Đồ án tìm hiểu về nguyên liệu dứa; tìm hiểu về sản phẩm nước dứa; tìm hiểu về quá trình tiệt trùng; sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước dứa; thuyết minh quy trình công nghệ sản suất nước dứa. Mời các bạn cùng tham khảo đồ án để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.
Trang 1HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Đề tài: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG NƯỚC
DỨA NĂNG SUẤT 1000 LÍT SẢM PHẨM/ H
Thời gian : Chiều thứ 3
Học kì II năm 2020 -2021
Hà Nội 2021
Trang 22 Bùi Thị Quyên K64CNTPE 646395
3 Nguyễn Văn Thái K64CNTPE 642959
4 Trần Thị Phương
Thảo
K64CNTPE 646702
5 Phạm Huyền Trang K64CNTPE 646565
6 Đỗ Linh Chi K64CNTPE 642958
Trang 3MỤC LỤC
Mở đầu Chương 1: Tổng quan
1.1 Tìm hiểu về nguyên liệu dứa
1.2 Tìm hiểu về sản phẩm nước dứa
1.3 Tìm hiểu về quá trình tiệt trùng
Chương 2 Quy trình công nghệ sản xuất
2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước dứa
2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ sản suất nước dứa
Chương 3 Tính cân bằng vật chất
Trang 4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tìm hiểu về nguyên liệu dứa và sản phẩm nước dứa tiệt trùng
1.1.1 Tìm hiểu về nguyên liệu dứa
Hình 1.1 Quả dứa
a Khái niệm: Dứa có tên khoa học là Ananas comosus là một loại quả nhiệt
đới Quả này có nguồn gốc từ khu vực Nam Mỹ
(Theo Wikipedia)
b Thành phần hóa học:
Nước 12-28%.Trong đó chất khô
hòa tan chiếm 15-24%Chất khô 8-19% trong đó đường
Saccharose chiếm 70%Đường 0,3-0,8% phần lớn là acid
citric,ngoài ra còn có (acidmalic,acid Tactric,acidsucninic )
Trang 5Vitamin CMột số Vitamin nhóm BEnzyme Bromelin
(Quách Đĩnh và cộng sự, 1996)
Bảng 1.1 Bảng thành phần hóa học trong 1 trái dứa chín
Giá trị dinh dưỡng trên 100 g dứa chín tươiNăng lượng 50 kcal (210kJ)
Tỷ lệ % so với khuyến khích nhu cầu hàng ngày của người lớn tại Hoa Kỳ
( Nguồn:USDA Cở sở dữ liệu dinh dưỡng) Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g của quả dứa
c Đặc điểm
- Phân loại
Dứa Hoàng Hậu (dứa Queen): Có kích thước trung bình, mắt quả lồi, thịt
quả vàng đậm, thơm ngọt, chịu vận chuyển, là loại dứa có chất lượng tốt nhất
Dứa Tây Ban Nha: Kích thước quả trung bình giữa dứa Queen và dứa
Cayene Thịt quả màu vàng nhạt, hơi trắng, ít thơm và có vị chua, mắt sâu Dứa ta, dứa mật thuộc loại dứa này Loại này được trồng nhiều ở châu Mĩ LaTinh
Trang 6 Dứa Cayene: Kích thước quả to, thịt quả màu vàng ngà, nhiều nước nhưng ít
thơm hơn dứa Queen Vì vậy được dùng để chế biến nhiều Loại này còn có tên khác là Dứa Độc Bình, được trồng nhiều ở Hawaii, dùng cho chế biến đồhộp (là nguyên liệu trong sản xuất nước dứa) Ở Việt Nam có chủ yếu ở Phủ Quỳ, Phú Thọ
(Theo Wikipedia)
1.1.2 Tìm hiểu về sản phẩm nước dứa
a Thành phần hóa học
Thành phần dinh dưỡng Trên 100 ml
Năng lượng (kcal) 47 kcal
Trang 7Hàm lượng chất khô 16
(Nguyễn Minh Thùy, 2010) Bảng 1.4 Yêu cầu chất lượng sản phẩm
b Công dụng của nước dứa
- Nước ép dứa có chứa nhiều chất chống oxi hóa: vitamin C, benta carotene,
flavoloid giúp trung hòa các chất tự do tích tụ trong cơ thể
