Như vây trong khoảng hẹp của nhiệt độ từng lớp cục bột nhào sẽ có vị trí mà ở đó tinh bột bị thủy phân bởi các enzymes này tạo thành một lượng dextrin trong ruột bánh.. Phương thức truyề[r]
(1)MỤC LỤC Tổng quan bánh mì 1.1 Giá trị thực phẩm bánh mì 1.2 Nguyên liệu sản xuất bánh mì 1.3 Quy trình sản xuất bánh mì Quá trình nướng bánh mì 2.1 Mục đích 2.2 Các biến đổi quá trình nướng .6 2.2.1 Biến đổi vật lý 2.2.1.1 Độ ẩm và nhiệt độ cục bột nhào 2.2.1.2 Khối lượng .7 2.2.1.3 Thể tích 2.2.2 Biến đổi hóa học 2.2.2.1 Biến đổi tinh bột 2.2.2.2 Biến tính protein .8 2.2.2.3 Các biến đổi khác 2.2.3 Biến đổi hóa sinh và vi sinh 2.3 Phương thức truyền nhiệt 10 2.4 Phương pháp thực 12 2.4.1 Phương pháp truyền thống 12 2.4.2 Phương pháp đại .14 2.4.2.1 Nguồn lượng .14 2.4.2.2 Phân loại theo cách thức gia nhiệt 15 2.4.2.2.1 Lò nướng trực tiếp 15 2.4.2.2.2 Lò nướng gián tiếp 15 2.4.2.3 Phân loại theo phương pháp hoạt động 16 2.4.2.3.1 Lò nướng liên tục và bán liên tục 16 2.4.2.3.2 Lò nướng gián đoạn 21 2.4.3 So sánh phương pháp nướng truyền thống và đại 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 (2) Tổng quan bánh mì 1.1 Giá trị thực phẩm bánh mì Giá trị thực phẩm bánh mì đánh giá theo thành phần các chất dinh dưỡng glucide, protein, các acid amin không thay thế, các vitamin, chất khoáng, độ sinh lượng và khả hấp thụ thể người Ngoài các số trên thì hương vị, độ xốp, trạng thái ruột bánh, hình dáng bên ngoài bánh có ý nghĩa định mặt giá trị thực phẩm Nhu cầu bánh mì cho người lao động các mức độ khác nhau, các nước khác thì không giống Nói chung, người lao động tiêu thụ khoảng 150 – 500g bánh mì/1 ngày Trên giới có khoảng nửa dân số dùng bánh mì làm lương thực chủ yếu Hình 1: Một số loại bánh mì Bảng 1: Hệ số tiêu hóa các chất bánh mì Hệ số tiêu hóa Bánh mì làm từ Protien Glucide Lipid Bột thượng hạng 0.87 0.98 0.95 Bột hạng 0.85 0.96 0.93 Bột hạng 0.75 0.95 0.92 1.2 Nguyên liệu sản xuất bánh mì Bánh mì là sản phẩm chế biến từ bột mì nhào với nước, muối và nấm men, để lên men cho nở xốp, sau đó nướng hay hấp chín Khoảng nửa số dân trên giới dùng bánh mì làm nguồn lương thực chính Bánh mì có nhiều loại với nhiều công thức chế biến khác tùy thuộc thói quen ăn uống vùng Bột mì và nấm men là hai nguyên liệu chính ảnh hưởng nhiều đến quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm Bột mì để làm bánh mì, ngoài các tiêu chất lượng chung vi sinh và hóa lý, cần thỏa mãn các yêu cầu công nghệ gồm: lực nở tốt và khả sinh khí cao Lực nở bột mì có thể xác định gián tiếp thông qua khả tạo mạng gluten ướt Tùy loại bánh mì cần nở nhiều hay ít mà bột mì cần có hàm lượng protein từ 9-12% và lượng gluten ướt khoảng từ 23-30% Khả (3) sinh khí bột mì có thể kiểm tra cách bổ sung vào 100g bột mì (độ ẩm 14%) 60ml nước và 3g nấm men ép để nhiệt độ 30 0C Bột thích hợp làm bánh mì có thể sinh 1300-1600 ml khí CO2 Bảng 2: Vai trò nguyên liệu công nghiệp sản xuất bánh mì Thành phần Phân khối lượng Vai trò Bột mì 100 Nguồn gluten, tinh bột, lipid… Nước 50¸65 Tác nhân hóa dẻo bột Nấm men 0,5¸2,5 (tùy vào chủng nấm Lên men tạo CO2 làm nở bột men và phương pháp lên men) nhào Muối ăn (NaCl) 1,0¸2,5 Tạo vị, làm chặt gluten, tác động lên enzyme và vi sinh vật bột nhào Đường Tạo vị, màu sắc và là chất cho nấm men Malt 0,5¸1,0 Nguồn amylase và protease, tạo vị nhẹ và hương đặc trưng Bột sữa gầy Chất béo Calcium propionate Mứt quả, trái cây… Vitamin và khoáng Tác nhân oxy hóa: KBrO3 (NH4)2S2O8 Acid ascorbic Tạo vị, màu sắc, tạo đệm pH Cải thiện cấu trúc bột nhào 0,2 Tác nhân kháng khuẩn Tùy loại bánh Tạo hương vị riêng cho bánh Vết Làm giàu môi trường dinh dưỡng 0,001¸0,004 0,01¸0,02 0,001¸0,005 Tăng thể tích và độ xốp bánh, tăng độ trắng, giảm mức độ thủy phân protein, làm chặt mạng gluten… Nấm men dùng sản xuất bánh mì thuộc giống Saccharomyces, loài cerevisae, lớp Ascomycetes, ngành Nấm Nấm men Saccharomyces cerevisae có khả sử dụng glucose, galactose, saccharose, maltose nguồn carbon; sử dụng acid amin, muối ammonium nguồn nitơ Chức chính nấm men là sinh khí CO làm tăng thể tích khối bột nhào Ngoài ra, các sản phẩm quá trình lên men tích lũy khối bột tạo nên các hương vị đặc trưng cho bánh mì thành