QUÁ TRÌNH GIẢM KÍCH THƯỚC THỰC PHẨM CHƯƠNG 8

PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM NHỎ THỰC PHẨM Dựa theo phạm vi kích cỡ của các phần tử thực phẩm: Xẻ, cắt, cắt lát và thái thái hạt lựu - Từ to tới trung bình thịt bò để hầm, pho mát và

Trang 2

LỢI ÍCH CỦA QUÁ TRÌNH

- Làm tăng tỷ số diện tích bề mặt/đơn vị diện tích của thực phẩm, điều này làm tăng tốc độ sấy, gia nhiệt hoặc làm mát; làm tăng hiệu quả và tốc độ trích ly các cấu tử lỏng (ví dụ trích ly nước quả hay dầu ăn)

- Khi kết hợp với quá trình phân loại (sàng), thu được các phần tử

có kích cỡ trong một phạm vi nhất định, điều này quan trọng đối với các tính chất chức năng và tính chất chế biến của một vài

thực phẩm (ví dụ như các loại gia vị, tinh bột ngô…)

GIỚI THIỆU CHUNG

Trang 3

TÁC DỤNG CỦA QUÁ TRÌNH

- Có ít hoặc không có tác dụng về mặt bảo quản

- Làm tăng chất lượng cảm quan hay sự phù hợp của thực phẩm cho quá trình chế biến sau đó

- Trong một số trường hợp, có thể thúc đẩy quá trình làm giảm

Trang 4

PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM NHỎ THỰC PHẨM

Dựa theo phạm vi kích cỡ của các phần tử thực phẩm:

Xẻ, cắt, cắt lát và thái (thái hạt lựu)

- Từ to tới trung bình (thịt bò để hầm, pho mát và lát thịt để đóng hộp)

- Từ trung bình tới nhỏ (thịt muối, cà rốt thái hạt lựu)

- Từ nhỏ tới dạng hạt (thịt lợn băm, thịt lợn xé nhỏ, rau băm nhỏ)

Xay, nghiền các loại bột hay các loại paste (thực phẩm được

Trang 5

Trong tất cả các loại giảm kích thước, có ba loại lực được

sử dụng để làm giảm kích thước:

- Lực nén ép (Compression forces)

- Lực trượt (Shearing forces)

- Lực đập (Impact forces)

Trong hầu hết các thiết bị giảm kích thước thực phẩm, tất

cả các lực trên đều có mặt Tuy nhiên, sẽ có một trong ba loại lực trên chiếm ưu thế hơn so với hai loại lực còn lại

GIẢM KÍCH THƯỚC THỰC PHẨM RẮN

CÁC LỰC TÁC DỤNG

Trang 6

Lực nén ép (Compression forces)

Lực đập (Impact forces)

CÁC LỰC TÁC DỤNG

Trang 7

- Độ cứng và khuynh hướng rạn nứt (tính dễ vụn, dễ rạn nứt của thực phẩm) phụ thuộc vào cấu trúc của thực phẩm

- Loại lực tác động: Lực nén ép thường được sử dụng để làm rạn nứt các thực phẩm dễ bở, dễ vụn hay dạng tinh thể; đối với thực phẩm xơ, cần kết hợp với lực trượt và lực đập Lực đập được

dùng cho thực phẩm mềm, dẻo

Thực phẩm có thể rạn nứt ở mức độ lực tác động nhỏ hơn nhưng được tác động trong thời gian dài hơn

- Độ ẩm và độ nhạy cảm với nhiệt của thực phẩm

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI NĂNG LƯỢNG CẦN SỬ DỤNG CHO QUÁ TRÌNH LÀM GIẢM KÍCH THƯỚC

Trang 8

Định luật chung:

dE/d(d)=Kdn (8.1)

Trong đó:

dE: vi phân năng lượng cần thiết

d(d): sự thay đổi về kích thước đặc trưng

d: độ lớn của kích thước đặc trưng

K,n: các hằng số

TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG CẦN THIẾT ĐỂ GIẢM KÍCH THƯỚC

THỰC PHẨM

Trang 9

Định luật Kick:

Năng lượng cần thiết để làm giảm kích cỡ của các phần tử tỷ lệ với

tỷ số của kích cỡ ban đầu theo một kích thước hình học đặc trưng (ví

dụ như đường kính của các phần tử) trên kích cỡ cuối cùng của kích thước hình học đó (n = -1)

E = KK.ln(d1/d2) (8.2)

Trong đó:

E (J kg-1): Năng lượng cần thiết trên một đơn vị vật liệu

Kk : hằng số Kick

d1 (m): kích thước trung bình ban đầu của các phần

d2 (m): kích thước trung bình sau cùng của các phần đã nghiền

d1/d2 : được gọi là tỷ số giảm kích thước (Reduction Ratio – RR) và được sử dụng để đánh giá hiệu suất tương đối của các loại thiết bị khác nhau Mài thô có RR nhỏ hơn 8:1, trong khi đó nghiền mịn tỷ lệ

Trang 10

Định luật Rittinger:

Năng lượng cần thiết để giảm kích cỡ thực phẩm tỷ lệ với sự thay đổi diện tích bề mặt của các phần của thực phẩm (thay cho sự thay đổi về kích thước theo định luật Kick) (n = -2):

Trang 11

d1 : đường kính của lỗ sàng cho phép 80% lượng nguyên liệu lọt qua

d2 : đường kính của lỗ sàng cho phép 80% lượng sản phẩm sau khi nghiền lọt qua

d d

W

E

1 2

100 100





Trang 12

Trên thực tế, người ta nhận thấy rằng:

- Định luật Kick cho kết quả tốt đối với nghiền thô, trong đó sự tăng về diện tích bề mặt trên một đơn vị khối lượng tương đối nhỏ

- Định luật Rittinger cho kết quả tốt hơn đối với nghiền mịn, trong

đó diện tích bề mặt tăng tương đối lớn

- Định luật Bond ở trung gian giữa 2 định luật trên

Trang 13

Ví dụ tính toán 1:

Một thực phẩm được nghiền từ 6 mm xuống 0,0012 mm sử dụng một mô tơ 10 mã lực Mô tơ này có thích hợp cho việc giảm kích thước từ 6 mm xuống 0,0008 mm không?

1 mã lực = 745,7 W

Trang 14

- Sau quá trình nghiền đầu tiên, kích thước của các phần tử được tạo ra sẽ thay đổi nhiều, từ những hạt thô cho tới những hạt mịn

và thậm chí tạo cả bụi

- Nếu tiếp tục quá trình nghiền, các phần tử lớn hơn sẽ tiếp tục được giảm kích thước, nhưng sự thay đổi về kích thước sẽ ít hơn Kết quả phân tích cho thấy chúng hướng tới 1 phạm vi kích thước nhất định Các phần tử có kích thước này sẽ tăng dần trong hỗn hợp và chúng trở thành phần có kích thước chiếm ưu thế

BỀ MẶT MỚI ĐƯỢC HÌNH THÀNH SAU QUÁ TRÌNH NGHIỀN

Trang 15

- Khi nghiền thành những hạt mịn, diện tích bề mặt của nguyên liệu tăng lên Và diện tích bề mặt có ý nghĩa đáng kể liên quan tới các tính chất của nguyên liệu (ví dụ như khả năng bảo quản bột mì so với lúa mì để nguyên hạt)

Trang 16

Thể tích và diện tích bề mặt của 1 phần tử được tính như sau:

Trong đó:

V : thể tích của phần tử

A : diện tích bề mặt của phần tử

dc : kích thước đặc trưng của phần tử

p, q : các yếu tố liên quan tới hình học của phần tử

Trang 17

Nếu có 1 khối lượng m các phần tử và tỷ trọng là ρp, số lượng

phần tử là m/(ρp.Vp), ta có tổng diện tích bề mặt của khối hạt At :

Trang 19

Mỗi loại trên có thể là lưỡi dao nhẵn hoặc có răng cưa

Sự chuyển động tương đối giữa lưỡi dao và nguyên liệu cần cắt:

- Nguyên liệu đứng yên, dao chuyển động thẳng

- Nguyên liệu đứng yên, dao chuyển động tròn

- Dao đứng yên, nguyên liệu chuyển động

THIẾT BỊ GIẢM KÍCH THƯỚC THỰC PHẨM CÓ XƠ, CÓ THỚ

MÁY CẮT THÁI

Trang 20

Yêu cầu miếng cắt:

- Thái lát mỏng: chỉ yêu cầu về chiều dày của miếng cắt, còn hai chiều kia kích thước tự do, phụ thuộc vào kích thước nguyên liệu

- Thái miếng dài: kích thước hai chiều được quy định, chiều thứ

ba tự do phụ thuộc vào nguyên liệu

- Thái miếng có kích thước quy định, không phụ thuộc vào

nguyên liệu

Trang 21

Máy cắt lát loại lưỡi dao thẳng gắn trên đĩa quay

Dùng để cắt lát hoặc cắt thành miếng dài các loại nguyên liệu rau củ quả

Trên đĩa quay, dưới mỗi lưỡi

dao có khe hở để nguyên liệu

cắt xong qua đó rơi xuống dưới

theo máng ra ngoài

Trang 22

Máy thái hạt lựu

Để thái hạt lựu, trước tiên rau quả thịt cá được cắt thành các lát

Sau đó, mới được cắt thành các đoạn thẳng nhờ các lưỡi dao

quay Các đoạn thẳng đã được cắt đó được cho qua một phần

thứ hai của lưỡi dao quay, các dao này vận hành theo góc phải

tới chỗ đặt đầu tiên và cắt các đoạn thành các miếng hình khối

Trang 24

Nguyên lý họat động:

Vít đẩy đưa nguyên liệu vào bộ phận cắt một cách đồng đều dưới 1 áp lực cố định Dao cắt quay và làm nhỏ nguyên liệu, đẩy nguyên liệu đã cắt nhỏ theo yêu

Cấu tạo:2 bộ phận chính

- Vít đẩy nguyên liệu và bộ phận cắt nhỏ nguyên liệu

Vít đẩy có thể là vít đơn (1 vít) hay vít kép (2-3 vít), có thể có vít phụ để đưa

nguyên liệu vào vít chính Vít được đặt nghiêng về phía dao cắt hay đặt

ngang

- Bộ phận cắt bao gồm các bộ dao và lưới với số lượng khác nhau Các lưỡi

dao quay để cắt nhỏ nguyên liệu, dao cắt quay 110 – 200 vòng/phút

MÁY XAY

Trang 25

MÁY BĂM NHUYỄN

Dùng để băm nhuyễn nguyên liệu đã được

nghiền nhỏ qua máy xay Còn có tác dụng

trộn đều gia vị

Cấu tạo:

Bát chứa nguyên liệu gắn trên 1 trục

quay

Ở phía trên bát có đặt dao hình lưỡi

liềm (chiều sắc về phía lưng liềm), gắn

trên trục quay Bên trên bộ phận dao cắt

Trang 26

- Thường sử dụng các loại máy nghiền

- Khái niệm độ nghiền i:

i = d1/d2

Trang 27

THIẾT BỊ GIẢM KÍCH THƯỚC THỰC PHẨM KHÔ

Gồm 1 xy lanh bằng thép nằm ngang được điền đầy ½ thể tích các quả bóng bằng thép (bi) có đường kính 2.5 – 15 cm

Khi tốc độ quay của xylanh thấp, viên bi có đường kính nhỏ, lực chà xát chiếm ưu thế

Khi tốc độ quay của xylanh lớn hơn, hoặc viên bi có đường kính lớn, lực đập bổ chiếm ưu thế

Thường được sử dụng để tạo ra bột mịn (ví dụ chất màu thực phẩm)

Máy nghiền bi (thuộc loại máy nghiền mịn)

Trang 28

Máy nghiền trục (nghiền trung bình và nhỏ)

Được sử dụng rộng rãi trong nghiền lúa mì, và các loại ngũ cốc khác…

Có nhiều loại: máy nghiền 1 đôi trục, hai đôi trục hoặc 3 trục, nhiều trục

Nguyên lý:

Khi đi qua khe hở giữa 2 trục, nguyên

liệu được nghiền nhỏ và được tháo ra ở

phía dưới

Trục 3

Trục 1

Trục 2

Trang 29

Máy nghiền trục (nghiền trung bình và nhỏ)

Hình 8.5 Sơ đồ cấu tạo máy nghIền 3 trục

Nguyên liệu vào

Các trục có đường kính bằng hoặc khác

nhau, làm trơn hoặc có gân Tùy theo tính

chất của nguyên liệu và yêu cầu nghiền mà

cấu tạo trục khác nhau và điều chỉnh vận tốc

của các trục

Ưu điểm: cấu tạo chắc chắn, đơn giản

Nhược điểm: không thích hợp cho nghiền

các vật liệu có độ cứng cao

Trang 30

Máy nghiền búa (nghiền trung bình và nhỏ)

Dùng để nghiền các vật liệu giòn, có độ ẩm thấp (không quá 15%)

Cấu tạo:

Vỏ máy bằng gang hoặc thép

Trên trục nằm ngang có gắn đĩa quay

Trục quay với tốc độ khoảng 500 – 800 v/p

(nghiền nhỏ) hoặc 1000 – 1500v/p (nghiền mịn

hơn)

Trên đĩa quay gắn các búa, búa có thể lắp

cứng hoặc cơ động, được làm bằng thép cứng

Trang 31

Nguyên lý hoạt động:

Nguyên liệu qua phễu nạp liệu vào

trong máy Búa quay nhờ sự truyền

động của trục, đập vào nguyên liệu và

làm cho nguyên liệu vỡ nhỏ ra

Nguyên liệu cũng đập vào thành máy

và bị làm nhỏ Phần nguyên liệu được

làm nhỏ đủ yêu cầu lọt qua sàng đi ra

ngoài Những phần tử chưa đạt yêu

cầu được búa nâng lên, tiến hành va

đập tiếp tục đến khi đạt yêu cầu Hình 8.7 máy nghiền búa Cấu tạo của búa trong

Máy nghiền búa

Trang 32

Nhũ tương là một hỗn hợp của hai chất lỏng không tan lẫn, trong đó một chất lỏng phân tán trong chất lỏng còn lại dưới dạng các giọt mịn

Gồm hai pha: + pha phân tán

+ pha liên tục

Có hai loại nhũ tương là:

- Dầu trong nước (ví dụ sữa)

- Nước trong dầu (ví dụ magarine)

Đây là hai hệ nhũ tương đơn giản, các hệ nhũ tương phức tạp hơn được tìm thấy trong các sản phẩm như kem, xúc xích, bánh ngọt …

Đặc điểm:

Nhũ tương là 1 hệ không bền vững, dễ bị phân tách dưới tác dụng của trọng lực Khi đó, chất lỏng có khối lượng riêng nhỏ hơn sẽ nổi lên trên chất lỏng có khối lượng riêng lớn hơn, tạo thành bề mặt phân chia giữa hai chất lỏng

GIẢM KÍCH THƯỚC THỰC PHẨM LỎNG

Trang 33

- Đường kính của các giọt phân tán trong hệ nhũ tương thường từ 1 –

10 µm

- Sự ổn định của 1 hệ nhũ tương được quyết định bởi:

+ Loại và chất lượng của chất nhũ tương hoá

+ Kích thước của các giọt trong pha phân tán

+ Các lực tương tác bề mặt hoạt động trên bề mặt của các giọt cầu + Độ nhớt của pha liên tục

+ Sự khác nhau giữa tỷ trọng của các pha phân tán và pha liên tục

Trang 34

CHẤT NHŨ HÓA

Gồm chất nhũ hóa tự nhiên và tổng hợp

- Chất nhũ hóa tự nhiên: ví dụ như các protein và phospholipit có mặt trong thực phẩm Tuy nhiên không hiệu quả bằng các chất nhũ hóa tổng hợp

- Chất nhũ hóa tổng hợp: được phân thành 2 loại có cực và không cực

+ Loại có cực chứa các nhóm phân cực, liên kết với nước và tạo ra nhũ tương dầu trong nước o/w

+ Loại không phân cực, bị hấp phụ bởi dầu và tạo ra nhũ tương nước trong dầu w/o

Các chất này được đặc trưng bởi giá trị cân bằng ưa nước – ưa béo (HLB – hydrrophile – lipophile balance)

HLB <9: chất ưa dầu, được sử dụng cho nhũ tương nước trong dầu Ví dụ:

Glycerol monostearate, sorbitol este của các axit béo…

HLB = 8 – 11: loại trung bình, thường được sử dụng như các chất làm ướt

Trang 35

ρp (kg m-3 ): tỷ trọng của pha phân tán

ρs (kg m-3): tỷ trọng của pha liên tục

μ (N s m-2 ): độ nhớt của pha liên tục

2

s p

Trang 36

Yêu cầu quan trọng của 1 hệ nhũ tương là các giọt pha phân tán phải có kích thước rất nhỏ

Sử dụng các thiết bị đồng hóa để làm giảm kích thước của các giọt xuống 0,1 – 10 µm

Trang 37

Gồm bơm áp suất cao, vận hành ở áp suất 10 – 70 MPa Van đồng hóa nằm ở cửa nạp liệu

Khi chất lỏng được bơm qua 1 khe nhỏ giữa van và đế van (khe hở điều chỉnh được), áp suất cao tạo ra một tốc độ cao cho chất lỏng (80 – 150 m s-1)

Sau đó, khi chất lỏng đi ra khỏi van, gần như tức thời tạo thành các giọt chất lỏng

Có thể tiến hành đồng hóa 1 giai đoạn hoặc 2 giai đoạn

Sử dụng nhiều trong chế biến sữa, sản xuất cream salad, kem, soup và nước sốt…

Thiết bị đồng hóa sử dụng áp suất

THIẾT BỊ

Trang 38

THIẾT BỊ

Trang 39

Kích thước trung bình: 2 μm

Phạm vi: 1 – 10 μm

Kích thước trung bình:0,5μm

Phạm vi: 0,2 – 2 μm Tạo thành các cụm hạt

Kích thước trung bình:0,5μm

Phạm vi: 0,2 – 2 μm Không còn các cụm hạt

THIẾT BỊ

Hình 8.10 Ảnh hưởng của đồng hóa hai giai đoạn đến sự phân bố kích thước của các hạt cầu béo Hình ảnh thu được qua

Trang 40

THIẾT BỊ

Thiết bị phối trộn tốc độ cao

Sử dụng các tua-bin hoặc cánh khuấy chân vịt để phối trộn các nhũ

tương của các chất lỏng có độ nhớt thấp Chúng tạo ra các hoạt động cắt lên thực phẩm tại phía đầu và rìa của cánh khuấy

Về cơ bản là nghiền đĩa với khoảng cách nhỏ (0,05 – 1,3 mm) giữa 1 đĩa cố định và 1 đĩa đặt dọc quay với tốc độ 3.000 – 15.000 vòng/phút

Nghiền keo

Trang 41

THIẾT BỊ

Thiết bị đồng hóa siêu âm

Sử dụng sóng âm tần số cao (18 – 30 kHz) để gây ra các chu trình xen kẽ, luân phiên của sự nén ép, sự căng bên trong chất lỏng; gây ra sự sủi bong bóng của các bọt khí Do đó, hình thành các nhũ tương với kích thước giọt

Hình 8 11 Thiết bị đồng hóa siêu âm

Trang 42

- Hai pha của 1 nhũ tương được bơm qua thiết bị đồng hóa ở áp

suất 0,34 – 1,4 MPa

- Năng lượng siêu âm được tạo ra nhờ 1 lá thép rung Tần số rung

của lá thép được điều khiển nhờ việc điều chỉnh vị trí kẹp của lá thép

- Sử dụng trong sản xuất kem, cream salad, thực phẩm cho trẻ em,

THIẾT BỊ

Thiết bị đồng hóa siêu âm

Tiêu đề	Quá Trình Giảm Kích Thước Thực Phẩm
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Công Nghệ Thực Phẩm
Thể loại	bài giảng

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	818,93 KB