Giáo trình :Công nghệ thực phẩm potx

Giáo trình Công nghệ thực phẩm 16 CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ngành công nghệ chế biến thực phẩm có nguồn gốc lịch sử khi thực phẩm được chế biến để chống lại sự phá hoại của động vật gặm nhấm, để tăng giá trị của thực phẩm. Ví dụ như ngũ cốc được sấy khô để kéo dài thời gian bảo quản, thịt khi nướng lên sẽ tăng hương vị của nó. Các thiết bị chế biến được phát triển để giảm thời gian cũng như lao động của phương pháp chế biến thủ công như sức gió, sức nước và sức kéo của động vật đã được sử dụng trong các nhà máy xay xát ngũ cốc. Quá trình chế biến sinh học đầu tiên được thực hiện ở Ai cập với các sản phẩm lên men là phô mai và rượu vang. Trong một khoảng thời gian dài, các phương pháp này chỉ được sử dụng ở mức độ gia đ ình để phục vụ các nhu cầu cơ bản của gia đình. Tuy nhiên khi xã hội phát triển, xu hướng chuyên môn hóa cũng như thương mại phát triển, các phương pháp này là tiền thân cho nền công nghiệp chế biến thực phẩm hiện nay. Ở các nước ôn đới, các kỹ thuật chế biến thực phẩm được phát triển qua các thế hệ nhằm dự trữ thực phẩm trong những tháng mùa đông lạnh giá cũng như những khi không có sẵn thực phẩm. Sự phát triển của các thành phố và thị trấn đã tạo điều kiện cho sự phát triển các phương pháp bảo quản thực phẩm nhằm vận chuyển chúng từ nơi nông thôn xa xôi đến các thành phố đông dân cư. Trong thế kỷ 19, sản xuất quy mô lớn đã được tiến hành ở một số nhà máy nhằm sản xuất ra những sản phẩm thiết yếu như tinh bột, đường, bơ và sản phẩm bánh nướng. Những mẻ sản xuất này đơn thuần chỉ dựa vào truyền thống và kinh nghiệm chứ không dựa trên những kiến thức cơ bản về thành phần của thực phẩm hoặc những biến đổi trong quá trình chế biến. Cho đến cuối thế kỷ 19, sự hiểu biết khoa học đã bắt đầu thay đổi nền công nghiệp sản xuất thực phẩm dựa trên kinh nghiệm sang nền công nghiệp sản xuất dựa trên khoa học và điều này đã kéo dài cho đến tận ngày nay. Tất cả các quá trình chế biến thực phẩm là sự kết hợp của các công đoạn nhằm làm biến đổi nguyên liệu ban đầu thành sản phẩm cuối cùng. Mỗi công đoạn đều có những tác dụng cụ thể, xác định được cũng như dự đoán được lên thực phẩm. Một quy trình bao gồm một nhóm các công đoạn. Sự kết hợp cũng như thứ tự của các công đoạn sẽ quyết định tính chất của sản phẩm cuối cùng. Ở các nước công nghiệp, thị trường của các sản phẩm thực phẩm chế biến sẵn đang thay đổi. Người tiêu dùng không còn đỏi hỏi sản phẩm thực phẩm có thể bảo quản hàng tháng ở nhiệt độ môi trường nữa. Mỗi gia đ ình đều sở hữu tủ lạnh hoặc lò vi sóng do đó nhu cầu đối với thực phẩm là tiện lợi cho chế biến, thích hợp để bảo quản trong tủ lạnh cũng như có thời gian bảo quản vừa phải ở nhiệt độ môi trường. Tuy nhiên người tiêu dùng lại đòi hỏi thực phẩm phải gần giống trạng thái tự nhiên của nó nghĩa là thực phẩm càng ít biến đổi trong quá trình chế biến, bảo quản càng tốt. Điều này đã có những ảnh hưởng quan trọng đến những thay đổi của ngành chế biến thực phẩm. Chi chí năng lượng và nhân công đ ã ảnh hưởng nhiều đến công nghệ chế biến thực phẩm. Các nhà chế biến thực phẩm không còn tập trung đầu tư vào các quá trình có chi phí nhân công cao c ũng như hiệu quá năng lượng thấp. Các thiết bị chế biến thực phẩm hiện nay cho phép điều khiển các quá trình chế biến phức tạp nhằm hai mục tiêu là giảm chi phí sản xuất và giảm ảnh hưởng xấu đến chất lượng cảm quan cũng như dinh dưỡng của thực phẩm. Tiết kiệm năng lượng hiện nay là một trong những tính năng quan trọng nhất của các thiết bị chế biến thực phẩm điều này đòi hỏi chi phí đầu tư cao hơn. 1.1. Tính chất cảm quan và dinh dưỡng của thực phẩm: 1.1.1. Tính chất cảm quan. Đối với người tiêu dùng, những thuộc tính quan trọng nhất của thực phẩm chính là các tính chất cảm quan (trạng thái, mùi, vị, hình dạng và màu sắc). Điều này quyết định sở thích cá nhân đối với những sản phẩm cụ thể, đôi khi chỉ một vài khác biệt nhỏ trong một loạt các sản phẩm cùng loại cũng sẽ ảnh hưởng đến thị hiếu của người tiêu dùng. Mục tiêu của các nhà chế biến thực phẩm là cải thiện công nghệ nhằm lưu giữ cũng như tạo ra các giá trị cảm quan 17 mong đợi của thực phẩm đồng thời cũng giảm thiểu những hư hỏng đối với thực phẩm trong quá trình chế biến. 1.1.2. Trạng thái Một số thuộc tính trạng thái của thực phẩm được mô tả ở bảng 1.1. Trạng thái của thực phẩm được quyết định bởi hàm lượng ẩm và hàm lượng chất béo, loại cũng như khối lượng các cacbohydrate cấu trúc (cellulose, tinh bột, pectin) và protein. Những biến đổi về cấu trúc của thực phẩm là do sự thay đổi về hàm lượng ẩm, hàm lượng chất béo, sự hình thành cũng như phá vỡ của các hệ nhũ tương, sự thủy phân của các cacbohydrate, sự đông tụ hoặc thủy phân protein. Đặc trưng cơ bản Đặc trưng thứ cấp Thuật ngữ thông dụng Tính chất cơ học Độ cứng Mềm, chắc, cứng Độ liên kết Độ cứng Dễ vỡ vụn, dòn Đ ộ dai M ềm, dai Đ ộ dính Giòn, nhão, dính Đ ộ nhớt L ỏng, nhớt Độ đàn hồi Dẻo, dai 1.1.2.1.Mùi, vị Vị của thực phẩm bao gồm: mặn, ngọt, đắng và chua. Vị của thực phẩm được quyết định bởi thành phần của thực phẩm cũng như những chất điều vị được sử dụng. Vị của thực phẩm ít bị ảnh hưởng trong quá trình chế biến ngoại trừ một số quá trình như: quá trình hô h ấp của một số trái cây tươi, quá trình lên men. Th ực phẩm tươi chứa hỗn hợp phức tạp của các chất dễ bay hơi. Các chất này tạo nên mùi đặc trưng của sản phẩm. Trong quá trình chế biến những chất này có thể bay hơi làm giảm cường độ mùi của thực phẩm cũng như làm xuất hiện những mùi mới. Các hợp chất mùi cũng có thể được tạo ra do tác dụng của nhiệt, bức xạ ion hóa, oxy hóa hoặc do hoạt động của enzyme lên protein, chất béo và cacbohydrate. Ví dụ như sự thủy phân chất béo thành acid béo và biến đổi tiếp theo thành aldehyde, esters và rượu. Mùi mà chúng ta cảm nhận được là do sự kết hợp rất phức tạp của hàng trăm các chất tạo mùi. 1.1.2.2.Màu sắc Nhiều chất màu tự nhiên bị biến đổi trong quá trình chế biến nhiệt, do sự thay đổi của pH hoặc do oxy hóa trong quá trình bảo quản. Điều này dẫn đến thực phẩm chế biến bị mất đi màu sắc đặc trưng và làm giảm giá trị của thực phẩm. Các chất màu tổng hợp thường ổn định hơn đối với nhiệt, ánh sáng và sự thay đổi của pH môi trường do đó chúng thường được đưa vào thực phẩm để giữ màu sắc cho thực phẩm. 1.1.3. Tính chất dinh dưỡng Nhiều công đoạn chế biến không sử dụng nhiệt do đó ít ảnh hưởng hoặc không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Một số công đoạn đó bao gồm: trộn, làm sạch, phân loại, đông khô. Tuy nhiên trong nhiều công đoạn chế biến giá trị dinh dưỡng của thực phẩm bị biến đổi. Nhiệt là nguyên nhân chính gây ra những biến đổi về giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Nhiệt làm gelatin hóa tinh bột, làm đông tụ protein, các chất ức chế dinh dưỡng bị phá hủy dẫn đến tăng khả năng tiêu hóa. Tuy nhiên, nhiệt cũng phá hủy một số vitamin kém bền nhiệt, giảm giá trị sinh học của protein hoặc thúc đẩy quá trình oxy hóa chất béo. Oxy hóa là nguyên nhân quan trọng thứ hai đối với những biến đổi về giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Quá trình oxy hóa xảy ra khi thực phẩm tiếp xúc trực tiếp với không khí (như 18 trong quá trình nghi ền nhỏ hoặc sấy khô bằng khí nóng) hoặc do tác dụng của nhiệt, của enzyme oxy hóa. Ảnh hưởng chính của quá trình oxy hóa là: (1) Chất béo bị phân giải thành hydroperoxides và các phản ứng tiếp theo sẽ tạo thành các hợp chất carbonyl, hydroxy, các acid béo mạch ngắn hoặc một số độc tố trong dầu rán. (2) Phá hủy một số vitamin nhạy cảm với oxy. Vitamin A Phân hủy bởi tia cực tím, không khí B ền với nhiệt, thường không bị ảnh hưởng bởi nhiệt trong quá trình chế biến Vitamin D Tia cực tím làm tăng hàm lượng Vitamin E Phân hủy bởi mỡ ôi Vitamin K R ất ổn đ ịnh Vitamin C Phân h ủy bởi không khí, enzyme, tia cực tím, kim loại sắt và đồng Không b ền với nhiệt B ị phân hủy bởi kiềm, ổn định hơn trong môi trường acid Vitamin B và acid panthothenic B ền nhiệt h ơn Do đó trong quá trình chế biến, các biến đổi có lợi cần được phát huy và hạn chế các quá trình làm giảm giá trị dinh dương của thực phẩm. 1.2. Quá trình chế biến thực phẩm 1.2.1. Khái niệm về quá trình chế biến thực phẩm Quá trình chế biến thực phẩm bao gồm những bước tác động kỹ thuật lên nguyên liệu nhằm tạo ra sản phẩm mong muốn. Mỗi bước tác động lên nguyên liệu đều làm nguyên liệu thay đổi về mặt hình dạng, kích thước, thành phần hóa học, vi sinh vật, Các bước tác động kỹ thuật lên nguyên liệu không phải riêng lẻ mà liên hệ kế tiếp nhau từ khâu đầu đến khâu cuối. Mỗi bước tác động đó được coi là một quá trình nhỏ và gọi là một công đoạn. Trái cây  Rửa sạch  Phân loại  Gọt vỏ  Cắt lát  Trộn (thêm đường, nước)  Rót hộp  Ghép mí  Thanh trùng nhiệt  Sản phẩm đồ hộp trái cây cắt lát Sự kết hợp các công đoạn trong quá trình chế biến đồ hộp