Thiết kế phân xưởng sản xuất dịch xốt cà chua đậm đặc đóng chai năng suất 500 lít/ giờ

Dịch xốt cà chua cô đặc là một trong những sản phẩm chính của công nghiệp đồ hộp rau quả, được coi là bán chế phẩm vì nó được dùng để chế biến các loại đồ hộp khác như đồ hộp xốt các loạ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT DỊCH XỐT

CÀ CHUA ĐẬM ĐẶC ĐÓNG CHAI

NĂNG SUẤT 500 LÍT/GIỜ

GVHD: TS LÊ ĐỨC TRUNG SVTH: NGÔ TRỊNH NGỌC NGÂN

S K L 0 0 8 4 8 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 12/2021

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là cơ hội tốt cho sinh viên khoa Hóa học và thực phẩm nắm vững kiến thức đã học, tiếp cận với thực tế thông qua việc tính toán, lựa chọn quy trình & các thiết bị với số liệu cụ thể Đây là cơ sở để sinh viên dễ dàng nắm bắt công nghệ và giải quyết những vấn đề kỹ thuật tổng hợp một cách nhanh chóng Đồ án tốt nghiệp bổ sung thêm nhiều kinh nghiệm và kiến thức, đưa sinh viên đến gần hơn với thực nghiệm phục vụ cho công việc sau này

Trước tiên, chúng tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn thầy TS Lê Đức Trung đã chỉ dẫn tận tình trong quá trình thực hiện luận án Dù thầy rất bận những vẫn không ngần ngại chỉ dẫn, giúp đỡ chúng tôi suốt toàn bộ khóa luận Một lần nữa chúng tôi chân thành cảm ơn thầy

và chúc thầy dồi dào sức khoẻ

Đồng thời chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng người

đã giảng dạy bộ môn Quá trình và thiết bị trong Công nghệ Hóa học & thực phẩm Môn học này giúp chúng tôi nắm được các kiến thức cơ bản về các quá trình và thiết bị, định hướng đi cho chúng tôi, để chúng tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ

Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô khác trong bộ môn đã giúp đỡ, cho chúng tôi những ý kiến tư vấn bổ ích trong quá trình hoàn thành đồ án này Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp nên trong đồ án còn khá nhiều thiếu sót, chúng tôi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp chỉ dẫn của quý thầy cô

Một lần nữa xin gửi đến Thầy Cô, bạn bè cùng những anh chị, người em tại khoa Công Nghệ Thực Phẩm nói riêng và Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung lời cảm ơn chân thành và tốt đẹp nhất!

TP Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 12 năm 2021

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN III LỜI CAM ĐOAN IV MỤC LỤC V TÓM TẮT XIII

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu đề tài 1

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

6 Bố cục 2

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 4

1.1 Tổng quan về đồ hộp 4

1.1.1 Lịch sử đồ hộp 4

1.1.2 Vai trò của ngành đồ hộp 5

1.1.3 Phân loại đồ hộp 6

1.2 Tổng quan về nguyên liệu cà chua 6

1.2.1 Nguồn gốc 6

1.2.2 Hình thái sinh học 7

1.2.3 Thời vụ trồng trọt 9

1.2.4 Thành phần hóa học của quả cà chua 10

1.2.5 Lợi ích 11

1.3 Nước 11

1.4 Tiêu chuẩn sản phẩm 12

1.4.1 Tiêu chuẩn cà chua dạng paste 12

1.4.2 Tiêu chuẩn đồ hộp cà chua cô đặc 13

1.5 Quá trình cô đặc 14

1.5.1 Định nghĩa 14

1.5.2 Các phương pháp cô đặc 14

1.5.3 Bản chất của sự cô đặc 15

1.5.4 Phân loại thiết bị cô đặc 16

1.5.5 Ứng dụng của cô đặc 16

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT XỐT CÀ CHUA CÔ ĐẶC 17

2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất xốt cà chua cô đặc 17

2.2 Thuyết minh quy trình 17

2.3.1 Phân loại, lựa chọn 17

2.3.2 Làm sạch 18

2.3.3 Xé tơi 19

2.3.4 Đun nóng 19

2.3.5 Chà 19

2.3.6 Cô đặc 20

2.3.7 Xử lý bao bì 20

2.3.8 Chiết rót vô trùng, ghép nắp 21

2.3.9 Thanh trùng 21

2.3.10 Làm nguội, bảo ôn 22

CHƯƠNG 3 LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 23

3.1 Dữ kiện ban đầu 23

3.2 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 lít nguyên liệu ban đầu 23

