Môn công nghệ chế biến thực phẩm đề tài quá trình cô đặc bằng nhiệt

Môn: Công nghệ chế biến thực phẩm Đề tài: Quá trình đặc nhiệt GVHD: Trần Quyết Thắng Nhóm: 07 Trần Nguyễn Huỳnh Như – 2005211208 Châu Trọng Phúc – 2005210835 Huỳnh Dương Trọng Phúc – 2005210553 Hoàng Cao Hữu Phước – 2005211046 Nguyễn Thị Kiều Oanh – 2005210113 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2023 MỤC LỤC I Tìm hiểu chất, mục đích, phương pháp thực hiện, biến đổi q trình đặc nhiệt: .5 I.1 Cơ sở khoa học: I.2 Mục đích phạm vi thực hiện: I.3 Các biến đổi nguyên liệu: .6 I.4 Các yếu tố ảnh hưởng: I.4.1 Nhiệt độ sôi: I.4.2 Thời gian cô đặc: I.4.3 Độ ẩm không khí thiết bị đặc nhiệt: I.5 Phương pháp thực cô đặc: .9 I.5.1 Phương pháp cô đặc áp suất khí I.5.2 Phương pháp cô đặc đại: 10 II Xây dựng quy trình: .14 II.1 Quy trình sản xuất kẹo chuối 14 II.1.1 Sơ đồ công nghệ 15 II.2 Thực quy trình 15 II.2.1 Giai đoạn xử lý nguyên liệu .15 II.2.1.1 Mục đích cơng nghệ 15 II.2.1.2 Phương pháp thực biến đổi nguyên liệu 15 II.2.2 Giai đoạn nấu kẹo 16 II.2.2.1 Mục đích cơng nghệ .16 II.2.2.2 Phương pháp thực biến đổi nguyên liệu 16 II.2.3 Giai đoạn tạo hình đóng gói 16 II.2.3.1 Mục đích cơng nghệ 16 II.2.3.2 Phương pháp thực biến đổi nguyên liệu 16 III Thành tựu công nghệ áp dụng cho q trình đặc: 17 III.1 Giải pháp đặc nước tích hợp trình màng JEVA: 17 III.2 Các điểm bật công nghệ JEVA: 18 IV Q trình đặc chân khơng (Tiếng Anh): 21 IV.1 Bản tiếng anh: 21 IV.1.1 Sample preparation 21 IV.1.2 Ohmic vacuum concentration system: .22 IV.1.3 Ohmic vacuum concentration and ohmic atmospheric concentration .22 IV.2 Bản tiếng việt: 24 IV.2.1 Chuẩn bị mẫu: 24 IV.2.2 Hệ thống cô đặc chân không Ohmic: 24 IV.2.3 Nồng độ chân không Ohmic nồng độ khí Ohmic: .25 V TÀI LIỆU THAM KHẢO: 27 Lời mở đầu Công nghiệp thực phẩm ngành công nghiêp chuyên sản xuất chế biến sản phẩm thực phẩm nhờ áp dụng máy móc trang thiết bị đại.Từ nguyên liệu ban đầu để tạo sản phẩm phải trải qua nhiều trình chế biến phức tạp, cần phải nắm rõ biến đổi tính chất biến đổi vật lý hoá học sản phẩm để có phương pháp chế biến thích hợp Các trình chế biến nhiệt chủ yếu như: trình sấy, trình chưng cất, trình trích ly, trình đặc Mỗi q trình áp dụng cho loại thực phẩm khác Sau nhóm chúng em xin giới thiệu số ứng dụng q trình đặc nhiệt cơng nghệ chế biến thực phẩm vấn đề cần quan tâm I Tìm hiểu chất, mục đích, phương pháp thực hiện, biến đổi q trình đặc nhiệt: I.1 Cơ sở khoa học: Cô đặc nhiệt (hay đặc bốc hơi) q trình làm bay nước thực phẩm tác dụng nhiệt nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất khô thực phẩm Cần phân biệt khác hai q trình đặc sấy Trong q trình đặc nhiệt, ngun liệu đầu vào ln có dạng lỏng syrup, nước trái cây, sữa Nồng độ chất khô nguyên liệu thường dao động khoảng 10- 35% Sau q trình đặc, sản phẩm thu có dạng lỏng nồng độ chất khơ lên đến 80% Hiện có nhiều phương pháp khác để tách nước khỏi thực phẩm lỏng thẩm thấu ngược - sử dụng membrane (reverse osmosis), cô đặc lạnh đông (freeze concentration), cô đặc nhiệt Trong đó, phương pháp đặc nhiệt tốn nhiều chi phí lượng Tuy nhiên, ưu điểm vượt trội phương pháp cô đặc nhiệt hàm lượng chất khô thực phẩm sau q trình đặc tăng lên cao so với phương pháp tách nước khác I.2 Mục đích phạm vi thực hiện: Chuẩn bị: q trình đặc nhiệt có mục đích cơng nghệ chuẩn bị, giúp cho trình quy trình sản xuất thực dễ dàng đạt hiệu kinh tế cao Ví dụ: Trong cơng nghệ sản xuất trà hịa tan, dịch trích thu từ ngun liệu trà có nồng độ chất khô dao động khoảng 2,5-5,0% Người ta đặc bốc dịch trích đến nồng độ chất khơ 25-50% trước thực q trình sấy phun tạo sản phẩm bột trà hòa tan Như vậy, trình đặc dịch trích có mục đích chuẩn bị cho q trình sấy phun để diễn dễ dàng hơn, đồng thời tiết kiệm chi phí lượng tồn quy trình sản xuất Khai thác: q trình đặc nhiệt tách bớt nước khỏi thực phẩm, sản phẩm trở nên “nhẹ hơn” nồng độ chất dinh dưỡng sản phẩm gia tăng Ví dụ: Trong cơng nghệ sản xuất nước trái cô đặc, sữa cô đặc q trình đặc bốc làm tăng nồng độ chất dinh dưỡng sản phẩm Trong trường hợp này, mục đích cơng nghệ q trình đặc khai thác Bảo quản: q trình đặc nhiệt làm giảm hàm lượng nước tăng hàm lượng chất khơ sản phẩm Do đó, hoạt độ nước sản phẩm sau cô đặc giảm Đây yếu tố quan trọng gây ức chế hệ vi sinh vật sản phẩm góp phần kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Ví dụ: so sánh sữa tươi với sữa cô đặc nước trái nước trái đặc sản phẩm đặc có thời gian bảo quản lâu I.3 Các biến đổi nguyên liệu: Vật lý: q trình đặc, nhiều biến đổi vật lý xảy nguyên liệu hàm lượng chất khô tăng, độ nhớt tăng, tỷ trọng tăng Tuy nhiên, khối lượng thể tích nguyên liệu giảm đi, hoạt độ nước nguyên liệu giảm Cần lưu ý nồng độ chất khô nguyên liệu tăng lên theo thời gian đặc nhiệt độ sơi ngun liệu tăng theo Hóa học: tác dụng nhiệt q trình đặc, thành phần hóa học nguyên liệu phản ứng với bị phân hủy Ví dụ: Trong q trình đặc sữa, đường khử lactose acid amin có sữa phản ứng với để tạo thành hợp chất melanoidine Phản ứng Maillard làm giảm giá trị dinh dưỡng sữa, đồng thời làm cho sản phẩm bị sậm màu Trong q trình đặc, nước bốc nên giá trị pH thực phẩm thay đổi theo Tốc độ phản ứng hóa học xảy q trình đặc nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào giá trị nhiệt độ thời gian cô đặc Hóa lý: biến đổi hóa lý quan trọng q trình đặc nhiệt chuyển pha nước Nước tồn trạng thái lỏng nguyên liệu trước cô đặc chuyển sang trạng thái mơi trường bên ngồi Trong q trình đặc, xảy đơng tụ protein nguyên liệu nhiệt độ cô đặc cao đủ làm biến tính bất thuận nghịch protein Để hạn chế tượng này, nhà sản xuất cần tìm hiểu kỹ thành phần hóa học nguyên liệu chọn nhiệt độ cô đặc phù hợp Hóa sinh sinh học: đặc áp suất thường, nhiệt độ cô đặc cao (không thấp 100°C) nên enzyme nguyên liệu bị vô hoạt, nhiều vi sinh vật bị ức chế Các biến đổi hóa sinh sinh học gần khơng xảy Khi cô đặc áp suất chân không, nhiệt độ cô đặc thấp nên số enzyme vi sinh vật chịu nhiệt hoạt động cản lưu ý bào tử hoạt hóa nhiệt độ 70°C I.4 Các yếu tố ảnh hưởng: I.4.1 Nhiệt độ sôi: Trong thực q trình đặc thực phẩm, người ta gia nhiệt khối sản phẩm đến nhiệt độ sôi Sau nước sản phẩm bốc đến nồng độ chất khơ đạt nồng độ u cầu dừng q trình đặc đưa sản phẩm khỏi thiết bị - Nhiệt độ sôi sản phẩm phụ thuộc vào áp suất bề mặt, nồng độ chất khô tính chất lý hóa sản phẩm Áp suất bề mặt sản phẩm thấp nhiệt độ sơi sản phẩm thấp Do đó, tạo chân không thiết bị cô đặc làm giảm nhiệt độ sơi sản phẩm Đó là, cách thay đổi chân không để điều chỉnh điểm sôi Nồng độ chất khơ sản phẩm cao nhiệt độ sôi cao Bảng 2.3 Quan hệ độ chân không nhiệt độ sôi nước Độ chân không (mmHg) Nhiệt độ sôi (oC) 100 126 95 234 90 326 85 405 80 430 75 526 70 572,5 65 610 60 642 55 667,6 50 690 44,5 Trong q trình đặc, nồng độ chất khô tăng dần nên nhiệt độ sôi sản phẩm tăng B ng ả 2.4 Quan h ệgi ữ a nồồng đ ộchấất khồ nhiệt độ sồi 760 mmHg Nôồng độ châất khô (%) Nhiệt độ sôi 760 mmHg (oC) 55 102,4 60 103,5 65 104,5 70 105,5 75 107,5 Nhiệt độ sơi thấp tính chất thực phẩm bị biến đổi sinh tố bị tổn thất, màu sắc bị biến đổi, mùi thơm bị bay Nhiệt độ sơi thấp cịn làm giảm tốc độ ăn mịn kéo dài thời gian bền vật liệu làm thiết bị cô đặc I.4.2 Thời gian cô đặc: Là thời gian lưu lại sản phẩm thiết bị cô đặc cho bốc nước khỏi nguyên liệu để đạt đến độ khô yêu cầu Thời gian cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm việc thiết bị cường độ bốc sản phẩm Các thiết bị cho nguyên liệu vào, sản phẩm liên tục sản phẩm có cường độ bốc lớn thời gian lưu lại sản phẩm thiết bị ngắn I.4.3 Độ ẩm khơng khí thiết bị cô đặc nhiệt: Cường độ bốc sản phẩm phụ thuộc cường độ trao đổi nhiệt nóng sản phẩm bốc Cường độ trao đổi nhiệt đặc trưng hệ số truyền nhiệt q trình đặc Hệ số truyền nhiệt lớn, cường độ bốc cao I.5 Phương pháp thực đặc: Trong thực tế, có nhiều phương pháp để làm bay nước khỏi thực phẩm Tuy nhiên, phương pháp dựa nguyên tắc sau:  Làm bay nước cách gia nhiệt đến nhiệt độ sơi  Làm đóng băng nước tách chúng khỏi thực phẩm  Tách nước màng thẩm thấu ngược Dựa theo ngun tắc trên, q trình đặc thường tiến hành theo phương pháp: 1) Cô đặc áp suất khí (cổ điển) 2) Cơ đặc đại:  Cô đặc chân không  Cô đặc lạnh đông  Cô đặc thẩm thấu ngược I.5.1 Phương pháp đặc áp suất khí Phương pháp đặc áp suất khí dựa ngun tắc làm bay nước gia nhiệt Quá trình cô đặc thực điều kiện áp suất khí Nguyên liệu thực phẩm gia nhiệt đến nhiệt độ sơi Khi đó, nước bay nồng độ chất khô sản phẩm tăng dần theo thời gian cô đặc Tốc độ bay nước dịch cô đặc phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:  Diện tích tiếp xúc thực phẩm tác nhân gia nhiệt  Sự chuyển động thực phẩm thiết bị đặc  Tính chất thực phẩm Ngun lý q trình đặc theo ngun tắc làm bay nước Thời gian cô đặc phụ thuộc vào tốc độ bay Tốc độ bay cao thời gian đặc ngắn Trong điều kiện áp suất khí quyển, dịch có nhiệt độ sơi khoảng 100 oC Ở mơi trường có nhiệt độ cao, chất lượng thực phẩm dễ bị biến đổi Sản phẩm sau cô đặc thường bị sẫm màu, thay đổi mùi vị, tổn thất vitamin chất dinh dưỡng I.5.2 Phương pháp cô đặc đại:  Phương pháp cô đặc chân không Hiện nay, hầu hết sản phẩm thực phẩm cô đặc điều kiện chân không Đây phương pháp khắc phục nhược điểm phương pháp cô đặc áp suất khí Nhiệt độ sơi phụ thuộc vào áp suất mơi trường Khi áp suất thấp nhiệt độ sôi giảm Áp dụng nguyên lý này, áp suất mơi trường hạ thấp q trình cô đặc Thông thường, áp suất giảm đến mức đủ để nhiệt độ sôi nằm khoảng 45 – 70 oC tùy theo loại nguyên liệu mục đích cô đặc Việc giảm nhiệt độ sôi giúp hạn chế ảnh hưởng nhiệt độ cao đến chất lượng thực phẩm Tuy nhiên, nhiệt độ 45 – 70oC khoảng nhiệt độ thích hợp cho enzyme hoạt động Vì vậy, nguyên liệu trước cô đặc cần đun nóng đến 80 – 95oC thời gian ngắn Quá trình có mục đích vơ hoạt enzyme, ngăn ngừa enzyme hoạt động làm giảm chất lượng sản phẩm  Phương pháp cô đặc lạnh đông 10 Kiểm tra chất lượng cà chua Các nhà sản xuất tương cà phải lựa chọn loại cà chua có chất lượng cao cho sản phẩm Giống cà chua phát triển vượt trội chất lượng, màu sắc, kết cấu suất Tính xác yếu tố quan trọng, thay đổi đặc điểm nhỏ cà chua làm giảm mùi vị màu sắc sản phẩm Chuẩn bị Cà chua hái máy từ tháng đến tháng Trái thông thường chuyển qua nước từ xe tải vào máng kênh nghiêng Phương pháp rửa nước bảo vệ cà chua không bị dập chúng chuyển vào nhà máy Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ tra nhà nước phê duyệt xếp loại cà chua theo tiêu chuẩn Cà chua sơ chế, làm cắt nhỏ Tiếp theo, cà chua rửa đặt bồn kim loại nhằm bảo vệ cà chua diệt khuẩn  Nghiền Cà chua sau chế biến đưa vào máy xay cyclone để loại bỏ vỏ, hạt thịt Thịt nước ép loại bỏ khỏi lớp màng làm thành sốt cà chua, số bảo quản dạng paste để dùng sau nhiều năm Phối trộn nước Thịt cho vào bồn nấu làm nóng đến sơi Bọt không xuất cà chua tươi dùng, hạn chế số chất chống tạo bọt khí ga Số lượng xác chất tạo ngọt, giấm, muối, gia vị hương liệu thêm vào nồi Hầu hết loại gia vị thêm vào sớm trình nấu Đối với dầu gia vị dễ bay giấm phải trộn sau để tránh tình trạng bay mức Hành tỏi đặt túi riêng trộn với loại gia vị cắt nhỏ thêm vào phần thịt nghiền Muối đường thêm vào giai đoạn nấu nào, tốt thêm đường sau để tránh bị cháy Hỗn hợp nấu 30 - 45 phút đảo cánh khuấy lắp đặt nồi Nhiệt độ phải điều chỉnh cẩn thận để đảm bảo hấp thụ thành phần mà không bị chín  Nghiền mịn lần hai Sau nấu xong, hỗn hợp nước sốt cà chua qua máy nghiền lọc Thiết bị loại bỏ sợi hạt dư thừa thông qua màng lọc, tạo đồng mịn Sốt cà chua chuyển đến bể chứa trước tiếp tục xử lý Sốt cà chua xay nhiệt độ áp suất cao để đạt độ đặc mịn  Bài khí Sốt cà chua phải loại bỏ khơng khí để ngăn chặn q trình oxy hố làm biến màu tăng trưởng vi sinh vật Khơng khí dư cản trở q trình đóng hộp  Rót đầy Để phịng ngừa nhiễm khuẩn, tương cà chuyển từ bể tiếp nhận đến máy chiết rót nhiệt độ khơng thấp 190°F (88 °C) Các vật chứa rót đầy niêm phong để giữ độ tươi cho sản phẩm 13 Các vật chứa tương cà có nhiều kích cỡ hình dạng khác nhau, bao gồm chai 14 oz, lon No 10, túi bạc …để đa dạng hóa cung cấp cho khách hàng lẻ công ty lớn  Làm nguội Tương cà sau đóng chai phải làm nguội để tránh hương vị thơng qua q trình cháy ngún – tượng xảy tương cà nhiệt độ cao sau nấu xong Các vật chứa sốt cà chua làm lạnh khí lạnh nước lạnh  Dán nhãn đóng gói Cuối cùng, chai tương cà dán nhãn mã hóa thơng tin sản phẩm bao gồm thành phần, ngày địa điểm sản xuất thời hạn sử dụng Tương cà thường kiểm tra lại trước vận chuyển Tồn q trình sản xuất sốt cà chua thường từ hai đến ba tiếng  Kiểm soát chất lượng Một số chất bảo quản phổ biến kỷ 19 bao gồm natri benzoate, acid borax salicylic, acid benzoic formaldehyde, tất gây nguy hiểm cho sức khỏe tiêu thụ với số lượng lớn Một loạt luật Whole Foods năm 1906 cấm sử dụng chất bảo quản có hại Năm 1940, phủ Hoa Kỳ thiết lập "tiêu chuẩn ghi nhãn" cho sốt cà chua với thành phần cà chua Do đó, người tiêu dùng biết từ nhãn sản phẩm sản phẩm làm từ cà chua, nước sốt làm từ loại thực phẩm khác, bao gồm chuối, củ cải đường xoài Sản xuất Người trồng cà chua phải tuân theo quy định Cơ quan Bảo vệ Môi trường Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm đặt việc sử dụng phân bón thuốc trừ sâu Mối quan tâm ngày tăng thập kỷ cuối kỷ 20 dẫn đến việc sử dụng phân bón thuốc trừ sâu tự nhiên ngày tăng Kiểm tra nguyên liệu đầu vào cà chua, thành phần tất thiết bị chế biến tiếp xúc với sản phẩm điều cần thiết để đảm bảo sản phẩm cuối đạt chất lượng Sự oxy hóa tương cà làm tối màu sản phẩm, việc khí trình sản xuất ngăn chặn vấn đề Tuy nhiên, chai chứa sốt mở, q trình oxy hóa xảy Mặc dù tính axit nước sốt yếu tố bảo quản, nhà sản xuất khuyên chai tương mở, chúng nên bảo quản điều kiện mát (tủ lạnh) để tránh làm giảm màu sắc, hương vị chất lượng tương cà Để trì đồng màu sắc hương vị, nhà sản xuất xác định nồng độ chất rắn hoà tan cà chua hỗn hợp, khoảng phần ba độ axit hàm lượng đường sốt cà phụ thuộc vào lượng chất rắn hoà tan Vạch xác định từ A đến C phải phù hợp với nồng độ cụ thể Chất lượng tương cà đo lường tính qn vật lý nó, đề cập đến khả giữ nước nước sốt Tốc độ chảy tương cà chậm, chất lượng cao Chẳng hạn, Bostwick Consistometer, USDA khuyến nghị, đặt Điểm A B tốc độ dòng chảy 4inch (10 cm) 30 giây 68 OF (20OC) II Xây dựng quy trình: II.1 Quy trình sản xuất kẹo chuối 14 II.1.1 Sơ đồ công nghệ II.2 Thực quy trình II.2.1 Giai đoạn xử lý nguyên liệu II.2.1.1 Mục đích cơng nghệ Chuẩn bị: giai đoạn xử lý gồm nhiều công đoạn khác giữ vai trị giúp cho q trình chế biến kẹo sau trở nên dễ dàng tiết kiệm thời gian II.2.1.2 Phương pháp thực biến đổi nguyên liệu Quá trình cắt sợi: việc cắt sợi nguyên liệu giúp cho trình đảo trộn trở nên thuận lợi đồng thời giúp cho đường ngấm vào nguyên liệu trình chế biến 15 II.2.2 Giai đoạn nấu kẹo II.2.2.1 Mục đích cơng nghệ Chế biến: tác động lực học nguyên liệu trộn lên tạo thành khối đồng nhất, đồng thời việc gia nhiệt làm giảm dần độ ẩm khối kẹo để đưa đến độ ẩm thích hợp để tạo thành kẹo chuối Hồn thiện: q trình nấu kẹo phần đường khối kẹo bị caramel hóa tạo màu tạo hương góp phần gia tăng mặt cảm quan cho kẹo Bảo quản: việc kẹo nấu lên tác dụng nhiệt độ cao giúp tiêu diệt vi sinh vật đồng thời độ ẩm thấp giúp hạn chế phản ứng thủy phân đường, chúng góp phần làm gia tăng thời gian bảo quản cho kẹo II.2.2.2 Phương pháp thực biến đổi ngun liệu Q trình hịa tan đường: q trình đường hịa tan với nước nhiệt độ vừa phải để đường hịa tan khơng bị cháy, tạo thành dung dịch đồng đem nấu với nguyên liệu khác để tạo thành kẹo, việc hòa tan đường phải diễn triệt để nhằm hạn chế tượng bị lại đường Quá trình đảo trộn để hỗn hợp nghỉ: trình nguyên liệu phải đảo trộn tay sau nghỉ nhằm tạo điều kiện cho đường thấm vào ngun liệu Cơ đặc: q trình hỗn hợp gia nhiệt trở lại để giảm dần độ ẩm hỗn hợp kẹo khiến cho khối kẹo dần trở nên đặc Trong trình không nên thực với nhiệt độ cao để tránh làm cho kẹo bị cứng phải đảo tay để tránh kẹo bị cháy Nước cốt chanh thêm vào hỗn hợp để tăng lượng đường khử tạo phản ứng nghịch đảo đường hạn chế tượng bị lại đường cho hỗn hợp kẹo II.2.3 Giai đoạn tạo hình đóng gói II.2.3.1 Mục đích cơng nghệ Hồn thiện: giai đoạn nhằm tăng tính thẩm mỹ cho viên kẹo, tạo kích thước hình dạng hồn chỉnh cho viên kẹo Bảo quản: Kẹo đóng gói hạn chế xâm nhập vi sinh vật từ bên ngồi qua gia tăng thời gian bảo quản sản phẩm kẹo II.2.3.2 Phương pháp thực biến đổi ngun liệu Q trình đổ khn cắt tạo hình: sau kẹo nấu đạt đổ vào khn lớp khn lót lớp màng bọc thực phẩm quét lớp dầu để dễ dàng tách kẹo khỏi khuôn sau kẹo nguội Sau kẹo nguộ cắt tạo thành khối kẹo với kích thước vừa phải Quá trình đóng gói: kẹo sau cắt bọc lại bao bì ghép mí để tránh yếu tố từ môi trường xâm nhập vi sinh vật, loài động vật khác giúp gia tăng thời hạn bảo quản cho kẹo 16 III Thành tựu công nghệ áp dụng cho q trình đặc: III.1 Giải pháp đặc nước tích hợp q trình màng JEVA: Cơng nghệ JEVA thích hợp với đặc điểm sản xuất rau theo mùa vụ quy mô nhỏ lẻ, phù hợp với lực sản xuất kinh doanh doanh nghiệp chế biến rau vừa nhỏ Việt Nam Để tăng sức cạnh tranh với đối thủ quốc tế xuất rau quả, loại rau có đặc tính thời vụ cao, vào thị trường lớn, nhiều tiềm xa, cách phải chuyển hướng vào việc sản xuất sản phẩm chế biến, thay xuất tươi Mặt khác, việc phát triển công nghệ chế biến giải tình trạng “được mùa – giá” nan giải mà sản phẩm nông nghiệp Việt Nam thường gặp phải Một giải pháp sản xuất nước cô đặc, thực tế cho thấy cơng nghệ đặc nhiệt (ngoại nhập) khó thích hợp để áp dụng Việt Nam, phần lớn nhà máy chế biến qui mô nhỏ lẻ, vùng ngun liệu khơng tập trung có nhiều biến động Cơng nghệ đặc nước tích hợp q trình màng JEVA (cơng nghệ đặc dịch mẫn cảm nhiệt nhiệt độ thấp áp suất thường) có khả khắc phục nhược điểm cơng nghệ cô đặc nhiệt với ưu điểm chủ chốt chế biến nhiều loại nước khác nhau, tăng tính linh hoạt cho hệ thống chế biến, đảm bảo khả vận hành hiệu tăng hiệu đầu tư Cốt lõi công nghệ dựa trình màng cho phép chế biến nước điều kiện nhiệt độ thường nên tạo sản phẩm có chất lượng cao, giữ hương vị tự nhiên nước đạt lượng chất khô cao (trên 70°Brix) Một đặc điểm bật khác công nghệ khơng sử dụng loại q trình màng định mà tích hợp q trình màng khác vào giai đoạn đặc khác để phát huy tối đa ưu điểm trình hạn chế nhược điểm chúng để sản xuất nước đặc có lượng chất khơ cao điều kiện áp suất khơng q cao Chi phí đầu tư thiết bị chi phí lượng giảm thiểu Các q trình màng tiến hành điều kiện nhiệt độ không cao, thích hợp áp dụng đặc nước Q trình vi lọc (MF) thường sử dụng để lọc dịch nước trước đưa vào hệ thống cô đặc thẩm thấu ngược (RO) Nếu sử dụng q trình RO đặc đến tối đa 30-35°Brix với áp suất làm việc 60 bar Nồng độ dịch cần đặc lớn áp suất thẩm thẩu lớn làm giảm đáng kể suất lọc hiệu đặc Vì thế, tính kinh tế q trình đặc dùng công nghệ RO giảm mạnh muốn thu nhận sản phẩm có nồng độ chất khơ lớn 30-35°Brix Muốn thu sản phẩm dịch cô đặc chất lượng cao hơn, dùng phương pháp đặc nhiệt để thực giai đoạn cô đặc Thông thường, cơng nghệ đặc nhiệt đưa sản phẩm có nồng độ chất khơ khoảng 60-65°Brix Tuy nhiên, đặc nhiệt có nhược điểm tiêu thụ lượng lớn làm thay đổi tính chất cảm quan (thay đổi màu, mùi hương tự nhiên) chất dinh dưỡng sản phẩm tác dụng nhiệt Nếu ứng dụng trình chưng cất màng (MD) tiếp tục chế biến dịch cô đặc sơ thu từ q trình RO, hồn tồn thu sản phẩm dịch cô đặc 85 °Brix So sánh với q trình đặc khác, q trình MD thể nhiều ưu điểm: lượng tiêu hao thấp so với chưng cất thẩm thấu ngược thấm bốc; giữ lại lượng đáng kể định 17 cấu tử hồ tan, khó bay bơi; tượng fouling nhỏ nhiều so với MF, UF, RO NF; không gian dành cho nhỏ nhiều so với chưng cất thông thường; áp suất làm việc thấp nhiều so với q trình màng thơng thường khác; nhiệt độ làm việc thấp nhiều so với q trình bốc thơng thường Do thiết bị MD nhỏ gọn nhiều đưa sản phẩm có chất lượng cao so với thiết bị cô đặc nhiệt Điểm cốt lõi công nghệ JEVA đưa cách kết hợp tối ưu trình màng khác ứng dụng bước cô đặc khác hệ thống chung, nhằm đưa sản phẩm có chất lượng cao tiết kiệm lượng tiêu thụ giảm chi phí thiết bị Hiện tại, giới chưa ghi nhận có hệ thống tích hợp MF-RO-MD ứng dụng qui mô công nghiệp bán công nghiệp sản xuất nước cô đặc Với cơng nghệ JEVA, nhóm nghiên cứu cung cấp giải pháp tồn diện cơng nghệ thiết bị hoàn chỉnh để sản xuất dịch nước cô đặc, chế biến dịch mẫn cảm nhiệt đạt chất lượng xuất III.2 Các điểm bật công nghệ JEVA: (1) Sản phẩm công nghệ JEVA tạo có chất lượng cao: - Cơng nghệ JEVA đặc nước thơng qua phương pháp tách nước từ dịch thực nhiệt độ thấp (dưới 42 °C) nên giữ vitamin, chất khoáng hương vị tự nhiên nguyên liệu đạt chất lượng xuất vào thị trường khó tính châu Âu, Mỹ, Nhật … - Sản phẩm nước đặc có nồng độ chất khơ cao (khoảng 70°Brix) nên, giảm thể tích vận chuyển, bảo quản nhiệt độ thường thời gian dài (không cần qua trùng, tiệt trùng, bảo quản lạnh) không cần dùng chất bảo quản (2) Tạo giá trị gia tăng đa dạng hóa sản phẩm cho hoa Việt Nam, chế biến từ nguyên liệu giá thành thấp thành sản phẩm xuất có giá trị cao Ví dụ 1kg dưa hấu khơng đạt tiêu chuẩn xuất dạng tươi, giá 2000đ - 4000đ; 1kg nước dưa đặc giao dịch thị trường quốc tế có giá dao động từ 250.000 – 400.000đ (3) Cơng nghệ JEVA chế biến nhiều loại nước hệ thống máy móc: Với hệ thống thiết bị vận hành với nhiều qui trình khác để chế biến nhiều loại nước khác nhau, vậy, tăng hiệu sản xuất, không lệ thuộc vào mùa vụ, vận hành hệ thống quanh năm (4) Công nghệ JEVA triển khai qui mô vừa nhỏ đảm bảo tính kinh tế, khơng thiết gắn với vùng nguyên liệu loại định (5) Tính động cơng nghệ JEVA cao: tích hợp vào container đưa đến vùng khác để vận hành 18 Hình 3.1 Hệ thống thiết bị đặc 40 JEVA cô đặc nước nhiều sản phẩm Điểm sáng tạo cơng nghệ JEVA lựa chọn q trình MD cho bước đặc thứ Như q trình RO đảm nhiệm vai trị đặc sơ nước quả, xử lý dịch ép nồng độ thấp, lượng nhiều Sau khỏi thiết bị RO, dịch nước giảm đáng kể lượng đưa vào xử lý tiếp thiết bị MD Trong thiết bị MD, nước bốc vận chuyển qua màng Dịch cịn lại có nồng độ chất tan ngày cao Khác hẳn so với trình RO, trình MD thực động lực chênh lệch áp suất Vậy nên vận hành q trình MD áp suất thường mà thu dịch đặc có nồng độ chất tan cao (trên 80°Brix) Khi kết hợp q trình RO MD vậy, vận hành thiết bị RO áp suất không cao nhiệt độ thường Như giảm đáng đáng kể giá thành chế tạo thiết bị RO nhu cầu tiêu thụ lượng bơm cao áp Thông thường, thiết bị RO làm việc áp suất lớn 60 bar có giá cao 2,5 lần so với thiết bị RO làm việc áp suất 60 bar Nếu dùng q trình RO đặc nước tới nồng độ chất khô 50°Brix cần dùng chênh lệch áp suất 120bar Hơn nữa, công nghệ JEVA dùng hệ thống thiết bị cô đặc để chế biến dịch ép nhiều loại khác với tính chất hố lý khác sản xuất nước đặc có nồng độ chất tan cao đồng thời giữ thành phần hương khoáng chất tự nhiên nước Ví dụ nước ép chanh dây thường có nồng độ chất tan nằm khoảng 12-17°Brix tương đối đục có chứa nhiều xơ từ ruột Nước ép vải có độ 19 cao thường có nồng độ chất tan nằm khoảng 14-16°Brix tương đối đục Nếu dùng công nghệ đặc nhiệt, khác biệt tính chất ngun liệu dẫn tới việc thay đổi kích thước thiết bị đặc Như có nghĩa khơng thể tiến hành q trình đặc hiệu dịch chanh dây dây chuyền thiết bị thiết kế cho nguyên liệu dịch vải Ưu điểm công nghệ JEVA cho phép tăng đáng kể độ linh động hệ thống thiết bị biến động nguyên liệu đầu vào Bên cạnh việc phát triển cơng nghệ đặc tiên tiến, nhóm nghiên cứu hướng tới việc thiết kế, chế tạo triển khai công nghệ dạng hệ thống thiết bị, giải trở ngại thiết kế kỹ thuật Do đặc điểm thiết bị công nghệ màng nhỏ gọn nhiều so với thiết bị cô đặc nhiệt, nhóm nghiên cứu tích hợp thiết bị vào container, tăng tính linh động mặt địa lý hệ thống thiết bị, hệ thống thiết bị vận chuyển đến nhiều địa điểm khác để làm việc Các công ty chế biến hoa qui mơ nhỏ th thiết bị thuộc sở hữu công ty khác thời gian định để sản xuất theo mùa vụ mà không thiểt phải đầu tư mua hệ thống thiết bị khơng có nhu cầu vận hành thời gian dài Thêm vào đó, cơng nghệ triển khai qui mơ nhỏ vừa, nên hệ thống thiết bị thiết kế nhiều qui mô khác phù hợp với lực sản xuất doanh nghiệp độ ổn định nguyên liệu đầu vào Nhờ đặc điểm trên, cơng nghệ JEVA đặc biệt thích hợp để triển khai áp dụng sở chế biến rau Việt Nam với quy mô nhỏ, khơng có nguồn ngun liệu ổn định Khi doanh nghiệp sản xuất ổn định hiệu quả, sản phẩm chất lượng cao đảm bảo ổn định xách thu mua bao tiêu sản phẩm cho người nông dân Đáng ý công nghệ JEVA khơng sử dụng hố chất có nhu cầu lượng thấp so với q trình đặc nhiệt Ngoài ra, vận hành, hệ thống thiết bị thải lượng nhỏ nước có lẫn đường hoa nước Lượng nước thải pha loãng để đưa vào xử lý với nước thải sinh hoạt sở sản xuất dẫn vào bể phốt sở chế biến Như vậy, việc vận hành hệ thống thiết bị không gây tác động bất lợi cho môi trường 20 Hình 3.2 Quy trình sản xuất nước nhiều sản phẩm cô đặc công nghệ JEVA IV Quá trình đặc chân khơng (Tiếng Anh): IV.1 Bản tiếng anh: Efficacy of Ohmic Vacuum Concentration for orange juice concentrates and their physicochemical properties under different voltage gradients IV.1.1 Sample preparation A sample of navel oranges (Citrus sinensis) was purchased from a local market (Guri Market, Guri-si, Gyeonggi-do, Korea) The oranges were peeled and squeezed using a juice extractor (HR1895/74, 250 Watts, BR 125, Philips Electronics Ltd.) Squeezed orange extracts were filtered through a mesh (test sieve, 1.0 mm, #18) The initial moisture content of the orange extracts was estimated as 7,87 kg water/kg dry solid via oven drying at 105◦C for 24 h The extracts were then packaged into a polyethylene pouch (200 g per pouch), frozen, and stored at −60◦C until use The extracts were thawed by immersion in water at 15◦C before OAC and OVC treatment 21 IV.1.2 Ohmic vacuum concentration system: Fig shows a custom-developed OVC system in our laboratory The primary components of the OVC system consisted of an ohmic cell, ti-tanium electrodes, variable AC power supply (HCS-2SD50; HanchangTrans, Busan, Korea), a cylindrical stainless steel vacuum chamber (Ø 290 × 400 mm), a digital balance (CB-3000, A&D Co., Ltd., Seoul, Korea), a cold trap condenser at −105◦C (HC31110, GYROGEN Co., Ltd, Daejeon, Korea), a vacuum pump (EWS 50, Geunpoong Power Tool Inc., Seoul, Korea), pressure regulator (IRV20-LC10GN, SMC, Tokyo, Japan), and a proportional-integral-derivative (PID) controller (ITC-100VH, INK BIRD, Shenzhen, China) The vacuum chamber was made of stainless steel (316 grade) to ensure mechanical integrity at high temperatures under a vacuum The top closure was made of a thick acrylic plate to ensure electrical insulation of the thermocouple, electrical power supply wire, and RS-232 data cable A rectangular ohmic cell was custom-made using Teflon (80× 80× 250 mm) Titanium electrodes were fixed at both ends of the ohmic cell The customized ohmic cell was placed on a digital balance to measure the weight reduction during the concentration process The pressure regulator was connected to a vacuum pump to maintain an appropriate vacuum level (27 kPa) A K-type thermocouple with a needle sheath was installed at the center of the ohmic cell A variable AC power supply provided voltage gradients of 15, 20, 25, and 30 V/cm The target ohmic concentration temperature was controlled using the on/off function of the PID controller with a resolution of ±0,5◦C The temperature, voltage, and current data were documented in a data acquisition (DAQ) system (34970A, Keysight, Santa Clara, CA, USA) and were utilized for process control IV.1.3 Ohmic vacuum concentration and ohmic atmospheric concentration 22 The orange juice extract (200 g) was transferred to an ohmic cell In this study, k-type thermocouples with a mineral-insulated stainless needle sheath (KMQSS-062U-12, Omega Engineering, Stamford, CT, USA) were used for temperature monitoring and process control This enabled stable temperature monitoring under an alternating voltage gradient because mineral insulation minimized electrical noise In a previous study of ohmic heating (Zell, Lyng, Morgan, & Cronin, 2009), a stainless-steel needle sheath thermocouple showed a stable temperature reading as well as a rapid response Thermocouple were fixed to the ohmic cell at the geometric center of filled extracts depending on the final concentration of and kg water/dry solid The experimental design for measuring the final concentration was determined based on a review article (Salehi, 2020), which investigated the rheological behavior of various fruit concentrates In that review article, most fruit concentrates had a total solid content of 20–50◦Brix In this study, the target concentrations of orange juice samples were 20 and 40◦Brix, which corresponded to a final moisture content of and kg water/kgdry solid, respectively In the OVC treatment, the orange extract was ohmically heated to a concentration temperature of 66◦C under a vacuum of 27 kPa and different voltage gradients (15, 20, 25, and 30 V/cm) Subsequently, the orange extract was concentrated from an initial moisture content of 7.87 kg water/kg dry solid to a final moisture content of and kg water/kg dry solid The concentration temperature of OVC was determined by considering the boiling point elevation of the orange concentrate In this study, it was assumed that the boiling point of orange concentrate increased from 67◦C at kg water/kg dry solid to 69◦C at kg water/kg dry based on the work of Gabas, Sobral, Cardona-Alzate, Telis, and Telis-Romero (2008) Therefore, the resolution of the PID controller was set to ±3◦C at a target temperature of 66◦C In OAC, the samples were ohmically heated to 100◦C at atmospheric pressure (101,325 kPa) and different voltage gradients (15, 20, 25, and 30 V/cm) After all treatments, the concentrated orange extracts were chilled in ice water for 30 The experimental design and sequence of OAC and OVC are provided as a flow chart in Fig 23 IV.2 Bản tiếng việt: Hiệu cô đặc chân không Ohmic nước cam đặc tính chất hóa lý chúng gradient điện áp khác IV.2.1 Chuẩn bị mẫu: Một mẫu cam (Citrus sinensis) mua từ chợ địa phương (Guri Market, Gurisi, Gyeonggi-do, Korea) Cam gọt vỏ vắt máy vắt nước trái (HR1895/74, 250 Watts, BR 125, Philips Electronics Ltd.) Dịch chiết cam vắt lọc qua lưới (sàng thử nghiệm, 1,0 mm, #18) Độ ẩm ban đầu dịch chiết cam ước tính 7,87 kg nước/kg chất rắn khơ thơng qua q trình sấy khơ 105oC 24 Các chất chiết xuất sau đóng gói vào túi polyetylen (200g/túi), đơng lạnh bảo quản -60 oC 24 Các chất chiết xuất sau đóng gói vào túi polyetylen (200g/túi), đông lạnh bảo quản -60oC sử dụng Dịch chiết rã đông cách ngâm nước 15oC trước xử lý OAC OVC IV.2.2 Hệ thống đặc chân khơng Ohmic: Hình cho thấy hệ thống OVC phát triển tùy chỉnh phịng thí nghiệm chúng tơi Các thành phần hệ thống OVC bao gồm 24 tế bào điện trở, điện cực ti tanium, nguồn điện xoay chiều thay đổi (HCS-2SD50; HanchangTrans, Busan, Korea), buồng chân khơng hình trụ thép khơng gỉ (Ø 290 × 400 mm), cân kỹ thuật số (CB-3000, A&D Co., Ltd., Seoul, Korea), bình ngưng bẫy lạnh -105 oC (HC31110, GYROGEN Co., Ltd, Daejeon, Korea), máy bơm chân không (EWS 50, Geunpoong Power Tool Inc., Seoul, Korea), điều chỉnh áp suất (IRV20-LC10GN, SMC, Tokyo, Japan) điều chỉnh tỷ lệ, điều khiển đạo hàm tích phân (PID) (ITC100VH, INK BIRD, Thâm Quyến, Trung Quốc) Buồng chân không làm thép không gỉ (loại 316) để đảm bảo tính tồn vẹn học nhiệt độ cao môi trường chân không Nắp làm acrylic dày để đảm bảo cách điện cho cặp nhiệt điện, dây cấp điện cáp liệu RS-232 Một tế bào ohmic hình chữ nhật tùy chỉnh Teflon (80× 80×250 mm) Các điện cực titan cố định hai đầu tế bào ohmic Tế bào ohmic tùy chỉnh đặt cân điện tử để đo khối lượng giảm q trình đặc Bộ điều chỉnh áp suất kết nối với máy bơm chân khơng để trì mức chân khơng thích hợp (27kPa) Một cặp nhiệt điện loại K có vỏ kim lắp đặt trung tâm tế bào điện trở Một nguồn điện xoay chiều thay đổi cung cấp gradien điện áp 15, 20, 25 30 V/cm Nhiệt độ nồng độ điện trở mục tiêu kiểm soát cách sử dụng chức bật/tắt điều khiển PID với độ phân giải ±0,5oC Dữ liệu nhiệt độ, điện áp dòng điện ghi lại hệ thống thu thập liệu (DAQ) (34970A, Keysight, Santa Clara, CA, USA) sử dụng để kiểm sốt quy trình IV.2.3 Nồng độ chân khơng Ohmic nồng độ khí Ohmic: Dịch chiết nước cam (200g) chuyển vào tế bào điện trở Trong nghiên cứu này, cặp nhiệt điện loại k có vỏ kim khơng gỉ cách điện khống chất (KMQSS-062U-12, Omega Engineering, Stamford, CT, USA) sử dụng để theo dõi nhiệt độ kiểm sốt q trình Điều cho phép theo dõi nhiệt độ ổn định gradient điện áp xoay chiều lớp cách điện khống giảm thiểu tiếng ồn điện Trong nghiên cứu trước gia nhiệt điện trở (Zell, Lyng, Morgan, & Cronin, 2009), cặp nhiệt điện vỏ kim thép không gỉ cho thấy khả đọc nhiệt độ ổn định phản ứng nhanh Cặp nhiệt điện cố định vào tế bào điện trở tâm hình học chất chiết làm đầy tùy thuộc vào nồng độ cuối kg nước/chất rắn khô Thiết kế thử nghiệm để đo nồng độ cuối xác định dựa báo đánh giá (Salehi, 2020), điều tra hành vi lưu biến loại trái cô đặc khác Trong đánh giá đó, hầu hết loại trái đặc có tổng hàm lượng chất rắn từ 20–50oBrix Trong nghiên cứu này, nồng độ mục tiêu 25 mẫu nước cam 20 40oBrix, tương ưng với độ ẩm cuối kg nước/kg chất rắn khô tương ứng Trong phương pháp xử lý OVC, dịch chiết cam gia nhiệt điện trở đến nhiệt độ cô đặc 66 oC chân không 27 kPa gradient điện áp khác (15, 20, 25 30 V/cm) Sau đó, dịch chiết cam từ độ ẩm ban đầu 7,87 kg nước/kg chất rắn khô đến độ ẩm cuối kg nước/kg chất rắn khô Nhiệt độ cô đặc OVC xác định cách xem xét độ cao điểm sôi chất cô đặc màu da cam Trong nghiên cứu này, giả định điểm sôi tinh chất màu cam tăng từ 67 oC kg nước/kg chất rắn khô lên 69oC kg nước/kg chất khô dựa cơng trình nghiên cứu Gabas, Sobral, Cardona-Alzate, Telis Telis-Romero (2008) Do đó, độ phân giải điều khiển PID đặt thành ±3oC nhiệt độ mục tiêu 66oC Trong OAC, mẫu gia nhiệt điện trở đến 100 oC áp 26 suất khí (101,325 kPa) gradient điện áp khác (15, 20, 25 30 V/cm) Sau tất phương pháp xử lý, dịch chiết cam cô đặc làm lạnh nước đá 30 phút Thiết kế thử nghiệm trình tự OAC OVC cung cấp dạng lưu đồ Hình V TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1) https://voer.edu.vn/m/co-dac/cd3a2e84 2) https://www.foodnk.com/cac-phuong-phap-co-dac-trong-cong-nghe-thucpham.html 3) https://congnghiepsinhhocvietnam.com.vn/tin-tuc/t2427/cac-phuong-phapco-dac-trong-cong-nghe-thuc-pham.html 4) https://ftec.com.vn/3661/cac-phuong-phap-co-dac-trong-cong-nghe-thucpham.html 5) https://sciencevietnam.com/quy-trinh-san-xuat-tuong-ca-ketchup/ 27