Quá TRình ép, ép đùn

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: QUÁ TRÌNH ÉP, ÉP ĐÙN GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN NHĨM THỰC HIỆN: NHĨM Võ Ngọc Bích Trương Thị Thu Thảo Hồ Triều Kim Nguyễn Thị Mỹ Thuận Nguyễn Thị Ngọc Bích Lê Thị Thanh Huyền TP.HCM NGÀY THÁNG 10 NĂM 2017 DANH SÁCH NHÓM, PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT HỌ VÀ TÊN MSSV PHÂN CÔNG CƠNG VIỆC Võ Ngọc Bích 2005150272 Trương Thị Thu Thảo 2005150151 Mục đích phạm vi thực Hồ Triều Kim 2022150147 Các biến đổi nguyên liệu Nguyễn Thị Mỹ Thuận 2022150159 Các yếu tố ảnh hưởng Nguyễn Thị Ngọc Bích 2022150086 Thiết bị Lê Thị Thanh Huyền 2022150216 Ứng dụng quy trình thực tế, tổng hợp báo cáo Cơ sở khoa học MỤC LỤC QUÁ TRÌNH ÉP CƠ SỞ KHOA HỌC Ép thu hồi thành phần có giá trị bên nguyên liệu cách sử dụng áp lực để phá vỡ cấu trúc nguyên liệu làm cho cấu tử cần thu hồi thoát ngồi Sản phẩm q trình ép thường dung dịch có chứa cấu tử mà cần thu hồi Như động lực q trình ép áp lự tác động lên nguyên liệu Khi áp suất tác động lên thành phần tạo cấu trúc nguyên liệu làm cho tế bào nguyên liệu bị phá hủy cấu tử mong muốn ngồi Q trình ép thường sử dụng động lập, phải kết hợp với trình khác để tăng cường hiệu thu hồi cấu tử cần thiết có ngun liệu Vì vậy, công nghệ thực phẩm người ta chia trình ép thành hai nhóm: Q trình ép khơng có q trình hỗ trợ: theo đó, q trình phá vỡ cấu trúc tế bào ép để cấu tử ngồi thực lúc Phương pháp thường áp dụng loại nguyên liệu có cấu trúc mềm, dễ phá hủy loại nguyên liệu có độ ẩm cao loại trái Q trình ép có q trình hỗ trợ: theo đó, nguyên liệu xử lý trước ép để tăng hiệu trình ép Quá trình hỗ trợ thường trình nghiền xử lý nhiệt Phương pháp thường áp dụng cho nguyên liệu có độ ẩm thấp, có độ cứng lớn ví dụ hạt có dầu Thơng thường, q trình ép khơng có q trình hỗ trợ có vốn đầu tư thấp xét kinh tế hiệu cao q trình ép có q trình hỗ trợ Trong trình ép, việc thu nhận dịch ép q trình thu hồi khơng chọn lọc cấu tử có nguyên liệu Do đó, số loại nguyên liệu , hiệu suất ép cao chất lượng dịch ép thấp lẫn nhiều thành phần khơng mong muốn Ví dụ, trình ép nho để thu hồi dịch nho sản xuất rượu vang, ép kiệt (hiệu suất ép cao), có nhiều chất tạo vị đắng vào dịch nho, làm rượu vang thành phẩm bị giảm chất lượng MỤC ĐÍCH CƠNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN Qúa trình ép thường có mục đích chủ yếu khai thác, thu hồi cấu tử mà ta mong muốn Phạm vi ứng dụng q trình ép cơng nghiệp thực phẩm tương đối rộng Trong công nghệ sản xuất dầu béo, để thu hồi chất béo hạt có dầu, phương pháp ép thường sử dụng Để tăng hiệu q trình ép dầu, loại hạt có dầu thường nghiền sơ xử lí nhiệt (chưng sấy) để tăng hiệu trình ép dầu Ngoài ra, để tăng hiệu thu hồi dầu, trình ép thường kết hợp với q trình trích ly Nguyên liệu sau xử lí sơ ép tiếp tục trích ly để tận thu chất béo bã ép Trong công nghệ chế biến rau quả, để thu hồi dịch quả, trình ép thường sử dụng Thông thường, loại trái cây, ngun liệu thường khơng xử lí trước ép Tuy nhiên, trình ép loại trái cây, cần ý đến chất lượng dịch ép q trình ép, chất khơng mong muốn, đặc biệt chất đắng, vào sản phẩm làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Sau q trình trích ly, có lượng dung mơi cấu tử khơng mong muốn cịn giữ lại nguyên liệu Để tận thu, người ta thường đem nguyên liệu sau trích ly ép Tuy nhiên trường hợp cần tính hiệu qủa kinh tế trình thu hồi cấu tử mong muốn CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU Quá trình ép thường khơng có nhiều biến đổi, chủ yếu biến đổi mặt học Nguyên liệu trình ép giảm thể tích, tỷ trọng thay đổi Ngồi ra, kích thước hạt ngun liệu giảm tác dụng lực ép, hạt nguyên liệu bị vỡ Nếu trình ép thực điều kiện áp lực cao