CÁC QUÁ TRÌNH cơ bản TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

• Mục tiêu môn học • Yêu cầu và nội dung môn học • Tài liệu tham khảo Vật liệu và những biến đổi của vật liệu; Yêu cầu sản phẩm sau quá trình; Phương pháp thực hiện quá trình; Các yêu cầ

CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN

TRONG CÔNG NGHỆ THỰC

PHẨM

GIẢNG VIÊN: NGUYỄN THẠCH MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

• QT công nghệ cơ bản là gì?

• Môn học “Các QTCB trong CNTP” là gì?

• Mục tiêu môn học

• Yêu cầu và nội dung môn học

• Tài liệu tham khảo

Vật liệu và những biến đổi của vật liệu;

Yêu cầu sản phẩm sau quá trình;

Phương pháp thực hiện quá trình;

Các yêu cầu và thiết bị, năng lượng,

Tổ chức sản xuất để đạt mục tiêu quá trình

- Giới thiệu qui trình công nghệ sản xuất, các chỉ tiêu kinh tế

kỹ thuật

• “QTCNCB trong CNTP” là một hoặc nhiều sự

tác động về cơ học, vật lý, hoá học, hoặc sự

chuyển biến nội tại (Hóa sinh, vi sinh) nhằm

thay đổi hoặc biến đổi trạng thái ban đầu của

vật liệu để tạo ra sản phẩm hoặc bán thành

phẩm(chuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo)

• Mục tiêu môn học “QTCNCB trong CNTP”

- Kiến thức cơ bản về bản chất, phạm vi sử

dụng, yêu cầu sản phẩm, biến đổi vật liệu và các

yếu tố ảnh hưởng đến các quá trình CNTP; Cơ sở

lý thuyết và quy trình kỹ thuật sản xuất một số

SPTP

- Vận dụng kiến thức vào thực tế SX

- Khả năng phân tích, đánh giá một dây chuyền

công nghệ và áp dụng hợp lý các quá trình công

nghệ vào dây chuyền sản xuất.

- Đúng với yêu cầu đặt ra

- Một số kỹ năng quan trọng khác

• Tổng số tiết trên lớp: 45 tiết

• Kiểm tra thường kỳ

• Thi giữa kỳ

• Thi cuối kỳ

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Đại cương về công nghệ thực phẩm.

Chương 2: Các quá trình cơ lý.

Chương 3: Các quá trình nhiệt.

Chương 4: Các quá trình hóa lý.

Chương 5: Các quá trình hóa học.

Chương 6: Các quá trình sinh hóa và sinh học.

Chương 7: Các quá trình hoàn thiện.

Tài liệu tham khảo

1 Lê Bạch Tuyết và các tác giả, 1996, Các quá trình công

nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản Giáo

dục

2 Nguyễn Bin, 2004, Các quá trình và thiết bị trong sản xuất

thực phẩm tập1, 2, 3, 4, Đại học Bách khoa Hà Nội

3 Lê Văn Hoàng, 2004, Cá thịt và Chế biến Công nghiệp,

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật

4 Nguyễn Thị Hiền và các tác giả, 2009, Khoa học – Công nghệ

Malt và Bia, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật

5 Lê Văn Tán và các tác giả, 2008, Công nghệ bảo quản

và chế biến rau quả, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật

6.Trần Thị Luyến, 1997, Công nghệ chế biến thực phẩm lên

men , NXB Nông nghiệp

-Điều kiện kinh tế, tổ chức sản xuất

Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG

NGHIỆP THỰC PHẨM

Công cụ sản xuất Phương pháp sản xuất

Điều kiện kinh tế, tổ chức sản xuất

Nguyên

liệu

Sản phẩm

Biến đổi của vật liệu

• Biến đổi cơ lý

• Biến đổi nhiệt

• Biến đổi quang

• Biến đổi điện

Sự biến đổi vật lý liên quan đến việc tạo thành các chất mới, tính

chất cảm quan của thực phẩm(màu sắc, mùi vị, hình thức…)

• Bốc hơi, hòa tan, kết tinh, tạo bọt, tạo đông

• Trao đổi chất, truyền khối

Tính chất hóa học và biến đổi

Tính chất hóa sinh và biến đổi

• Trạng thái enzyme

• Độ chín

• Độ lên men

• Các lọai phản ứng hóa học có sự tham gia của enzyme

Tính chất sinh học và biến đổi

• Cấu tạo tế bào

• Biến đổi VSV

• Biến đổi tình trạng vệ sinh

• Biến đổi sinh lý dinh dưỡng

Tính chất cảm quan và biến đổi

• Mùi vị

• Màu sắc

• Trạng thái

• Tạo chất thơm

• Biến đổi màu

• Biến đổi trạng thái

• Hệ thống = một tập hợp các phần tử (element) + tập hợp

mối quan hệ giữa các phần tử đó

• Các phần tử cấu thành hệ thống có nhiệm vụ chuyển hoá

các đại lượng vào của hệ thống (input) thành các đại

lượng ra (output) của hệ thống (chức năng của hệ thống)