3.2.1 Quá trình phân loại, lựa chọn 23

3.2.2 Quá trình làm sạch 24

3.2.3 Xé tơi 24

3.2.4 Đun nóng 24

3.2.5 Chà 24

3.2.6 Cô đặc 24

3.2.7 Chiết rót, ghép nắp 24

3.2.8 Thanh trùng, làm nguội 24

3.3 Tính toán cân bằng sản phẩm cho một ngày 24

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA 26

4.1 Cơ sở lựa chọn hệ thống thiết bị cô đặc 26

4.2 Cân bằng vật chất 27

4.2.1 Tổng lượng hơi thứ bốc lên 27

4.2.2 Nồng độ cuối của dung dịch 27

4.2.3 Nhiệt độ và áp suất của nồi 27

4.2.4 Nhiệt độ tổn thất do nồng độ 28

4.2.5 Nhiệt độ tổn thất do áp suất thủy tĩnh 29

4.2.6 Nhiệt độ tổn thất do đường ống 30

4.2.7 Nhiệt độ tổn thất của cả hệ thống 30

4.2.8 Nhiệt độ chênh lệch có ích của từng nồi và của cả hệ thống 30

4.3 Cân bằng nhiệt lượng 31

4.3.1 Nhiệt dung riêng 31

4.3.2 Cân bằng nhiệt lượng 31

4.4 Tính toán thiết bị chính 33

4.4.1 Tính bề mặt truyền nhiệt 33

4.4.2 Tính buồng đốt 38

4.4.3 Tính buồng bốc 43

4.4.4 Tính đường kính ống dẫn 47

4.4.5 Tính bề dày lớp cách nhiệt 50

4.4.6 Tính toán mặt bích: 53

4.4.7 Tính tai treo 54

4.4.8 Kính quan sát 56

4.4.9 Tổng kết các thông số kích thước thiết bị chính 56

4.5 Tính toán thiết bị phụ 59

4.5.1 Tính thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu 59

4.5.2 Thiết bị ngưng tụ 59

4.5.3 Các kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ Baromet 60

4.5.4 Chọn bơm 63

4.5.5 Tổng kết kích thước của các thiết bị phụ 69

CHƯƠNG 5 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ KHÁC PHÙ HỢP CHO DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 70

5.1 Thiết bị làm sạch 70

5.2 Thiết bị xé tơi 70

5.3 Thiết bị đun nóng 71

5.4 Thiết bị chà 71

5.5 Thiết bị thanh trùng 72

5.6 Thiết bị đóng chai 72

5.7 Thiết bị vận chuyển 72

5.8 Thiết bị làm sạch bao bì thủy tinh 73

CHƯƠNG 6 TÍNH DIỆN TÍCH LẮP ĐẶT THIẾT BỊ VÀ SƠ ĐỒ NHÀ PHÂN XƯỞNG .74

CHƯƠNG 7 TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT 76 7.1 Cân bằng nước 76

7.1.1 Lượng nước dùng trong quy trình sản xuất 76

7.1.2 Lượng nước vệ sinh thiết bị, phân xưởng và sinh hoạt của nhân công 76

7.1.3 Tổng lượng nước được sử dụng trong một ngày 76

7.2 Cân bằng điện 76

CHƯƠNG 8 DỰ TÍNH GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 78

8.1 Tính kinh tế nhân công 78

8.1.1 Lương cơ bản cho công nhân 78

8.1.2 Tính toán phụ cấp làm thêm giờ 78

8.1.3 Tổng chi phí nhân công 79

8.2 Chi phí đầu tư 79

8.2.1 Chi phí đầu tư mặt bằng xây dựng và trang thiết bị 79

8.2.3 Chi phí sản xuất 80

KẾT LUẬN 82

1 Kết luận 82

2 Kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây cà chua 8

Hình 1.2 Lá cà chua 8

Hình 1.3 Sự thay đổi màu sắc quả cà chua từ quả non đến quả chín 9

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất xốt cà chua cô đặc 17

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g cà chua 10

Bảng 1.2 Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT 11

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn cà chua dạng paste 12

Bảng 3.1 Tổn thất qua các quá trình 23

Bảng 3.2 Khối lượng nguyên liệu hao hụt qua các công đoạn 25

Bảng 4.1 Áp suất, nhiệt độ của hơi đốt và hơi thứ ở mỗi nồi [4] 28

Bảng 4.2 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ 29

Bảng 4.3 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh 30

Bảng 4.4 Hiệu số nhiệt độ có ích của từng nồi 31

Bảng 4.5 Độ chênh lệch lượng hơi thứ 33

Bảng 4.6 Bảng giá trị A 35

Bảng 4.7 Giá trị t1 35

Bảng 4.8 Bảng tổng kết tính Ψ tại các nồi 36

Bảng 4.9 Bảng kết quả q2 và qtb 37

Bảng 4.10 Bảng kết quả h 37

Bảng 4.11 Sai số nhiệt độ hữu ích 38

Bảng 4.12 Vận tốc hơi thứ và vận tốc lắng 44

Bảng 4.13 Số liệu ống dẫn hơi đốt 51

Bảng 4.14 Số liệu ống dẫn hơi thứ 51

Bảng 4.15 Số liệu ống dẫn dung dịch vào 52

Bảng 4.16 Thông số mặt bích ống dẫn 53

Bảng 4.17 Bảng tổng kế các thông số kích thước thiết bị chính 56

Bảng 4.18 Thông số của thiết bị ngưng tụ Baromet 63

Bảng 4.19 Bảng kích thước các thiết bị phụ 69

Bảng 6.1 Diện tích các thiết bị 74

Bảng 6.2 Diện tích kho trong phân xưởng 75

Bảng 7.1 Điện năng được sử dụng cho một mẻ nguyên liệu 77

Bảng 8.1 Chi phí đầu tư thiết bị 79

Bảng 8.2 Các khoảng chi phí đầu tư 80

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

S : Bề dày vật liệu, m

λ : Hệ số dẫn nhiệt, W/(m.K)

α : Hệ số tỏa nhiệt, W/(m2.K)

