các quy trình công nghệ trong một số ngành công nghiệp

Nghiên cứu các quy luật hoạt động của các quá trình để định ra cơ cấu thiết bị giúp cho việc tính toán, thiết kế thiết bị, vận hành, cải tiến hoặc đề xuất các thiết bị thích ứng cho một

MỤC LỤC

A- Giới Thiệu Chung

B- Công Nghệ

1. Quy trình công nghệ chế biến rau quả

a. Rau quả đóng hộp

b. Nước quả ép

c. Nước quả cô đặc

2. Quy trình công nghệ chế biến sữa

a. Sản xuất sữa tươi thanh trùng, tiệt trùng

b. Sản xuất bơ và pho mát

C- Cấu Tạo Và Nguyên Lý Làm Việc Của Thiết Bị

1. Thiết bị: nghiền, chà, bơm, ép, chiết chai, dập nút chai và ghép nắp hộp

2. Thiết bị: đun nóng vít xoắn, ống lồng ống và trao đổi nhiệt bản mỏng

3. Thiết bị: thanh trùng, ly tâm trong sản xuất bơ và pho mát

4. Thiết bị: cô đặc màng, cô đặc chân không

5. Thiết bị: nồi 2 vỏ, thanh trùng lien tục và thanh trùng cao áp

6. Thiết bị: lọc khung bản, thiết bị ổn nhiệt và thiết bị làm lạnh

7. Thiết bị: sấy hồng ngoại

8. Thiết bị: nồi hơi chạy điện

A: Giới Thiệu Chung

Công nghệ sinh học là một ngành khoa học bao gồm các ngành khoa học cơ bản (như sinh đại cương, hóa đại cương, hóa lý, hóa sinh ) và các ngành khoa học ứng dụng (công nghệ vi sinh, công nghệ enzime, công nghệ protein ) Với đối tượng nghiên cứu là các sinh vật và mục tiêu ứng dụng sinh vật vào trong sản xuất công nghiệp để tạo ra 1 cuộc cách mạng lớn Công nghệ sinh học bao gồm các ngành:

- Công nghệ sinh học thực phẩm

- Công nghệ sinh học nông nghiệp

- Công nghệ sinh học công nghiệp

- Công nghệ sinh học y học

- Công nghệ sinh học môi trường

Trong đó, nghành công nghệ thực phẩm tuy mới được phát triển nhưng đang nhận được sựa quan tâm rất lớn Để tạo ra các sản phẩm đa dạng về chủng loại, phong phú chất lượng, cần phải có các quy trình và máy móc hiện đại đáp ứng nhu cầu xã hội Mục tiêu công cụ tốt nhất của ngành thực phẩm chính là các quá trình và thiết

bị Nghiên cứu các quy luật hoạt động của các quá trình để định ra cơ cấu thiết bị giúp cho việc tính toán, thiết kế thiết bị, vận hành, cải tiến hoặc đề xuất các thiết bị thích ứng cho một dây truyền công nghệ cụ thể đạt năng suất và hiệu quả cao

Ngày nay, từ một nguyên liệu thực phẩm người ta đã chế biến được hàng trăm các sản phẩm khác nhau, những sản phẩm chế biến này không còn trạng thái của nguyên liệu ban đầu Mỗi quá trình chế biến đều nhằm tạo cho thực phẩm có giá trị

sử dụng cao hơn: hoặc về hình thức, hoặc về giá trị khẩu vị, hoặc về giá trị dinh dưỡng Hóa học và sinh học đã được áp dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm

Ở Việt Nam, các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm mặc dù mới hình thành được khoảng vài chục năm nay nhưng đang nhận được sự đầu tư rất lớn cả về mặt trí tuệ cũng như tài chính từ các nguồn trong nước cũng như nước ngoài Các sản phẩm được sản xuất ra ngày càng nhiều, ngày càng đa dạng về chủng loại và ngày càng phong phú về chất lượng Do vậy, các quy trình chế biến sản xuất cũng như các máy móc thiết bị ngày càng được cơ giới hóa, tự động hóa, nhằm tạo ra những sản phẩm tốt nhất đến người tiêu dùng và phục vụ cho việc xuất khẩu

