cơ sở kỹ thuật thực phẩm

Biến đổi: - Vật lý: Size, m của nguyên liệu giảm so với ban đầu, Tổng diện tích bề mặt tăng gấp nhiều lần, nhiệt độ tăng - Hóa lý: có thể chuyển pha, vận tốc bay hơi, vận tốc hút ẩm tăng

Chương 2: Các quá trình cơ học

1 Phân loại và lựa chọn

a Bản chất:

- Phân riêng nguyên liệu

- Dựa trên sự khác nhau về các tính chất đặc trưng để phân loại( phân chia) và lựa chọn( loại trừ) nguyên liệu

b Mục đích:

- Tạo tính đồng nhất cho nguyên liệu -> chuẩn bị cho quá trình tiếp theo

- Quá trình chế biến thực phẩm

- Hoàn thiện: nâng cao chất lượng sản phẩm

c Phương pháp:

- Dựa trên khối lượng riêng

- Dựa trên từ tính

- Tính chất quang học: phân biệt màu bằng cảm biến màu

- Dựa vào tính chất khí động học: sức gió, hình dạng, kích thước, khối lượng, trạng thái bề mặt riêng của nguyên liệu

- Dựa trên kích thước, khối lượng, màu sắc

2 Quá trình bóc vỏ và tách hạt

a. Bản chất và mục đích:

- loại bỏ thành phần không có giá trị hoặc có giá trị thấp

- nâng cao chất lượng của nguyên liệu

- tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp theo

b phương pháp:

- cơ học: áp dụng với nguyên liệu có cấu trúc cứng, bền.nguyên liệu không bị biến đổi bởi quá trình bóc tách vỏ và tách hạt, thiết bị và thao tác vận hành đơn giản nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng

- hóa học: áp dụng với nguyên liệu có vỏ mỏng, độ bền kém ( khoai tây, cam, ) thời gian nhanh, nhưng sử dụng chất hóa học như acid loãng, NaOH

3 Quá trình làm nhỏ nguyên liệu:

a Mục đích:

- Làm nhỏ theo kích thước nhất định-> thuận lợi cho các quá trình tiếp theo

- Tăng độ đồng đều của nguyên liệu

- Phù hợp với phương pháp sản xuất

Chương 3: Các quá trình cơ lý

1 Quá trình nghiền:

a Bản chất: là quá trình tác động lực cơ học vào nguyên liệu để phân chia nguyên liệu thành những phần tử nhỏ hơn

b Biến đổi:

- Vật lý: Size, m của nguyên liệu giảm so với ban đầu, Tổng diện tích bề mặt tăng gấp nhiều lần, nhiệt độ tăng

- Hóa lý: có thể chuyển pha, vận tốc bay hơi, vận tốc hút ẩm tăng, có thể biến tính p do nhiệt độ cao

- Sinh học: mật độ vsv tăng, có thể làm thay đổi thành phần hóa học của nguyên liệu ban đầu do diện tích bề mặt tăng lên dẫn đến thay đổi thành phần hóa học, độ ẩm

- Hóa sinh: dễ xảy ra pu oxh, xúc tác bởi enzyme

- Hóa học: nhiệt độ tăng-> vận tốc phản ứng tăng

c Mục đích:

- Chuẩn bị: nghiền trước khi ép, trích ly, phối trộn

- Chế biến: nghiền để giảm size, tách vỏ

- Hoàn thiện: cnsx cafe rang xay

d Yếu tố ảnh hưởng

nguyên liệu:

- Độ bền và độ cứng: đại lượng đặc trưng cho khả năng chịu lực, độ cứng tăng-> lực lớn, ảnh hưởngđến chất lượng

- Độ nhớt: đặc trưng cho khả năng biến dạng, độ nhớt cao -> khó phá vỡ trong quá trình nghiền

- Độ ẩm: đặc trưng cho mức độ hoạt động và khả năng liên kết các phân tử của nguyên liệu Độ ẩm cao -> dễ nghiền, cao quá thì dạng quánh, dính vào thiết bị Độ ẩm thấp -> khó nghiền, sinh ra nhiều bui, tổn thất Độ ẩm đưa vào nghiền khoảng 40-60% độ ẩm của nguyên liệu

Kích thước:

- Kích thước lớn -> khó nghiền, độ đồng đều thấp Kích thước nhỏ -> sinh bụi, tắc nghẽn bộ phận nghiền