- Trong nước dứa chứa bromelain, môt nhóm các enyme nhơ vậy giúp giảm
viêm, cải thiện hệ tiêu hóa và tăng hệ miễm dịch, cải thiện hệ tim mạch, ngăn ngừa một số loại ung thư
1.2 Tìm hiểu về quá trình tiệt trùng
a Khái niệm về tiệt trùng
- Tiệt trùng là tiêu diệt tất cả các dạng vi sinh vật sống kể cả nha bào hoặc
tách bỏ chúng hoàn toàn khỏi vật cần tiệt trùng
- Tiệt trùng bằng nhiệt là phá hủy tất cả các cơ thể sống bằng hình thức nhiệt
để tiêu diệt tất cả các dạng vi sinh vật sống kể cả nha bào hoặc tách bỏ chúng hoàn toàn khỏi vật cần tiệt trùng
- Tiệt trùng bằng các tia: tia X, tia cực tím, tia Y
- Các loại tiệt trùng khác: tiệt trùng bằng hóa chất (ozon, etylenoxide,…)
(TS Trần Thị Nhung)
d Thiết bị
- Tiệt trùng sau khi đã đóng bao bì:
+ Sau khi xử lí một loạt các công đoạn trước đó, sản phẩm được cho vào bao
bì và mang đi tiệt trùng Quá trình này thường diễn ra ở 108-110 trong 25-30phút
+ Có hai dạng thiết bị thường được sử dụng: tiệt trùng gián đoạn và tiệt trùng liên tục
Trang 8- Tiệt trùng trước khi đóng bao bì: tiệt trùng UHT (hay còn gọi là quá trình vôtrùng) Có 2 loại hệ thống UHT thường thấy trên thị trường:
+ Hệ thống trực tiếp: hệ thống phun hơi, hệ thống truyền hơi
+ Hệ thống gián tiếp: thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, trao đổi nhiệt bề mặt
Hình 1.2 Thiết bị tiệt trùng UHT
Sản phẩm sẽ được gia nhiệt trực tiếp với hơi nước vô trùng với nhiệt độ tiệt trùng lên đến 137 ° trong thời gian giữ nhiệt ngắn là 3-5 giây
Vì vậy, giữ được chất dinh dưỡng, màu sắc và hương vị của nước hỗn hợp nước dứa ban đầu
Ưu nhược điểm của phương pháp tiệt trùng UHT:
Ưu điểm:
+Sản phẩm đạt chất lượng cao:tiêu diệt được vi sinh vật bằng cách gia nhiệt và làmlạnh nhanh giúp bảo vệ những chỉ tiêu chất lượng và cảm quan của thực phẩm.+Kéo dài thời gian bảo quản:tối thiểu là 6 tháng ở điều kiện thường
Nhược điểm:
+Thiết bị tiệt trùng:phức tạp và đòi hỏi nhà máy phải duy trì bầu khí quyển vô trùng
Trang 9CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước dứa
CắtGọt vỏNghiền xéEnzyme pectinase Ủ enzyme
Ép Gia nhiệt 20-30 giây
Syrup, Acid ascorbic,
acid citric, màu thực
phẩm
Phối trộnTiệt trùngLon Rót lon, Ghép mí
Trang 102.2 Thuyết minh về quy trình công nghệ sản xuất nước dứa
2.2.1 Lựa chọn và phân loại:
Mục đích công nghệ:
- Chuẩn bị cho các quá trình gia công tiếp theo Lựa chọn những quả có độ chín theo tiêu chuẩn, loại bỏ những quả hư hỏng, sâu bệnh, hư thối, men mốc
- Hoàn thiện: phân loại nhằm phân chia thành nguyên liệu đồng đều về kích thước, hình dáng, màu sắc hoặc độ chín
Phương pháp thực hiện:
- Tiến hành lựa chọn nguyên liệu bằng phương pháp thủ công Nguyên liệu được dàn mỏng trên các băng chuyền cao su có bề rộng từ 60-80cm Công nhân ở đây đứng hai bên băng chuyền và thực hiện lựa chọn, phân loại nguyên liệu Tốc độ của băng chuyền khá chậm, khoảng 0.1 – 0.15m/s, chiều cao băng chuyền khoảng 0.8 – 1.2m để công nhân làm việc thuận lợi
Bảo ôn
Nước dứa
Trang 11người hoặc tính chất cãm quan của sản phẩm, kiểm soát vi sinh vật, hạn chế mức thấp nhất các ảnh hưởng xấu đến chấtlượng dứa.
