“Thiết kế phân xƣởng sản xuất bánh snack năng suất 1 tấn sản phẩm-giờ bằng phƣơng pháp ép đùn, sử dụng nguyên liệu bắp & bột gạo

Nguyên liệu được cung cấp liên tục vào một đầu của buồng chứa liệu, chuyển dịch dọc bên trong buồng nhờ lực đẩy của piston hay chuyển động xoay tròn của vis tải và sẽ thoát ra tại các lỗ

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Các loại sản phẩm snacks đã xuất hiện từ lâu trên thế giới và thu hút rất nhiều người tiêu dùng, nhất là trẻ em và thanh, thiếu niên Loại thức ăn này thường không được dùng trong các bữa ăn chính, mà dùng để ăn giải trí hay làm thức ăn nhẹ giữa các bữa ăn chính

Sản phẩm snack đầu tiên là món khoai tây chiên – được làm từ nguyên liệu khoai tây, đã trở nên rất phổ biến ở nước Mỹ và đã đem lại lợi nhuận rất lớn cho các nhà sản xuất ở nước này Ngày nay, với xu hướng đa dạng hóa sản phẩm, nguyên liệu làm bánh snack không còn bị ràng buộc bởi một loại nguyên liệu là khoai tây nữa, mà sử dụng thay thế bằng các loại tinh bột khác như: ngô, gạo kết hợp với các chất phụ gia, các chất tạo

vị, chất tạo màu và do đó tạo ra rất nhiều loại sản phẩm khác nhau

Mặt khác, sự ra đời, phát triển và ngày càng trở nên hoàn thiện của công nghệ ép đùn đã đưa công nghiệp bánh snack phát triển vượt bậc ở một tầm cao mới, với sự đa dạng trong việc tạo hình và phong phú về cấu trúc Ngoài ra, sự phát triển của kỹ thuật bao bì cũng mở ra nhiều hướng đi khác nhau cho ngành công nghiệp này

Xuất phát từ thực tế là sản lượng lương thực nước ta không ngừng gia tăng trong những năm gần đây, đặc biệt là ngô và gạo Cùng với định hướng phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, các khu công nghiệp và khu chế xuất liên tục hình thành, điều này dẫn tới số lượng người làm việc trong các nhà máy cũng như sống trong các thành thị tăng lên, điều này hứa hẹn nhu cầu về các loại thức ăn nhanh như bánh snack là rất lớn

Vì vậy, em chọn đề tài: “Thiết kế phân xưởng sản xuất bánh snack năng suất 1

tấn sản phẩm/giờ bằng phương pháp ép đùn, sử dụng nguyên liệu bắp & bột gạo”

2 Mục đích của đề tài

 Sử dụng những kiến thức về kỹ thuật ép đùn và một số loại nguyên liệu làm cơ sở cho việc chọn nguyên liệu và phương thức sản xuất

 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bánh snack

 Nắm bắt được trình tự các bước tiến hành công việc thiết kế một nhà máy thực phẩm

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là xây dựng công việc thiết kế nhà máy

4 Phạm vi giới hạn của đề tài

 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bánh snack

 Chỉ tính và chọn các thiết bị, không đi sâu vào việc thiết kế và chế tạo thiết bị, máy móc

 Xây dựng các bước tiến hành công việc thiết kế, chứ chưa đưa công việc thiết kế vào thực tế

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

 Ý nghĩa thực tiễn:

Dựa trên các bước tiến hành của công việc thiết kế, ta nhận thấy tính khả thi, cụ thể của bản đồ án, từ đó làm cơ sở cho việc đưa dự án thành hiện thực trong tương lai gần

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT

Dựa vào các tài liệu về hoạt động của các khu công nghiệp, khu công nghiệp AMATA, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai được chọn làm địa điểm xây dựng phân xưởng Đây là khu công nghệp hội tụ các điều kiện thuận lợi để xây dựng và phát triển nhà máy

1.1 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nguyên liệu là yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy

Nguyên liệu chính của nhà máy là bột gạo và bắp Vì vậy, nhà máy phải đặt gần các nhà máy sản xuất bột gạo và bắp Do thuộc khu vực Đông Nam bộ và nằm gần với vùng đồng bằng sông Cửu Long, nên lượng nguyên liệu cung cấp cho thị trường là khá lớn

Bảng 1.1 Thống kê sản xuất hai loại cây lương thực chính ở Việt Nam 2005-2012

Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn)

Nguồn: Niên giám thống kê, 2012

Bảng 1.2 Thống kê sơ bộ sản lượng hai loại cây lương thực chính ở các vùng, miền Việt Nam năm 2011

(nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

(nghìn tấn)

Đồng bằng sông Hồng 1144,5 95,9 61,0 46,2 6979,2 443,0 Trung du và miền núi phía Bắc 670,7 464,9 48,1 36,5 3225,0 1696,2 Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền

Trung

1229,2 207,4 53,0 40,4 6515,6 838,2

Đông Nam Bộ 293,8 78,7 46,4 54,1 1362,5 426,0 Đồng bằng sông Cửu Long 4089,3 38,8 56,7 53,4 23186,3 207,2

Nguồn: Niên giám thống kê, 2011

1.2 Đặc điểm tự nhiên và vị trí xây dựng

Vị trí địa lý: Khu công nghiệp AMATA nằm gần quốc lộ 1A, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai- là vị trí giao thông rất thuận lợi và nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, cách trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh 32km về hướng nam, cách cảng Đồng Nai 4km, cách Tân Cảng 26km, cách cảng Sài Gòn 32km, cách cảng Phú Mỹ 40km, cách Sân bay Quốc tế Tân Sơn Nhất 32km

Quy mô đầu tư: 410 ha, trong đó giai đoạn 1 phát triển 129ha, diện tích dùng cho thuê

100 ha, đã được phát triển toàn bộ với các tiện ích hạ tầng chất lượng Tỉ lệ đất đã cho thuê chiếm trên 90% Giai đoạn 2 phát triển 261 ha và khu dịch vụ, đang được phát triển theo từng giai đoạn

1.3 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng điện để chạy các động cơ thiết bị và chiếu sáng… do đó cần nguồn điện ổn định Thường mạng điện của nhà máy dùng là 220V/ 380V Để đạt được yêu cầu

đó, điện cao thế phải qua trạm biến thế để đưa về điện thế theo yêu cầu

Điện được sử dụng từ nhà máy điện mata công suất 20 MV và mạng lưới điện quốc gia qua trạm biến áp 40 MVA

1.4 Nguồn cung cấp nước

Đối với các nhà máy thực phẩm nói chung thì có thể nói nước là một trong những nguyên liệu chính, do vậy chất lượng nước được đưa vào sản xuất là rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Nước được cấp từ hế thống cấp nước sạch

từ nhà máy nước địa phương Nước sạch được cung cấp với công suất 2.000 mét khối mỗi ngày từ nhà máy nước sạch Đồng Nai Nước sạch được cung cấp tới hàng rào nhà máy bằng hệ thống cấp nước tiêu chuẩn quốc tế

1.5 Nguồn cung cấp hơi

Hơi nước là một trong những nguồn nguyên liệu phụ trợ rất quan trọng đối với một nhà máy sản xuất Trong nhà máy, hơi được dùng với nhiều mục đích khác nhau, nhưng chủ yếu là dùng cho sản xuất như: gia nhiệt sử dụng trong sinh hoạt…

Để đảm bảo cho hoạt động của nhà máy, hơi cấp phải là hơi nước bão hòa

1.6 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Để đảm bảo cho lò hơi hoạt động tốt, cho nhiệt lớn, sạch sẽ nhằm đáp ứng yêu cầu

về sản xuất hơi cũng như đảm bảo vệ sinh môi trường, nhà máy sẽ sử dụng dầu F.O Ngoài ra còn sử dụng dầu D.O cho máy phát điện và xăng cho xe ô tô

1.7 Hệ thống xử lý nước và rác thải

Hệ thống thoát nước phải đảm bảo thoát hết nước, không bị ứ đọng, không ảnh hưởng đến vệ sinh, môi trường trong toàn nhà máy đặc biệt là khu vực sản xuất chính Nước thải sẽ được thu gom, đưa về nhà máy xử lý nước thải tập trung với công suất 5.000 m3/ngày

Rác thải được thu gom và xử lý tại nhà máy rác thải của Cụm Công nghiệp

Khí thải của các nhà máy được lắp đặt hệ thống lọc theo tiêu chuẩn quốc gia trước khi thải ra môi trường tự nhiên