2 Quá trình ép:

a Bản chất: Tác dụng lực cơ học lên nguyên liệu làm biến dạng định hình hoặc phân chia pha

b Phân loại: có hỗ trợ( nghiền, chưng sấy, ) trước khi ép nhằm làm nhỏ nguyên liệu, xử lý nhiệt

và dùng với nguyên liệu có độ ẩm thấp, cứng Không có hỗ trợ dùng với nguyên liệu có cấu trúc mềm

và độ ẩm cao

c Biến đổi:

- Vật lý: v, m, nhiệt độ

- Hóa lý: liên kết chặt chẽ

- Hóa học: phản ứng hóa học( oxh do tiếp xúc với kk)

- Hóa sinh: pư xt bởi enzyme nội tại

- Vi sinh: hoạt động của vsv

d Yếu tố ảnh hưởng:

Nguyên liệu:

- Cấu trúc, khả năng đàn hồi, size, độ xốp, độ nhớt dịch ép, khả năng liên kết

Thông số nguyên liệu:

- Quá trình tiền xử lý, áp lực ép, nhiệt độ quá trình ép, vận tốc máy ép, thiết bị ép, thao tác, cung cấp năng lượng

Cấu trúc:

- Độ cứng, cần có qt băm nghiền

- Độ nhớt: cao -> khó ép -> gia nhiệt -> ảnh hưởng đến chất màu, hàm lượng vtm, đường -> tùy loại thực phẩm để gia nhiệt

- Độ xốp: cao thì dễ ép -> hiệu suất k cao

- Kích thước: càng lớn -> hiệu suất thu hồibé, khó ép

- Độ cứng: ảnh hưởng đến qt ép

- Khả năng đàn hồi: độ xốp của nguyên liệu Đàn hồi: khả năng chống lại lực tác dụng Khả năng đàn hồi cao: ép khó khăn và lượng dịch thu hồi thấp

- Khả năng liên kết: làm yêu đi liên kết bằng qt chưng sấy

- Quá trình tiền xử lý: làm giảm độ nhớt, xốp, cắt lk -> tăng hiệu suất

- Áp lực ép: phải tăng từ từ, k tăng đột ngột -> chất lỏng thoát ra triệt để -> tránh hiện tượng tắc lỗ mao quản

3 Quá trình lắng:

a Bản chất: phân riêng hỗn hợp không đồng nhất bằng trọng lực hoặc lực ly tâm

b Phân loại: gồm lắng phân tử không có khả năng liên kết (pt duy trì tính đồng nhất, k thay đổi size và trọng lượng riêng, tốc độ lắng k đổi như bụi) và lắng các phân tử có khả năng liên kết ( pt tạo bông keo, tốc độ lắng tăng)

Khi khối lượng riêng 2 pha gần bằng nhau và hỗn hợp không đồng nhất dạng huyền phù: chất trợ lắng

c Mục đích:

- Chuẩn bị: tạo dk thuận lợi cho qt tiếp theo

- Khai thác: thu nhận sản phẩm có giá trị của sản phẩm

- Hoàn thiện: cải thiện một vài chi tiêu chất lượng của sản phẩm

d Yếu tố ảnh hưởng:

- Chênh lệch khối lượng riêng: động lực của quá trình lắng, phụ thuộc bản chất nguyên liệu

- Khối lượng của pha phân tán: cao thì tốc độ lắngcàng cao Sử dụng chất trợ lắng

- Độ nhớt của pha liên tục

ảnh hưởng xấu của nguyên liệu đến quá trình lắng

4 Quá trình lọc:

a Bản chất: phân riêng hỗn hợp không đồng nhất dựa trên sự chênh lệch áp suất giữa 2 bề mặt vật liệu lọc

b Phân loại:

- Lọc bề mặt: khi đường kính cấu tử trong bã lọc> đường kính mao quản của vật liệu lọc: bã lọc nằm trên bề mặt vật liệu lọc

- Lọc bề sâu: đường kính cấu tử trong bã lọc <= đường kính mao quản của vật liệu lọc

c Yếu tố ảnh hưởng;

Tính chất lớp vật liệu lọc:

- Khả năng giữ pha phân tán

- Khả năng khuyech tan pha liên tục

Tnhs chất hệ không đồng nhất:

- Pha phân tán: mức độ đồng nhất càng cao -> hiệu suất càng lớn

- Pha liên tục: độ nhớt giảm

Điều kiện lọc:

- Áp suất lọc: tăng áp suất của qt lọc trong đk bã không bị nén ép, tránh tắc đường ống mao quản

- Nhiệt độ: giảm độ nhớt, nếu nguyên liệu nhạy cảm thì dùng pp ly tâm

- Chênh lệch áp suất là động lực của quá trình lọc

d Phương pháp thực hiện

- Bã bị nén ép: áp suất không đổi

- Bã không bị nén ép: vận tốc không đổi để đảm bảo tính liên tục của dc sx

- Nhiệt độ thấp: độ nhớt thấp, dễ bị biến đổi bởi nhiệt độ

- Nhiệt độ cao: độ nhớt cao, ít bị biến đổi bởi nhiệt độ

- Nhiệt độ thường: độ nhớt tb, ít hoặc k có biến đổi bởi nhiệt độ

- Gián đoạn: thủ công bán thành phẩm

- Liên tục: công nghiệp

e Quá trình lọc membrane

- Phân riêng hỗn hợp không đồng nhất ở mức độ phân tử hoặc ion

- Kích thước lỗ mao quả của membrane

Vi lọc( thanh, tiệt trùng): lọc được vi khuẩn và một ít P

Siêu lọc( thu nhận P) lọc được vi khuẩn và P

Nano lọc( thu nhận muối khoáng) lọc được vk, p, muối khoáng

Thẩm thấu ngược( cô đặc k dùng nhiệt) lọc đượcvk, p, muối khoáng, nước

- Yếu tố ảnh hưởng lọc membrane: đường kính lỗ mao quản, vật liệu chế tạo, tính ưu hay kị nước, điện tích bề mặt, lượng vsv, pH, hàm lượng ion, áp suất, nhiệt độ, lưu lượng

5 Quá trình ly tâm:

a Bản chất: quá trình phân riêng hỗn hợp không đồng nhất dưới tác dụng của lực ly tâm

b Phân loại:

- Phân riêng hệ nhũ tương(l-l), huyền phù, tách cấu tử lơ lửng trong pha khí( bụi)

- Dựa vào thiết bị ly tâm

c Các yếu tố ảnh hưởng:

- Độ nhớt pha liên tục: tăng -> vận tốc ly tâm giảm-> hiệu quả phân riêng giảm

- Sự chênh lệch khối lượng riêng >3%

- Nhiệt độ: tăng -> độ nhớt giảm-> vận tốc ly tâm tăng

- Vận tốc ly tâm: vận tốc tăng -> lực ly tâm tăng

- Bán kính ly tâm: R tăng thì hiệu quả cao

- Thời gian lưu: càng lớn thì hiệu quả càng cao và năng suất thấp

d Pp thực hiện

- Ly tâm lắng: chênh lệch khối lượng riêng nhỏ, sau ly tâm lắng phải có qt lắng gạn

- Ly tâm lọc: độ nhớt pha liên tục cao

6 Quá trình phối trộn

a Bản chất: là quá trình phối chế( pha trộn 2 hay nhiều cấu tử khác nhau để thu được hỗn hợp theo yêu cầu) và đảo trộn( phân phối đều các cấu tử trong hỗn hợp)

b Mục đích: chuẩn bị , hoàn thiện

c Biến đổi:

Phối trộn 2 chất lỏng khác nhau

- Độ nhớt, thể tích, khối lượng riêng, tính chất quang học thay đổi

- Nhiệt độ tăng do hiện tượng hydrat hóa

Phối trộn bột vào chất lỏng;

- Lỏng, pasta đồng nhất

- Tạo cấu trúc sản phẩm

d Các yếu tố ảnh hưởng

Tính chất nguyên liệu:

- Lỏng-lỏng: khối lượng riêng, độ nhớt, tính chất lưu biến Độ nhớt cao và chênh lệch khối lượng riêng càng lớn thì càng khó phối trộn

- Rắn-lỏng: khả năng hòa tan và tính chất dung dịch tạo thành

- Rắn-rắn: kích thước và khối lượng riêng

Thông số công nghệ:

- Cường độ khuấy

- Nhiệt độ

Loại thiết bị cánh khuấy: tùy thuộc loại nguyên liệu

- Giảm độ nhớt và tăng khả năng phản ứng tùy thuộc bản chất nguyên liệu

- Vận tốc phối trộn càng cao -> hiệu quả càng lớn-> sản phẩm phụ sinh ra nhiều _> dựa vào thực nghiệm để có vận tốc phù hợp

Chương 4: Các quá trình hóa lý

1 Quá trình trích ly:

a Bản chất: tách cấu tử ra khỏi nguyên liệu nhờ dung môi, dung môi sử dụng phải có tính hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp.sự chênh lệch nồng độ chất tan ở hai pha tiếp xúc nhau là động lực của quá trình

b Biến đổi:

- Hóa lý: biến đổi về pha

- Vật lý: sự khuyêch tán

- Hóa học: phản ứng hóa học( có thể)

