Quy trình sản xuất kem

Quy trình sản xuất kem

Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn MỤC LỤC I TỔNG QUÁT VỀ KEM -2  Giới thiệu chung -2  Nguyên liệu -2 II QUY TRÌNH SẢN XUAÁT -5  Giải thích quy trình công nghệ Chuẩn bị nguyên liệu -6 Phối trộn Đồng hoá -7 Thanh truøng Uû chín -9 Lạnh đông sơ -10 III GIỚI THIỆU THIẾT BỊ Thieát bị lạnh đông Thiết bị tạo hình, làm cứng 16 Thieát bị tạo vỏ áo chocolate 28 IV SẢN PHẨM -29 V TÀI LIỆU THAM KHẢO -33 Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn TỔNG QUAN VỀ KEM  GIỚI THIỆU CHUNG Ngày nay, kem sản phẩm tiêu thụ rộng rãi quốc gia, thu hút người tiêu dùng lứa tuổi khác nhau, người biết kem có lịch sử lâu đời Kem ăn xuất kỷ thứ trước công nguyên, quốc gia La Mã, Trung Hoa phục vụ cho vua chúa cách lấy đá lạnh đỉnh núi cao trộn với loại trái sữa tạo thành “kem” Theo truyền thuyết Marco Polo mang bí chế biến kem từ Trung Quốc Mỹ, sau người Mỹ biến việc sản xuất kem thành công nghệ chế biến phát triển mạnh mẽ Năm 1946, bà Nancy Johnson người New York phát minh loại tủ lạnh chuyên dùng để chứa kem, máy làm kem ngày mang tên “Johnson Patent Ice-Cream Freezer” Năm 1962, công nghệ làm kem thương mại lần cấp sáng chế Cùng với thời gian, ngành sản xuất kem phát triển mạnh mẽ cho đời nhiều dòng sản phẩm: kem hộp, kem ly, kem chocolate, kem trái cây, kem vani, kem corneto… kem trở thành ăn tráng miệng ưa thích trẻ em lẫn người lớn Theo thống kê Hiệp hội kem ăn giới, loại kem phổ biến kem vani29%, kem chocolate-8.9%, kem hạt dẻ kem dâu-5.3%, kem tổng hợp4.2%, kem bọc chocolate-3.9%, kem vanola kiểu Pháp-3.8% Theo số liệu Hiệp hội nhà sản xuất sữa sản phẩm từ sữa, Mỹ quốc gia sản xuất kem ăn lớn giơi với 61.3 triệu hectolit/năm, Trung Quốc 23.6 triệu hectolit/năm Tuy nhiên, New Zealand lại nước tiêu thụ kem mạnh mẽ giới với 26.3 triệu hectolit/năm, Mỹ 22.5 triệu hectolit/năm Trung bình, người New Zealand sử dụng 26.3 lit kem/năm, mức tiêu thụ kem người Trung Quốc 1.8lit/năm Mức tiêu thụ kem trung bình người Việt Nam 0.3 lit/năm  NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT KEM 1) Sữa sản phẩm từ sữa: Tạo nên giá trị dinh dưỡng hương vị cho kem Sữa dùng cho sản xuất kem sữa tươi, sữa bột nguyên cream, sữa bột gầy, chất béo từ sữa cream, bơ, hay chất béo khan… Yêu cầu quan trọng sữa làm kem phải có hàm lượng chất béo cao, lượng chất béo sữa yếu tố giúp tạo nên cấu trúc đặc trưng sản phẩm 2) Đường: Đường giúp tạo vị ngọt, hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, tăng giá trị dinh dưỡng góp phần tạo cấu trúc sản phẩm Ngoài đường lactose có sẵn sữa, thường sử dụng đường saccharose, đường nghịch đảo syrup giàu fructose Ở Mỹ Châu u sử dụng chất nghèo giá trị dinh dưỡng sorbitol, aspartam, polydextrose… để sản xuất kem phục vụ cho người bị tiểu đường hay béo phì I Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn 3) Chất béo: Chất béo thành phần chủ yếu tham gia vào cấu trúc kem, sử dụng dầu thực vật dầu nành, dầu cải, dầu dừa hay dầu hướng dương kết hợp với chất béo sữa để sản xuất kem Hàm lượng dầu thực vật chiếm 6-10% khối lượng kem thành phẩm 4) Chất nhũ hóa: Chất nhũ hóa có vai trò tăng khả liên kết hạt cầu béo, điều định lớn đến khả giữ nước kem Trong sản xuất kem sử dụng chất nhũ hóa thông dụng lòng đỏ trứng giá thành thường cao, ngòai có loại chất nhũ hóa khác rẻ tiền mono hay diglyceride, ester sorbitol hay phân tử đường… 5) Chất ổn định: Các chất ổn định tạo mạng lưới không gian để hạn chế chuyển động tự phân tử nước, nhờ trình lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu để sản xuất kem, tinh thể đá xuất có kích thước nhỏ, kem trở nên đồng Chất ổn định dùng cho sản xuất kem thường có chất protein gelatin, casein, albumin, globuline… hay carbohydrate agar-agar, gum arabic, CMC (carboxymethylcellulose)… 6) Chất tạo hương: Hương liệu với tạo hình kem tạo đa dạng cho sản phẩm kem Các loại hương liệu thường sử dụng vanilla, mùi cam, mùi sầu riêng, dâu, chocolate, mùi cà phê… Chúng trích ly từ thực vật sản xuất phương pháp tổng hợp hóa học Ngoài ra, sản xuất kem, người ta bổ sung thịt cắt nhỏ, loại hạt (hồ đào, hạnh nhân, phỉ, hạch, hồ trăn, đậu phộng, điều…), bột cacao, dịch chocolate… Những nguyên liệu mục đích tạo hương giúp tăng giá trị dinh dưỡng cho kem thành phẩm 7) Chất màu: Màu sắc tạo lôi hấp dẫn cho kem từ nhìn Các nhóm sản phẩm cần tạo màu sản phẩm kem có hương vị trái Kem có hương vị trái cần có màu loại trái ấy, ví dụ kem nho cần có màu nâu đỏ, kem sầu riêng có màu vàng… Nhóm chất màu tự nhiên có độ bền màu so với chất màu tổng hợp điều kiện sản xuất công nghiệp Việc sử dụng chất màu tuân theo quy định sử dụng phụ gia quốc gia 8) Nguyên liệu khác:  Nước không khí: Nước có tác dụng tạo tinh thể đá, tạo độ cứng cần thiết tạo cảm giác mát lạnh sử dụng sản phẩm Không khí giúp cho sản phẩm có độ mềm, xốp Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn  Acid: việc bổ sung acid hữu acid citric, acid tartric…ngoài việc tạo độ chua thích hợp cho kem, có tác dụng ức chế phát triển số vi sinh vật có sản phẩm  Phụ gia chống vi sinh vật: thường sử dụng natri benzoat, nhiên nhiều nước giới không cho phép sử dụng phụ gia  Tinh bột: công thức kem nhiều nước giới thường không sử dụng, nhà sản xuất kem Việt Nam thường sử dụng tinh bột bình thường hay tinh bột biến tính nhằm mục đích gia tăng độ kết dính khối kem II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Nguyên liệu phụ: chất tạo nhũ, chất ổn định màu, mùi… Nguyên liệu chính: Sữa, cream, bột sữa gầy, syrup đường Chuẩn bị Phối trộn Chuẩn bị Đồng hóa Thanh trùng Ủ chín Lạnh đông sơ Hộp /ly Thùng Rót hộp/ly Đổ khuôn Lạnh đông kết thúc Lạnh đông trung gian Xếp vào thùng Que Kem hộp/ly Đặt que vào khuôn kem Lạnh đông kết thúc Tháo khuôn Tạo màng bao chocolate Bao bì Thùng Bao gói Xếp vào thùng Kem que Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn  GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: 1) Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu định lượng theo công thức phối trộn cho loại kem sản xuất Nguyên liệu khô đem cân, nguyên liệu dạng lỏng cân hay đo thể tích để xác định hàm lượng cần sử dụng Đối với chất béo phải gia nhiệt lên 35-50oC để dễ phối trộn 2) Phối trộn Nguyên liệu đưa vào thiết bị phối trộn theo trật tự định, sử dụng trình học để làm nguyên liệu đồng Sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ đứng với phận điều nhiệt cánh khuấy hoạt động tốc độ cao, nhiệt độ phối trộn thường 50-65oC Có thể kết hợp lọc khí sau phối trộn nhằm mục đích tăng hiệu truyền nhiệt, hỗ trợ trình đồng hóa