1.8 Giao thông vận tải

Hàng ngày nhà máy phải vận chuyển một lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu, thành phẩm và các vật liệu khác, nên vấn đề giao thông vận tải phải đảm bảo thuận lợi, giảm hao phí

Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp AMATA, gần quốc lộ 1A, nên giao thông thuận lợi với các khu vực xung quanh Đặc biệt khu công nghiệp gần cảng Đồng Nai, là cảng đã được đưa vào khai thác phục vụ cho sự phát triển của tỉnh

Hệ thống giao thông nội bộ là các tuyến đường tráng nhựa và được đổ bê tông rộng 8 m, đảm bảo việc vận chuyển hàng hoá trong nhà máy một cách thuận tiện Ngoài

ra, bên trong nhà máy còn dùng xe nâng kích hàng có kích thước và trọng lượng lớn

1.9 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Khu Công nghiệp được lắp đặt hệ thống cảnh báo, phòng chống và chữa cháy tuân thủ chặt chẽ các quy định của quốc gia Các họng cấp nước chữa cháy được lắp đặt tại các đầu mối giao thông nội khu, và tại mọi nhà máy nhằm đảm bảo tác dụng bảo vệ hiệu quả toàn khu khỏi các sự cố cháy nổ

1.10 Hệ thống thông tin liên lạc

Mọi nhu cầu về thông tin liên lạc được đảm bảo thuận tiện trong và ngoài nước với mọi dịch vụ cần thiết như : internet tốc độ cao, fax, bưu chính, viễn thông…

1.11 Khả năng cung cấp nhân lực

Bên cạnh nguồn cung nhân lực dồi dào, chất lượng của thành phố Hồ Chí Minh, lại còn có nguồn nhân lực trẻ của địa phương nên tại đây, các nhà máy có điều kiện thuận lợi để đào tạo và tuyển dụng với mức chi phí tiết kiệm

1.12 Giá thuê đất và các khoản phí

 Giá thuê đất & phí hạ tầng: Được điều chỉnh theo từng thời điểm khác nhau

 Phí quản lý: 1.653 VND/m2/tháng (tỷ giá 18/05/2011, 1 USD=20.673 VND)

 Giá điện: 1.271 VND/Kwh (giá cập nhật 9/2010)

 Giá nước: 6.500 VND/m3

(giá cập nhật 9/2010)

 Phí xử lý nước thải 6.615 VND/m3 (tỷ giá 18/05/2011)

2.1.2 Đôi nét về lịch sử bánh snack [6]

Có thể tóm tắt quá trình phát triển của ngành công nghiệp snack như sau:

 Năm 1852: Geogre Crum, một đầu bếp đã làm món “khoai tây lát chiên giòn” theo yêu cầu của một khách hàng và từ đó món khoai tây chip ra đời

 Năm 1926: Laura Scudder, California đã sáng chế ra loại bao bì đựng khoai tây chip bằng lớp giấy sáp

 Năm 1929: Freeman Mcbeth của công ty J.D.Ferry đã sáng chế ra thiết bị sản xuất khoai tây chip liên tục

 Năm 1933: công ty giấy Dixie – Dallas, Texas sản xuất bao bì giấy sáp không thấm dầu cho sản phẩm khoai tây chiên

 Năm 1937: hiệp hội khoai tây chiên quốc gia (NPCI) được thành lập

 Năm 1958: hiệp hội khoai tây chiên quốc tế (NCII) được thành lập

 Năm 1961: các sản phẩm snack từ bắp và các sản phẩm snack qua công nghệ ép đùn ra đời bởi công ty Frito – Lay (một công ty sản xuất bánh snack lớn của Mỹ)

 Năm 1976: PCII đổi tên thành hiệp hội khoai tây chiên và thực phẩm snack (PC/SFA) ở Cleveland, Ohio sau đó rời đến Washington DC

 Năm 1986: PC/SF đổi tên thành hiệp hội thực phẩm snack (SFA)

 Năm 1997: sự phát triển của công nghệ tạo gia vị đã làm đa dạng hóa hơn nữa các sản phẩm snack

2.1.3 Phân loại [3]

Snack rất đa dạng về chủng loại và phong phú về hương vị Vì vậy có rất nhiều cách phân loại snack

- Dựa vào thành phần nguyên liệu chính, snack có thể được sản xuất từ khoai tây, bắp, gạo hoặc các loại hạt khác, trái cây, rau củ và cả thịt, thủy hải sản…

- Dựa vào phương pháp chế biến, snack có thể được giảm ẩm bằng cách chiên, sấy, qua ép đùn hay nướng

- Dựa vào vị, snack được chia thành nhóm có vị mặn, vị ngọt, vị chua, vị tự nhiên

- Dựa vào hình dạng bánh, snack có các dạng phẳng, được gọi là “chip” hay “flake”, dạng phồng gọi là “puff” và dạng sợi gọi là “stick” hay “shred”

Từ các cách phân loại trên cho thấy có nhiều công nghệ khác nhau để sản xuất bánh snack Trong đề tài của mình, em đề cập đến sản phẩm “puff” từ nguyên liệu bắp và được sản xuất bằng phương pháp ép đùn áp lực cao

2.2 Tổng quan về nguyên liệu

đá hạt cứng, khó nghiền, dùng chế biến gạo ngô, tỷ lệ thành phẩm cao

 Ngô răng ngựa (Z.M.Indentata) – hạt đầu lõm giống răng ngựa, màu vàng hay trắng, phần dọc hai bên nội nhũ trắng trong còn phần dọc giữa nội nhũ trắng đục Hàm lượng tinh bột 60-63% Tỷ lệ nội nhũ trắng đục nhiều hơn ngô đá nên hạt mềm hơn, khi nghiền được nhiều bột ít mảnh, dùng sản xuất bột và tinh bột

 Ngô bột (Z.N.Amylaceae) – hạt đầu tròn hay hơi vuông, màu trắng, phôi lớn, nội nhũ trắng đục nên mềm, có cấu tạo bở xốp và dễ hút nước khi ngâm Hàm lượng tinh bột khoảng 55-80% Thành phần tinh bột gồm 20% amiloza và 80% amylopectin Hạt hầu như không có lớp sừng, nội nhũ cấu tạo hoàn toàn bằng tinh bột Chủ yếu dùng sản xuất bột, tinh bột và kỹ nghệ rượu bia

 Ngô sáp (Z.M.Ceratina), còn gọi là ngô nếp, hạt nhỏ, đầu tròn màu trắng đục, nội nhũ phần ngoài trắng trong, phần trung tâm trắng đục Hàm lượng tinh bột khoảng 60% Thành phần cấu tạo tinh bột 100% - amilopectin Dùng chế biến thức ăn điểm tâm và đóng hộp

 Ngô nổ (Z.M.Everta) hạt đầu nhọn, nội nhũ trắng trong hoàn toàn, rất cứng nên khó nghiền Hàm lượng tinh bột 62-72% Thường dùng sản xuất bỏng và gạo ngô

 Ngô đường (Z.M.Saccharata) – hạt hình dạng nhăn nheo, màu vàng hoặc trắng Hàm lượng tinh bột 25-37%, dextrin và đường tới 19-31% Tinh bột ngô đường có tới 60-98% amiloza Thường chỉ để chế biến thức ăn điểm tâm và đóng hộp

 Cấu tạo hạt ngô:

Hạt ngô gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi, nội nhũ và chân hạt

Hình 2.1 Cấu tạo hạt ngô

Vỏ hạt là một màng nhẵn bao xung quanh hạt Lớp alơron nằm dưới vỏ hạt và bao lấy nội nhũ và phôi

Nội nhũ là phần chủ yếu gồm những tế bào thành dày chứa tinh bột Nội nhũ có 2 phần: nội nhũ bột (nội nhũ trắng trong) và nội nhũ sừng (nội nhũ trắng đục) Tỷ lệ giữa nội nhũ bột và nội nhũ sừng tùy vào chủng ngô, giống ngô Vùng nội nhũ sừng gồm những tế bào kích thước lớn, chứa các hạt tinh bột to và tròn, khuôn protit mỏng, trong khi sấy khuôn protit bị đứt tạo thành những chỗ rộng do đó hình thành phần nội nhũ mềm màu trắng bột Vùng nội nhũ bột gồm những tế bào nhỏ, chứa những hạt tinh bột nhỏ, khuôn protit dày nên khi sấy khuôn này không bị đứt, không tạo nên những chỗ rỗng nên nội nhũ này cứng, màu trắng trong và có hàm lượng protit cao hơn 1,5-2% so với nội nhũ sừng Ngoài ra, lớp ngoại vi nội nhũ có một dãy tế bào xít nhau gọi là lớp xubalơron có tới 28% protit Tinh bột trong các tế bào này rất nhỏ và khuôn protit rất dày do đó khi chế biến làm sạch các hạt tinh bột này rất khó

