Đồ án tìm hiểu về nguyên liệu dứa; tìm hiểu về sản phẩm nước dứa; tìm hiểu về quá trình tiệt trùng; sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước dứa; thuyết minh quy trình công nghệ sản suất nước dứa. Mời các bạn cùng tham khảo đồ án để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.
HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM Đề tài: Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG NƯỚC DỨA NĂNG SUẤT 1000 LÍT SẢM PHẨM/ H Giảng viên hướng dẫn Nhóm thực hiện : Nhóm 18C Thời gian : Chiều thứ 3 Học kì II năm 2020 2021 : T.S Trần Thị Thu Hằng Hà Nội 2021 DANH SÁCH THÀNH VIÊN ST T Họ tên Lớp MSV Vương Thị Minh Phương Bùi Thị Quyên Nguyễn Văn Thái Trần Thị Phương Thảo Phạm Huyền Trang Đỗ Linh Chi K64CNTPE 646679 K64CNTPE K64CNTPE K64CNTPE 646395 642959 646702 K64CNTPE K64CNTPE 646565 642958 Đánh giá MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Tổng quan 1.1 Tìm hiểu về ngun liệu dứa 1.2 Tìm hiểu về sản phẩm nước dứa 1.3. Tìm hiểu về q trình tiệt trùng Chương 2. Quy trình cơng nghệ sản xuất 2.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất nước dứa 2.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ sản suất nước dứa Chương 3. Tính cân bằng vật chất CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tìm hiểu về ngun liệu dứa và sản phẩm nước dứa tiệt trùng 1.1.1 Tìm hiểu về ngun liệu dứa Hình 1.1. Quả dứa a Khái niệm: Dứa có tên khoa học là Ananas comosus là một loại quả nhiệt đới. Quả này có nguồn gốc từ khu vực Nam Mỹ. (Theo Wikipedia) b Thành phần hóa học: Thành phần hóa học Nước Chất khơ Đường Acid Protid Khống Vitamin C Một số Vitamin nhóm B Enzyme Bromelin Tỷ lệ 1228%.Trong đó chất khơ hịa tan chiếm 1524% 819% trong đó đường Saccharose chiếm 70% 0,30,8% phần lớn là acid citric,ngồi ra cịn có (acid malic,acid Tactric,acid sucninic ) 0,5% 0,25% 40mg% (Qch Đĩnh và cộng sự, 1996) Bảng 1.1. Bảng thành phần hóa học trong 1 trái dứa chín Giá trị dinh dưỡng trên 100 g dứa chín tươi Năng lượng 50 kcal (210kJ) Carbohydrates 13,12g Đường 9,85g Chất xơ thực phẩm 1,4g Chất béo 0,12g Protein 0,54g Thiamine(vit 0,079 mg(7%) Riboflavin(vit.) 0,032 mg(3%) Niacin(vit.) 0,5 mg(3%) Pantothenic acid( 0,213 mg(4%) Vitamin ( 0,112 mg(9%) Folate(vit 18 mg(5%) Vitamin C 47,8 mg(58%) Tỷ lệ % so với khuyến khích nhu cầu hàng ngày của người lớn tại Hoa Kỳ ( Nguồn:USDA Cở sở dữ liệu dinh dưỡng) Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng trong 100g của quả dứa c Đặc điểm Phân loại Dứa Hồng Hậu (dứa Queen): Có kích thước trung bình, mắt quả lồi, thịt quả vàng đậm, thơm ngọt, chịu vận chuyển, là loại dứa có chất lượng tốt Dứa Tây Ban Nha: Kích thước quả trung bình giữa dứa Queen và dứa Cayene. Thịt quả màu vàng nhạt, hơi trắng, ít thơm và có vị chua, mắt sâu. Dứa ta, dứa mật thuộc loại dứa này. Loại này được trồng nhiều ở châu Mĩ La Tinh Dứa Cayene: Kích thước quả to, thịt quả màu vàng ngà, nhiều nước nhưng ít thơm hơn dứa Queen. Vì vậy được dùng để chế biến nhiều. Loại này cịn có tên khác là Dứa Độc Bình, được trồng nhiều ở Hawaii, dùng cho chế biến đồ hộp (là ngun liệu trong sản xuất nước dứa). Ở Việt Nam có chủ yếu ở Phủ Quỳ, Phú Thọ (Theo Wikipedia) 1.1.2 Tìm hiểu về sản phẩm nước dứa a Thành phần hóa học Thành phần dinh dưỡng Trên 100 ml Năng lượng (kcal) 47 kcal Chất béo 0 g Cholesterol ( mg) 0 mg Carbohydrate (gram) 11.8g Tổng đường (gram) 11.5 g Natri (mg) 28mg Kali (mg) 15 mg Vitamin C (mg) 10 mg Canxi (mg) (Nguyễn Minh Thùy, 2010) Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong 100 ml nước dứa Tính chất của sản phẩm Tỉ lệ % Hàm lượng acid citric 0.45 Hàm lượng chất khơ 16 (Nguyễn Minh Thùy, 2010) Bảng 1.4. u cầu chất lượng sản phẩm b Cơng dụng của nước dứa Nước ép dứa có chứa nhiều chất chống oxi hóa: vitamin C, benta carotene, flavoloid giúp trung hịa các chất tự do tích tụ trong cơ thể Trong nước dứa chứa bromelain, mơt nhóm các enyme nhơ vậy giúp giảm viêm, cải thiện hệ tiêu hóa và tăng hệ miễm dịch, cải thiện hệ tim mạch, ngăn ngừa một số loại ung thư 1.2 Tìm hiểu về q trình tiệt trùng a Khái niệm về tiệt trùng Tiệt trùng là tiêu diệt tất cả các dạng vi sinh vật sống kể cả nha bào hoặc tách bỏ chúng hồn tồn khỏi vật cần tiệt trùng Tiệt trùng bằng nhiệt là phá hủy tất cả các cơ thể sống bằng hình thức nhiệt để tiêu diệt tất cả các dạng vi sinh vật sống kể cả nha bào hoặc tách bỏ chúng hồn tồn khỏi vật cần tiệt trùng (TS. Trần Thị Nhung) b Mục đích: - Chế biến: tiệt trùng được xem là phương pháp chế biến nhiệt trong cơng nghiệp thực phẩm: làm chín thực phẩm - Bảo quản: Làm vơ hoạt bất thuận nghịch enzyme và ức chế hệ vi sinh vật trong thực phẩm, nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm c Phân loại: Tiệt trùng bằng nhiệt Tiệt trùng bằng các tia: tia X, tia cực tím, tia Y Các loại tiệt trùng khác: tiệt trùng bằng hóa chất (ozon, etylenoxide, …) (TS. Trần Thị Nhung) d Thiết bị - Tiệt trùng sau khi đã đóng bao bì: + Sau khi xử lí một loạt các cơng đoạn trước đó, sản phẩm được cho vào bao bì và mang đi tiệt trùng. Q trình này thường diễn ra ở 108110 trong 2530 phút + Có hai dạng thiết bị thường được sử dụng: tiệt trùng gián đoạn và tiệt trùng liên tục. - Tiệt trùng trước khi đóng bao bì: tiệt trùng UHT (hay cịn gọi là q trình vơ trùng). Có 2 loại hệ thống UHT thường thấy trên thị trường: + Hệ thống trực tiếp: hệ thống phun hơi, hệ thống truyền hơi + Hệ thống gián tiếp: thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, trao đổi nhiệt bề mặt Hình 1.2 Thiết bị tiệt trùng UHT Sản phẩm sẽ được gia nhiệt trực tiếp với hơi nước vơ trùng với nhiệt độ tiệt trùng lên đến 137 ° trong thời gian giữ nhiệt ngắn là 35 giây Vì vậy, giữ được chất dinh dưỡng, màu sắc và hương vị của nước hỗn hợp nước dứa ban đầu Ưu nhược điểm của phương pháp tiệt trùng UHT: Ưu điểm: +Sản phẩm đạt chất lượng cao:tiêu diệt được vi sinh vật bằng cách gia nhiệt và làm lạnh nhanh giúp bảo vệ những chỉ tiêu chất lượng và cảm quan của thực phẩm +Kéo dài thời gian bảo quản:tối thiểu là 6 tháng ở điều kiện thường Nhược điểm: +Thiết bị tiệt trùng:phức tạp và địi hỏi nhà máy phải duy trì bầu khí quyển vơ trùng 10 Hình 2.8. Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng 2.2.9. Lọc Mục đích cơng nghệ: - Hồn thiện: q trình lọc giúp cải thiện chi tiêu độ trong của sản phẩm. Vì sau q trình xử lý enzyme, mạch pectin bị cắt nhỏ làm giảm độ nhớt, các cấu tử lơ lửng trong dung dịch bị kết lắng xuống và tạo thành một lớp cặn. Q trình lọc giúp loại bỏ lớp cặn này, giúp nước dứa khơng bị đục trở lại khi bảo quản - Chuẩn bị: chuẩn bị cho q tình phơi chế Cách thực hiện: - Cuối q trình gia nhiệt, thêm 0,01% diatomit, kèm theo khuấy trộn. Sử dụng thiết bị lọc và thiết bị lọc ép sử dụng đĩa lọc thiết bị làm việc gián đoạn. Việc nạp uyền phù vao thiêt bị và tháo dịch lọc ra khỏi thiết bị thực hiện liên tục trong một khoảng thời gian. Tuy nhiên việc tháo bã lọc sẽ thực hiện theo chu kỳ - Ngun tắc hoạt động của thiết bị: đầu tiên bơm huyền phù vào thiết bị. Các cấu tử pha rắn sẽ giữ lại trên bề mặt vách ngăn của các đĩa lọc. Riêng pha lỏng sẽ chui ra vách ngăn để đi vào kênh dẫn ở bên trong dĩa lọc rồi chảy tập trung vào dĩa thu hồi và các dĩa ọc có thể xoay được nhờ động cơ. Theo thời gian sử dụng các cấu tử pha rắn sẽ bám đầy trên bề mặt vách ngăn đĩa lọc. 19 Yêu cầu: Cần vệ sinh đĩa lọc thường xuyên để tránh nhiễm khuẩn trong quá trình sản xuất Thiết bị: Hình 2.9. Thiết bị lọc khung bản 2.2.10. Phối trộn Mục đích: + Hồn thiện:Tạo sản phẩm nước dứa đồng nhất về chất lượng, có hương đặc trưng và thơm ngon + Chuẩn bị: chuẩn bị cho q trình tiệt trùng, đóng hộp +Bảo quản: đồng nhất sản phẩm nước dứa, tránh sự tách lớp, tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm Cách tiến hành - Q trình nấu syrup: Trước tiên cho nước dứa đã qua lọc và bơm nước vào bên trong thùng, gia nhiệt 55 60. Cho cánh khuấy hoạt động với tốc độ 30 – 50 vịng/ phút rồi bắt đầu cho đường vào, tỉ lệ giữa nước và đường là 1:2. Khi đường hịa tan hết trong dung dịch, tiến hành gia nhiệt dung dịch đến sơi. Thời gian đun sơi có thể kéo dài đến 30 phút, sau đó bơm dung dịch qua thiết bị lọc để loại bỏ tạp chất ra khỏi syrup , tiếp theo syrup được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt để làm nguội tới 80 90. Cho acid citric hàm lượng 0.01% vào và giữ trong 1 giờ, khuấy trộn cho đến khi thu được hỗn hợp đồng nhất, sau đó tiến hành kiểm tra đánh giá 20 các chỉ tiêu chất lượng như nồng độ chất khơ, pH, độ chua, của thành phẩm. Brix của thành phẩm phải đạt là 70Bx u cầu sản phẩm: - Acid citric đạt pH = 3,7, giảm vị ngọt gắt của đường - Ngồi ra cịn bổ sung thêm màu thực phẩm để làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, giúp sản phẩm khơng bị nhạt màu trong q trình bảo quản - Sản phẩm có hương vị rõ của ngun liệu, vị chua và ngọt thích hợp. Nồng độ chất khơ khoảng 16%, pH: từ 4.5 – 5 Thiết bị Hình 2.10. Thiết bị phối trộn hai vỏ 1.Đường hơi nóng vào, 2. Đường ngun liệu vào, 3. Van xả đáy, 4.Van xả nước ngưng, 5. Đường thốt hơi, 6. Mơ tơ, 7. Nắp thiết bị, 8. Áp kế, 9. Van hơi, 10.Nút khởi động, 11. Nhiệt kế, 12. Cánh khuấy, 13.Van xả đáy 2.2.11. Tiệt trùng Mục đích cơng nghệ: Tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật gây bệnh và bất hoạt enzyme làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm Cách thực hiện: Vì năng suất sản phẩm lớn 1000 lít/ h nên sử dụng phương pháp tiệt trùng UHT (tiệt trùng trước bao gói) với thời gian tiệt trùng ngắn giúp cho sản phẩm giữ được chất dinh dưỡng, màu sắc, hương vị của nước 21 dứa như ban đầu. Sản phẩm sẽ được tiệt trùng trực tiếp băng hơi nước vơ trùng ở nhiệt độ 137 trong thời gian ngắn từ 4 – 15 giây Thiết bị: Hình 2.11: Thiết bị tiệt trùng UHT dạng ống Chất lỏng sẽ được nâng nhiệt lên 70 80, sau đó đột ngột được đưa lên nhiệt độ của q trình xử lý nhiệt UHT. Sản phẩm sẽ được gia nhiệt trực tiếp bằng hơi nước vơ trùng 2.2.12. Rót lon, ghép mí Mục đích cơng nghệ: + Hồn thiện: hồn thiện sản phẩm, vận chuyển mang đi sử dụng + Bảo quản: giúp hạn chế được sự xâm nhiễm của vi khuẩn bên ngồi, đồng thời rót nóng giúp bài khí bên trong bao bì Thực hiện: Sản phẩm sau khi được tiệt trùng sẽ được đưa sang thiết bị chiết rót tiệt trùng: khép kín chu trình 1 lần – tiệt trùng, chiết rót, ghép mí lon Tiệt trùng máy rót và mơi trường tiệt trùng Chiết rót sản phẩm vào mơi trường vơ trùng 22 Tồn bộ quy trình chiết rót được đảm bảo vơ trùng tuyệt đối, ngăn chặn sự tái nhiễm của vi khuẩn gây hỏng sản phẩm Tiệt trùng máy rót: tiệt trùng bằng hơi bão hịa > 130, các đầu rót, Tồn bộ các thơng số tiệt trùng máy rót được kiểm sốt tự động Thiết bị: Hình 2.12. Máy chiết rót vơ trùng 2.2.13. Bảo ơn Mục đích: + Giúp hài hịa mùi vị của sản phẩm + Phát hiện những hư hỏng ở sản phẩm Tiến hành: Tiến hành bảo ơn sản phẩm ở nhiệt độ 37 và 50 trong 15 ngày. Bảo ơn được thực hiện theo định kỳ: 3 ngày đảo 1 lần. Sau thời gian bảo ơn sản phẩm được kiểm tra loại bỏ các hư hỏng, nếu tỷ lệ 23 hỏng vượt q mức cho phép cần kiểm tra lại q trình sản xuất để tìm ra ngun nhân hư hỏng để khắc phục, nếu nghiêm trọng có thể hủy bỏ cả lơ hàng Hồn thiện sản phẩm: Sau khi được bảo ơn, sản phẩm được đem đi dán nhãn, bao gói, đóng thùng CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1. Chọn số liệu tính tốn Năng suất nước dứa tiệt trùng cần đạt sau mỗi giờ là : 1000 lít/h Quá trình Lựa chọn Rửa Cắt cuống Gọt vỏ Nghiền xé Ủ enzyme Ép 24 Tổn thất (), Thêm vào (+) (%) 20 0.3 15 10 0.3 + 0.3 10 Giải thích Loại bỏ các quả bị bệnh, sâu, … khơng đảm bảo chất lượng Loại bỏ bụi bẩn bám bên ngồi quả Loại bỏ cuống Gọt vỏ quả Tổn thất do quá trình nghiền Bổ xung thêm enzyme pectinase Tổn thất do quá trình ép Gia nhiệt nhanh Lọc Phối trộn Tổn thất do quá trình gia nhiệt Tổn thất trong quá trình lọc 0.2 0.5 Tăng lên do phối trộn dịch quả với đường, nước, acid citric Giảm do sản phẩm dính vào thiết bị: thành, cánh khuấy + 2 0.5 Tiệt trùng 0.5 Rót lon 0.5 Ghép mí 0.2 Bảo ơn 0.2 Tổn thất trong q trìn tiêt trùng Tổn thất do sản phẩn dính vào ống và thành thiết bị Tổn thất do bài khí, ghép mí (Lê Quang Trí, 2018) Bảng 3.1 Số liệu tính tốn cho các q trình (giả thiết) 3.2 Tính cân bằng vật chất 3.2.1. Cơ sở lý thuyết cân bằng khối lượng Ta có cơng thức tính cân bằng vật chất cho các q trình: Mpi = Mfi X (1 + T) Mfi = Mpi / (1 + T) Trong đó: Mpi là khối lượng cịn lại sau khi kết thức q trình i Mfi là khối lượng ngun liệu ban đầu trước khi cho vào q trình i T là tổn thất của q trình hoặc là lượng chất được thêm vào q trình i 25 3.2.2. Tính tốn cân bằng vật chất sau các cơng đoạn sản suất Q trình bảo ơn M nước dứa M nước dứa sản phẩm sau đóng lon (1000 kg/ h) Tổn thất: T= 0.2% M nước dứa sản phẩm = 1000 lít/h =1000 kg/h Mà M nước dứa đóng lon = M nước dứa sản phẩm / (1+ T) M nước dứa đóng lon = 1000 / (1 0.2%) = 1002 kg/h M nước dứa M nước dứa qua tiệt trùng đóng lon (1002 kg/h) Tổn thất: T= 0.7% 26 M nước dứa tiệt trùng = M nước dứa đóng lon / (1 + T) M nước dứa qua phối trộn = 1002 / (1 – 0.7%) = 1009 kg/h Q trình tiệt trùng M nước dứa M nước dứa Phối trộn tiệt trùng (1009 kg/h) Tổn thất: T= 0.2% M nước đóng lon = M nước dứa tiệt trùng / (1 0.2%) M nước dứa đóng lon = 1009 / (1 0.2%) = 1011 kg/h Quá trình phối trộn Đường. nước, acid citric: T= +2% M nước dứa 27 M nước dứa sau lọc sau phối trộn (1011 kg/h) Tổn thất: T= 0.5% M nước dứa sau lọc = M nước dứa sau phối trộn / (1 + T) M nước dứa sau lọc = 1011 / (1 + (2% – 0.5%)) = 996 kg/h Quá trình lọc M dung dịch dứa M nước dứa Sau gia nhiệt sau lọc (996 kg/h) Bã T= 0.5% M dung dịch dứa sau gia nhiệt = M nước dứa sau lọc / (1 + T) M dung dịch dứa sau gia nhiệt = 996/ (1 – 0.5%) = 1001 kg/h Quá trình gia nhiệt 28 M dd dứa M dd dứa sau khi gia nhiệt sau ép (1001 kg/h) Tổn thất: T= 0.2% M dung dịch dứa sau ép = M dung dịch dứa sau khi gia nhiệt / (1 + T) M dung dịch dứa sau ép = 1001 / (1 – 0.2%) = 1003 kg/h Quá trình ép M dứa M dd dứa sau trước ép ép (1003 kg/h) Bã T = 10% M dứa trước khi ép = M dd dứa sau khi ép / (1 + T) M dứa trước khi ép = 1003 / (1 – 10%) = 1114 kg/h 29 Quá trình Ủ enzyme Enzyme Pectinase T = +0.3% M dứa sau M dứa sau nghiền ủ enzyme (1114 kg/h) M dứa sau khi nghiền = M dứa sau khi ủ enzyme / (1 + T) M dứa sau khi nghiền = 1114 / (1 + 0.3%) = 1111 kg/h Quá trình nghiền xé M dứa sau M dứa sau khi gọt vỏ nghiền (1111 kg/h) Tổn thất: T= 0.3% 30 M dứa sau khi gọt vỏ = M dứa sau khi nghiền / (1 + T) M dứa sau khi gọt vỏ = 1111 / (1 – 0.3%) = 1114 kg/h Quá trình gọt vỏ M dứa sau M dứa sau cắt cuống gọt vỏ (1114 kg/h) Vỏ Tổn thất: T= 10% M dứa sau khi cắt cuống = M dứa sau khi gọt vỏ / (1 + T) M dứa sau khi cắt cuống = 1114 / (1 – 10%) = 1238 kg/h Quá trình cắt M dứa 31 M dứa sau sau rửa sạch cắt cuống (1238 kg/h) Cuống Tổn thất: T= 15 % M dứa sau khi rửa sạch = M dứa sau cắt cuống / (1 + T) M dứa sau cắt cuống = 1238 / (1 – 15%) = 1456 kg/h Quá trình rửa M dứa sau M dứa sau khi phân loại rửa sạch (1456 kg/h) Bụi bẩn, đất, cát T = 0.3% M dứa sau phân loại = M dứa sau rửa sạch / (1 + T) M dứa sau phân loại = 1456 / (1 – 0.3%) = 1461 kg/h 32 Quá trình phân loại Dứa Dứa sau Phân loại (1461 kg/h) Quả hư hỏng T = 20% M nguyên liệu dứa ban đầu = M dứa sau phân loại / (1 + T) M nguyên liệu dứa ban đầu = 1461/ (1 – 20%) = 1825 kg/h 3.3. Lượng nguyên liệu cần để sản xuất 1000 lít sp/ h Nguyên liệu dứa cần trong 1 giờ là: 1825 kg/h Nguyên liệu cần trong 1 ngày (8 tiếng) là: 8 * 1825 = 14600 kg/h = 14.6 tấn/ ngày Nguyên liệu cần trong 1 năm (355 ngày) là: 14.6 * 355 = 5183 tấn/ năm Năng suất trong 1 giờ: 1000 lít/ h Năng suất trong 1 ngày (8 tiếng): 8000 lít/ ngày Năng suất trong 1 năm (355 ngày): 2840000 lít/ ngày 33 ... M? ?nước? ?dứa? ?đóng lon =? ?1000? ?/ (1 0.2%) = 1002 kg/h M? ?nước? ?dứa? ? M? ?nước? ?dứa? ? qua? ?tiệt? ?trùng đóng lon (1002 kg/h) Tổn thất: T= 0.7% 26 M? ?nước? ?dứa? ?tiệt? ?trùng? ?= M? ?nước? ?dứa? ?đóng lon / (1 + T) M? ?nước? ?dứa? ?qua phối trộn = 1002 / (1 – 0.7%) = 1009 kg/h... 2530 phút + Có hai dạng? ?thiết? ?bị? ?thường được sử dụng:? ?tiệt? ?trùng? ?gián đoạn? ?và? ?tiệt? ? trùng? ?liên tục. - Tiệt? ?trùng? ?trước khi đóng bao bì:? ?tiệt? ?trùng? ?UHT (hay cịn gọi là q? ?trình? ? vơ? ?trùng) . Có 2 loại hệ thống UHT thường thấy trên thị trường:... M? ?nước? ?dứa? ? M? ?nước? ?dứa? ? sản phẩm sau đóng lon (1000? ?kg/ h) Tổn thất: T= 0.2% M? ?nước? ?dứa? ?sản phẩm =? ?1000? ?lít/ h =1000? ?kg/h Mà M? ?nước? ?dứa? ?đóng lon = M? ?nước? ?dứa? ?sản phẩm / (1+ T) M? ?nước? ?dứa? ?đóng lon =? ?1000? ?/ (1 0.2%) = 1002 kg/h