công nghệ sản xuất kẹo cứng

công nghệ sản xuất kẹo cứng

Mục lục

1 Tổng quan 2

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 2

1.2 Phân loại 2

2 Công nghệ sản xuất kẹo cứng 3

2.1 Tính chất của kẹo cứng 3

2.2 Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất kẹo cứng 4

2.2.1 Nguyên liệu chính 4

2.2.2 Nguyên liệu phụ 6

2.3 Quy trình công nghệ sản xuất kẹo cứng 11

2.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 11

2.3.2 Thuyết minh quy trình 12

3 Yêu cầu chất lượng của kẹo thành phẩm 20

4 Thiết bị sử dụng trong công nghệ sản xuất kẹo cứng 20

4.1 Thiết bị nấu hòa tan 20

4.2 Thiết bị cô đặc chân không 23

4.3 Thiết bị phối trộn 25

4.4 Thiết bị làm nguội 26

4.5 Thiết bị lăn 28

4.6 Thiết bị vuốt 30

4.7 Thiết bị tạo hình 32

4.8 Thiết bị làm nguội sau khi tạo hình 34

4.9 Thiết bị bao gói kẹo 35

5 Kết luận 37

Phụ lục 1 38

Tài liệu tham khảo 38

Phụ lục 2 39

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 39

1

Mục lục hình ảnh

Hình 1: Chỉ số ERH của kẹo 4

Hình 2: Mô hình thiết bị nấu hòa tan 21

Hình 3: Thiết bị nấu hòa tan 21

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị nấu hòa tan 22

Hình 5: Mô hình thiết bị cô đặc chân không bán liên tục 23

Hình 6: Thiết bị cô đặc chân không liên tục 25

Hình 7: Mô hình thiết bị phối trộn kẹo cứng 26

Hình 8: Mô hình thiết bị làm nguội kẹo cứng 27

Hình 9: Mô hình thiết bị lăn 28

Hình 10: Cấu tạo các trục của thiết bị lăn 29

Hình 11: Thiết bị lăn 30

Hình 12: Mô hình thiết bị vuốt 31

Hình 13: Thiết bị vuốt 31

Hình 14: Mô hình thiết bị tạo hình 32

Hình 15: Thiết bị tạo hình 33

Hình 16: Mô tả hoạt động thiết bị tạo hình 34

Hình 17: Mô hình thiết bị làm nguội sau khi tạo hình 34

Hình 18: Thiết bị làm nguội sau khi tạo hình 35

Hình 19: Mô hình thiết bị bao gói kẹo 36

Hình 20: Thiết bị bao gói kẹo 36

1 Tổng quan

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Kẹo cứng, còn được gọi là sản phẩm kẹo caramen, nấu đường với dịch trái cây, được giới thiệu lần đầu tiên tại Anh vào thế kỷ thứ 17 Các nguyên liệu cơ bản của kẹo cứng gồm có đường kết tinh từ nước ép của cây mía đã được biết đến từ thời cổ đại nhưng rất đắt, cho đến khi việc sản xuất đường từ cây mía ở các thuộc địa của New World đã làm ra được đường tinh luyện với một giá cả phải chăng Quá trình chiết suất đường từ củ cải đường được phát triển bởi người Pháp trong cuộc chiến tranh của Napoleon

Sự phát triển của syrup từ hạt ngũ cốc vào giữa thế kỷ thứ 19 đã có thể sản xuất hàng loạt kẹo cứng bằng các phương pháp chúng ta sử dụng ngày nay

Những viên kẹo cứng đầu tiên được làm ra bằng cách đổ kẹo đã được nấu vào một bảng lạnh thông qua phễu sau đó được đặt vào khuôn cắt để tạo hình và tiếp theo thả các con lăn lên Ngày nay kẹo cứng được tạo hình bằng cách rèn khuôn nhưng đôi khi thả con lăn vẫn được sử dụng

Quá trình cơ bản sản xuất kẹo cứng là gia nhiệt dung dịch nước của đường sucrose, sau

đó được làm lạnh để kết tinh Dung dịch đem kết tinh ở trạng thái quá bão hòa với độ ẩm khoảng 2.5%

1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại kẹo

 Phân loại theo nguyên liệu chính

- Kẹo đường (Sugar candy): nguyên liệu chính là đường (>75%)

o Kẹo caramen (Caramel candy)

o Kẹo sữa (Toffee candy)

o Nougat candy và kẹo Nat candy

o Kẹo có chất keo: Jelly candy, Gumy candy, Gelatin cady

- Kẹo chocolate (Chocolate candy): nguyên liệu chính là chocolate và đường

 Phân loại theo trạng thái kết tinh của đường saccharose

- Đường saccharose kết tinh ở trạng thái tinh thể (crystaline candy)

o Tinh thể đường nhìn thấy được bằng mắt thường (Rock candy)

o Tinh thể đường không nhìn thấy được bằng mắt thường (Fondant candy, Fudge candy)

- Đường saccharose kết tinh ở trạng thái vô định hình (non – crystaline cady)

o Kẹo có hàm lượng đường sacchrose cao

o Kẹo có hàm lượng đường khử cao

3

 Phân loại theo hàm ẩm và cấu trúc kẹo

- Kẹo cứng (Hard candy): hàm ẩm dưới 3%

- Kẹo mềm (Soft candy, Chewy candy): hàm ẩm từ 10 – 15%

- Kẹo dẻo (Jelly candy, Gummy Candy, Gelatin candy): hàm ẩm trung gian giữa kẹo mềm

và kẹo cứng

2 Công nghệ sản xuất kẹo cứng

2.1 Tính chất của kẹo cứng

Cấu trúc cứng, giòn, trong suốt Do đường sacchrose kết tinh ở trạng thái phi tinh nên

không ảnh hưởng đến khả năng truyền sáng, làm cho kẹo trong suốt

Đối với những sản phẩm kẹo nói chung và kẹo cứng nói riêng tính chất quan trọng nhất

của kẹo là độ ẩm Hàm ẩm của kẹo sẽ quyết định cấu trúc của kẹo cũng như phương pháp bao

gói, thời gian bảo quản Kẹo có độ ẩm càng thấp thì cấu trúc của kẹo càng cứng

Một trong những thống số để đánh giá độ ẩm của kẹo là ERH1 ERH có ý nghĩa tương tự

như hoạt độ nước, hoạt độ nước biểu thị cho một đơn vị (1.0) trong khi đó ERH biểu thị tỷ lệ

phần trăm (100%)

không nhận thêm hay mất đi khối lượng

Hình 1: Chỉ số ERH của kẹo 2.2 Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất kẹo cứng

