Sau đó, shortening được dùng để nói đến các sản phẩm từ tất cả dầu thực vật có thể thay thế mỡ heo.Trong hầu hết trường hợp, những sản phẩm được xem là shortening sẽ chứa 100% chất béo,
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SHORTENING
Nguyeõn lieọu chớnh
Shortening là sản phẩm dạng rắn với chỉ số iodine thấp, chủ yếu được sản xuất từ các chất béo thực vật và động vật, trong đó phổ biến nhất là dầu thực vật hydro hóa Các loại dầu này thường có chỉ số axit thấp, thuận tiện cho quá trình hydro hóa, hoặc là dầu đã được hydro hóa một phần để đạt độ rắn và dẻo phù hợp, đồng thời tăng thời gian sử dụng và hương vị Tuy nhiên, shortening làm từ dầu thực vật hydro hóa một phần có thể chứa hàm lượng trans acid béo cao, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe Để giảm thiểu hàm lượng trans acid béo, nên sử dụng hỗn hợp dầu chưa hydro hóa hoàn toàn Trong công nghiệp, các loại dầu như dầu bông, dầu phộng, và dầu dừa thường được sử dụng để sản xuất shortening Để nâng cao giá trị dinh dưỡng, đôi khi người ta còn trộn dầu lỏng chứa nhiều acid béo chưa no với dầu đặc, nhằm tạo ra hỗn hợp đáp ứng tốt các yêu cầu về chất lượng và dinh dưỡng.
1.1.1.Mỡ động vật (mỡ heo, mỡ bò)
Mỡ chứa hàm lượng triglyceride (TG) no cao và ở dạng rắn ở nhiệt độ thường, nên thường được sử dụng để sản xuất shortening Loại mỡ này cung cấp tính dẻo cần thiết cho việc đánh khuấy trong một khoảng nhiệt độ rộng Tuy nhiên, mỡ cũng có thể phát sinh mùi không mong muốn do hiện tượng trở mùi ngay cả sau khi đã được khử mùi.
1.1.2 Dầu thực vật (dầu nành,dầu bông,cọ dừa) a Dầu nành
Dầu nành là loại dầu đầu tiên được sử dụng để sản xuất shortening, với tỷ lệ 18% vào năm 1940 Sau Thế chiến II, dầu nành trở thành nguyên liệu chính, chiếm 48,7% trong sản xuất shortening Từ đó, tỷ lệ này tiếp tục gia tăng, đạt 50% vào năm 1960 và lên đến 86% vào năm 2000.
Dầu bông, được phát hiện và sử dụng từ thế kỷ 19, ban đầu được dùng để pha loãng dầu olive nhằm giảm giá thành Sự phát triển của dầu bông đã mở ra nhiều ứng dụng mới trong ngành thực phẩm và công nghiệp.
Trang 5 kỹ thuật của phương pháp tẩy màu, đã làm cải thiện đáng kể màu và mùi của dầu bông và giúp dầu bông nhanh chóng được ứng dụng rãi và trở thành nguồn nguyên liệu chính để sản xuất shortening đứng sau dầu nành c Dầu cọ
Dầu cọ có khả năng dễ dẻo hóa, tạo thành tinh thể ’ đặc trưng, là nguyên liệu chính trong sản xuất shortening tại Mỹ vào những năm 1970, chiếm tới 16% nguồn nguyên liệu Tuy nhiên, đến năm 1990, tỷ lệ này đã giảm xuống còn 1,5% Hiện nay, dầu cọ đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Dầu dừa không phổ biến do độ dẻo thấp, dễ tạo bọt và mùi xà phòng khi chiên sâu Tuy nhiên, tính chất này lại phù hợp cho bánh bích quy ngọt và kẹo, mang lại cảm giác thú vị khi ăn Dầu dừa nguyên chất có độ bão hòa cao, ổn định khi chiên, nên được người Mêxico ưa chuộng trong những năm 1980-1981 Tuy nhiên, nghiên cứu sau đó cho thấy việc sử dụng dầu dừa nguyên chất để chiên có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, do đó hiện nay dầu dừa chủ yếu được dùng trong sản xuất shortening.
Ngoài các loại dầu phổ biến, dầu bắp, dầu hướng dương và dầu canola cũng được sử dụng để sản xuất shortening Tuy nhiên, những loại dầu này ít được ưa chuộng do chứa nhiều chất béo không no cao.