trái cây cắt lát 19 Trong các công đoạn việc sử dụng các máy móc thiết bị sẽ làm giảm chi phí lao động, tăng năng suất, đảm bảo tính đồng đều của sản phẩm và dễ dàng tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất. Công nghệ có ý nghĩa tổng hợp của các yếu tố sau đây : - Vật liệu và quá trình biến đổi của vật liệu - Phương pháp (quy trình) sản xuất - Công cụ sản xuất - Điều kiện kinh tế, tổ chức sản xuất 1.2.2. Khái niệm công nghệ gia công và công nghệ chế biến: Gia công là phương pháp biến đổi vật liệu từ trạng thái này sang trạng thái khác, nhưng chưa đạt được đến trạng thái cuối cùng cần yêu cầu của vật liệu hay của sản phẩm. Chế biến là phương pháp biến đổi vật liệu cho tới khi đạt được trạng thái của yêu cầu sử dụng hay yêu cầu thành phẩm. 1.2.3. Phân loại các phương pháp chế biến thực phẩm Theo trình tự thời gian (thu hoạch, bảo quản, chế biến, bảo quản thành phẩm, xử lý trước sử dụng) Theo trình độ sử dụng công cụ (thủ công, cơ giới, tự động hóa) Theo nguồn năng lượng sử dụng (tác nhân vật lý, nội năng) Theo tính chất liên tục (gián đoạn, bán liên tục, liên tục) Theo trạng thái ẩm của vật liệu (khô, ướt) Theo mục đích (chuẩn bị, khai thác, chế biến, bảo quản, hoàn thiện) Phân loại theo mục đích của quá trình - Quá trình chuẩn bị: là quá trình sử lý sơ bộ nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ti ếp theo ví dụ như quá trình loại trừ tạp chất, phân loại, tạo hình đun nóng - Quá trình khai thác : là quá trình làm giàu cấu tử có giá trị dinh dưỡng trong thực phẩm như quá trình cô đặc, kết tinh, chưng cất. ép - Quá trình chế biến: quá trình tác động vào nguyên liệu từ thực phẩm có chất lượng thấp trở thành thực phẩm chất lượng cao hơn. + Làm tăng giá trị cảm quan: giá trị cảm quan phụ thuộc vào : hình dạng, màu sắc, mùi, vị của thực phẩm. + Giữ được giá trị dinh dưỡng của thực phẩm + Làm tăng thời gian bảo quản : loại trừ vi sinh vật, một phần bào tử và enzyme chứa trong thực phẩm. 20 - Quá trình hoàn thi ện: quá trình bao gói tạo ra sản phẩm phù hợp như quá trình rót sản phẩm vào hộp, tạo dáng, tạo hình, dán nhãn - Quá trình bảo quản: làm hạn chế sự hao hụt giá trị dinh dưỡng của sản phẩm như quá trình làm l ạnh đông, thanh trùng Phân loại các quá trình công nghệ: - Quá trình cơ học: Quá trình tác động cơ học lên nguyên liệu làm thay đổi hình dạng, kích thước mà không làm thay đổi thà nh phần hóa học. VD: nghiền, chà xát, cắt, - Quá trình thủy lực cơ giới : Là quá trình cơ học nhưng tác động vào nguyên liệu dạng dịch lỏng sệt, VD: khuấy trộn, đồng hoá - Quá trình khuếch tán: Là quá trình chuyển vật chất từ pha này sang pha khác như quá trình hòa tan, quá trình k ết tinh, ngưng tụ bay hơi - Quá trình nhiệt: Là các quá trình đun nóng làm lạnh, thường là quá trình nhiệt kèm theo quá trình khuếch tán. VD : thanh trùng, sấy, rán - Quá trình hóa học và sinh học: Quá trình này tác động vào nguyên liệu tạo ra sản phẩm làm thay đổi cả tính chất, thành