2.2.1 Nguyên liệu chính

 Đường saccharose

Sacchrose thuộc loại đường rất phổ biến trong tự nhiên Nó có nhiều trong củ cải đường, trong mía, thân, rễ, quả của nhiều loài thực vật Đường saccharose là loại đường dễ hòa tan, nó

có ý nghĩa rất quan trọng đối với dinh dưỡng của con người Saccharose là disaccharide cấu tạo

từ glucose và fructose Hai monosaccarit này kiên kết với nhau nhờ hai nhóm OH glucoside của chúng vì vậy saccharose không có tính khử

Khi thủy phân sẽ giải phóng ra glucose và fructose2, sản phẩm này gọi là đường nghịch đảo Dung dịch đường nghịch đảo thường ít nhớt hơn so với dung dịch saccharose khi dùng một trọng lượng khô ngang nhau Sự nghịch đảo làm tăng nhẹ vị ngọt và nhất là làm tăng độ hòa tan của đường trong dung dịch Sự tăng tính hòa tan gây ra nhờ quá trình nghịch đảo là do tính hòa tan cao của đường fructose cũng như tính khó kết tinh của đường glucose so với đường saccharose Khi làm lạnh các dung dịch bão hòa đường saccharose (thu được ở nhiệt độ cao) có thể sẽ tạo nên các dung dịch quá bão hòa của sacchrose Vận tốc kết tinh saccharose từ các dung dịch này cũng như kích thước của các hạt tinh thể tạo thành có thể giảm đáng kể nhờ thêm vào dung dịch glucose, đường nghịch đảo Tính chất này được sử dụng trong kỹ nghệ làm mứt kẹo để tạo nên các sản phẩm trong đó saccharose dù ở nồng độ rất cao vẫn không kết tinh

Đường saccharose là nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất kẹo nói chung và kẹo cứng nói riêng Có vai trò tạo cấu trúc cứng giòn và tạo vị ngọt cho kẹo

- Các chỉ tiêu chất lượng

Bảng 1: Các chỉ tiêu cảm quan của đường sacchrose 3

Chỉ tiêu Yêu cầu

Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô không vón

cục Mùi, vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03

3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105

Tính hòa tan: Tốc độ hòa tan đường saccharose phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Nhiệt độ

càng tăng tốc độ hòa tan càng nhanh Thông thường quá trình hòa tan đường thường kèm theo quá trình gia nhiệt, tuy nhiên khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao đường saccharose sẽ tạo màu (phản ứng caramel)

Tính dễ chuyển thành dung dịch quá bão hòa: đường saccharose trong kẹo kết tinh ở

trạng thái phi tinh (làm kẹo cứng, giòn) Khi ở trạng thái dung dịch quá bão hòa đường sacchrose

sẽ chuyển từ trạng thái phi tinh về trạng thái tinh thể (sự hồi đường)5, những tinh thể đường sẽ xuất hiện làm cho kẹo bị đục Ngoài ra, tại nơi hồi đường kẹo sẽ hút nước, điều này làm cho kẹo tăng lượng ẩm, kẹo sẽ bị chảy làm ảnh hưởng đến cảm quan và thời gian bảo quản kẹo (khi kẹo chảy vi sinh vật sẽ lên men làm hỏng kẹo, rút ngắn thời gian bảo quản)

Phản ứng tạo thành dung dịch đường chuyển hóa: Trong công nghệ sản xuất kẹo cứng

pH của kẹo là pH acid (do một mặt đưa acid vào trong quá trình sản xuất tạo vị chua ngọt hài hòa, mặt khác có sử dụng mạch nha mà mật tinh bột trong quá trình phối trộn, mà pH của hai loại này là pH acid.) pH này làm thủy phân đường saccharose tạo thành đường khử glucose và fructose Trong công nghệ sản xuất kẹo cứng đường khử không kết tinh ở trạng thái kết tinh của đường saccharose, như vậy phân tử đường khử sẽ là một hàng rào ngăn cản không cho các phân

tử đường saccharose tiến lại gần nhau để kết tinh ở trạng thái tinh thể Điều này sẽ chống được quá trình hồi đường Tuy nhiên đường khử dễ hút ẩm hơn đường saccharose nên nếu có nhiều đường khử trong kẹo sẽ làm kẹo dễ hút ẩm hơn

Có thể nói phản ứng thủy phân đường saccharose do pH acid là một phản ứng hai mặt: một mặt chống quá trình hồi đường, mặt khác làm tăng độ ẩm của kẹo Trong quá trình sản xuất cần khống chế cho phản ứng thủy phân đường sacchrose diễn ở trong phạm vi thích hợp

Phản ứng caramen6: đường saccharose ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra hợp chất caramel (có màu

từ vàng nâu đến nâu đen) Sơ đồ phản ứng caramel hóa của đường sacchrose như sau:

C12H22O11 - H2O  C6H10O5 + C6H10O5 Đến 185 – 190o

C12H20O10 + C24H36O18 – 3H2O  C36H48O24.H2O

Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen Cần chú ý rằng tất cả các phản ứng caramen hòa đều có vị đắng7