có chuyển động điều kiện ma sát cao (như ép trục vis), nhiệt độ nguyên liệu tăng lên Sau ép xong, thành phần pha lỏng nguyên liệu giảm Mưc độ giảm phụ thuộc vào cường độ ép Khi ép, cần ý số thành phần dễ bị phân hủy vitamin, hợp chất polyphenol, … thoát khỏi tế bào tiếp xúc với khơng khí, dễ dàng bị oxy hóa Để hạn chế tượng hóa nâu ngun liệu q trình ép, tiến hành xử lý nhiệt nguyên liệu để vô hoạt enzyme hóa nâu Đối với dịch ép trái thành phần dịch ép thường thích hợp cho vi sinh vật phát triển Do đó, sau ép xong, dịch ép cần phải đưa chế biến cơng đoạn có cơng đoạn xử lý để ức chế vi sinh vật phát triển CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG Việc nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình ép quan tâm, chủ yếu vận hành theo kinh nghiệm Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình ép cần phải quan tâm bao gồm: 4.1 Nguyên liệu - Các cấu trúc nguyên liệu: cấu trúc nguyên liệu ảnh hưởng định đến tính chất lý nguyên liệu độ bền thành tế bào nguyên liệu Nguyên liệu cứng, độ bền học cao lực ép phải lớn cần có q trình tiền xử lí để hỗ trợ cho trình ép - Khả đàn hồi ngun liệu: ngun liệu có tính đàn hồi cao q trình ép khó thực - Kích thước nguyên liệu: ép loại dạng nguyên liệu có dạng vật liệu dời, kích thước ngun liệu nhỏ, chất lỏng bên nguyên liệu dễ thoát bề mặt Đối với số loại ngun liệu, để tăng tính hiệu q trình ép, nguyên liệu nghiền để giảm kích thước Tuy nhiên, kích thước nguyên liệu nhỏ, kích thước mao quản nhỏ, dịch ép khó di chuyển bề mặt khối nguyên liệu để thoát - Độ xốp nguyên liệu: nguyên liệu có độ xốp cao, q trình ép hiệu Vì độ xốp nguyên liệu cao, tế bào nguyên liệu dễ bị phá vỡ chịu tác dụng lực ép, dịch ép dễ bên ngồi - Độ nhớt dịch ép: độ nhớt dịch ép lớn trở lực cao Khi đó, dịch ép khó khuếch tán khối ngun liệu để bên ngồi - Khả liên kết thành phần nguyên liệu: nguyên liệu số thành phần có khả liên kết với số liên kết yếu liên kết hydro, tương tác kị nước… Để ép thu hồi cấu tử mà ta mong muốn, cần có q trình để làm yếu liên kết Nếu khơng, hiệu q trình ép thấp Ví dụ, thu hồi chất béo hạt đậu nành, trước ép, đậu nành nghiền chưng sấy Quá trình chưng sấy làm liên kết lipid thành phần khác đậu nành (protein) yếu đi, chất béo dễ thoát ngồi 4.2 Các thơng số cơng nghệ - Qúa trình tiền xử lý: trình tiền xử lý hỗ trợ tốt cho trình ép Tuy nhiên, cần ý đến hiệu kinh tế quyêt định có sử dụng q trình tiền xử lý hay khơng Để tăng hiệu q trình ép, ngun liệu xử lý nhiệt trước ép để làm yếu liên kết cấu tử bên nguyên liệu giảm độ nhớt, tăng cường khả khuếch tán chất lỏng nguyên liệu - Áp lực: áp lực động lực trình ép Áp lực ép cao, hiệu suất thu hồi dịch ép cao Tuy nhiên lực ép có ảnh hưởng đến chất lượng dịch ép Khi lực ép lớn, hàm lượng cấu tử không mong muốn dịch ép nhiều - Tốc độ tăng áp lực: nguyên liệu dễ nén, tốc độ tăng áp lực nhanh, nguyên liệu nhanh bị nén lại, dịch ép khó ngồi Do đó, q trình ép loại vật liệu này, cần ý tốc độ gia tăng lực ép - Nhiệt độ q trình ép: thơng thường, nhiệt độ trình ép cao, độ nhớt chất lỏng giảm, chất lỏng dễ khuếch tán Tuy nhiên q trình ép loại trái cây, thường gia nhiệt tác động đến số thành phần nhạy cảm với nhiệt hư vitamin, đồng thời làm tăng chi phí cho q trình ép Cịn q trình ép hạt có dầu để thu hồi dầu, q trình ép thường thực nhiệt độ cao nhiêt độ nóng chảy chất béo tương ứng có nguyên liệu Nhiệt độ trình ép cao, trình ép dễ thực Tuy nhiên cần ý hiệu trình ép THIẾT BỊ ÉP 5.1 Thiết bị ép gián đoạn ► Thiết bị ép khung Khi thực ép khung nguyên liệu đưa vào túi lọc vải cotton, đặt vào cứng Trên có đường để giúp chất lỏng dễ dàng Các giữ bốn trục thẳng đứng Áp suất thủy lực tác dụng lên từ đầu thiết bị ( thường từ lên) Cường độ lực ép đạt từ 