Phôi ngô chứa nhiều chất béo và chiếm 1/3 tiết diện cắt dọc hạt, chân hạt là phần gắn hạt với bắp Phôi có nhiều chất béo nên trong chế biến cần tách phôi để ép dầu Phôi ngăn cách nội nhũ bởi lớp ngù Ngù kết chặt với nội nhũ bằng chất kết dính (thành phần chủ yếu là penzoglucan và protit) không hòa tan trong nước Cấu tạo ngù gồm những tế bào đồng nhất, thành dày bị bao chặt trong tế bào chất Để tách phôi nguyên vẹn cần làm lỏng lớp ngù này bằng cách ngâm lâu trong dung dịch có tác nhân làm mềm

Bảng 2.1 Tỷ lệ từng phần của hạt ngô theo Kozmina (%)

Gluxit hòa tan 4,50 3,50 3,25

Các chất trong ngô phân bố không đều trong từng phần của hạt

Bảng 2.3 Tỷ lệ (%) các chất trong từng phần của hạt (theo Kozonina M.P)

2,3 1,3

42,4 17,6

7,2 4,4

Tinh bột các giống ngô thông thường có khoảng 27% amiloza và 73% amylopectin Riêng giống ngô sáp tinh bột chứa 100% amylopectin và một số giống ngô lượng amiloza lại chiếm tới 70-80%

Xenluloza và pentoza là thành phần chủ yếu của vỏ Cả hai chất này cấu tạo nên thành tế bào vỏ và các mô sợi khác của nội nhũ

Đường trong ngô khoảng 1,0 - 3,0% Khoảng 2/3 đường tập trung trong phôi 0,2 - 0,5% và D-fructoza 0,1 – 0,4% Trong ngô cũng có rafinoza nhưng rất ít (0,1 – 0,3%) Mantoza chỉ xuất hiện sau khi hạt nảy mầm 2 - 4 ngày

Chất béo trong ngô tới 98% tổng lượng ở dạng glixerit của các axit béo Tỷ lệ axit béo như sau: linoleic 56%, oleic 30%, linolenic 0,7% và các axit béo no 14% Chỉ số ion trung bình của dầu ngô là 124 Tạp chất trong dầu ngô thô gồm: xitosterol 1,0%, photphatit 1,0 – 1,5% và tocopherol 0,1% Hàm lượng chất béo trong các giống ngô phổ biến khoảng 3,5 – 6,5%, tuy nhiên cũng có những giống ngô lại tới 9 – 14% Chất béo của nội nhũ có một vi lượng các cấu tử thuộc nhóm sắc tố carotenoid Các cấu tử này liên

kết với protit và tạo ra màu vàng của nội nhũ ngô Các sắc tố này tập trung ở phần nội nhũ bột và hoàn toàn có thể tách ra cùng sản phẩm gluten trong khi xay ướt Lượng carotenoid trong ngô tươi khoảng 20 – 35mg/kg Dần dần lượng sắc tố trong ngô giảm do

bị oxy hóa , đặc biệt nếu để ngô ở ngoài ánh sáng hay ở nơi có nhiệt độ cao

Protit của ngô rất phức tạp Cơ bản gồm 4 nhóm: prolamin – gein (30 -50%) chỉ hòa tan trong cồn 80 – 90%, glutelin (14 – 20%) không hòa tan trong nước, muối và rượu nhưng dễ hòa tan trong kiềm loãng (0,2%), globilin (5 – 8%) hòa tan trong dung dịch muối (thường NaCl 10%), anbumin (13 - 30%) hòa tan trong nước

Bảng 2.4 Tỷ lệ các nhóm protit theo Koznina N.P

Loại ngô Nitơ protit (%)

 Đánh giá chất lượng ngô và bảo quản:

Ngô để sản xuất tinh bột cần yêu cầu đáp ứng chất lượng nhất định Các chỉ số chất lượng gồm: thành phần hóa học, độ tươi, độ ẩm, độ nhiễm bệnh, độ tạp chất và mức

độ nhiễm trùng

Tiêu chuẩn ngô nhập kho gồm các chỉ số:

 Độ tươi: được đặc trưng bởi: màu sắc, mùi và vị Ngô không sấy quá nhiệt, không

có bất kì mùi lạ nào, không có dấu hiệu bị ngấm nước, đặc biệt chỗ phôi hạt Nếu

đã nhiễm mốc, phôi sám đen thì khó bảo quản

 Độ ẩm ≤ 13,5% Đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới chất lượng ngô trong bảo quản Trong trường hợp độ ẩm cao hơn cần phải làm khô vì độ ẩm cao, hạt hô hấp mạnh tổn hao chất khô nhiều, đồng thời vi sinh vật và sâu mọt có điều kiện hoạt động mạnh làm cho ngô chóng bị hỏng

Bảo quản: việc bảo quản ngô khó khăn hơn so với các hạt lương thực khác

Nguyên nhân vì phôi ngô khá lớn, mà trong phôi chứa nhiều chất béo, lại mềm nên rất dễ

bị ôi khét, tạo điều kiện cho vi sinh vật xâm nhập, phát triển và gây bệnh cho hạt Vì vậy, cần bảo quản ngô trong các kho có không khí khô, nhiệt độ thấp, có hệ thống rãnh để thông gió cưỡng bức và sử dụng quạt không khí khô nhằm đạt hiệu quả tốt

2.2.2 Bột gạo [2]

 Giới thiệu chung:

Bột gạo là một loại bột được làm từ gạo bằng phương pháp xay và nghiền

 Thành phần hóa học của gạo:

Bảng 2.6 Thành phần trung bình (% khối lượng) của thóc gạo (mẫu có độ ẩm 14%)

Glucid (g) 64 ÷ 73 73 ÷ 87 77 ÷ 89 34 ÷ 62 22 ÷ 34 Cellulose (g) 7,2 ÷ 10,4 0,6 ÷ 1 0,2 ÷ 0,5 7 ÷ 11,4 34,5 ÷ 45,9 Protid

(gN x 5,85)

5,8 ÷ 7,7 7,1 ÷ 8,3 6,3 ÷ 7,1 11,3 ÷ 14,9 2 ÷ 2,8

Lipid (g) 1,5 ÷ 2,3 1,6 ÷ 2,8 0,3 ÷ 0,5 15 ÷ 19,7 0,3 ÷ 0,8 Tro (g) 2,9 ÷ 5,2 1 ÷ 1,5 0,3 ÷ 0,8 6,6 ÷ 9,9 13,2 ÷ 21

P (mg) 0,17 ÷ 3,1 0,17 ÷ 0,43 0,08 ÷ 0,15 1,1 ÷ 2,5 0,03 ÷ 0,07

Fe (mg) 1,4 ÷ 6 0,2 ÷ 5,2 0,2 ÷ 2,8 8,6 ÷ 43 3,9 ÷ 9,5

Zn (mg) 1,7 ÷ 3,1 0,6 ÷ 2,8 0,6 ÷ 2,3 4,3 ÷ 25,8 0,9 ÷ 4 Phytin P (g) 0,18 ÷ 0,21 0,13 ÷ 0,27 0,02 ÷ 0,2 0,9 ÷ 2,2 0

 Tiêu chuẩn nhập kho của bột gạo:

Bột gạo nhập kho phải đạt một số tiêu chuẩn sau:

 Ngoại hình: tinh thể tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục…

 Mùi vị: có vị ngọt, không có mùi lạ, vị lạ

 Màu sắc: tất cả tinh thể đều trắng óng ánh, khi pha trong nước cất thì dung dịch đường trong suốt

Muối được sử dụng phải là muối thượng hạng và phải đáp ứng về các chỉ tiêu như:

 Hàm lượng NaCl, tính theo chất khô: ≥ 97%

 Các chất phụ gia chống vón cục như: tricanxi orthophosphate, canxi cacbonat, magie cacbonat, magie oxit, silicon dioxit… không được vượt quá 20g/kg

 Các chất nhũ hóa polyxyetylen sorbital monoolea: không vượt quá 10g/kg

 Hàm lượng các chất nhiễm bẩn không được vượt quá:

Dầu ăn được sử dụng phải là dầu tinh luyện có nguồn gốc từ thực vật như dầu phộng, dầu nành, dầu dừa, dầu mè và phải đạt một số tiêu chuẩn về chất lượng như:

 Cảm quan: trong suốt, màu sáng, không mùi

 Hóa lý:

 Triglyceride: 99,77% min

 Ẩm và tạp chất: 0,1% max

 Acid béo tự do (FFA): 0,1% max

 Chỉ số acid (AV): 0,2 mg KOH/g max

 Chỉ số peroxide (PoV): 2 meq/ g max

 Vitamin E, carotene: 0,03%

2.2.7 Phụ gia

Phụ gia bao gồm nhiều thành phần như: bột gia vị nhằm tạo hương vị đặc trưng cho từng loại sản phẩm, chất màu nhằm tăng thêm sức hấp dẫn cho sản phẩm và một số chất bảo quản nhằm kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm Tất cả các chất phụ gia sử dụng phải thuộc danh mục cho phép của các cơ quan chức năng có thẩm quyền

2.3 Tổng quan về Kỹ thuật Ép đùn [3]

2.3.1 Cơ sở khoa học

Ép đùn là tên gọi của quá trình dùng áp lực đẩy khối nguyên liệu qua lỗ nhỏ nhằm mục đích định hình cho sản phẩm hay bán thành phẩm

Cấu tạo chung của máy ép đùn gồm buồng chứa liệu có đầu thoát liệu nhỏ và một

cơ cấu tạo áp lực để đẩy nguyên liệu thoát ra Buồng chứa liệu thường có dạng hình trụ, làm bằng vật liệu có thể chịu được áp lực cao Đầu thoát liệu của buồng chứa có thể có dạng côn hay gắn với dĩa khuôn đục lỗ để định dạng cho sản phẩm Lỗ khuôn có thể có dạng hình trụ tròn hay các hình dạng phức tạp tạo nên hình thù đặc biệt cho sản phầm Cơ cấu tạo áp lực có thể là piston hay vít tải Nguyên liệu được cung cấp liên tục vào một đầu của buồng chứa liệu, chuyển dịch dọc bên trong buồng nhờ lực đẩy của piston hay chuyển động xoay tròn của vis tải và sẽ thoát ra tại các lỗ khuôn ở đầu bên kia của thiết bị

Quá trình ép đùn được chia thành hai nhóm chính: ép đùn tạo hình thông thường (cold extrusion) và ép đùn áp lực cao (hot extrusion)

Trong quá trình ép đùn tạo hình thông thường, nguyên liệu có dạng hỗn hợp đặc (paste), và áp lực tại đầu trục ép sẽ đẩy khối nguyên liệu qua lỗ khuôn định hình

Hình 2.2 Nguyên tắc làm việc của thiết bị ép đùn tạo áp lực bằng piston

Trong quá trình ép đùn áp lực cao, như tên gọi cho thấy, áp lực tác động lên nguyên liệu tăng cao, có thể lên đến 200atm Cơ cấu tạo áp lực của thiết bị ép đùn áp lực cao là dạng trục vis Nguyên liệu khi vào trong thiết bị sẽ lấp đầy khoảng không gian trống giữa vỏ máy và trục vis Khi trục vis quay sẽ truyền năng lượng cho lớp nguyên liệu tiếp xúc với trục vis và đẩy chúng chuyển động xoắn dọc theo chiều quay của trục Các phần tử này sẽ lôi kéo các phần tử ở lớp kế cận chuyển động theo và đẩy cho cả khối nguyên liệu chuyển động hướng đến đầu lỗ khuôn Lực ma sát giữa các lớp nguyên liệu

và giữa nguyên liệu với vỏ máy sinh ra nhiệt lượng làm nhiệt độ khối nguyên liệu tăng cao Như vậy, một phần tử nguyên liệu sẽ chịu lực đẩy hướng tới và lực ma sát hướng theo chiều ngược lại và một số lực khác như trọng lực cùng với phản lực của các phần tử khác tác động lên nó Nếu tất cả các lực đều tác động lên một phần tử nguyên liệu đủ lớn

sẽ làm biến dạng hay phá vỡ cấu trúc ban đầu Khi cấu trúc bị phá vỡ, cộng thêm tác động của nhiệt độ cao, nguyên liệu chuyển thành dạng chảy dẻo Khi khối nguyên liệu vận chuyển đến đầu ra của thiết bị, cấu tạo dạng côn của buồng chứa liệu hay sự có mặt của dĩa khuôn sẽ làm giảm lượng nguyên liệu thoát ra ngoài Một lượng lớn nguyên liệu tập trung trong một vùng không gian nhỏ sẽ tạo ra áp lực rất lớn ngay tại đầu lỗ khuôn

Áp lực này sẽ nén nguyên liệu vào lỗ khuôn Khi thoát ra bên ngoài lỗ khuôn, áp suất giảm đột ngột, các chất khí và chất lỏng quá nhiệt bị nén trong khối nguyên liệu chảy dẻo

sẽ bốc hơi nhanh chóng, do đó sản phẩm thu được sẽ tăng thể tích, được làm khô, giảm

nhiệt và trương nở Do quá trình làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu nên ép đùn áp lực cao còn được gọi là ép đùn nóng (hot extrusion) hay ép đùn nấu (extrusion-cooking) Quá trình làm nóng nguyên liệu trong máy có thể do tác dụng của lực ma sát sinh ra và cũng

có thể được cung cấp thêm nhiệt từ bên ngoài nhờ lớp vỏ áo bao bọc bên ngoài vỏ máy

Hình 2.3 Nguyên tắc làm việc của thiết bị ép đùn tạo áp lực bằng trục vis

Như vậy, có thể nói quá trình ép đùn áp lực cao về bản chất là quá trình định dạng lại cấu trúc ban đầu của nguyên liệu thành những sản phẩm có cấu trúc mong muốn chủ yếu bằng các lực cơ học và nhiệt độ - áp suất cao Ép đùn áp lực cao là một quá trình HTST (high temperature short time), sử dụng nhiệt độ và áp suất cao để thực hiện các tác động lên cấu trúc của nguyên liệu trong một khoảng thời gian ngắn (20-200s)

là chế biến Nếu nhiệt độ nguyên liệu trong quá trình ép đùn tăng cao hơn 1000C, nước sẽ bốc hơi khi thoát ra ngoài lỗ khuôn và làm giảm độ ẩm của sản phẩm Nhiệt độ cao cũng làm vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật nên quá trình ép đùn áp lực cao còn có mục đích bảo quản

2.3.3 Các biến đổi của nguyên liệu:

Quá trình ép đùn áp lực cao là một quá trình đơn giản nhưng trong nguyên liệu lại xảy ra nhiều biến đổi do phụ thuộc vào cấu hình và quá trình vận hành thiết bị cũng như tính chất nguyên liệu đầu vào Khi các thông số này bị biến đổi sẽ làm thay đổi áp lực và nhiệt độ trong thiết bị dẫn đến làm thay đổi tính chất của sản phẩm cuối Sau đây là một vài quy luật biến đổi chính trong thiết bị ép đùn áp lực cao

Quá trình ép đùn áp lực cao thường được sử dụng trong công nghệ chế biến các nguyên liệu dạng cao phân tử như protein và tinh bột Khi nguyên liệu được nhập vào trong thiết bị, dọc theo chiều dài máy có thể trải qua ba giai đoạn: giai đoạn phối trộn, giai đoạn nhào trộn và giai đoạn nấu định hình Mỗi giai đoạn này sẽ có các biến đổi khác nhau của nguyên liệu Khi thoát ra ngoài thiết bị, nguyên liệu sẽ được định dạng thành sản phẩm cuối

Hình 2.4 Các vùng chức năng trong thiết bị ép đùn trục đơn

Giai đoạn phối trộn là giai đoạn đầu khi nguyên liệu mới nhập vào trong thiết bị

Ở vùng này, đường kính trục vis thường nhỏ hay bước vis thưa, tức là không gian chứa nguyên liệu nhiều Áp lực và nhiệt độ chưa cao nên cấu trúc của nguyên liệu không có biến đổi nào đáng kể Biến đổi chính trong vùng thứ nhất là sự phối trộn đều các nguyên liệu với nhau

Khi nguyên liệu được đẩy tiếp qua vùng thứ hai, nhiệt độ và áp suất tăng dần cũng như các cấu tử, nhất là nước đã được trộn đều, khuếch tán vào bên trong cấu trúc của nguyên liệu, hình thành các liên kết hydro giữa nước và các phân tử có chứa nhóm háo nước như protein, pentosane, tinh bột… Nguyên liệu trương nở lên, một số phân tử dễ tan

sẽ khuếch tán ra ngoài môi trường lỏng Khối nguyên liệu trở nên đặc hơn Giai đoạn này được gọi là giai đoạn nhào trộn

Khi nguyên liệu được đẩy lên đến vùng thứ ba, vùng không gian dành cho nguyên liệu rất ít, nguyên liệu bị dồn nén tạo nên áp suất và nhiệt độ cao, đây là giai đoạn nguyên liệu bị biến đổi sâu sắc nhất Dưới áp lực cao, các lực cơ học tác dụng lên nguyên liệu theo hai hướng ngược nhau có tác dụng phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột hay xé rách bó sợi protein Mức độ phá hủy này tùy thuộc vào độ lớn của lực “cắt” do trục vis tác dụng lên khối nguyên liệu Đồng thời, tùy thuộc mức độ tăng cao của nhiệt độ sẽ làm tăng chuyển động nhiệt của các phân tử Các chuyển động nhiệt hỗn loạn này có khuynh hướng phá

vỡ cấu trúc bậc ba, làm biến tính protein Đối với tinh bột, chuyển động nhiệt lớn cộng với sự có mặt của nước giúp tách rời các phân tử tinh bột và chuyển chúng thành dạng

“dung dịch”, thực hiện quá trình hồ hóa tinh bột Nếu năng lượng lớn hơn có thể làm cắt ngắn mạch phân tử hay thậm chí phá hủy cấu trúc của phân tử Các biến đổi này làm cho khối nguyên liệu thay đổi từ trạng thái hạt rời thành trạng thái chảy dẻo Ở trạng thái này, các phân tử linh động hơn, có khuynh hướng duỗi mạch, tạo ra các liên kết mới, đặc biệt

là thông qua cầu nối của liên kết hydro giữa các phân tử với nhau tạo thành khung mạng cho sản phẩm sau này Các phân tử khí và hơi nước được phân bố đều giữa các khung mạng chính là các “mầm” khí để tạo độ xốp cuối cho sản phẩm Trong giai đoạn này, nguyên liệu biến đổi giống như trong quá trình gia nhiệt thực phẩm thông thường nên còn được gọi là giai đoạn nấu

Kết thúc giai đoạn nấu, nguyên liệu có dạng khối dẻo hay lỏng và chịu áp lực rất cao Dòng chất lỏng nhớt này sẽ chảy qua lỗ khuôn và định hình dòng chảy theo hình dạng của khuôn Khi thoát ra khỏi đầu lỗ khuôn, áp lực giảm đột ngột, các phân tử có kích thước nhỏ như khí, nước, các chất mùi có năng lượng rất cao được giải phóng sẽ chuyển động rất nhanh và hỗn loạn theo mọi hướng Cấu trúc cuối cùng của sản phẩm sẽ phụ thuộc vào mối tương quan về mặt năng lượng giữa các phân tử khối lượng thấp này

và độ bền vững của liên kết giữa các hợp chất cao phân tử hình thành nên khung mạng Nếu các phân tử nhỏ có số lượng và năng lượng đều lớn trong khi tổng năng lượng liên kết giữa các biopolymer tạo nên khung mạng nhỏ, các phân tử khí và hơi sẽ phá vỡ cấu trúc mạng, sản phẩm cuối sẽ có dạng bột Liên kết giữa các hợp chất cao phân tử tạo khung mạng càng yếu và năng lượng tổng của các khí càng cao thì bột sẽ càng mịn Ngược lại, nếu cấu trúc khung mạng đủ lớn để “nhốt” một phần các phân tử khí và hơi,

cấu trúc của sản phẩm sẽ là dạng xốp Độ xốp của sản phẩm cũng phụ thuộc vào mối tương quan năng lượng giữa các phân tử như đã nêu ở trên Nếu số lượng các liên kết giữa các hợp chất cao phân tử càng nhiều, tổng các năng lượng liên kết này càng lớn và

số lượng mầm khí càng lớn thì sản phẩm cuối sẽ càng nở xốp Ngược lại nếu năng lượng liên kết giữa các hợp chất cao phân tử tạo khung mạng lớn mà năng lượng của các phân

tử khí và hơi thấp thì sản phẩm sẽ nở rất ít hay không nở Trong giai đoạn này, nếu các phân tử nước có năng lượng lớn và thoát ra ngoài nhiều, sản phẩm sẽ trở nên khô giòn hay cứng và cố định hình dạng Trong trường hợp ngược lại, sản phẩm sẽ xốp, mềm và hình dạng có thể bị biến đổi tiếp Sản phẩm dạng này có thể được xử lý tiếp bằng phương pháp sấy hay chiên Trong giai đoạn sấy hay chiên, nếu gia nhiệt nhanh, sản phẩm vẫn có thể nở thêm

Cần lưu ý rằng, không nhất thiết lúc nào nguyên liệu cũng trải qua đủ ba giai đoạn biến đổi như trình bày ở trên Biến đổi của nguyên liệu có thể chỉ dừng ở nhào trộn hay phối trộn trong trường hợp trục vis ngắn, lưu lượng nhỏ, áp lực và nhiệt độ không cao Thí dụ khi ép đùn nguyên liệu là hạt gạo, trong thời gian đầu, phần thoát ra khỏi thiết bị

là các hạt gạo gần giống như nguyên liệu đầu Chỉ khi lượng nhiệt và áp lực sinh ra đủ lớn thì sản phẩm mới chuyển dần thành hạt hột gạo nở (cốm) hay thành dạng thanh dài, xốp

Trong nguyên liệu, ngoài protein và tinh bột có vai trò tạo khung mạng, các chất khác cũng sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc của sản phẩm cuối Các chất xơ phân tử lượng lớn như cellulose và lignin khá bền và hầu như không bị thay đổi về kích thước Các phân tử này khi liên kết với khung mạng sẽ làm sản phẩm giảm độ nở xốp Tuy nhiên, các loại chất xơ hòa tan như hemicellulose và pectin có thể bị cắt mạch, giảm khối lượng phân tử

và tham gia các liên kết với phân tử tinh bột thông qua liên kết hydro nên không ảnh hưởng lớn đến độ xốp của sản phẩm Nếu trong nguyên liệu giàu chất béo, tác động cơ học của trục vis sẽ phá vỡ cấu trúc tế bào và giải phóng chất béo dưới dạng chất béo tự do (nhất là nguyên liệu giàu béo như hạt đậu nành) Khi nhiệt độ tăng cao, chất béo sẽ nóng chảy, bôi trơn và làm nhiệt độ sản phẩm tăng cao hơn Chất béo cũng có thể liên kết với khung protein thông qua các nhóm ưa béo hay với tinh bột hay thông qua quá trình hấp phụ vào các vòng xoắn của amylose Các liên kết này tạo thành màng chất béo nhốt các bóng khí và hơi nước nên sản phẩm sẽ phồng nở tốt hơn Nếu nhiệt độ quá cao, các acid béo tự do có thể bị oxy hóa ảnh hưởng hương vị sản phẩm cuối cùng, làm giảm chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm

Các hợp chất phân tử lượng thấp có tác động rất ít đến cấu trúc nhưng lại có ảnh hưởng tới giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, muối và các chất khoáng hầu như không bị ảnh hưởng nhưng đường trong nguyên liệu có

thể bị caramel hóa hay tham gia phản ứng Mailard ảnh hưởng lên màu sắc và mùi vị sản phẩm ép đùn Các vitamin tan trong dầu như vitamin D, K hầu như không bị biến đổi sau

ép đùn Tiền tố vitamin (β-caroten) thì bị phân hủy bởi nhiệt Ngược lại, các vitamin tan trong nước như vitamin B1 và vitamin C rất nhạy với nhiệt độ nên có thể bị tổn thất

từ 5-100% sau ép đùn Trong quá trình ép đùn, một số hợp chất tạo màu và hương của nguyên liệu có thể bị phân hủy bởi nhiệt độ cao trong buồng ép, một số có thể bị cuốn theo hơi nước thoát ra từ sản phẩm ép đùn Vì thế, các chất này thường được bổ sung vào sản phẩm ngay sau quá trình ép đùn Nhiệt độ cao trong quá trình ép đùn còn có tác dụng

ức chế một số chất gây tác động xấu đến dinh dưỡng có trong nguyên liệu ban đầu Thí

dụ như trong đậu nành có chứa chất kháng trypsin, vì thế làm giảm khả năng tiêu hóa của

cơ thể Nếu sử dụng thực phẩm có chứa hợp chất này trong thời gian lâu dài có thể làm phình tụy tạng và rất nguy hiểm Nhiệt độ cao trong buồng ép 138-1540C có thể giúp phân hủy bớt chất này Enzyme α-amylase và một số các chất độc tự nhiên khác như các chất kháng lectin có trong các loại đậu hoàn toàn bị phân hủy sau ép đùn Các chất độc trong khoai tây như chaconine và solanine cũng sẽ giảm bớt độc tính sau quá trình ép đùn, nhưng không bị phân hủy

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng

Trong quá trình ép đùn áp lực cao, hai thông số công nghệ chính ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm là áp suất và nhiệt độ Yêu cầu về độ lớn của áp suất và nhiệt độ trong buồng ép thay đổi đối với từng nguyên liệu và sản phẩm cụ thể Áp lực cao dọc thành thiết bị sẽ làm nguyên liệu giảm dần độ rời, biến dạng và chảy dẻo Áp lực tại đầu khuôn sẽ kiểm soát và điều chỉnh quá trình định dạng sản phẩm Hơn nữa, áp suất và nhiệt độ cao giữ cho nước trong nguyên liệu ở dạng chất lỏng quá nhiệt để có thể bốc hơi nhanh khi thoát ra ngoài môi trường làm nở sản phẩm Áp suất của máy ép đùn có thể thay đổi trong khoảng rất rộng Khoảng biến đổi áp suất từ 10 đến hơn 200atm Nhiệt độ cao sẽ giúp cho các biến đổi như hồ hóa tinh bột, biến tính protein… diễn ra nhanh chóng, dẫn đến những biến đổi về cấu trúc và tính chất cảm quan của nguyên liệu Nhiệt

độ trong máy ép đùn có thể biến đổi từ vài chục đến cao hơn 2000

C Tuy nhiên, cả áp suất và nhiệt độ bên trong máy ép đùn áp lực cao lại không thể cài đặt từ đầu mà biến đổi trong quá trình vận hành thiết bị Cả hai thông số công nghệ này phụ thuộc vào cấu tạo của máy, vận tốc quay của trục vis, lưu lượng nhập liệu, thời gian lưu của nguyên liệu trong thiết bị và cả tính chất của nguyên liệu

 Ảnh hưởng của cấu hình thiết bị: cùng một lượng nguyên liệu cung cấp vào thiết

bị, nếu đường kính trục vis càng lớn, bước vis càng nhỏ thì không gian dành cho nguyên liệu trong máy càng bị giảm, tức áp lực càng tăng Số lượng lỗ khuôn càng

nhiều, đường kính lỗ khuôn càng lớn sẽ càng làm giảm áp suất tác động lên nguyên liệu trước khi thoát ra ngoài thiết bị Không những thế, cấu tạo của đầu khuôn còn ảnh hưởng đến áp lực tạo ra dọc theo chiều dài thiết bị và ảnh hưởng đến nhiệt độ trong buồng ép Chiều dài của phần làm việc trong máy sẽ ảnh hưởng đến thời gian chịu áp lực và do đó ảnh hưởng đến mức độ biến dạng của nguyên liệu Bề mặt bên trong của buồng ép và trục vis càng nhám, lực ma sát càng tăng dẫn đến nhiệt lượng sinh ra càng lớn

 Ảnh hưởng của vận tốc quay của trục vis: cùng một lượng nguyên liệu cung cấp vào thiết bị, tốc độ quay của trục vis càng nhanh, và cấu trúc bên trong của vỏ máy càng nhám thì lực tác dụng lên khối nguyên liệu càng lớn, khả năng biến dạng, chảy dẻo của nguyên liệu càng cao

 Ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu và thời gian lưu nguyên liệu trong thiết bị: cùng một tốc độ quay của trục vis, nếu lưu lượng nhập vào càng nhiều và thời gian lưu càng lâu thì áp suất và nhiệt độ của khối nguyên liệu bên trong thiết bị sẽ càng tăng

 Ảnh hưởng của tính chất nguyên liệu: cấu trúc của nguyên liệu sẽ ảnh hưởng rất lớn đến lực ma sát giữa các phần tử nguyên liệu với nhau, do đó ảnh hưởng đến nhiệt độ sinh ra trong máy Đối với máy ép đùn có một trục, kích thước của hạt nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình Vì vậy nhà sản xuất sẽ có quy định khoảng kích thước nguyên liệu phù hợp cho thiết bị của mình Nếu hạt quá mịn, khi xử lý ẩm, nguyên liệu dễ bị vón cục và không được nhào trộn đồng đều Ngược lại, nếu hạt quá lớn, phải tốn nhiều năng lượng để làm biến đổi trạng thái của nguyên liệu từ dạng hạt rời rạc sang dạng paste, nếu không sẽ có thể tạo cảm giác nhám, sạm khi sử dụng sản phẩm Cấu trúc nguyên liệu cũng sẽ ảnh hưởng đến áp suất Độ rời của nguyên liệu ban đầu càng cao, có nghĩa là lượng khí bên trong buồng ép càng nhiều thì các mầm khí tại đầu lỗ khuôn sẽ càng nhiều nhưng áp suất sẽ giảm Thành phần hóa học của nguyên liệu, đặc biệt là hàm lượng ẩm sẽ ảnh hưởng lớn đến tính chất của sản phẩm cuối Độ ẩm của nguyên liệu có thể được điều chỉnh từ ban đầu bằng các thiết bị phụ trợ hay bổ sung nước hoặc hơi nước trực tiếp vào trong thiết bị ép đùn Hàm lượng ẩm đầu và cuối sẽ ảnh hưởng trực tiếp lên độ phồng nở và độ cứng, giòn của sản phẩm Hàm ẩm biến đổi tùy theo nguyên liệu và cấu trúc của thiết bị nên cần có những thí nghiệm trước để sản phẩm ổn định Hàm lượng chất béo cũng sẽ ảnh hưởng lên nguyên liệu trong quá trình ép đùn áp lực cao Chất béo làm gia tăng độ nhớt, làm giảm lực kéo – đẩy tác động lên nguyên liệu nên tốn nhiều năng lượng hơn, nhất là khi hàm lượng béo vượt quá 7% Hàm lượng béo tối đa của nguyên liệu đưa vào ép đùn có thể lên đến 27% tùy thuộc vào cấu trúc của thiết bị

Như vậy, cấu trúc của sản phẩm cuối phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu ban đầu (hàm lượng nước, cấu trúc vật lý, thành phần hóa hóc…) cũng như kết cấu máy và các thông số vận hành máy Khi thay đổi loại nguyên liệu hay tỉ lệ nguyên liệu sử dụng cần thay đổi kết cấu máy hay các thông số vận hành máy để có cấu trúc sản phẩm phù hợp

Đặc điểm quan trọng nhất cần lưu ý là bản chất liên tục của thiết bị ép đùn Thiết

bị này hoạt động dưới trạng thái cân bằng và ổn định động học Với một cấu hình máy xác định, các thông số đầu vào (lưu lượng nguyên liệu và vận tốc trục vis) sẽ quyết định các thông số đầu ra (các đặc tính của sản phẩm) Vì vậy, cần phải làm thí nghiệm để xác định mối tương quan giữa các thông số này ứng với từng cấu hình máy cụ thể Khi đã vận hành thiết bị, cần ổn định các yếu tố đầu vào trong khoảng giới hạn tối ưu mới đảm bảo được độ ổn định của sản phẩm

2.3.5 Thiết bị

Cấu trúc của thiết bị gồm có ba phần chính là buồng ép, trục vis và dĩa khuôn/lỗ khuôn Ngoài ra, còn có các phần phụ khác như khung đỡ thiết bị, động cơ và cơ cấu truyền động, bộ phận nhập liệu và bộ phận cắt định hình sản phẩm Tùy thuộc vào cấu trúc của trục vis, thiết bị ép đùn áp lực cao được chia thành hai nhóm là thiết bị ép đùn trục đơn và thiết bị ép đùn trục đôi Buồng ép và trục vis của thiết bị ép đùn có thể cấu tạo nguyên khối Tuy nhiên, dạng cấu tạo thành các module có thể lắp ghép lại với nhau được ưa chuộng hơn Khi đó, thiết bị có khả năng biến đổi linh hoạt trong cấu tạo hình học trục vis và buồng ép để dùng cho việc sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau

a- Buồng ép đùn

Buồng ép đùn có dạng hình trụ nằm ngang, thường có tỉ lệ chiều dài/đường kính (L/D) từ 10/1 đến 25/1 Bên ngoài buồng ép, một số máy được thiết kế các lớp vỏ áo để làm nóng hay làm mát Lớp vỏ áo này tương ứng với từng phân đoạn của buồng ép tạo nên những vùng có nhiệt độ khác nhau bên trong thiết bị ép đùn Bề mặt bên trong buồng

ép đùn có thể để trơn nhẵn hay tiện các khe rãnh làm tăng ma sát Khe rãnh dọc được sử dụng khi muốn tăng tác động nhào trộn lên nguyên liệu, vì tại những rãnh dọc này, nguyên liệu ép đùn sẽ bị nén chặt vào đó khi trục vis quay, và làm cho nguyên liệu dịch chuyển chậm đi Ngược lại, khi muốn nguyên liệu vận chuyển tốt hơn, khe rãnh cần có dạng xoắn ốc cùng chiều với cơ cấu xoắn ốc của trục vis

Hình 2.5 Một số dạng cấu tạo bề mặt trong của buồng ép đùn

Hình 2.6 Một số dạng module của buồng ép đùn trục đôi

b- Trục vis

Cũng như buồng ép, trục vis dạng xoắn có thể được đúc dưới dạng một khối nguyên hay gồm nhiều module lắp ghép lại với nhau trên trục quay của thiết bị Thông thường, trục vis được ghép từ ba module trở lên Giữa các module sẽ có thêm các vòng

để ngăn hơi nước bay ngược về cổng nhập liệu làm nghẹt máy Trong một số trường hợp, giữa các module còn được lắp thêm các dĩa nhào Các dĩa nhào này có tác dụng làm chậm tốc độ vận chuyển nguyên liệu trong buồng ép, do đó đảm bảo được hiệu quả của các tác động như nén ép, gia nhiệt và nhào trộn lên nguyên liệu ép đùn

Hình 2.7 Cấu tạo của dĩa nhào nối với trục vis

Các thông số quan trọng của trục vis bao gồm đường kính trục vis, đường kính lỗ trục, cấu tạo và bề mặt xoắn vis, chiều cao xoắn vis và bước vis

Trong thiết bị ép đùn áp lực cao, càng gần phía lỗ khuôn thì trục vis có đường kính càng to dần và bước vis càng nhỏ lại Tỉ số giữa thể tích vùng xoắn vis ở đầu nhập liệu và

ở đầu tháo liệu của trục vis gọi là tỉ lệ nén ép Đối với đa số các thiết bị ép đùn, tỉ lệ nén

ép của trục vis thay đổi trong khoảng 1÷5

c- Dĩa khuôn và lỗ khuôn

Đây là nơi tháo liệu đồng thời định dạng thiết diện ngang của sản phẩm ép đùn sau cùng Dĩa khuôn có thể có một hay nhiều lỗ khuôn Các lỗ khuôn này có thể được đúc ngay trên dĩa khuôn hay có thể được đúc riêng và trên dĩa khuôn sẽ có bộ phận tương ứng

để gắn các lỗ khuôn này vào

Tỷ số diện tích của dĩa khuôn, lỗ khuôn so với thiết diện ngang của thiết bị sẽ ảnh hưởng đến sự thoát liệu, và do đó dĩa khuôn chính là một bộ phận điều chỉnh tác động nén ép nguyên liệu vào buồng ép của trục vis, và cả áp suất, nhiệt độ trong buồng ép ở giá trị phù hợp

Chức năng tạo hình dạng, kích thước và cấu trúc (phồng hay đặc) theo yêu cầu cho sản phẩm ép đùn là của các lỗ khuôn Kích thước, hình dạng lỗ khuôn và số lỗ khuôn sẽ ảnh hưởng tới thời gian lưu của nguyên liệu ép đùn trong buồng ép và tốc độ đi ra khỏi lỗ khuôn của nguyên liệu, vì thế tại lỗ khuôn, nguyên liệu cũng chịu tác động nhào trộn Tuy nhiên mức độ nhào trộn này sẽ giảm dần khi số lỗ khuôn càng nhiều

Hình 2.8 Hình dạng của bộ phận cắt định hình

 Thiết bị ép đùn trục đơn

Thiết bị ép đùn trục đơn, như tên gọi chỉ có một trục vis Tuy nhiên, trên trục vis này, đường kính và bước vis có thể thay đổi tùy thuộc vào mục đích của quá trình ép đùn, nguyên liệu và sản phẩm

Dựa vào mức độ nén ép, người ta chia thiết bị ép đùn trục đơn thành một số dạng như sau:

 Thiết bị ép đùn định dạng nguội: là thiết bị nén ép thấp với buồng ép trơn, vis sâu, tốc độ trục vis chậm Loại này chỉ được dùng để định dạng

 Thiết bị ép đùn định dạng ở áp suất cao: là thiết bị nén ép thấp với buồng ép có rãnh, và trục vis có khả năng nén Loại này giống loại trên là chỉ có chức năng định dạng nhưng làm việc ở áp suất cao

 Thiết bị ép đùn nén ép thấp có khả năng nấu chín: là thiết bị nén ép trung bình với trục vis có khả năng nén ép cao và buồng ép có rãnh để tăng mức độ đảo trộn Loại này tương tự hai loại trên nhưng có thể dùng nhiệt từ bên ngoài để làm chín sản phẩm

 Thiết bị ép đùn nén ép cao có tỉ số L/D thấp: là thiết bị ép đùn nén ép cao với buồng ép có rãnh và bề sâu trục vis khác nhau, thiết bị này có đặc trưng là tỉ số giữa chiều dài trục vis và đường kính trục nhỏ (L/D khoảng 3:1 – 10:1) Loại thiết

bị này có khả năng làm chín sản phẩm bởi nhiệt sinh ra từ ma sát giữa nguyên liệu

và bề mặt trong của thiết bị

 Thiết bị ép đùn nén ép cao có tỉ số L/D cao: là thiết bị nén ép cao, bề sâu vis và bước vis thay đổi theo chiều dài trục vis để đáp ứng tỉ số nén ép cao, thiết bị này đặc trưng bởi tỉ số chiều dài trục vis trên đường kính trục cao (15:1 – 25:1) Loại này có khả năng nén ép cao và có thể hạn chế sự trương nở tại lỗ khuôn

Bảng 2.7 Phân loại thiết bị ép đùn trục đơn theo mức độ nén ép

Áp suất tối đa trong buồng ép đùn (at) 6 - 63 21 - 42 42 - 84

Tỉ lệ giữa đường kính trục vis và chiều

cao xoắn vis

đa dạng, đáp ứng được các quy trình, cũng như năng suất khác nhau Loại này có nhiều lợi thế hơn thiết bị ép đùn trục đơn như kiểm soát thời gian lưu của nguyên liệu trong buồng ép tốt hơn, sự truyền vận tốt hơn, cơ chế tự làm sạch, và tính ổn định trong sản xuất cao hơn Một số ưu điểm của thiết bị ép đùn trục đôi đã được khẳng định như có thể tạo hình được các sản phẩm rất mảnh, kích thước nhỏ hơn 1,5mm hay các sản phẩm bột

có tỷ trọng thấp Thiết bị ép đùn dạng này cho phép bổ sung được đến 35% thịt tươi vào sản phẩm Hơn thế nữa, thiết bị ép đùn trục đôi có khả năng ép đùn được các nguyên liệu

có hàm lượng chất béo cao đến 27% và độ ổn định của chất béo trong sản phẩm tốt hơn

so với thiết bị ép đùn trục đơn

Dựa vào hướng quay của trục vis, có thể phân thiết bị ép đùn trục đôi thành hai loại sau đây:

 Thiết bị ép đùn trục đôi quay ngược chiều: có khả năng vận chuyển nguyên liệu rất tốt Loại thiết bị này thích hợp cho những nguyên liệu không dẻo và yêu cầu thời gian lưu dài như gum, jelly…

 Thiết bị ép đùn trục đôi quay cùng chiều: loại thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm Nhiệt sinh ra do ma sát lớn hơn do có hai tương tác là giữa các trục vis với buồng ép và giữa các trục với nhau Trong các loại thiết bị ép đùn trục đôi thì loại thiết bị trục đôi quay cùng chiều và khớp nhau hoàn toàn được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp sản xuất thực phẩm Ưu điểm nổi bật của thiết bị dạng này là có khả năng tự làm sạch bề mặt của trục vis Nếu nguyên liệu ép đùn bị dính lên bề mặt trục vis này thì khi trục vis kia xoay, các xoắn vis ăn khớp sẽ làm tách rời nguyên liệu ép đùn ra và vận chuyển chúng theo suốt chiều dài buồng ép Chính vì thế, bề mặt bên trong buồng ép đùn của thiết bị có hai trục vis không cần phải được thiết kế có khe rãnh, mà cũng có thể đảm bảo được khả năng vận chuyển nguyên liệu ép đùn hiệu quả Tuy nhiên, vì khi vận hành hai trục vis này sẽ tương tác lẫn nhau, do đó, đặc điểm thiết kế của chúng phải phù hợp và tương đồng nhau nên thiết kế và vận hành phức tạp hơn so với thiết bị ép đùn một trục vis

Hình 2.9 Cấu tạo trục vis của thiết bị ép đùn quay ngược chiều

Hình 2.10 Cấu tạo trục vis của thiết bị ép đùn quay cùng chiều

Bảng 2.8 Sự khác nhau giữa máy ép đùn một trục vis và hai trục vis

Máy ép đùn một trục vis

Máy ép đùn hai trục vis

Các thông số của quá trình sản xuất:

Cơ cấu trục không hở

Loại xoay cùng chiều

Cơ cấu trục hở Khả năng vận chuyển

nguyên liệu ép đùn phụ

thuộc vào lực ma sát giữa

nguyên liệu với trục vis và

bề mặt buồng ép

Nguyên liệu sẽ đƣợc vận

chuyển tốt khi lực ma sát

nguyên liệu và trục vis nhỏ

nhƣng giữa nguyên liệu

với bề mặt buồng ép đùn

thì lớn

Vùng hai trục vis khớp nhau là vùng kín

Khả năng vận chuyển nguyên liệu ép đùn tốt hơn

Độ tăng áp suất trong buồng ép cao hơn

Khả năng nhào trộn theo chiều dài buồng ép đùn kém hơn

Vùng hai trục vis khớp nhau là vùng hở

Khả năng vận chuyển nguyên liệu ép đùn kém hơn

Độ tăng áp suất trong buồng ép thấp hơn

Khả năng nhào trộn theo chiều dài buồng ép đùn tốt hơn

Nguyên liệu ép đùn đƣợc trục vis ép chặt vào bề mặt buồng ép, dẫn đến vấn đề

ăn mòn cao hơn Trục vis không thể vận hành với tốc độ quay cao

Hai trục vis sẽ có tốc độ quay khác nhau Trục vis này có thể làm sạch trục vis kia mà không tạo áp lực lớn lên bề mặt buồng

ép đùn Trục vis có thể quay với tốc độ cao nhƣng không làm tăng sự ăn mòn thiết bị

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÁNH

SNACK

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bánh snack

Sàng kiểm tra chất lƣợng sản phẩm

HấpNghiền mịnĐịnh lƣợng

Đóng gói

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.1 Làm sạch

 Mục đích:

 Loại bỏ đến mức tối đa các tạp chất lẫn trong nguyên liệu (hạt bắp) dựa trên

sự khác nhau về kích thước và tỉ trọng

 Loại bỏ các hạt không đạt yêu cầu về kĩ thuật (hạt lép, hạt sâu bệnh )

 Biến đổi: Hầu như không có biến đổi nào

 Thiết bị sử dụng: máy làm sạch dạng lắc, máy tách đá

3.2.2 Nghiền thô

 Mục đích:

 Phá vỡ hạt thành những phần tử nhỏ hơn

 Tạo điều kiện tách phôi dễ dàng, đồng thời thu được tỉ lệ tinh bột nhiều hơn

 Biến đổi: Sự giảm kích thước do lực phá vỡ của máy móc lớn hơn lực liên kết của các thành phần của hạt

 Thiết bị sử dụng: máy nghiền đôi trục

3.2.3 Tách phôi

 Mục đích: Tách riêng phôi ra ngoài để sử dụng cho những mục đích khác

 Phương pháp: Dựa vào sự khác nhau về kích thước, những phân tử không lọt rây

4 và mm sẽ được đưa vào thiết bị thu hồi phôi Còn những phân tử lọt rây sẽ được đưa vào silo chứa trước khi vào thiết bị trôn sơ bộ

 Thiết bị sử dụng: Máy rây bột

 Biến đổi: Hầu như không có sự biến đổi nào đáng kể

 Thiết bị sử dụng: máy trộn bột dạng cánh khuấy

3.2.6 Nghiền mịn

 Mục đích: Tạo cho khối bột có sự đồng nhất về mặt kích thước trước khi vào thiết

bị ép đùn

 Biến đổi: Phá vỡ các liên kết giữa vỏ và tinh bột và giữa các mảnh nội nhũ

 Thiết bị sử dụng: máy nghiền mịn dạng đĩa

độ ẩm sản phẩm, vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật

 Thiết bị sử dụng: bộ phận ép đùn của thiết bị ép đùn trục đôi

3.2.9 Sấy

 Mục đích: tách bớt nước nhằm làm giảm độ ẩm bánh snack đến độ ẩm yêu cầu (khoảng 4%), làm tăng thời gian bảo quản của bánh snack

 Biến đổi: khối lượng và tỉ trọng của bánh snack sẽ giảm xuống

 Thiết bị sử dụng: thiết bị sấy băng tải

 Mục đích: hạ nhiệt độ sản phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau

 Biến đổi: hầu như không có biến đổi nào đáng kể

 Thiết bị sử dụng: thiết bị làm nguội bằng không khí

3.2.12 Kiểm tra chất lượng sản phẩm

 Mục đích: loại bỏ các sản phẩm bánh không đạt yêu cầu về kích thước

 Biến đổi: không có biến đổi nào đáng kể

 Thiết bị sử dụng: sàng bằng lưới có lỗ sàng thích hợp

3.2.13 Đóng gói

 Mục đích: Bảo quản sản phẩm: bao bì giúp ngăn cản nhiệt độ và ánh sáng trực tiếp tác động đến sản phẩm, không cho vi sinh vật có điều kiện xâm nhập và phát triển, tránh va đập cơ học đối với bánh snack

 Biến đổi: không có biến đổi đáng kể

 Thiết bị sử dụng: thiết bị đóng gói chân không

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT & CÂN BẰNG NĂNG

LƯỢNG

4.1 Cân bằng vật chất

4.1.1 Kế hoạch sản xuất

 Biểu đồ nhập nguyên liệu:

Bảng 4.1 Bảng biểu thị tháng cần nhập nguyên liệu

 Biểu đồ sản xuất:

Căn cứ vào thực tiễn sản xuất, mỗi ngày nhà máy sẽ làm việc 1 (ca/ngày)

Dựa vào số ngày sản xuất của tháng, các ngày lễ, tết chủ nhật và trùng tu thiết bị,

Số ngày sản xuất trong năm: 300 (ngày)

Số ca sản xuất trong năm: 300 (ca)

Số giờ sản xuất trong năm: 300 8 = 2400 (h)

S – Lƣợng nguyên liệu sau mỗi công đoạn (kg)

T – Lƣợng nguyên liệu vào mỗi công đoạn (kg)

( ) Khối lượng bột cần dùng trong công đoạn phun gia vị:

( ) Khối lượng bột cần dùng trong công đoạn sấy:

( ) Khối lượng nước bị mất trong công đoạn sấy:

Khối lượng bột cần dùng trong công đoạn ép đùn:

( )

Khối lượng nước bị mất trong quá trình ép đùn:

Khối lượng bột cần dùng trong công đoạn hấp:

( ) Khối lượng nước cần dùng trong công đoạn hấp:

Khối lượng bột cần dùng trong công đoạn nghiền mịn:

( ) Khối lượng bột cần dùng trong công đoạn trộn sơ bộ:

( ) Khối lượng ngô có trong hỗn hợp bột cần dùng cho công đoạn trộn sơ bộ (chiếm 90%) là:

( ) Khối lượng bột gạo có trong hỗn hợp bột cần dùng cho công đoạn trộn sơ bộ ( chiếm 10%) là:

Khối lượng ngô cần dùng trong công đoạn tách phôi:

( ) Khối lượng ngô cần dùng trong công đoạn nghiền:

( ) Khối lượng hạt bắp cần dùng cho công đoạn làm sạch là: