Bài tập lớn kỹ thuật thực phẩm 2: Công nghệ sản xuất mít sấy thăng hoa

Mít cũng tiêu biểu cho sản phẩm nông nghiệp, là nguồn nguyên liệu phong phú, dễ tìm, rẻ tiền nhưng lại có rất nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể. Vì thế với khao khát tìm ra phương pháp sấy mít tạo ra sản phẩm ăn liền giòn xốp, chứa các chất dinh dưỡng tự nhiên, đặc biệt giải quyết đầu ra tăng giá trị sử dụng của cây mít, tìm hiểu kỹ thuật sản xuất thực phẩm hiện đại của thế giới để tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

THUẬT THỰC PHẨM 2

ĐỀ TÀI : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MÍT SẤY THĂNG HOA

GVHD: GV Tạ Lê Quốc AnNhóm:

1 Phạm Thị Xuân Dung MSSV: DH61603568 D16-TP03

2 Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV: DH61600560 D16-TP03

3 Huỳnh Phú Cường MSSV: DH61601828 D16-TP03

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2018Trong ngành ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm nói chung thì việc bảo quản chấtlượng sản phẩm rất quan trọng Để chất lượng sản phẩm đạt đến tối đa thì ta phải tiếnhành sấy để tách ấm Vật liệu sau khi sấy có khối lượng giảm, do đó giảm được côngchuyên chở, độ bền tăng, chất lượng sản phẩm được nâng cao , thời gian bảo quản kéodài.

Bên cạnh đó, Việt nam là một nước có khí hậu nhiệt đới thuận lợi cho việc pháttriển ngành nông nghiệp, là nơi trồng nhiều loại rau quả Nhưng giá trị kinh tế từ rauquả mang lại chưa cao, hàng hóa nông nghiệp xuất khẩu chủ yếu là dạng tươi và chếbiến thô sơ, đơn giản nên chất lượng thấp, giá thành thấp, khi vào mùa giá của rau quảxuống rất thấp người nông dân phải bán tháo bán đổ Để nâng cao giá trị của rau quảthì không những tiêu thụ rau quả tươi mà còn chế biến nhiều sản phẩm khác từ rau quảnhư: nước uống đóng chai từ rau quả, kẹo mứt, rau quả đóng hộp, rau quả sấy Nhưngvới các loại rau, củ, quả,… khi sấy ở nhiệt độ cao làm phá huỷ các chất hoạt tính sinhhọc như hoocmon, màu, mùi vị, men, vitamin, protein… và làm thay đổi chất lượngsản phẩm.Vì thế, để đảm bảo cho các chất dinh dưỡng có trong rau quả thì phươngpháp sấy thăng hoa các loại rau quả đáp ứng tốt những yêu cầu đó

Mít cũng tiêu biểu cho sản phẩm nông nghiệp, là nguồn nguyên liệu phong phú, dễtìm, rẻ tiền nhưng lại có rất nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể Vì thế vớikhao khát tìm ra phương pháp sấy mít tạo ra sản phẩm ăn liền giòn xốp, chứa các chấtdinh dưỡng tự nhiên, đặc biệt giải quyết đầu ra tăng giá trị sử dụng của cây mít, tìmhiểu kỹ thuật sản xuất thực phẩm hiện đại của thế giới để tạo ra những sản phẩm cóchất lượng cao nên em quyết định chọn đề tài nghiên cứu tốt nghiệp của mình là:

“Nghiên cứu công nghệ sản xuất mít sấy thăng hoa”

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÍT VÀ KỸ THUẬT SẤY THĂNG HOA

1 Tổng quan về nguyên liệu

1.1 Nguồn gốc

- Cây Mít tên khoa học là: Artocarpus heterophyllus

- Mít là loài thực vật ăn quả, mọc phổ biến ở Đông Nam Á và Brasil

- Cây thuộc họ Dâu tằm Moraceae

- Nguồn gốc: Cây Mít được cho là có nguồn gốc Ấn Độ và Bangladesh

- Cây Mít được trồng phổ biến ở các vùng nông thôn Nói chung Cây Mítthích những khí hậu nóng và mưa nhiều Vì vậy ở Vìệt Nam từ Bắc chíNam, đâu cũng trồng mít

Cây mít có khả năng thích nghi rộng rãi với nhiều loại đất khác nhau như đất đỏBazan, phù sa, đất xám, thích hợp với khí hậu ẩm, mưa nhiều và cần độ ẩm khôngkhí 70-85%, pH5-7 dễ dàng canh tác và ít bị sâu bệnh Mít chịu hạn hán tốt nhờ bộ

rễ cọc phát triển và ăn sâu dưới lòng đất Ngược lại cây mít chịu ngập úng kém,mít sẽ chết khi bị ngập úng kéo dài

Hình 1 : Trái mít

1.2 Đặc điểm của cây mít

Quả mít gồm: vỏ, cùi, xơ, múi và hạt mít

Quả còn gọi “là hợp giả quả” hình bầu dục kích thước (30-60)× (20-30)cm,trọng lượng quả từ 6kg đến 20kg, mọc chủ yếu ở thân chủ, một chùm từ 3 đến 5

quả, khoảng 80 đến 100 quả/cây Bên ngoài quả là lớp vỏ có gai, vỏ quả lúc cònnon có màu xanh, khi chín có màu xanh vàng, độ dày vỏ quả từ 1-1,3cm.

Bên trong quả gồm: bao hoa mỏng phát triển hoàn toàn bao quanh hột, có 2 tửdiệp không bằng nhau, không có phôi nhủ gọi là múi mít có chiều dài từ 6,7-10,5

cm, chiều rộng từ 2,5-4,5cm, chiều dày thịt múi 1,5-3,5cm, màu vàng tươi (vàng tựnhiên), mùi vị ngọt, thơm; Loại quả lép thứ hai gọi là xơ mít có màu trắng nhạt haymàu vàng nhạt Ở giữa quả có cùi mít

Hạt mít có màu nâu sáng phủ bởi một màng trắng mỏng Hạt dài khoảng 2-4cm

và dày 1,25-2cm, bên trong có màu trắng và giòn

Hình 2.2: Cấu tạo trái mít

1.3 Thành phần dinh dưỡng

Trong quả mít thì múi mít chiếm 40-55% trọng lượng của trái cây Mít là loạiquả giàu chất dinh dưỡng như vitamin A, vitamin C, canxi, kali, sắt, thiamin,riboflavin, niacin, magneisum và nhiều chất dinh dưỡng khác

So sánh thành phần dinh dưỡng của một số loại trái cây tươi để thấy được mít

là loại trái cây cung cấp nhiều năng lượng và các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể

Bảng 1 : Thành phần dinh dưỡng có tro i -ng 100g mít chín

2 Tổng

quan

về kỹ thuật sấy thăng hoa

2.1 Khái niệm sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa (freeze drying) là một kỹ thuật còn được gọi là “làm khô lạnh” hay

còn gọi là kỹ thuật khử nước, thường được sử dụng để bảo quản các loại nguyênliệu và thực phẩm, giúp thuận tiện hơn cho vận tải, cũng như giữ được các phẩmchất của sản phẩm ban đầu

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng sự thăng hoa của nước.Quá trình thăng hoa là quá trình chuyển trực tiếp từ thể rắn (trạng thái đóng băng)sang thể hơi dưới áp suất thấp (áp suất chân không sâu) Ở điều kiện bình thường,

ẩm trong thực phẩm ở dạng lỏng, nên để thăng hoa chúng cần được chuyển sangthể rắn bằng phương pháp lạnh đông Chính vì vậy nên còn gọi là phương pháp sấylạnh đông (Freeze Drying hay Lyophillisation) Sấy thăng hoa (thực phẩm đôngkhô) là một phương pháp chế biến hiện đại nhất hiện nay

 Thông số kỹ thuật

- Năng suất 10kg nguyên liệu/mẻ

- Nhiệt độ đông lạnh (- 45 ÷ - 25)oC, nhiệt độ thăng hoa (- 45 ÷ - 35)oC

- Áp suất buồng thăng hoa là 0.008 mmHg

 Tính năng

- Sấy ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp, sản phẩm giữ được tính chất ban đầu củanguyên liệu như: protein, lipid, gluxit, vitamin… màu sắc và mùi vị không bị

phá hủy, đây là ưu điểm vượt trội mà không có phương pháp nào có thể làmđược.

- Hệ thống tự động hóa hoàn toàn bằng máy tính

- Quá trình lạnh đông sản phẩm trực tiếp ngay trong buồng thăng hoa

- Thời gian sấy rút ngắn xuống khoảng (10 – 14) h/mẻ do truyền nhiệt trongquá trình sấy bằng bức xạ nhiệt

- Thiết bị chế tạo trong nước nên giá thành khoảng ¼ so với thiết bị ngoại nhậpcùng năng suất

Hình 3 : Chuyển pha của nước trên tọa độ áp suất-thời gian

Điểm O gọi là điểm ba, ở đó nước tồn tại đồng thời ba thể: thể rắn, thể lỏng vàthể hơi Nhiệt độ và áp suất của điểm ba O tương ứng: t=0,00980C và áp suất = 4,58mmHg

Trên đồ thị đường BO biểu diễn ranh giới giữa pha rắn và pha hơi Tương tự nhưvậy đường OA là ranh giới giữa pha rắn và pha lỏng và cuối cùng đường OK là ranhgiới giữa pha lỏng và pha khí Điểm K gọi là điểm tới hạn, ở đó nhiệt ẩm hóa hơi cóthể xem bằng 0

Nhận xét: Nếu ẩm trong vật liệu sấy có trạng thái đóng băng ở điểm F như trên

giản đồ, được đốt nóng đẳng áp đến nhiệt độ tD tương ứng với điểm D thì nước ở thểrắn sẽ thực hiện quá trình thăng hoa DE Cũng trên giản đồ có thể thấy rằng áp suấtcàng thấp thì nhiệt độ thăng hoa của nước càng bé Do đó, khi cấp nhiệt cho vật liệusấy ở áp suất càng thấp thì độ chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và vật liệu sấycàng tăng Đứng về mặt truyền nhiệt thì đây là ưu điểm của sấy thăng hoa với sấychân không bình thường

- Giai đoạn làm lạnh đông: Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình sấy thăng

hoa bằng cách làm lạnh đông nguyên liệu nhằm ổn định cấu trúc của nguyên liệu sauquá trình sấy Giai đoạn này vật liệu sấy được lạnh đông từ nhiệt độ môi trườngkhoảng 370C đến (-100C ; -450C) hoặc thấp hơn nữa tùy vào vật liệu

Ở giai đoạn này không gian của bình thăng hoa được hút chân không và áp suấttrong bình giảm Do áp suất giảm nên phần áp suất hơi nước trong không gian bìnhthăng hoa cũng giảm so với phần áp suất trong lòng vật liệu sấy, điều này dẫn tới hiệntượng thoát ẩm từ vật liệu sấy cho nên nhiệt độ vật liệu sấy nhỏ hơn điểm ba Quátrình làm lạnh đông vật liệu sấy có thể thực hiện bằng hai cách

- Cách thứ nhất thực hiện trong thiết bị làm lạnh đông thông thường (như

tủ lạnh, tủ đông) hoặc nitơ lỏng để làm lạnh đông sản phẩm bên ngoài buồngsấy thăng hoa

- Cách thứ hai là vật sấy tự lạnh đông ngay trong buồng sấy thăng hoa khi

buồng sấy được hút chân không

Trong giai đoạn này có khoảng 10-15% trên toàn bộ ẩm thoát ra khỏi vật liệusấy Trong giai đoạn này sản phẩm cần được làm lạnh đông rất nhanh để hình thànhcác tinh thể băng nhỏ ít gây hư hại đến cấu trúc tế bào của sản phẩm Đối với những

sản phẩm dạng lỏng, phương pháp làm lạnh đông chậm được sử dụng để băng tạothành từng lớp, các lớp này tạo nên các kênh giúp cho hơi nước dịch chuyển dễ dàng.

- Giai đoạn thăng hoa: là giai đoạn làm bay hơi ẩm trực tiếp của nguyên liệu từ

trạng thái rắn sang trạng thái khí, trong môi trường chân không sâu (dưới 0,006 atmhay 4,58 mmHg) Để bù nhiệt lượng mất đi do bay hơi phải cấp một lượng nhiệtnhưng không làm tan chảy nước trong nguyên liệu sẽ phá vỡ quá trình sấy thăng hoa.Hơi nước tiếp tục được tách ra khỏi sản phẩm bằng cách giữ cho áp suất trong buồngsấy thăng hoa thấp hơn áp suất hơi nước trên bề mặt của băng, đồng thời tách hơinước bằng bơm chân không và ngưng tụ nó bằng các ống xoắn ruột gà lạnh, các bảndẹt lạnh hoặc bằng hóa chất Giai đoạn này kết thúc khi nhiệt độ nguyên liệu đạt 00C

và áp suất vẫn là chân không

- Giai đoạn sấy chân không (giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại): là giai đoạn bay

hơi ẩm liên kết, nhiệt độ của vật liệu sấy tăng nhanh Tốc độ sấy phụ thuộc phần lớnvào tính cản trở nhiệt của sản phẩm và ở mức độ thấp hơn vào độ cản trở dòng hơi(dịch chuyển khối) ra khỏi bề mặt thăng hoa Sau giai đoạn thăng hoa do trạng tháicủa nước trong vật liệu nằm trên điểm ba nên ẩm trên vật liệu trở về dạng lỏng Vì khi

đó áp suất trong bình thăng hoa vẫn được duy trì bé hơn áp suất khí trời nhờ bơm chânkhông và vật liệu sấy vẫn tiếp tục được gia nhiệt nên ẩm vẫn không ngừng biến từdạng lỏng sang dạng hơi và đi vào không gian bình thăng hoa

2.3 Cấu tạo thiết bị sấy thăng hoa

Hệ thống sấy thăng hoa sử dụng trong công nghiệp thực phẩm gồm các bộ phậnchính: bình thăng hoa, bình ngưng đóng băng, bơm chân không và máy lạnh vớicác bộ phận: bình tách lỏng, giàn ngưng, bình chứa tác nhân lạnh và máy nén

Hình 3 : Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa

1- Buồng thăng hoa; 2 – Van; 3 – Xyfon; 4 – Bể chứa nước nóng; 5 – Bình ngưng; 6 –Bình tách lỏng; 7 – Giàn ngưng NH3; 8 – Bình chứa NH3; 10 – Bơm chân không;11,12,13 – Động cơ điện; 14 – Bơm nước; 15 – Phin lọc; 16 – Tấm gia nhiệt; 17 –Chân không kế; 18 – Van điều chỉnh; 19 – Khay chứa sản phẩm; 20 – Tấm gia nhiệtdưới; 21 – Bộ điều chỉnh nhiệt

- Bình thăng hoa: là một hình trụ tròn nằm ngang Một đáy được hàn liền với

hình trụ tròn đáy kia là một chỏm cầu được gắn kết với thân hình trụ bằngbulông để đưa vật liệu vào Đỉnh bình thăng hoa có một mặt để nối với bơmchân không qua bình đóng băng Phía trong bình thăng hoa người ta bố trí cáchộp kim loại xen kẽ nhau Trên các hộp đó là các khay chứa vật liệu sấy Trongcác hộp đó là nước nóng chuyển động

Hình 2.10: Cấu tạo bình thăng hoa

- Bình ngưng tụ đóng băng: Bình ngưng tụ đóng băng là một thiết bị

dạng ống Bình ngưng có dạng hình trụ đứng, trong bố trí các ống xoắn ruột gàđược gắn kết với nhau và với bình ngưng nhờ hai mặt sàng Hơi ẩm thoát rađược bơm chân không hút từ bình thăng hoa qua một lưới phân phối phía dưới

đi vào trong các ống xoắn ruột gà Các ống xoắn ruột gà làm ngưng tụ hơi ẩm

và làm đóng băng do thiết bị ngưng tụ được làm lạnh bằng amoniac có nhiệt độ-100C -500C Amoniac đưa vào trên mặt sàng và chiếm đầy không gian giữacác ống xoắn ruột gà Amoniac lỏng nhận nhiệt của hơi ẩm để bay hơi quabình tách lỏng về máy nén của máy lạnh

- Bơm chân không: Bơm chân không có nhiệm vụ hút khí tạo độ chân không

ban đầu cho buồng thăng hoa và trong thời gian sấy có nhiệm vụ hút hết khíkhông ngưng tạo ra trong quá trình làm việc của thiết bị

- Hệ thống làm lạnh: Nhiệm vụ của hệ thống làm lạnh là làm lạnh sản phẩm đến

nhiệt độ yêu cầu và làm lạnh bình ngưng để ngưng tụ và đóng băng hơi ẩmthoát ra, tạo điều kiện duy trì độ chân không và chế độ làm việc trong hệ thống

o Quá trình lạnh đông vật sấy có thể thực hiện bằng hai cách:

 Dùng máy lạnh đông hoặc nitơ lỏng để làm lạnh đông vật sấy bênngoài buồng sấy thăng hoa để rút ngắn thời gian

 vật sấy tự lạnh đông ngay trong buồng sấy thăng hoa bằng cáchhút chân không

CHƯƠNG II : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

MÍT

- Làm thay đổi thể tích, khối lượng nguyên liệu để các quá trình chế biến tiếp

theo được thuận lợi hơn: chần làm mít trở nên dẻo dai, không bị nhừ, giòn, gãytrong quá trình sấy tiếp theo