- Hóa sinh-sinh học: nhiệt độ cao thì có thể xảy ra, nhiệt độ thấp thì hầu như không đáng kể

c Các yếu tố ảnh hưởng:

- Tính chất của nguyên liệu: tỷ lệ % cấu tử cần trích ly phải là lớn

- Kích thước nguyên liệu: càng lớn-> diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với dung môi càng lớn-> khả năng khuyech tán càng lớn Càng nhỏ->cặn( cafe)

- Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi: dung môi càng lớn -> tăng độ hòa tan, tăng khả năng tiếp xúc, đường đi ngắn, hiệu quả trích ly tăng Nhưng lại tốn nguyên liệu, tốn dung môi,nồng độ chất hòa tan trong hỗn hợp thu được thấp Có2 loại trích ly là trích ly không tách dung môi và trích ly tách dung môi

- Độ hòa tan

- Nhiệt độ trích ly: nhiệt độ tăng-> hiệu quả trích ly tăng-> khuyech tan nhiệt Nhiệt độ cao phá hủy chất màu, biến tính Protein, tinh dầu thất thoát,

- Vận tốc chuyển động của dung môi qua nguyên liệu: vận tốc chậm->hiệu suất tăng

- tăng thời gian tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi-> hiệu quả tăng Thời gian trích ly càng

dài-> hiệu suất càng lớn

- Áp suất: dùng cho dung môi siêu tới hạn

2 Quá trình chưng cất:

a Bản chất: tách hỗn hợp chất lỏng bay hơi dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi Chính sự khác nhau về nhiệt độ sôi là động học của quá trình chưng cất

b Biến đổi:

- Trạng thái: l-r-l

- Hóa lý: nhiệt độ sôi hỗn hợp ban đầu <nhiệt độ sôi từng cấu tử sau chưng cất.

- Hóa học: độ tinh khiết tăng, xảy ra phản ứng hóa học

- Cảm quan: sáng hơn, thơm hơn

c Các yếu tố ảnh hưởng:

- Nguyên liệu: chênh lệch nhiệt độ sôi của các cấu tử cao-> dễ dàng tách ra và độ tinh khiết

cao.nồng độ các cấu tử trong hỗn hợp banđầu lớn -> hiệu quả cao

- Các tính chất của nguyên liệu: độ nhớt cao-> nhiệt lượng cần cung cấp cao để lỏng -> hơi Nhiệt dung riêng cao -> nhiệt lượng cần cung cấp cao

- Thông số công nghệ: nhiệt độ, áp suất

3 Quá trình kết tinh: ( hệ 1 pha đồng nhất )

a. Là quá trình tách chất rắn tinh thể, chất tan ra khỏi dung dịch ban đầu dựa trên tính hòa tan hạn chế của chất tan trong dung môi

b Các biến đổi:

- Hóa lý: xảy ra hiện tươngj chuyển pha: lỏng -> hơi Răng ht -> rắn tinh thể

- Vật lý: d tăng, v giảm, độ nhớt giảm Nồng độ chất khô tăng dần -> sự thay đổi tính chất vật lý như độ nhớt, áp suất

- Hóa học: xảy ra phản ứng hóa học nếu kết tinh bằng phương pháp bốc hơi ở nhiệt độ cao

- Hình thành tinh thể kép, hiện tượng hòa tan trở lại tinh thể và sự phát triển

c Các yếu tố ảnh hưởng:

- Độ nhớt của nguyên liệu:quan trọng, ảnh hưởng đén quá trình đưa về trạng thái quá bão hòa, kết tinh tự nhiên, phát triển tinh thể chậm, tạo mầm khó khăn Tốn nhiều năng lượng để đưa dung dịch về trạng thái quá bão hòa

- Nồng độ: động lực của quá trình Quyết định bản chất của quá trình kết tinh và vận tốc tạo mầm tinh thể

- Độ tinh sạch của dung dịch: tạp chất có thể ảnh hưởng đến độ hòa tan của cấu tử cần kết tinh Tạp chất kích thích quá trình tạo mầm dị thể, đồng kết tinh

- Bọt khí: thúc đẩy quá trình tạo mầm cụ thể, giảm chất lượng sản phẩm

- Nhiệt độ: ảnh hưởng đến diện tích và độ nhớt của dung dịch Có thể tạo chuyển động đối lưu tạo mầm tinh thể thứ cấp

- Khuấy trộn: có thẻ thúc đảy quá trình tạo mầm tinh thể và tạo mầm thứ cấp -> sản phẩm không đồng đều cho quá trình kết tinh Thay đổi vùng bao quanh mầm tinh thể và khuấy trộn với tốc độ vừa phải

