BÀI 4 ẢNH HƯỞNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA THỰC PHẨM ĐẾN THỜI GIAN TRUYỀN NHIỆT VÀO TÂM HỘP 4 1 Giới thiệu Các đồ hộp khác nhau có tính chất lý học khác nhau độ đặc, tỷ trọng, độ nhớt đều khác nhau Các tính chất này người ta kết hợp lại và gọi chúng bằng khái niệm độ chắc Nhiều đồ hộp ở dạng lỏng, như các loại nước quá ép, sự truyền nhiệt khi thanh trùng chủ yếu nhờ đối lưu Sự đối lưu trong sản phẩm xảy ra khá mạnh nên các sản phẩm dạng này được năng nhiệt khá nhanh Có nhiều sản phẩm đồ hộp ở dạng đặc.
Trang 1BÀI 4: ẢNH HƯỞNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA THỰC PHẨM ĐẾN THỜI GIAN TRUYỀN NHIỆT VÀO TÂM HỘP
4.1 Giới thiệu
Các đồ hộp khác nhau có tính chất lý học khác nhau: độ đặc, tỷ trọng, độ nhớt đều khác nhau Các tính chất này người ta kết hợp lại và gọi chúng bằng khái niệm độ chắc Nhiều đồ hộp ở dạng lỏng, như các loại nước quá ép, sự truyền nhiệt khi thanh trùng chủ yếu nhờ đối lưu Sự đối lưu trong sản phẩm xảy ra khá mạnh nên các sản phẩm dạng này được năng nhiệt khá nhanh
Có nhiều sản phẩm đồ hộp ở dạng đặc, ví dụ kem, tương cà chua, nước quá nghiên (nước xoài ), pate Trong các sản phẩm này sự đối lưu xảy ra rất yếu, thậm chí không có sự đối lưu Việc truyền nhiệt trong các sản phẩm này chủ yếu là bằng con đường truyền dẫn Hệ số dẫn truyền nhiệt của thực phẩm nói chung không lớn nên các sản phẩm này được nâng nhiệt khá chậm Nhiều đồ hộp có thành phần không đồng nhất, bao gồm cả thế rắn và lỏng, ví dụ quả và nước đường (đồ hộp quả nước đường), rau, hạt và dung dịch muối (đồ hộp đậu hộp,
đồ hộp rau muối ) Trong các đồ hộp này, sự truyền nhiệt bằng cả hai cách; đối lưu và truyền dẫn, trong trưởng hợp này, sự đối lưu xảy ra khá mạnh Và nếu xét về cường độ hiệu quả năng nhiệt thì loại đồ hộp này chiếm vị trí trung gian giữa hai nhóm trước, tuy nhiên nó gần với nhóm đầu hơn
Ta có thể dễ dàng nhận thấy sự khác nhau về cường độ truyền nhiệt của các loại thực phẩm trên đô thị nắng nhiệt đồ hộp, được vẽ trong hệ trục tọa độ "nhiệt độ - thời gian thanh trùng" – trục hoành biểu diễn thời gian thanh trùng (phút) tính từ lúc ta bắt đầu mở cho hơi vào nỗi thanh trùng và kết thúc khi thiết bị đã được làm nguội hoàn toàn; trục tung biểu diễn nhiệt độ thanh trùng trong thiết bị vùng tâm hộp ứng với mỗi khoảng thời gian Ở đây nhiệt độ sản phẩm được đo ở điểm khó truyền nhiệt vào nhất Đối với thực phẩm đặc – điểm đó gần tâm hình học của hộp, còn đối với sản phẩm lỏng - nó thấp hơn tâm hình học
Như vậy trên hình ta có đô thị gia nhiệt của thiết bị và đồ hộp thực phẩm
Đồ thị gia nhiệt của thiết bị có dạng là một hình thang Ban đầu, nhiệt độ thiết bị tăng dẫn đều đặn cho tới khi đạt được nhiệt độ thanh trùng định trước (trong khoảng thời gian A) Sau đó