- Tiêu diệu một phần vi sinh vật, chủ yếu là những VSV chịu nhiệt kém bám trên

bề mặt, sự biến đổi của nguyên liệu do nguyên nhân VSV khi quá trình chếbiến kéo dài

- Quá trình chần giữ lại màu sắc nguyên thủy của nó và tránh sự biến màu khi

sấy

- Đuổi bớt chất khí trong gian bào của nguyên liệu nhằm hạn chế tác dụng của

oxy gây ra oxy hóa vitamin hay xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khác Chầncòn loiaj trừ các chất có mùi vị không thích hợp

1.2 Các biến đổi

- Biến đổi vật lý

o Làm thay đổi thể tích, khối lượng nguyên liệu để các quá trình chế biếntiếp theo được thuận lợi

o Giảm cấu trúc cứng giòn, mùi nấu, mất chất khô

o Chần làm sáng màu bằng cách đuổi không khí và bụi bám trên bề mặt vìvậy làm thay đổi bước sóng của ánh sáng phản xạ

- Biến đổi hóa học

o Làm cho quả có màu sáng hơn do phá hủy một số chất màu

o Làm bay hơi một số lượng chất

o Khoáng, vitamin tan trong nước và một số hợp chất tan trong nước khác

dễ mất mát khi chần Tổn thất khoảng 40% khoáng và vitamin (đặc biệt

là vit C và B1), phần lớn vit mất mát do nước chần, nhiệt độ chần vàphần nhỏ do quá trình oxy hóa

o Đường, protein và acid amin tổn thấy khoảng 35%

o Loại trừ các chất có mùi vị không thích hợp

o Dưới tác dụng của nhiệt dộ và nước chần, protopectin thủy phân thànhpectin hòa tan làm mềm cấu trúc của mít

Lưu ý : Tuy nhiên , khi chần được xem là bước xử lý sơ bộ cho quá trình

sấy thì đây là biến đổi không mong muốn Do vậy, người ta có thể thêmmuối Ca 9 1- 2%) vào nước chần để tạo thành canxipectate không tan cũng

cố sự vũng chắc cho mô tế bào

- Biến đổi hóa lý

o Làm tăng độ thẩm thấu của chât nguyên sinh, làm cho dịch bào thoát ra

dễ dàng

o Trích ly một số chất hòa tan vào nước

- Biến đổi hóa sinh

o Các enzyme peroxydase, polyphenoloxydase bị vô hoạt dưới tác dụngcủa nhiệt độ, tránh sự oxy hóa các hợp chất hóa học làm đen sản phẩm

o Đình chỉ các quá trình sinh hóa của tế bào của mít

- Biến đổi sinh học

o Tiêu diệt một phần vi sinh vật, chủ yếu là VSV bám trên bề mặt nguyênliệu

1.3 Thông số kỹ thuật

- Sau khi khảo sát giữa các thời gian chần nhận thấy chần ở nhiệt độ 700C trongthời gian 2 phút để múi mít có cấu trúc cứng chắc, thịt mịn, màu vàng bóng,thơm và ngọt tự nhiên

2 Cấp đông

2.1 Mục đích

- Nhằm chọn nhiệt độ và thời gian làm kết tinh nước liên kết và nước tự do có

trong nguyên liệu mít tạo cho múi mít có cấu trúc cứng khi bóp bằng tay chuẩn

bị cho quá trình sấy thăng hoa và

- Chuẩn bị cho quá trình sấy đem lại độ giòn nhất định cho sản phẩm

2.2 Các biến đổi

- Khi làm lạnh đông nước trong dịch bào đóng băng làm biến tính protein

- Hoạt động của enzyme giảm nhưng không bị đình chỉ.

- Với vi sinh vật do nước trong cơ thể bị đóng băng hoàn toàn nên sự sống bị

đình chỉ hoàn toàn Vi sinh vật đa phần sẽ chết 90 – 95%, nhưng một số sẽchuyển sang trạng thái tiềm sinh

- Ngoài ra trong quá trình lạnh đông còn xảy ra biến đổi nhiệt – lý học

- Những biến đổi xảy ra trong quá trình lạnh đông: Chủ yếu là sự bay hơi ẩm

dẫn đến làm giảm khối lượng tự nhiên, làm khô sản phẩm Tốc độ lạnh đôngđược coi là một tham số để đánh giá chất lượng sản phẩm trong quá trình đônglạnh hoặc sấy thăng hoa Tốc độ đông lạnh khác nhau tác động đến quá trìnhphân bố lại nước trong sản phẩm khác nhau do đó ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm đông lạnh cũng như động học của quá trình thăng hoa