4 Quá trình keo tụ( hệ keo)

a Là quá trình làm mất tính bền của hệ keo, làm cho hạt keo của hệ keo tập hợp với nhau tạo nên khối hạt

b Biến đổi:

- Vật lý: kích thước hạt keo tăng Pha lỏng thay đổi về tỷ trọng, nhiệt độ sôi Nồng độ chất khô pha lỏng giảm

- Hóa học: phụ thuộc thành phần của dung dịch

- Hóa lý: các hợp chất keo sẽ chuyển pha -> rắn dạng hạt, khối

- Hóa sinh,sinh học: ít thay đổi

c Các yếu tố ảnh hưởng:

- Hàm lượng chất khô: ban đầu lớn thì hiệu suất tách ra cao

- Tác nhâ keo tụ và hầm lượng:

- Nhiệt độ: các hát keo thay đổi -> quá trình đông tụ: P biến tính xảy ra keo tụ

- Sự khuấy trộn: những tính chất của hệkeo -> làm mất lớp vỏ hydrat hóa

- Thời gian

Chương 5: các quá trình nhiệt

1 A Quá trình hấp thụ, hấp phụ

a Bản chất: hấp thụ là quá trình phân tử hoặc ion khuyêch tán đi qua mặt phân cách pha vào bên trong pha lỏng hoặc rắn Hấp phụ là quá trình giữa lại các phân tử hoặc ion trên bề mặt phân cách pha B.Quá trình stripping:

a Bản chất: là quá trình hấp thụ, một số cấu tử trong mẫu lỏng sẽ dược hấp thụ vào tỏng dòng khí theo nguyên tắc khuyêch tán

C.Mục đích và ứng dụng

- Hấp thụ: điều chỉnh hàm lượng Co2 trong sản phẩm lên men-> hình thành sản phẩm

- Shipping: khử mùi trongsx dầu tinh luyện, tách acid béo tự do, các sp oxy

- Hấp phụ: xử lý nước

D.Biến đổi:

- Vật lý: khuyêch tán pt, thay đổi thể tích, áp suất, nhiệt độ sôi

- Hóa học: hấp thụ co2( tạo pu co2 và H2O) shipping và hấp phụ không tạo puhh

- Hóa lý: stripping xảy ra quá trình chuyển pha

- Sinh học: hầu như không xảy ra, hầu như co2 tạo môi trường yếm khí

- Hóa sinh: k xảy ra biến đổi

E Yếu tố ảnh hưởng:

- hấp phụ: bản chất hấp phụ( diện tích bề mặt riêng), tỷ lệ chất hấp phụ - nguyên liệu, nhiệt độ, time

- hấp thụ: áp suát, nhiệt độ, tp (hàm lượng chất khô, độ nhớt), thiết bị

- stripping: áp suất, nhiẹt độ, thời gian, lưu lượng dầu và hơi quá nhiệt, diện tích tiếp xúc

Nói chung; áp suất làm việc, nhiệt độ, thời gian, tp hh của nguyên liệu, loại chất hấp thụ hấp phụ, vận tốc di chuyển

2 Quá trình chần, hấp

a Bản chất: quá trình tăng nhiệt độ của nguyên liệu vơi bản thân nguyên liệu là chất tải nhiệt

- Chần: tăng nhiệt độ bằng dd chần(nhúng luộc), dung dịch là chất tải nhiệt

- Hấp: quá trình tăng nhiệt độ bằng hơi nước

b Mục đích:

- Chuẩn bị: đun nóng trước khi cô đặc, đun nóng trước

- Chế biến: làm chín nguyên liệu

- Bảo quản: tiêu diệt vsv, bài khí, vô hoạt enzym

- Hoàn thiện: loại bỏ màu, mùi vị không có lợi, cố định hoặc hoàn thiện màu sắc

c Biến đổi:

- Vật lý: tăng nhiệt độ, v thay đổi, hình dáng, m tăng

- Hóa lý: trạng thái, cấu trúc

- Hóa học: puhh xảy ra ở nhiệt độ cao

- Sinh học: ức chế hoặc tiêu diệt vsv

- Hóa sinh: vô hoạt enzym

d Yếu tố ảnh hưởng

- Nhiệt độ: mức độ vô hoạt e và tiêu diệt vsv Các puhh có hoặc k có mong muốn

- Thời gian: hiệu quả vô hoạt e và tiêu diệt vsv.thời gian dài ảnh hưởng đến chất lượng và cảm quan, hiêu jquà kinh tế