2.2.2 Nguyên liệu phụ

 Mật tinh bột và mạch nha

Mật tinh bột và mạch nha là những sản phẩm trung gian của quá trình thủy phân tinh bột không hoàn toàn (đối với mật tinh bột tác nhân thủy phân là acid, đối với mạch nha tác nhân thủy phân là enzyme) Vai trò là tác nhân chống quá trình hồi đường, tăng nồng độ chất khô và tạo vị cho sản phẩm kẹo

Trong sản xuất kẹo, các biện pháp làm kẹo ổn định trong thời gian bảo quản gồm có: tăng

độ hòa tan của đường saccharose, tăng hệ số bão hòa của dung dịch đường saccharose và tăng nồng độ chất khô của dung dịch Thông thường trong sản xuất sử dụng biện pháp tăng nồng độ chất khô của dung dịch

6

Phản ứng có ảnh hưởng lớn đến màu sắc của sản phẩm kẹo cứng Phản ứng xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường

Chương 7: Các chất màu – VII.3.1 Tạo màu mới do phản ứng caramen

7

Mật tinh bột và mạch nha được thêm vào trong quá trình phối trộn có vai trò làm tăng nồng độ chất khô trong kẹo (vai trò chủ yếu là của đường khử), giúp kẹo ổn định trong quá trình bảo quản Độ hòa tan của đường saccharose phụ thuộc vào nhiệt độ, ở 30oC lượng đường lớn nhất có thể hòa tan được là 219,5g (có 219,5g đường hòa tan tối đa trong 100g nước ở 30oC) hay

có 219,5g đường tan được trong 219,5 + 100 = 319,5g dung dịch đường Suy ra nồng độ dung dịch đường bão hòa ở nhiệt độ 30oC là 219,5/319,5 = 68,7% Như vậy ở 30o

C không thể tạo ra dung dịch đường có nồng độ lớn hơn 68,7% (do đây là nồng độ bão hòa) Trong lý thuyết công nghệ sản xuất kẹo người ta nhận thấy sự ổn định của kẹo trong thời gian bảo quản phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ chất khô trong sản phẩm kẹo đó Những sản phẩm kẹo có nồng độ chất khô dưới 75% là những loại có hàm ẩm cao nên sẽ không bền trong quá trình bảo quản Để ổn định trong quá trình bảo quản phải đưa sản phẩm kẹo có nồng độ chất khô lên trên 75% Vì vậy trong công thức làm kẹo hàm lượng mật tinh bột và mạch nha cung cấp vào phải đảm bảo sao cho tổng hàm lượng chất khô của kẹo đạt trên 75% (những thành phần khác như chất béo, sữa, đường, muối… không đáng kể)

Trong sản xuất kẹo, các biện pháp làm giảm quá trình hồi đường gồm có: tăng độ nhớt của dung dịch để làm chậm quá trình kết tinh của đường saccharose, tăng nồng độ đường khử để chống quá trình kết tinh Tăng nồng độ đường khử có sử dụng trực tiếp hoặc chuyển hóa gián tiếp Sử dụng trực tiếp như có thể sử dụng mạch nha hay mật tinh bột, sử dụng đường khử như glucose, fructose (khuynh hướng hiện nay sử dụng chủ yếu là mạch nha hay mật tinh bột) Chuyển hóa gián tiếp bằng cách cho acid vào trong kẹo để đảm bảo môi trường kẹo là pH acid

để thủy phân một phần đường sacchrose thành đường khử

Tuy nhiên trong sản xuất thường không bổ sung trực tiếp đường khử vào vì sử dụng mạch nha và mật tinh bột có thể lợi dụng được cả dextrin và đường khử chống quá trình hồi đường (dextrin có độ nhớt cao nên sẽ ngăn cản sự tập hợp các phân tử đường saccharose vì vậy làm chậm quá trình kết tinh ở trạng thái tinh thể, hạn chế quá trình hồi đường) Ngoài ra, đường khử có khả năng hút ẩm cao, nếu bổ sung một lượng nhiều vào trong sản phẩm kẹo sẽ làm kẹo bị chảy Sự có mặt của quá nhiều đường khử cũng làm cho các phản ứng tạo màu diễn ra mạnh mẽ, ảnh hưởng đến màu, mùi của sản phẩm cuối

- Thành phần của mật tinh bột và mạch nha

Trong thành phần của mật tinh bột và mạch nha có dextrin8 và đường khử

Glucose là đường khử trong mạch nha tồn tại dưới dạng vô định hình Glucose ít hút ẩm nhưng sau khi được gia nhiệt thì khả năng hút ẩm tăng lên đặc biệt là khi nó đạt tới nhiệt độ tới hạn (135oC) Thông thường hàm lượng glucose trong mạch nha là 25 - 30%

o Mantose

Công thức cấu tạo C12H22O11

Maltose cũng là đường khử thuộc loại disaccharide Khi hoà tan vào nước tạo ra dung dịch

có tính nhớt Maltose ít hút nước nhưng khi được đun nóng đến 90 - 100oC thì bắt đầu phân huỷ diễn ra mãnh liệt và hút nước rất mạnh Trong mạch nha thì hàm lượng maltose vào khoảng 10-15% Tạo vị ngọt thanh, tránh hiện tượng tái kết tinh đường

o Fructose

Công thức phân tử: C6H12O6

Frutose không trực tiếp hình thành khi thuỷ phân tinh bột mà nó được tạo thành là do sự chuyển hoá glucose thành fructose (sự chuyển hóa này thường xảy ra trong môi trường axit và nhiệt độ cao) vì vậy hàm lượng frutose trong mạch nha không nhiều Fructose mang tính hút ẩm

o Dextrin

Công thức phân tử (C6H10O5)n

Dextrin thuộc loại polysaccharide, không có tính ngọt, có khối lượng phân tử lớn nên dextrin

có độ nhớt cao và tính dính Dextrin có khả năng tạo keo tốt Trong mạch nha hàm lượng dextrin thường vào khoảng 35-40%

