Đề tài công nghệ sản xuất bột trái cây

CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH STT TÊN TRANG Một số sản phẩm bột trái Sản phẩm nước giải khát từ bột trái Bột dinh dưỡng bổ sung bột trái Nước trái pha chế từ bột trái Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Sản phẩm bánh kẹo bổ sung bột trái 6 Thiết bị sấy phun 7 Thiết bị sấy thăng hoa 8 Cam cắt ngang 9 Cam tròn 11 10 Cam Navel 11 11 Cam blood 12 12 Xoài cát hòa lộc 16 13 Xoài cát chu 17 14 Táo tây 18 15 Thiết bị nấu syrup 25 16 Dây cáp phân loại 28 17 Máy rửa bơi chèo 29 18 Thiết bị chần trục xoắn 30 19 Máy nghiền dao cong 31 20 Thiết bị ép trục ngang 32 21 Thiết bị lọc 33 22 Thiết bị phối trộn 34 23 Thiết bị cô đặc chân không cấp dạng màng rơi 35 24 Thiết bị đồng hóa cấp 37 25 Hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải 38 26 Thiết bị tạo hạt 39 27 Đầu phun áp lực 41 28 Buồng sấy 42 29 Sơ đồ dòng nhập liệu tác nhân sấy cđ chiều 43 30 Sơ đồ dòng nhập liệu tác nhân sấy cđ ngược chiều 43 31 Sơ đồ dòng nhập liệu tác nhân sấy cđ hỗn hợp 44 32 Sơ đồ chuyển pha dông môi sấy thăng hoa 46 33 Thiết bị sấy thăng hoa 47 34 Sự hình thành hạt sản phẩm trình sấy phun thăng 50 35 Cấu trúc hạt sản phẩm 50 36 Ảnh hưởng hỗn hợp chất phụ gia maltodextrin 51 Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt DANH MỤC BẢNG STT TÊN TRANG Thành phần hóa học cam tươi (tính 100g) 10 Thành phần hóa học chuối 13 Sự thay đổi thành phần hóa học chuối tiêu theo độ chín 14 Thành phần hóa học xoài 15 Thành phần hóa học táo 19 Chỉ tiêu chất lượng nước 20 Chỉ tiêu chất lượng syrup 26 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Định nghĩa Bột trái sản phẩm dạng bột mịn từ nguyên liệu ban đầu trái tươi Độ ẩm sản phẩm sau thường nhỏ 5% Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 1: Một số sản phẩm bột trái 1.2 Ưu điểm ứng dụng bột trái • • • • Sản phẩm đa dạng, sản xuất bột trái nhiều nguyên liệu khác cam, chuối, xoài, táo, dâu… Tiện lợi, dễ sử dụng, có quanh năm Thời gian bảo quản thường dài so với sản phẩm khác trái tươi, freshcut Chi phí bảo quản, vận chuyển thấp Với ưu điểm trên, bột trái ứng dụng rộng rãi sống hàng ngày công nghiệp sản xuất thực phẩm: • Làm thức uống giải khát quy mô gia đình Hình 2: Sản phẩm nước giải khát từ bột trái • Bổ sung bột trái vào bột dinh dưỡng trẻ em nhằm làm tăng giá trị cảm quan thành phần dinh dưỡng cho sản phẩm Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 3: Sản phẩm bột dinh dưỡng bổ sung bột trái • Thay nguồn nguyên liệu trái tươi công nghệ sản xuất sản phẩm nước trái Hình 4: Sản phẩm nước trái pha chế từ bột trái • Bổ sung vào sản phẩm bánh kẹo nhằm tạo mùi vị trái đặc trưng Hình 5: Sản phẩm bánh kẹo bổ sung bột trái 1.3 Các phương pháp sản xuất bột trái Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Có phương pháp để sản xuất bột trái cây: sấy phun dịch ép trái sấy puree trái nhiều phường pháp sấy khác (như sấy thăng hoa, sấy đối lưu) trước nghiền bán sản phẩm sấy thành bột sản phẩm 1.3.1 Sấy phun Hình 6: Thiết bị sấy phun Dịch ép phun thành dạng sương vào phòng sấy Quá trình sấy diễn nhanh đến mức không kịp gia nhiệt vật liệu lên giới hạn cho phép, sử dụng tác nhân sấy nhiệt độ cao Sản phẩm thu có dạng bột mịn Cường độ sấy thiết bị tăng tỉ lệ thuận với tăng bề mặt tiếp xúc chất lỏng với tác nhân sấy, tức phụ thuộc độ phân tán chất lỏng phun thành sương, thường đường kính giọt sương từ 10÷60µ Nhiệt độ dòng khí lên đến 750 oC phụ thuộc vào tính chịu nhiệt vật liệu Dòng khí khỏi thiết bị sấy phải qua hệ thống xyclon để thu hồi bụi sản phẩm bị lôi theo.Việc tuần hoàn khí thải trường hợp không thực tế trình thu hồi bụi nhiệt nhiều Ưu điểm: chủ yếu thiết bị sấy phun sấy nhanh, sản phẩm thu dạng bột mịn Nhờ sấy nhanh, nhiệt độ vật liệu không tăng cao nên sử dụng để sấy loại vật liệu không chịu nhiệt độ cao Chi phí điều hành tương đối thấp, đặc biệt tháp sấy có suất lớn Nhược điểm: phương pháp kích thước phòng sấy lớn mà vận tốc tác nhân sấy lại nhỏ nên cường độ sấy nhỏ( khoảng 2÷25 kg/h.m 3), tiêu tốn nhiều lượng, thiết bị phức tạp 1.3.2 Sấy thăng hoa Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 7: Thiết bị sấy thăng hoa Ẩm tách khỏi vật liệu cách thăng hoa, nghĩa chuyển ẩm thẳng từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi, không qua trạng thái lỏng Để sấy vật liệu theo cách này, điều cần thiết phải tạo hiệu số nhiệt lớn vật liệu nguồn nhiệt bên Muốn vậy, vật liệu phải sấy trạng thái đóng rắn độ chân không cao 0,1÷1,0 mmHg, áp suất tiến hành sấy 0oC Ưu điểm: phương pháp thu sản phẩm có chất lượng cao Khi sấy, vật liệu không bị biến chất, không xảy trình sinh học, bảo vệ nguyên vẹn vitamin nguyên liệu ban đầu, giữ nguyên thể tích ban đầu vật liệu xốp Nhược điểm: chi phí sản xuất cao NGUYÊN LIỆU Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt 2.1 Cam 2.1.1 Nguồn gốc đặc điểm thực vật Cây cam biết đến từ lâu từ khoảng 2200 năm trước công nguyên Trung Quốc số người lại cho cam có nguồn gốc từ dãy Himalayas Ấn Độ Cam trồng phổ biến Ấn Độ, sau lan rộng phía đông đến vùng Đông Nam Á Vào khoảng kỉ thứ trước công nguyên, cam đưa đến châu Âu lan tới vùng Địa Trung hải Sau đó, cam Columbus mang đến châu Mỹ Những năm sau đó, người làm vườn châu Mỹ châu Âu đem cam đến châu Úc châu Phi Ngày cam trồng phổ biến nhiều nơi giới Cam loài ăn trái họ với bưởi thuộc giói Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, phân lớp Rosidae, Sapidales Loài cam lai trồng từ xưa, từ xưa, lai giống loài bưởi (Citrus maxima) quýt (Citrus reticulata) Cam sinh trưởng phát triển tốt nhiệt dộ 23-29 oC Những vùng có nhiệt độ bình quân năm 15oC trồng cam, quýt Cam không chịu rét, nhiệt độ thấp kéo dài ngừng phát triển chết Nhưng nhiệt độ cao từ 40 oC trở lên, ngừng sinh trưởng, bị khô héo Cũng có số giống cam chịu nhiệt độ cao Sự phát triển cam cần đủ ánh sáng Nếu thiếu ánh sáng cam sinh trưởng phát dục kém, khó phân hóa mầm hoa, ảnh hưởng lớn đến suất sản lượng Cam loài ăn trái ưa tẩm Lượng mưa thích hợp hàng năm 1000-1500 mm Trồng cam nơi có độ ẩm không khí 70-80% cho trái to, đều, vỏ bóng, nước nhiều, phẩm chất trái tốt, bị rụng Loại đất thích hợp cho cam vùng đất phù sa ven sông, xốp, nhẹ, phì nhiêu, màu mỡ Độ pH đất khoảng 5,5-6 Hình 8: Cam cắt ngang Bảng 1: Thành phần hóa học cam tươi (tính 100g) Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây Thành phần Năng lượng Nước Protein Tinh dầu Saccharose Thành phần Glucose Fructose Acid hữu Cellulose Pectin Ca Muối khoáng P Fe A β-Carotene B1 Vitamin B2 PP C GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hàm lượng Múi 37 88.06 0.9 vết 3.59 1.25 1.45 1.41 0.47 1.41 42 23 0.4 0.09 0.4 0.04 0.06 0.75 65 Vỏ 75.95 2.4 1.22 3.49 3.24 0.22 3.49 0.22 0.09 0.02 1.27 170 Đơn vị Kcal % % % % % % % mg% mg% mg% mg% mg% mg% mg% mg% mg% Cam nguồn vitamin C, đạt tới 150mg 100g dịch, 200-300mg 100g vỏ khô Lá vỏ cam xanh có chưa I-stachydrin, hesperdin, aurantin, acid aurantinic, tinh dầu Cam rụng (petitgrain) Hoa chứa tinh dầu cam (neroli) có limonen, linalol, geraniol Tinh dầu vỏ cam có thành phần D-limonen (90%), decyclicaldehyd tạo nên mùi thơm, acol linalool, D,L-terpineol, alcol nonylic, có acid butyric, authranilat methyl ester caprylic 2.1.2 Phân loại giống cam Có nhiều sách phân loại cam khác tùy quốc gia địa phương Trong thương mại, cam chia làm hai loại, cam (sweet orange) cam chua (sour orange) Cam chua thường dùng sản xuất mứt cam Cam gồm: 2.1.2.1 Cam tròn Giống cam tròn phổ biến Valencia có nguồn gốc từ đảo Azores Bồ Đào Nha Cây cam tròn có khả thích ứng với vùng nội đia, nơi có chênh lệch sâu sắc khí hậu ngày đêm có tác dụng làm hoạt hóa hệ sắc tố vỏ tạo cho màu sắc hấp dẫn Trái cam tròn có kích cỡ nhỏ tới trung bình thích hợp cho sản xuất công nghiệp Vỏ mỏng, da nhẵn, hạt màu cam sáng Mùi vị dịch ép cam thơm, tươi hay sau chế biến thành nước ép Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 9: Cam tròn Loại cam có tượng “regreen” thời tiết ấm trái chín cây, vỏ cam chuyển sang màu cam sáng nhiệt độ nóng lên vỏ hấp thu lại chlorophyl từ nên cam chín có màu xanh nhạt Thu hoạch vụ từ tháng đến tháng 10 Sản phẩm sử dụng chủ yếu để làm nước ép trái tỉ lệ dịch trái thu cao Valencia dùng bán dạng tươi, 2.1.2.2 Cam Navel Các giống cam Navel điển cam Caracara, cam washington Các giống cam trồng Florida trước năm 1835, Brazil 1870, Trung Quốc Thu hoạch vụ từ tháng 11 đến tháng Trái cam Navel to hon cam Valencia loại cam khác Vỏ trái có màu vàng đậm sáng cam, dày dễ lột loại cam hạt, tỷ lệ thu dịch ép cao Thời tiết lạnh làm màu trái vàng sáng trái chín mày xanh nhợt da Nhược điểm loại cam tạo vị đắng nên không dùng để sản xuất cam ép Hình 10: Cam Navel Trang 10 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 25: Hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải Thông số công nghệ: Giai đoạn : 75% lượng tác nhân sấy (270 – 280 0C) nạp vào vòi phun, 25% lại (100 – 1500C) nạp qua lưới phân bố  Sản phẩm rơi xuống băng tải, W = -14% Giai đoạn : băng tải đưa sản phẩm qua buồng sấy phụ, tác nhân sấy đường thoát qua băng tải tiếp tục tách ẩm sản phẩm  W = – 10% Giai đoạn : nạp tác nhân sấy (110 – 1400C) để sản phẩm đạt độ ẩm yêu cầu, khí thoát 74 – 760C Sau cùng, băng tải đưa sản phẩm vào buồng làm nguội (không khí tách ẩm, 15 – 200C)  3.2.13 Hoàn thiện   Mục đích − Cải thiện mùi vị − Tăng khả hòa tan bột sản phẩm Cách thực − Sử dụng đường bột  tăng khả phân tán sản phẩm − Quá trình tạo hạt • Hạt sản phẩm sau sấy phun làm ẩm trở lại để trình kết dính chúng tạo nên khối hạt • Tiếp theo, khối hạt sấy tách ẩm làm nguội  kích thước hạt tăng từ 30 – 80µm lên 150 – 200µm Hình 26: Thiết bị tạo hạt 3.2.14 Bao gói Vật liêu bao bì Thường sử dụng bao bì kim loại bao bì giấy để đựng sản phẩm  Yêu cầu kỹ thuật Hạn chế tiếp xúc với ánh sáng, không khí độ ẩm từ môi trường xung quanh đến bột trái  Trang 38 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 4.1 Sấy phun 4.1.1 Giới thiệu chung Sấy phun trình trình làm bốc nước khỏi vật liệu tác dụng nhiệt Trong trình sấy, nước tách khỏi vật liệu nhờ khuếch tán do: - Chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu - Chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Quá trình sấy phun có số điểm khác biệt so với trình sấy khác Mẫu nguyên liệu đưa vào sấy phun có dạng lỏng, cò sản phẩm thu sau sấy có dạng bột Thực chất, mẫu nguyên liệu vào thiết bị sấy phân tán thành hạt nhỏ li ti buồng sấy Chúng tiếp xúc với tác nhân sấy Kết nước bốc nhanh chóng Các hạt sản phẩm tách khỏi tác nhân sấy nhờ hệ thống thu hồi riêng Quá trình sấy phun có ưu điểm sau: - Thời gian tiếp xúc hạt lỏng tác nhân sấy thiết bị ngắn, nhiệt độ mẫu nguyên liệu đem sấy không bị tăng cao Nhờ đó, tổn thất hợp chất dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt độ mẫu không đáng kể - Sản phẩm sấy phun hình thành hạt có hình dạng kích thước tương đối đồng Tỷ lệ khối lượng cấu tử không bay hạt sản phẩm tương đương mẫu lỏng đầu - Thiết bị sấy phun thực tế sản xuất thường có suất cao làm việc theo nguyên tắc liên tục Điều góp phần làm đại hóa trình sản xuất công nghiệp Tuy nhiên trình sấy phun có số nhược điểm: - Không thể sử dụng sấy phun cho mẫu nguyên liệu có độ nhớt cao sản phẩm thu yêu cầu có tỷ trọng cao - Mỗi thiết bị sấy phun thường thiết kế để sản xuất số sản phẩm với tính chất tiêu đặc thù tiêng Ví dụ thiết bị chuyên dung để sản xuất dạng bột mịn (kích thước hạt nhỏ) sử dụng để sản xuất sản phẩm dạng bột khô (kích thước hạt lớn) - Vốn đầu tư cho thiết bị sấy phun khí lớn ta so sánh với thiết bị sấy lieu tục khác Quá trình sấy phun bao gồm ba giai đoạn sau: - Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành hạt nhỏ li ti (giai đoạn phun sương – atomization) - Giai đoạn trộn mẫu cần sấy không khí nóng, xảy trình bốc nước mẫu - Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau sấy từ dòng khí thoát Trang 39 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt 4.1.2 Thiết bị sấy phun Thiết bị sấy phun có phận buồng sấy, cấu phun, caloriphe để cấp nhiệt cho tác nhân sấy, hệ thống quạt hệ thống thu hồi sản phẩm 4.1.2.1 Cơ cấu phun Cơ cấu phun có chức đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng sấy dạng bột mịn (sương mù) Quá trình tạo sương mù định kích thước giọt lỏng phân bố chúng buồng sấy, ảnh hưởng đến giá trị bề mặt truyền nhiệt tốc độ sấy, trình quan trọng kỹ thuật sấy phun Hiện có ba dạng cấu phun sương: đầu phun áp lực (pressure nozzle), đầu phun ly tâm (centrifugal/rotary atomizer) đầu phun khí động (pneumatic nozzle) Đầu phu áp lực: hay gọi đâu phun dòng (single fluid nozzle): mẫu nguyên liệu nén vào đầu phun bơm cao áp Áp lực lên đến 5-7MPa Tiếp theo mẫu thoát khỏi lỗ phun có dạng hình nón với đường kính 0.4-4mm Góc phun dao động từ 40-1400 Ưu điểm dạng đầu phun lượng thấp hiệu suất lại không cao Hình 27: Đầu phun áp lực Đầu phun ly tâm: đầu phu có cấu tạo dạng đĩa, nguyên liệu bơm vào tâm đĩa Người ta sử dụng khí nén để làm quay đĩa Do tác động quay đĩa thoát khí nén, mẫu nguyên liệu chuyển phía thành đĩa va đập vào rãnh đĩa kết mẫu lỏng phân tán thành giọt sương nhỏ li ti Góc phun đầu phun ly tâm lên đến 1800 nên hạt lỏng chuyển động ngang đập vào buồng sấy Khi đó, chúng bị thay đổi phương đột ngột tào nên hỗn hợp sương bụi xuáy rối di chuyển xuống buồng sấy Tốc độ quay đĩa thường 10.000-30.000 vòng/phút Ưu điểm đầu phun ly Trang 40 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt tâm hạt san phẩm đồng nhất, sấy nguyên liệu có độ nhớt cao, suất cao góc phun 1800 nên phải thiết kế đường kính có kich thước lớn Cơ cấu phun khí động: gọi đầu phun hai dòng, mẫu nguyên liệu bơm vào đầu phun theo ống trung tâm Tác nhân sấy theo ống phần biên đầu phun vào buồng sấy Hỗn hợp phân tán dạng sương mù buồng buồng sấy Góc phun dao động từ 20-600 Ưu điểm dầu phun sử dụng với nguyên liệu có độ nhớt cao, suất cao chi phí lượng thấp 4.1.2.2 Buồng sấy Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) tác nhân sấy (không khí nóng) Buồng sấy có nhiều hình dạng điểm hình hình trụ đáy Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính,…) thiết kế phụ thuộc vào kích thước hạt lỏng quỹ đạo chuyển động chúng, tức phụ thuoc5 vào cấu đầu phun sử dụng Hình 28: Buồng sấy Dựa vào hướng chuyển động nguyên liệu tác nhân sấy mà ta có ba trường hợp sau: - Dòng nguyên liệu tác nhân sấy chuyển động chiều (co-current contact): đầu phun nguyên liệu tác nhân sấy bố trí đỉnh buồng sấy Cả ba cấu đầu phun sử dụng thiết bị Đâu trường hợp phổ biến sử dụng công nghệ thực phẩm Trang 41 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 29: Sơ đồ dòng nguyên liệu tác nhân sấy chuyển động chiều - Dòng nguyên liệu tác nhân sấy chuyển động ngược chiều (countercurrent contact): đầu phun nguyên liệu bố trí đỉnh buồng sấy giọt lỏng chuyển động theo hướng từ xuống khi vào tác nhân sấy bố trí phía thiết bị không khí nóng chuyển động từ lên Thường sử dụng đầu phun khí động đầu phun áp lực trường họp Hình 30: Sơ đồ dòng nguyên liệu tác nhân sấy chuyển động ngược chiều Trang 42 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây - GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Dạng hỗn hợp (mixed flow contact): vào tác nhân sấy bố trí đỉnh thiết bị, không khí nóng chuyển động từ lên thoát phí bên thiết bị Ngược lại, đầu phun nguyên liệu bố trí gần bị trí trung tâm buồng sấy Đầu tiên hạt lỏng chuyển động theo chiều từ lên để tiếp xúc với tác nhân sấy Sau trình bột sản phẩm hình thành, chuyển động từ xuống thu hồi đáy buồng sấy Hình 31: Sơ đồ dòng nguyên liệu tác nhân sấy chuyển động hỗn hợp 4.1.2.3 Tác nhân sấy Không khí nóng tác nhân sấy thong dụng Để gia nhiệt cho không khí, ta sử dụng tác nhân (hơi, dầu, gas, điện) phương pháp nhiệt khác (trực tiếp hay gián tiếp) Trong công nghiệp thực phẩm tác nhân gia nhiệt phổ biến Nhiệt độ sử dụng thường dao động khoảng 150-2500C 4.1.2.4 Hệ thống thu hồi sản phẩm Thông thường bột sản phẩm sau sấy phun thu hồi đáy buồng sấy Để tách sản phẩm khỏi khí thoát, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện, Phổ biến lắng xoáy tâm, sử dụng cyclone Khí thoát có chứa hạt sản phẩm vào cyclone từ phần đỉnh theo phương pháp tiếp tuyến với thiết bị Bột sản phẩm di chuyển theo quỹ đạo hình xoắn ốc rơi vào đáy cyclone Không khí thoát theo cửa đỉnh cyclone Trang 43 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt 4.1.2.5 Quạt Để tăng lưu lượng dòng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm Ở quy mô công nghiệp, thiết bị sấy phun trang bị hệ thống hai quạt Quạt đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dòng khí thoát Còn quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước vào buồng sấy Ưu điểm việc sử dụng hệ thống hai quạt kiểm soát dễ dàng áp lực buồng sấy 4.2 Sấy thăng hoa (Freeze-drying, lyophilization) Sấy thăng hoa kỹ thuật sấy loại dung môi khỏi nguyên liệu ban đầu cách làm thăng hoa dung môi đông giảm đột ngột áp suất hệ Hiện nay, kỹ thuật sấy thăng hoa sử dụng chủ yếu dược công nghệ thực phẩm Tuy nhiên, kỹ thuật sấy kỹ thuật sấy tương đối phúc tạp thường tốn nhiều chi phí nên thường sử dụng để sản xuất sản phẩm có giá trị cao Mặc dù vậy, kỹ thuật sấy thăng hoa mang lại nhiều ưu điểm cho sản phẩm như: lại màu, mùi, bề mặt cấu trúc ban đầu; đặc biệt sản phẩm bảo quản nhiều năm nhiệt độ phòng (R Chakraborty, 2006) Hơn nữa, tính chi phí lưỡng để bảo quản sản phẩm foodstuff tính chất ban đầu chi phí lớn chi phí đầu tư cho việc áp dụng sấy thăng hoa Chính vậy, kỹ thuật sấy thăng hoa sử dụng rộng rãi công nghệ thực phẩm như: sấy vi sinh vật, sấy rau trái, … Một sản phẩm từ rau sử dụng kỹ thuật sấy thăng hoa bột trái 4.2.1 Cơ chế Quá trình sấy thăng hoa chia làm giai đoạn  làm lạnh đông  sấy giai đoạn  sấy giai đoạn 4.2.1.1 Làm lạnh đông (Freezing, Solidification): Đây giai đoạn trình sấy thăng hoa Trong giai đoạn này, nguyên liệu làm lạnh dung môi (thường nước) hình thành tinh thể tinh khiết Khi trình làm lạnh tiếp tục, nhiều nhiều tinh thể hình thành Chính mà nồng độ cấu tử hòa tan tăng dần Bên cạnh đó, nguyên liệu ban đầu dạng dung dịch độ nhớt dung dịch tăng, điều ảnh hưởng đến hình thành tinh thể Khi nồng độ chất tan độ nhớt tăng lên đến gián han định dẫn đến hình thành tinh thể vô định hình (F Franks, 1990) Một hàm lượng nhỏ nước tồn nguyên liệu ban đầu chưa đông đặc gọi “Bound water” (Wassim Abdelwahed, 2006) Để hiễu rõ chế giai đoạn này, ta xem qua đồ ta xem đồ thị ba pha dung dịch sucrose Trang 44 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 26: Sơ đồ chuyển pha dung môi trình sấy thăng hoa Đồ thị dung dịch sucrose loãng tăng nồng độ suốt trình làm lạnh nhiệt độ đạt giá trị Tg′ (Tg′: giá trị nhiệt độ chuyển hóa thành tinh thể dụng dịch nồng độ tinh thể cao nhất.(Tg′:glass transition temperature of maximally cryo-concentrated solution)) Tại vị trí nồng độ sucrose 80% tiếp tục làm lạnh không làm thay đổi nồng độ dung dịch Cần ý nhiệt độ trình làm lạnh phải thực Tg’ thấp trình kết thúc (F Franks, 1998) 4.2.1.2 Sấy giai đoạn (primary drying, sublimation): Giai đoạn giai đoạn làm thăng hoa tinh thể đá từ nguyên liệu đông lạnh Gồm bốn bước nhỏ sau: i) khí nóng chuyển vào tiếp xúc với nguyên liệu lạnh đông tạo áp suất chân không, ii) tinh thể đá thăng hoa nước hình thành chuyển dần bề mặt nguyên liệu, iii) nước bốc khỏi bề mặt nguyên liệu thoát qua hệ thống ngưng tụ, iv) nước ngưng tụ hệ thông ngưng tụ Kết thúc trình thăng hoa, có nhiều lỗ hỏng nhỏ hình thành, vị trí mà tinh thể đá thăng hoa (N.A.Williams, 1984) 4.2.1.3 Sấy giai đoạn hai (secondary drying): Đây giai đoạn loại bỏ nước hấp thu khỏi sản phẩm Các phân tử nước không bị kết tinh trình làm lạnh đông không bị tách khỏi sản phẩm trình thăng hoa (M.J Pikal,1990) Trang 45 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt 4.2.2 Thiết bị Hình 33: Thiết bị sấy thăng hoa Trang 46 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ 5.1 Cải tiến phương pháp - Hiện nay, công nghệ thực phẩm nói chung công nghệ sản xuất bột trái nói riêng trình loại nước khỏi sản phẩm “dehydration” trình quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng thời gian bảo quản sản phẩm Trong nhiều năm qua, nhiều công trình nghiên cứu thực nhằm làm tăng hiệu trình sấy mà lại làm giảm đến mức thấp ảnh hưởng nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm Một kỹ thuật quan tâm kết hợp hai hay nhiều trình xử lý Khi đó, trình thực điều kiện nhiệt độ, áp suất làm giảm đến mức tối thiểu biến đổi vật lý, hóa học sinh học sản phẩm đồng thời hiệu trình xứ lý cao (McKenna, 1994) Theo công trình nghiên cứu G.dosia cộng sự, 1998 nguyên liệu khoai tây, táo, bí xanh carrot kết hợp trình sấy đối lưu (thực 500C đưa hàm ẩm 15%) sau thực trình sấy thăng hoa (thực 35 0C áp suất 0.2mBar) kết thu rằng: kết hợp trình sấy đối lưu ôn hòa sấy thăng hoa thu sản phẩm có chất lượng tương đương với sản phẩm sấy thăng hoa đơn thuần, nhờ mà giảm giá thành sản phẩm G.dosia phương pháp hứa hẹn áp dụng vào sản xuất sản phẩm rau trái có chất lượng cao - Ngoài số sản phẩm có mùi vị đặc trưng chuối, mít,… trình xử lý nhiệt, đặc biệt trình sấy ảnh hưởng nhiều đến mùi vị sản phẩm Đặc biệt trình sản xuất bột trái cấu tử hương dễ bị tổn thất trình nhiệt Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng trình sấy đến cấu tử hương sản xuất bột trái hạn chế  Như ta biết chuối loại trái ưa chuộng, đặc biệt nước châu Á Sản lượng tiêu thụ năm 2005 toàn giới lên đến 72,464,562 (Juan Wang, 2007) Tuy nhiên thời gian bảo quản chuối thường ngắn Chính mà gần nhiều sản phẩm chuối thương mại hóa như: chip chuối, pure chuối, nước chuối đặc biệt sản phẩm bột chuối Các cấu tử hương chuối phải kể đến hợp chất ester như: 3-methylbutylacetate, 3methyl-butyl butanoate 3-methylbutyl-3-methyl butanoate (Salmon et al, 1996) Như ta biết sấy thăng hoa kỹ thuật sấy mang lại nhiều ưu điểm, nhiên áp suất chân không cao làm tổn thất số thành phần nguyên liệu áp suất chân không làm ảnh hưởng đến elemicin chuối trình sản xuất bột chuối phương pháp sấy thăng hoa (Juan Wang, 2007) Gần kỹ thuật sấy “Vacuum belt drying” áp dụng để kỹ thuật sấy rau trái (Maltini, Nani, & Bertolo, 1992; Monzini & Maltini,1990) Thiết bị nguyện tắc hoạt động kỹ thuật sấy miêu tả sau: nguyên liệu (thường dạng puree nhập liệu vào phễu nhập liệu 1, sau nguyên liệu băng tải vận chuyển lần lược qua bảng với nhiệt độ khác từ cao đến thấp Đồng thời bơm chân không tạo áp lực chân không giúp cho trình sấy diễn dễ dàng Sau nguyên Trang 47 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt liệu cho vào thiết bị chứa Theo Juan Wang, 2007 cấu tử hương chuối sau hai trình sây thăng hoa “Vacuum belt drying” gần giống nhau, chí số cấu tử hương không bị ảnh hưởng “Vacuum belt drying” mà lại bị sấy thăng hoa  Sấy phun thăng hoa:đây phương pháp sấy khí Không giống sấy thăng hoa truyền thống có nhập liệu dạng puree sấy phun thăng hoa, nhập liệu dạng dung dịch dịch chiết rau trái Trong trình sấy, dung dịch phun thành sương tương tự thiết bị sấy phun thay tác nhân sấy không khí nóng sấy phun thăng hoa, tác nhân sấy không khí lạnh Các hạt sương đóng băng Sau hệ giảm áp suất tăng nhẹ nhiệt độ Nước chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái cách nhanh chống Ưu điểm phương pháp sản phẩm giữ thành phần dinh dưỡng ban đầu mà không bị mát sấy sấy phun Hơn nữa, sản phẩm sấy phun thăng hoa có độ tan tốt Do trình sấy, nước bốc tạo nên mao quản nhỏ hạt sản phẩm Nhở mà bột sản phẩm có độ tan tốt 5.2 Cải tiến thông số công nghệ sử dụng phụ gia Ngoài việc thay đổi phương pháp sấy truyền thống việc thay đổi thông số công nghệ sử dụng chất phụ gia hỗ trợ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm - Sự hình thành lớp vỏ áo bột sản phẩm ảnh hưởng nhiều đến độ tan khả hút ẩm bột sản phẩm sau Theo Sebhatu, Anberg Ahlneck 1994, bột trái thu băng hương pháp sấy phun chứa hàm lượng đường cao trạng thái vô định hình, khả hút ẩm loại đường rau trái glucose, fructose lại cao, mà ảnh hưởng nhiều đến tính chất công nghệ sản phẩm dẫn đến kết chùm bột sản phẩm (điều tinh thể đường từ trạng thái vô định hình chuyển sang trại thái tinh thể trạng thái bền vữngs xảy hấp thu lượng nước, làm tăng ẩm dễ xảy tượng kết tụ hơn) Để làm giảm tượng cần có xếp cấu trúc nguyên liệu trước sấy phun, nhờ mà trình sấy phun diễn hình thành tinh thể, mà khả hút ẩm khả kết chùm bột sản phẩm giảm xuống Một giải pháp kỹ thuật đề xướng việc sử dụng hợp chất maltodextrin vừa có tác dụng tạo hạt vừa có tác dụng làm giảm hút ẩm sản phẩm Theo Milton Cano-Chauca, 2004 việc sử dụng hỗn hợp maltodextrin, gum Arabic sáp ong làm tăng độ hòa tan bột xoài Trang 48 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 34: Sự hình thành hạt sản phẩm trình sấy phun thăng hoa (A.I Liapis, 2008) Hình 35: Cấu trúc hạt sản phẩm sấy phun thăng hoa (bên trái) sấy phun (bên phải) Trang 49 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 36: Ảnh hưởng hỗn hợp chất phụ gia maltodextrin lên cấu trúc bột xoài sau trình sấy phun (Milton Cano-Chauca, 2005) Trang 50 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt 6.TÀI LIỆU THAM KHẢO G.R Chegini, Prediction of process and product parameters in an orange juice spray dryer using artificial neural networks, Journal of Food Engineering vol 84 (2008) 534–543 Athanasia M Goula, Spray drying of tomato pulp in dehumidified air: I The effect on product recovery, Journal of Food Engineering vol 66 (2005) 25–34 Athanasia M Goula, Spray drying of tomato pulp in dehumidified air: II The effect on product recovery, Journal of Food Engineering vol 66 (2005) 35-42 G.Donsia, Combination of mild dehydration and free drying processes to obtain hight qualyity dried vegetables and fruits, Institution of Chemical Engineers, vol 73, part C, 09603085, 1998 Juan Wang, Comparison of volatiles of banana powder dehydrated by vacuum belt drying, freeze-drying and air-drying, Food Chemistry, vol 101, 1516–1521, 2007 E Tsami, Effect of Drying Method on the Sorption Characteristics Model Fruit Powders, Journal of food engineering, vol 38, 381-392, 1999 Piotr P.Lewicki, Effect of drying on respiration of apple slices, Journal of food engineering, vol 49, 333-337, 2001 Milton Cano-Chauca, Effect of the carriers on the microstructure of mango powder obtained by spray drying and its functional characterization, Innovative Food Science and Emerging Technologies, vol 6, 420 – 428, 2005 Yeu-Pyng Lin, Effects of far-infrared radiation on the freeze-drying of sweet potato, Journal of Food Engineering, vol 68, 249–255, 2006 10 Markus R Moßhammer, Evaluation of different methods for the production of juice concentrates and fruit powders from cactus pear, Innovative Food Science and Emerging Technologies, vol 7, 275–287, 2007 11 A Nussinovitch, Fractal pore-size distribution on freeze-dried agar-texturized fruit surfaces, Food Hydrocolloids 825–835, vol 18 , 2004 12 Luanda G Marques, Freeze-drying of acerola (Malpighia glabra L.), Chemical Engineering and Processing vol 46, 451–457, 2007 13 Mary Ellen Camire, Functionality of fruit powders in extruded corn breakfast cereals, Food Chemistry, vol 101, 765–770, 2007 14 C.Ratti, Hot air and free drying of high-value foods: a review, Journal of food engineering, vol 49, 311-319, 2001 15 Haiying Wang, Glass transition and state diagram for fresh and freeze-dried Chinese gooseberry, Journal of Food Engineering vol 84, 307–312, 2008 16 Qi-Long Shi, Optimization of processing parameters of horse mackerel (Trachurus japonicus) dried in a heat pump dehumidifier using response surface methodology, Journal of Food Engineering vol 87, 74–81, 2008 17 T.H Tran, Process development of Gac powder by using different enzymes and drying techniques, Journal of Food Engineering vol 85, 359–365, 2008 18 J.M Obón, Production of a red–purple food colorant from Opuntia stricta fruits by spray drying and its application in food model systems, Journal of Food Engineering vol 90, 471– 479, 2009 19 Y Chen, Selectivity en hancement of an immobilized apple powder enzymatic sensor for dopamine, Biosensors & Bioelectronics vol 9, 401-410, 1994 20 E Venir, Structure related changes during moistening of freeze dried apple tissue, Journal of Food Engineering vol81, 27–32, 2007 Trang 51 CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt 21 Siew Young Quek, The physicochemical properties of spray-dried watermelon powders, Chemical Engineering and Processing vol 46, 386–392, 2007 22 P Di Matteo, The role of heat and mass transfer phenomena in atmospheric freeze-drying of foods in a fluidised bed, Journal of Food Engineering vol 9, 267–275, 2003 23 M.K Krokida, Volatility of apples during air and freeze drying, Journal of Food Engineering vol 73, 135–141, 2006 24 Athanasia M Goula, Water sorption isotherms and glass transition temperature of spray dried tomato pulp, Journal of Food Engineering vol 85, 73–83, 2008 25 Alane Cabral de Oliveira, Total phenolic content and free radical scavenging activities of methanolic extract powders of tropical fruit residues, Food Chemistry vol 115, 469–475, 2009 26 J.A Larrauri, New approaches in the preparation of high dietary fibre powders from fruit by-products, Trends in Food Science & Technology vol 10, 3-8, 1999 27 Humberto Vega-Marcado, Advances in dehydration of foods, Journal of food processing, vol 49, 271-289, 2001 28 Wassim Abdelwahed, Freeze-drying of nanoparticles: Formulation, process and storage considerations, Advanced Drug Delivery Reviews vol 58, 1688–1713, 2006 29 A.I Liapis, A mathematical model for the spray freeze drying process: The drying of frozen particles in trays and in vials on trays, International Journal of Heat and Mass Transfer vol 52 , 100–111, 2009 30 Lue-lue Huang, Effect of coating on post-drying of freeze-dried strawberry pieces, Journal of Food Engineering, vol 92, 107-111, 2009 31 Chokri Hammami & Frederic Rene, Determination of Freeze-drying Process Variables for Strawberries, Journal of food engineering, vol 32, 133-054, 1997 32 Markus R Moßhammer, Development of a process for the production of a betalain-based colouring foodstuff from cactus pear, Innovative Food Science and Emerging Technologies, vol 6, 221– 231, 2006 Trang 52 ... sản phẩm Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 3: Sản phẩm bột dinh dưỡng bổ sung bột trái • Thay nguồn nguyên liệu trái tươi công nghệ sản xuất sản phẩm nước trái. .. Hình 4: Sản phẩm nước trái pha chế từ bột trái • Bổ sung vào sản phẩm bánh kẹo nhằm tạo mùi vị trái đặc trưng Hình 5: Sản phẩm bánh kẹo bổ sung bột trái 1.3 Các phương pháp sản xuất bột trái Trang... nghĩa Bột trái sản phẩm dạng bột mịn từ nguyên liệu ban đầu trái tươi Độ ẩm sản phẩm sau thường nhỏ 5% Trang CNCB Rau Quả - Bột Trái Cây GVHD : ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 1: Một số sản phẩm bột trái