trùng Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Hình 1: Hệ thống bồn phối trộn Tetra Pak 3) Đồng hóa Trong sản xuất kem, hỗn hợp nguyên liệu thường có chứa hàm lượng chất béo cao, phải sử dụng trình đồng hóa nhằm làm giảm kích thước hạt béo phân bố chúng hỗn hợp Ta sử dụng thiết bị đồng hóa hai cấp, áp suất dao động khoảng 140-250bar Hỗn hợp gia nhiệt lên 65-75oC trước vào thiết bị đồng hóa Giai đoạn đồng hóa thường sử dụng 2/3 đến 3/4 áp lực tổng, kích thước hạt phân tán sau đồng hóa 10-12 microns Tác động áp suất đến trình: Hình 2: Tác nhân áp suất ảnh hưởng đến hạt cầu béo hệ nhũ tương A) Mẫu tham khảo, 141-35 kg/cm2; B) Không đồng hoá; C) 281-35 kg/cm ; D) 35 kg/cm ×800 Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem Kích thước Tính chất, cảm quan Chất tạo nhũ Đồng hóa áp suất cao Kích thước hạt cầu béo phân tán nhỏ đến mức tối đa (0.1-0.3 ìm) Giúp ổn định bọt khí tạo trơn bóng bề mặt kem Sự phân bố pha phân tán trở nên đồng đều, cấu trúc ổn định Giảm độ nhớt Tránh tượng kết tinh đá Cần chất tạo nhũ nhiều GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Đồng hóa áp suất thấp Kích thước hạt cầu béo lớn hơn, tùy theo yêu cầu sản phẩm Bề mặt kem không ổn định Sự phân bố không đồng Yêu cầu chất tạo nhũ không cao Sự tan chảy Không tác động đến tan Làm chậm tan chảy kem chảy làm mát lượng nhỏ chất béo Chi phí lượng Tiêu tốn lượng nhiều Tiết kiệm phần lượng Áp suất Áp suất cao từ 4000-30000 Áp suất thấp từ 500-2500 psi, tùy lượng béo khối psi trộn Khối kem sau pha trộn Đặc biệt khối béo Đối với khối có hàm lượng (pha phân tán ít) muốn tạo chất khô cao nhiều béo, đồng bắt sản phẩm không đòi hỏi độ buộc phải sử dụng phương đồng tối đa pháp áp dụng phương pháp cho đỡ tốn lượng Đối tượng sản phẩm Ứng dụng cho dòng sản Ứng dụng sản phẩm phẩm cao cấp, đòi hỏi chất có kết hợp pha phân tán lượng cảm quan sâu sắc mức độ vừa phải Chi phí thiết bị Cao, đòi hỏi độ kết cấu Đòi hỏi vững thiết bị Chi phí vận hành Cao Thấp Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn 4) Thanh trùng Hỗn hợp nguyên liệu cần trùng để tiêu diệt ức chế hệ vi sinh vật enzyme, chế độ trùng thường chọn 83-85 oC 15 giây, trùng 63oC 30 phút Trong thực tế sản xuất trình trùng đồng hóa thường tiến hành xen kẽ Đầu tiên hỗn hợp nguyên liệu dẫn vào thiết bị trao đổi nhiệt để hiệu chỉnh nhiệt độ, sau dẫn vào thiết bị đồng hóa, lại quay trở lại thiết bị trao đổi nhiệt để trùng làm nguội Hình 2: Thiết bị trùng HTST 5) chín Nguyên liệu sau trùng đồng hóa làm lạnh 2-4 oC, sau đem ủ chín Mục đích trình làm cho hỗn hợp nguyên liệu đạt số tính chất hóa lý cần thiết, chuẩn bị cho trình lạnh đông tiếp theo: chất protein hydrate hóa hoàn toàn, phần chất béo kết tinh, số phân tử protein hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc pha hạt cầu béo pha liên tục Kết làm cho kem thu sau trình lạnh đông có cấu trúc mịn đồng Quá trình ủ chín thực thiết bị vỏ áo 4-24 giờ, nhiệt độ 2o C Lớp vỏ áo bên có tác dụng làm lạnh cách nhiệt, hạn chế tổn thất lượng, bên thiết bị có cánh khuấy hoạt động liên tục, khuấy chậm đặn Lớp HC04TP Trang Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Hình 3: Thiết bị ủ chín 6) Lạnh đông sơ Quá trình có hai mục đích quan trọng: Thổi lượng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thể tích chúng Lạnh đông phần nước hỗn hợp để tạo tinh thể đá với kích thước thật nhỏ đồng nhất, đồng thời phân bố tinh thể đá hỗn hợp Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm mà lượng không khí thổi vào hỗn hợp khác Thông thường, thể tích hỗn hợp sau nạp không khí tăng từ 80-100% Các bọt khí thật mịn xuất kem tạo nên cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm Không khí sử dụng sản xuất kem cần xử lý hệ thống lọc nhằm loại tạp chất bụi vi sinh vật… nhằm đảm bảo chất lượng kem thành phẩm Trong giai đoạn lạnh đông sơ có khoảng 30-70% lượng nước kết tinh, tuỳ theo phương pháp tạo hình kem mà người ta hiệu chỉnh tỷ lệ nước kết tinh giai đoạn cho phù hợp Sau trình lạnh đông sơ ta thu kem bán thành phẩm với cấu trúc mềm xốp Tiếp theo tuỳ theo trình tạo hình thực theo phương pháp khác nhau, trình bày chi tiết phần giới thiệu thiết bị sản xuất III GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SẢN XUẤT 1) Thiết bị làm lạnh Lạnh đông hạ nhiệt độ sản phẩm xuống nhiệt độ kết tinh nước sản phẩm Có phương pháp làm lạnh đông là: + Lạnh đông thiết bị hoạt động theo chu trình lạnh + Lạnh đông cách tiếp xúc với chất tải lạnh kim loại + Lạnh đông cách nhúng khí nén lỏng Lớp HC04TP Trang 10 Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn  Kết hợp khuôn kim loại đối lưu không khí a) Làm cứng phương pháp lạnh đông:  Ưu điểm: - Thời gian lưu giữ kem ngắn - Cấu trúc bề mặt kem mịn - Chất lượng toàn sản phẩm tốt  Nhược điểm: - Tốn chi phí - Quy trình yêu cầu khu vực sx tốn - Các phận máy móc phải đảm bảo vệ sinh Hình : Làm cứng phương pháp lạnh đông (cryogenic hardening) b) Làm cứng phương pháp nhúng chìm:  Ưu điểm: - Phương pháp tốt để làm sản phẩm dạng que - Thời gian lưu giữ sản phẩm ngắn - Tốc độ sản xuất nhanh với mức độ tự động hóa cao - Chất lượng sản phẩm cao - Quá trình truyền nhiệt hiệu cao  Nhược điểm - Qui trình hệ thống đơn lẻ - Yêu cầu khu vực sản xuất tốn - Yêu cầu thiết bị phải đảm bảo vệ sinh - Một vài phận thiết bị thải nước thừa nhiều - Sự hao hụt sản phẩm trình sản xuất tương đối cao Lớp HC04TP Trang 19 Quy trình thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn - Chi phí cho phận sản xuất cao Hình 12: thiết bị làm cứng phương pháp nhúng chìm c) Làm cứng khuôn:  Ưu điểm - Sản xuất sản phẩm có dạng hình vuông hay hình chữ nhật - Thời gian lưu giứ sản phẩm ngắn - Quá trình truyền nhiệt hiệu - Yêu cầu khoảng không gian nhỏ với chi phí sản xuất tốn - Sự tổn thất qua trình làm cứng  Nhược điểm: - Khoảng 5% sản phẩm có hình dạng không đồng - Tốn chi phí cho sản phẩm không làm cứng - Sản phẩm bị ảnh hưởng không rót đầy - Yêu cầu nhiệt độ làm đông thấp Lớp HC04TP Trang 20 ... kem chocolate-8.9%, kem hạt dẻ kem dâu-5.3%, kem tổng hợp4.2%, kem bọc chocolate-3.9%, kem vanola kiểu Pháp-3.8% Theo số liệu Hiệp hội nhà sản xuất sữa sản phẩm từ sữa, Mỹ quốc gia sản xuất kem. .. phẩm: kem hộp, kem ly, kem chocolate, kem trái cây, kem vani, kem corneto… kem trở thành ăn tráng miệng ưa thích trẻ em lẫn người lớn Theo thống kê Hiệp hội kem ăn giới, loại kem phổ biến kem vani29%,... dụng sản xuất kem quy mô nhỏ thử nghiệm sản xuất sản phẩm phòng thí nghiệm Lạnh đông gián đoạn tốn chi phí lắp đặt lạnh đông liên tục cho phép tạo sản phẩm kem có mùi đặc biệt với thể tích nhỏ, trình