Phương pháp thực hiện:
Trải qua hai công đoạn: Ngâm, rữa tuyển nổi Đầu tiên khi dứa đã được kiểm tra phân loại sẽ được cho vào thùng ngâm nhờ băng tải Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, làm chất bẩn mềm và bong ra Thời gian ngâm tùy thuộc vào mức độ bám bẩn của nguyên liệu và tác dụng của dung dịch rửa, có thể từ vài phút đến vài chục phút Rữa tuyển nổi là phương pháp tách tạp chất và nguyên liệu nhờ sự khác nhau
về khả năng nổi trong nước, đất, đá, … thì chìm xuống còn
nguyên liệu thì nổi lên Nước rửa đáp ứng
theo tiêu chuẩn nước sinh hoạt (TCVN 5502:2003)
Yêu cầu:
Nguyên liệu sau khi rửa phải sạch sẽ không còn bụi bẩn, cát, đất, và giảm bớt lượng vi sinh vật trên bề mặt vỏ đảm bảo chất lượng cho công đoạn sơ chế tiếp theo
Trang 12Khai thác: loại bỏ những phần không sử dụng được và làm gọn quả dứa để chuẩn bị cho quá trình sau.
cơ cấu gọt Khi qua cơ cấu gọt, 3 lưỡi dao phẳng khía trên vỏ dứa 3 rãnh theo chiều dọc quả có độ sâu bằng chiều dày lớp vỏ cần gọt, sau đó ống dao tách vỏ thành 3 mảnh Quả dứa đã gọt vỏ đi ra cuối máy Năng suất của máykhoảng 20 quả/phút Tỉ lệ vỏ: 20- 25%
Yêu cầu:
Trang 13- Thiết bị gọt phải được vô trùng sau mỗi mẻ sản phẩm.
- Dứa sau khi gọt phải được đưa sang công đoạn tiếp theo để tránh vi sinh vậtxâm nhập
Thiết bị:
1- Động cơ điện 7-Bánh răng 2- Bộ truyền đai 8-Máng tháo phế liệu 3- Dao gọt 9-Băng tải chuyền phế liệu 4-Dao xẻ mãnh 10: Giá đỡ
5-Con xỏ 11: Cửa ra nguyên liệu 6-Tay quay
2.2.5 Nghiền xé:
Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị cho quá trình ép giảm kích thước nguyên liệu, phá vỡ tế bào làm cho dịchbào thoát ra, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ép, tăng hiệu suất cho quá trình ép
Phương pháp thực hiện: Sử dụng thiết bị nghiền xé.
Yêu cầu: Sau khi nghiền cấu trúc bị phá vỡ làm phản ứng oxy hóa xảy ra
cùng với đó thành phần dinh dưỡng thoát ra ngoài và làm cho mật độ vi sinh vật tăng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nên cần phải bảo quản nghiêm ngặt sau khi ngiền
Thiết bị:
Hình 2.5 Thiết bị nghiền
2.2.6 Ủ enzyme
Trang 14 Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình ép Thực tế cho thấy trong dịch quả
thường có chứa 1 hàm lượng pectin nhất định Các hợp chất pectin tham gia tạo nên cấu trúc mô thực vật, liên kết tế bó rau quả lại cới nhau Khi pectin
bị phân huỷ trong quá trình nghiền xé nguyên liệu, 1 phần sẽ hoà tan vào dịch quả, dung dịch chứa pectin có độ nhớt cao và đây là nguyên nhân gây khó khăn cho quá trình é thu nhận dịch quả Do các nhà sản xuất bổ sung chế phẩm pectinase vào khối nguyên lệu đã nghền xé
Phương pháp thực hiện: Bán thành phẩm sau giai đoạn nghiền xé được đưa
vào bồn chứa, bổ sung vào đó 0,05% enzyme pectinase, rộn đều rồi ủ trong 1,5 h ở nhiệt độ phòng, thỉnh thoảng cần đảo trộn khối ủ
Các biến đổi của nguyên liệu: Nhờ xúc tác của enzyme pectinase, phân tử
pectin bị giảm kích thước, dịch bà giảm độ nhớt, giúp cho quá trình ép hiệu quả cao hơn
ra của thiết bị Khi đó áp lực tác dụng lên nguyên liệu càng tăng Trên buồng
ép có các lõ nhỏ để dịch ép thoát ra Bã ép sẽ thoát ra ở cuối thiết bị hông
Trang 15qua lỗ thoát liệu và có thể hiệu chỉnh áp lực thông qua việc thay đổi kích thước lỗ tháo liệu này Lực ép cũng có thể thay đổi bằng tốc độ tục vis.
