hạt đường

Đường của cây cỏ ngọt và trái la hán đều được chiết xuất đầu tiên ở dạng lỏng bằng nhiệt và sau đó được xử lý bằng cách phun hoặc sấy khô chân không thành dạng bột hoặc hạt. Kích thước hạt đường cần nhất quán để kiểm soát tốt hơn quá trình trộn, hòa tan và đóng gói.

Đường kính tới hạn của hạt đường khô là một chỉ số quan trọng ảnh hưởng đến các yếu tố:

• Độ trơn chảy – được định nghĩa là chuyển động tương đối của một khối hạt giữa các hạt lân cận hoặc dọc theo bề mặt thành bình chứa. Khả năng trơn chảy của bột là sự kết hợp của nhiều yếu tố như kích thước hạt, hình dạng, độ nhám bề mặt, phân bố kích thước, độ ẩm hoặc thời gian bảo quản, nhưng kích thước hạt là chỉ số chính về khả năng trơn chảy của bột
• Hòa tan và trộn – xác định trải nghiệm của người tiêu dùng khi được sử dụng trong đồ uống hoặc làm bánh
• Tính đồng nhất của bột – xác định tính nhất quán trọng lượng đường.

Kích thước hạt đường là một thông số rất quan trọng và cần được kiểm soát trong quá trình sản xuất đường vì FDA đã đặt lượng tiêu thụ hàng ngày được chấp nhận cho tất cả các chất làm ngọt cường độ cao, trừ đường từ trái la hán. Các nhà sản xuất cần giám sát chặt chẽ kích thước hạt đường để kiểm soát tốt hơn lượng chất tạo ngọt được tiêu thụ khi đến tay người tiêu dùng.

Hai mẫu đường cỏ ngọt và một đường trái cây đã được thử nghiệm và so sánh với đường trắng. Để chứng minh mối tương quan giữa kích thước hạt đường với đặc tính dòng trơn chảy của nó. Tính chất vật lý của các loại đường sau đó được đánh giá bằng cảm quan (Bảng 1).

Bảng 1: Tính chất vật lý của các mẫu đường được thử nghiệm

So sánh các phương pháp đo kích thước hạt đường

Dữ liệu đo kích thước hạt đường được thu thập bằng cách phân tích bột khô bằng máy phân tích kích thước hạt nhiễu xạ laser LA-960 PowderJet. Mỗi mẫu đường được đánh giá riêng và sử áp suất không khí thích hợp. 0,1MPa được xác định là áp suất không khí tốt nhất cho cả quá trình phân tán đường cây cỏ ngọt và 0,2MPa cho đường trái la hán. 

Tìm hiểu thêm về kỹ thuật đo kích thước hạt tán xạ ánh sáng tĩnh (tán xạ laser) SLS tại đây >>>

DvX sẽ là đường kính hạt tối đa mà dưới đó tồn tại X% thể tích mẫu – còn được gọi là kích thước hạt trung bình theo thể tích.

Hai phép đo trung bình của cả đường cỏ ngọt trên thị trường (đường màu xanh) và đường cỏ ngọt chính hãng (đường màu đen) được hiển thị trong Hình 1. Kết quả phân tích nhiễu xạ laser đường cỏ ngọt trên thị trường cho thấy phân bố kích thước hạt lớn hơn đối với đường cỏ ngọt chính hãng khi nó mở rộng tới Dv90 là 487,5 µm trong cùng điều kiện đo. Khi chiết xuất đường cỏ ngọt cô đặc được xử lý, nó có xu hướng rất nhiều hạt bột (được biểu thị bằng các hạt < 10µm), khiến khó trộn vào đồ uống hơn. 

Để cải thiện các đặc tính trơn chảy, công nghệ kết tụ thường được sử dụng để nung trơn chảy các loại bột có kích thước lớn hơn 200 µm. Trong trường hợp này, kết quả nhiễu xạ laser xác nhận mối tương quan thuận giữa kích thước hạt và khả năng trơn chảy và mối tương quan nghịch giữa kích thước hạt và góc định vị lại tới hạn (Bảng 1).

Phép đo trung bình của đường trái la hán sử dụng áp suất không khí 0,2 MPa được hiển thị trong Hình 2. Đường trái la hán thể hiện lực hút giữa các hạt lớn hơn (có thể là do hình thái hạt và lực giữa các hạt cao hơn) và cần áp suất cao hơn để phân tán. Nhìn chung, đường trái la hán có kích thước hạt lớn (với Dv50 là 274 µm) và phân bố kích thước hạt rộng. Thuộc tính vật lý này làm cho đường trái la hán trở thành một lựa chọn thay thế cho đường trắng hiện nay.

Dữ liệu này có thể được sử dụng để dự đoán khả năng trơn chảy, hòa tan và phân tách của hạt. Từ các kết quả phân tích cho thấy kích thước hạt là yếu tố dự đoán chính xác nhất về khả năng trơn chảy của vật liệu dạng hạt, với kích thước hạt giảm cho thấy khả năng trơn chảy thấp hơn.

Kết quả của các phép đo này cho thấy LA-960 có thể được sử dụng để phân tích kích thước của hạt đường. 

Horiba đảm bảo cung cấp cho khách hàng những giải pháp phân tích cỡ hạt hữu hiệu nhất thông qua dòng thiết bị phân tích kích thước hạt cao cấp và tiên tiến nhất.

Máy phân tích kích thước hạt tiên tiến nhất của HORIBA 

Máy phân tích kích thước hạt tán xạ Laser LA-960V2 HORIBA

• Thiết kế quang học cải tiến
• Tự động căn chỉnh nguồn laser nhanh 
• Phạm vi góc đo lớn cho độ phân giải tín hiệu tốt.
• Thiết bị tán xạ laser ổn định
• Thời gian đo mẫu lỏng nhanh, hệ thống phân tán mạnh và đơn giản.
• Đo khô phân tán bột tự động hiệu quả

Máy phân tích kích thước hạt tán xạ Laser LA-350 Horiba

• Kích thước nhỏ gọn
• Phân tích nhanh
• Phần mềm đầy đủ tính năng
• Dễ sử dụng

Nguồn tham khảo:

• 2005, S. D. Singh và cộng sự, Stevia: The herbal sugar of 21st century.
• 2019, A. K. Pandey và cộng sự, Monk fruit (Siraitia grosvenorii) – health aspects and food applications.
• HORIBA Scientific, Material Characterization of the Next Generation Sugar Substitutes AN213.