31-62NM/m2, tùy thuộc vào nguyên liệu Khi chịu tác dụng áp lực , chất lỏng từ nguyên liệu thoát ra, khuếch tán qua túi lọc, theo rãnh đến kênh thu hồi chất lỏng Đối với loại thiết bị này, cần ý áp lực nên tăng theo giai đoạn để tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm, hạn chế tượng ngun liệu rị rỉ qua vị trí hai Nhược điểm: Cần nhiều lao động cho trình chuẩn bị nguyên liệu, ép, tháo bã làm ► Thiết bị ép dạng hình trụ: Thiết bị bao gồm ống hình trụ, thân có lỗ nhỏ Đường kính lỗ phụ thuộc vào loại nguyên liệu áp lực ép Bên ống hình trụ có cứng di chuyển bên ống Giữa có liên kết với số sợi dây Khi ép nguyên liệu đặt vào ống, áp lực tác dụng lên di động, dần nén lên khối nguyên liệu Chất lỏng thoát từ lỗ vào kênh thu hồi Khi nén sợi dây chùn lại đóng vai trị nơi dẫn chất lỏng tới lỗ dễ Trong trình ép sau tác dụng lực định tác động lực, đồng thời làm quay ống trụ Khi bã vỡ Quá trình nén lại tiếp tục Thao tác giúp nâng cao hiệu suất thu hồi dịch ép  Thiết bị ép dạng tank Thiết bị tank hình trụ, đặt nằm ngang Phía chia làm hai ngăn màng chất dẻo lắp dọc theo chiều dài tank Nguyên liệu đưa vào phía tank Khí nén đưa vào phía cịn lại tạo nên lực nén lên ngun liệu Chất lỏng đưa qua lỗ tank Sau q trình ép khí nén xả ra, tank quay cho tơi bã đưa Thiết bị có ưu điểm tự động suất cao 5.2 Thiết bị ép liên tục  Thiết bị ép trục: Cấu tạo bao gồm trục hình trụ, thường làm kim loại nặng Trên bề mặt trục có rãnh( thường nằm dọc theo trụ) Khi nguyên liệu qua khe kẹp hai trục, xuất lực ép tác dụng lên nguyên liệu dịch ép thoát Để tăng hiệu thiết bị thiết kế nhiều trục nối tiếp  Thiết bị ép băng tải: Cấu tạo gồm hai băng tải song song với nhau, chuyển động chiều Giữa hai băng tải chó khe hẹp nhỏ Trong hai băng tải đóng vai trị nén nằm phía định hướng điều kiển tốc độ, đóng vai trị chịu lực , lọc nằng phía Các băng tải chuyển động nhờ trục truyền động Khi hoạt động, nguyên liệu đưa vào đầu băng tải Dưới tác dụng lực ép hai băng tải, chất lỏng thoát thu hồi.Ở phần cuối bã tách nhờ dao cạo Thiết bị thường dùng để ép loại trái Ưu điểm suất lớn, khó vệ sinh bảo trì, chi phí dắt  Thiết bị ép trục vis: Thiết bị bao gồm buồng ép hình trụ dài, bên có trục vis thép không rỉ Độ cao ren trục vis thường giảm dần từ đầu vào đến đầu thiết bị Khi đó, áp lực tác dụng lên nguyên liệu tăng, buồng ép dịch ép ngồi Bã ép cuối thiết bị thông qua lỗ tháo liệu Lực ép thay đổi tốc dộ trục vis Trong q trình vận hành, lực ma sát tăng nhiệt độ khối nguyên liệu Nhiệt độ tăng thường làm giảm độ nhớt chất lỏng , dịch ép dễ dàng ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ ÉP TRONG THỰC TẾ QUY TRÌNH SẢN XUẤT DẦU MÈ SỬ DỤNG THIẾT BỊ ÉP TRỤC VIS HẠT MÈ SANG, PHÂN LOẠI SẤY NGHIỀN EXPANDER ÉP DẦU CẶN LỌC NƯỚC, H3PO4DD THỦY HĨA 10 Q TRÌNH ÉP ĐÙN CƠ SỞ KHOA HỌC Ép đùn tên gọi trình dùng áp lưc đẩy khối nguyên liệu qua lỗ nhỏ nhằm múc đích định hình cho sản phẩm hay bán thành phẩm Cấu tạo chung thiết bị ép đùn gồm buồng chứa liệu có đầu thoát liệu nhỏ cấu tạo áp lực để đẩy nguyên liệu thoát Buồng chưa liệu thường có dạng hình trụ, làm vật liệu chịu áp lực cao Đầu thoát liệu buồng chứa có dạng hay gắn với đĩa khồng đục lỗ để định dạng cho sản phẩm.Lỗ khuôn có dạng hình trụ hay hình dạng phức tạp tạo nên hình thù đặc biệt cho sản phẩm Cơ cấu tạo áp lực piston hay vis tải Nguyên liệu cung cấp liên tục vào đầu buồng chứa liệu, 12 chuyển dịch dọc bên buồng nhờ lực đẩy piston hay chuyển động xoay trịn vis tải lỗ khuôn đầu bên thiết bị, Quá trình ép đùn chia thành hai nhóm chính: ép đùn tạo hình thơng thường (cold extrusion) ép đùn áp lực cao (hot extrusion) Trong trình ép đùn tạo hình thơng thường, ngun liệu có dạng hỗn hợp đặc (paste), áp lực đầu trục ép đẩy khối nguyên