Thiết bị: Sử dụng thiết bị ép trục vis vận hành với tốc độ trục vis 150-
200rpm, áp lực 138-150 MN/m2
Hình 2.9 Thiết bị ép trục vis
2.2.8 Gia nhiệt
Mục đích công nghệ: Gia nhiệt trong thời gian 20-30 giây, để loại bỏ kết tủa.
Chuẩn bị cho quá trình lọc, vô hoạt enzyme, tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật, tạo điều kiện cho quá trình lọc trong
Cách thực hiện: Sử dụng thiết bị gia nhiệt dạng bản mỏng Thông số kỹ
thuật: nhiệt độ gia nhiệt: 70- 75oC Thời gian gia nhiệt: 3-5 phút
Trang 16- Hoàn thiện: quá trình lọc giúp cải thiện chi tiêu độ trong của sản phẩm Vì sau quá trình xử lý enzyme, mạch pectin bị cắt nhỏ làm giảm độ nhớt, các cấu tử lơ lửng trong dung dịch bị kết lắng xuống và tạo thành một lớp cặn Quá trình lọc giúp loại bỏ lớp cặn này, giúp nước dứa không bị đục trở lại khi bảo quản.
- Chuẩn bị: chuẩn bị cho quá tình phôi chế
Cách thực hiện:
- Cuối quá trình gia nhiệt, thêm 0,01% diatomit, kèm theo khuấy trộn Sử dụng thiết bị lọc và thiết bị lọc ép sử dụng đĩa lọc- thiết bị làm việc gián đoạn Việc nạp uyền phù vao thiêt bị và tháo dịch lọc ra khỏi thiết bị thực hiện liên tục trong một khoảng thời gian Tuy nhiên việc tháo bã lọc sẽ thực hiện theo chu kỳ
- Nguyên tắc hoạt động của thiết bị: đầu tiên bơm huyền phù vào thiết bị Các cấu tử pha rắn sẽ giữ lại trên bề mặt vách ngăn của các đĩa lọc Riêng pha lỏng sẽ chui ra vách ngăn để đi vào kênh dẫn ở bên trong dĩa lọc rồi chảy tậptrung vào dĩa thu hồi và các dĩa ọc có thể xoay được nhờ động cơ Theo thời gian sử dụng các cấu tử pha rắn sẽ bám đầy trên bề mặt vách ngăn đĩa lọc
Yêu cầu: Cần vệ sinh đĩa lọc thường xuyên để tránh nhiễm khuẩn trong quá
Trang 17+Bảo quản: đồng nhất sản phẩm nước dứa, tránh sự tách lớp, tăng thời gian bảoquản cho sản phẩm.
Yêu cầu sản phẩm:
- Acid citric đạt pH = 3,7, giảm vị ngọt gắt của đường
- Ngoài ra còn bổ sung thêm màu thực phẩm để làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, giúp sản phẩm không bị nhạt màu trong quá trình bảo quản
- Sản phẩm có hương vị rõ của nguyên liệu, vị chua và ngọt thích hợp Nồng
Trang 181.Đường hơi nóng vào, 2 Đường nguyên liệu vào, 3 Van xả đáy, 4.Van xả nước ngưng, 5 Đường thoát hơi, 6 Mô tơ, 7 Nắp thiết bị, 8 Áp kế, 9 Van hơi, 10.Nút khởi động, 11 Nhiệt kế,
12 Cánh khuấy, 13.Van xả đáy
2.2.11 Tiệt trùng
Mục đích công nghệ: Tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật gây bệnh và bất hoạt
enzyme làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm
Cách thực hiện: Vì năng suất sản phẩm lớn 1000 lít/ h nên sử dụng phương
pháp tiệt trùng UHT (tiệt trùng trước bao gói) với thời gian tiệt trùng ngắn giúpcho sản phẩm giữ được chất dinh dưỡng, màu sắc, hương vị của nước dứa như ban đầu Sản phẩm sẽ được tiệt trùng trực tiếp băng hơi nước vô trùng ở nhiệt
độ 137℃ trong thời gian ngắn từ 4 – 15 giây
Thiết bị:
Hình 2.11: Thiết bị tiệt trùng UHT dạng ống.