ta giữ thiết bị ở nhiệt độ này ổn định trong thời gian B – đây là thời gian thanh trùng thật sự theo đúng nghĩa của nó Sau đó người ta giảm nhiệt độ xuống đến điểm ban đầu, trong thời gian C – kết thúc quá trình làm nguội
Trang 2Theo như đồ thị, ta thấy đường cong 1 thấp hơn đồ thị hình thang của thiết bị Nhiệt độ cao nhất trong hộp đạt được chậm hơn so với trong thiết bị và mức độ (nhiệt độ cao nhất trong hộp) cũng nhỏ hơn nhiệt độ thanh trùng một ít Sự chậm trễ nhỏ này của độ thị 1 so với đô thị gia nhiệt thiết bị xảy ra cả khi làm nguội
Đối với đồ thị 2 ta có thể thấy dễ dàng là nó khác xa với đồ thị gia nhiệt thiết bị Thứ nhất, tâm hộp đạt được nhiệt độ cao nhất chậm hơn nhiều so với thời gian thiết bị đạt tới nhiệt độ thanh trùng Thứ hai, nhiệt độ cao nhất của thực phẩm kém nhiệt độ thanh trùng vài độ, do đó trong khoảng thời gian giới hạn của một chu kỳ gia nhiệt trong thiết bị, thực phẩm còn chưa kịp đun nóng đạt tới nhiệt độ thanh trùng Thời điểm bắt đầu quá trình làm nguội của thực phẩm cũng chậm hơn so với lúc thiết bị bắt đầu được làm nguội
4.2: Tổng quan nguyên liệu:
4.2.1.Gạo:
+Gạo là thành phần chính để sản xuất cơm hay cháo đóng hộp nấu chín hay hồ hóa bằng cách luộc trong nước, với tỉ lệ gạo:nước khác nhau ta có các sản phẩm khác nhau
+Tiêu chuẩn cho gạo trắng: theo TCVN 11888:2017
Bảng 4.2.1.a Yêu cầu cảm quan
1.Màu sắc Có màu trắng đặc trưng cho từng giống
2.Mùi vị Mùi vị đặc trưng cho từng giống, không có
mùi vị lạ 3.Côn trùng sống có thể thấy bằng mắt
thường
Không được có
Bảng 4.2.1.b Hàm lượng tối đa kim loại nặng
Trang 3Tên chỉ tiêu Yêu cầu
1.Hàm lượng Cadimi mg/kg 0.4
2.Hàm lượng Asen mg/kg 1
3.Hàm lượng Chì mg/kg 0.2
Bảng 4.2.1.c Hàm lượng tối đa độc tố vi nấm
1.Hàm lượng Aflatoxin B1 micro gam/kg 5
2.Hàm lượng Aflatoxin tổng số micro gam/
kg
10
4.2.2.Nước:
+Nước là một hợp chất vô cơ, trong suốt, không vị, không mùi và gần như không màu Dùng
để thủy phân tinh bột trong hạt gạo khi nấu hay luộc gạo
+Tiêu chuẩn cho nước dùng: QCVN 01:2009/BYT
Bảng 4.2.2.a Chỉ tiêu nước ăn uống
Trang 44.3 Nguyên vật liệu hóa chất
4.3.1 Nguyên vật liệu, phụ gia
4.3.2 Dụng cụ, thiết bị
Dụng cụ
Trang 5Stt Nguyên liệu/1 tổ Hình ảnh thực tế Số lượng
Trang 610 Bình nước cất 1
16 Hũ thủy tinh có nắp
Thiết bị
Trang 7Stt Nguyên liệu/1 tổ Hình ảnh thực tế Số lượng
Trang 88 Thiết bị đo nhiệt độ tâm hộp 1
4.4 Quy trình công nghệ sản xuất
N Tâm hộp cơm cách đáy ½
( dẫn nhiệt )
Cơm : nước
1 : 3
95 ℃, 1 giờ
Đúng nguyên tắc: tiệt trùng
ở 105℃, tại PTN thanh trùng ở 95℃ ( glycerol/nước hòa ăn mòn
rỉ sét )
Gạo
Làm nguội Nấu
Vo gạo
Nước
Sản phẩm Làm nguội Thanh trùng Ghép nắp
Cho vào hộp (cơm ) Cho vào hộp (cháo )
Trang 9 Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu chính chính: gạo trắng đã qua xay xát, nguyên liệu phụ là nước
Yêu cầu gạo dùng trong sản xuất:
- Kích cỡ hạt đồng đều, không lẫn hạt lép
- Gạo không có côn trùng, nấm mốc
- Hạt gạo trong, rắn chắc
- Mùi vị thơm ngon, không chứa mùi lạ