Yêu cầu chất lượng của nguyên liệu dầu dùng để sản xuất shortening
Palm stearin Acid béo tự do (%): 0.08 – 0.1 Chổ soỏ iod: 30 – 54
Màu (Lovibon): Max 3.5 đỏ Nhiệt độ nóng chảy ( 0 F): 111
Palm olein Acid béo tự do (%): 0.05
Màu (Lovibon): Max 3.5 đỏ Nhiệt độ nóng chảy ( 0 F): 82
RBD palm Acid béo tự do (%): 0.05
Màu (Lovibon): Max 3.5 đỏ Nhiệt độ nóng chảy ( 0 F): 100 – 108
Dầu nành đã hydro hóa Acid béo tự do (%): 0.05
Nguên liệu chính được sử dụng trong sản xuất shortening là dầu nành
Dầu nành, được chiết xuất từ hạt đậu nành, chứa nhiều dinh dưỡng với 8% nước, 5% chất vô cơ, 15-25% glucose, 15-20% chất béo và 35-45% chất đạm, cùng các amino acid và khoáng chất cần thiết Sau quá trình ép nóng và tinh chế, dầu nành tinh chế có màu vàng nhạt, không vị, và chứa hơn 60% axit béo đa không bão hòa Dầu nành tốt cho tim mạch nhờ cung cấp chất béo không chứa cholesterol, bao gồm PUFA và MUFA, giúp ngăn ngừa cặn lắng và mảng bám trong mạch máu, từ đó giảm nguy cơ xơ vữa động mạch và bệnh mạch vành.
Nguyeõn lieọu phuù
Nguyên liệu phụ trong sản xuất shortening phục vụ nhiều mục đích khác nhau, tùy thuộc vào ứng dụng của shortening, như trong quy trình sản xuất bánh hoặc cho các sản phẩm chiên.
Chất nhũ hóa đóng vai trò quan trọng trong sản xuất shortening, với hơn 350 triệu pounds được sử dụng hàng năm trong ngành công nghiệp thực phẩm tại Mỹ Trong số đó, 90% là chất nhũ hóa tổng hợp và chỉ 10% là chất nhũ hóa tự nhiên.
Chất nhũ hóa là chất hoạt động bề mặt, trong phân tử có nhóm háo nước và nhóm kỵ nước
2.1.1 Chức năng của chất nhũ hóa
Chất nhũ hóa được bổ sung vào shortening với nhiều mục đích khác nhau Một số chức năng của chất nhũ hĩa:
Làm bền hệ nhũ tương: tạo sự liên kết giữa nước và dầu, tạo hệ nhũ tương bền giúp kéo dài thời gian bảo quản
Chất chống thoái hoá tinh bột: giúp kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm nướng bằng cách tạo phức với phân tử tinh bột
Tăng độ nở của bánh: cấu trúc của bánh sẽ trương nở
Tác nhân giữ khí : tạo các lỗ khí bên trong bột nhào, lớp đường phủ trên bánh ngọt, lớp kem trên mặt bánh và một số sản phẩm khác
Tăng chất lượng bề mặt: làm biến đổi độ dãn của protein làm cho bề mặt bánh mịn hơn
Chất tạo độ trơn trượt: giảm độ nhớt, độ dính làm cho sản phẩm không bị dính vào dao cắt và răng khi ăn
Chất phá bọt: làm giảm hoặc ngăn chặn sự tạo bọt trong thực phẩm, giúp sản phẩm trở nên bắt mắt, hấp dẫn hơn.
Màng bọc bảo quản: giúp bảo vệ sản phẩm không bị tổn thất ẩm trong quá trình bảo quản và bảo vệ các thành phần dễ bị oxy hóa
Điều khiển kết tinh chất béo: ảnh hưởng đến hình dạng, kích thước và tốc độ kết tinh chất béo
Chất mang: chất cố định mùi, hòa tan các chất màu và các thành phần không tan trong nước
Tăng độ mềm của bánh
Chất nhũ hóa không thể đáp ứng tất cả các chức năng một cách độc lập, vì vậy việc kết hợp nhiều chất nhũ hóa là cần thiết Để chọn lựa chất nhũ hóa phù hợp, cần xác định rõ mục đích sử dụng, phương pháp chuẩn bị, loại hệ nhũ tương và ảnh hưởng của các thành phần khác trong sản phẩm Hiện nay, khoảng 90% chất nhũ hóa được sản xuất từ các phản ứng tổng hợp hóa học, trong khi chỉ có 10% có nguồn gốc tự nhiên.
2.1.2.Các chất tạo nhũ thường sử dụng
Monoglyceride (MG) và diglyceride (DG) là chất tạo nhũ đầu tiên được ứng dụng trong ngành thực phẩm Trên thị trường, MG và DG có sẵn dưới nhiều dạng như rắn (vẩy, hạt, bột), bán rắn và lỏng, với các hàm lượng khác nhau là 43%, 52% và 90% Ngoài ra, còn có các dẫn xuất từ MG và DG như ester của diacetyl tartaric và MG, ester của acid lactic và MG, cũng như acetylated MG Việc lựa chọn loại chất tạo nhũ phù hợp sẽ tùy thuộc vào mục đích sử dụng cụ thể.
