Tiểu luận quá trình chiên rán môn Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm

Tiểu luận môn các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm quá trình chiên rán do thầy Nguyễn Đắc Trường hướng dẫn iuh trường đại học công nghiệp Hồ Chí Minh tọa lạc tại đường Nguyễn Văn Bảo Viện sinh học và thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

I Bản chất và mục đích của quá trình chiên rán 4

II Các biến đổi 5

1 Khái quát: 5

2 Các biến đổi của nguyên liệu khi chiên: 6

2.1 Biến đổi vật lí và cấu trúc vật liệu 7

2.2 Biến đổi hóa học 7

2.3 Biến đổi cảm quan 8

3 Biến đổi của dầu: 8

3.1 Phản ứng thủy phân dầu 9

3.2 Biến đổi sinh hóa – vi sinh 10

3.3 Phản ứng oxi hóa: 10

3.4 Trùng hợp nhiệt 12

III Xử lí dầu sau khi chiên 14

1 Dấu hiệu dầu bị hư: 14

2 Bảo quản dầu sau khi chiên: 14

3 Xử lí dầu sau chiên trong công nghiệp: 15

IV Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiên: 15

1 Nguyên liệu chiên: 16

2 Chất béo: 16

3 Nhiệt độ: 17

4 Thời gian: 17

5 Phương pháp chiên: 17

6 Kĩ thuật chiên: 17

V Thiết bị 18

1 Yêu cầu thiết bị: 18

2 Thiết bị và yêu cầu kĩ thuật của quá trình chiên: 18

3 Phân loại thiết bị chiên rán: 19

4 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động thiết bị: 19

4.1 Thiết bị chiên rán liên tục đốt bằng hơi nước kiểu băng chuyền 19

4.2 Thiết bị chiên chân không đốt bằng hơi nước 21

4.3 Ngoài ra còn có một số thiết bị chiên rán khác : 23

VI Thiết bị sản xuất mì ăn liền 24

1 Về thông số kĩ thuật: 25

2 Về cấu tạo máy chiên: 25

3 Nguyên lí hoạt động: 26

4 Sự cố và cách khắc phục: 27

VII Tổng kết 27

Nhu cầu về các sản phẩm của công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm ở các nước ngày càng tăng, đã thúc đẩy sự phát triển ngành công nghiệp này.

Các sản phẩm về chiên rán cũng bắt đầu phát triển mạnh và phổ biến trong đời sống con người Chiên rán là một phương pháp không thể thiếu trong chế biến thực phẩm tươi sống

Chiên là quá trình xử lý thực phẩm trong dầu/mỡ ở nhiệt độ cao Quá trình chiên được sử dụng rất phổ biến trong các bếp ăn gia đình và nhà hàng, sản phẩm chiên từ lâu đã trở nênquen thuộc với mọi người

Chất béo được sử dụng để chiên thực phẩm có thể là dầu thực vật, mỡ động vật, bơ magarine và shortening

I Bản chất và mục đích của quá trình chiên rán

- Bản chất: Chiên rán là quá trình xử lí nhiệt trong đó có chất béo (dầu, mỡ) vừa là

chất tải nhiệt vừa là thành phần sản phẩm cuối cùng Đây là một phương pháp chế biến thực phẩm được ứng dụng rộng rãi Quá trình chiên làm tăng mật độ năng lượng của sản phẩm (do có độ khô tăng lên và tăng hàm lượng chất béo) Quá trình chiên cũng làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm do có hấp thụ chất béo, xảy ra các biến đổi hóa lý

- Mục đích của quá trình rán bao gồm:

 Mục đích chế biến: Quá trình rán làm tăng độ calo của sản phẩm do lượng

chất khô tăng và do sản phẩm hấp thụ dầu mỡ tăng tạo ra một giá trị cảm quan như: chắc, giòn, vị đặc biệt, mùi thơm hấp dẫn,…Đó là sự biến đổi của các thành phần hóa học, cấu trúc vật lý của sản phẩm

 Mục đích bảo quản: Do quá trình rán diễn ra ở nhiệt độ cao từ 120÷1800C hầu hết các loại vi sinh vật đều bị tiêu diệt, các loại enzyme đều bị vô hoạt hóa Mặt khác khi rán sản phẩm sẽ bị mất nước, hàm lượng dầu mỡ sẽ thấmvào sản phẩm làm cho phần lớn các loại vi sinh vật mới xâm nhập vào sản phẩm sau khi rán sẽ không sinh trưởng được trong môi trường như vậy Vì vậy các loại sản phẩm này cũng sẽ được bảo quản lâu hơn so với sản phẩm cùng loại khi chưa rán

II Các biến đổi

1 Khái quát :

- Dầu, mỡ tham gia vào quá trình chiên, rán như là chất tải nhiệt, đồng thời là

nguyên liệu chủ yếu quyết định chất lượng sản phẩm Có thể chiên, rán bằng tất cảcác loại dầu mỡ thực phẩm từ động vật hoặc thực vật, nhưng trong thực tế hiện nay dầu thực vật như: dầu lạc, dầu cám, đậu nành (đỗ tương), oliu, hướng dương,

… vẫn được dùng nhiều nhất

- Về tính chất vật lí, dầu là chất lỏng nhẹ hơn nước, có tỉ trọng từ 0,908 đến 0,927 T/m3 Dầu bông có nhiệt độ đông đặc cao nhất (khoảng 2 ÷ 40C) Còn các loại dầukhác đều đông đặc dưới 00C.

- Về thành phần hóa học, dầu thực chất là este của glixerin và các axit béo với tên hóa học là glixerid đó công thức như sau:

- Trong thực tế dầu không tồn tại ở dạng tinh khiết Trong chúng chứa một số chất

hòa tan với khối lượng rất ít Quan trọng nhất là photphatid, steril, chất màu,…Chúng cùng hợp thành với dầu và có tên chung là lipit Mặc dù hàm lượng ít nhưng các chất này đóng vai trò quan trọng trong quá trình bảo quản và sử dụng dầu Một số chất trong chúng làm tăng giá trị dinh dưỡng của dầu

- Chất lượng và đặc tính của mỗi loại dầu thường được đánh giá qua các chỉ số sau:

chỉ số axit, chỉ số xà phòng, chỉ số iot, chỉ số rôđan Ngoài ra tính chất của dầu cònđược đặc trưng bằng các chỉ tiêu vật lí như trọng lượng riêng, độ nhớt (từ 8 đến 13

2 Các biến đổi của nguyên liệu khi chiên :

- Hầu hết các sản phẩm chiến lấy nguyên liệu từ thịt, cá, các loại rau củ,… các

nguyên liệu này thường tồn tại ở dạng rắn, bán lỏng, bột rời,… do đó khi chiên ở nhiệt độ cao, sản phẩm không có sự chuyển từ pha này sang pha khác mà sẽ làm biến đổi các trạng thái bên trong cũng như bên ngoài của sản phẩm

- Khi chiên ở nhiệt độ cao sẽ làm cho nguyên liệu biến đổi về tính chất như: vật lý,

hóa lý, sinh hóa, cảm quan,… Sản phẩm sau khi chiên sẽ có hai vùng cơ bản gồm

có lớp vỏ khô và nhân bên trong Tại bề mặt phân chia của sản phẩm có nhiệt độ bằng với nhiệt độ bốc hơi của nước (tồn tại trong thời gian ngắn) sẽ làm cho nước trên bề mặt sản phẩm bốc hơi Lúc đó tỷ trọng của sản phẩm sẽ giảm làm cho sản phẩm trở nên rỗng hơn Khi độ rỗng tăng, độ dẫn nhiệt giảm, lượng dầu mỡ ngấm vào sản phẩm sẽ tăng

- Quá trình chế biến nhiệt sẽ dẫn đến sự thay đổi về cảm quan như: màu sắc, mùi vị,

cấu trúc,… của nguyên liệu Sự thay đổi này phụ thuộc vào quá trình gia nhiệt và thời gian gia nhiệt, nhiệt độ càng cao trong thời gian dài sẽ làm thay đổi mạnh Ngoài ra, khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao còn làm phân hủy các vitamin (vitamin C,A,E,…) các acid (acid citric, malic,…) làm biến tính protein và tinh bột Ở nhiệt

độ cao sẽ làm thay đổi các sắc tố trong nguyên liệu như chlorophyll chuyển thành pheophytin, caroten cũng biến đổi mạnh Ngoài ra, các phản ứng Maillard,

Caramel cũng xảy ra mạnh ở nhiệt độ cao, các phản ứng này làm sậm màu sản phẩm, ảnh hưởng đến giá trị cảm quan và dinh dưỡng Ở nhiệt độ cao, glycerin do dầu thủy phân sẽ bị thủy phân tiếp tục tạo thành acrolein, đây là chất độc cho cơ thể

2.1 Biến đổi vật lí và cấu trúc vật liệu:

- Giai đoạn đầu khi nhiệt độ sản phẩm thấp hơn nhiệt độ của dầu chiên, khi đó nhiệt

độ trong sản phẩm tăng dần đến khi cân bằng với nhiệt độ của dầu chiên Lúc này hình dạng sản phẩm ở bên ngoài chưa biến đổi nhiều, nguyên sinh chất của tế bào bắt đầu đông tụ, bắt đầu thẩm thấu vào khoảng trống giữa các tế bào dưới dạng huyền phù

- Giai đoạn 2 khi nhiệt độ đủ cao để làm thay đổi cấu trúc tế bào, nhiệt độ cao làm tế

bào trương nở tăng thể tích của sản phẩm, nước trong sản phẩm bắt đầu bay hơi vàdầu bên ngoài thấm vào mạnh hơn

- Giai đoạn 3 là giai đoạn bay hơi nước từ bên trong tế bào và các khoảng trống của

tế bào nên hình dạng sản phẩm bị teo lại, các tổ chức của tế bào bị phá hủy và tạo nên nhiều khoảng trống mới có chỗ cho dầu thấm vào nhiều hơn

- Giai đoạn 4 là giai đoạn hình dạng sản phẩm biến đổi nhiều nhất, cấu trúc tế bào bị

phá hủy làm cho sản phẩm trở nên khô cứng hơn (giòn)

2.2 Biến đổi hóa học:

- Trong quá trình chiên ở nhiệt độ cao, các thành phần trong nguyên liệu sẽ bị biến

đổi Những biến đổi này có thể có lợi hoặc cũng có thể có hại đến chất lượng sản phẩm sau khi chiên

- Rau quả: Protid trong rau quả bị biến tính Có hiện tượng caramel hóa, Chlorophyl

chuyển thành pheophytin làm cho nguyên liệu có màu vàng, caroten ít bị phânhủy Dưới tác dụng của nhiệt độ, gây tổn thất chất khô và vitamin(Vitamin B1, B2tổn thất ít, Vitamin C bị phá hủy 7-18%) Dầu rán thấm vào nguyên liệu làm tănggiá trị sản phẩm

- Tinh bột: khi chiên ở nhiệt độ cao sẽ làm cho tinh bột (có sẵn trong nguyên liệu

hoặc được thêm vào khi tẩm ướp) bị thủy phân thành các dextrin và các chất trunggian, làm cho sản phẩm bị caramel làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Cácchất này sẽ tạo 1 lớp vỏ bên ngoài của sản phảm, giúp tăng độ cứng chắc và tạo vịngọt cho sản phẩm

- Thịt cá: Protid bị biến tính, mất khả năng giữ nước làm cho thịt cá co lại và săn

chắc Phản ứng caramel hóa xảy ra mạnh làm sản phẩm có màu vàng

- Protein: dưới tác dụng của nhiệt cao protein sẽ bị đông tụ, tiếp tục thủy phân dưới

nhiệt độ cao và có thể tạo thành sản phẩm cuối cùng là NH3, Sunfua,… ít nhiềuảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm

- Đường: lượng đường có sẵn trong sản phẩm (hoặc bổ sung vào) sẽ bị caramel hóa

tạo mùi thơm và màu sắc vàng, tăng sự hấp dẫn của sản phẩm chiên

- Ngoài ra, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các acid amin và đường trong sản phẩm

sẽ kết hợp với nhau tạo thành phản ứng Melanoidin

2.3 Biến đổi cảm quan:

- Khi chiên sản phẩm với các thông số thích hợp sẽ tăng giá trị cam quan của sản

phẩm một cách rõ rệt, đồng thời cũng tăng tính hấp dẫn cho sản phẩm đáp ứng được thị hiếu của người tiêu dùng Tuy nhiên, nếu áp dụng quá trình hiên không

đúng kĩ thuật (nhiệt độ, thời gian chiên, độ chân không,…) sẽ làm giảm giá trị cảmquan, không đạt yêu cầu đối với sản phẩm, giảm giá trị kinh tế.

- Nhìn chung quá trình chiên làm cho chất lượng của sản phẩm tăng lên nhiều, đặc

biệt là chất lượng cảm quan tạo nên mùi vị, màu sắc, cấu trúc hấp dẫn, đặc trưng của sản phẩm chiên

3 Biến đổi của dầu :

- Dầu là môi trường truyền nhiệt thực sự nên nhiệt độ dầu gia tăng rất cao Khi thực

phẩm được làm chín, nước từ trong thực phẩm sẽ di chuyển ra ngoài ở dạng hơi và

đi vào môi trường dầu, kèm theo các hợp chất màu và lipid của thực phẩm - tất cả các thành phần này sẽ phá hủy môi trường dầu

3.1 Phản ứng thủy phân dầu:

- Đây là phản ứng hoá học chính diễn ra trong quá trình chiên do nước lẫn trong

thực phẩm Ở nhiệt độ cao, dầu tiếp xúc với nước sẽ bị thủy phân theo phản ứngsau tạo ra diglixeril và axit béo tự do

- Diglixerit có tính phân cực cao hơn vì vậy khả năng tương tác của nó với hơi nước

cũng sẽ lớn hơn Phản ứng thuỷ phân lại tiếp tục và tạo thành monoglixerit và axitbéo tự do Monoglyceride nhanh chóng bị thuỷ phân tạo thành glycerol và acidbéo Trong quá trình chiên khi đạt tới một nhiệt độ nào đó glycerol sẽ bị tách nướctạo thành acrolein, là một aldehyde dễ bay hơi, gây ngạt thở, kích ứng cho mắt và

tích tụ lâu ngày có thể gây ra ung thư Nhiệt độ đó gọi là điểm bốc khói (smokepoint).

cháy của một số loại dầu

3.2 Biến đổi sinh hóa – vi sinh:

- Biến đổi sinh hóa: Hai enzym có mặt trong dầu là enzym lipase xúc tác cho các

phản úng thủy phân và enzym lipoxygenase xúc tác cho phản ứng oxy hóa khử.Trong thời gian ngắn ban đầu khi nhiệt độ còn thấp (khoảng 500C), các enzym này

có thể hoạt động và ảnh hưởng đến chất lượng của dầu

Loại dầuDầu cải

- Biến đổi vi sinh: Chất lượng của dầu có thể bị biến đổi do tác động của một số yếu

tố sinh hóa Khi có sự tiếp xúc giữa dầu và nước trong thiết bị rán, sẽ tạo thànhmột lớp huyền phù dầu – nước Lớp này rất dễ bị tác động hóa học và vi sinh vật

dễ hoạt động sự phát triển của một số loại vi sinh vật chịu nhiệt là rất có thể bởi vìngay trong thời gian làm việc, nhiệt độ của lớp gối nước được giữ ở 40 – 600C.Đây là nhiệt độ thuận lợi cho sự phát triển của các vi sinh vật đó

3.3 Phản ứng oxi hóa:

Quá trình oxi hóa dầu

- Trong quá trình oxy hoá hydroperoxide là sản phẩm đầu tiên được tạo thành

nhưng đây là hợp chất không bền ở nhiệt độ cao nên thường hàm lượng của nó hiếm khi vượt quá 1%

- Quá trình oxy hóa xảy ra với sự có mặt của oxy không khí tạo ra:

 Các chất dể bay hơi VDP (volatile decomposition products) cùng với các chấtkhác tạo mùi cho sản phẩm, nhưng hầu hết mất đi, ví dụ như các este,aldehyde, ketone,…

 Chất không bay hơi NVDP (non - volatile decomposition products) nằm lạitrong dầu và làm cho dầu mau hư: peroxyde…

 Các acid, các glyceryde nhị trùng hợp và trùng hợp, xuất hiện do sự kết hợpnhiệt và oxy hóa

 Kết quả làm tăng độ nhớt, tăng hàm lượng acid béo tự do của dầu, làm cho màu sậmhơn, giảm sức căng bề mặt của dầu

Quá trình tự oxi hóa:

- Xảy ra ở nhiệt độ thường khi có mặt cùa oxy không khí Tốc độ phản ứng này tự

tăng do hiện tượng tự xúc tác cùa quá trình Phản ứng được xúc tác bởi một số muối kim loại như Fe, muối của một số kim loại có hóa trị không ổn định… Phản ứng tự oxy hóa xảy ra trong các loại dầu có chỉ số iod cao do phân tử dầu càng có nhiều nối đôi thì khả năng bị oxy hóa càng lớn

Quá trình oxi hóa do nhiệt:

- Xảy ra ở nhiệt độ cao (>2000C), tốc độ phản ứng rất lớn Oxy hóa nhiệt là nguyên nhân cơ bản dẫn đến sự thay đổi thành phần, cấu trúc dầu mỡ, làm cho chất lượng dầu đã chiên giảm rõ rệt, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm

- Cơ chế hình thành các hợp chất làm ôi dầu trong quá trình oxi hóa: Khi chiên dầu

ở nhiệt độ cao và có mặt oxy dầu sẽ bị oxy hóa tạo thành các hợp chấthydroperoxide thông qua việt hình thành các gốc tự do Các hợp chất này khôngbền ở nhiệt độ chiên và bị phân hủy tạo thành các sản phẩm dễ bay hơi và tạo nênmùi thơm đặc trưng Các gốc tự do được tạo thành từ các phân tử lipid thông quaphản ứng với oxy Phản ứng được xúc tác bởi các tác nhân như: nhiệt, ánh sáng,ion kim loại (sắt hoặc đồng)

- Các sản phẩm oxi hóa lipid thứ cấp: Lipid không no dễ bị oxy hóa, đặc biệt trong

điều kiện không có oxy Các hydroperoxyde không bền và tạo ra hàng loạt các sảnphẩm thứ cấp Các chất này dễ bay hơi và tạo nên mùi khó chịu khi dầu bị ôi

- Các hợp chất có thể tạo mùi cho dầu: acids dễ bay hơi, aldehyde, ester, alcohol,

epoxide, các hợp chất mạch vòng, hợp chất màu, glycerol, mono- và diglyceride.Kết quả của quá trình oxy hóa nhiệt là chỉ số iot của dầu giảm do độ không nogiảm Cho số acid tăng do một số acid được giải phóng khỏi phân tử gyceride

3.4 Trùng hợp nhiệt:

- Xảy ra trong điều kiện không cần oxy Ở nhiệt độ cao glyxeride bị ngưng tụ tạo

nên sản phẩm có phân tử lượng lớn là các polymer Hệ quả:

 Làm tăng độ nhớt của dầu, do đó làm giảm hệ số truyền nhiệt bề mặt củaphản phẩm chiên Thời gian lưu của sản phẩm dài hơn

 Các chất này ổn định mùi thơm cho sản phẩm làm cho chất lượng sản phẩmđược tốt hơn Do đó, dầu chiên ban đầu chưa có mùi sau một khoảng thờigian chiên mới có mùi và sau đó chất lượng dầu giảm dần

 Biến đổi giá trị cảm quan: dầu bị sẫm màu Cường độ biến đổi màu của dầuphụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian chiên, lượng nước thoát ra từ nguyên liệu

và mức độ tiếp xúc không khí, thiết bị

Sự biến đổi vật lý hoá học trong quá trình chiên

Biến đổi các thông số

Giảm sức căng bề mặt Các hợp chất phân cực

Giảm điểm bốc khói Sản phẩm oxy hoá bị phân huỷ tạo

các chất dễ bay hơi

Dầu trở nên sẫm màu Phản ứng Maillard

Sự biến đổi các thông số vật lý

Biến đổi các thông số hoá

Chỉ số acid (AV) tăng Sự tạo thành các sản phẩm oxy

hoá với các nhóm carboxyl tự do

Hàm lượng hợp chất phân

cực tăng

Sự phân huỷ các sản phẩm oxy hoá và trùng hợp

Sự biến đổi các thông số hóa học

III Xử lí dầu sau khi chiên

1 Dấu hiệu dầu bị hư :

- Dầu trở nên sậm màu vì chiên lâu ở nhiệt độ quá cao

- Càng chiên đi chiên lại dầu càng sậm màu,dễ bị hư đi và các phân tử dầu sẽ thay đổi khiến dầu trở nên nhờn, sệt hơn

- Hiện diện của các cặn bã nổi lên lêu bêu rất nhiều trong dầu

- Nếu dầu bắt đầu bốc khói ở nhiệt độ thấp hơn 1900C (3750F), dầu chiên này khôngcòn hữu hiệu nữa, nên thay dầu mới

- Dầu có mùi hôi cần phải bỏ đi

2 Bảo quản dầu sau khi chiên :

- Dùng khăn vải lọc lại dầu để loại bỏ hết các tạp chất

- Không đổ lẫn lộn các loại dầu với nhau

- Bảo quản dầu ở nơi mát, tối

- Không dùng các loại nồi, chảo bằng đồng hoặc sắt vì các kim loại này cũng làmdầu mau hỏng hơn

- Tránh đựng dầu cũ trong các nồi, lon bằng sắt, dầu dễ bị hôi

- Không nên đem đông lạnh dầu

- Đối với dầu cũ, để sử dụng lại, ta có thể trộn lẫn với dầu mới Tuy nhiên, khôngnên sử dụng lại quá 2 lần

 Các cách xử lí khác như:

- Tách cặn bằng lắng, lọc, li tâm (45,000 vòng/phút)

- Tẩy màu bằng chất hấp phụ màu như silicagen, than hoạt tính

- Tẩy mùi bằng cách đun trong thiết bị chưng cất trong chân không, phun nước trực tiếp vào dầu để kéo các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi dầu

- Tinh chế dầu bằng phương pháp hydrat hóa Đun dầu trong thiết bị hở ở nhiệt độ

từ 60-900C, phun nước lã hoặc nước muối loãng (2-10% so với dầu, khuấy đều) Nước sẽ kết hợp với các chất háo nước có trong dầu như: protein, peptide, glucid thành cặn lắng xuống Dầu thu được đem trung hòa bằng xút đến độ acid cho phép

3 Xử lí dầu sau chiên trong công nghiệp :