Vo gạo:
Mục đích: nhằm loại bỏ tạp chất ( đất, đá, cát, trấu, sạn, cám,xát gạo), dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm
Cách thực hiện: cho gạo và nước vào ( thau, chậu), dùng 2 tay chà xát gạo loại bỏ các tạp chất bẩn Thao tác nhẹ nhàng tránh làm cho gạo bị gãy vụn Lặp lại thao tác 2 đến 3 lần
Nấu:
Mục đích: làm chín sản phẩm
Cách thực hiện: Sau khi gạo được rửa sạch, ngâm với 800g nước ( cháo )
và 400g nước có muối ( cơm) trong thời gian 30 phút Đun sôi hỗn hợp gạo
và nước ở nhiệt độ 90-95℃ đến khi hạt gạo mềm nở hoàn toàn ( thời gian khoảng 45 phút )
Làm nguội:
Mục đích: chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo, thuận lợi cho việc thao tác
Sản phẩm được làm nguội tự nhiên, nhiệt độ 30-60 ℃
Cho sản phẩm vào hộp – Ghép nắp
Mục đích: hoàn thiện sản phẩm, tăng giá trị cảm quan
Cách thực hiện:
- Cháo: cho cơm và nước ( tỉ lệ 1: 3) vào máy xay và xay nhuyễn Sau đó tiến hành cho cháo vào hộp ( khối lượng 200g ) và mang đi ghép nắp
- Cơm đóng hộp: cho cơm vào hộp ( khối lượng 200g) và mang đi ghép nắp
Rót hộp cơm/cháo phải cùng khối lượng/chiều cao Khoảng không đỉnh hộp 2-3mm
Thanh trùng
Mục đích: nhằm tiêu diệt vi sinh vật kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm
Trang 10Cách thực hiện:
- Thanh trùng ở nhiệt độ 95℃ trong 1 giờ
- Nâng nhiệt: chuẩn bị nồi nước 60℃, cho hộp vào nồi rồi dùng nước sôi để điều chỉnh thời gian nâng nhiệt, dùng nhiệt kế đầu dò để đo tâm hộp ( 2 phút đo 1 lần ) Nâng nhiệt từ 60℃ lên 95℃
- Hạ nhiệt: Tâm hộp đạt 95 ℃ trong 40-42 phút thì tiến hành hạ nhiệt Cho hộp ra
và múc nước nóng ra cho vào nước lạnh Quá trình hạ nhiệt thực hiện càng nhanh càng tốt
Cho cơm/cháo vào nồi thanh trùng cùng 1 lúc: phân bố đều 1 hộp cơm/1 hộp cháo, không tập trung 1 chỗ
Làm nguội : bảo quản sản phẩm
5 Câu hỏi
Câu 1:
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN NHIỆT ĐỘ TÂM HỢP CỦA CƠM VÀ CHÁO
T0 tâm hộp cháo T0 tâm hộp cơm
Thời gian thanh trùng (phút)
Nhiệt độ tâm sản phẩm cần đạt là 1050C
Tuy nhiên, ở phòng thí nghiệm được đo ở nhiệt độ là 950C
Trong đó:
THỜI GIAN NÂNG NHIỆT TÂM HỘP ĐẾN 95 0 C
Cơm đóng hộp Cháo đóng hộp Nhóm 1 114 phút 126 phút
Nhóm 5 104 phút
Nhận xét:
- Thời gian nâng nhiệt ban đầu của sản phẩm cháo đóng hộp nhanh hơn hơn thời gian nâng nhiệt ban đầu của sản phẩm cơm đóng hộp
=> Do sản phẩm cháo truyền nhiệt đối lưu có sự di chuyển nhiệt khắp hộp, nên nhiệt độ tăng đều và đạt nhiệt độ thanh trùng ở thời gian 80p
Trang 11- Tuy nhiên, để đạt được được nhiệt độ tâm hộp là 950C thì sản phẩm cơm đóng hộp đạt được nhiệt độ tâm hộp nhanh hơn cháo đóng hộp
=> Do sản phảm cơm đóng hộp là 1 khối đặc nên khi ở nhiệt độ cao nó sẽ tự giữ nhiệt nên đạt thời gian giữ nhiệt nhanh hơn cháo đóng hộp Còn sản phẩm cháo đóng hộp thì ngược lại
Câu 2: Đánh giá ảnh hưởng tính chất vật lý của thực phẩm đến thời gian truyền
nhiệt (gia nhiệt và làm nguội) ở tâm hộp
- Tính chất vật lí và độ dày của vật liệu vỏ hộp ở thí nghiệm này:
+ Sản phẩm cơm và cháo đều sử dụng hộp bằng thủy tinh độ dày vỏ hộp giống nhau nên thời gian truyền nhiệt vào vỏ hộp là như nhau
+ Cùng thanh trùng ở cùng một điều kiện (thanh trùng hở ở t=95oC, sử dụng thiết bị đo tâm hộp tính từ đáy hộp lên:1/2 với sản phẩm cơm và 1/3 với sản phẩm cháo)
- Tính chất vật lí của thực phẩm ảnh hưởng đến thời gian gia nhiệt và hạ nhiệt ở tâm hộp: + Đối với sản phẩm dạng lỏng ( sản phẩm cháo) do truyền nhiệt chủ yếu bằng các dòng đối lưu Sự đối lưu trong chất lỏng diễn ra mạnh, hằng số trơ nhiệt nhỏ nên
sản phẩm cháo được nâng nhiệt khá nhanh => Thời gian nâng nhiệt tâm hộp nhanh, nhiệt độ tâm hộp biến động nhạy theo nhiệt độ thiết bị, thời gian hạ nhiệt tâm hộp nhanh
+ Đối với sản phẩm dạng đặc, rắn (sản phẩm cơm) truyền nhiệt chủ yếu là truyền dẫn,
sự đối lưu diễn ra rất yếu, thậm chí không có sự đối lưu Hệ số dẫn nhiệt
của thực phẩm lại nhỏ, hằng số trơ nhiệt lớn nên việc nâng nhiệt trong quá trình thanh trùng diễn ra chậm => Thời gian nâng nhiệt tâm hộp chậm, nhiệt độ tâm hộp bền nhiệt ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ thiết bị, thời gian hạ nhiệt tâm hộp chậm
- Đồ hộp cháo và cơm đem trước khi đem thanh trùng càng nguội thì thời gian truyền nhiệt càng kéo dài, nhiệt độ tâm hộp tăng càng chậm
Câu 3: Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đầu đến thời gian truyền nhiệt vào tâm hộp
BÌNH
Thời gian thanh
trùng (phút)
T0 tâm hộp cơm
T0 tâm hộp cơm
T0 tâm hộp cơm
T0 tâm hộp cơm
T0 tâm hộp cơm
Trang 1220 49 45 35 49 44.5
Trang 13108 94 92 80 95 90.25
NHÓM 1 NHÓM 2 NHÓM 5 NHÓM 6 TRUNG BÌNH
Thời gian thanh
trùng (phút) T
0 tâm hộp
0 tâm hộp
0 tâm hộp
0 tâm hộp
0 tâm hộp cháo
Trang 1410 45 56 46 50 49.25
Trang 1598 91 91 91 92 91.25
Do nhiệt độ tâm hộp ban đầu giữa các nhóm không đồng đều dẫn đến thời gian nâng nhiệt các sản phẩm của các nhóm là khác nhau:
THỜI GIAN NÂNG NHIỆT TÂM HỘP ĐẾN 95 0 C
Cơm đóng hộp Cháo đóng hộp
Nhóm 5 104 phút
- Cơm đóng hộp: nhóm 5 có thời gian nâng nhiệt lên 950C nhanh hơn nhóm 1 do nhiệt độ tâm hộp ban đầu lớn hơn (320C>260C)
Trang 16- Cháo đóng hộp: nhóm 6 có thời gian nâng nhiệt lên 950C nhanh hơn nhóm 1 do nhiệt độ tâm hộp ban bầu lớn hơn (300C>230C)
Theo bảng đo nhiệt độ của các nhóm cho thấy:
+ Nhiệt độ tâm hộp ban đầu của tâm hộp càng thấp thời gian nâng nhiệt độ lên càng dài + So với sản phẩm cháo thì nhiệt độ tâm hộp của sản phẩm cơm khi nhiệt độ ban đầu thấp nên nhiệt sẽ rất khó và lâu Vì đối với sản phẩm dạng đặc, rắn(cơm) truyền nhiệt chủ yếu là truyền dẫn, cần thời gian dài để nhiệt từ thiết bị có thể đi vào tâm sảm phẩm
Để rút ngắn thời gian nâng nhiệt cho cả 2 sản phẩm ta cần thực hiện rót hộp bằng phương pháp rót nóng, sẽ rút ngắn được thời gian thanh trùng sản phẩm