Ester propylene glycol là một chất tạo nhũ trung bình, có tác dụng quan trọng trong việc cải thiện tốc độ đánh nổi cream, thể tích và độ ổn định của bọt Ban đầu, chất này được sử dụng để giảm lượng chất béo trong sản phẩm Tuy nhiên, sau này, nó đã được phát hiện có nhiều công dụng tốt trong sản xuất bánh nướng khi kết hợp với mono- và diglycerides Hàm lượng ester propylene glycol thường sử dụng trong shortening dao động từ 2.8% đến 8.5%, với 4% đến 5.5% monoglycerid.
Ester sorbitan có khả năng tan ít trong nước, giúp tăng độ thoáng khí và khả năng giữ ẩm cho sản phẩm Sorbitan monoestearate, chất nhũ hóa phổ biến nhất trong nhóm này, có thể tồn tại dưới dạng khối rắn hoặc hạt và cần được hòa tan trong nước hoặc chất béo trước khi sử dụng Chất này không chỉ tăng độ thoáng khí mà còn cải thiện độ láng bề mặt, khả năng ổn định và biến đổi tinh thể của chất béo kết tinh Monoestearate thường được sử dụng trong các loại kem phủ bánh, mang lại hiệu quả cao trong việc tạo lớp phủ mịn màng.
Ester polysorbate với acid béo
Polysorbate, hay còn gọi là polyoxyethylene sorbitan ester, được hình thành từ phản ứng giữa ester sorbitan và oxid ethylen Có ba loại polysorbate chính là polysorbate 60, polysorbate 65 và polysorbate 80 Việc sử dụng polysorbate với hàm lượng lớn có thể gây ra vị đắng Do là chất hoạt động bề mặt mạnh, polysorbate tạo ra hệ nhũ tương rất bền, trong đó polysorbate 60 thường được sử dụng trong sản xuất shortening.
Ester polyglycerol được hình thành từ phản ứng giữa acid béo và polyglycerol, bao gồm từ 2 đến 10 gốc monomer Chất này thường được sử dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm như bơ đậu phộng, với hàm lượng từ 0.5% đến 5%, và trong lớp áo ngoài của kẹo Ngoài ra, nó cũng được ứng dụng trong margarine (0.1%-0.5%), giúp ức chế sự hình thành tinh thể trong dầu salad (0.02%-0.04%), và tạo lớp cream phủ trên bánh (1%-2%) Ester polyglycerol còn giúp giảm hàm lượng shortening trong bánh ngọt và tăng thể tích bánh với tỷ lệ từ 1% đến 3%.
Ester lactated là các hợp chất thường được sử dụng trong thực phẩm nhằm tăng thể tích và tạo cấu trúc xốp cho bánh Hai loại phổ biến nhất là glycerol-lacto palmitate (GLP) và glycerol-lacto stearate Stearoyl lactylates được hình thành từ phản ứng giữa acid stearic và acid lactic, thường được áp dụng trong sản xuất bánh nướng, bánh quế, và lớp cream phủ bánh.
Lecithin là một chất nhũ hóa tự nhiên, chủ yếu được chiết xuất từ dầu nành, và có mặt trong trứng, sữa, dầu thực vật cùng nhiều sản phẩm khác Nó được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm, như tạo phức với protein trong bột mì (0.25%-0.6% chất khô), kết hợp với tinh bột, giảm 20%-60% hàm lượng chất béo (0.25%-0.35%), và làm chất chống dính cho một số loại kẹo và bánh Bên cạnh đó, lecithin còn có tác dụng chống oxy hóa cho một số loại dầu với hàm lượng từ 0.01%-0.25%.
Lecithin là chất nhạy cảm với nhiệt độ, nó sẽ trở nên tối, có mùi cá khi nhiệt độ cao hôn 49 0 C
Trong quá trình sản xuất shortening thì chất nhũ hóa sẽ sử dụng là: Monoglyceride (MG) và diglyceride (DG)
2.2.Chất bảo quản chống oxi hóa
Chất chống oxy hóa là phụ gia quan trọng thứ 2 trong sản xuất shortening
Chất chống oxy hóa là một phụ gia quan trọng giúp ngăn chặn và làm chậm quá trình oxy hóa của các chất khác Chúng hoạt động bằng cách khử các gốc tự do và ức chế quá trình oxy hóa thông qua việc oxy hóa chính bản thân chúng.