B: Công Nghệ

1 Quy trình công nghệ chế biến rau quả:

Những chất có giá trị dinh dưỡng cao nhất trong các loại rau quả như: đường, acid hữu cơ, vitamin đều tập trung ở dịch quả Nhờ có đầy đủ và cân đối cấc chất ấy nên nước có hương vị rất thơm ngon Đồ hộp nước quả chủ yếu dùng để uống, ngoài ra còn dùng để chế biến xirô quả, rượu mùi, nước giải khát có nạp khí, mứt đông…

a Rau quả đóng hộp:

Quy trình chế biến:

Nguyên liệu → vận chuyển → thu nhận và bảo quản → lựa chọn và phân loại → rửa → chế biến cơ học → chế biến nhiệt → rót định lượng và đưa vào hộp → bài khí và ghép kín nắp → thanh trùng → lau khô và bảo quản → dán nhãn → đồ hộp thành phẩm

Đây là quy trình gồm những công đoạn chủ yếu của việc chế biến rau quả đóng hộp Tuy nhiên tùy vào từng loại rau quả mà sử dụng những quy trình khác nhau Trong cùng 1 bước tiến hành cũng có những máy móc sử dụng chuyên dụng khác nhau

b Nướp quả ép:

Nước quả ép là sản phẩm có hương vị thơm ngon và có giá trị dinh dưỡng cao Nước quả có thế được phân loại theo theo mục đích chế biến ( nước quả tự nhiên, hỗn hợp…); theo phương pháp bảo quản (nước quả bảo quản lạnh, nước quả sunfit hóa…) hoặc dựa theo độ trong của sản phẩm

Quy trình chế biến:

Nguyên liệu → vận chuyển → thu nhận và bảo quản → lựa chọn → sơ chế trước khi ép → ép (loại bỏ những phần không cần thiết) → thu nước quả → làm trong dịch quả → ổn định độ trong → pha chế (thêm hương liệu) → rót định lượng và đưa vào hộp, chai → bài khí và ghép kín nắp → thanh trùng, lau khô và bảo quản

→ nước ép thành phẩm

c Nước quả cô đặc:

Quy trình chế biến:

Nguyên liệu → vận chuyển → thu nhận và bảo quản → lựa chọn và phân loại, xử

lí → rửa→ xé tơi → đun nóng → chà vở, tách hạt → xát mịn → cô đặc → đóng vào chai lọ → thanh trùng → lau khô, bảo quản → nước quả cô đặc thành phẩm

2 Quy trình công nghệ chế biến sữa:

a Sản xuất sữa tươi thanh trùng tiệt trùng:

Quy trình chế biến:

Sữa (sau thu nhận) → kiểm tra chất lượng → làm lạnh và bảo quản → gia nhiệt →

ly tâm làm sạch → tiêu chuẩn hóa → đồng hóa → thanh trùng → làm lạnh → rót định lượng vào chai, túi → bảo quản → sữa thành phẩm

Sữa được gia nhiệt đến 40°C rồi qua thiết bị ly tâm làm sạch để loại các tạp chất cơ học, tế bào Trong quá trình chế biến, thanh trùng là khâu rất quan trọng, nó quyết định chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm Chế độ thanh trùng thường được

sử dụng là trên 72°C Tuy nhiên, căn cứ vào chất lượng sữa nguyên liệu, điều kiện sản xuất mà mỗi nhà máy sẽ có 1 chế độ thanh trùng thích hợp để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh mà không ảnh hưởng tới chất lượng sữa

b Sản xuất bơ, sản xuất pho mát:

Quy trình chế biến bơ:

Sữa → thiết bị ống lồng ống → cô đặc (thiết bị cô đặc màng) → thanh trùng (máy thanh trùng tấm bản) → làm lạnh → đông tụ (máy đông tụ sữa) → ly tâm → đảo trộn bơ (sử dụng muối hoặc đá lạnh) → thu bơ và đóng gói

Quy trình chế biến pho mát:

Sữa không thanh trùng → đun nóng (nồi 2 vỏ, đun ở 60°C trong 30 phút) → làm mát (ở 40°C trong 10 phút) → đảo trộn (nhờ động cơ đảo trộn có thêm enzym) → fomat đông tụ (ở phía trên) → định hình theo khuôn (khuôn có đục lỗ phía dưới đáy và trên thành) → nén ép (máy ép loại bỏ nước) → bảo quản (tùy loại fomat) → thành phẩm

C: Cấu Tạo Và Nguyên Lý Làm Việc Của Thiết Bị

1 Máy nghiền, chà, bơm, ép; Máy chiết và dập nút chai:

a Máy nghiền:

- Mục đích: Trong sản xuất đồ hộp người ta dùng các tác dụng cơ học để làm thay đổi kích thước, hình dáng nguyên liệu thành dạng nhỏ và đồng đều theo yêu cầu của từng loại sản phẩm Quá trình này thực hiện bằng tay sẽ tốn nhiều công sức, mức độ đồng đều kém Vì vậy sau khi bổ quả thành dạng vừa phải người ta tiếp tục dung máy để nâng cao năng suất và đảm bảo tính đồng đều của nguyên liệu sau khi làm nhỏ Nguyên liệu sẽ được làm nhỏ trước khi thực hiện những bước tiếp theo

- Cấu tạo: Gồm 1 động cơ gắn liền với trục có các cánh nghiền Cách cánh nghiền 1 khoảng là các má nghiền Ngoài ra còn có các bộ phận khác như: bảng điều khiển, các đường nước vệ sinh thiết bị

- Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu sau khi rửa sạch, thái miếng thích hợp được đưa đến cửa vào phía trên của thiết bị nghiền Nhờ động cơ có cánh nghiền, nguyên liệu được băm và ép vào má nghiền Qua các lỗ nhỏ trên má nghiền, nguyên liệu ra ngoài theo cửa ra ở phía dưới vào phễu của thiết bị đun

b. Máy chà: Phương pháp chà dung trong sản xuất cà chua cô đặc và nước quả có thịt quả,mứt quả,nghĩa là dung để phân chia nguyên liệu rau quả có cấu tạo mềm thành

2 phần: lỏng quả lưới để săn xuất chính, phần bã còn lại trên lưới

- Mục đích: Làm cho khối nguyên liệu đồng nhất Có tác dụng loại bỏ những phần không có giá trị dinh dưỡng, không mong muốn như: vỏ củ, vỏ quả…

- Cấu tạo: Gồm 1 động cơ gắn liền với trục có 3 cánh chà làm bằng thép không rỉ Lưới chà có đục các lỗ nhỏ, kích thước các lỗ nhỏ,với kích thước: 0,5; 0,75; 1; 1,5mm để tạo

độ mịn mong muốn

+ Để sản xuất nước quả đục, người ta dung lỗ lưới có đường kính: 0.50-0,75mm

+ Để sản xuất cà chua cô đặc, người ta dùng lỗ lưới có đường kính: 1,0-1,5mm

Ngoài ra còn có các bộ phận khác như phễu dưới dẫn bột chà, phễu trên dẫn vỏ bỏ

đi, bảng điều khiển, đường dẫn nước vệ sinh thiết bị…

- Nguyên lý hoạt động : Nguyên liệu đã qua đun được đưa qua phễu vào khoang chà Khi động cơ hoạt động, nguyên liệu được quay đều, các cánh chà có tác dụng xiết, ép nguyên liệu vào lưới chà Phần vỏ, xơ, hạt nằm trong lưới theo phễu trên ra ngoài Phần bột chà qua các lỗ nhỏ trên lưới chảy ra theo phễu dưới ra ngoài

c. Máy bơm:

Bơm trục vít: Dưới tác động quay của trục vít nguyên liệu được đưa vào và đưa ra ngoài Loại bơm này sử dụng cho những nguyên liệu đặc như thịt, cá… Bơm trục vít có lưu lượng từ 0,3 800m3/h, áp lực từ 0,5 25 at Bơm này làm việc êm, ổn định, tuổi thọ cao Vì vậy nó được dùng rộng rãi trong các máy ép thủy lực Tuy nhiên, nhược điểm của nó là khó chế tạo vì đòi hỏi độ chính xác cao, khó sữa chữa phục hồi

Ảnh

a):1- vỏ; 2- giá đỡ; 3- cửa hút; 4- xi lanh; 5- trục vít; 6- trục cacđăng; 7,8- khớp nối; 9- hộp đệm kín; 10- đệm kín; 11- hộp chèn; 12- ống lót; 13- thân ổ đỡ; 14,16- ổ bi; 14- trục chính

b) bơm hai trục vít: 1- bánh dẫn động; 2- bánh bị dẫn; 3- thân bơm

Bơm một trục vít bơm này có ưu điểm là bơm được cả dung dịch đặc như bùn, mật, đường, hoa quả nghiền Chính vì vậy nó được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa, thực phẩm