ρ : Khối lượng riêng, kg/m3

C : Nhiệt dung riêng, J/(kg.K)

M : Khối lượng riêng, kg

TÓM TẮT

Để tài tiến hành thiết kế phân xưởng sản xuất dịch xốt cà chua đậm đặc đóng chai với năng suất 500 lít/h Vấn đề đặt ra là việc sử dụng hiệu quả năng lượng cho quá trình sản xuất nhưng vẫn đảm bảo năng suất Trong luận án này, sẽ giới thiệu một cách tổng quan về đồ hộp, cà chua, lợi ích đối với cuộc sống và sức khỏe con người Để thiết kế một phân xưởng sản xuất thực phẩm, đầu tiên, chúng tôi xây dựng quy trình công nghệ sản xuất và giải thích mục đích, các biến đổi, cách thực hiện từng công đoạn Sau đó, chúng tôi tính toán cân bằng vật liệu cho quá trình sản xuất, lựa chọn và tính toán thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc dịch cà chua Dựa vào quy trình sản xuất, lựa chọn và tính toán các thiết bị phụ phù hợp với năng suất từng công đoạn Tính cân bằng năng lượng, diện tích và thiết kế sơ đồ nhà phân xưởng sản xuất Dựa vào đó, chúng tôi tính toán giá thành cho sản phẩm, hoàn thiện một bản thiết kế phân xưởng sản xuất thực phẩm

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việc nấu ăn hằng ngày khiến mọi người tốn kém nhiều thời gian để chế biến, mọi người thường tận dụng các sản phẩm đóng hộp bán sẵn trên thị trường khi họ hạn hẹp thời gian hoặc bận rộn Do đó, công nghệ đồ hộp thực phẩm phát triển mạnh có ý nghĩa lớn trong việc cải thiện cuộc sống Các sản phẩm đóng hộp giúp tiết kiệm thời gian nấu nướng, hỗ trợ tạo ra các món ăn đủ dinh dưỡng và mùi vị là một lựa chọn tốt để giải quyết nhu cầu thực phẩm cho các vùng, thành phố, địa phương thiếu thực phẩm Ngoài ra các sản phẩm này còn hỗ trợ cung cấp thực phẩm cho các đoàn du lịch, thám hiểm và cho quốc phòng

Công nghiệp ngày càng phát triển, nhu cầu về thức ăn nhanh ngày càng tăng Do đó ngành công nghệ thực phẩm cũng phát triển không ngừng, nhu cầu về sản phẩm ngày càng phong phú Trên cơ sở đó, quy trình sản xuất luôn được cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn Vấn đề đặt ra là việc sử dụng hiệu quả năng lượng cho quá trình sản xuất nhưng vẫn đảm bảo năng suất

Cà chua là một thực phẩm giàu vitamin, khoáng chất và các loại dưỡng chất quan trọng bao gồm vitamin A, vitamin C và vitamin K vitamin B6, folate và thiamin Ngoài ra, chúng còn là nguồn thực phẩm giàu kali, mangan, magiê, can xi, phốt pho và đồng, chất xơ và protein Đặc biệt, trong thành phần cà chua còn có một số hợp chất hữu cơ như lycopene, quercetin, kaempferol, lutein, zeaxanthin, carotenoid và bioflavonoid, axit coumaric và axit chlorogenic, sắt… góp phần đặc biệt vào lợi ích sức khoẻ tổng thể mà cà chua có thể mang lại cho sức khoẻ - sắc đẹp con người Ngoài ra, những thành phần này đều là chất dinh dưỡng có lợi trong việc

chống lại sự oxy hóa, giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và ung thư

Dịch xốt cà chua cô đặc là một trong những sản phẩm chính của công nghiệp đồ hộp rau quả, được coi là bán chế phẩm vì nó được dùng để chế biến các loại đồ hộp khác như đồ hộp xốt các loại, nước xốt của đồ hộp thịt, cá, rau, để làm nguyên liệu nấu nướng Do cà chua có rất nhiều lợi ích nên sản phẩm từ cà chua ngày càng nhiều

Để sản xuất sốt cà chua cô đặc có nồng độ cao cần tiêu hao nhiều năng lượng cho quá trình

cô đặc (bốc hơi nước, tăng nồng độ dung dịch) Việc tiết kiệm năng lượng cho quá trình này được quan tâm hàng đầu Với mục tiêu đó, đồ án này thực hiện thiết kế phân xưởng sản xuất sốt cà chua cô đặc với nguyên liệu ban đầu là trái cà chua chín mang lại giá trị thương mại và lợi ích cho người nông dân, phát triển kinh tế

2 Mục tiêu đề tài

Thông qua việc tính toán, lựa chọn quy trình và các thiết bị với số liệu cụ thể để xây dựng thiết kế một phân xưởng sản xuất thực phẩm Sử dụng hiệu quả năng lượng cho quá trình sản xuất nhưng vẫn đảm bảo năng suất, giá trị thương mại và kinh tế

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Thiết kết một phân xưởng sản xuất dịch xốt cà chua đậm đặc với năng suất 500 lít/h

Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng quy trình công nghệ Tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp với từng công đoạn Tính toán cân bằng năng lượng, dự tính giá thành sản phẩm Vẽ thiết

bị cô đặc, hệ thống dây chuyền của phân xưởng, mặt bằng phân xưởng

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về nguyên liệu, sản phẩm, công nghệ và thiết bị chế biến sốt cà chua;

- Xây dựng quy trình công nghệ chế biến;

- Tính toán cân bằng vật liệu cho quá trình sản xuất;

- Tính toán thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc dịch cà chua;

- Lựa chọn các thiết bị khác phù hợp cho dây chuyền sản xuất, gồm: máy rửa, cắt, ép hoặc chà, phối trộn, định lượng, đóng chai, thanh trùng; các thiết bị vận chuyển giữa các công đoạn (bơm, băng tải, vít tải )

- Tính cân bằng năng lượng cho phân xưởng sản xuất;

- Tính diện tích lắp đặt thiết bị và vẽ sơ đồ nhà phân xưởng sản xuất

- Dự tính giá thành sản phẩm

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học: Làm cơ sở khoa học trong việc thiết kế các phân xưởng công nghệ

cô đặc các sản phẩm của ngành công nghệ thực phẩm Khẳng định được vai trò quan trọng của khoa học kỹ thuật nói chung và kỹ thuật cô đặc nói riêng trong việc thu hoạch, chế biến và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm

Ý nghĩa thực tiễn: Đề tàu này giúp xây dựng thiết kế phân xưởng quy mô công nghiệp để ứng dụng vào thực tiễn sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời hỗ trợ phát triển kinh tế nông nghiệp, phát triển đất nước

6 Bố cục

Đề tài này bao gồm 8 chương:

- Chương 1: Tổng quan nguyên liệu và sản phẩm

- Chương 2: Xây dựng quy trình công nghệ chế biến

- Chương 3: Tính toán cân bằng vật liệu cho quá trình sản xuất

- Chương 5: Lựa chọn các thiết bị phụ

- Chương 6: Tính cân bằng năng lượng cho phân xưởng sản xuất

- Chương 7: Tính diện tích lắp đặt thiết bị và vẽ sơ đồ nhà phân xưởng sản xuất

- Chương 8: Dự tính giá thành sản phẩm

Ngoài ra còn có các phần Mở Đầu, Mục Lục, Danh sách hình, Danh sách bảng, Phụ lục, Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ

100oC

Lọ được làm kín hoàn toàn, không cho không khí lọt vào, bằng cách xiết chặt nắp li-e Với phương pháp như vậy, Appert đã thành công trong việc bảo quản một số thực phẩm; ông cho rằng việc bảo quản này có hiệu quả là do đã ngăn cách được thực phẩm trong lọ với không khí bên ngoài lọ Nghiên cứu quá trình Appert, nhà bác học Gay-Lussac đi đến kết luận rằng quá trình thối hỏng trong thực phẩm chủ yếu là một quá trình oxi hóa, và có thể ngăn ngừa quá trình này bằng cách đuổi hết không khí trong lọ (có đựng thực phẩm) ra Giả thuyết này được thừa nhận cho tới khoảng năm I860, Louis Pasteur xác định một cách chính xác sự hư hỏng thực phẩm là do vi khuẩn Bằng các thí nghiệm về xử lý nhiệt, ông phát hiện ra rằng vi sinh vật mới là nguyên nhân đích thực làm hư hỏng thực phẩm, ông cũng kết luận được rằng: nếu tiêu diệt được vi sinh vật thì có thể bảo quản thực phẩm dài ngày, trong các bao bì thích hợp ông đặt ra từ "Pasteurization", có nghĩa là xử lý nhiệt cho thực phẩm ở nhiệt độ đủ cao để tiêu diệt

đa số vi sinh vật có mặt trong thực phẩm, nước và không khí; đồng thời ngăn chặn không cho

vi sinh vật thâm nhập vào thực phẩm đựng trong bao bì, bằng cách ghép nắp bao bì thật kín [14]

Tại nước Anh, Thomas Saddington tiếp cận được nguyên lý chung của phương pháp Appert trong khi đi du lịch nước Pháp, là người đầu tiên ở Anh mô tả kỹ thuật đóng hộp thực phẩm vào năm 1807 Một người Anh khác là Peter Durand vào nãm 1810 đã phát minh kỹ thuật đóng thực phẩm vào bao bì sắt tráng thiếc Người xây dựng ngành đóng hộp quả, với quy mô công nghiệp, ở Mỹ vào nãm 1817 là William Underwood, người sáng lập ra Công ty William Underwood ngày nay, một người cũng đã tu nghiệp về kỹ thuật tại nước Anh Những cuộc nội chiến ở Mỹ, rồi đại chiến thế giới lần thứ nhất (1914-1918), với nhu cầu khổng lồ về thực phẩm

dự trữ, đã tạo điều kiện thúc đẩy công nghiệp đồ hộp phát triển mạnh mẽ Cuộc đại chiến thế giới lần thứ hai (1939-1945) có tác dụng thúc đẩy ngành công nghiệp đồ hộp phát triển về cả hai phương diện: kỹ thuật và quy mô Hiện nay, chủng loại và phạm vi của công nghiệp đóng hộp thực phẩm đều là khổng lồ, với hơn 350 dạng sản phẩm khác nhau và sản lượng hàng năm

là hàng chục triệu tấn [14]

Chế biến thực phẩm nhiệt là một trong những kỹ thuật bảo quản được sử dụng rộng rãi nhất nhằm tăng thời hạn sử dụng của thực phẩm dễ hỏng Đóng hộp là một quy trình lâu đời vẫn đang được sử dụng để bảo quản trái cây, rau, sữa, thịt, thịt gia cầm, vv Các loại thực phẩm theo mùa như một số loại trái cây và rau quả có thể được cung cấp trong suốt cả năm bằng cách đóng hộp Mối quan tâm chính trong ngành công nghiệp đồ hộp là sự tiêu diệt vi khuẩn Clostridium botulinum, đặc biệt là trong trường hợp thực phẩm có axit thấp Bào tử C botulinum là mầm bệnh chống nhiệt và tạo ra độc tố chết người nếu được phép phát triển [15]

1.1.2 Vai trò của ngành đồ hộp

Trong thế kỷ qua, thực phẩm đóng hộp rất phổ biến trên thị trường quốc tế vì tính tiện lợi,

dễ vận chuyển và có thời hạn sử dụng lâu dài Từ những năm 1980, hơn 45 triệu tấn thực phẩm đóng hộp đã được sản xuất trên toàn thế giới và hơn một nửa trong số đó có chứa trái cây và rau quả Trung Quốc xuất khẩu hơn 10 triệu tấn rau quả đóng hộp, trị giá khoảng 12 tỷ đô la

Mỹ [14]

Ngành công nghiệp đồ hộp thực phẩm phát triển mạnh có ý nghĩa to lớn cải thiện được đời sống của nhân dân, giảm nhẹ việc nấu nướng hàng ngày Giải quyết nhu cầu thực phẩm các vùng công nghiệp, các thành phố, địa phương thiếu thực phẩm, cho các đoàn du lịch, thám hiểm và cung cấp cho quốc phòng Góp phần điều hòa nguồn thực phẩm trong cả nước Tăng nguồn hàng xuất khẩu, trao đổi hàng hóa với nước ngoài

Thực phẩm đóng hộp có thời hạn sử dụng lâu do được tiệt trùng và ngăn cách với môi trường bên ngoài bằng các hộp kín (hộp kim loại, hộp thủy tinh và giấy nhôm) Vì vậy, thực phẩm không bị ô nhiễm bởi không khí bên ngoài và vi sinh vật Bảo quản kín ảnh hưởng trực tiếp đến thời hạn sử dụng của các sản phẩm đóng hộp Do đó niêm phong chất lượng cao sẽ giúp thực phẩm đóng hộp có thời hạn sử dụng dài hơn, trong khi niêm phong chất lượng thấp làm cho thực phẩm có thời hạn sử dụng ngắn Hầu hết các thực phẩm đóng hộp được bảo quản kín bằng máy niêm phong, và quy trình được kiểm soát chặt chẽ)

1.1.3 Phân loại đồ hộp

Sản lượng đồ hộp hiện nay của cả thế giới hơn 100 tỷ hộp mỗi năm Nước tiêu thụ nhiều

đồ hộp nhất là Mỹ, chiếm khoảng 50% sản lượng đồ hộp của cả thế giới

Hiện nay trên thế giới đã sản xuất ra hơn 1000 mặt hàng về đồ hộp thực phẩm Các nước sản xuất đồ hộp phát triển như Mỹ, Nga, Đức, Nhật, Trung Quốc, Hà Lan, Anh, Úc… Trong

đó có tới 50 nước sản xuất đồ hộp truyền thống với các đặc sản của mình như Nga có trứng cá

và cua hộp, Nhật Bản có các đồ hộp hải sản, Pháp có cá Trích và dăm bông hộp, Úc và Hà Lan

có thịt bò bơ sữa hộp, Nam Phi và Malaysia có dứa hộp…

Tại Việt Nam, hiện nay chúng ta đã thử nghiệm sản xuất hàng trăm mặt hàng đồ hộp thực phẩm và đã đưa vào sản xuất ổn định trên 50 mặt hàng khác nhau trong đó có nhiều mặt hàng được xuất khẩu như cá hồng và lươn hun khói ngâm dầu; chuối, dứa, cam và nhãn nước đường; dưa chuột dầm giấm; vài loại thịt và hoa quả đóng hộp khác…

Phân loại đồ hộp căn cứ vào nguồn nguyên liệu chủ yếu, gồm có:

+ Đồ hộp thủy sản hải sản

+ Đồ hộp rau quả

Phân loại dựa trên bao bì, gồm có các loại đồ hộp:

+ Đồ hộp bao bì sắt tây

+ Đồ hộp bao bì thủy tinh

+ Đồ hộp bao bì cao phân tử

+ Đồ hộp bao bì khác

1.2 Tổng quan về nguyên liệu cà chua

1.2.1 Nguồn gốc

Cây cà chua có tên khoa học: Lycopersicum esculentum Miller, họ cà Solanacea là loại rau

ăn trái rất được ưa thích vì phẩm chất ngon và dễ chế biến [9] Quả ban đầu có màu xanh, chín ngả màu từ vàng đến đỏ Cà chua có vị hơi chua và là một loại thực phẩm bổ dưỡng, giàu vitamin C và vitamin A

Phân loại theo khoa học:

1.2.2 Hình thái sinh học

Cà chua trồng được trên nhiều loại đất, song thích hợp nhất vẫn là đất pha cát, nhiều chất mùn hay đất phù sa, đất bồi giữ ẩm và thoát nước tốt Cà chua trồng tốt trên đất lúa hay trồng sau cây họ hành tỏi Đất thích hợp có pH = 6,0 – 6,5, đất chua phải bón thêm vôi Ngày nay,

cà chua được trồng khắp nơi trên thế giới, và là một trong những loại rau trái được trồng nhiều nhất

Cây cà chua thuộc họ cây bạch anh, có chiều cao từ 1 - 4 mét, thuộc nhóm cây thân mềm, nằm bò trên đất hoặc leo trên thân cây khác và có mùi xạ hương đặc trưng Cây mọc và phát triển nhanh, có rễ nông, hệ thống rễ không phát triển rộng và không ăn sâu vào đất Cuống lá dài, gốc lá hình trái tim và đỉnh nhọn Hoa thường mọc thành chùm, có mùi thơm và có màu trắng hồng [12]

Hình 1.1 Cây cà chua

Hình 1.2 Lá cà chua Quả của cà chua cây được coi là một quả mọng có thịt tròn có hình trứng đến hình elip Trái cây xuất hiện đơn lẻ hoặc theo nhóm từ ba đến mười hai quả Màu da mịn có thể thay đổi

từ vàng, vàng cam, cam, đỏ tím đến đỏ sẫm Thịt quả có màu vàng kem, màu cam nhạt hoặc hơi đỏ, và có thạch với các hạt màu cam hoặc tím đậm Trong quá trình sinh trưởng, quả thay đổi màu sắc từ xanh sang tím, đỏ, hổ phách hoặc vàng Sự trưởng thành của trái đạt từ 21 đến

27 tuần kể từ giai đoạn ra hoa tùy vào điều kiện sinh trưởng

Về cấu tạo, quả cà chua có 80-95% cùi quả và dịch quả, 4-10% vỏ và lõi, 2-7% hạt Hạt cà chua chứa 30-55% protein 17-20% lipit Dầu cà chua rất thích hợp để ăn và dùng cho mục đích

kỹ thuật [14]

Cách phân biệt tốt nhất về độ chín của quả là màu da, quả non có màu xanh, lúc chín chuyển sang đỏ vàng, tím hoặc đỏ Trong quá trình phát triển của quả, sự thay đổi màu sắc bắt đầu từ đỉnh quả, với phần thịt gần đài hoa là phần cuối cùng có sự thay đổi màu sắc

Hình 1.3 Sự thay đổi màu sắc quả cà chua từ quả non đến quả chín theo thứ tự từ trái sang phải

Cà chua có rất nhiều giống với quả có dạng hình (tròn, thon, dài, dẹt), bề mặt quả (nhẵn, có múi), màu sắc (đỏ, cam, vàng), kích thước và công dụng (ăn tươii, làm xốt, nước quả, đồ hộp ) khác nhau Quả cà chua chất luợng tốt thể hiện ở kích thước vừa phải, thành quả dày, ít hạt, độ khô cao (6-8%) [13]

1.2.3 Thời vụ trồng trọt

Cà chua thường được trồng 3 thời vụ:

- Vụ đông xuân: Cà chua được gieo hạt vào tháng 10 đến tháng 11 dương lịch và thời gian thu hoạch là khoảng 3 tháng tính từ thời điểm gieo hạt, tức vụ đông xuân chúng ta có thể thu hoạch cà chua vào khoảng tháng 1 - 2

- Vụ xuân hè: Hạt cà chua được gieo vào khoảng tháng 12 đến tháng 1 dương lịch

- Vụ hè thu: Gieo hạt vào tháng 6, tháng 7 dương lịch và có thể thu hoạch trong khoảng thời gian tháng 9 - 10 dương lịch

Mùa thu hoạch cà chua cho phẩm chất tốt nhất là đúng vào thời gian nóng của những tháng

hè [11] Vào các thời điểm khác, cà chua thường nhạt hơn nên nhiều người dùng thay thế bằng

cà chua hộp Vào mùa hè, cà chua được hái chín trên cây và đưa ra thị trường Mùa đông, cà chua được hái khi còn xanh và có thể bảo quản lâu Khi mang bán, cà chua xanh thường được thêm ethylen để trở thành màu đỏ nhưng cà vẫn còn cứng và cần được bảo trong tủ lạnh để tránh hư hỏng

Cà chua được chế biến dưới nhiều dạng:

Cà chua đóng hộp có thể để dành dùng quanh năm, thường có nhiều muối và cung cấp nhiều năng lượng Để tránh ngộ độc, cà chua hộp cần được nấu kỹ trước khi ăn và không nên dùng những hộp có dấu hiệu bị phồng lên vì có thể bị nhiễm vi khuẩn botulinum rất độc

Cà chua phơi nắng hoặc sấy khô gói riêng hay với dầu ăn

Cà chua dưới dạng bột nhão đã được nấu chín, loại bỏ bớt nước, đựng trong hộp hay ống Nước xốt cà chua là cà chua được nấu sơ qua, loại bỏ bớt nước, thêm gia vị

Nước cà chua đóng hộp cũng rất thông dụng Tất cả các sản phẩm trên đều được khử trùng bằng sức nóng Các loại nước xốt chế biến từ cà chua thường được cho thêm nhiều đường, muối và chất béo nên rất hấp dẫn khi ăn

1.2.4 Thành phần hóa học của quả cà chua

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g cà chua

Vitamin K µg 7,9

Thành phần dinh dưỡng cà chua có nhiều chất xơ ở vỏ và hạt, nhiều vitamin A, B, folacin

và rất nhiều vitamin C ở phần chất lỏng chung quanh hạt Một quả cà chua cỡ trung bình chỉ cung cấp khoảng 25 calori, nhưng có chứa trong đó 20mg vitamin C và 360mcg vitamin A dưới dạng beta caroten

Nước trong cà chua chiếm khoảng 94%, nước tồn tại chủ yếu dưới dạng nước tự do trong dịch bào, một lượng nước rất nhỏ ở dạng nước liên kết trong nguyên sinh chất, gian bào và màng tế bào Nước tự do đóng vai trò như là dung môi hòa tan các chất như đường, vitamin, chất màu, acid hữu cơ

1.2.5 Lợi ích

Ngoài công dụng như một thực phẩm, cà chua còn có vài tác dụng tốt trong việc phòng ngừa bệnh tật Nghiên cứu tại đại học Harvard cho thấy đàn ông ăn cà chua bốn lần một tuần

có thể giảm nguy cơ ungthư tuyến nhiếp hộ tới 20% và cà chua nấu chín tỏ ra có công hiệu hơn

cà chua sống Sự kiện này đượcgiải thích là nhờ có chất bioflavonoid, tương tự như beta caroten, có trong cà chua Cũng có nhận xét rằng sở dĩ người Hawai ít bị ung thư dạ dày, người Norway ít bị ung thư phổi đều là nhờ họ ăn nhiều cà chua Điều chắc chắn là cà chua có nhiều kali nên rất tốt cho những người cao huyết áp phải uống thuốc lợi tiểu, mất kali

Trong cà chua có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho cơ thể như carotene, lycopene, vitamin và kali Tất cả những chất này đều rất có lợi cho sức khoẻ con người Đặc biệt cái loại vitamin B, vitamin C và beta-carotene giúp cơ thể chống lại quá trình oxy hoá, giảm thiểu nguy cơ tử vong do bệnh tim mạch và ung thư

1.3 Nước

Trong tất cả các ngành công nghiệp, nước là thành phần không thể thiếu, dù ít hay nhiều thì nước vẫn đóng vai trò vô cùng quan trong

Nước được dùng trong công nghệ sản xuất thực phẩm phải là nước sạch, đáp ứng được tất

cả các chỉ tiêu quy định của quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt QCVN 02:2009/ BYT do Bộ Y Tế ban hành năm 2009 Hoặc có thể hiểu nước sạch là nước hợp vệ sinh - không màu, không mùi, không vị lạ, không chứa các thành phần gây nguy hiểm, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người

Bảng 1.2 Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT

Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa cho phép

Mùi vị - Không có mùi vị lạ

1.4.1 Tiêu chuẩn cà chua dạng paste

Cà chua cô đặc là cà chua dạng paste, là dạng cà chua đã qua quá trình chần, chà và phối trộn với các phụ gia

Yếu tố chất lượng

Cà chua cô đặc phải có mùi, vị của cà chua cô đặc, có màu đỏ và phải có kết cấu đồng nhất (phân bố đều), đặc trưng của sản phẩm

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn cà chua dạng paste

Chỉ tiêu kiểm tra chất lượng Tiêu chuẩn Tham khảo

5308:2008

Hình dạng

– Không có tạp chất lạ – Không có hạt hay mảnh vụn hạt cà chua

T.Flat Sour Pore Formers 50

Thermophilic anaerobic 60%

1.4.2 Tiêu chuẩn đồ hộp cà chua cô đặc

Bao bì bên ngoài

Bao bì phải nguyên vẹn, có nhãn hiệu ghi rõ các mục: tên sản phẩm, tên thương hiệu, nhà phân phối, cơ sở sản xuất, ngày sản xuất, hạn sử dụng, khối lượng tịnh, thành phần

Bao bì không bị nứt, mẻ, nắp bao bì vẫn nguyên vẹn không bị phồng hay móp

Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh)

Thu dung môi ở dạng nguyên chất (cất nước)

Cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư), trong hệ thống một thiết bị cô đặc (nồi), hay trong hệ thống nhiều thiết bị cô đặc Quá trình có thể gián đoạn hay liên tục Hơi bay ra trong quá trình cô đặc thường là hơi nước, gọi là “hơi thứ” - thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hóa hơi lớn nên được sử dụng làm hơi đốt cho các nồi cô đặc Nếu “hơi thứ” được sử dụng ngoài dây chuyền cô đặc gọi là “hơi phụ”

1.5.2 Các phương pháp cô đặc

1.5.2.1 Cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi

Cô đặc một nồi chỉ dùng khi năng suất thấp và khi không dùng hơi thứ làm chất tải nhiệt

để đun nóng Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt, do đó, có ý nghĩa về mặt sử dụng nhiệt Trong hệ thống thiết bị cô đặc nhiều nồi đầu tiên thường làm việc ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, các nồi sau làm việc ở áp suất chân không [6] Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt Số nồi không nên quá lớn vì nó làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi Người ta có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp; đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế

1.5.2.2 Cô đặc liên tục và gián đoạn

Cô đặc liên tục: cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn Có thể được điều khiển tự động nhưng hiện chưa có cảm biến đủ tin cậy Đối với mỗi nhóm thiết bị, ta đều có thể thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngoài, có hoặc không có ống tuần hoàn Tuỳ theo điều kiện kỹ thuật và

tính chất của dung dịch, ta có thể áp dụng chế độ cô đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hoặc áp suất dư

1.5.2.3 Cô đặc áp ở suất thường, chân không, áp suất dư

Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): nhiệt độ sôi và áp suất không đổi; thường được dùng trong cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất

Cô đặc áp suất chân không: dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi thấp và dung dịch dễ

bị phân huỷ vì nhiệt, ngoài ra còn làm tăng hiệu số nhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch (gọi là hiệu số nhiệt độ hữu ích), dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt Mặt khác, cô chân không thì nhiệt độ sôi của dung dịch thấp nên có thể tận dụng nhiệt thừa của các quá trình sản xuất khác (hoặc sử dụng hơi thứ) cho quá trình cô đặc Dung dịch tuần hoàn tốt,

ít tạo cặn và sự bay hơi dung môi diễn ra liên tục

Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển thường dùng cho các dung dịch không bị phân huỷ ở nhiệt độ cao như các dung dịch muối vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và cho các quá trình đun nóng khác Còn cô đặc ở áp suất khí quyền thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải ra ngoài không khí Đây là phương pháp tuy đơn giản nhưng không kinh tế [6]

1.5.3 Bản chất của sự cô đặc

1.5.3.1 Nhiệt hòa tan

Khi hòa tan một chất rắn vào trong một dung môi có hai quá trình xảy ra [6]:

Do tương tác giữa các phần tử của dung môi và các phần tử chất tan mà mạng lưới tinh thể của chất tan bị phá huỷ Đây là quá trình thu nhiệt của dung môi, nên nhiệt độ của dung môi bị lạnh đi

Tạo thành mối liên kết giữa các phân tử của chất tan với các phân tử của dung môi gọi là quá trình solvat hóa (nếu dung môi là nước thì gọi là hydrat hóa) Đây là quá trình tỏa nhiệt Vậy nhiệt hòa tan chính là tổng của hai lượng nhiệt này Bởi vậy, nhiệt hòa tan của một chất có thể dương hay âm, tuỳ theo tính chất của chất hòa tan và dung môi Đối với những chất

dễ tạo thành quá trình solvat (hay hydrat) hóa thì nhiệt hòa tan dương, còn những chất không tạo thành solvat thì nhiệt hòa tan âm Khi tính toán cân bằng nhiệt của quá trình cô đặc , chúng

ta phải biết nhiệt hòa tan để thêm nhiệt vào hoặc bớt nhiệt đi Các giá trị về nhiệt hòa thường được cho trong các sổ tay [6]

1.5.3.2 Nhiệt độ sôi của dung dịch

Nhiệt độ sôi của dung dịch là một thông số kỹ thuật rất quan trọng khi tính toán và thiết kế truyền nhiệt cô đặc Vì căn cứ vào nhiệt độ sôi của dung dịch ta sẽ chọn được chất tải nhiệt với các thông số vật lý thích hợp, và sẽ chọn được chế độ làm việc hợp lý của thiết bị Nhiệt độ sôi của dung dich phu phuộc vào anh chất của dung môi và chất tan đặc biệt là sống độ của chất tan Nhiệt độ sôi của dung dịch luôn luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung mội nguyên chất ở cùng áp suất [2, 6]

1.5.4 Phân loại thiết bị cô đặc

Có nhiều cách phân loại thiết bị cô đặc khác nhau, nhưng người ta thường phân loại theo đặc điểm cấu tạo của thiết bị: được chia làm 3 nhóm [2]:

Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá loãng,

độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt

Nhóm 2: dùng bơm để đối lưu cưỡng bức dung dịch (tức tuần hoàn cưỡng bức) Tốc độ chuyển động của dung dịch từ 1.5 – 3,5m/s tại khu vực bề mặt truyền nhiệt Ưu điểm chính của nhóm này là tăng cường hệ số truyền nhiệt K, dùng được cho các dung dịch đặc sệt, có độ nhớt khá cao, giảm được sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt

Nhóm 3: chỉ dùng cho dung dịch chảy màng (màng mỏng hay màng hởi lỏng) qua bề mặt truyền nhiệt một lần để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch…

1.5.5 Ứng dụng của cô đặc

Ứng dụng trong sản xuất hóa chất, thực phẩm, dược phẩm Mục đích để đạt được nồng độ dung dịch theo yêu cầu, hoặc đưa dung dịch đến trạng thái quá bão hòa để kết tinh

Sản xuất thực phẩm: đường, mì chính, các dung dịch nước trái cây

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN

XUẤT XỐT CÀ CHUA CÔ ĐẶC

2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất xốt cà chua cô đặc

Chiết rót vô trùng Chai thủy tinh

Tiệt trủng bao bì thủy

tinh Ghép nắp

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất xốt cà chua cô đặc

2.2 Thuyết minh quy trình

2.3.1 Phân loại, lựa chọn

Tránh sự hư hỏng sớm của quả Loại bỏ những quả có độ chín (màu sắc) không đạt yêu cầu

và bị hư hỏng, sâu bệnh

Mục đích công nghệ: chuẩn bị, nhằm bỏ đi những trái hư dập ảnh hưởng đến chất lượng

sản phẩm, chọn nguyên liệu có độ chín phù hợp