Quá trình oxy hóa là một phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển giao cho chất oxy hóa, dẫn đến sự hình thành các gốc tự do Những gốc tự do này có khả năng gây ra phản ứng dây chuyền, làm hỏng tế bào sinh vật.
Trong sản xuất,bảo quản và chế biến thực phẩm, sự oxy hóa chất béo là nguyên nhân hạn chế thời gian bảo quản thực phẩm
Các chất béo không no như oleic, linoleic và linolenic chứa nhiều nối đôi trong cấu trúc phân tử, khiến chúng dễ bị oxy hóa và tạo ra hydroperoxide Những hợp chất này sau đó phân giải thành các sản phẩm có mùi khó chịu như mùi ôi, tanh, mùi kim loại và mùi thực phẩm cũ Vì vậy, chất béo không no được coi là hợp chất không bền.
2.2.1.Chức năng của chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa được sử dụng để nâng cao sự ổn định của sản phẩm, hạn chế hoặc ngăn chặn quá trình oxy hóa, từ đó bảo tồn giá trị dinh dưỡng cũng như các đặc tính cảm quan như màu sắc và mùi hương.
Phản ứng oxy hóa là một quá trình cơ bản trong đời sống, nhưng có thể được ngăn chặn nhờ vào hệ thống chất chống oxy hóa phong phú của động thực vật, bao gồm glutathione, vitamin C, vitamin E, enzyme catalase và superoxide dismutase Những chất chống oxy hóa yếu, hay còn gọi là chất ức chế, có khả năng gây hại cho tế bào.
Có hai kiểu phản ứng oxy hóa không no:
Phản ứng tự oxy hóa
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SHORTENING
Quy trình sản xuất shortening theo nhóm đề xuất
Chất phụ gia Dầu tinh luyện
THUYEÁT MINH QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ
Bơm trộn
Qúa trình này đưa hỗn hợp chất béo từ bồn phối trộn vào thiết bị kết tinh chất béo và nạp đều khí N2 vào hỗn hợp chất béo
Khí N2 được sử dụng để tạo màu trắng và bề mặt sáng bóng cho sản phẩm, giúp dễ dàng bao gói và tăng tính đồng nhất cũng như thể tích Việc này còn góp phần giảm hàm lượng calo và chất béo hấp thu trong mỗi lần sử dụng shortening.
Vật lý: nhiệt độ hỗn hợp tăng do sự bơm trộn
Hóa lý: sự phân bố của pha khí N2 vào hỗn hợp nhũ tương
Sau khi hoàn thành việc phối liệu hỗn hợp chất béo, chúng sẽ được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt để làm lạnh Trong quá trình này, khí N2 sẽ được bơm vào với các hàm lượng khác nhau, tùy thuộc vào loại shortening đang được sản xuất.
Shortening làm hoàn toàn từ dầu thực vật thì hàm lượng N2 bơm vào khoảng 13% 1%
Shortening làm từ hỗn hợp chất béo từ dầu thực vật và mỡ động vật thì hàm lượng N2 bơm vào 18% - 25%
Thiết bị sử dụng ở đây là bơm bánh răng hoặc bơm pittong với sự trang bị thiết bị nạp khí N2
Thiết bị đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm, đảm bảo tuân thủ tất cả các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh Tất cả các bộ phận tiếp xúc với thực phẩm được bao bọc bằng thép không gỉ AISI316.
Bơm được thiết kế với độ ồn thấp nhờ vào bệ đỡ chống rung và lớp bao bọc bằng thép không gỉ, giúp tối ưu hóa việc cách âm và giảm thiểu tiếng ồn.
Vận hành đơn giản và dễ bảo dưỡng
Nguyên lý hoạt động của bơm pittong:
Khi pittong di chuyển từ vị trí B2 đến B1, thể tích buồng làm việc tăng lên, dẫn đến áp suất P giảm xuống dưới áp suất trên mặt thoáng của bình chứa chất lỏng (P < Pa) Điều này khiến chất lỏng từ bể chứa dâng lên, đi vào ống hút và qua van hút vào khoang làm việc của bơm, trong khi van đẩy vẫn đóng Khi pittong dừng lại tại vị trí B1, quá trình hút kết thúc, sau đó pittong di chuyển ngược lại từ B1 đến B2, làm giảm thể tích buồng làm việc và tăng áp suất chất lỏng Lúc này, van hút đóng lại và van đẩy mở ra, chất lỏng được ép lên van đẩy và đi ra ngoài qua ống đẩy Quá trình này được gọi là quá trình đẩy, và hai quá trình hút và đẩy diễn ra xen kẽ nhau, tạo thành một chu kỳ làm việc của máy bơm pittong.
B ảng 2 Thông số kỹ thuật c ủa bơm pittong
Năng suất ở tần số 50Hz
Năng suất ở tần số 80 Hz
Aùp suất làm việc (bar) 120 120 120 120 120
Aùp suất thiết kế( bar) 160 160 160 160 160 Độ ồn(dB) 76 76 76 76 76 Đường kính pittong(mm) 10 15 55 60 68
Trang 19 Đường hút(mm) 25 25 76.1 76.1 76.1 Đường đẩy(mm) 12/25 12/25 32/44.5 32/44.5 32/44.5
Van Hình nón/bi Hình nón/bi Hình nón/bi Hình nón/bi Hình nón/bi
Quá trình này nhanh chóng hạ nhiệt độ của hỗn hợp nhũ tương đến mức kết tinh, giúp hệ nhũ tương đông đặc nhanh chóng và tăng cường độ mịn bóng cho sản phẩm.
Vật lý : nhiệt độ hệ nhũ tương giảm, độ đặc tăng
Hóa học : không có biến đổi gì đáng kể
Hoá lý : xảy ra hiện tượng chất béo kết tinh làm hỗn hợp chuyển từ pha lỏng sang dạng bán rắn
Hỗn hợp chất béo sau khi được nạp khí N2 sẽ được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt, nơi nó di chuyển vào khoảng không gian giữa trục quay và vỏ áo làm lạnh Khi tiếp xúc với bề mặt làm lạnh, tác nhân lạnh sẽ hấp thụ nhiệt từ hỗn hợp nhũ tương, làm giảm nhiệt độ nhanh chóng đến mức kết tinh của chất béo, khiến các phân tử nhanh chóng kết tinh và bám vào bề mặt truyền nhiệt Hệ thống dao cạo sẽ cạo sạch lớp chất béo đã kết tinh, và quá trình này sẽ được lặp lại cho đến khi hỗn hợp đạt trạng thái kết tinh khoảng một nửa Cuối cùng, hỗn hợp sẽ được đưa qua thiết bị nhồi nhuyễn để hoàn tất quá trình kết tinh.
Trong quá trình làm lạnh, chất béo có xu hướng kết tinh và hình thành nhiều dạng tinh thể khác nhau với các điểm nóng chảy khác nhau Ba dạng tinh thể chính của chất béo là α, β, và β’, với sự chuyển hóa từ α sang β’ và sau đó sang β Quá trình chuyển hóa này có thể diễn ra ở trạng thái rắn mà không cần nóng chảy Khi làm lạnh hỗn hợp nóng chảy, tinh thể α sẽ được hình thành nhưng không bền Dưới tác động của quá trình làm lạnh và nhào trộn, tinh thể α sẽ chuyển hóa thành β’, và β’ sẽ dần chuyển hóa thành β nếu thời gian bảo quản kéo dài.
Trang 20 dài và khi sản phẩm chưa đạt được trạng thái ổn định của tinh thể ’ Trong đó có điểm nóng chảy cao hơn ’ Đối với sản phẩm shortening dạng bán rắn dẻo thì chất béo tồn tại ở dạng
Sản phẩm shortening có cấu trúc nhỏ, dễ chảy lỏng khi cho vào miệng, tạo bề mặt bóng láng và tăng khả năng giữ khí cũng như đánh cream Tuy nhiên, nếu shortening chứa nhiều tinh thể dạng β, bề mặt sản phẩm sẽ bị lợn cợn và khả năng giữ khí kém Do đó, việc lựa chọn các loại dầu phối trộn nhằm tối ưu hóa sự hình thành tinh thể β là rất quan trọng Đối với shortening lỏng, việc đảm bảo chất béo kết tinh ở dạng β với kích thước tinh thể lớn sẽ giúp tạo ra huyền phù đặc trưng cho sản phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tinh chất béo:
Chất béo có hàm lượng acid palmitic thấp (dưới 10%) có xu hướng tạo tinh thể β nếu không được làm lạnh nhanh, trong khi chất béo có hàm lượng acid palmitic cao sẽ tạo tinh thể β’ Vị trí của acid palmitic trong phân tử triglyceride cũng ảnh hưởng đến dạng tinh thể Để tạo ra nhiều tinh thể β mong muốn trong shortening, cần thực hiện quá trình sốc lạnh và nhào trộn mạnh để chuyển hóa tinh thể α thành tinh thể β.
Tăng hàm lượng palm stearin và giảm hàm lượng palm olein trong hỗn hợp chất béo giúp giảm thời gian kết tinh Cụ thể, khi hàm lượng palm stearin đạt 17%, thời gian kết tinh là 15 phút Nếu tăng lên 22% và 27%, thời gian kết tinh sẽ lần lượt giảm xuống còn 13,5 phút và 12 phút.
Tốc độ kết tinh chất béo phụ thuộc vào hàm lượng axit béo trans; khi hàm lượng axit béo trans tăng, tốc độ kết tinh cũng sẽ tăng theo.
Bảng 3: Khuynh hướng tạo tinh thể của một số nguyên liệu chất béo
Khuynh hướng tạo tinh thể β Khuynh hướng tạo tinh thểβ’
Dầu canola Chất béo sữa
Bơ ca cao Dầu dừa
Dầu bắp Dầu từ hạt bong
Mỡ heo Chất béo từ mỡ heo đã qua biến đổi
Dầu hướng dương Mỡ heo
Tốc độ làm lạnh ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước của các tinh thể kết tinh, với tốc độ làm lạnh cao hơn giúp tăng cường sự hình thành tinh thể β’ Ngược lại, khi tốc độ kết tinh chậm, các tinh thể lớn sẽ được hình thành nhiều hơn Mỗi công thức phối trộn khác nhau sẽ tạo ra các thành phần chất béo khác nhau, dẫn đến sự thay đổi trong nhiệt độ kết tinh.
– Shortening được sản xuất từ dầu thực vật sẽ làm lạnh ở 15,6 – 18,3 o C
– Shortening sản xuất từ hỗn hợp dầu thực vật và mỡ động vật sẽ làm lạnh ở 21,1 – 23,9 o C
Thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt (scraped surface heat exchanger) là thiết bị chính được sử dụng để kết tinh chất béo Nó hoạt động như một hệ thống trao đổi nhiệt lỏng-lỏng, với bộ phận quay cánh quét giúp loại bỏ các tinh thể kết tinh bám trên bề mặt trao đổi nhiệt.
Nhoài nhuyeãn
Hoàn thiện: đảm bảo chắc chắn tinh thể chuyển hoàn toàn thành tinh thể
Phá vỡ tinh thể không đồng nhất thành tinh thể đồng nhất, nhồi nén tạo độ chặt tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm
Các sản phẩm không trải qua quá trình nhồi nhuyễn thường có độ đặc cứng cao và tính dẻo thấp, dẫn đến bề mặt sản phẩm không được trơn bóng và đồng nhất Thiếu quá trình nhồi nhuyễn khiến các tinh thể kết tụ lại, tạo thành mạng lưới tinh thể lớn và cứng Do đó, để đạt được tính dẻo cần thiết cho shortening, việc thực hiện quá trình nhồi nhuyễn là rất quan trọng.
Khi nhiệt độ tăng, các tính chất cơ lý của vật liệu như độ chặt và độ dẻo cũng sẽ tăng lên Tuy nhiên, một số tinh thể có kích thước lớn có thể bị phá vỡ thành các tinh thể nhỏ hơn.
Hóa học : không có biến đổi gì đáng kể
Hóa lý: các tinh thể chất béo tiếp tục kết tinh
Hỗn hợp chất béo sau khi làm lạnh sẽ được đưa qua thiết bị nhồi nhuyễn ở nhiệt độ khoảng 18°C Tại đây, hỗn hợp trải qua quá trình nhào trộn, giúp giải phóng nhiệt tiềm ẩn và tiếp tục kết tinh Quá trình nhồi nén sẽ phá vỡ các tinh thể lớn thành nhỏ hơn, tạo độ chặt cho sản phẩm Sau khi ra khỏi thiết bị nhào trộn, nhiệt độ hỗn hợp tăng 2-3°C tùy thuộc vào loại dầu nguyên liệu Cuối cùng, hỗn hợp được đưa qua van đẩy hoặc thiết bị đồng hóa trước khi vào máy rót, nơi tiếp tục nhồi nén để làm đồng đều hỗn hợp và phân phối khí N2 trong shortening.
Trong ngành công nghiệp, thường sử dụng hai loại thiết bị chính là thiết bị agitated holding unit và thiết bị quay (pin roto machine) Thiết bị này bao gồm một xylanh kín, bên trong có các thanh hình trụ được gắn cố định trên một trục quay Các thanh này được sắp xếp xen kẽ theo hình xoắn ốc dọc theo trục quay, giúp tối ưu hóa quá trình trộn và giữ chất lỏng.
Thieát bò quay ( pin roto machine)
Thiết bị quay là yếu tố then chốt trong sản xuất sản phẩm shortening, giúp đa dạng hóa sản phẩm với các độ chặt khác nhau Được thiết kế để hoạt động hiệu quả ở cả áp suất cao và thấp, thiết bị này cho phép điều chỉnh nhiều tốc độ khác nhau, từ đó tạo ra sản phẩm đạt độ đặc và tinh thể như mong muốn Ngoài ra, thiết bị còn hỗ trợ điều chỉnh nhiều mức độ và thời gian nhào trộn khác nhau, giúp thay đổi nguồn nguyên liệu dầu mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Có thể điều chỉnh nhiều mức độ và thời gian nhào khác nhau để thích ứng với sự thay đổi nguồn nguyên liệu dầu, nhờ vào việc sử dụng các nguyên liệu đa dạng Điều này giúp linh hoạt trong việc thay đổi nguyên liệu theo yêu cầu của thị trường, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm không bị ảnh hưởng khi giá thành nguyên liệu biến động.
Sản xuất được nhiều loại shortening khác nhau với với các điều kiện áp suất và vận tốc khác nhau
Dễ vệ sinh thiết bị: tất cả các phần tiếp xúc của thiết bị với sản phẩm đều được làm từ thép không gỉ AISI 316
Dễ bảo dưỡng: dễ dàng thay thế các bộ phận bị hư khi bảo dưỡng
Các bộ phận chuyển động được làm bằng vật liệu đặc biệt đảm bảo làm việc trong thời gian dài
Các xy lanh có thiết kế nhỏ gọn, cho phép đặt cả ba trên cùng một giá đỡ chung, tiết kiệm không gian Ngoài ra, thiết bị quay có thể được gắn trên các máy làm lạnh như Perfector, Kombinator và Consistator, mang lại tính linh hoạt trong việc sử dụng.
Áp suất thiết kế: 75- 120 bar
Motor: phụ thuộc vào thể tích của xy lanh
Vận tốc trục quay: 50 – 600 vòng/phút
Nước gia nhiệt (kW) : phụ thuộc vào số lượng xy lanh
Bơm luân chuyển nước (water circulation pump): 0.25 kW
Vật liệu: phần tiếp xúc với sản phẩm được làm bằng thép không rỉ AISI
316 Bộ phận trượt được làm từ cacbua tungsten
Bảng 5: Thông số kỹ thuật một một số loại thiết bị quay
Loại thiết bị 15 ltr 30 ltr 50 ltr 80 ltr 100 ltr 170 ltr 240 ltr Áp suất thiết kế(bar) 120 120 120 120 120 75 75
Theồ tớch xy lanh(ltr) 15 30 50 90 100 170 240
Nước gia nhiệt(1-2xy lanh) kW
Nước gia nhiệt (3 xy lanh) kW
Bơm vận chuyển nước(kW)
Tốc độ quay (vòng/phút) 300-1500 50-300 50-300 50-300 50-300 15-180 15-180
Cảm ứng nhiệt độ Pt-100 1 1 1 1 1 1 1
Hình 7: Thieát bò pin roto
Agitated Holding unit( thiết bị nhồi nhuyễn dạng phối trộn)
Thiết bị hình trụ nằm ngang, được chế tạo từ thép không gỉ, có cấu trúc bên trong bao gồm các tấm chắn và một trục quay với các cánh gá.
Hình 8: Thiết bị nhồi nhuyễn dạng khuấy trộn
Thiết bị đồng hóa ( van đẩy)
Hình 9: Thiết bị đồng hóa ( van đẩy)
Mục đích: sắp xếp lại các tinh thể tạo bề mặt mịn cho sản phẩm và phân phối đều các lỗ khí bên trong ( khí N2 )
– Nhiệt độ ở thiết bị nhào trộn
– Nhiệt độ ở thiết bị nhào trộn thường cao hơn nhiệt độ làm lạnh 2 0 C
– Pastry shortening và shortening đa năng: 3 phút
– Tốc độ nhào trộn: 125rpm
Mục đích: hoàn thiện và bảo quản
Hoàn thiện : tạo hình cho sản phẩm
Bảo quản : chống thấm khí oxi, hơi nước, cho sản phẩm
Tuỳ theo nhu cầu của thị trường và thị hiếu của khách hàng , shortening được bao gói trong giấy nhôm, hộp nhựa… với nhiều hình dạng, kích cỡ
Vật lý, hóa học, hóa lý:không có biến đổi
Cảm quan: tăng giá trị cảm quan đối với người tiêu dùng nhờ bao gói
Ti ến hành : sản phẩm đươc đưa qua thiết đóng bao bì, sản phẩm sẽ được rót vào bao bì và đóng bao bì
Thiết bị : giàn máy đóng hộp
Nhiệt độ sản phẩm khi rót vào bao bì thường tăng 1 0 C.
UÛ
Quá trình ủ tạo điều kiện cho shortening rắn bền vững trong khoảng nhiệt độ rộng, giúp duy trì độ đặc khi trở lại nhiệt độ sử dụng từ 21,1 - 23,9 độ C Quá trình này không chỉ tăng tính dẻo của shortening mà còn nâng cao khả năng tạo cream, cải thiện thể tích bánh và chất lượng cảm quan cho sản phẩm bánh nướng Bên cạnh đó, ủ cũng ngăn chặn sự chuyển hóa từ dạng tinh thể β sang dạng β’.
Vật lý: độ dẻo tăng
Hóa học: không có biến đổi
Hóa lý: một số tinh thể bị nóng chảy và kết tinh lại thành dạng bền hơn Ti ến hành :
Sau khi bao gói, sản phẩm sẽ được xếp lên các pallet và đưa vào phòng ủ, nơi shortening sẽ được giữ ở nhiệt độ ổn định để ổn định các tinh thể trong shortening.
Các điều kiện ủ phụ thuộc vào từng loại sản phẩm để điều chỉnh độ đặc và độ dẻo của chất béo Đối với shortening dạng bán rắn, quá trình ủ luyện cần diễn ra trong 40 giờ hoặc lâu hơn ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ rót sản phẩm ngay sau khi bao gói Trong thời gian ủ, các tinh thể sẽ chuyển hóa thành dạng tinh thể bền, thường tồn tại trong điều kiện bảo quản bình thường Thông thường, quá trình ủ được duy trì ở nhiệt độ 29,4°C trong khoảng 24 đến 72 giờ, cho đến khi hoàn tất chuyển hóa Trong quá trình này, hỗn hợp các cấu tử có nhiệt độ nóng chảy cao và thấp sẽ trải qua sự chuyển hóa, trong đó các cấu tử có nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ được làm nóng.
Trang 30 chảy và sau đó sẽ kết tinh lại thành dạng có nhiệt độ nóng chảy cao hơn do đó seõ beàn hôn
Hai yếu tố quan trọng trong quá trình ủ là nhiệt độ và thời gian Thời gian ủ phụ thuộc vào thành phần sản phẩm và kích thước bao gói Trong suốt quá trình này, việc xua tan nhiệt trao đổi nhanh chóng là cần thiết để tránh làm tan chảy các tinh thể Nếu không, khi được làm lạnh từ từ trong điều kiện bảo quản bình thường, sẽ dẫn đến việc tăng cường chuyển hóa các tinh thể sang dạng β không bền.
Có thể ủ bằng năng lượng vi sóng trong thời gian ngắn từ 0,25 đến 10 phút, với nhiệt độ thường là 35-39,4 độ C trong 2 phút.
SO SÁNH GIỮA 2 QUY TRÌNH
Quy trình sản xuất shortening dự kiến là thêm quá trình lọc
Muùc ủớch: khai thỏc và hoàn thiện
Khai thác: quá trình lọc nhằm mục đích tách bỏ các tạp chất trong hỗn hợp
Hoàn thiện: quá trình lọc giúp cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng sản phẩm
Khi tiến hành lọc hỗn hợp chất béo, quá trình này sẽ tạo ra hai phần: dịch lọc và cặn lọc Các chỉ tiêu của dịch lọc, như tỉ trọng và độ trong, sẽ có sự thay đổi so với hỗn hợp chất béo ban đầu.
Quá trình lọc trong hóa học không gây ra biến đổi hóa học trong hỗn hợp chất béo Tuy nhiên, nếu lọc được thực hiện ở nhiệt độ cao hoặc trong điều kiện tiếp xúc với không khí, các thành phần trong nguyên liệu có thể bị biến đổi hoặc tương tác, dẫn đến sự hình thành một số hợp chất hóa học mới.
Hóa lý: quá trình lọc hỗn hợp chất béo sẽ phân riêng hai pha lỏng và rắn Thông thường không xảy ra sự chuyển pha trong quá trình lọc
Hỗn hợp chất béo sau khi được phối trộn sẽ được chuyển vào thiết bị lọc, nơi mà các lưới lọc sẽ giữ lại cặn bẩn Phần dịch lọc sau đó sẽ chảy qua các lưới lọc và được dẫn ra ngoài qua ống dẫn.
Thêm quá trình lọc sau khi phối trộn giúp loại bỏ tạp chất không mong muốn trong sản phẩm Ưu điểm của phương pháp này là làm cho hỗn hợp sạch hơn, hạn chế vi sinh vật gây hại và cải thiện chất lượng sản phẩm.
Nhược điểm : tốn thời gian , tốn năng lượng , tổn thất nguyên liệu,tốn chi phí