phần hóa học của nguyên liệu, tạo ra các sản phẩm mới. VD : lên men, enzyme thuỷ phân 1.3. Tính chất hệ thống của quá trình công nghệ thực phẩm Hệ thống = một tập hợp các phần tử (element) + t ập hợp mối quan hệ giữa các phần tử đó. Các phần tử cấu thành hệ thống có nhiệm vụ chuyển hoá các đại lượng vào của hệ thống (input) thành các đại lượng ra (output) của hệ thống (chức năng của hệ thống). ĐẠI LƯỢNG ĐẦU VÀO (INPUT) ĐẠI LƯỢNG ĐẦU RA (OUTPUT) PT 1 PT 5 PT 4 PT 3 PT 2 HỆ THỐNG CỤ THỂ 21 HỆ THỐNG TRỪU TƯỢNG y: các yếu tố bên ngoài x: các yếu tố bên trong X Y NGUYÊN LIỆU SP 1 PT 1 PT 6 PT 5 PT 3 PT 2 HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN PT 8 PT 7 PT 4 PT 9 SP 1 SP 1 NGUYÊN LIỆU SP 1 Hệ thống phương pháp I HỆ THỐNG LIÊN KẾT DC 1 SP 1 SP 1 DC 2 DC 3 DC 4 Hệ thống phương pháp II NGUYÊN LIỆU Vận chuyển SP 1 22 MỘT SỐ VÍ DỤ CÁ PT 1 PT 5 PT 4 PT 3 PT 2 H Ệ THỐNG CỤ THỂ CỦA CNSX BỘT CÁ, DẦU CÁ HẤP ÉP LÀM TƠI SẤY NGHIỀN SÀNG XỦ LÝ TÁCH D ẦU TINH CH Ế DẦU CÁ BỘT CÁ PT 6 PT 7 CÁ DẦU CÁ BỘT CÁ HỆ THỐNG TRỪU TƯ ỢNG CỦA CNSX BỘT CÁ, DẦU CÁ Vật lý Cơ lý Hoá h ọc Phân chia Thiết bị  t o 23 Quá trình lên men : Quá trình bao gói, định hình Mực khô Rửa Quá trình cơ lí, định hình Quá trình nhiệt Quá trình cơ lí Nướng Cán xé Tẩm gia vị Sấy Bao gói Sp P. ứ hoá học (a) P. ứ hoá học (b) Quá trình cơ lí P. ứ hoá học (c) Quá trình hóa lí a) - Phản ứng thuỷ phân -Phản ứng phân huỷ -Phản ứng caramen hóa -Phản ứng melanoidin -Phản ứng quinonamin -Phản ứng oxy hoá khử b) - Phản ứng hoá hợp -Phản ứng melanoidin -Phản ứng quinonamin c) - Ph ản ứng thuỷ phân -Phản ứng caramen hóa -Phản ứng melanoidin -Phản ứng quinonamin -Phản ứng oxy hoá khử LÊN MEN t o Sõ đồ hệ thống lên men muối chua rau quả [NaCl] yếm khí Axit lactic Glucoza Saccaroza Rau quả chua [đường] VSV Rau quả 24 LÊN MEN t o Sõ đồ hệ thống thuỷ sản lên men [NaCl] pH Quá trình thuỷ phân Pr Cơ học Sản phẩm lỏng (fish sauce)  Thuỷ sản Sản phẩm đặc (fish paste) Xử lý [E] Quá trình tạo màu Quá trình tạo mùi Quá trình lên men lactic (có thính) LÊN MEN t o Sõ đồ hệ thống lên men tôm chua yếm khí Quá trình thuỷ phân Pr Cõ học Tôm chua  Tôm Xử lý Quá trình tạo màu Quá trình tạo mùi Quá trình lên men lactic Axit lactic Đýờng (Saccaroza) VSV [...]... cú du) Trc: Vt liu cng v cú si (mớa) Khớ nộn: Vt liu cn trỏnh vũ nỏt (cỏc loi qu) 39 2.5.6 1 Mỏy ộp 2.5.6 1.1 Mỏy ộp thy lc lm vic giỏn on Thực phẩm Pittụng Ap lc Pittụng Van Van Van Dầu Máy ép thuỷ lực A: xi lanh máy nén B: xi lanh ép Sơ đồ nguyên tắc của quá trình ép thuỷ lực Cu to ca thit b bao gm mt bn ộp phớa trờn cú giỏ ộp Bn ộp ny c t trờn mt pittụng dch chuyn Trong xi lanh ca bn ộp cú t cht . Giáo trình Công nghệ thực phẩm 16 CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ngành công nghệ chế biến thực phẩm có nguồn. ngành chế biến thực phẩm. Chi chí năng lượng và nhân công đ ã ảnh hưởng nhiều đến công nghệ chế biến thực phẩm. Các nhà chế biến thực phẩm không còn tập