liệu qua lỗ khuôn định hình Trong trình ép đùn áp lực cao, tên gọi cho thấy, áp lực tác động lên nguyên liệu tăng cao, lên đến 200atm Cơ cấu tạo áp lực thiết bị ép đùn áp lực cao dạng trục vis Nguyên liệu vào thiết bị lấp đầy khoảng không gian trống vỏ máy trục vis Khi trục vis quay truyền lượng cho lớp nguyên liệu tiếp xúc với trục vis đẩy chúng chuyển động xoắn dọc theo chiều quay trục Các phần tử lôi kéo phần tử lớp kế cận chuyển động theo đẩy cho khối nguyên liệu chuyển động hướng đầu lỗ khuôn Lực ma sát lớp nguyên liệu nguyên liệu với vỏ máy sinh nhiệt lượng làm nhiệt đọ khối nguyên liệu tăng cao Như vậy, phần tử nguyên liệu chịu lực đẩy hướng tới lực ma sát hướng theo chiều ngược lại lực khác trọng lực với phản lục phần tử khác tác động lên Nếu tất lực tác động lên phần tử nguyên liệu đủ lớn làm biến dạng hay phá vỡ cấu trúc ban đầu Khi cấu trúc bị phá vỡ, cộng thêm tác động nhiệt độ cao, nguyên liệu chuyển thành dạng chảy dẻo Khi khối nguyên liệu vận chuyển đến đầu thiết bị, cấu tạo dạng côn buồng chứa liệu hay có mặt dĩa khn làm giảm lượng ngun liệu ngồi Một lượng lớn nguyên liệu tập chung vùng không gian nhỏ tạo áp lực lớn đầu lỗ khuôn Áp lực nén nguyên liệu vào lỗ khn Khi bên ngồi lỗ khn, áp suất gảm đột ngột, chất khí chất lỏng nhiệt bị nén khối nguyên liệu chảy dẻo bốc nhanh chóng, sản phẩm thu tăng thể tích, làm khơ, giảm nhiệt trương nở Do trình làm tăng nhiệt độ nguyên liệu nên ép đùn áp lực cao cịn gọi lag ép đùn nóng hay ép đùn nấu Q trình làm nóng ngun liệu máy áp dụng lực ma sát sinh cung cấp thêm nhiệt từ bên nhờ lớp vỏ áo bao bọc vỏ máy Như nói q trình ép đùn áp lực cao chất trình định dạng lại ấu trúc ban đầu nguyên liệu thành sản phẩm có cấu trúc mong muốn chủ yếu lực học nhiệt độ áp xuất cao Ép đùn áp lực cao trình HTST (high temperature short time), sử dựng nhiệt độ áp xuất cao để thực tác động lên cấu trúc nguyên liệu khoảng thời gian ngắn (20-200s) MỤC ĐÍCH CƠNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN Ngồi mục đích hồn thiện- tạo hình cho sản phẩm, ép đùn áp lực cao cịn có khả đáp ứng nhiều mục đích cơng nghệ khác 13 Trước hết cấu tạo trục vis, q trình vận chuyển, phối trộn hay nhào trộn nhiều nguyên liệu với Sau nhiệt độ tăng giúp thực trình làm chín sản phẩm biến tính protein, hồ hóa tinh bột tạo mùi vị màu sắc phản ứng Maillard Trong trường hợp này, trình ép đùn có mục đích cơng nghệ chế biến Nếu nhiết độ nguyên liệu trình ép đùn tăng cao 100°C , nước bốc ngồi lỗ khn làm giảm độ ẩm sản phẩm Nhiệt độ cao làm vô hoạt enzyme tiêu diệt vi sinh vật nên q trình ép đùn áp lực cao cịn có mục đích bảo quản Hiện cơng nghiệp thực phẩm , q trình ép đùn sử dụng cơng nghệ chế biến lương thực , số loại đậu, sản xuất bánh kẹo, chế biến thịt… CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU Như trình bày trên, trình ép đùn áp lực cao trình đơn giản nguyên liệu lại xảy nhiều biến đổi Các biến đổi phụ thuộc vào cấu hình trình vận hành thiết bị tính chất ngun liệu đầu vào Khi thơng số biến đổi làm thay đổi áp lực nhiệt độ thiết bị dẫn đến làm thay đổi thiết bị ép đùn áp lực cao Quá trình ép đùn áp lực cao thường sử dụng công nghệ chế biến nguyên liệu dạng cao phân tử protein tinh bột Khi nguyên liệu nhập vào thiết bị, dọc theo chiều dài máy trải qua ba giai đoạn: giai đoạn phối trộn, giai đoạn nhào trộn giai đoạn nấu – định hình Mỗi giai đoạn có biến đổi khác nguyên liệu Khi thoát thiết bị, nguyên liệu định dạng thành sản phẩm cuối Giai đoạn phối trộn giai đoạn đầukhi nguyên liệu nhập vào thiết bị Ở vùng này, đường kính trục vis thường nhỏ hay bước vis thưa, tức không gian chứa nguyên liệu nhiều Áp lực nhiệt độ chưa cao nên cấu trúc ngun liệu khơng có biến đổi đáng kể Biến đổi vùng thứ phối trộn nguyên liệu với Khi nguyên liệu đẩy tiếp qua vùng thứ hai, nhiệt độ áp suất tăng dần cấu tử, nước trộn đều, khuếch tán vào bên cấu trúc nguyên liệu, hình thành liên kết hydro nước phân tử có chứa nhóm háo nước protein, pentosane, tinh boat,… Khi nguyên liệu trương nở lên, số phần tử dễ tan khuếch tán ngồi mơi trường lỏng Khối ngun liệu trở nên đặc Giai đoạn gọi giai đoạn nhào trộn Khi nguyên liệu đẩy đến vùng thứ ba, vùng không gian dành cho nguyên liệu ít, nguyên liệu bị dồn nén tạo nên áp suất nhiệt độ cao, giai đoạn nguyên liệu bị biến đổi sâu sắc Dưới áp lực cao, lực học tác dụng lên nguyên liệu theo hai hướng 14 ngược có tác dụng phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột hay xé rách bó sợi protein Mức độ phá hủy tùy thuộc vào độ lớn lực “cắt” trục vis tác dụng lên khối nguyên liệu Đồng thời, tùy thuộc mức độ tăng cao nhiệt độ làm tăng chuyển động nhiệt phân tử Các chuyển động nhiệt hỗn loạn có khuynh hướng phá vỡ cấu trúc bậc ba, làm biến tính protein Đối với tinh bột, chuyển động nhiệt lớn cộng với có mặt nước giúp tách rời phân tử tinh bột chuyển chúng thành dạng “dung dịch”, thực trình hồ hóa hạt tinh bột Nếu lượng lớn làm cắt ngắn mạch phân tử hay chí phá hủy cấu trúc phân tử Các biến đổi làm cho khối nguyên liệu thay đổi từ trạng thái hạt rời thành trạng thái chảy dẻo Ở trạng thái này, phân tử linh động hơn, có khuynh hướng duỗi mạch, tạo liên kết mới, đặc biệt thông qua cầu nối liên kết hydro phân tử với tạo thành khung mạng cho sản phẩm sau Các phân tử khí nước phân bố khung mạng “mầm” khí để tạo độ xốp cuối cho sản phẩm Trong giai đoạn này, nguyên liệu biến đổi giống trình gia nhiệt thực phẩm thơng thường nên cịn gọi giai đoạn nấu Kết thúc giai đoạn nấu, nguyên liệu có dạng khối dẻo hay lỏng chịu áp lực cao Dịng chất lỏng nhớt chảy qua lỗ khn định hình dịng chảy theo hình dạng khn Khi khỏi đầu lỗ khn, áp lực giảm đột ngột, phân tử có kích thước nhỏ khí, nước, chất mùi,… có lượng cao giải phóng chuyển động nhanh hỗn loạn theo hướng Cấu trúc cuối sản phẩm phụ thuộc vào mối tương quan mặt lượng phân tử khối lượng thấp độ bền vững liên kết hợp chất cao phân tử hình thành nên khung mạng Nếu phân tử nhỏ có số lượng lượng lớn tổng lượng liên kết hợp chất cao phân tử tạo khung mạng yếu lượng tổng khí cao bột mịn Ngược lại, cấu trúc khung mạng đủ lớn để “nhốt” phần phân tử khí hơi, cấu trúc snar phẩm dạng xốp Độ xốp sản phẩm phụ thuộc vào mối tương quan lượng phần tử nêu Nếu số lượng liên kết hợp chất cao phân tử nhiều, tổng liên kết lớn số lượng mầm khí lớn sản phẩm cuối nở xốp Ngược lại, lượng liên kết hợp chất cao phân tử tạo khung mạng lớn mà lượng phân tử khí thấp sản phẩm nở hay không nở Trong giai đoạn này, phân tử nước có lượng lớn ngồi nhiều, sản phẩm trở nên khơ giịn hay cứng cố định hình dạng Trong trường hợp ngược lại, sản phẩm xốp, mềm hình dạng bị biến đổi tiếp Sản phẩm dạng xử lý tiếp phương pháp sấy hay chiên Trong giai đoạn sấy hay chiên, gia nhiệt nhanh, sản phẩm nở thêm Một ví dụ cho thay đổi hình ảnh nguyên liệu tinh bột bắp diễn dọc theo chiều dài máy ép đùn trình bày hình 26.7 15 Cần lưu ý rằng, không thiết lúc nguyên liệu trải qua đủ ba giai đoạn biến đổi trình bày Biến đổi nguyên liệu dừng nhào trộn hay phoiod trộn trường hợp trục vis ngắn, lưu lượng nhỏ, áp lực nhiệt độ khơng cao Thí dụ ép đùn ngun liệu hạt gạo, thời gian đầu, phần thoát khỏi thiết bị hạt gạo gần giống nguyên liệu đầu Chỉ lượng nhiệt áp lực sinh đủ lớn sản phẩm chuyển dần thành hạt gạo nở (cốm) hay thành dạng dài, xốp Trong nguyên liệu, protein tinh bột có vai trị tao khung mạng, chất khác ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm cuối Các chất sơ phân tử lượng lớn cellulose lignin bền không bị thay đổi kích thước Các phân tử liên kết với khung mạng làm sản phẩm giảm độ nở xốp Tuy nhiên, loại chất xơ hòa tan henmicellulose pectin bị cắt mạch, giảm khối lượng phân tử tham gia liên kết với phân tử tinh bột thông qua liên kết hydro nên không ảnh hưởng lớn đến độ xốp sản phẩm Trong nguyên liệu giàu chất béo, tác động học trục vis phá vỡ cấu trúc tế bào giải phóng chất béo dạng chất béo tự (nhất nguyên liệu giầu chất béo hạt đậu nành) Khi nhiệt độ tăng cao, chất béo nóng chảy, bơi trơn làm nhiệt độ sản phẩm tăng cao Chất béo liên kết với khung protein thơng qua nhóm ưa béo hay với tinh bột hay thơng qua q trình hấp thụ vào vòng xoắn amylose Các liên kết tạo thành màng chất béo nhốt bóng khí nước nên sản phẩm phồng nở tốt Nếu nhiệt độ cao, acid béo tự bị oxi hóa, ảnh hưởng hương vị sản phẩm cuối cùng, làm giảm chất lượng dinh dưỡng cảm quan sản phẩm Các hợp chất phân tử lượng thấp có tác động đến cấu trúc lại có ảnh hưởng tới giá trị dinh dưỡng cảm quan sản phẩm Dưới tác dụng nhiệt độ cao, muối khoáng chất không bị ảnh hưởng đường nguyên liệu bị caramel hóa tham gia phản ứng Mailard ảnh hưởng lên màu sắc mùi vị sản phẩm ép đùn Các loại vitamin khác có độ bền khác trình ép đùn Các vitamin tan dầu vitamin D, K không bị biến đổi sau ép đùn Tiền tố vitamin A (-caroten) bị phân hủy nhiệt Ngược lại, vitamin tan nước vitamin B1 vitamin C nhạy với nhiệt độ nên bị tổn thất từ 5-100% sau ép đùn Trong trình ép đùn, số hợp chất tạo màu hương nguyên liệu bị phân hủy nhiệt độ cao buồng ép, số bị theo nước thoát từ sản phẩm ép đùn Vì chất thường bổ sung vào sản phẩm sau trình ép đùn Nhiệt độ cao q trình ép đùn cịn có tác dụng ức chế số chất gây tác động xấu đến dinh dưỡng có ngun liệu đầu Thí dụ đậu nành có chứa chất kháng trypsin, giảm khả tiêu hóa protein thể Nếu sử dụng thực phẩm có chứa hợp chất thời gian lâu dài làm phình tụy tạng nguy hiểm Nhiệt độ cao buồng ép 138154 giúp phân hủy bớt chất Enzyme -amylase số chất độc tự nhiên khác chất kháng lectin có loại đậu hoàn toàn bị phân hủy sau ép đùn Các 16 chất độc khoai tây chaconine solanine giảm bớt độc tính sau q trình ép đùn, không bị phân hủy CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ÉP ĐÙN - Áp suất - - - Áp suất máy ép đùn thay đổi khoảng rộng, khoảng biến đổi từ 10 đến 200atm Áp lực cao dọc thành thiết bị làm nguyên liệu giảm dần độ rời, biến dạng chảy dẻo Áp lực đầu khuôn kiểm sốt điều chỉnh q trình định dạng sản phẩm Nhiệt độ Nhiệt độ cao giúp cho biến đổi hồ hóa tinh bột, biến tính protein, diễn nhanh chóng, làm biến đổi cấu trúc tính chất cảm quan sản phẩm Nhiệt độ máy ép đùn thay đổi từ vài chục đến 2000C Tuy nhiên, áp suất nhiệt độ bên máy ép đùn lại cài đặt từ đầu mà biến đổi trình vận hành thiết bị chịu ảnh hưởng số yếu tố như: Cấu hình thiết bị: Đường kính trục vis lớn, bước vis nhỏ khơng gian dành cho nguyên liệu hẹp, tức áp lực tăng  Số lượng lỗ khn nhiều, đường kính lỗ lớn áp suất tác động lên nguyên liệu giảm  Chiều dài phần làm việc máy ảnh hưởng đến thời gian chịu áp lực ảnh hưởng đến mức độ biến dạng nguyên liệu  Bề mặt bên buồng máy trục vis nhám, lực ma sát tăng dẫn đến nhiệt lượng sinh lớn Vận tốc quay trục vis: Tốc độ quay trục vis nhanh cấu trúc bên vỏ máy nhám lực tác dụng lên nguyên liệu lớn, khả biến dạng, chảy dẻo nguyên liệu cao Lưu lượng nhập liệu: lưu lượng nhập vào nhiều thời gian lưu lâu áp suất nhiệt độ khối nguyên liệu bên máy tăng Tính chất nguyên liệu: Cấu trúc nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến lực ma sát phần tử nguyên liệu với ảnh hưởng đến nhiệt độ sinh máy  Nếu kích thước hạt mịn xử lý ẩm dễ bị vón cục không nhào trộn đồng Ngược lại, kích thước hạt lớn phải tốn nhiều lượng để biến đổi nguyên liệu từ dạng hạt rời