Giáo trình Kỹ thuật thực phẩm: Phần 1 - NXB Đà Nẵng

LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghệ sản xuất thực phẩm, người ta áp dụng nhiều biện pháp kỹ thuật khác nhằm làm biến đổi vật liệu để tạo sản phẩm thực phẩm Việc tìm hiểu nắm vững sở lý thuyết q trình cơng nghệ, nguyên lý làm việc thiết bị, cách tiến hành phương pháp tính tốn q trình công nghệ cần thiết cán bộ, kỹ thuật viên công tác lĩnh vực thực phẩm Học phần “Kỹ thuật thực phẩm” học phần thuộc khối kiến thức chun mơn chương trình giáo dục ngành Cơng nghệ thực phẩm, trình độ cao đẳng Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm tổ chức biên soạn giáo trình “Kỹ thuật thực phẩm” để làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm tài liệu giảng viên tham khảo giảng dạy học phần nói Nội dung giáo trình “Kỹ thuật thực phẩm” trình bày kiến thức kỹ thuật xử lý, chế biến sử dụng công nghiệp chế biến thực phẩm Trong chương giáo trình trình bày kỹ thuật xử lý nguyên liêu, thực phẩm thường áp dụng công nghiệp chế biến thực phẩm Mỗi kỹ thuật xử lý, chế biến có nêu sở lý thuyết q trình cơng nghệ, giới thiệu ngun lý làm việc máy thiết bị dùng thực q trình cơng nghệ, ảnh hưởng kỹ thuật chế biến đến đặc tính cảm quan giá trị dinh dưỡng thực phẩm chế biến Ngồi ra, giáo trình cịn giới thiệu cơng thức cần thiết dùng để tính tốn số thơng số q trình Tuy nhiên, sinh viên trình độ cao đẳng, việc tính tốn giới hạn số thông số cần thiết mức độ đơn giản Nội dung giáo trình gồm phần 14 chương Phần I trình bày kiến thức chung kỹ thuật xử lý, chế biến; phần II trình bày kiến thức kỹ thuật xử lý, chế biến áp dụng công nghiệp thực phẩm Bố cục giáo trình sau: PHẦN I NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG Chương1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THỰC PHẨM Chương CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN CỦA KỸ THUẬT THỰC PHẨM PHẦN II CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ, CHẾ BIẾN THỰC PHẨM Chương PHÂN RIÊNG HỆ KHÔNG ĐỒNG NHẤT Chương PHỐI TRỘN, PHÂN LOẠI Chương ÉP, LÀM NHỎ KÍCH THƯỚC Chương THANH TRÙNG, TIỆT TRÙNG Chương BỐC HƠI (CÔ ĐẶC) Chương CHẦN, HẤP, CHIÊN, NƯỚNG Chương LẠNH VÀ LẠNH ĐƠNG Chương 10 CHƯNG CẤT Chương 11 TRÍCH LY Chương 12 HẤP THỤ, HẤP PHỤ, TRAO ĐỔI ION Chương 13 KẾT TINH Chương 14 SẤY Giáo trình Kỹ thuật thực phẩm dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Công nghệ sinh học nhà trường người có liên quan đến lĩnh vực chế biến thực phẩm Trong trình biên soạn giáo trình này, cố gắng song khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi trân trọng cám ơn góp ý đồng nghiệp, sinh viên bạn đọc để giáo trình ngày hồn thiện Những ý kiến đóng góp giáo trình xin gửi về: Bộ mơn Q trình thiết bị thực phẩm, khoa Công nghệ chế biến bảo quản lương thực-thực phẩm, trường Cao đẳng Lương thưc-Thực phẩm; 101B – Lê Hữu Trác, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng CÁC TÁC GIẢ 10 11 PHẦN I NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG Chương TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THỰC PHẨM CÁC KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm kỹ thuật công nghệ Trong ngày đầu công nghiệp hóa, người ta sử dụng phổ biến thuật ngữ "kỹ thuật" với ý nghĩa giải pháp thực loại công việc hay công cụ sử dụng sản xuất làm tăng hiệu sản xuất Như vậy, xem phạm trù “kỹ thuật” có yếu tố : - Phương pháp hay qui trình sản xuất - Cơng cụ hay phương tiện sản xuất Khái niệm “công nghệ” lúc đầu hiểu phương pháp, thủ tục hay qui trình kỹ thuật dùng dây chuyền sản xuất Như vậy, theo nghĩa hẹp "cơng nghệ" phận phạm trù "kỹ thuật" Về sau, khái niệm công nghệ hiểu rộng ổn định ngày - Phạm trù công nghệ bao gồm yếu tố trình sản xuất là: + Vật liệu trình biến đổi vật liệu + Phương pháp hay qui trình sản xuất + Cơng cụ hay phương tiện sản xuất + Điều kiện kinh tế, chủ yếu tổ chức sản xuất Theo quan điểm hệ thống, mơ tả khái niệm “cơng nghệ” theo sơ đồ sau: Biến đổi vật liệu Vật liệu Sản phẩm Phương pháp sản xuất Phương tiện sản xuất Tổ chức Theo sơ đồ vật liệu - đầu vào hệ thống, qua trình xử lý tương tác yếu tố là: phương pháp sản xuất, phương tiện sản xuất tổ chức sản xuất bị biến đổi tạo thành sản phẩm - đầu hệ thống Để hệ thống làm việc hiệu cần có hệ thống kiểm tra điều chỉnh yếu tố công nghệ Hệ kiểm tra chịu tác động trực tiếp đặc điểm nguyên liệu tác động liên hệ ngược đặc điểm sản phẩm - Theo định nghĩa mà Trung tâm chuyển giao cơng nghệ châu Á - Thái Bình Dương đề xướng, cơng nghệ sản xuất tất liên quan đến việc biến đổi tài nguyên đầu vào thành hàng hóa đầu Hệ thống cơng nghệ sản xuất bao gồm: 12 + Các máy móc, thiết bị dây chuyền sản xuất (phần kỹ thuật) + Thơng tin qui trình sản xuất (phần thơng tin) + Trình độ tay nghề, kỹ người lao động (phần người) + Trình độ tổ chức quản lý, điều hành sản xuất (phần tổ chức) Như vậy, theo quan điểm phạm trù "cơng nghệ" có thêm yếu tố người Theo khái niệm "công nghệ" ngày (nghĩa rộng) "kỹ thuật" phận phạm trù "công nghệ" Khái niệm công nghệ sử dụng rộng rãi vào lĩnh vực sống người, không sản xuất vật chất mà cịn hoạt động xã hội Ví dụ: công nghệ thông tin, công nghệ giáo dục,…Tuy nhiên công nghệ gắn chặt với công nghiệp Công nghệ tảng cơng nghiệp, cịn cơng nghiệp phương thức chuyển tải công nghệ vào sống 1.2 Phân loại phương pháp công nghệ Trong sản xuất thực phẩm, người ta áp dụng nhiều phương pháp công nghệ khác Có thể phân chia phương pháp thành nhiều loại sau: 1.2.1 Phân loại phương pháp cơng nghệ theo trình tự thời gian Cách phân loại dựa vào trình tự thời gian từ lúc nguyên liệu ban đầu đưa vào trình chế biến sử dụng -Thu hoạch hay thu nhận nguyên liệu -Bảo quản nguyên liệu tươi hay bán chế phẩm -Chế biến -Bảo quản thành phẩm -Xử lý thực phẩm trước sử dụng Phân loại kiểu phù hợp với việc tổ chức sản xuất bố trí lao động 1.2.2 Phân loại theo trình độ sử dụng công cụ Cách phân loại dựa vào mức độ thay sức lao động người máy móc, thiết bị - Phương pháp thủ cơng - Phương pháp giới hóa - Phương pháp tự động hóa Phân loại kiểu liên quan đến suất lao động 1.2.3 Phân loại theo sử dụng lượng Cách phân loại dựa vào nguồn lượng sử dụng trình chế biến Nguồn lượng tạo tác nhân vật lý, q trình hóa học hay sinh học Theo cách phân loại này, trình hay phương pháp công nghệ thực phẩm thường gặp là: 13 - Các trình học: nghiền, ép, sàng, lọc… - Các q trình nhiệt: sấy, chưng cất, đặc… - Các q trình hóa sinh, sinh tổng hợp, tự phân… 1.2.4 Phân loại theo tính chất liên tục Phương pháp cơng nghệ gián đoạn, bán liên tục hay liên tục Phân loại kiểu liên quan đến việc tổ chức thực qui trình hay q trình cơng nghệ 1.2.5 Phân loại theo trạng thái ẩm thực phẩm - Phương pháp khô (rây, nghiền nhỏ, sấy khô…) - Phương pháp ướt (lắng lọc, trích ly…) Sự phân loại chủ yếu dựa yêu cầu sử dụng nước q trình cơng nghệ, phần lớn chúng thuộc công nghệ gia công 1.2.6 Phân loại theo mục đích q trình - Phương pháp chuẩn bị bao gồm phương pháp : phân loại, tách tạp chất, tạo hình, đun nóng… Phương pháp chuẩn bị nhằm biến đổi tính chất vật lý nguyên liệu hay bán chế phẩm, nhằm đạt thông số thuận lợi để tiến hành phương pháp hay trình chủ yếu - Phương pháp khai thác bao gồm phương pháp như: chưng cất, cô đặc, ép… Phương pháp khai thác nhằm tăng giá trị vật liệu, làm giàu chất dinh dưỡng thực phẩm Phương pháp khai thác làm vật liệu biến đổi tính chất vật lý, hóa lý - Phương pháp chế biến bao gồm phương pháp như: nấu chín, chiên, thủy phân, lên men, … Phương pháp chế biến làm vật liệu biến đổi thành phần hóa học, tính chất vật lý hóa học nhằm tạo tính chất sản phẩm - Phương pháp bảo quản bao gồm phương pháp : trùng, lạnh đông, làm khô,…: Phương pháp bảo quản nhằm giảm thấp thất thoát giá trị dinh dưỡng, giữ ổn định tính chất vật lý, hóa học vật liệu, kéo dài thời gian sử dụng vật liệu - Phương pháp hoàn thiện bao gồm phương pháp như: bao gói, dán nhãn,… Phương pháp hồn thiện nhằm tạo điều kiện để bảo quản, vận chuyển dễ dàng tạo cho sản phẩm có hình thức thích hợp, tăng giá trị sản phẩm Phương pháp làm sản phẩm thay đổi tính chất cảm quan 1.2.7 Phân loại phương pháp công nghệ theo qui luật khoa học tự nhiên Theo quan điểm công nghệ người ta kể đến loại phương pháp công nghệ sau : - Các phương pháp vật lý (cơ học, nhiệt…) - Các phương pháp hóa lý (chưng cất, hấp phụ) - Các phương pháp hóa học (thủy phân, axit hóa, trung hịa) - Các phương pháp hóa sinh (dấm chín, ủ) 14 - Các phương pháp sinh học (lên men, sát trùng) Cách phân loại thể chất phương pháp, dễ dàng tìm sở tối ưu hóa q trình Bảng 1.1 Phân loại q trình theo qui luật khoa học tự nhiên theo mục đích cơng nghệ Phân loại q trình theo qui luật khoa học tự nhiên Phân loại trình theo mục đích cơng nghệ Chuẩn bị Khai thác Chế biến Bảo quản Hồn thiện Các q trình vật lý Các trình học: - Làm x - Phân chia x - Phối chế x x - Định hình x x x - Bài khí x x x x x Các trình nhiệt - Làm nguội x x - Làm lạnh đơng x x - Đun nóng x x x - Nấu chín x x x - Hấp x x x - Chiên x x x - Nướng x x x Các q trình hóa lý - Chưng cất x - Cô đặc x x x x - Hấp phụ x x - Trích ly x - Làm khơ x Các q trình hóa học - Thủy phân x - Acid hóa x x x x - Ướp muối x - Nhuộm màu x 15 x Phân loại trình theo qui luật khoa học tự nhiên Phân loại q trình theo mục đích cơng nghệ Chuẩn bị Khai thác Chế biến Bảo quản Hoàn thiện Các q trình hóa sinh sinh học - Ủ chín x x x x - Lên men x x x x - Sát trùng x x 1.3 Phân loại q trình cơng nghệ Với cách phân loại phương pháp công nghệ ta thấy: Trong phương pháp có nhiều q trình có chất gần giống (như q trình thủy phân, trung hịa phương pháp hóa học), có q trình có chất khác nhiều (như trình học, trình nhiệt phương pháp vật lý) Trong sản xuất thực phẩm có nhiều q trình cơng nghệ khác Và để dễ dàng hiểu chất của trình, người ta chia q trình thành nhóm dựa vào qui luật đặc trưng Trong nhóm q trình q trình cụ thể thường gặp cơng nghệ thực phẩm Đó nhóm: 1.3.1 Các q trình thủy lực - Q trình nén khí, vận chuyển chất lỏng, khuấy trộn chất lỏng - Quá trình lắng, lọc, ly tâm (phân riêng hệ không đồng nhất) 1.3.2 Các trình học - Quá trình nghiền, ép, phân chia - Quá trình phối trộn 1.3.3 Các trình nhiệt truyền nhiệt - Q trình đun nóng, làm nguội ngưng tụ - Quá trình làm lạnh - Quá trình rán, chiên, nướng, rang 1.3.4 Quá trình hóa lý - Q trình trích ly - Q trình chưng cất - Q trình đặc, keo tụ, kết tinh - Quá trình sấy - Quá trình hấp phụ 1.3.4 Các q trình hóa học - Q trình thủy phân - Quá trình thay đổi màu 16 1.3.5 Các q trình sinh học hóa sinh - Q trình chín sau thu hoạch - Q trình lên men 1.4 Khái niệm công nghệ gia công công nghệ chế biến Phân biệt khái niệm công nghệ gia công công nghệ chế biến Gia công: phương pháp biến đổi vật liệu từ trạng thái sang trạng thái khác chưa đạt trạng thái cuối cần yêu cầu vật liệu hay sản phẩm Chế biến : phương pháp biến đổi vật liệu đạt trạng thái cuối cần yêu cầu vật liệu hay sản phẩm Ví dụ : Chế biến : Mì sợi Bơt mì Gia cơng : Nhào bột, cán bột nhào, cắt sợi, hấp Chế biến : Thóc Gia cơng : làm sạch, phân loại, bóc vỏ, xát trắng Gạo Như chế biến gồm nhiều giai đoạn gia cơng, mơ tả sau: Nguyên liệu Gia công Gia công Gia cơng Sản phẩm Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ chế biến CÁC CHÚ Ý VỀ TRANG THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM - Chức thiết bị Khi chọn thiết bị để thực q trình cơng nghệ thực phẩm cần ý chức năng: + Thiết bị chun mơn hóa hay thiết bị vạn năng? Trong công nghệ thực phẩm, người ta sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau, áp dụng qui trình cơng nghệ khác việc sử dụng thiết bị chun mơn hóa hay vạn có ý nghĩa đến việc tổ chức sản xuất đầu tư thiết bị kỹ thuật Thông thường nên chọn loại thiết bị có nhiều tính xử lý nhiều loại nguyên liệu khác có lợi + Thiết bị, máy móc để kiểm tra hay điều khiển q trình cơng nghệ (thiết bị, dụng cụ đo thông số kỹ thuật) làm việc tự động hay bán tự động? - Vật liệu chế tạo thiết bị Chọn loại thiết bị chế tạo từ vật liệu chống ăn mịn, chống oxy hóa, thép khơng gỉ (inox), chất dẻo, vật liệu có tráng men vecni thực phẩm để tránh biến đổi tiêu lý, hóa bảo đảm vệ sinh, an tồn thực phẩm - Tính liên tục tự động hóa dây chuyền sản xuất Trong sản xuất thực phẩm, việc tự động hóa thực trình liên tục 17 nhiệm vụ cần tính đến Tuy nhiên, có số q trình phải thực thủ cơng, gián đoạn mà chưa có thiết bị thay Ngồi ra, u cầu thiết bị, dụng cụ phải phù hợp với thao tác người lao động điều kiện khí hậu, đảm bảo tính liên tục dây chuyền sản xuất TỔ CHỨC KINH TẾ TRONG KỸ THUẬT THỰC PHẨM Các yếu tố trình tái sản xuất là: sức lao động, đối tượng lao động công cụ lao động 3.1 Sức lao động Sự chuyên mơn hóa tổ chức lao động ngành cơng nghiệp thực phẩm khác Tùy thuộc vào khác nguyên liệu sản phẩm, số lượng sức lao động phụ thuộc vào trình độ giới hóa tự động hóa Trong ngành cơng nghiệp thực phẩm ngành công nghiệp khác, lĩnh vực khoa học – tổ chức lao động tập trung phát triển theo hướng sau: - Tăng suất lao động giảm chi phí lao động cách giới hóa hay tự động hóa Trong chế biến thực phẩm, vấn đề thường tập trung vào giải cho trình vận chuyển, chuẩn bị hoàn thiện - Cải tiến điều kiện lao động biện pháp bảo hộ lao động chống lại tượng mệt mỏi người lao động nóng ẩm, ồn đồng thời thực biện pháp vệ sinh sản xuất - Điều hòa phân phối hợp lý sức lao động phụ thuộc vào tính chất thời vụ sản xuất thực phẩm 3.2 Đối tượng lao động Muốn đạt hiệu cao sản xuất, tổ chức cung cấp sử dụng vật tư cần thực hai nhiệm vụ : - Sử dụng tổng hợp biện pháp để giảm chi phí nguyên vật liệu đến mức thấp nhằm giảm giá thành đơn vị sản phẩm - Đảm bảo liên tục trình tái sản xuất Để thực hai nhiệm vụ cần phải tiến hành biện pháp sau : - Ổn định việc thay cung cấp nguyên vật liệu Đối với ngành công nghiệp thực phẩm phải đặc biệt ý tới tính thời vụ, chế biến lương thực, rau quả, đường Ở việc bảo quản nguyên liệu, hay bán chế phẩm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng - Tiêu chuẩn hóa nguyên liệu sản phẩm, đồng thời tăng cường sử dụng hệ thống kiểm tra chất lượng - Tận dụng triệt để nguyên liệu - Sử dụng kết cấu tiết kiệm vật liệu xây dựng bản, chế tạo thiết bị tổ chức qui trình, đồng thời sử dụng phương tiện đại 18 ... rang 1. 3.4 Quá trình hóa lý - Q trình trích ly - Q trình chưng cất - Q trình đặc, keo tụ, kết tinh - Quá trình sấy - Quá trình hấp phụ 1. 3.4 Các q trình hóa học - Q trình thủy phân - Quá trình. .. ft /0,3048m =1 0,3048m /1 ft in = 2,54 cm in/2,54cm =1 2,54 cm /1 in Btu = 10 55 J Btu /10 55 J =1 1055 J/ Btu 0 F /32 +1, 8* 0C =1 (32 +1, 8* 0C)/F K=273 ,15 +0C (K-273 ,15 )/ 0C =1 (K-273 ,15 )/ 0C psi =... heo 0,48 3,8 -Cá ngừ lạnh đông -Nước táo 1, 66 0,56 -1 0 20 -Nước cam -Trứng 0, 41 0,96 0 -1 5 -8 -Nước đá -Nước 2,25 0,57 0 -Giấy carton 0,07 20 -Thủy tinh -Polyethylene 0,52 0,55 20 20 -Polyvinylchloride