ứng, đồng thời làm gia tăng lượng đường khử một cách tương ứng

Ảnh hưởng của mạch nha và mật tinh bột đến độ ngọt sản phẩm: Ứng với chỉ số DE9

khác nhau thì mạch nha hay mật tinh bột sẽ có độ ngọt khác nhau DE càng cao đồng nghĩa với hàm lượng đường khử càng cao hay độ ngọt của mạch nha, mật tinh bột càng cao Ngược lại, DE

9 Dextrose equivalent : Chỉ số đánh giá cho khả năng khử của các sản phẩm thủy phân từ tinh bột Là số gam đường D-glucose có trong 100g chất khô của sản phẩm

9

càng thấp thì lượng dextrin càng cao, độ ngọt của mạch nha và mật tinh bột càng thấp nên khi sử

dụng sẽ làm giảm độ ngọt của kẹo

Bảng 3: Tiêu chuẩn DE

DE Thấp <35

Trung bình 45 Chuẩn >55

Ảnh hưởng đến khả năng giữ nước: khi chỉ số DE càng thấp, có nghĩa là hàm lượng

dextrin trong mạch nha mà mật tinh bột càng cao Mặt khác dextrin có độ nhớt khá cao, sẽ làm tăng khả năng giữa nước của sản phẩm, sản phẩm kẹo sẽ mềm và có độ ẩm cao, nhưng kẹo nhai

sẽ dính răng

Ảnh hưởng đến độ nhớt của kẹo: trong thành phần mật tinh bột và mạch nha có nhiều

dextrin (DE thấp) sẽ làm tăng độ nhớt của kẹo Độ nhớt này càng cao sẽ ảnh hưởng đến quá trình nấu kẹo: gây khó khăn trong quá trình truyền nhiệt, làm tăng thời gian nấu kẹo, gây tiêu tốn năng lượng Ngoài ra độ nhớt cao cũng gây khó khăn trong công đoạn khuấy trộn, tạo hình, sản phẩm kẹo nhai bị dính răng

Bảng 4: Tính chất của mạch nha

 Acid hữu cơ

Thường được dùng như chất điều vị trong các loại kẹo trái cây Tuy nhiên khi sử dụng acid

sẽ làm tăng lượng đường khử trong kẹo, vì vậy để khác phục điều này cần hạn chế thời gian tiếp xúc của acid với kẹo ở nhiệt độ cao Acid hữu cơ dùng chủ yếu trong kẹo là acid citric, ngoài ra

còn có các acid khác như acid tartric, acid lactic…

- Acid citric: Công thức hoá học: COOH-CH2-C(OH)-COOH-CH2-COOH

Axit citric có dạng tinh thể, ngậm một phân tử nước, rất dễ tan trong nước hoặc cồn, khó tan trong ethylen Axit citric có nhiều trong hoa quả tự nhiên, nhiều nhất là trong chanh, chiếm 6-8% khối lượng Lượng axit citric dùng cho kẹo cứng thường là 0,4-1,4% Axit citric phải chứa trong thùng gỗ, để ở nơi khô ráo, đề phòng vón cục, biến màu

- Acid tartric: Khi thiếu axit citric, có thể thay một phần hay toàn bộ bằng axit tartric (axit

tartric là một diaxit)

Công thức hoá học: COOH-CH(OH)-CH(OH)-COOH

Nhiệt độ nóng chảy của axit tartric là 1700C, dễ tan trong nước và cồn Ở 700C, 100g nước có thể hòa tan 139,4g axit; ở 1000C có thể hòa tan 343g axit Trong sản xuất kẹo, axit tartric được dùng làm chất điều vị, kali tartrat axit được dùng làm chất chuyển hóa rất tốt

- Màu thực phẩm

Trong sản xuất người ta có thể nhuộm màu cho thực phẩm bằng cách sử dụng màu tự nhiên hay màu tổng hợp.Tuy nhiên dù cho sử dụng loại màu nào thì cũng đảm bảo trước tiên là không gây độc hại đối với cơ thể người sau đó mới quan tâm đến màu sắc, độ tan, độ bền màu và các phản ứng có màu khác Phần lớn kẹo đều dùng chất màu tan trong nước, những loại kẹo có hàm lượng bơ mỡ cao phải dùng chất màu hòa tan trong dầu Theo quy định, lượng màu đưa vào kẹo

11

nhiều nhất không vượt quá 0,01% khối lượng kẹo Các chất màu phải đựng trong bình đóng kín, nếu không sẽ hút ẩm, vón cục, ảnh hưởng đến độ hòa tan của chất màu Nếu chất màu bị vón cục, phải nghiền nhỏ trước khi sử dụng

2.3 Quy trình công nghệ sản xuất kẹo cứng

2.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Phân loại lần 2 Kẹo gói mở,

lép, dính Đóng túi, đòng thùng

Sản phẩm Nấu

2.3.2 Thuyết minh quy trình

Mục đích: hòa tan đường trong nước tạo thành dung dịch đường

Các biến đổi của quá trình: Đường từ trạng thái kết tinh dạng tinh thể chuyển thành dạng hòa tan (dung dịch đường)

Thực hiện: cho nước và đường hòa tan với nhau Phá vỡ trạng thái kết tinh dạng tinh thể

của đường saccharose, chuyển nó từ dạng kết tinh sang dạng dung dịch

- Khi hòa tan đường với tỷ lệ nước lớn thì dịch đường thu được sẽ có nồng độ thấp, tốn năng lượng trong giai đoạn nấu Nếu hòa tan với tỷ lệ nước thấp, nước sẽ không đủ hòa tan hết đường làm ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm Vì vậy nên hòa tan đường với tỷ

lệ nước thích hợp Tỷ lệ nước khoảng 30 – 35% thường được áp dụng trong các nhà máy

- Biện pháp gia nhiệt thường được áp dụng để tăng tốc độ hòa tan đường trong nước Tuy nhiên quá trình gia nhiệt ở nhiệt độ quá cao sẽ tạo phản ứng caramen làm sẫm màu dịch đường sau này, ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của sản phẩm cuối (thông thường nhiệt độ hòa tan cao nhất là 100oC)