Bơm ly tâm: Trong thân có cánh quạt, khi động cơ hoạt động, cánh quạt quay tạo momen đẩy nguyên liệu ra ngoài Loại bơm này hữu dụng để bơm sữa, nước hoa quả dạng cream… Bơm li tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, trong đó việc trao đổi năng lượng giữa máy với chất lỏng được thực hiện bằng năng lượng thủy động của dòng chảy qua máy Đặc điểm của bơm li tâm:

- Bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, hóa chất, kể cả hỗn hợp các chất lỏng

và chất rắn

- Phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao

- Cột nước bơm H = 10 ÷ hàng ngàn mét

- Lưu lượng bơm Q = 2 ÷ 100.000 m3/h

- Công suất động cơ N = 1 ÷ 6000 kW

- Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy

- Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác; η = 0,65 ÷ 0,9

- Giá thành không cao lắm

d. Máy ép:

Ảnh

- Trong sản xuất nước rau quả, ép là phương pháp chưa chủ yếu để tách dịch bào ra khỏi nguyên liệu Trong quá trình ép, hiệu suất ép phụ thuộc vào các yếu tố:

• Phẩm chất nguyên liệu

• Phương pháp sơ chế

• Cấu tạo,chiểu dầy,độ chắc của khối nguyên liệu

• Áp suất ép

- Mục đích: ép lấy nước hoa quả, loại bỏ vỏ, hạt và xơ…

- Cấu tạo: Gồm băng chuyền và trục khuỷu dẫn hoa quả ép Hệ thống pittông điều chỉnh trục ép trên chuyển động và trục ép dưới cố định Ngoài ra còn có bảng điểu khiển, ống dẫn nước ép ra ngoài, khay để vỏ bỏ đi…

- Nguyên lý hoạt động: Hoa quả cần ép được đưa vào qua phễu, theo hệ thống băng tải đi vào,và trục khuỷu sẽ lần lượt đưa từng quả một vào phần má ép dưới Má ép trên nhờ hoạt động của pittông sẽ ép xuống, 2 má ép vừa khít kích thước loại quả ép Lượng vỏ thô được loại bỏ ra ngoài, rơi xuống khay chứa Nước quả ép được lấy ra theo đường dẫn để tiếp tục những công đoạn sau Những bã, xơ nhỏ được đẩy ra khỏi trục ép nhờ 1 trục ở giữa trục ép trên

e. Máy chiết chai (thiết bị rót định lượng)

Ảnh

- Cấu tạo : Gồm có phễu đưa sản phầm vào, bơm pittông định lượng hoạt động nhờ

hệ thống nén khí Ngoài ra còn có các bộ phận khác như bảng điều khiển, van định lượng tự động, đường dẫn nén khí…

Ảnh

- Nguyên lý hoạt động: Thiết bị dựa trên nguyên lý hoạt động của 1 pittông khí nén, tạo 1khoảng cách (có thể điều chỉnh được nhờ tay quay điều khiển) Sản phẩm được rót định lượng nhờ hệ thống điều chỉnh khoảng giữa của pittông (khoảng cách này

chính là thể tích của chai cần đóng) Hệ thống van định lượng đóng mở tự động điều khiển sự đều đặn của quá trình này

f. Máy dập nút chai: Trong quá trình chế biến đồ hộp,quá trình dập nút chai để ngăn không cho sản phẩm thực phẩm với môi trường không khí và vi sinh ở bên ngoài,là

1 quá trình quan trọng,có ảnh hưởng tới thời gian bảo quản lâu dài của thực phẩm đó.nắp chia phải được đống thật kín ,chắc chắn

Ảnh

- Cấu tạo: Gồm có phần dập và phần chụp nắp chai, phần định vị vị trí chai Ngoài

ra còn có pittông, thiết bị điều khiển, đường dẫn

- Nguyên lý hoạt động: Nút chai được dập dựa trên nguyên lý của thiết bị nén khí

2. Thiết bị đun nóng trục vít, ống lồng ống, trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

a. Thiết bị đun nóng trục vít:

Ảnh

- Mục địch: phá vớ liên kết H2, giúp tăng năng suất trong các bước tiến hành tiếp theo

- Cấu tạo: Gốm có động cơ, hệ thống trục vít, hệ thống điều khiển van hơi (bằng tay

và tự động), van ổn áp Thân thiết bị gồm 2 khoang: khoang trong chứa nguyên liệu, khoang ngoài chứa hơi, có lớp vỏ cách nhiệt Ngoài ra còn có phễu cho nguyên liệu vào, bảng điều khiển, đồng hồ chỉ áp suất, áp lực…

- Nguyên lý họat động: Nguyên liệu sau khi được nghiền sẽ qua phễu và vào khoang trong của thiết bị Nhờ hệ thống trục vít, nguyên liệu được dẫn và đảo trộn Khoang ngoài chứa hơi cấp nhiệt nên sẽ làm nóng nguyên liệu ở khoang trong Nguyên liệu sau khi được đun nóng và đảo trộn sẽ được đưa ra ngoài qua cửa ra của thiết bị

b. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng (thanh trùng tấm bản)

Ảnh

Ảnh

- Mục đích: Nhờ quá trình biến đổi nhiệt liên tục để tiêu diệt bớt các VSV gây hại cho sản phẩm

- Cấu tạo: Gồm có thùng chứa nguyên liệu, hệ thống đảo trộn hơi và nước, hệ thống làm nóng là các bản mỏng được cấp nhiệt Ngoài ra còn có bơm, đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ và các van cấp hơi, van xả…

- Nguyên lý hoạt động: Sữa được bơm vào thùng chứa, nhờ bơm tự động đưa đến khoang nóng 82°C, qua thiết bị đồng hóa,tiến hành làm lạnh nhanh, sốc nhiệt lần 1 Sau đó lại được làm nóng 82°C, tiến hành cấp nước, sốc nhiệt lần 2… Sữa sau quá trình này đưa ra ngoài ở 4°C Trong quá trình xử lý nhiệt, nếu thấy sản phẩm đầu ra

chưa đạt yêu cầu cho phép ta có thể hồi lưu sản phẩm về thùng chứa và tiền hành xử

lý lại

c. Thiết bị đun nóng ống lồng ống :

Ảnh

Ảnh

- Mục đích: Làm nóng sản phẩm nhờ hiện tượng trao đổi nhiệt, thanh trùng sản phẩm

- Cấu tạo: Hệ thống ống lồng ống gốm 2 lớp: lớp ngoài là nhiệt, lớp trong là nguyên liệu Hệ thống bơm trục vít, bơm nước, thùng chứa nguyên liệu, thiết bị đảo trộn hơi

và nước Ngoài ra còn có bảng điều khiển, đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất, các van an toàn và van tự đông…

- Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào thùng chứa rồi được bơm vào hệ thống ống lồng ống Quá trình nguyên liệu chuyển động trong hệ thống này, mở van hơi cung cấp nhiệt Sự thay đổi nhiệt giữa 2 khoang thông qua bề mặt lớp vỏ ống sẽ xảy ra Sản phẩm thu nhiệt cho tới khi đạt độ nóng cần thiết sẽ được lấy ra ở cuối đường ống Nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu vào thùng chứa để tiến hành làm nóng lại

3. Thiết bị trong sản xuất bơ, pho mát:

a. Thiết bị ly tâm:

Ảnh

- Mục đích: được dùng để tách huyền phù trong nước.dưới tác dụng của lực ly tâm,các hạt huyền phù trong nước quả bị văng ra

- Cấu tạo: Gồm động cơ ly tâm có tốc độ cao (10000 vòng/phút), hệ thống phễu trên chứa sữa, ở dưới là các phễu mỏng gồm nhiều lớp xếp xen vào nhau Ở phần giữa của thiết bị là trục của động cơ ly tâm

- Nguyên lý hoạt động: Sữa sau khi thanh trùng được đưa qua phễu chứa của thiết bị

ly tâm rồi xuống hệ thống lá phễu nhở ở dưới Động cơ ly tâm hoạt động sẽ tạo ra áp lực tách riêng, sữa béo đi ra theo của trên, sữa gầy đi ra theo cửa dưới Năng suất ly tâm phụ thuộc vào động cơ ly tâm và lượng sữa qua các lá phễu

b. Thiết bị đảo trộn bơ:

Ảnh

- Cấu tạo: Gồm trục động cơ có cánh đảo trộn, 1 khoang chứa bơ và nước, hệ thống van mở loại nước và các đường ống dẫn…

- Nguyên lý hoạt động: có 2 phương pháp hoạt động như sau: