Các quá trình trong sản xuất đồ hộp nghiền chà ép

Cơ sở lý thuyết Bản chất của quá trình nghiền là làm giảm kích thước của vật liệu, thông thường là các loại vật liệu rời, bằng tác động của các lực cơ học.. Một trong các thông số quan t

DANH SÁCH NHÓM

LỜI MỞ ĐẦU

Rau quả là nguồn thực phẩm tự nhiên vô cùng quý giá, cung cấp và bổ sung những chất dinh dưỡng cần thiết cho các quá trình trao đổi trong cơ thể và giúp cơ thể phát triển toàn diện hơn Rau quả rất gần gũi với cuộc sống của chúng ta, ngoài mục đích dinh dưỡng nó còn cải thiện khẩu phần ăn và mang giá trị cảm quan lớn

Việt Nam là nước có đặc điểm khí hậu đa dạng và thỗ nhưỡng nên thực vật nói chung cũng như rau quả nói riêng ở nước ta rất phong phú Hơn thế nữa, rau quả nước

ta có quanh năm, rải rác khắp nơi

Sự dồi dào và đa dạng của rau quả đã làm hình thành nên rất nhiều sản phẩm từ chúng với các công nghệ, kỹ thuật chế biến khác nhau nhằm thỏa mãn nhu cầu người tiêu dùng về mọi mặt Do đó, hiện nay trên thị trường nước ta ( và cả trên thế giới), ngoài ra các rau quả tươi thường ngày còn có đủ loại rau quả được chế biến sẵn như: sản phẩm rau quả sấy, mứt quả, quả nước đường (quả đóng hộp), làm tăng giá trị của chúng

Trong công nghệ sản xuất đồ hộp rau quả, quá trình sản xuất ra một sản phẩm sẽ phải trải qua nhiều công đoạn Mỗi công đoạn đều có những mục đích và các thiết bị chuyên biệt để thực hiện công đoạn đó

Trong bài tiểu luận này, nhóm sẽ trình bày ba trong những công đoạn sản xuất đồ hộp rau quả Đó là quá trình ép, quá trình nghiền và quá trình chà Giới thiệu mục đích cũng như các cách thực hiện và các thiết bị sử dụng trong từng quá trình Trong quá trình tìm kiếm cũng như thu thập và ghi chép tài liệu có điều gì thiếu sót, mong cô và các nhóm đóng góp thêm

Nhóm thực hiện

MỤC LỤC

I QUÁ TRÌNH NGHIỀN

1.1 Cơ sở lý thuyết

Bản chất của quá trình nghiền là làm giảm kích thước của vật liệu, thông thường

là các loại vật liệu rời, bằng tác động của các lực cơ học Nghiền là một trong các quá trình được sử dụng phổ biến trong công nghệ thực phẩm nói chung cũng như rau quả

đồ hộp nói riêng

Trong quá trình nghiền, có 3 loại lực cùng tác dụng lên vật liệu: lực nén, lực va đập và lực ma sát Tuy nhiên, tùy từng quá trình sẽ có một loại lực chiếm ưu thế Trong quá trình nghiền thô các loại vật liệu cứng, lực nén chiếm ưu thế Lực ma sát thường chiếm ưu thế trong quá trình nghiền tinh Lực va đập thường được ứng dụng trong cả quá trình nghiền thô, nghiền trung gian và cả nghiền tinh

Một trong các thông số quan trọng để đánh giá quá trình nghiền là tỉ lệ giảm kích thước, được xác định bằng tỉ lệ kích thước trung bình của nguyên liệu trước khi nghiền

và kích thước trung bình của nguyên liệu sau khi nghiền Quá trình nghiền thô có tỉ lệ giảm kích thước thường nhỏ hơn 8:1, trong khi đó quá trình nghiền tinh có tỉ lệ này thường xấp xỉ bằng 100:1 Trong công nghệ thực phẩm, kích thước của vật liệu thường được xác định theo phương pháp sàng

1.2 Mục đích của quá trình nghiền

Dùng lực cơ học tác động để xé nhỏ, xay nát nguyên liệu làm thay đổi trạng thái, tính chất vật lý của nguyên liệu nhằm mục đích tăng hiệu quả cho các quá trình khác như thu dịch quả khi ép, bột quả chà, để cho chế biến các sản phẩm như: puree, bột quả, nước quả,

Mặt khác, nghiền xé còn tạo ra điều kiện tốt cho quá trình truyền nhiệt làm cho tốc độ tăng nhiệt nhanh hơn, enzyme nhanh chóng bị tiêu diệt, rau quả chóng mềm

Tùy vào mục đích của chế biến sản phẩm kích thước của các phân tử có trong nguyên liệu mà có thể tiến hành nghiền so bộ hoặc là xay nhỏ nguyên liệu

1.3 Các biến đổi của nguyên liệu

Trong quá trình nghiền, biến đổi về vật lý quan trọng nhất là kích thước của nguyên liệu sẽ giảm, diện tích bề mặ riêng sẽ tăng Mặt khác, dưới tác dụng của các lực, nhiệt độ của vật liệu sẽ tăng lên đồng thời vi sinh vật cũng có thể bị tiêu diệt nhưng mức độ không đáng kể

Khi nghiền vật liệu thì cấu trúc của vật liệu bị phá vỡ, các thành phần dễ bị oxy hóa bên trong vật liệu như các acid béo, vitamin, sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy Do

đó, sẽ xảy ra các phản ưng oxy hóa

Sau khi nghiền, do diện tích bề mặt riêng tăng lên nên mật độ của vi sinh vật có thể tăng lên Đồng thời, các thành phần dinh dưỡng thích hợp của vi sinh vật bên trong nguyên liệu có thể thoát ra bề mặt, làm vi sinh vật phát triển mạnh hơn

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nghiền

1.4.1 Tính chất nguyên liệu

Tính chất của nguyên là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình nghiền Việc xác định tính chất của nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng để thực hiện quá trình nghiền với hiệu quả kinh tế cao Trước khi thực hiện quá trình nghiền, một số tính chất sau đây của nguyên liệu cần được quan tâm: kích thước, độ cứng, độ dai, độ dính, độ

ma sát, nhiệt độ nóng chảy, cấu trúc, khối lượng riêng, độ ẩm, các thành phần hóa học kém ổn định, độ đồng nhất, độ sạch

Xác định kích thước nguyên liệu cũng như kích thước yêu cầu của sản phẩm sẽ giúp ta lựa chọn thiết bị phù hợp và làm việc hiệu quả hơn Kích thước của nguyên liệu càng lớn thì càng dễ bị vỡ ra khi chịu tác động của cùng một lực cơ học

Cấu trúc của nguyên liệu sẽ quyết định việc lựa chọn loại lực cơ học chủ yếu tác động lên nguyên liệu trong quá trình nghiền Nguyên liệu giòn hoặc có cấu trúc tinh thể thì sự gãy vỡ dễ dàng diễn ra khi xuất hiện các vết nứt trên nguyên liệu Trong trường hợp này, lực nén là thích hợp cho quá trình nghiền Mặt khác, đối với các nguyên liệu có cấu trúc dạng sợi, thì lực nghiền chủ yếu là lực cắt xé

Độ ẩm của nguyên liệu có ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất cũng như hiệu quả của quá trình nghiền Khi độ ẩm vượt quá 2 – 3% (w/w), khi nghiền chúng sẽ bám vào thiết bị, làm tăng tổn thất và giảm hiệu quả quá trình nghiền Khi độ ẩm cao, có thể chúng sẽ kết chùm lại với nhau

1.4.2 Các yếu tố bên ngoài

Lực tác dụng lên nguyên liệu càng lớn, nguyên liệu càng dễ vỡ, hiệu quả nghiền càng cao

Mỗi loại thiết bị nghiền có phương pháp hiệu chỉnh lực tác dụng khác nhau

1.5 Thiết bị

1.5.1 Thiết bị nghiền trục

a Cấu tạo

b Nguyên lý hoạt động

Trong quá trình vận hành, hai trục này chuyển động hướng vào nhau Nguyên liệu cần nghiền được đưa vào khe giữa của hai trục từ phía trên Nguyên liệu sẽ bị kẹp giữa hai trục và kéo qua khe hẹp Khi đó, dưới tác dụng của lực nén ép, hạt sẽ bị vỡ ra Thường thì hai trục nghiền quay với vận tốc bằng nhau Nếu hai trục quay với vận tốc khác nhau Lực ma sát sẽ tăng lên, góp phần làm hạt vỡ ra

Trên bề mặt trục nghiền có thể có các rãnh, các nếp nhăn hoặc hai trục có hình dạng bánh răng ăn khớp với nhau để tăng hiệu quả quá trình nghiền Độ rộng khe hẹp giữa hai trục luôn được thiết kế để có thể thay đổi được

1.5.2 Thiết bị nghiền búa

a Cấu tạo

1 Vỏ thiết bị 4 Cửa nhập liệu

3 Cánh đập (búa) 6 Sàng lưới

b Nguyên lý hoạt động

Trong thiết bị nghiền búa, lực tác động chủ yếu là lực va đập Cấu tạo thiết bị nghiền búa bao gồm một rotor quay với tốc độ cao được gắn với một vòng đai, trên vòng đai có gắn các tay đập (búa)

Khi rotor quay, các tay đập sẽ chuyển động và đầu của các tay đập tạo thành vòng tròn Khi vận hành, nguyên liệu được tay đập đưa đến khe hẹp giữa đầu búa và thành của vỏ Dưới tác dụng của lực va đập của búa và lực ma sát, nguyên liệu sẽ vỡ ra

Thiết bị nghiền búa thường được dùng để nghiền các loại nguyên liệu cứng, giòn, dạng sợi hoặc có tính chất dính

II QUÁ TRÌNH CHÀ

2.1 Cơ sở lý thuyết và mục đích của quá trình chà

Nhằm thu nhận bột quả ở dạng nhuyễn, để sản xuất nước rau quả ở dạng necta hoặc puree, sản phẩm bột quả sấy Gần như tất cả các nguyên liệu trước khi chà đều phải làm nhỏ, gia nhiệt để nguyên liệu mềm, dễ chà, tăng tỷ lệ thu hồi bột quả, đồng thời diệt enzyme, hạn chế sự biến đổi màu sắc của sản phẩm

Chà là quá trình tiếp xúc nhiều nhất giữa nguyên liệu với oxy không khí, giữa nguyên liệu với thiết bị Vì vậy, khả năng sản phẩm bị oxy hóa làm biến màu là rất cao cũng như xảy ra phản ứng hóa học giữa các thành phần hóa học của nguyên liệu (tanin, polyphenol, vitamin) với các ion kim loại của thiết bi làm thay đổi màu, giảm chất lượng của sản phẩm Để hạn chế những tác động này, có thể sử dụng chất chống oxy hóa như vitamin C, acid ascorbic, chà trong môi trường khí trơ, sử dụng loại thiết bị bằng inox

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chà

2.2.1 Tính chất nguyên liệu

Hiệu suất và năng suất chất lượng bột chà phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có

độ mềm của nguyên liệu, là yếu tố quyết định đáng kể tới năng suất chà Nguyên liệu

càng mềm thì năng suất chà càng cao Do vậy, trước khi chà nguyên liệu cần được đun nóng với mục đích thủy phân một phần protopectin thành pectin hòa tan làm cho nguyên liệu mềm ra

Khi đun ở nhiệt độ cao còn có tác dụng vô hiệu hóa hoạt tính của cá enzyme giảm đươc sự mất màu của nguyên liệu

2.2.2 Các yếu tố bên ngoài

Vận tốc quay của máy chà Vận tốc chà tăng thì hiệu suất chà tăng và ngược lại Góc nghiêng giữa trục quay và cánh chà cần được điều chỉnh phù hợp Ví dụ bã chà khô tức là có lẫn xơ quả trong bột chà làm giảm chất lượng bột chà Cho nên có thể điều chỉnh tăng góc α để bã chà ra nhanh hơn

Nếu bã ướt có nghĩa còn nhiều thịt quả trong bã, năng suất hiệu suất chà giảm cần điều chỉnh góc nghiêng này để bã ra chậm hơn

Phụ thuộc vào khoảng cách khe hở giữa cánh chà và mặt rây Nếu bã chà khô cần điều chỉnh tăng khoảng cách khe hở còn bã ướt điều chỉnh giảm khoảng cách khe hở

2.3 Thiết bị

a Cấu tạo

1 Máng xoắn tải nguyên liệu 5 Trục quay

2 Phễu nhập liệu 6 Mặt chà ( lưới chà)

3 Bơi chèo chuyển nguyên liệu 7 Cửa tháo bã chà

4 Cánh đập

b Nguyên lý hoạt động

Cho nguyên liệu vào qua cửa nạp ở phía trên Trục quay, nguyên liệu sẽ được văng ra bởi các bản chà đập vào nguyên liệu và ép mạnh nguyên liệu vào mặt lưới chà làm cho phần thịt quả tơi ra lọt qua lưới chà thành bột chà đưa đi chế biến thành các sản phẩm chính khác Phần còn lại trên lưới chà đó chính là bã chà gồm xơ hạt và vỏ của quả