sang dạng paste, không tạo cảm giác nhám, sạm sử dụng sản phẩm  Độ rời nguyên liệu cao, lượng khí bên buồng ép nhiều mầm khí đầu lỗ khuôn nhiều áp suất giảm  Thành phần hóa học nguyên liệu: 17  Độ ẩm: hàm lượng ẩm đầu cuối ảnh hưởng trực tiếp lên độ phồng nở, độ cứng độ giòn sản phẩm  Hàm lượng chất béo: chất béo làm gia tăng độ nhớt, làm giảm lực kéo – đẩy tác động lên nguyên liệu nên tốn nhiều lượng hơn, hàm lượng béo vượt 7% Tuy nhiên, Hàm lượng béo tối đa đưa vào máy ép đùn lên đến 27% tùy theo cấu trúc thiết bị THIẾT BỊ Cấu trúc thiết bị ép đùn gồm có ba phần buồng ép, trục vis dĩa khuôn/ lỗ khuôn Ngồi cịn có phần phụ khác khung đỡ thiết bị, động câú truyền động, phận nhập liệu phận cắt định hình sản phẩm a Buồng ép đùn Có dạng hình trụ nằm ngang, thường có tỉ lệ chiều dài/ đường kính (L/D) từ 10/1 đến 25/1 Bên buồng ép, số máy thiết kế lớp vỏ áo để làm nóng hay làm mát Lớp vỏ áo tương ứng với phân đoạn buồng ép tạo nên vùng có nhiệt độ khác bên thiết bị ép đùn Bề mặt bên buồng ép đùn để trơn nhẵn hay tiện khe rãnh lam tăng ma sát Khe rãnh dọc sử dụng muốn tăng tác động nhào trộn lên nguyên liệu, rãnh dọc này, nguyên liệu ép đùn bị nén chặt vào kho trục vis quay, làm cho nguyên liệu dịch chuyển chậm Ngược lại, kho muốn nguyên liệu vận chuyển tốt hơn, khe rãnh cần có dạng xoắn ốc chiều với cấu xoăn ốc trục vis 18 19 b Trục vis Cũng buồng ép cấu tạo trục vis dạng hình xoắn ngun khối nhiều module lắp ghép lại với trục quay thiết bị Thông thường trục vis ghép từ module trở lên Giữa module có thêm vịng để ngăn nước bay ngược cổng nhập liệu làm nghẹn máy Trong nhiều trường hợp module lắp thêm đĩa nhào Các đĩa nhào có tác dụng làm chậm tốc độ vận chuyển nguyên liệu buồng ép, đảm bảo hiệu tác động nén ép, gia nhiệt, nhào trộn lên nguyên liệu ép đùn Các thông số quan trọng trục vít bao gồm đường kính trục vis, đường kính lỗ trục, cấu tạo bề mặt xoắn vis, chiều cao xoắn vis bước vis 20 c Dĩa khuôn lỗ khuôn Đây nơi tháo liệu đồng thời định dạng thiết diện ngang sản phẩm ép đùn sau Dĩa khn có hay nhiều lỗ khn Các lỗ khn đúc dĩa khuôn đúc riêng trêm đĩa có phận tương thích để gắn lỗ khn Chức tạo hình dạng, kích thước cấu trúc theo yêu cầu cho sản phẩm ép đùn lỗ khn Kích thước, hình dạng lỗ khn số lỗ khuôn ảnh hưởng tới thời gian lưu nguyên liệu ép đùn buồng ép tốc độ khỏi lỗ nguyên liệu d Bộ phận cắt định hình 21 Sau qua máy ép đùn sản phẩm theo dòng liên tục Bộ phận cắt định hình có chức tạo chiều dài định dạng hình mong muốn cho sản phẩm ép đùn Bộ phận cắt thường có dạng dao cắt gắn trục quay Mối tương quan tốc độ quay trục tốc độ thoát liệu lỗ khuôn định chiều dài sản phẩm ép đùn sau cắt  Thiết bị ép đùn trục đơn : Chỉ có trục vis Tuy nhiên trục vis này, đường kính bước vis thay đổi tùy thuộc vào mục đích q trình ép đùn, nguyên liệu sản phẩm Dựa vào mức độ nén ép, người ta chia thiết bị ép đùn trục đơn thành số dạng sau: - Thiết bị ép đùn định dạng nguội: thiết bị nén ép thấp với buồng ép trơn, vis sâu, tốc - - độ trục vis chậm Loại dùng để định dạng Thiết bị ép đùn định dạng áp suất cao: thiết bị nén ép thấp với buồng ép có rãnh trục vis có khả nén Có chức định dạng làm việc áp suất cao Thiết bị ép đùn nén ép thấp có khả nấu chín: thiết bị nén ép trung bình với trục vis có khả nén ép cao buồng ép có rãnh để tăng mức độ đảo trộn Có thể dùng nhiệt bên ngồi để làm chín sản phẩm Thiết bị ép đùn nén ép cao có tỉ số L/D thấp: thiết bị ép đùn nén ép cao với buồng ép có rãnh bề sâu trục vis khác Thiết bị có đặc trưng tỉ số chiều dài trục vis đường kính trục nhỏ( L/D khoảng 3:1 – 10:1) Loại thiết bị có khả làm chín sản phẩm lực sinh từ ma sát nguyên liệu bề mặt thiết bị Thiết bị ép đùn nén ép cao có tỉ số L/D cao: thiết bị nén ép cao , bề sâu vis bước vis thay đổi theo chiều dài trục vis, thiết bị đặc trưng chiều dài trục vis 22 đường kính trục cao(15:1-25:1) Loại có khả nén ép cao hạn chế trương nở lỗ khuôn  Thiết bị ép đùn trục đôi Trong năm gần với yêu cầu khắt khe chất lượng xu hướng sản xuất sản phẩm , thiết bị ép đùn trục đơn dần không đáp ứng được, nên thiết bị ép đùn trục đôi đời thiết bị có ưu điểm đa dạng , đáp ứng quy trình, suất khác nhau, kiểm soát thời gian lưu nguyên liệu buồng ép tốt hơn, truyền vận tốt hơn, chế tự làm tính ổn định sản xuất cao Một số ưu điểm thiết bị ép đùn trục đơi khẳng định tạo hình sản phẩm mảnh , kích thước nhỏ 1.5mm hay sản phẩm bột có tỷ trọng thấp Thiết bị ép đùn dạng cho phép bổ sung đến 35% thịt tươi vào sản phẩm Thiết bị ép đùn trục đơi có khả ép đùn nguyên liệu có hàm lượng chất béo cao đến 27% đo ổn định chất béo sản phẩm tốt so với thiết bị ép đùn trục đơn Dựa vào hướng quay trục vis ,có thể phân thiết bị ép đùn trục đơi thành hai loại sau: - Thiết bị ép đùn trục đôi quay ngược chiều : có khả vận chuyển nguyên liệu - tốt Loại thiết bị thích hợp cho nguyên liệu không dẻo yêu cầu thời gian lưu dài gum… Thiết bị ép đùn trục đôi quay chiều : sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm Nhiet sinh ma sát lớn có hai tương tác trục vis với buồng ép trục với Trong loại thiết bị ép đùn trục đơi loại thiết bị trục đơi quay chiều khớp hoàn toàn sử dụng phổ biến công nghiệp sản xuất thực phẩm Ưu điểm bật thiết bị có khả tự làm bề mặt trục vis Nếu nguyên liệu ép đùn bị dính lên bề mặt trục vis trục vis xoay , xoắn vis ăn khớp làm tách rời nguyên liệu ép đùn vận chuyển chúng theo suốt chiều dài buồng ép Tuy nhiên vận hành hai trục vis tương tác lẫn nhau, , đặc điểm thiết kế chúng phải phù hợp tương đồng nên thiết kế vận hành phức tạp so với ép đùn trục vis 23 Thiết bị ép đùn có trục vis Cơ cấu trục hở Thiết bị ép đùn có hai trục vis Loại xoay ngược chiều Loại xoay chiều Cơ cấu trục không hở Cơ cấu trục hở Khả vận chuyển nguyên liệu phụ thuộc vào lực ma sát nguyên liệu với trục vis bề mặt buồng ép Nguyen lieu van chuyen tot lực ma sát nguyen lieu trục vis nhỏ nguyen lieu với be mặt buong ép đùn lớn Vùng hai trục vis khớp vùng kín Khả vận chuyển nguyên liệu ép đùn tốt Độ tăng áp suất buồng ép cao Khả nhào trộn theo buồng ép đùn Vùng hai trục vis khớp trục hở Khả van chuyen nguyen lieu ép đùn Độ tăng áp suat buồng ép thấp Khả nhào trộn theo chiều dài buồng ép đùn tốt Khơng có khả tự làm sạch, ngun liệu ép đùn bị dính vào trục vis không vận chuyển tới Hai trục vis có tốc độ quay khác Có khả làm trục vis mà khơng tạo áp lực lớn lên buồng ép đùn Trục vis quay với tốc độ cao khơng làm tăng ăn mòn thiết bị Hai trục vis có tốc độ quay giống Nguyên liệu ép đùn trục vis ép chặt vào bề mặt buồng ép dẫn đến ăn mịn cao Trục vis khơng thể vận hành với tốc độ quay cao 24 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ÉP TRONG THỰC TẾ Ép đùn tạo hình bánh cookies, bánh bơng lan, bánh snack 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất đại học quốc gia, Tp.HCM, 2011 (2) TS Trương Thị Minh Hạnh, Công nghệ sản xuất đường, bánh kẹo 26 ... sau ép đùn Trong trình ép đùn, số hợp chất tạo màu hương nguyên liệu bị phân hủy nhiệt độ cao buồng ép, số bị theo nước từ sản phẩm ép đùn Vì chất thường bổ sung vào sản phẩm sau trình ép đùn. .. hạt có dầu Thơng thường, q trình ép khơng có q trình hỗ trợ có vốn đầu tư thấp xét kinh tế hiệu cao q trình ép có q trình hỗ trợ Trong trình ép, việc thu nhận dịch ép q trình thu hồi khơng chọn... đích q trình ép đùn, ngun liệu sản phẩm Dựa vào mức độ nén ép, người ta chia thiết bị ép đùn trục đơn thành số dạng sau: - Thiết bị ép đùn định dạng nguội: thiết bị nén ép thấp với buồng ép trơn,