8

2 Các phương pháp và quá trình trong CNTP

* PP gia công:Vật liệu biến đổi nhưng chưa đạt trạng thái

cuối

* PP chế biến:Vật liệu biến đổi đạt trạng thái cuối cùng

2.1 Phân loại các PP:

Theo trình tự thời gian(Thu họach, bảo quản, chế biến,

bảo quản thành phẩm, xử lý trước sử dụng)

Theo trình độ sử dụng công cụ(Thủ công, cơ giới, tự

động hóa)

Theo nguồn năng lượng sử dụng(Tác nhân vật lý, nội

năng

Theo tính chất liên tục(Gián đọan, bán liên tục, liên tục)

Theo trạng thái ẩm của vật liệu(Khô, ướt)

Theo mục đích( Chuẩn bị, khai thác, chế biến, bảo

quản, hoàn thiện)

Mục đích của quá trình

• Chuẩn bị: Nhằm chuẩn bị cho quá trình kế tiếp thuận lợi hơn, không

thay đổi hóa học, chỉ biến đổi về mặt vật lý

• Khai thác: Tăng giá trị của vật liệu, tăng chất dinh dưỡng, không

thay đổi hóa học chỉ biến đổi về vật lý

• Chế biến:Thay đổi thành phần hóa học của vật liệu, tạo thành

• Lưu ý: Có thể một quá trình đồng thời thực hiện nhiều mục đích

2.2 Phân loại các quá trình công nghệ:

• Quá trình cơ học( Phân chia phân loại, nghiền, nén ép,

Trộn, lắng, lọc, ly tâm.)

• Quá trình nhiệt( Đun nóng, làm nguội, lạnh, chiên, Nướng,

sao rang)

• Quá trình hoá lý( Trích ly, c/ cất, cô đặc, keo tụ, k/tinh, sấy)

• Quá trình hoá học(Thủy phân, thay đổi màu)

• Quá trình sinh học, hoá sinh( Chín sau thu hoạch, lên men)

• Quá trình hoàn thiện(Taọ hình, bao gói)

Hóa sinh

Sinh học

Phương pháp hoặc quá trình

Cảm quan

3 Yêu cầu thiết bị trong CNTP

- Thiết bị chuyên môn hoặc vạn năng

-Dễ điều khiển và kiểm tra

-Vật liệu chống ăn mòn và chống oxy

hoá( inox, chất dẻo, hoặc tráng men)

Chương 2 QUÁ TRÌNH CƠ HỌC

2.1 Quá trình phân loại

2.1.1 Mục đích, yêu cầu

•Tách các cấu tử trong hỗn hợp thông qua sự

khác nhau bởi 1 hoặc nhiều tính chất đặc

trưng

•Mục đích chuẩn bị

2.1.2 Vật liệu và quá trình biến đổi

•Không có biến đổi về chất chỉ biến đổi về

thành phần cấu tử(vật lý)

2.1.3 Phương pháp thực hiện

•1 dấu hiệu phân chia

•2 dấu hiệu phân chia

•Theo độ lớn

•Theo hình dạng

•Khối lượng riêng và tính chất khí động học

•Phân loại theo tính chất từ tính

Hiệu suất của quá trình phân chia

- ac: độ thuần nhất cuối cùng của hỗn hợp

chính

- ađ: độ thuần nhất ban đầu của hỗn hợp

chính

- B : tỉ lệ thu hồi hỗn hợp chính.

• Ví dụ 1 : sau khi làm sạch 145 tấn hạt điều có độ tinh

khiết 85%thì thu được sản phẩm có lẫn 2% tạp chất và

cho hiệu suất của quá trình phân chia là95%.Tính lượng

sản phẩm thu được?

• Ví dụ 2: sau khi làm sạch 300 tấn hạt gạo có độ tinh khiết

85%thì thu được sản phẩm có lẫn 5% tạp chất và cho

hiệu suất của quá trình phân chia là95%.Tính lượng sản

phẩm thu được?

• Ví dụ 3: Sản phẩm sau thu hoạch là 145 tấn cà phê nhân

Độ tinh khiết ban đầu 89%thì thu được sản phẩm có lẫn

1% tạp chất và cho hiệu suất của quá trình phân chia là

97%.Tính lượng sản phẩm ban đầu khi mang phân chia?

Sàng lắc

Sàng zig-zag

Thiết bị phân loại

Thiết bị phân loại

Thiết bị phân loại

Thiết bị phân loại

Thiết bị sàng sơ bộ

Thiết bị sàng tơi

Thiết bị sàng

Máy phân cỡ thực phẩm

Máy phân loại theo khối lượng thực phẩm

Chương 2 Quá trình cơ học

–Khai thác( ép nước mía trong sản xuất đường)

–chuẩn bị(dịch trong sản xuất tinh bột khoai mì)

–hoàn thiện( tạo hình sản phẩm)

2.2.2 Vật liệu và quá trình biến đổI

Thay đổi chủ yếu về mặt Vật lý,

Không thay đổi nhiều về hóa sinh hóa học, sinh

2.2.4 Vấn đề thiết bị (giới thiệu thiết bị ép)

•Ép vít: Ép quả , hạt có dầu sau khi đã nghiền và

chưng sấy

•Thủy lực: Thích hợp cho vật liệu cứng( hạt có dầu)

•Trục: Vật liệu cứng và có sợi( mía)

•Khí nén: Vật liệu cần tránh vò nát( các loại quả)

Nguyên tắc nghiền

Máy ép thủy lực

Máy ép trục vít

Thiết bị ép trục vít

Thiết bị ép

Thiết bị ép đùn

Máy ép thủy lực

Khai thác: Tách tinh bột khỏi dịch bào.

Chuẩn bị: trước khi lọc, lọai bớt tạp chất

Chỉ biến đổi vật lý( tách pha)

Không biến đổi hóa học, hóa lý, sinh hóa

Chất lượng tăng lên do loại được tạp chất (cảm

Lắng trọng lực Lắng ly tâm

Thiết bị lắng

Thiết bị lắng

Thiết bị lắng

Thiết bị lắng tĩnh điện

Thiết bị lắng cyclon

Chuẩn bị: Lọc dịch đường trước khi chế biến

2.4.2 Vật liệu và quá trình biến đổi

Không tan lẫn vào nhau và có khả năng tách

Lọc áp suất không đổi

Lọc lưu lượng không đổi

Lọc nhiệt độ cao, thấp, thường

Lọc nhiệt độ cao( độ nhớt cao)

Lọc nhiệt độ thấp( biến đổi khi nhiệt độ cao)

Lọc nhiệt độ thường( độ nhớt không cao0

2.4.4 Vấn đề thiết bị (giới thiệu thiết bị lọc)

So sánh thiết bị lắng và lọc ly tâm

Thiết bị lọc

Thiết bị lọc

Thiết bị lọc

Thiết bị lọc

28

Lọc phân tử

(hỗn hợp có chênh lệch khối lượng riêng lớn)

2.5.4 Vấn đề thiết bị (giới thiệu thiết bị ly tâm)

Chu kỳ ly tâm

•Thời gian mở máy và nhập liệu

•Thời gian phân ly hỗn hợp

•Thời gian hoàn thiện

•Thời gian xả sản phẩm

Máy ly tâm

Thiết bị ly tâm

Thiết bị ly tâm

Thiết bị ly tâm

Thiết bị ly tâm

Chương 2 Quá trình cơ học

2.6 Quá trình phối chế, đảo trộn

2.6.1 Mục đích, yêu cầu

•Phối chế:Pha trộn 2 hay nhiều cấu tử

•Đảo trộn:Cơ học nhằm phân bố đều các cấu tử

•Mục đích:

–Tạo sản phẩm mới( Hòan thiện)

–Tăng chất lượng sản phẩm( Khai thác)

–Hỗ trợ các quá trình( Chuẩn bị) hòa siro vào

dịch nước quả, pha các loại rượu có nồng độ

khác nhau, hòa sữa vào càphê, với nguyên

liệu rắn với lỏng như nước với bột mì

Quan trọng nhất phải xác định tỉ lệ phối trộn( phương

pháp tóan học, phương pháp đường chéo)

•Khuyếch tán tự nhiên

•Cưỡng bức

2.6.4 Vấn đề thiết bị (giới thiệu thiết bị phối chế)

Tính toán xác định tỉ lệ phối chế

Phương pháp toán học: cần phối chế 2 thành

phần a và b (% khối lượng) tạo thành hỗn hợp

Cánh khuấy

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Thiết bị đảo trộn

Chương 3: CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT

3.1 Quá trình đun nóng, làm nguội

3.1.1 Mục đích, yêu cầu

•Là QT tăng nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt

độ cuối cùng cho trước

• t= t cuối- t đầu> 0 đun nóng

• t= t cuối- t đầu< 0 làm nguội

–Chuẩn bị : quá trình chần tạo điều kiện cho quá trình

bóc vỏ, làm mềm cấu trúc của nguyên liệu thực phẩm

- Khai thác: làm bay hơi nước trong quá trình cô đặc,

chưng cất

– Khai thác: làm bay hơi nước trong quá trình cô đặc,

chưng cất

–Chế biến : đun nóng làm biến đổi cấu trúc, tính chất

hóa học của thực phẩm, làm chín thực phẩm, tạo ra

các giá trị cảm quan của thực phẩm tốt hơn

–Bảo quản: đun nóng làm mất hoạt tính của các

enzyme, giết chết vi sinh vật với nhiệt độ trên 700C,

ngăn ngừa biến đổi sinh học của thực phẩm

–Hòan thiện: tạo ra màu của thực phẩm do các phản

ứng caramen hóa,

Quá trình đun nóng, làm nguội

3.1.2 Vật liệu và quá trình biến đổi

•Biến đổi vật lý( nhiệt, trạng thái, thể tích)

• Biến đổi về nhiệt độ : đạt nhiệt độ cân bằng quá trình

truyền nhiệt vào tâm phụ thuộc nhiều vào chiều dày của

thực phẩm và hệ số truyền nhiệt của thực phẩm

• Biến đổi về thể tích : với nguyên liệu có cấu trúc xốp,; ví

dụ như các loại rau, quả khi chần hoặc luộc Với nguyên

liệu có trạng thái rắn và đặc thì ngược lại, thể tích của

chúng cóthể tăng lên khi đun nóng như các sản phẩm thịt

• Biến đổi về khối lượng: giảm đi do quá trình bay hơi nước

Quá trình đun nóng, làm nguội

•Hóa lý hóa học, hóa lý: tăng nhiệt độ làm:

- tăng độ hòa tan và giảm độ nhớt của chất lỏng,

- tạo nên sự chuyển pha trong thực phẩm: lỏng sang hơi,

rắn thăng hoa

- làm tăng tốc độ của các phản ứng thủy phân, tạo nên

các chất màu, mùi mới xuất hiện

- Tăng nhiệt độ của thực phẩm kéo theo các phản ứng

hoáhọc như : phản ứng tạo màu caramen hoá do phản

ứng mất nước của đường, phản ứng melanoidin do

đường khử vàcác axit amin, phản ứng tạo màu

quinonamin là phản ứng giữa octoquinon và axit amin

• Các phản ứng tạo màu diễn ra nhanh chóng khi tăng

nhiệt độ, do đó quá trình gia nhiệt được tận dụng để tạo

ra giá trị cảm quan mới cho thực phẩm

• Tốc độ tăng nhiệt cũng ảnh hưởng đến tốc độ phản

ứng oxyhoa, phản ứng tạo màu của các chất

• Ví dụ khi đung nóng khoai tây, càng đun nóng càng

chậm bao nhiêu thì khoai tây, táo, lê càng đen do các

enzymepoliphenoloxydaza hoạt động càng lâu, phản

ứng càng nhiều

-Do sự tác động tương hỗ giữa chlorophyl với các acid

chứa trong dung dịch của tế bào của rau quả

-Thời gian đun nóng càng lâu thì chlorophyl chuyển

thành pheophytin vàng nhiều

-Các loại rau quả có hàm lượng acid càng cao thìcàng

dễ bị biến đổi mạnh và nhanh khi đun nấu

Quá trình đun nóng, làm nguội

• Sinh hóa vi sinh

•Cấu trúc tế bào:bị phá vỡ, tế bào bị nén chặt lai

•Cảm quan: Màu sắc của thực phẩm thay đổi: quá

trình chần sẽ làm ổn định màu sắc, làm mất hoạt

tính enzyme Mùi vị : làm mất mùi tự nhiên, tạo

nên các chất thơm làm tăng giá trị cảm quan như

làm mất mùi tanh của cá, tạo nên mùi thơm của

thịt, làm mất mùi ngái của đậu nành,

Thiết bị đun nóng làm nguội

Thiết bị đun nóng làm nguội

Thiết bị đun nóng làm nguội

Chương 3: CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT

3.2 Quá trình làm lạnh và lạnh đông

3.1 Mục đích – Yêu cầu

3.2 Cơ sở KH của KT làm lạnh đông

3.3 Thời gian làm lạnh đông

3.4 Phương pháp làm lạnh đông

3.5 Biến đổi của ĐVTS khi lạnh đông

3.6 Xử lý nguyên liệu sau làm lạnh đông

3.7 Làm tan giá và làm ấm nguyên liệu

-Hạ nhiệt độ từ giới hạn nóng lạnh(20-24oC) xuống nhiệt

độ thấp hơn

-Làm lạnh đông (freezing) là quá trình đưa nhiệt độ ban

đầu của đvts xuống dưới điểm đóng băng, tới -80C ÷

- 100C và cóthể xuống thấp hơn: -180C, - 300C hay

-400C

• Điểm đóng băng của ĐVTS: dưới 0oC

•Điểm quá lạnh (super cold temperature): hiện tượng

nước chưa kết tinh thành đá khi dưới 0oC, phụ thuộc

vào nồng độ chất tan, cầu tạo màng TB và tốc độ hạ

nhiệt

Lạnh thường: tđb<to<20oC

Lạnh đông: -100oC <to<tđb

Lạnh đông sâu( thâm độ): -273oC<to< -100oC

• Quá trình hình thành điểm đóng băng

• Điểm đóng băng tuyệt đối (absolutely

freezing point hay Eutectic point): nhiệt độ

tối thiểu để toànbộ nước trong tế bào

TS đông đặc (-550C đến- 650C).

• Trong công nghiệp chế biến lạnh TS,

chỉ cần -400C là đủ để đảm bảo chất

lượng sản phẩm.

Mục đích

• Làm chậm sự hư hỏng của nguyên

liệu sao cho đến khi rã đông sau thời

gian bảo quản lạnh, ta không thể phân

biệt được thuỷ sản đông lạnh vàthuỷ

sản tươi sống lúc chưa đưa vào làm

lạnh đông (giữ nguyên độ tươi của nguyên

liệu).

Yêu cầu, ý nghĩa

• Giữ được độ tươi nguyên liệu qua giai

đoạn tồn trữ, vận chuyển và phân phối.

• Kịp thời điều hoà và phân phối mọi

nơi, mọi lúc các loại thuỷ sản chất

lượng cao và giá cả ổn định

• Phục vụ nhu cầu xuất khẩu các ĐVTS để

tăng thu nhập quốc dân.

3.2.4 Vấn đề thiết bị (giới thiệu thiết bị làm lạnh)

• 3.1.2 Công đoạn trong làm lạnh đông

• Xử lý nguyên liệu -> (Bao gói) -> Làm lạnh

đông -> (Mạ băng/bao gói) -> Bảo quản

kho lạnh -> Rã đông (Tan giá) -> Làm ấm

-> Sử dụng (chế biến)

4.2 CƠ SỞ KH CỦA KT LÀM LẠNH ĐÔNG

4.2.1 Cơ chế đóng băng

• Nguyên tắc: Khi hạ nhiệt độ dưới 00C,

các dạng nước trong ĐVTS đóng băng

dần tuỳ mức độ liên kết của chúng trong tế

bào, liên kết yếu thì nhiệt độlạnh đông (tlđ)

cao, liên kết mạnh thì nhiệt độ lạnh đông

thấp hơn.

- Nước tự do cấu trúc, tlđ = -1 ÷ -1,50C.

- Nước bất động, tlđ = -1,5 ÷ -200C.

- Nước liên kết, tlđ = -20 ÷ -650C

• Quá trình làm lạnh đông có 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 : làm lạnh tới điểm đóng băng.

- Giai đoạn 2 : quá trình đóng băng ở băng

điểm.

- Giai đoạn 3 : tiếp tục làm lạnh đông đến

nhiệt độbảo quản lạnh đông

Giai đoạn 1:

• - Điểm quá lạnh làm xuất hiện mầm tinh

thể đá ởgian bào (khoảng trống giữa

các tế bào) màkhông xuất hiện trong tế

bào vì nồng độ chất tan trong nước tự do

ở gian bào rất thấp so với trong tế bào.

• - Khi đến điểm đóng băng đa phần nước

tự do ởgian bào kết tinh và làm tăng

nồng độ chất tan lên, cao hơn nồng độ

trong tế bào

Giai đoạn 2:

• Tùy tốc độ làm lạnh mà sự hình thành

tinh thể đákhác nhau:

• - Nếu hạ nhiệt chậm: tinh thể đá hình

thành ở gian bào và lớn dần lên

• - Nếu hạ nhiệt nhanh: tinh thể đá hình

thành cả ởgian bào và trong tế bào,

kích thước đá nhỏ vàphân bổ đều

khắp Thời gian đóng băng rút ngắn

hơn