Chất lỏng sẽ được nâng nhiệt lên 70 -80℃, sau đó đột ngột được đưa lên nhiệt độ của quá trình xử lý nhiệt UHT Sản phẩm sẽ được gia nhiệt trực tiếp bằng hơi nước
vô trùng
2.2.12 Rót lon, ghép mí
Mục đích công nghệ:
+ Hoàn thiện: hoàn thiện sản phẩm, vận chuyển mang đi sử dụng
+ Bảo quản: giúp hạn chế được sự xâm nhiễm của vi khuẩn bên ngoài, đồng thời rót nóng giúp bài khí bên trong bao bì
Trang 19 Thực hiện: Sản phẩm sau khi được tiệt trùng sẽ được đưa sang thiết bị chiết rót
tiệt trùng: khép kín chu trình 1 lần – tiệt trùng, chiết rót, ghép mí lon
- Tiệt trùng máy rót và môi trường tiệt trùng
- Chiết rót sản phẩm vào môi trường vô trùng
- Toàn bộ quy trình chiết rót được đảm bảo vô trùng tuyệt đối, ngăn chặn sự tái nhiễm của vi khuẩn gây hỏng sản phẩm
- Tiệt trùng máy rót: tiệt trùng bằng hơi bão hòa > 130℃, các đầu rót, Toàn bộ các thông số tiệt trùng máy rót được kiểm soát tự động
Trang 20bảo ôn sản phẩm được kiểm tra loại bỏ các hư hỏng, nếu tỷ lệ hỏng vượt
quá mức cho phép cần kiểm tra lại quá trình sản xuất để tìm ra nguyên nhân
hư hỏng để khắc phục, nếu nghiêm trọng có thể hủy bỏ cả lô hàng
Hoàn thiện sản phẩm: Sau khi được bảo ôn, sản phẩm được đem đi dán
nhãn, bao gói, đóng thùng
CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Chọn số liệu tính toán
- Năng suất nước dứa tiệt trùng cần đạt sau mỗi giờ là : 1000 lít/h
Quá trình Tổn thất (-), Thêm vào (+) (%) Giải thích
Lựa chọn - 20 Loại bỏ các quả bị bệnh, sâu,…
không đảm bảo chất lượng Rửa - 0.3 Loại bỏ bụi bẩn bám bên ngoài
quả
Nghiền xé - 0.3 Tổn thất do quá trình nghiền
Ủ enzyme + 0.3 Bổ xung thêm enzyme
pectinase
Gia nhiệt nhanh - 0.2 Tổn thất do quá trình gia nhiệt
Trang 21Lọc - 0.5 Tổn thất trong quá trình lọcPhối trộn + 2
- 0.5
-Tăng lên do phối trộn dịch quảvới đường, nước, acid citric-Giảm do sản phẩm dính vào thiết bị: thành, cánh khuấy
Tiệt trùng - 0.5 Tổn thất trong quá trìn tiêt
trùngRót lon
Ghép mí
- 0.5
- 0.2
-Tổn thất do sản phẩn dính vào ống và thành thiết bị
-Tổn thất do bài khí, ghép mí
(Lê Quang Trí, 2018) Bảng 3.1 Số liệu tính toán cho các quá trình (giả thiết)
3.2 Tính cân bằng vật chất
3.2.1 Cơ sở lý thuyết cân bằng khối lượng
- Ta có công thức tính cân bằng vật chất cho các quá trình:
M fi = M pi / (1 + T)
Trong đó:
- M pi là khối lượng còn lại sau khi kết thức quá trình i
- M fi là khối lượng nguyên liệu ban đầu trước khi cho vào quá trình i
- T là tổn thất của quá trình hoặc là lượng chất được thêm vào quá trình i
Trang 223.2.2 Tính toán cân bằng vật chất sau các công đoạn sản suất
Quá trình bảo ôn
M nước dứa M nước dứa
M nước dứa đóng lon = M nước dứa sản phẩm / (1+ T)
M nước dứa đóng lon = 1000 / (1- 0.2%) = 1002 kg/h
M nước dứa M nước dứa qua tiệt trùng đóng lon
(1002 kg/h)
Tổn thất: T= - 0.7%
M nước dứa tiệt trùng = M nước dứa đóng lon / (1 + T)
M nước dứa qua phối trộn = 1002 / (1 – 0.7%) = 1009 kg/h
BẢO ÔN
RÓT LON GHÉP MÍ
Trang 23M nước đóng lon = M nước dứa tiệt trùng / (1 - 0.2%)
M nước dứa đóng lon = 1009 / (1- 0.2%) = 1011 kg/h
Quá trình phối trộn
Đường nước, acid citric: T= +2%
(1011 kg/h)
Tổn thất: T= -0.5%
M nước dứa sau lọc = M nước dứa sau phối trộn / (1 + T)
M nước dứa sau lọc = 1011 / (1 + (2% – 0.5%)) = 996 kg/h
Quá trình lọc
TIỆT TRÙNG
PHỐI TRỘN