Nếu lưới chà có kích thước lỗ nhỏ thì năng suất chà thấp nhưng lại cho bột chà mịn hơn và ngược lại lỗ chà có kích thước lớn thì cho năng suất cao nhưng bột chà thô Trong thực tế, tùy thuộc vào yêu cầu độ mịn của sản phẩm và tính chất nguyên liệu mà

sử dụng thiết bị chà một hay nhiều tầng

Trường hợp nguyên liệu có nhiều chất xơ, có thể dùng thiết bị chà 2 đến 3 tầng tức là có từ 2 -3 lưới chà Ở tầng 1 có kích thước lỗ chà lớn để loại bỏ một phần bã sau

đó dịch quả lại được chà tiếp đến tầng hai, tầng ba Ở tầng ba có kích thước lỗ chà nhỏ nhất cho nên thu được sản phẩm mịn

III QUÁ TRÌNH ÉP

3.1 Cơ sở lý thuyết

Ép là quá trình thu hồi các thành phần có giá trị bên trong nguyên liệu bằng cách

sử dụng áp lực để phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu và làm cho cấu tử cần thu hồi thoát

ra ngoài Sản phẩm của quả trình ép thường là dung dịch có chứa các cấu tử mà chúng

ta cần thu hồi

Động lực chính của quá trình là áp lực tác động lên nguyên liệu Khi áp suất tác dụng lên các thành phần tạo cấu trúc của nguyên liệu sẽ làm cho các tế bào của nguyên liệu bị phá hủy và các cấu tử mong muốn sẽ thoát ra ngoài

Quá trình ép có thể sử dụng một cách độc lập hoặc kết hợp với các quá trình khác

để làm tăng hiệu quả thu hồi các cấu tử cần thiết có bên trong nguyên liệu và được chia thành 2 nhóm:

 Quá trình ép không có quá trình hỗ trợ: quá trình phá vỡ cấu trúc tế bào và ép để các cấu tử thoát ra ngoài được thực hiện cùng một lúc Phương pháp này thường được áp dụng đối với các loại nguyên liệu có cấu trúc mềm, dễ phá hủy, có độ ẩm cao như trái cây

 Quá trình ép có quá trình hỗ trợ: Nguyên liệu được xử lý trước khi ép để tăng hiệu quả Áp dụng: nguyên liệu có độ ẩm thấp, có độ cứng

Trong quá trình ép, việc thu nhận dịch ép là thu hồi không chọn lọc Do đó có thể lẫn các tạp chất không mong muốn trong dịch thu hồi Do đó, đối với một số loại nguyên liệu, khi hiệu suất ép càng cao thì chất lượng dịch ép càng thấp do lẫn nhiều thành phần không mong muốn

3.2 Mục đích của quá trình ép

Quá trình ép thường có mục đích chủ yếu là khai thác, thu hồi các cấu tử mà ta mong muốn

Trong công nghệ chế biến ra quả, quá trình ép được sử dụng để thu hồi dịch quả.

Từ đó có thể chế biến thành các sản phẩm khác nhau như: Nước quả trong, nước quả đục và nước quả cô đặc,

 Lưu ý: Trong quá trình ép, cần chú ý đến chất lượng của dịch ép, các chất không

mong muốn (chất đắng)

3.3 Các biến đổi của nguyên liệu

Quá trình ép thường không có quá nhiều biến đổi, chủ yếu là các biến đổi về cơ học Nguyên liệu trong quá trình ép sẽ giảm thể tích, tỉ trọng có thể thay đổi Ngoài ra, kích thước của nguyên liệu cũng giảm do dưới lực ép thì nguyên liệu sẽ bị vỡ ra Khi

ép dưới điều kiện áo lực cao cũng như có sự chuyển động ( sự ma sát) thì nhiệt độ của nguyên liệu có thể tăng lên

Sau khi ép xong, thành phần pha lỏng trong nguyên liệu sẽ giảm đi Mức độ giảm phụ thuộc vào cường độ ép

 Lưu ý:

 Khi ép cần chú ý các thành phần dễ bị phân hủy như vitamin, polyphenol thoát ra khỏi tế bào, có thể tiếp xúc với không khí do đó dễ bị oxy hóa

 Để hạn chế hiện tượng hóa nâu của nguyên liệu trong quá trình ép có thể tiến hành xử

lý nhiệt đối với nguyên liệu để vô hoạt các enzyme hóa nâu

 Dịch ép trái cây có thành phần rất thích hợp cho VSV phát triển do đó nên đưa đi chế biến, xử lý nhằm ức chế VSV phát triển

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ép

3.4.1 Hiệu suất ép

Để đánh giá hiệu quả của quá trình ép, người ta dùng chỉ tiêu là hiệu suất ép

Hiệu suất ép là tỉ lệ % giữa lượng dịch quả thu được so với khối lượng quả đem

ép hoặc so với khối lượng dịch quả có trong nguyên liệu

T Công thức tính:

Hiệu suất ép (%) = Khối lượng dịch quả thu được * 100

Khối lượng quả đưa ép

3.4.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ép

 Nguyên liệu

Độ chín của nguyên liệu: độ chắc của quả và lượng dịch bào có trong nguyên liệu

Độ chín của nguyên liệu càng cao thì hiệu suất ép càng tăng Vì khi quả chín thì lượng dịch quá nhiều Tuy nhiên, quả quá chín hay có độ chín thấp (quả còn xanh) thì hiệu suất ép nhỏ Trường hợp quả chín có độ xốp trong thịt quả giảm đi vì thế dịch quả chảy ra khó khăn hơn Còn quả có độ chín thấp thì lượng dịch quả chưa hình thành được nhiều

Cấu trúc nguyên liệu quyết định đến tính cơ lý của nguyên liệu cũng như độ bền thành tế bào nguyên liệu:

− Khả năng đàn hồi của nguyên liệu: Nguyên liệu có tính đàn hồi càng cao thì quá trình

ép càng khó thực hiện

− Kích thước của nguyên liệu: Khi ép các loại nguyên liệu có dạng vật liệu rời, kích thước của nguyên liệu càng nhỏ thì chất lỏng bên trong nguyên liệu càng dễ thoát ra bề mặt Đối với một số loại nguyên liệu, để tăng hiệu quả của quá trình ép, nguyên liệu được nghiền đễ giảm kích thước Tuy nhiên, khi kích thước nguyên liệu quá nhỏ, kích thước mao quản quá nhỏ thì dịch ép sẽ khó di chuyển ra bề mặt của khối nguyên liệu

để thoát ra ngoài

− Độ xốp của nguyên liệu: Nguyên liệu có độ xốp càng cao, quá trình ép sẽ càng hiệu quả Vì độ xốp của nguyên liệu càng cao, dịch ép càng dễ khuếch tán trong khối vật liệu (trở lực thấp) và thóa ra ngoài Ngoài ra , độ xốp cao còn dễ bị phá vỡ khi chịu tác dụng của lực ép

− Độ nhớt của dịch ép: Độ nhớt của dịch ép càng lớn thì trở lực càng cao nên khó ép

− Khả năng liên kết các thành phần trong nguyên liệu: Một số thành phần có khả năng liên kết với nhau bằng một số liên kết như liên kết Hidro, liên kết kị nước Để ép hiệu quả thì nên xử lý làm yếu các liên kết này

 Các yếu tố bên ngoài

Quá trình tiền xử lý: Quá trình tiền xử lý sẽ hỗ trợ tốt cho quá trình ép Tuy nhiên nên chú ý đến hiệu quả kinh tế khi quyết định có nên áp dụng quá trình này để hỗ trợ hay không Để tăng hiệu quả của quá trình ép, nguyên liệu có thể được xử lý nhiệt trước khi ép để làm yếu đi các liên kết giữa các cấu tử bên trong nguyên liệu và giảm

độ nhớt, tăng cường khả năng khuếch tán của chất lỏng trong nguyên liệu

Áp lực: Áp lực là động lực chính của quá trình ép Áp lục ép càng lớn thì hiệu quả càng cao Tuy nhiên, lực ép càng lớn thì sự xuất hiện các cấu tử không mong muốn càng nhiều

Nhiệt độ của quá trình ép: Thông thường nhiệt độ ép càng cao thì độ nhớt của chất lỏng càng giảm nên chất lỏng dễ khuếch tán ra ngoài Tuy nhiên, trong quá trình

ép các loại trái cây, thường không cần phải gia nhiệt vì sẽ tác động đến một số thành phần nhạy cảm với nhiệt như vitamin, đồng thời làm tăng chi phí cho quá trình ép

3.4.3 Các biện pháp làm tăng hiệu suất ép

Dựa trên các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ép, có một số biện pháp làm tăng hiệu suất ép như sau:

 Tạo độ xốp cho khối nguyên liệu