- Thực hiện hòa tan đường với thời gian càng nhanh càng tốt sao cho dịch đường thu được

có nồng độ chất khô khoảng 78 – 82 độ Brix, dung dịch tạo thành không có bọt (nếu hòa tan có bọt sẽ tốn năng lượng để phá bọt trong các quá trình tiếp theo

Mục đích:

- Tăng nồng độ chất khô trong kẹo để giúp kẹo ổng định trong quá trình bảo quản, chống

quá trình hồi đường

- Tạo cho kẹo có tính chất cảm quan như mong muốn

Thực hiện:

- Đưa mạch nha và mật tinh bột vào trong dịch đường

- Đưa các nguyên liệu phụ và phụ gia vào dịch đường (trừ phụ gia tạo màu mùi vì khi đến quá trình gia nhiệt, dưới tác động của nhiệt độ cao sẽ làm mất màu, mùi đã cho vào, ảnh hưởng

đến màu, mùi của kẹo thành phẩm)

Thông thường trong quá trình phối trộn mạch nha và mật tinh bột người ta sẽ xem xét tỉ

lệ giữa mạch nha, mật tinh bột với đường saccharose là phù hợp hay không phù hợp Đầu tiên xem xét yêu cầu chất lượng của kẹo thành phẩm, từ chất lượng kẹo thành phẩm tiếp tục xem xét yêu cầu hàm lượng đường khử trong kẹo thành phẩm cần có là bao nhiêu, sau đó xét đến các

13

nguồn đường khử trong kẹo thành phẩm là từ các nguồn nào Thường có hai nguồn đường khử trong kẹo: một là từ nguyên liệu đưa vào (mật tinh bột, mạch nha), hai là được tạo ra trong quá trình sản xuất từ sự thủy phân đường saccharose (quá trình chuyển hóa gián tiếp) Tiếp đến sẽ xem xét kẹo này sản xuất thủ công hay công nghiệp, điều này sẽ quyết định lượng đường khử tạo

ra trong quá trình sản xuất Tiếp theo xem xét đến thời gian dự kiến bảo quản kẹo là bao lâu, từ

đó có thể tính toán mức gần đúng lượng đường khử hình thành trong quá trình bảo quản kẹo (nguồn đường khử hình thành do thủy phân đường sacchrose – nguồn đường khử chuyển hóa giản tiếp) Như vậy, nguồn đường khử cần phải có trong mạch nha hay mật tinh bột = tổng lượng đường khử - lượng đường khử hình thành trong quá trinh bảo quản Từ DE của mạch nha, mật tinh bột tính được lượng mạch nha, mật tinh bột cần đưa vào trong quá trình sản xuất

Các biến đổi của quá trình

- Độ nhớt: độ nhớt của khối dịch tăng lên Khi thêm vào mật tinh bột vào mạch nha, trong

thành phần có dextrin (độ nhớt cao) làm tăng độ nhớt của khối dịch Khi sử dụng mật tinh bột và mạch nha cần chú ý đến chỉ số DE, nếu DE quá thấp tức trong thành phần mật tinh bột và mạch nha có hàm lượng dextrin cao, làm độ nhớt của khối dịch tăng lên quá cao gây khó khăn trong các quá trình tiếp theo Tuy nhiên ưu điểm của dịch đường có độ nhớt cao là sẽ làm chậm quá trình kết tinh đường dạng tinh thể, ngăn cản quá trình hồi đường của kẹo thành phẩm

- Tăng nồng độ đường khử trong khối dịch Do mạch nha và mật tinh bột có pH acid, khi

thêm vào trong dịch đường làm giảm pH khối dịch, tăng tốc độ phản ứng thủy phân đường saccharose, tăng hàm lượng đường khử trong khối dịch Ngoài ra, trong nguyên liệu phụ thêm vào có acid thực phẩm cũng góp phần làm giảm pH khối kẹo, tăng cường phản ứng chuyển hóa đường saccharose thành đường khử

- Tăng nồng độ chất khô của khối dịch: do nồng độ đường khử tăng

- Ức chế vi sinh vật: nồng độ đường cao cùng với pH của khối dịch giảm làm ức chế vi

sinh vật có trong khối dịch

Mục đích: cô đặc dịch đường sau khi phối trộn, làm giảm độ ẩm của khối dịch để chuẩn bị

cho quá trình kết tinh của đường sacchrose dạng phi tinh, hình thành nên cấu trúc kẹo

Các biến đối của quá trình:

- Biến đổi vật lý: nhiệt độ khối dịch tăng lên, tăng nồng độ dung dịch kéo theo nhiệt độ sôi

và độ nhớt khối dịch tăng lên Nước bốc hơi làm thể tích khối dịch giảm, khối lượng giảm

- Biến đối hóa học: các phản ứng tạo màu diễn ra mạnh mẽ dưới tác động của nhiệt độ làm

độ màu của khối dịch tăng lên Phản ứng thủy phân đường saccharose làm giảm hàm lượng đường saccharose, tăng hàm lượng đường khử

- Biến đổi hóa lý: gia nhiệt làm bốc hơi nước (có sự chuyển pha nước từ thể lỏng sang thể

hơi), giảm độ ẩm của khối dịch

Thực hiện:

- Nấu kẹo ở áp suất thường: nhiệt độ sôi cao làm sẫm màu kẹo

- Nấu kẹo ở áp suất chân không: nhiệt độ sôi thấp, màu của kẹo tốt Tuy nhiên tốn kém chi phí đầu tư cho thiết bị và quản lý thao tác

- Trong sản xuất kẹo cứng có hai giai đoạn nấu

Giai đoạn nấu lần 1: dịch kẹo ban đầu còn loãng nên có thể nấu ở áp suất thường

Yêu cầu:

- To: 130 – 135oC có sữa

- To: 135 – 140oC không sữa

- Độ Brix: 88 - 97

Giai đoạn nấu lần 2: nồng độ khối kẹo tăng cao (88 – 97 o

Bx) nên thực hiện cô đặc trong điều kiện chân không

Thiết bị - năng lượng:

- Quá trình hệ thống hoạt động liên tục nên có tính ổn định hơn

- Tiết kiệm nhiệt năng do thiết bị gia nhiệt trước khi vào nồi cô đặc chân không

có diện tích truyền nhiệt lớn hơn (truyền nhiệt thông qua hệ thống ống xoắn ruột gà)

- Hiệu quả truyền nhiệt tốt do dòng dung dịch đường thay đổi hướng liên tục trong quá trình chuyển động trong ống xoắn ruột gà

Chất lượng sản phẩm:

Sản phẩm đạt chất lượng cao về các chỉ tiêu

 Chỉ tiêu cảm quan

- Màu kẹo sẽ sáng hơn nên tạo sự hấp dẫn với người tiêu dùng hơn

- Mùi kẹo sẽ hài hòa do hương liệu ít bị mất trong quá trình cô đặc, mùi khét

15

của kẹo sẽ ít hơn

- Vị kẹo sẽ ngọt thanh và ít vị đắng hơn

 Chỉ tiêu hóa học

- Hàm lượng đường khử sinh ra trong quá trình cô đặc sẽ ít hơn

- Phản ứng Caramel hóa sẽ ít xảy ra hơn

 Chỉ tiêu hóa lý

- Lượng ẩm bốc hơi trong quá trình cô đặc sẽ nhanh hơn

- Lượng đường bị tái kết tinh sẽ ít hơn

- Kẹo sẽ ít bị chảy khi để trong không khí ẩm

Quy mô sản xuất:

- Có khả năng sản xuất với quy mô lớn, năng suất sản xuất cao

- Có thể sản xuất được liên tục do toàn bộ hệ thống sản xuất được trang bị các

- thiết bị tự động hóa đi kèm

- Lượng công nhân trực tiếp điều hành thiết bị sẽ giảm nên sẽ giảm chi phí trả lương cho công nhân

Hiệu suất thu hồi:

Hiệu suất thu hồi sản phẩm cao do:

- Quá trình gia nhiệt dung dịch đường trong hệ thống ống xoắn ruột gà sẽ hạn chế được hiện tượng sôi trào làm tổn thất dung dịch đường

- Khả năng truyền nhiệt trong thiết bị gia nhiệt loại ống xoắn ruột gà và trong nồi cô đặc sẽ đồng đều nên không tạo lớp cháy khét cục bộ, hoặc đường bị tái kết tinh làm tổn thất dịch đường

Yêu cầu dịch kẹo sau quá trình nấu:

- Độ ẩm và độ nhớt của khối kẹo đạt

- Màu sắc ít bị biến đổi

- Kết tinh đường dạng tinh thể trong giới hạn cho phép

- Ít bọt khí

Mục đích: Dịch kẹo sau khi được nấu sẽ tiến hành bổ sung màu mùi nhằm tạo màu, mùi

mong muốn cho kẹo thành phẩm

Thực hiện: bổ sung ngay khi kết thúc quá trình nấu Khi đó khối kẹo còn linh động, độ

nhớt còn thấp, nhiệt độ còn cao Nếu chờ một thời gian sau đó nhiệt độ giảm, độ nhớt tăng lên, khối kẹo cứng lại thì không thể bổ sung phụ gia được

Yêu cầu: phụ gia ở dạng dung dịch để tăng mức độ đồng nhất, thường kèm theo khuấy

trộn nhẹ khi bổ sung Thực tế không thể khuấy mạnh vì lúc này khối kẹo có độ ẩm rất thấp, nếu

khuấy mạnh sẽ gãy cánh khuấy, cháy động cơ Ngoài ra khuấy trộn mạnh sinh ra bọt khí làm cho khối kẹo không đẹp

Mục đích:

- Kết tinh đường saccharose ở trạng thái phi tinh

- Chuẩn bị cho quá trình tạo hình

 Kết tinh đường saccharose

Chất rắn kết tinh ở trạng thái tinh thể: các phân tử, nguyên tử, ion chất rắn khi kết tinh nó

sắp xếp theo một trật tự và trật tự này có lặp lại

Chất rắn kết tinh ở trạng thái phi tinh: khi nó được hình thành bởi chất lỏng có độ nhớt khá

cao và làm lạnh một cách nhanh chóng Do được làm lạnh nhanh chóng nên các phân tử, nguyên

tử, ion chất rắn đó sẽ không có đủ thời gian điền đầy vào các mắt lưới ở cấu trúc mạng tinh thể thông thường vậy nên thay vì kết tinh ở trạng thái tinh thể thì giờ sẽ kết tinh ở trạng thái phi tinh Các phân tử, nguyên tử, ion chất rắn đó sắp xếp không theo một trật tự, hỗn độn và không lặp lại

Độ nhớt cao cũng ảnh hưởng đến trạng thái kết tinh của chất rắn Độ nhớt càng cao càng làm chậm tốc độ sắp xếp các phân tử, nguyên tử, ion chất rắn vào mạng lưới tinh thể, ngăn cản quá trình kết tinh ở trạng thái tinh thể

Chất rắn dạng phi tinh không có cấu trúc tinh thể, không có cấu trúc hình học xác định vì vậy không có nhiệt độ nóng chảy hay nhiệt độ đông đặc xác định Trong khi đó chất rắn dạng tinh thể lại có cấu trúc hình học xác định, khi kết tinh các nguyên tử, phân tử, ion chất rắn sẽ sắp xếp có trật tự vào nút mạng tinh thể, hình thành nên mạng không gian ba chiều Các nguyên tử, phân tử, ion chất rắn sẽ giao động xung quanh vị trí cân bằng của nó

Kết tinh đường sacchrose ở trạng thái tinh thể và phi tinh là khác nhau Dung dịch đường saccharose nếu có độ nhớt cao, làm lạnh nhanh sẽ kết tinh ở trạng thái phi tinh Ngược lại dung dịch đường có độ nhớt cao, làm lạnh chậm hay độ nhớt thấp, làm lạnh chậm sẽ kết tinh ở trạng thái tinh thể

Trong công nghệ sản xuất kẹo dạng kết tinh của đường sacccharose và kích thước tinh thể của đường saccharose sẽ quyết định đặc tính và tính chất cảm quan của viên kẹo

Kẹo với đường sacchrose kết tinh ở trạng thái tinh thể (dạng hạt): kích thước phải đủ nhỏ để

khi ăn viên kẹo không gây cảm giác nhám lưỡi, tinh thể đường đó khi vừa chạm vào đầu lưỡi gặp nước bọt sẽ tan ngay lập tức Ngoài ra kích thước nhỏ để tạo thành một thể đồng nhất trong viên kẹo, để viên kẹo đạt đước cấu trúc tốt theo yêu cầu của nhà sản xuất

17

 Yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của tinh thể đường:

- Chất béo và protit: chất béo và protit là những chất chống quá trình kết tinh vì nó làm

cho quá trình kết tinh ở dạng tinh thể diễn ra khó khăn Tinh thể hình thành sẽ có kích thước nhỏ

- Các loại đường khử và pH: đường khử chống quá trình kết tinh vì nó không kết tinh ở

điều kiện kết tinh của đường saccharose Ngoài ra nó làm hàng rào ngăn cản đường saccharose tiến lại gần nhau tập hợp để kết tinh ở trạng thái tinh thể Nó làm cho các tinh thể đường đã hình thành không tiếp xúc được với các phân tử đường saccharose để tinh thể đường lớn lên pH acid làm đường sacchrose thủy phân, tăng hàm lượng đường khử

- Thời điểm hình thành tinh thể đường: thời điểm hình thành tinh thể sớm thì kích thước

tinh thể lớn và ngược lại, thời điểm hình thành tinh thể muộn, kích thước tinh thể nhỏ Trong sản xuất người ta khống chế bằng cách: nhiệt độ kết thúc quá trình nấu và độ quá bão hòa của dung dịch đường khi kết thúc quá trình nấu phải thấp để kích thước tinh thể nhỏ

Có thể giải thích cho biện khống chế này như sau:

- Khống chế nhiệt độ kết thúc quá trình nấu ở nhiệt độ thấp: nhiệt độ kết thúc quá trình nấu thấp, khi chuyển qua giai đoạn làm nguội thì quá trình làm nguội sẽ diễn ra nhanh chóng, như vậy thời gian kết tinh10 ở giai đoạn làm nguội của đường sacchrose diễn ra nhanh nên mầm tinh thể đường sẽ không có đủ thời gian lớn lên nhiều vì vậy kích thước tinh thể nhỏ

- Độ quá bão hòa của dung dịch đường khi kết thúc quá trình nấu thấp: Điều kiện kết tinh của đường saccharose là nồng độ dung dịch phải ở trạng thái quá bão hòa, để khi làm nguội một phần đường không thể tan sẽ kết tinh Như vậy nếu độ quá bão hòa của dung dịch đường sau khi nấu thấp thì đến giai đoạn làm nguội vùng kết tinh của tinh thể đường saccharose nhỏ, kích thước tinh thể đường

Một số nguyên tắc khi kết tinh đường saccharose đối với kẹo có chưa tinh thể đường sacchrose:

- Tốc độ tạo mầm tinh thể sẽ tăng khi độ quá bão hòa của dung dịch cao

- Tốc độ kết tinh tăng khi độ quá bão hòa cũng dung dịch tăng

- Số lượng mầm tinh thể càng nhiều thì kích thướng tinh thể càng nhỏ

Kẹo với đường sacchrose kết tinh ở trạng thái vô định hình: Khi có khối kẹo kết tinh ở trạng

thái vô định hình thì trong đó vẫn có một lượng nhỏ đường saccharose kết tinh ở trạng thái tinh thể, ta không thể ngăn cản tuyệt đối được điều này

Vì kẹo với đường saccharose kết tinh ở trạng thái vô định hình nên những tinh thể đường có trong kẹo là những tinh thể đường không mong muốn Yêu cầu các tinh thể đường này có trong sản phẩm kẹo càng ít càng tốt, hàm lượng có trong mức cho phép, kích thước tinh thể phải nhỏ,

sự phân bố tinh thể phải đều khắp viên kẹo sao cho khi ăn không dễ nhận biết sự có mặt của nó

10 Thời gian kết tinh được định nghĩa là thời gian từ khi dung dịch đạt trạng thái quá bão hòa đến lúc dung dịch đạt nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường

Điều kiện để đường saccharose kết tinh ở trạng thái vô định hình:

- Độ nhớt dung dịch cao

- Làm nguội dung dịch nhanh

- Có mặt các chất ức chế quá trình kết tinh ở trạng thái tinh thể (đường khử, dextrin, chất béo, các chất hoạt đồng bề mặt…)

Thực hiện: làm nguội khối kẹo một cách nhanh chóng để đường saccharose kết tinh ở

trạng thái vô định hình (phi tinh) Làm nguội kẹo gần đến nhiệt độ môi trường, khi đó ở gia đoạn này kẹo sẽ kết tinh

Quá trình làm nguội là làm nguội cưỡng bức, thiết bị làm nguội sử dụng tác nhân lạnh là nước lạnh hoặc không khí lạnh Khối kẹo sẽ để trên mặt bàn làm nguội, thiết bị sẽ có những cánh tay robot để tác động vào khối kẹo, làm cho khối kẹo lật tới lật lui nhiều lần, để tất cả các phần trong khối kẹo đều được tiếp xúc với mặt bàn làm nguội, như vậy sự giảm nhiệt sẽ đều khắp trong khối kẹo

Những biến đổi của quá trình

- Nhiệt độ khối kẹo giảm, độ nhớt và nồng độ của khối kẹo tăng lên Nồng độ khối kẹo tăng từ chưa bão hòa sang bão hòa rồi sáng quá bão hòa Tại vùng quá bão đường sacchrose sẽ kết tinh

- Đường saccharose kết tinh ở trạng thái phi tinh

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm nguội:

- Nhiệt độ làm nguội: nếu kẹo được làm nguội về nhiệt độ quá thấp, khi đó khối kẹo rất cứng, quá trình tạo hình sau đó diễn ra khó khăn, đôi khi không tạo hình được Nếu nhiệt độ làm nguội quá cao thì trong quá trình tạo hình kẹo có thể bị biến dạng, viên kẹo tạo hình xong có thể

bị móp, méo

- Thời gian làm nguội (tốc độ làm nguội): tốc độ làm nguội sẽ quyết định trạng thái kết tinh của đường saccharose là dạng tinh thể hay vô định hình

Yêu cầu

- Làm nguội trên thiết bị có giải nhiệt

- Nhiệt độ của kẹo đạt: 78 – 80oC

Mục đích: tạo hình cho viện kẹo thành phẩm theo yêu cầu sản xuất

19

Thực hiện: dùng phương pháp cắt, dập, tạo que, vê tròn…

Phướng pháp cắt hay dập: đầu tiên sẽ tiến hành lăn côn sau đó là vuốt, rồi dập Khối kẹo

sẽ đi vào trong thiết bị lăn, thiết bị này sẽ làm cho khối kẹo chuyển động với hai chuyển động khác nhau: một là chuyển động tịnh tiến về phía trước, hai là chuyển động xoay tròn Nhờ các chuyển động đấy khối kẹo sẽ có hình côn (một đầu lớn một đầu nhỏ) khi đi ra khỏi thiết bị lăn côn Sau khi lăn côn đầu nhỏ của khối kẹo sẽ đi vào thiết bị vuốt Tại thiết bị vuốt có đặt các cặp bánh răng, các cặp bánh răng đó sẽ được xếp sao cho các khe hở của bánh răng giảm dần Như vậy đầu nhỏ của hình côn sẽ đi vào cặp bánh răng đầu tiên, khối kẹo sau khi đi qua các cặp bánh răng thì đầu nhỏ của khối kẹo sẽ có kích thước nhỏ dần Khi đi ra khỏi cặp bánh răng cuối cùng, đường kính của dây kẹo bằng đúng đường kính viên kẹo theo yêu cầu Sau đó tiến hành công đoạn tiếp theo là cắt hay dập thành từng viên kẹo một

Yêu cầu của quá trình: viên kẹo tạo hình phải có hình dạng đều, kích thước và khối

lượng theo yêu cầu, bề mặt kẹo bóng láng, không bị nứt mẻ hay móp méo

Mục đích: Làm nguội từng viên kẹo sau khi tạo hình Nhiệt độ của kẹo giảm xuống bằng

với nhiệt độ môi trường, làm kẹo ổn định hơn trong quá trình bao gói Quá trình giảm nhiệt kèm theo giảm ẩm, kẹo cứng hơn, giảm đi biến dạng trong các giai đoạn kế tiếp, thực hiện bao gói tốt hơn

Phương pháp thực hiện: làm nguội tự nhiên với tác nhân là không khí tự nhiên Sau khi

tạo hình xong viên kẹo sẽ chạy từ thiết bị tạo hình sang đến thiết bị bao gói, trên đường đi chính

là quá trình làm nguội lần hai

Mục đích: loại ra những viên kẹo tạo hình không đạt: móp, méo, sần sùi, nứt mẻ

Thực hiện: công nhân ngồi hai bên băng truyền để nhanh tay lựa ra những viên kẹo tạo

hình không đạt, những viên kẹo đó sẽ quay trở lại quá trình nấu kẹo, kẹo này gọi là kẹo đầu đuôi Thông thường nhà sản xuất sẽ khống chế tỷ lệ kẹo đầu đuôi không quá 10%

Mục đích: cách ly kẹo với môi trường bên ngoài, tăng chất lượng cảm quan của viên kẹo Thực hiện: hai phương pháp là dập hai đầu và xoắn hai đầu

Yêu cầu: đối với phương pháp dập hai đầu đường gói phải kín chắc, thẳng, không bị

nhăn

2.3.2.10 Phân loại lần hai

Mục đích: loại ra những viên kẹo bao gói không đạt (mép dán bị nhăn, hở, méo…)

3 Yêu cầu chất lượng của kẹo thành phẩm

Yêu cầu kỹ thuật theo Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5908 - 199511

4 Thiết bị sử dụng trong công nghệ sản xuất kẹo cứng

Thiết bị sử dụng trong công nghệ sản xuất kẹo nói chung và kẹo cứng nói riêng cần được FDA12 phê duyệt và cho phép Thiết bị công nghệ sử dụng trong nhà máy kẹo hiện đại thực sự phức tạp Các thiết bị tự động hóa cao, tích hợp với thiết bị điện tử tinh vi, cảm biến và bộ điều khiển được lập trình sẵn

Sản xuất kẹo cứng liên quan đến nhiều thiết bị như thùng chứa kẹo, lò sấy, máy trộn, máy cán kẹo, máy tạo sợi…

4.1 Thiết bị nấu hòa tan

21

Hình 2: Mô hình thiết bị nấu hòa tan

Chú thích:

(1) Cửa nhập liệu đường saccharose

(2) Thiết bị cân đường

(3) Vít tải

(4) Động cơ quạt hút

(5) Cửa sổ quan sát

(6) Tủ điều khiển

(7) Bồn chứa trung gian

(8) Cửa ra của dung dịch nấu hòa tan, phối trộn

Hình 3: Thiết bị nấu hòa tan Nguyên lý hoạt động thiết bị nấu hoàn tan