phẩm Các dạng nấm men thường sử dụng công nghệ sản xuất bánh mì là men ép, men khô, men lỏng và men ủ chua Men ép và men khô sản xuất từ (4) nhà máy chuyên sản xuất nấm men Men lỏng và men ủ chua thường chuẩn bị nhà máy sản xuất bánh mì Ở nước ta, các xí nghiệp sản xuất bánh mì thường dùng các dạng men khô nhập nước ngoài, số xí nghiệp đã tự chuẩn bị men lỏng, còn men ủ chua thì không dùng Các tiêu chất lượng cần để đánh giá chất lượng nấm men bao gồm: - Chỉ tiêu cảm quan men ép là màu vàng sẫm, mặt ngoài không có chấm đen, không có mùi mốc, mùi lạ, đặc chắc, dễ bẻ, không dính tay Chỉ tiêu cảm quan men khô à sạng hạt nhỏ hay sợi ngắn, màu vàng sáng, có mùi thơm đặc trưng nấm men - Hình dạng kích thước tế bào: tế bào lớn có dạng hình cầu hay hình trứng, đường kính ít 711m - Hoạt tính maltase: hoạt tính maltase biểu thị thời gian để 1g nấm men ép phóng thích 10 ml CO2 lên men 20 ml dung dịch đường maltose 5% Khoảng thời gian này phải nhỏ 70 phút - Hoạt lực làm dậy bột: hoạt lực làm dậy bột biểu thị thời gian 5g nấm men ép làm nở khối bột 280g thêm chiều cao 1,5cm khuôn chuyên dùng để xác định lực nở bột Khuôn có dạng hình thang, kích thước đáy là 12,6x8,5cm, kích thước miệng khuôn là 14,3x9,2cm và chiều cao 8,5 cm Hoạt lực làm dậy bột không quá 45 phút Độ bền nấm men: độ bền nấm men là thay đổi thời gian làm nở bột nấm men lúc ban đầu và sau thời gian bảo quản định Nếu độ bền nấm men cao thì sau 72h bảo quản nhiệt độ 040C, thay đổi thời gian làm nở bánh không quá phút 1.3 Quy trình sản xuất bánh mì (5) Nấm men Bột mì Nước Muối Nguyên liệu khác Nhào bột Lên men đầu Chia bột nhào Vê bột Ổn định cấu trúc Tạo hình cuối Lên men kết thúc Khía bánh Làm ẩm bề mặt Nướng Sản phẩm Hình 2: Quy trình sản xuất bánh mì Quá trình nướng bánh mì Đây là bước cuối cùng quá trình làm bánh mì, các phản ứng hóa học, hóa sinh và biến đổi vật lí dẫn đến thay đổi cấu trúc không thuận nghịch thành (6) phần bột Các phản ứng này điều khiển cách cẩn thận tốc độ chuyển hoá nhiệt, lượng nhiệt cung cấp, độ ẩm và thời gian lưu buồng nướng Chế độ nướng bánh đặc trưng thông số chính: độ ẩm tương đối hỗn hợp không khí và buồng nướng, nhiệt độ các vùng buồng nướng Độ ẩm tương đối không khí buồng nướng có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng bánh Mục đích khâu làm ẩm là tạo cho nước ngưng tụ trên bề mặt bánh bánh vừa đưa vào lò Nếu đảm bảo đủ độ ẩm thì tinh bột dễ hồ hóa đồng thời hòa tan các dextrin làm bề mặt bánh phẳng và bóng láng Ngoài nhờ có ẩm mà mặt bánh dai, chậm khô và đó giữ khí và làm cho bánh nở to Các kết nghiên cứu cho thấy làm ẩm còn có tác dụng đốt bánh nhanh hơn, vỏ bánh mỏng không bị cháy, ruột bánh chín và nhanh đó rút ngắn thời gian nướng Nếu nướng bánh môi trường không đủ ẩm thì bánh nở ít, vỏ bánh nứt và có màu sắc không vàng đều, có chỗ còn trắng, có chỗ cháy, đặc biệt vỏ bánh dầy và cứng còn ngăn cản nhiệt xâm nhập vào ruột bánh 2.1 Mục đích Làm chín sản phẩm Tạo hương vị, màu sắc cho sản phẩm Tiêu diệt các vi sinh vật, hệ enzymes có cục bột nhào 2.2 Biến đổi xảy quá trình nướng 2.2.1 Biến đổi vật lý 2.2.1.1 Độ ẩm và nhiệt độ cục bột nhào Khi làm nóng cục bột nhào lò nướng, nhiệt độ và độ ẩm các lớp khác cục bột nhào có thay đổi không giống Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm cục bột nhào nướng đặc trưng là trạng thái ba lớp cục bột nhào: lớp bề mặt, lớp sát vỏ và lớp trung tâm Nhiệt độ cục bột nhào cho vào lò nướng là 30 oC, thấp nhiều so với nhiệt độ buồng nướng (230 – 260 oC) Trong phút đầu tiên quá trình nướng, trên bề mặt bột nhào có nước ngưng tụ và độ ẩm lớp bề mặt cục bột nhào tăng lên( khoảng 1.3%) Nhiệt độ lớp bề mặt cục bột nhào tăng lên thời gian đầu quá trình nướng nhiệt độ này tăng lên đến khoảng 100oC Ở lớp bề mặt đó nước bắt đầu bay mạnh và lớp ngoài cục bột nhào tro nên cứng tạo thành vỏ cứng Sau đã nước, nhiệt độ vỏ bánh tăng lên đến khoảng 160 – 180 oC dừng lại vì nhiệt độ lớp vỏ không vượt quá 100 oC Lượng nước trên vỏ bánh phần chuyển vào môi trường buồng nướng, phần chuyển vào phía ruột bánh chuyển dịch nhiệt ẩm Dưới lớp vỏ hình thành vùng bay nước, vùng này sâu vào ruột bánh độ dày vỏ tăng lên Nhiệt độ vùng bay nước lên tới 100oC và không thay đổi Một phần nước từ vùng bay chuyển qua vỏ và bay hơi, phần nứoc trở lực lớp vỏ cứng nên chuyển vào lớp trung tâm ruột bánh và ngưng tụ đó Độ ẩm lớp trung tâm ruột bánh tăng lên tương đối chậm và đạt giá trị nhỏ so với độ ẩm các lớp trung gian Nhiệt độ trung tâm ruột bánh cuối quá trình nướng lên tới 94 – 97oC (7) 2.2.1.2 Khối lượng Trong quá trình nướng, khối lượng cục bột nhào giảm Về 95% giảm khối lượng là ẩm tách quá trình tạo vỏ bánh Một phần nhỏ còn tách rượu, khí CO2, các acid bay và cháy các chất vỏ nướng Sự giảm khối lượng phụ thuộc vào loại sản phẩm (hình dáng và khối lượng cục bột nhào), phương pháp nướng ( hộp trên khay), khối lượng và độ dày vỏ, lượng ẩm Sản phẩm có khối lượng càng nhỏ thì này càng lớn vì diện tích riêng cuả vỏ lớn Sản phẩm nướng trên khay có giảm khối lượng lớn so với sản phẩm nướng hộp bề mặt bay lớn, lượng nhiều Khi nướng cùng loại sản phẩm thì giảm khối lượng phụ thuộc vào mức độ làm ẩm môi trường buồng nướng, nhiệt độ buồng nướng, độ ẩm bột nhào, độ thưa dày sản phẩm xếp buồng nướng Độ ẩm tương đối hỗn hợp nước không khí buồng nướng càng lớn, độ ẩm bề mặt cục bột nhào càng cao thì tạo vỏ càng chậm và giảm khối lượng càng ít 2.2.1.3 Thể tích Thể tích bánh mì thành phẩm lớn thể tích cục bột nhào trước đưa vào lò nướng 10 – 30% Sự tăng thể tích đó làm cho bánh có đủ độ xốp cần thiết hoàn thiện mặt ngoài bánh, tăng thể tích này xảy với tốc độ thay đổi Thể tích bánh tăng nhanh là vào phút đầu quá trình lên men rượu cục bột nhào Sự tăng thể tích còn không khí và dãn nở tác dụng cuả nhiệt và chuyển rượu thành trạng thái Khi lớp vỏ cứng tạo thành bao phủ lấy bề mặt bánh thì quá trình tăng thể tích bánh chấm dứt 2.2.2 Biến đổi hóa học 2.2.2.1 Biến đổi tinh bột Ở 40-50oC, các hạt tinh bột bắt đầu trương nở và tiếp tục tạo gel chúng hấp thu từ 25-50% lượng nước (theo khối lượng bột) tạo thành hệ nhũ tương có độ nhớt cao Sự hư tổn hóa học tinh bột xảy xay bột có tác dụng làm tăng hấp thụ nước chúng dễ bị enzym công Trong khoảng nhiệt độ 43-60oC, cacbonhydrat hòa tan tăng mạnh từ 14.5% lên đến 24% sau 55 phút nướng, đó là enzym -amilase bắt đầu hoạt động 30oC, hoạt tính tối đa khoảng 50-60oC và công vào các hạt trước tạo gel xảy 5590oC Cũng nhiệt độ này, tất CO2 tự làm miếng bột phồng nở lên Khi lớp da bề mặt dày lên và tính đàn hồi, bắt đầu có dấu hiệu đầu tiên tạo màu nâu (phản ứng Maillard) Còn -amilase có khả làm tăng lượng đường quá trình trộn bột từ 2.0-2.5% tiếp tục phân cắt tinh bột và tiến hành đường hóa nướng đạt đến nhiệt độ không hoạt động nó (57-72oC) Tác dụng enzym -amilase và -amilase tạo gel tinh bột là nó làm tăng tỉ lệ hòa tan nước bên miếng bột Mức độ gia tăng này tuỳ thuộc vào động lực enzym amylolytic, nó phụ thuộc vào các yếu tố hoạt tính enzym, tốc độ truyền nhiệt vào lớp bên miếng bột, mức độ bột hư và pH bột (8) Những sản phẩm suy biến từ tinh bột là dextrin và đường nhỏ hơn, tan nước có pentosan và hexosan Nếu muốn rút ngắn tổng thời gian nướng thì phải tiến hành pha đầu vì từ giai đoạn sau qua khỏi zone tạo gel (55-80 oC) thì không thể rút ngắn vì nó cần thiết cho tạo thành các chất mùi lớp vỏ bánh Amylase bắt đầu thuỷ phân tinh bột tạo thành các dextrin và sau đó là maltose, tỉ lệ dextrin tăng lên 15% suốt quá trình nướng 2.2.2.2 Biến tính protein Protein có khả liên kết vừa đủ với nước để tạo gel tinh bột, đồng thời phân tử nó tạo thêm chức lưu biến Khi nhiệt độ miếng bột đạt 50-70oC, nguyên tử và nhóm nguyên tử phân tử Protein tiến hành làm lung lay làm cho liên kết yếu mạng lưới phân tử bị phá vỡ, cấu trúc xoắn ốc bắt đầu duỗi thẳng Do vậy, xếp không gian phân tử Protein bị thay đổi, nước đã hút vào trước đó và liên kết giai đoạn trương nở quá trình trộn bột và lên men lúc này giải phóng Gluten liên kết với khoảng 30% lượng nước hấp thụ vào bột, protein hydrat hóa tạo thành cấu trúc ma trận với hạt tinh bột nhỏ gắn đó Khi nhiệt độ ruột bánh đạt 60-70 oC thì ẩm protein bị và xảy biến tính dẫn đến đông tụ Nước giải phóng chuyển vào tinh bột suốt quá trình tạo gel Ở khoảng 74oC, biến tính nhiệt làm thay đổi hoàn toàn mạng lưới gluten (bao quanh các lỗ hổng khí) thành cấu trúc cứng kết hợp cùng tinh bột đã trương nở tạo nên ruột bánh có cấu trúc vững vàng lại mềm dẻo Vậy chính đông tụ protein và tạo gel tinh bột đã tạo nên cấu trúc lỗ hổng miếng bột và cuối cùng hình thành nên ruột bánh mì Hoạt động enzym protease miếng bột nướng gây nên vài biến đổi Mức độ biến đổi phụ thuộc vào hàm lượng nước có bột, độ pH, nhiệt độ và tốc độ trao đổi nhiệt Khi bột mì có hàm lượng nước 48% pH=5,8 thì Topt protease khoảng 60-70oC, tăng hàm lượng nước bột lên 70% thì Topt giảm còn 50oC Màu vỏ bánh chủ yếu là phản ứng tạo Melanoidin còn hình thành caramel ảnh hưởng ít đến tạo màu Tốc độ phản ứng Maillard phụ thuộc vào vài điều kiện: Điều khiển nhiệt độ, pH và lượng ẩm bột Do đó, việc cấp đầy đủ, quét lớp nước lên miếng bột và điều khiển nhiệt độ trên 100 oC là cần thiết Đảm bảo có mặt nhóm amin tự (NH2), nhóm aldehit Càng có nhiều nhóm có khả phản ứng thì phản ứng diễn càng nhanh Sự tạo thành Melanoidin có thể bị ảnh hưởng quá trình trộn bột, vì thời gian trộn bột lâu và mạnh mẽ thì có thể mở phân tử protein ra, làm lộ nhóm NH2 tự Việc có sẵn amino acid, đường và cồn phụ thuộc phần lớn khoảng thời gian tồn và hoạt động enzym, mức độ polime hóa và khả hydrat hóa chất chúng từ trộn bột đến nướng bánh Sự có mặt đầy đủ lượng amino và đường (9) phụ thuộc vào cân đối tinh bột/amilose và protein/proteinase, là bột mì Khi bột tạo nồng độ không đầy đủ các monome cần thiết thì thực phép đo khách quan làm tăng nồng độ lên tạo mùi diễn mãnh liệt 2.2.2.3 Các biến đổi khác Trong quá trình nướng bánh, gần 70 hợp chất gây hương vị tạo thành Phần lớn các chất này thuộc nhóm cacbonyl, các este phức tạp, rượu và các axit hữu Các chất gây hương vị tạo thành quá trình lên men và quá trình nướng bánh Các chất thuộc nhóm cacbonyl xuất phản ứng maillard đường khử và các nhóm amin, đồng thời còn phản ứng caramen Phản ứng tạo thành các chất gây hương vị xảy vỏ bánh, sau đó các chất này khuếch tán và ruột bánh và phần thoát môi trường xung quanh Bảng 3: Nồng độ các chất gây hương vị các loại bánh mì Bánh mì trắng Bánh mì đen Bánh mì làm từ bột nghiền lẫn Tên chất Bánh lúa mì đen Ruột Vỏ Ruột Vỏ Ruột Vỏ (mg/Kg) (mg/Kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/Kg) (mg/Kg) Ethanol 3900 1800 3400 1100 2300 1000 1600 5-hydroxyl methyfurfural 40 12 300 20 400 70 Acetaldehyt 4.3 12.8 4.7 22.6 4.6 26.2 7.1 Isopentanal 1.2 4.7 2.7 15.2 1.9 19 4.6 Furfural 0.3 5.5 1.5 12.4 2.3 28.7 27.4 Methylglyoxa l 0.7 0.8 1.5 8.9 1.9 13.5 4.3 Isobutanal 0.3 2.6 0.9 60 0.8 12.9 1.8 Acetone 0.7 4.5 0.4 5.6 2.0 6.5 1.9 Acetain 0.9 1.0 0.2 1.1 0.3 0.7 5.0 Diacetyl 0.2 0.9 0.2 1.3 0.2 1.3 0.7 (mg/kg) 2.2.3 Biến đổi hóa sinh và vi sinh Trong phút đầu tiên quá trình nướng, hoạt động nấm men và vi khuẩn lên men lactic tăng cường, sau đó thì giảm dần và ngừng hẳn Quá trình lên men rượu (10) đạt cực đại bột nhào làm nóng đến 35oC Khi nhiêt độ tăng lên đến 45oC thì tạo khí giảm xuống rõ rệt, còn nhiệt độ đạt đến 50 oC thì các quá trình vi sinh vật ngừng Sự lên men lactic đẩy mạnh thời gian đầu và sau đó giảm xuống Do hoạt động vi sinh vật mà phút đầu tiên quá trình nướng bánh hàm lượng rượu, CO2 và acid tăng lên đôi chút làm cho thể tích bánh tăng lên, mùi vị bánh tăng thêm Độ hoạt động các enzyme tăng lên đến mức cao và sau đó ngừng hẳn protein bị biến tính Các enzymes lớp bề mặt bột nhào bị ức chế trước, các enzymes trung tâm cục bột thì đến kết thúc quá trình nướng chúng bị tiêu diệt Trong bột nhào, độ acid thường không lớn đó hoạt động hai loại men α - và β - amylase trì khá lâu Trong khoảng nhiệt độ 50-60oC α-amylases hoạt động mạnh nhất, công các hạt tinh bột trước hồ hóa tinh bột xảy nhiệt độ 55-90oC Ở nhiệt độ 6779oC , số hạt tinh bột bị phá hủy tăng mạnh Ơ 70 oC, hoạt động α-amylases giảm dần Trong khoảng nhiệt độ 60-70oC, β-amylases phân hủy các hạt tinh bột bị phá vỡ tạo thành dextrin và đường maltose Khi nhiệt độ đạt 70-80 oC, β-amylases bị vô hoạt Như vây khoảng hẹp nhiệt độ lớp cục bột nhào có vị trí mà đó tinh bột bị thủy phân các enzymes này tạo thành lượng dextrin ruột bánh 2.3 Phương thức truyền nhiệt lò nướng Trong suốt quá trình nướng, nhiệt lượng truyền vào miếng bột dạng dẫn nhiệt, đối lưu, xạ nhiệt Tùy thuộc vào loại lò và đặc điểm thiết kế mà dạng nhiệt lượng truyền vào thay đổi và có khả chiếm vai trò chủ đạo Thông qua khu vực đáy lò, miếng bột nhận nhiệt lượng thông qua dẫn nhiệt, đó đáy lò cần phải làm thép gạch chịu lửa Thông qua môi trường không khí bên khoang đốt, nhiệt lượng truyền theo dạng khác gọi là truyền nhiệt đối lưu Dạng nhiệt lượng này truyền vào bánh thông qua chuyển động và dòng không khí mở lỗ thông và có quạt hỗ trợ Dạng nhiệt thứ là nhiệt xạ, dạng nhiệt lượng xem quan trọng dạng nhiệt lượng (mặc dù nhiệt lượng có thể truyền qua miếng bột vài milimet) Nhiệt độ miếng bột tăng lên là kết quá trình trao đổi nhiệt với với các yếu tố sinh nhiệt lò nướng và hỗn hợp khí có sẵn miếng bột Dạng lượng ít quan trọng lò là dạng lượng cung cấp vào miếng bột quá trình đối lưu Tuy nhiên, có thể tăng hiệu quá trình truyền nhiệt đối lưu cách lắp thêm hệ thống quạt đối lưu lò Trong suốt giai đoạn đầu quá trình nướng, dạng nhiệt lượng quan trọng là nhiệt lượng cung cấp quá trình ngưng tụ trên bề mặt miếng bột Khi ngưng tụ trên bề mặt, lượng tiềm ẩn giải phóng dạng nhiệt Quá trình này làm nóng nhanh lớp bột gần vỏ bánh và thay đổi đặc tính đường cong nhiệt độ 10 (11) và thời gian nướng khu vực tâm ruột bánh Do đó việc cố định giá trị độ ẩm tối ưu là vô cùng quan trọng Chức chính dẫn nhiệt quá trình nướng là truyền nhiệt từ nguồn nhiệt đến và tường lò nướng Nó cho thấy dạng nhiệt lượng chủ yếu truyền đến các sản phẩm dạng phẳng nướng cách tiếp xúc trực tiếp với bề mặt nóng Nó ít ứng dụng việc nướng các sản phẩm có thể tích lớn truyền nhiệt từ đáy thành lò đến bề mặt sản phẩm bị hạn chế Tuy nhiên các loại lò nướng trực tiếp đại, dẫn nhiệt đóng vai trò chính giai đoạn đầu Quá trình truyền nhiệt đối lưu cần thiết cho gia nhiệt nước và tạo các dòng đối lưu, phân bố nhiệt lượng lò Bên lò, hỗn hợp và không khí hình thành nên môi trường chính cho quá trình lưu chuyển nhiệt; quá trình đối lưu tự nhiên xảy hoàn toàn dựa vào khác nhiệt độ các khối khí kế cận Tuy nhiên, đối lưu cưỡng tạo quạt thiết bị thổi đẩy nhanh quá trình luân chuyển không khí và nhiệt Hầu toàn nhận xét cho tỉ lệ nhiệt lượng truyền và tính đồng bánh có thể tăng lên cách dùng đối lưu cưỡng Hệ thống đối lưu cưỡng thường lắp vào đáy các khoang lò, từ đó không khí có thể thổi cưỡng vào khoang lò tỉ lệ kiểm soát thông qua rãnh thoát Một kỹ thuật khác là tái sử dụng không khí lò cách sử dụng hệ thống quạt di chuyển dòng khí từ đáy lò thông qua ống đục lỗ trên và sản phẩm bánh Nhiệt lượng truyền xạ là hình thức truyền nhiệt đa dạng Ở nhiệt độ từ 300 – 4000C, bề mặt phát nhiệt lò nướng phát sóng xạ điện từ Ở khoảng nhiệt độ đó, bước sóng tương ứng với lượng xạ cực đại vào khoảng đến 4,3 micromet Khoảng bước sóng này dao động khoảng 0,77 – 340 micromet quang phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại với bước song ngắn có khản xuyên sâu vào miếng bột tốt phổ hồng ngoại có bước song dài Sự xuyên sâu vào miếng bột dẫn đến quá trình bay nước miếng bột tăng cường và rút ngắn thời gian nướng.Khoảng bước sóng thực tế dùng cho quá trình nướng vào khoảng đến micromet vùng hồng ngoại Brunson đã mô tả tăng lên hiệu truyền nhiệt lò đốt trực tiếp sử dụng hệ thống tuần hoàn khí với vận tốc khoang nướng khoảng 200 – 400 ft/min Trong lò va đập không khí (air-impingement oven), có thể đạt tốc độ khí 3000ft/min gần miệng phun Những miệng phun này thiết kế để tạo tia hẹp để có thể tạo hỗn loạn lớn xung quanh miếng bột Những lò va đập không khí này cho phép nướng nhiệt độ thấp hơn, thời gian nướng ngắn và nướng với các sản phẩm mềm với độ ẩm cao Năm 1965, phương pháp truyền nhiệt Rhodes giới thiệu Thiết bị này với tên thương mại là “Acceletron” có khả tăng cường tỉ lệ truyền nhiệt nhiệt và Khả này có cách tạo loại gọi là “gió corona” (corona wind) khoang lò Một trường tĩnh điện có cao và chiều phân cực không đổi đặt vào đỉnh lò và sàn lò hệ thống chấn song có gắn điện cực Thiết bị này lắp đặt lò song song với các ống phun và ion hóa khí gần điện cực, phân tử khí đã ion hóa sau đó bị đẩy điện cực, hình thành dòng khí hướng sản phẩm Theo kết báo cáo, sử dụng thiết bị này có thể giảm lượng yêu cầu và thời gian nướng tăng lên 20% Một dòng điện cao phóng qua điện cực 11 (12) làm tăng truyền nhiệt đối lưu 4-5 phút đầu quá trình nướng, và thường sinh O3 Nghiên cứu Siever cho thấy có thể thu kết tốt cách giảm nhiệt độ zone đầu tiên khoảng 28 – 45 0C và zone cuối khoảng 140C Siever đưa kết luận từ thử nghiệm mang tính thương mại sử dụng lò đốt gián tiếp và trực tiếp suất lò tăng 10% đẩy nhanh quá trình truyền nhiệt, lượng tiết kiệm 11,8% vì giảm 40Btu, xuống còn 300Btu/lb để hoàn thành quá trình nướng Giá trị này đem so sánh với giá trị lý thuyết (không kể đến mát nhiệt) là 235Btu và giá trị thực tế các lò đại khoảng 325 – 400 Btu/lb Cuối cùng là giảm tổn thất quá trình nướng (giảm 0,5 ounce/24 ounce), trung bình là giảm 0,5 – oune/lb Để điều khiển nhiệt độ và nhiệt lượng cung cấp vào zone lò, van điều khiển để đảm bảo hòa trộn đúng tỉ lệ hỗn hợp khí:gas kết nối với đơn vị điều khiển nhiệt độ có khả nhận biết nhiệt độ zone, tín hiệu điều khiển cần nhiều nhiệt ít Các lò đốt trực tiếp loại nối đơn thường có đến zone Các yếu tố góp phần làm cho quá trình nướng nhanh và hiệu bao gồm: Điều khiển nhiệt độ nhanh và chính xác Đầy đủ đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng Hỗn hợp không khí:gas tối ưu Điều khiển tốt nhiệt phần bên Khoảng cách các tầng thích hợp Sử dụng aluminized-steel làm vật liệu làm tầng Ion hóa không khí lò Không cho không khí lạnh vào ống dẫn và các điểm phóng điện Làm phong phú thêm thành phần sản phẩm như: đường và sữa đặc 2.4 Phương pháp thực 2.4.1 Phương pháp truyền thống Theo truyền thống lò nướng bánh thường dùng là lò gạch Lò bao gồm khoang xây gạch và gạch cách nhiệt Phía trên lò uốn cong thành hình gần giống chóp nón Lò đốt, thiết kế có hình dạng dài và hẹp, xây cho lửa và sản phẩm quá trình đốt có thể đạt tới nóc lò và lan rộng khắp khoảng trống lò trước ngoài qua ống khói Lò thiết kế cho việc nướng bánh mì thì khoảng trống phía sau nóc lò và lò bọc cát Bởi vì cấu trúc cồng kềnh nên lò cổ điển có thể sử dụng nhiên liệu đốt dạng rắn, và có thể nhanh chóng đạt đến nhiệt độ cao làm cho bánh giữ đặc tính tốt Tuy nhiên vận hành loại lò này đòi hỏi kỹ và kinh nghiệm người vận hành máy Khi nhiệt độ lò đạt 550 0F thì người ta cho bánh vào, sau đó nhiệt độ hạ xuống còn 5000F vì cân nhiệt với bánh mì Sau khoảng thì lấy bánh Nhiệt độ lò lúc này tương đối đồng để nướng sản phẩm lên men bánh mì mềm, sản phẩm dạng màng… Nguồn lượng suốt quá trình nướng: gỗ, than củi, than anthracite, than cốc, than đá… Gỗ, than bùn nhiên liệu khoáng vật là lựa chọn có lợi mặt kinh tế khu vực cách xa khu công nghiệp Gia nhiệt than hiệu suất khoảng 20% 12 (13) 13 (14) Hình Cấu tạo lò nướng bánh mì truyền thống 2.4.2 Phương pháp đại 2.4.2.1 Nguồn lượng Nguồn lượng suốt quá trình nướng có thể cung cấp từ nguồn lượng sau: dầu nhiên liệu, khí thiên nhiên, khí nhân tạo là sử dụng lượng điện Việc chọn lựa nguồn lượng tùy thuộc vào chi phí và mức độ thuận lợi Năng lượng truyền đến khu vực qua vật liệu dẫn kim loại Hiệu tương đối và khai thác nguồn lượng biến đổi đáng kể: khí khoảng 50% và nhiều là gia nhiệt trực tiếp lò điện chiếm khoảng 85% Việc lựa chọn cuối cùng nguồn lượng nào sử dụng tùy thuộc vào nguồn đó có sẵn có hay không, có đạt hiệu kinh tế hay không, hiệu suất và việc điều khiển tự động hóa nào Sau xem xét tất các khía cạnh, ví dụ, nhiều nước Châu Âu, khí thiên nhiên là lựa chọn cuối cùng cho lò nướng dạng đường hầm công nghiệp và lò nướng quy mô nhỏ Trong số ưu điểm người dùng khen ngợi lò nướng đốt khí thiên nhiên có: (1) Sự điều chỉnh dễ dàng hỗn hợp khí thiên nhiên và không khí tự động hóa (2) Điều khiển nhiệt độ dễ dàng (3) Làm và vệ sinh quá trình vận hành (4) Là nguồn nang8 lượng có sẵn, (5) Hỗn hợp khí có hiệu suất đốt cháy cao và phân phối nhiệt đồng khoang lò (6) Quá trình đối lưu tự nhiên, tạo từ cháy hỗn hợp khí, đảm bảo phân phối lượng nhiệt cố định xung quanh miếng bột Tuy nhiên, thiết kế lò nướng quan trọng, và trường hợp lò nướng theo mẻ, lắp đặt lò nướng có không khí nóng đốt khí thiên nhiên lưu thông đa tầng thì 14 (15) tiết kiệm lượng so với lò nướng có ống dẫn với hệ thống ống Perkin, có thể là 35% nhiều 2.4.2.2 Phân loại theo cách thức gia nhiệt 2.4.2.2.1 Lò nướng trực tiếp Trong lò nướng trực tiếp, không khí và sản phẩm sinh đốt cháy nhiên liệu tuần hoàn tự nhiên đối lưu nhiệt hay quạt Nhiệt độ buồng đốt kiểm soát tự động, cách thay đổi lưu lượng khí hay nhiên liệu vào buồng đốt Khí tự nhiên thuờng sử dụng lò nướng trực tiếp, propan, butan, dầu đốt và than đá có thể dùng Khí đốt nóng lò đốt đặt phía trên hay phía băng tải lò nướng liên tục hay đáy lò lò nướng dạng gián đoạn mẻ Trong lò nướng dạng này cần phải dập tắt lửa đốt có cố điều kiện nướng bánh Và có van (ô) giảm áp đặt trên nóc lò để tránh trường hợp lò bị nổ khí Ưu điểm lò nướng trực tiếp là : o Thời gian nướng ngắn o Khả truyền nhiệt cao o Có thể kiểm soát tốt điều kiện nướng bánh (sử dụng tốc độ quạt hay lượng nhiên liệu đốt) o Khởi động nhanh chóng vì cần đốt nóng không khí lò o Người ta thấy quá trình đốt trực tiếp là phương pháp đơn giản và kinh tế nhất, hiệu 25% so với đốt gián tiếp Tuy nhiên cần phải cẩn thận tránh tượng bánh bị nhiễm bẩn các sản phẩm không mong muốn quá trình đốt, và lò đốt cần phải bảo trì thường xuyên để đảm bảo hiệu suất đốt cháy 2.4.2.2.2 Lò nướng gián tiếp Ống nước gia nhiệt trực tiếp dầu đốt hay cung cấp nước từ lò Ống dẫn nước này gia nhiệt không khí lò nướng Không khí nóng tuần hoàn lò nướng và qua các thiết bị trao đổi nhiệt Trong thiết bị nướng mẻ, thành và đáy lò đốt nóng, thiết bị nướng liên tục, nguồn nhiệt đặt bên cạnh, dưới, hay bên trên băng tải Hầu hết tất các lò nướng có lớp ceramic dày 25mm để tránh tượng tổn thất nhiệt Hệ thống sử dụng không khí nóng đối lưu nhiệt cưỡng có thời gian khởi động ngắn và nhanh chóng đạt đến nhiệt độ cần thiết so với lò xạ 15 (16) Hình 4: Lò nướng mẻ gia nhiệt gián tiếp Hình Lò nướng liên tục gia nhiệt gián tiếp 2.4.2.3 Phân loại theo phương pháp hoạt động 2.4.2.3.1 Lò nướng liên tục và bán liên tục 16 (17) Lò nướng dạng đáy xoay (rotary-hearth oven), lò nướng trục quay (reel-oven) và lò nướng quay dạng nhiều khay (multi-cycle tray oven) cho phép bánh lò trên các khay chứa, nhập liệu và tháo liệu cùng vị trí Quá trình gọi là bán liên tục vì lò cần phải dừng để có thời gian tháo liệu Việc cho bánh di chuyển lò cho dù có hay không có quạt tuần hoàn khí làm cho bánh đồng Rotary-hearth oven : có thời gian nướng bánh ngắn tốn nhiều diện tích Hình 6: Lò nướng dạng đáy quay Reel oven : cho phép bánh mì di chuyển qua lò theo phương đứng và theo phương ngang từ trước sau Điều này cho phép có nhiều diện tích cho nướng bánh , phân tán nhiệt đồng Nhược điểm lò này là không có không gian gia nhiệt và khó khăn việc tự động hoá nhập và tháo liệu 17 (18) Hình 6: Lò nướng dạng cuộn (reel oven) Tray oven: Hiện người ta thường dùng dạng tray và tunnel oven Tray oven gần giống lò Tunnel các khay nó gắn chặt vào băng tải Mỗi khay thường chừa số lượng bánh mì và nó đưa qua lò theo chiều, sau đó đưa vào khay thứ 2, quay lại và khỏi lò Hình 8: Lò nướng dạng nhiều khay (multitray oven) Tunnel oven : bao gồm đường hầm (có thể dài tới 120m và rộng 1,5m), bánh mì vận chuyển xuyên qua đường hầm băng tải trên kim loại hay trên dây cuaroa có đục lỗ hay dạng lưới đan kim loại Lò 18 (19) chia làm nhiều vùng gia nhiệt Trong vùng nhiệt độ và độ ẩm kiểm soát cách độc lập nguồn nhiệt và van Chúng có thể giữ lại hay loại bỏ ẩm cách tạo cân không khí và không khí tuần hoàn lò Hơi nước (trong thiết bị đun trực tiếp là sản phẩm quá trình đốt) tách vùng riêng biệt Có nhiều thiết kế có thiết kế thêm hệ thống thu hồi nhiệt Trong lò nướng cần đảm bảo chế độ nướng bánh sau: Vùng I (vùng làm ẩm): độ ẩm tương đối hỗn hợp không khí và vùng này khoảng 60-80%, nhiệt độ 100-130oC và thời gian bánh vùng này khoảng 15 phút, nhiệt độ khay sàn để nướng bánh 180-200 oC Đốt nóng bánh chủ yếu là truyền nhiệt trực tiếp Vùng II (vùng nhiệt độ cao): không khí vùng này khô, nhiệt độ lò khoảng 280-290oC Bề mặt bánh nóng tới 100-110oC và nhiệt độ ruột bánh vào khoảng 50-60oC Đốt nóng bánh giai đoạn này chủ yếu xạ Vùng III (vùng nhiệt độ trung bình): Nhiệt độ không khí giảm xuống 180220oC, nhiệt độ vỏ bánh đạt 150-170oC và ruột bánh 85-90OC Thời gian bánh giai đoạn này chiếm tới 40-60% thời gian nướng Đốt nóng vùng này truyền nhiệt xạ và trực tiếp Vùng IV (vùng nhiệt độ thấp): nhiệt độ không khí vùng này khoảng 150180oC Nhiệt độ vỏ bánh không thay đổi so với vùng III ruột bánh đạt 97-100oC Hệ thống máy tính lập trình kiểm soát tốc độ dây cuaroa, lượng nhiệt cần cung cấp, vị trí các van khí có thể tự động thay đổi điều kiện nướng vùng , để có thể sản xuất chủng loại bành mì với màu sắc và độ ẩm khác Ưu điểm: o Có thể dùng để nướng nhiều loại bánh khác o Năng suất lớn o Kiểm soát quá trình chính xác o Tốn ít nhân công, tự động hoá cao o Có sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt cửa khí thải nhờ đó mà có thể tiết kiệm lượng và rút ngắn thời gian khởi động Nhược điểm: o Chi phí cao o Tốn nhiều diện tích Ví dụ thiết bị tunnel oven điển hình: Bảng 4: Ví dụ loại lò tunnel điển hình Dầu cho lò đốt 48 Kg/h Dầu cho lò đốt 18 Kg/h Chiều rộng băng tải 3000 mm 19 (20) Số brulor (106-110oC) 450 Kg/h Chiều rộng lò 4034 mm Diện tích nướng 90 m2 Tổng chiều dài 32930 mm Chiều dài ham 30000 mm Hình 9: Lò nướng dạng tunnel 20 (21) Hình 10: Cấu tạo bên lò nướng dạng tunnel 2.4.2.3.2 Lò nướng gián đoạn Trong thiết bị Peel oven, bánh đưa vào các khoang lò hay trên cái khay hay đơn là cái xẻng dài cán Hiện dạng lò sử dụng nhiều là lò nướng dạng nhiều tầng (multi-deck oven) thường sử dụng nhiều nướng bánh Thiết bị nướng mẻ có hai nhược điểm là tốn nhân công và thời gian nướng không ổn định vì bị gián đoạn nhập và tháo liệu Nguyên tắc hoạt động: Gia nhiệt : Ống dẫn nước, tuần hoàn khí nóng, gia nhiệt dòng điện Không khí nóng tuần hoàn lò thông qua ống dẫn nhiệt và kiểm soát lưu lượng van nhờ đó mà nhiệt độ tầng (deck) lò kiểm soát và điều chỉnh cho phù hợp Không khí nóng gia nhiệt cho thành lò, thông qua đó thực quá trình nướng bánh Thông số kỹ thuật lò tầng: 21 (22) Bảng 5: Thông số kỹ thuật lò tầng FK-100 Multi-Deck Oven Số tầng Chiều dài tầng, mm 2100 Bề rộng tầng, mm 1250 Diện tích nướng,m2 10 Bề rộng lò, mm 1825 Chiều dài lò,mm 3250 Chiều cao lò,mm 2250 Chiều cao các tầng,mm 220 Tổngnnăng lượng tiêu thụ KW Lượng dầu tiêu thụ (50 Kg lt) Năng suất ( ổ/giờ) 400 Thời gian nướng( phút) 16-18 Nhiệt độ nướng (0C) 260 Trọng lượng lò,kg 4500 22 (23) Hình 11: Lò nướng nhiều tầng 2.4.3 So sánh phương pháp nướng bánh mì truyền thống và nướng bánh mì đại 23 (24) Phương pháp nướng bánh mì truyền thống Nguồn lượng sử dụng: Gỗ, than củi, than anthracite, than cốc, than đá Phương thức truyền nhiệt: Dẫn nhiệt, đối lưu tự nhiên và xạ nhiệt Hiệu truyền nhiệt: Không cao vì chưa có hệ thống hộ trợ các phương thức truyền nhiệt Năng suất: Thấp, nướng chủ yếu theo mẻ Chất lượng sản phẩm: Chất lượng bánh không đồng vì khó kiểm soát quá trình nướng, kiểm soát thời gian nướng chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thợ vận hành Trên bề mặt bánh có thể có các mụi than nên không đạt tiêu chuẩn cảm quan và an toàn vệ sinh Phương pháp nướng bánh mì đại Dầu nhiên liệu, khí thiên nhiên, khí nhân tạo là sử dụng lượng điện Dẫn nhiệt, chủ yếu là đối lưu cưỡng bức, xạ nhiệt Cao vì lắp thêm quạt, thêm các hệ thống hỗ trợ để đối lưu nhiệt và xạ nhiệt xảy tốt Năng suất cao nhiều vì thời gian nướng rút ngắn và đa số các lò hoạt động liên tục Chất lượng bánh đồng chủ động theo dõi và điều khiển các thông số quá trình nướng Hiện đa số dùng các lò nường đó bánh di chuyển qua vùng vì chất lượng bánh đồng Do dùng nguồn lượng là điện khí nên chất lượng mặt cảm quan và an toàn thực phẩm đảm bảo Chi phí đầu tư: Thấp vì sử dụng nguồn lượng Cao phải có trang thiết bị đại sử dụng rẻ tiền và chưa áp dụng tiến khoa học các thành tựu khoa học kĩ thuật, hoạt động trên kĩ thuật chủ yếu là quy mô gia đình quy mô lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Lượng - “Công nghệ vi sinh” - Nhà xuất đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh tập [2] Lê Văn Việt Mẫn - “Công nghệ chế biến thực phẩm”- Nhà xuất đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 24 (25) [3].Đoàn Dự - “Công nghệ chế biến Lương thực ,tập II” – Nhà xuất Đại học kỹ thuật Hà Nội [4].Bùi Đức Hợi (chủ biên)-“Kỹ thuật chế biến lương thực”,tập 2-Nhà xuất Khoa học và kỹ thuật,2009 [5] Mauri Yeast Australia, Bread and bread making, 11th edition - Electronic version 25 (26)