Cơ sở kỹ thuật thực phẩm

Cơ sở kỹ thuật thực phẩm

GIÁO TRÌNH

MÔN “CƠ SỞ KỸ THUẬT THỰC PHẨM”

NGƯỜI BIÊN SOẠN: GVC.Th.S.PHAN THỊ BÍCH NGỌC

PHẦN I : ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CHƯƠNG I : NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ I Công nghệ và các yếu tố công nghệ :

1.1 Công nghệ :

Theo quan niệm thông thường, khái niệm "công nghệ" được hiểu là phương pháp, thủ tục hay qui trình sản xuất Trên quan niệm này người ta nói rõ hơn là phương pháp công nghệ hay qui trình công nghệ

Trên thế giới đã có nhiều cuộc thảo luận về phạm trù "công nghệ học" nói chung và phạm trù "công nghệ thực phẩm" nói riêng Dù phát biểu các khái niệm đó dưới dạng nào thì các nhà công nghệ cũng đã khẳng định: khái niệm "công nghệ" không còn bó hẹp trong phạm vi trên nữa mà là 1 phạm trù rộng hơn đó là phạm trù vận dụng các qui luật khoa học tự nhiên vào các quá trình sản xuất Phạm trù công nghệ đó bao gồm 4 yếu tố cơ bản của quá trình sản xuất là:

* Vật liệu và biến đổi của vật liệu (đối tượng sản xuất) - đó là phạm trù khoa học vật liệu * Phương pháp hay qui trình sản xuất

* Công cụ hay phương tiện sản xuất

* Điều kiện kinh tế, chủ yếu là tổ chức sản xuất

Trong phạm trù công nghệ còn có nhiều quan điểm cho rằng cần phải kể đến yếu tố con người tức là quan hệ sản xuất, tình trạng ( năng lực, tâm lí ) của người sản xuất

Căn cứ vào 4 vấn đề cơ bản của công nghệ kể trên, xét mối tương quan giữa các vấn đề đó, có thể mô tả khái niệm công nghệ theo quan điểm hệ thống và biểu thị bằng sơ đồ sau:

Theo hệ thống này, nguyên liệu là đầu vào của hệ thống, qua xử lí làm biến đổi vật liệu trong hộp đen bao gồm 3 yếu tố tương tác là : qui trình hay phương pháp, thiết bị hay công cụ và điều kiện kinh tế hay tổ chức sản xuất Sản phẩm là đầu ra của hệ thống

Để hệ thống công nghệ này hoạt động có hiệu quả phải tồn tại 1 hệ kiểm tra hay điều chỉnh bao gồm 3 yếu tố tương tác là: hiệu quả kinh tế, chất lượng và số lượng

Hệ kiểm tra này chịu tác động trực tiếp của đặc điểm nguyên liệu và tác động liên hệ ngược lại của đặc điểm sản phẩm

Đây là một phương pháp mô tả logic khái niệm "công nghệ" Từ đó có thể xem xét đến các phạm trù của các yếu tố công nghệ thực phẩm

1.2 Đặc điểm của công nghệ thực phẩm

a Các quan điểm về phạm trù khoa học thực phẩm :

Khoa học thực phẩm là phạm trù tính chất và là qui luật biến đổi của thực phẩm Đó là mối quan hệ biện chứng giữa trạng thái tĩnh và trạng thái động của vật chất là thực phẩm

Do những nguồn gốc phát triễn khoa học và sản xuất khác nhau, phạm trù khoa học thực phẩm có thể có những đặc thù khác nhau

Có quan điểm cho rằng khoa học thực phẩm là một bộ phận của hóa học, đó là hóa học thực phẩm cũng như các lĩnh vực hóa học hữu cơ, vô cơ Với quan điểm này, người ta đặc biệt quan tâm đến các tính chất và biến đổi chất của thực phẩm, trước hết là nước, gluxit, protit, lipit, muối khoáng, vitamin trên cơ sở đó người ta thường dùng các phương pháp luận, phân tích và tổng hợp hóa học để nghiên cứu các đối tượng thực phẩm Vì vậy, lĩnh vực kĩ thuật và sản xuất các sản phẩm thực phẩm như dầu béo, tinh dầu, vitamin, đường thường được quản lí và phát triễn trong hệ thống công nghiệp hóa chất

Ngành công nghệ thực phẩm còn được coi là một bộ phận của ngành công nghệ sinh học và 1 số ngành công nghệ thực phẩm nằm trong hệ thống sản xuất, chế biến nông sản và 1 phần trong hệ thống y tế (dược liệu, thức ăn kiêng ) Sở dĩ như vậy vì nguồn gốc các loại thực phẩm hầu hết là nguồn động vật, thực vật và vi sinh vật, nhiều cơ sở của các qui trình bảo quản và chế biến thực phẩm là các quá trình sinh học (ức chế hô hấp, lên men, tạo sinh khối, các quá trình sinh hóa) và chất lượng thực phẩm phải có giá trị sinh học (độ sinh nhiệt năng, sự cân bằng sinh lí, giá trị chữa bệnh )

Khi nền sản xuất sản phẩm thực phẩm phát triễn mạnh và nhu cầu sử dụng thực phẩm mở rộng, thì yêu cầu về cơ khí hóa sản xuất và tính thực dụng của sản phẩm (theo bao bì, theo cấu trúc của sản phẩm và sự tiện dụng trong bảo quản và sử dụng) cũng phát triễn mạnh mẽ Trên cơ sở đó sản phẩm thực phẩm được phát triễn theo xu thế hàng tiêu dùng Cơ sở khoa học chủ yếu của phạm trù sản xuất này là các qui luật vật lí (tính chất cấu trúc, lưu biến của vật liệu )

Những đặc thù của các khuynh hướng trên về khoa học thực phẩm đã dẫn đến sự phát triễn không cân đối hoặc theo thế mạnh của kĩ thuật tùy từng bước hay từng ngành công nghiệp Do đặc điểm này nên các ngành sản xuất thực phẩm có thể đồng thời nằm trong hệ thống quản lí kinh tế khác nhau như thuộc bộ công nghiệp thực phẩm, bộ nông nghiệp, bộ thương nghiệp

b Tính chất tích hợp của khoa học thực phẩm:

Về thực chất khoa học thực phẩm là sự tích hợp của các phạm trù cơ bản là hóa học, sinh học, vật lí, hóa sinh và các phạm trù trung gian là hóa lí, hóa sinh và cảm quan

Các tính chất và ttrạng thái của thực phẩm (nguyên liệu, bán sản phẩm và sản phẩm) là thuộc phạm trù tĩnh của khoa học thực phẩm, các biến đổi là phạm trù động

Mối liên hệ trên được mô tả theo biểu đồ sau : Cảm quan Hóa học

Hóa lí Hóa sinh Khoa học thực phẩm

Vật lí Sinh học Tính chất Biến đổi

( phạm trù tĩnh ) ( phạm trù động )

Các nội dung cụ thể trong mỗi phạm trù khoa học tự nhiên của khoa học thực phẩm được phân loại và mô tả trong bảng sau :

Bảng phân loại các tính chất và biến đổi của thực phẩm trên cơ sở của các phạm trù khoa học tự nhiên

Các tính chất của thực phẩm (phạm trù tĩnh)

Các biến đổi của thực phẩm ( phạm trù động)

1 Biến đổi vật lí

1.1 Biến đổi cơ lí: biến đổi các thông số đó1.2 Biến đổi nhiệt: sự dẫn nhiệt, đối lưu, trao đổi nhiệt

1.3 Tính chất quang: khả năng phản chiếu, khả năng hấp phụ, độ hoạt động quang học

1.4 Tính chất điện: độ dẫn điện, hằng số điện li

2 Tính chất hóa lí

2.1 Tính chất keo: ưa nước, kị nước 2.2 Tính chất pha: rắn, lỏng khí 2.3 Tính chất khuyếch tán: Tinh hút ẩm, tính phân tán

3 Thành phần hóa học

3.1 Chất dinh dưỡng: gluxit, protit, lipit, vitamin, muối khoáng

4 Các tính chất hóa sinh: trạng thái enzym, độ chín, độ lên men

5 tính chất sinh học 5.1 Cấu tạo tế bào

5.2 Nguồn gốc sinh học: động vật, thực vật và vi sinh vật

2 biến đổi hóa lí

2.1 Biến đổi keo: hyđrat hóa, trương nở, đông tụ, tạo mixen

2.2 Biến đổi pha, bốc hơi, hòa tan, kết tinh, tạo bọt, tạo đông

2.3 Trao đổi chất hay chuyển khối: trích li, sấy, phân li

3 Biến đổi hóa học hay các loại phản ứng 3.1 Các phản ứng phân li, phân giải, thủy phân

3.2 Các phản ứng cộng tạo este, polyme hóa

3.3 Các phản ứng oxy hóa khử

3.4 Các phản ứng trao đổi, trung hòa

4 Biến đổi hóa sinh: bốn loại phản ứng hóa học kể trên (thủy phân, phản ứng cộng, phản ứng oxi hóa khử, phản ứng trao đổi) có enzym tương ứng xúc tác

Sự trao đổi chất 5 Biến đổi sinh học 5.1 Biến đổi tế bào

5.2 Phát triễn và sinh trưởng 5.3 Biến đổi vi sinh vât

5.4 Tình trạng vệ sinh

5.5 Tính chất sinh lí, dinh dưỡng 6 Tính chất cảm quan: mùi, vị, màu sắc, trạng thái

5.4 Biến đổi tình trạng vệ sinh

5.5 biến đổi tính chất sinh li, dinh dưỡng 6 Biến đổi cảm quan: tạo chất thơm, biến đổi màu, biến đổi trạng thái

II Kĩ thuật : 2.1 Khái niệm :

Phạm trù "kĩ thuật" bao gồm hai yếu tố: * Phương pháp hay qui trình sản xuất

* Phương tiện sản xuất nhằm làm biến đổi đối tượng sản xuất

Như vậy , với khái niệm "công nghệ" theo nghĩa hẹp thì "công nghệ" là một bộ phận của phạm trù "kĩ thuật" Còn theo khái niệm "công nghệ" của nghĩa rộng thì ngược lại tức là "kĩ thuật" là một bộ phận của phạm trù "công nghệ"

Trong một số trường hợp ta lại hiểu "công nghệ" và "kĩ thuật" có ý nghĩa tương tự Ví dụ người ta cũng có thể hiểu công nghệ thực phẩm là kĩ thuật thực phẩm Mặt khác, cũng có nhiều trường hợp người ta lại hiểu khái niệm kĩ thuật cũng chủ yếu là phương tiện và công cụ sản xuất, nên thường nói "trang bị kĩ thuật"

2.2 Đặc điểm về trang bị kĩ thuật trong CN thực phẩm :

Khi nói đến "trang bị kĩ thuật trong công nghệ thực phẩm" thì quan tâm đến các vấn đề sau:

a Chức năng của các trang bị kĩ thuật : đây là điều phải quan tâm đầu tiên và bao gồm

các chức năng chủ yếu sau :

- Tiến hành qui trình công nghệ bằng các trang bị được chuyên môn hóa hay bằng các trang bị vạn năng

Vì sản phẩm thực phẩm có nhiều chủng loại, các qui trình sản xuất cũng rất đa dạng nên việc sử dụng các thiết bị chuyên môn hóa hay vạn năng rất có ý nghĩa đối với việc tổ chức dây chuyền sản xuất và hiệu quả đầu tư trang thiết bị Xu thế chung của công nghệ thực phẩm là sử dụng các thiết bị có thể dùng được cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau và các thiết bị có nhiều tính năng Ví dụ: thiết bị rửa có thể dùng cho nhiều loại củ, quả khác nhau, hoặc thiết bị nghiền

- Tiến hành kiểm tra hay điều khiển các qui trình công nghệ bằng các phương tiện, dụng cụ đo các thông số kĩ thuật ( nhiệt độ, áp suất, thời gian ) và bằng các hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động

b Vật liệu chế tạo thiết bị : một đặc điểm quan trọng của chế biến thực phẩm là sự cần

thiết phải bảo vệ các chất có hoạt tính sinh học như enzym, vitamin Các hợp chất này rất

dễ bị biến đổi khi tiếp xúc với môi trường và dụng cụ chế biến Mặt khác, do yêu cầu vệ sinh trong quá trình chế biến tức là phải tránh được sự ô nhiễm vi sinh vật vào sản phẩm hoặc sự nhiễm của các kim loại, các tạp chất từ bao bì, dụng cụ chứa đựng và các chi tiết của thiết bị vào sản phẩm

Vì vậy, khi sử dụng các vật liệu để chế tạo dụng cụ, thiết bị sản xuất dùng chế biến thực phẩm người ta thường sử dụng các vật liệu là chất dẻo, thép không gỉ, nhất là ở các bộ phận tiếp xúc với thực phẩm

c Về phương diện chế tạo thiết bị : dụng cụ và thiết bị cho công nghệ thực phẩm cần đặc

biệt lưu ý tới điều kiện của người lao động là sự thuận tiện trong thao tác, dễ vệ sinh sát trùng và phù hợp với khí hậu

d Tính liên tục của dây chuyền sản xuất : việc cơ giới hóa hay bán cơ giới hóa và tiến tới

tự động hóa các qui trình chế biến thực phẩm bao giờ cũng là một nhiệm vụ quan trọng thường xuyê Nhưng do tính chất đa dạng của nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm ( hình dạng, cấu trúc ) và tính "nghệ thuật" trong chế biến thực phẩm (tạo hình ) nên một số qui trình công nghệ vẫn phải tiến hành bằng thủ công chưa có máy móc, dụng cụ nào thay thế được như : qui trình bóc vỏ chuối, xếp một số thực phẩm vào hộp

Nhìn chung, việc tự động hóa và sử dụng các phương tiện kĩ thuật mới (máy tính điện tử ) trong chế biến thực phẩm thì còn ít hơn nhiều so với các ngành công nghiệp khác (dệt, giấy, hóa chất )

III Phương pháp và cấu trúc quá trình sản xuất trong công nghệ thực phẩm : 3.1 Phương pháp công nghệ :

Trong sản xuất thực phẩm, người ta sử dụng nhiều phương pháp công nghệ khác nhau Các phương pháp công nghệ đó có thể phân ra nhiều loại như sau:

3.1.1 Phân loại các phương pháp CN theo trình tự thời gian:

Chế biến từ nguyên liệu ban đầu đến sản phẩm cũng phải qua nhiều quá trình kế tiếp nhau, tức là phải theo một qui trình Đối với thực phẩm nói chung phải qua các trình tự sau

* Thu hoạch hay thu nhận nguyên liệu

* Bảo quản nguyên liệu tươi hay bán chế phẩm * Chế biến sản phẩm

* Bảo quản thành phẩm

* Xử lí thực phẩm trước khi sử dụng

Phương pháp phân loại công nghệ này chủ yếu phù hợp với việc tổ chức sản xuất hay tổ chức lao động xã hội trong phạm trù dinh dưỡng học

3.1.2 Phân loại các phương pháp công nghệ theo trình độ sử dụng công cụ :

Phân loại theo mức độ tiếp xúc của con người vào sản phẩm tức là thay thế sức lao

động của con người bằng công cụ, máy móc Nó bao gồm: * Phương pháp thủ công

* Phương pháp cơ giới hóa * Phương pháp tự động hóa

Sự phân loại này liên quan trước hết đến năng suất lao động của các quá trình, sau đó dẫn tới tác động tốt về chất lượng sản phẩm

3.1.3 Phân loại các phương pháp công nghệ theo sử dụng năng lượng:

Muốn tiến hành 1 quá trình sản xuất phải sử dụng năng lượng, nguồn năng lượng đó do các tác nhân vật lí tạo ra hay các quá trình sử dụng nội năng (hóa năng, năng lượng sinh học ) Theo cách phân loại, này các quá trình hay phương pháp công nghệ thực phẩm thường gặp là:

* Các quá trình cơ học: nghiền, ép, sàng, lọc * Các quá trình nhiệt học: sấy, chưng cất, cô đặc * Các quá trình hóa sinh, sinh tổng hợp, tự phân

3.1.4 Phân loại các phương pháp công nghệ theo tính chất liên tục:

Theo cách phân loại này thì bao gồm : * Gián đoạn

* Bán liên tục * Liên tục

Các phương pháp này liên quan chủ yếu đến việc tổ chức thực hiện các qui trình hay quá trình công nghệ

3.1.5 Phân loại các phương pháp công nghệ theo trạng thái ẩm của thực phẩm :

* Phương pháp khô : rây, nghiền nhỏ, sấy Ví dụ như nhà máy xay

* Phương pháp ướt: lắng, lọc, trích l ví dụ như nhà máy sản xuất tinh bột

Sự phân loại này dựa trên yêu cầu sử dụng nước trong các quá trình công nghệ, phần lớn nó thuộc về công nghệ gia công

3.1.6 Phân loại các phương pháp công nghệ theo qui luật khoa học tự nhiên:

Các quá trình hay phương pháp công nghệ bao giờ cũng được thực hiện theo những qui luật của các ngành khoa học, đó là khoa học cơ bản có liên quan đến vật liệu như vật lí, hóa học và sinh học Đồng thời có cả các ngành khoa học trung gian như hóa lí và hóa sinh Nó bao gồm :

* Các phương pháp vật lí:

- Các phương pháp cơ học: nghiền, lọc

- Các phương pháp nhiệt: sấy

* Các phương pháp hóa lí: chưng cất, hấp phụ

* Các phương pháp hóa học: thủy phân, axit hóa, trung hòa * Các phương pháp hóa sinh: dấm chín, ủ

* Các phương pháp sinh học: lên men, sát trùng

Phân loại các phương pháp này thể hiện được bản chất của phương pháp, tức là các qui luật tác động đến vật liệu bằng các tác nhân kĩ thuật khác nhau nhằm đưa lại hiệu quả mong muốn về kinh tế, số lượng và chất lượng Như vậy, xác định được bản chất của các qui luật

này sẽ dễ dàng tìm được cơ sở tối ưu hóa các quá trình đó

3.1.7 Phân loại các phương pháp công nghệ theo mục đích của quá trình:

Các quá trình công nghệ phải đạt được mục đích chủ yếu là làm thay đổi vật liệu theo

chiều hướng tăng có lợi và giảm có hại Trên cơ sở đó có thể phân loại như sau: - Phương pháp chuẩn bị

- Phương pháp khai thác - Phương pháp chế biến - Phương pháp bảo quản - Phương pháp hoàn thiện

3.2 Cấu trúc của một quá trình sản xuất thực phẩm:

Một quá trình sản xuất bao gồm tất cả các công đoạn cần thiết hoặc các phần của quá trình trong hệ thống cấu trúc đối với một sản phẩm thực phẩm

Đối với việc sản xuất thực phẩm thì bất kì mặt hàng nào cũng bao gồm các quá trình sau:

a Chuẩn bị (Pcb): bao gồm các phương pháp làm biến đổi nguyên liệu hay bán thành phẩm

nhằm đạt được các thông số thuận lợi để tiến hành phương pháp hay quá trình chủ yếu tiếp theo Phấn lớn các phương pháp hay quá trình này có tính chất tuân theo các qui luật vật lí: loại tạp chất, phân loại, tạo hình, đun nóng

b Khai thác (Pkt): gồm các phương pháp nhằm làm giàu các cấu tử có giá trị dinh dưỡng

trong thực phẩm: chưng cất, cô đặc, ép

c Chế biến (Pcb): bao gồm các phương pháp làm biến đổi chất trong thực phẩm từ chất

lượng thấp trở thành chất lượng cao hơn như quá trình bổ sung nguyên liệu, nấu chín thực phẩm, thủy phân tinh bột

d Bảo quản (Pbq): bao gồm các phương pháp nhằm làm giảm sự hao hụt các chất có giá trị

dinh dưỡng trong thực phẩm như quá trình làm lạnh đông, tiệt trùng bằng nhiệt, bổ sung hóa chất

e Hoàn thiện (Pht): gồm các phương pháp tạo cho sản phẩm có hình thức hay bao bì thích

hợp với người sử dụng như quá trình rót sản phẩm lỏng vào chai, đóng hộ, tạo hình dáng, dán nhãn

Các nhóm quá trình này có ý nghĩa tương tự như các nhóm thiết bị ( tổ hợp thiết bị) trong các dây chuyên sản xuất

Ví dụ: dây chuyền sản xuất nước quả nghiền: Nguyên liệu

Rót vào bao bì

Ghép kín Hoàn thiện sản phẩm Pht Dán nhãn

3.3 Chế biến và gia công sơ bộ:

Chế biến và gia công sơ bộ là hai vấn đề hoàn toàn khác nhau về mục đích cuối cùng

* Gia công: là phương pháp biến đổi vật liệu từ trạng thái này sang trạng thái khác nhưng chưa đạt đến trạng thái cuối cùng theo yêu cầu của vật liệu hay sản phẩm

* Chế biến: là phương pháp biến đổi vật liệu cho tới khi đạt được trạng thái của yêu cầu sử dụng hay yêu cầu thành phẩ

Ví dụ: Chế biến: bột mì sợi Gia công: nhào bột cán bột nhào thái sợi hấp mì Chế biến: thóc gạo

Gia công: phân loại, làm sạch ( gia công cơ học) gia công nước nhiệt (gia công hóa lí)

Như vậy, chế biến là phương pháp bao gồm nhiều giai đoạn gia công, có thể mô tả theo sơ đồ sau:

Nguyên liệu gia công 1 gia công 2 gia công 3 sản phẩm

CHƯƠNG II : ĐẠI CƯƠNG VỀ THỰC PHẨM I Khái niệm về thực phẩm:

1.1 Thực phẩm:

Là một khái niệm ngắn gọn về thức ăn, thức uống được cơ thể con người tiếp nhận qua

ăn uống hoặc bằng các phương thức khác nhằm thỏa mãn nhu cầu về dinh dưởng hoặc cảm giác, đồng thời phải phù hợp với thói quen, truyền thống, tập quán, tôn giáo của người sử dụng và không độc hại đối với sức khỏe của con người

Thực phẩm bao gồm thức ăn và thức uốn Thức ăn là những thực phẩm đảm bảo sự phát triển và hoạt động bình thường của cơ thể con người Các thức ăn có nguồn gốc từ động vật hoặc thực vật Những thành phần cơ bản của thức ăn là gluxit, protit, lipit Ngoài ra còn có chất khoáng, vitamin, các nguyên tố vi lượng và chất phụ gia

Thức uống chủ yếu có nguồn gốc từ thực vật Bao gồm đồ uống có chất kích thích như bia, rượu, chè, cà phê thường không có giá trị lớn về mặt dinh dưỡng nhưng có ý nghĩa lớn về sự kích thích và gây ra những cảm giác dễ chịu

Đồ uống không có chất kích thích như các loại nước ngọt pha chế, nước khoáng chủ yếu nhằm đáp ứng nhu cầu về giải khát và cung cấp năng lượng cho cơ thể

1.2 Phụ gia thực phẩm :

Là những chất không phải thực phẩm nhưng được cho vào thực phẩm một cách cố ý

nhằm để bảo quản hoặc tăng giá trị dinh dưởng cho thực phẩm

Như vậy chất phụ gia cho vào thực phẩm là để thực hiện một mục đích nhất định Các chất phụ gia có thể là chất tự nhiên hay tổng hợp, nó không cần chất dinh dưởng, khi cho vào thực phẩm nó vẫn tồn tại trong thực phẩm nên phải bảo đảm không độc hại đối với sức khỏe của người tiêu dùng

Các chất phụ gia thực phẩm chia làm 3 nhóm :

1> Nhóm bảo quản : Là những chất phụ gia được sử dụng để duy trì về chất lượng thực

phẩm, chống hư hỏng thực phẩm Chúng bao gồm các chất bảo quản chống VSV, chống oxy hóa chất béo, chống thoái hóa cấu trúc

2>Nhóm chất làm tăng giá trị cảm quan: là những chất được sử dụng để tạo màu, tạo

mùi, tạo vị, tạo cấu trúc (tạo dạng nhủ tương, tạo gel, tạo sợi )

3>Nhóm chất làm tăng giá trị dinh dưỡng: một số loại thực phẩm để hoàn thiện về giá

trị dinh dưỡng người ta bổ sung thêm một số chất như vitamin, axit amin, các nguyên tố khoáng

Ví dụ : vận động viên ra nhiều mồ hôi, mất nhiều nước nên bổ sung thêm kali; hay sản xuất bột đậu nành cho trẻ em người ta bổ sung thêm methionin hay trong chế biến thực phẩm một số vitamin bị tổn thất nên phải bổ sung thêm vào

1.3 Các chất hổ trợ kĩ thuật :

Là những chất không phải thực phẩm nhưng được đưa vào thực phẩm một cách cố ý

nhằm để hoàn thiện một khâu kĩ thuật nào đó

Chất hổ trợ kĩ thuật cũng có thể là chất tự nhiên hoặc tổng hợp và thường không tồn tại trong thực phẩm nhưng vì cho vào thực phẩm trong quá trình sản xuất nên cũng phải bảo đảm không độc hại đối với sức khỏe con người

Các chất hổ trợ kĩ thuật chia thành các nhóm lớn dựa vào bản chất của quá trình như làm sạch, tạo những chuyển hóa về hóa học, vật lí, hóa lí , tạo trạng thái, cấu trúc

Các chất này cũng có thể chia thành những nhóm nhỏ dựa vào tác dụng cụ thể: chất phá bọt, chất tẩy rữa, chất làm rụng lông

Ví dụ: dùng axit để thủy phân tinh bột thành đường thì axit này là chất hổ trợ kĩ thuật Còn dùng axit xitric trong nấu xirô để sản xuất nước ngọt thì axit đó vừa là chất hổ trợ kĩ thuật vừa là chất phụ gia

II Khái niệm về chất lượng của sản phẩm thực phẩm :

Thực phẩm là những sản phẩm cần thiết cho cuộc sống của con người Khả năng nuôi

sống và giúp cho con người phát triển của các loại thực phẩm khác nhau không giống nhau Một thực phẩm có chất lượng tốt phải bảo đảm các yêu cầu sau:

2.1 Giá trị cảm quan :

Giá trị cảm quan của thực phẩm là phẩm chất của thực phẩm được đánh giá bằng cảm quan của con người

Giá trị cảm quan của thực phẩm được đặc trưng bằng 5 tiêu chuẩn: mùi, vị, màu sắc, trạng thái và hình thức

Chỉ tiêu định lượng cơ bản trong cảm quan là giá trị ngưỡng cảm, đó là nồng độ tối thiểu giúp cho cơ quan cảm giác nhận được sự có mặt của chất ấy trong thực phẩm

- Hình thức: dùng thị giác để đánh giá hình thức qua hình dáng, kích thước, sự đồng

đều, màu sắc

Hình thức được coi là 1 chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm, nó tạo ra sự hấp dẫn và

kích thích sự muốn ăn của con người Do đó, hình dáng và kích thước phải bảo đảm về mặt thẩm mĩ và tiện lợi cho người sử dụng, đồng thời cũng phải bảo đảm sát với nội dung của thực phẩm trong bao bì

Sự đồng đều của thực phẩm cũng rất quan trọng vì nó tạo cho người tiêu dùng cảm giác chất lượng cao Do đó thực phẩm phải đồng đều về kích thước, màu sắc và trạng thái

- Màu sắc : màu sắc của thực phẩm tạo nên sự hấp dẫn cho người tiêu dùng Cố gắng

giữ màu sắc tự nhiên của thực phẩm vì những biến đổi màu sắc tự nhiên của thực phẩm cũng làm giảm chất lượng của thực phẩm Màu sắc tự nhiên thường có khi chế biến các sản phẩm đúng kĩ thuật Thực phẩm khi chế biến hoặc bảo quản không tốt thường bị biến màu

- Trạng thái : được đánh giá bằng xúc giác để xác định độ cứng, mềm, dẻo Mỗi một

loại thực phẩm đều có một trạng thái nhất định Nếu trạng thái của thực phẩm bị biến đổi chứng tỏ thành phần hóa học bên trong của sản phẩm cũng bị biến đổi

- Vị : để đánh giá phải dùng vị giác Chỉ có những thành phần nào của thực phẩm hòa

tan được vào nước hoặc ở trạng thái nhủ tương tức khi vào miệng phải hòa tan được trong nước bọt mới cho cảm giác về vị

Trong thực phẩm có nhiều loại vị khác nhau và vị ngon của thực phẩm là sự kết hợp

hài hòa giữa các vị với nhau

Vị đắng thường do các hợp chất ancaloit còn vị chát thường do các tanin tạo nên, còn vị cay tùy loại và do nhiều chất khác nhau tạo nên Vị ngọt do các loại đường Vị chua do các axit hữu cơ Vị mặn do các muối

Sự cảm giác về vị của thực phẩm cũng thay đổi phụ thuộc vào trạng thái sinh lí của con người, phụ thuộc vào nhiệt độ của sản phẩm và sự hài hòa của các vị khác nhau

- Mùi: để đánh giá phải nhờ khứu giác Chỉ có các thành phần bay hơi trong thực

phẩm mới có khả năng cho cảm giác mùi Các chất thường gây mùi là: rượu, alđehyt, xetôn, este, ete Có mùi thơm tự nhiên và mùi thơm tổng hợp Các chất sinh mùi trong thực

phẩm rất nhạy, có thể với nồng độ nhỏ đã cảm nhận được Ví dụ: tinh dầu chuối cỡ 4,5.10-6 mg/50cm3 đã cho mùi

2.2 Tính độc hại của sản phẩm:

Một loại thực phẩm có giá trị sử dụng cao trước hết là không chứa các chất độc và

không bị nhiễm độc tức là không chứa những chất có hại cho sức khỏe của người tiêu dùng -Hàm lượng kim loại nặng cần được chú ý trong thực phẩm Đồng không quá 5mg% (mg%=mg/100g) Còn các kim loại như chì, asen và một số khác không được có mặt trong thực phẩm

- Các độc tố do vi sinh vật gây ra: các loại thực phẩm là một môi trường thuận lợi cho các loại vi sinh vật phát triễn Khi xâm nhập vào thực phẩm vi sinh vật sẽ phân hủy các chất dinh dưỡng như protein thành các chất hôi thối và độc hại (như amoniac, indola, scatola, mercaptan), hoặc chuyển hóa gluxit thành rượu, axetôn, các axit hoặc oxi hóa các chất béo sẽ làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Nhiều khi các vi sinh vật còn sinh ra các độc tố có hại cho sức khỏe của người tiêu dùng Chính vì thế nên trong quá trình chế biến cũng như bảo quản tránh sự xâm nhập và phát triễn của vi sinh vật

- Các độc tố do các nguyên nhân khác: các độc tố tự nhiên có sẵn trong nguyên liệu như các chất nhựa, HCN hoặc các quá trình biến đổi không có lợi trong chế biến và bảo quản thực phẩm Ví dụ như sự biến đổi của bia dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời hoặc sự biến đổi của các chất có trong lúa khi xông hơi diệt trùng

2.3 Các thành phần dinh dưỡng của thực phẩm:

Các loại thực phẩm khác nhau thì khác nhau về thành phần hóa học Nhưng sự khác nhau đó chủ yếu là khác nhau về trạng thái liên kết, thành phần còn về các loại thành phần hóa học thì giống nhau

Các thành phần hóa học trong thực phẩm có thể chia làm hai nhóm: vô cơ và hữu cơ

Vô cơ gồm nước và muối khoáng, còn hữu cơ là các chất còn lại Các thành phần chủ yếu

của thực phẩm là protein, lipit, gluxit, nước, vitamin và các chất khoáng Gluxit có nhiều trong các loại ngũ cốc, các loại củ cho bột, các loại đậu Protein có nhiều trong thịt, cá, sữa, trứng Chất béo có nhiều trong mỡ động vật, dầu thực vật và các hạt có dầu Vitamin và các chất khoáng có nhiều trong rau quả

Người ta thấy rằng không có một loại thực phẩm tự nhiên nào có một tỉ lệ dinh dưỡng thích hợp cho cơ thể con người Mà theo quan điểm hiện đại thì một khẩu phần dinh dưỡng hợp lí phải cung cấp đủ năng lượng cần thiết theo tỉ lệ cân đối thích hợp

Trong cơ thể, hoạt động của các thành phần dinh dưỡng có mối quan hệ ràng buộc, phụ thuộc lẫn nhau Hoạt động của chúng sẽ bình thường khi khẩu phần bảo đảm sự cân

đối Thiếu hoặc thừa một thành phần dinh dưỡng nào đó có thể cản trở hiệu quả sử dụng của một hoặc nhiều thành phần dinh dưỡng khác và ngược lại

Do đó, để đảm bảo cho sự phát triễn của cơ thể thì con người phải sử dụng nhiều loại thực phẩm với nhau Và người ta thấy rằng chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm phụ thuộc vào:

- Thành phần hóa học

- Khả năng tiêu hóa và chuyển hóa

- Các biến đổi trong quá trình gia công kỹ thuật, nấu nướng

2.4 Độ tiêu hóa của thực phẩm:

Độ tiêu hóa là tỉ lệ tính bằng % lượng thức ăn được cơ thể con người hấp thụ so với

lượng thức ăn mà con người ăn vào

Các chất khác nhau có độ tiêu hóa khác nhau nhưng không có chất nào có độ tiêu hóa 100% Gluxit động vật và đường hòa tan có độ tiêu hóa khoảng 98%, tinh bột có độ tiêu hóa 85-98% phụ thuộc vào nguồn gốc, mức độ tinh sạch và độ hồ hóa Độ tiêu hóa của dầu mở động, thực vật khoảng 95% nhưng lipit chứa trong hạt, rau lại có độ tiêu hóa chỉ 90% Protein của thịt, cá, sữa, trứng có độ tiêu hóa khoảng 83-85%, còn protein của các loại đậu thì 60-85%

Khả năng tiêu hóa của các chất khoáng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Còn các vitamin tan trong chất béo được tiêu hóa tương tự lipit (vitamin A, D, E, K, F) Còn các vitamin tan trong nước được hấp thu ở dạng tự do, do đó phải được giải phóng sơ bộ khỏi thức ăn trong quá trình tiêu hóa

Nói chung độ tiêu hóa của thực phẩm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như sự chế biến, sự cân đối về các chất dinh dưỡng, khẩu vị của người tiêu dùng, mùi của thực phẩm Các polisacarit phức tạp như cellulose, lignhine là 1 loại không tiêu hóa được nhưng sự có mặt của nó sẽ giúp cho các chất khác tiêu hóa tốt hơn

2.5 Độ sinh năng lượng của thực phẩm:

Độ sinh năng lượng hay độ calo là nhiệt lượng mà cơ thể nhận được do oxy hóa hoàn

toàn các thành phần của thực phẩm đã tiêu hóa trong cơ thể, đơn vị tính là kcal/100g thực phẩm

Để cho cơ thể con người duy trì (đảm bảo hoạt động sống tương ứng trạng thái nghĩ, trung tính về nhiệt - duy trì nhiệt độ của cơ thể - chống lại sự thay đổi nhiệt độ của môi trường, duy trì các hoạt động vật lí và tư duy) và phát triển được thì phải có năng lượng Để có năng lượng thì các chất dinh dưỡng của thực phẩm (protein, lipit, gluxit) sau khi vào cơ thể sẽ chuyển hóa thành axit piruvic và sau đó thành axetyl-coenzym A rồi đi vào chu trình Krebs để giải phóng ra năng lượng

Độ sinh năng lượng của các loại thực phẩm khác nhau thì khác nhau 1g gluxit (protit) sinh ra 4,1kcal, còn 1g lipit thì 9,3kcal Nước, vitamin, muối khoáng trong quá trình tiêu hóa không cung cấp năng lượng cho cơ thể

Khi biết được thành phần của các chất trong thực phẩm ta có thể tính được độ sinh năng lượng của thực phẩm đó

Ví dụ: sữa bò gồm có 85% nước 4% lipit 4% protit 5% gluxit

Tính độ sinh năng lượng (Q) của sữa bò :

Q = (9,3 x 4) + (5 x 4,1) + (4 x 4,1) = 74,1kcal/100g

Thực tế độ tiêu hóa của các thành phần sữa bò khoảng 95%, vậy độ sinh năng lượng thực tế Q' là:

Q' = 95%Q = 95%x74,1 = 70,395kcal/100g Độ sinh năng lượng lí thuyết của 1 số loại thực phẩm như sau :

Gạo nếp 355 ; Cá béo 155 Gạo tẻ 353 ; Khoai lang 122 Bột mì 354 ; Sắn củ 156 Ngô mảnh 359 ; Thịt bò 171 Thịt lợn 268 ; Thịt chó 235 Thịt trâu 115 ; Tôm 92

Nhu cầu về năng lượng phụ thuộc vào khối lượng của cơ thể và mức độ hoạt động của con người Lao động càng nặng nhu cầu về năng lượng càng tăng Mỗi kg thể trọng cần 40 kcal/1ngày đối với lao động vừa

III Một số tính chất của thực phẩm:

Giá trị của thực phẩm không chỉ biểu hiện ở thành phần hóa học mà còn thể hiện ở các

tính chất của nó Ngược lại, các tính chất của thực phẩm cũng phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hóa học của nó

3.1 Khối lượng riêng:

Là khối lượng của 1 đơn vị thể tích : ρ =

, (kg/m3)

Khối lượng riêng của thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dạng nguyên liệu, nồng độ của các chất khô, thành phần của các chất, nhiệt độ của sản phẩm v.v

Khối lượng riêng của nguyên liệu thực phẩm có một tầm quan trọng trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm:

- Sử dụng trong một số tính toán cần thiết :

+ Tính nồng độ chất khô khi biết khối lượng riêng

+ Dùng khối lượng riêng để so sánh hàm lượng tinh bột có trong nguyên liệu - Dùng để tính toán kho chứa, dụng cụ vận chuyển

- Dựa vào khối lượng riêng để chế tạo 1 số dụng cụ đo lường hoặc 1 số cơ cấu trong các thiết bị

- Dựa vào khối lượng riêng để đánh giá các chỉ tiêu về độ nở, độ xốp

3.2 Nhiệt dung của thực phẩm (C ):

Nó được xem là 1 đại lượng trung gian giữa nhiệt dung của các chất khô trong sản

phẩm (Cck) và nhiệt dung của nước (Cn) (Cck <1 ; Cn = 1) Cnl =

Cnl = Cck + Cn−Cck ×W

100 ,(kcal/kg.0C) W - Hàm ẩm của sản phẩm, %

Nhiệt dung của thực phẩm phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm của nó Độ ẩm của nguyên liệu càng tăng thì nhiệt dung của nó cũng càng tăng Do đó đối với các nguyên liệu có cấu tạo phức tạp như rau quả và một số loại thực phẩm khác thì việc xác định nhiệt dung theo công thức trên chỉ là tương đối Muốn chính xác cần phải làm thí nghiệm nhiều lần với độ ẩm khác nhau Cck của một số thực phẩm ở nhiệt độ gần 200C như sau:

Hạt lúa mì 0,35 - 0,37 kcal/kg.0C Bột bánh mì 0,37 - 0,4 - Đường kính 0,25 - 0,28 - Muối ăn 0,2 - Khoai tây 0,34 -

Đối với các sản phẩm có chứa nhiều nước như thực phẩm lỏng, rau quả tươi, nguyên liệu thực vật tươi trong tính toán gần đúng có thể coi nhiệt dung của chúng bằng Cn chứa trong đó và nhiệt dung có thể xác định theo công thức sau:

C = An + 0,32BckỞ đó : C - Nhiệt dung của thực phẩm

An - Lượng nước trong thực phẩm Bck - Lượng chất khô trong thực phẩm

Ví dụ : Sản phẩm có W=90% An = 0,9 Chất khô 10% Bck = 0,1 Vậy C = 0,9 + 0,32 x 0,1 = 0,932 kcal/kg.0C

Tầm quan trọng của nhiệt dung trong công nghệ sản xuất thực phẩm như sau:

- Dùng trong tính toán nhiều khâu sản xuất có liên quan đến các quá trình nhiệt như sấy, làm lạnh, tan giá, gia nhiệt, thanh trùng, cô đặc

- Dùng để tính toán sự tăng nhiệt độ trong bảo quản thực phẩm : t =

, 0C Ở đó : t - nhiệt độ tăng lên

Q - lượng nhiệt sinh ra trong quá trình bảo quản, kcal/kg C - nhiệt dung của thực phẩm

Ví dụ : khi bảo quản khoai tây ở nhiệt độ 200C có :

Q=750 kcal/T, C=0,850kcal/kg.0C t =

x = 0,88

0C

3.3 Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm:

Thực phẩm cũng có khả năng truyền nhiệt Sự truyền nhiệt trong thực phẩm đặc trưng

bằng hệ số dẫn nhiệt, đơn vị đo kcal/m.h.độ, W/m.độ

Sự truyền nhiệt trong thực phẩm xảy ra bằng 2 con đường: đối lưu và bức xạ

Đối lưu : là sự truyền nhiệt nhờ các phân tử lỏng hoặc khí bằng cách chuyển dời

chúng từ không gian này đến không gian khác

Bức xạ : là sự truyền nhiệt trong không gian bằng sóng điện từ

Ví dụ: nhiệt năng của vật thể nóng hơn biến thành ánh sáng hoặc sóng điện từ truyền cho các phần tử không khí xung quanh Năng lượng của ánh sáng hoặc sóng điện từ này được các phần tử không khí thu vào 1 lần nữa để biến thành nhiệt năng và các phân tử không khí được nung nóng lên rồi chuyển đến các vật thể có nhiệt độ thấp hơn

Nói chung thực phẩm có độ dẫn nhiệt nhỏ và nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc, thành phần hóa học, độ ẩm, khối lượng riêng, nhiệt độ Ngoài ra, hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm còn phụ thuộc vào các yếu tố của môi trường bên ngoài như sự thông gió, nhiệt độ của môi trường (khi nhiệt độ của môi trường tăng thì hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm cũng tăng), độ chân không (khi độ chân không của môi trường tăng thì hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm giảm)

Tầm quan trọng của hệ số dẫn nhiệt đối với công nghệ sản xuất thực phẩm: - Dùng để tính toán trong quá trình gia nhiệt, bảo quản

- Tính toán thông gió

3.4 Tính chất cơ lí của thực phẩm :

- Độ chắc: là khả năng chịu tác dụng cơ học của toàn khối hay khả năng chịu nén của

nguyên liệu

- Độ cứng: là khả năng chịu đựng sức đâm xuyên của vật cứng hơn (độ cứng còn gọi là độ chắc ngoài rìa)

Để đo độ cứng và độ chắc dùng đơn vị kg/cm2

- Độ dẽo (độ đàn hồi, độ kéo): là khả năng biến dạng nghịch đảo của thực phẩm, m/s - Độ lún (biến dạng không nghịch đảo): là biến dạng không nghịch đảo dưới tác dụng của 1 lực nhất định

- Độ nhớt: là trở lực khuấy trộn hay dịch chuyển của khối chất lỏng Để đo độ nhớt người ta dùng nhớt kế, đơn vị đo là N.s/m2 hoặc poa, 1poa = 0,1 Ns/m2

- Tính bám dính: sự bám dính xảy ra đối với thực phẩm lỏng

Tầm quan trọng của các tính chất này trong công nghệ sản xuất thực phẩm là dựa vào các phép đo của chúng để đánh giá kết cấu của thực phẩm Dựa vào kết cấu có thể chia thực phẩm ra làm các loại sau:

1 Các thực phẩm dạng lỏng (dịch thể) ít nhiều có độ nhớt

2 Các thực phẩm dạng gel có tính dẽo, đôi khi còn có tính đàn hồi, có độ đặc mà có thể

tan chảy ở nhiệt độ miệng, ví dụ như các gel của tinh bột, gel gelatin

3 Các loại thực phẩm có xơ, sợi: rau, quả, thịt nạc

4 Các thực phẩm tập hợp các tế bào trương nước, khi nhai thì nước tách ra như quả hay

rau mọng nước

5 Các thực phẩm nhờn, trơn và nhẳn: mở, sôcôla hoặc 1 số phomat

6 Các thực phẩm dạng khô, giòn, có cấu trúc hạt như bánh bích qui, tinh thể đường 7 Các thực phẩm dạng trong, tan trong miệng như kẹo cứng

8 Các thực phẩm có cấu trúc xốp: bánh bò, ruột bánh mì, bọt thực phẩm

Sự kết cấu của thực phẩm cũng đóng 1 vai trò rất quan trọng Đôi khi nó quyết định sự chấp nhận hoặc từ chối đối với 1 loại thực phẩm của người tiêu dùng

CHƯƠNG III : ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỰC PHẨM I Đặc điểm của nguyên liệu sản xuất thực phẩm :

Nguyên liệu dùng để chế biến thực phẩm rất đa dạng Chúng có thể là thực vật như rau,

quả, hạt, củ hoặc các loại động vật như gia súc, gia cầm hoặc các loại thủy hải sản nhưng nhìn chung các loại nguyên liệu có những đặc điểm sau:

1.1 Thu hoạch theo thời vụ :

Tất cả các loại nguyên liệu thực vật đều thu hoạch theo thời vụ, các loại thủy hải sản đánh bắt theo mùa chính vấn đề này cũng gây khó khăn cho việc sản xuất liên tục Chính vì thế nên cần phải có kế hoạch để bảo đảm đủ nguyên liệu sản xuất hoặc bảo đảm cho nhà máy hoạt động thường xuyên

1.2 Dễ bị hư hỏng trong bảo quản :

Các loại nguyên liệu dùng để sản xuất thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưởng khác nhau nên thuận lợi cho sự xâm nhập và phát triển của VSV Hơn nữa trong các loại nguyên liệu cũng chứa nhiều loại enzim có thể gây tác động xấu cho nguyên liệu sản xuất thực phẩm Chính vì thế các loại nguyên liệu này rất dễ bị hư hỏng trong bảo quản và có nhiều loại có thời hạn bảo quản rất ngắn Cho nên trong sản xuất thực phẩm phải tìm biện pháp để bảo quản nguyên liệu sao cho kìm hảm được hoạt lực của enzim và ức chế hoặc tiêu diệt được VSV và các loại côn trùng gây hại nhằm để giữ được chất lượng của nguyên liệu và bảo đảm cung cấp nguyên liệu thường xuyên cho sản xuất

Chất lượng của sản phẩm thực phẩm phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của nguyên liệu Cho nên nếu chất lượng của nguyên liệu kém thì sản phẩm sẽ không đạt yêu cầu

1.3.Nhu cầu ngày càng tăng và chất lượng ngày càng cao:

Dân số ngày càng tăng nên nhu cầu về lương thực và thực phẩm ngày càng nhiều Và

nhiều không những về số lượng mà cả chất lượng Do đó đòi hỏi nguyên liệu phải cung cấp ngày cũng càng nhiều và chất lượng cũng phải càng cao Đồng thời để cung cấp đủ lương thực và thực phẩm thì các nhà máy cũng phải hoạt động liên tục nên nguyên liệu cũng phải đảm bảo cung cấp thường xuyên

II Tính chất hệ thống trong công nghệ thực phẩm : 2.1 Khái niệm hệ thống :

Theo quan điểm điều khiển học thì hệ thống là một tập hợp các phần tử và tập hợp mối quan hệ giữa các phần tử đó

Dựa trên khái niệm này, các phần tử của hệ thống được coi là phần tử cấu thành của hệ thống và có thể hay đặt trong các mối quan hệ chưa biết rõ cơ chế của các phần tử Đó là quan hệ "hộp đen", các phần tử cấu thành trong hệ thống có nhiệm vụ chuyển hóa các đại lượng vào hệ thống thành các đại lượng ra của hệ thống

Mối liên hệ giữa các phần tử phải được hiểu là mối liên hệ logic, tức là thông qua mối liên hệ đó các đại lượng vào và các đại lượng ra phải có một hay những chuẩn số chung Sự nhất quán của các mối liên hệ đó gọi là cấu trúc của hệ thống

Hệ thống cũng có thể là cụ thể mà cũng có thể là trừu tượng Trong một hệ thống lớn có thể có nhiều hệ thống nhỏ Một hệ thống bao gồm đầy đủ các yếu tố biên được xác định trong một giới hạn của hệ thống, tức là hệ thống đó phải có ngoại vi

Sơ đồ điển hình về hệ thống công nghệ :

Phần tử 1 Phần tử 2 Phần tử 3Đại lượng

vào hệ thống

Đại lượng ra của hệ thống Phần tử 4 Phần tử 5

Sơ đồ 2 :Sơ đồ hệ thống

Do tính chất đa dạng về nội dung và hình thức của hệ thống nên loại hệ thống hoạt động phải được thể hiện bằng trạng thái làm việc và hành vi của hệ thống thông qua các

thông số Bên cạnh các hệ thống đó thường có bộ nhớ để lưu trữ thông tin và hệ điều khiển

hệ thống để xử lí, truyền đạt thông tin nhằm làm cho hệ thống đạt được mục tiêu

Ở đây, chúng ta quan tâm đến hệ thống phương pháp công nghệ, tức là các hệ thống vừa có tính chất trừu tượng ( theo các qui luật hoạt động) vừa có tính chất cụ thể (theo các hoạt động chức năng)

Hệ thống "công nghệ học" được biểu thị trong sơ đồ 1 là một hệ thống có tính chất trừu tượng và hệ thống theo sơ đồ 2 thể hiện tính chất cụ thể của hệ thống công nghệ Sơ đồ

thông số của 1 quá trình được biểu thị trong 1 phần hệ thống như sau : U

X Y

2.2.1 Hệ thống nhóm ( quá trình) :

Hệ thống nhóm là tập hợp của các quá trình đơn vị (hay đơn nguyên quá trình) được sử dụng làm các phần tử của hệ thống đó

Hệ thống nhóm thường là các hệ thống nhỏ trong một hệ thống lớn

Hệ thống nhóm có tác dụng làm giảm tính chất phức tạp của các hệ thống lớn và biểu thị rõ ràng và đầy đủ hơn tính chất phức hợp của các phần tử cấu thành hệ thống

Sau đây là 1 số ví dụ hệ thống nhóm trong công nghệ thực phẩm:

a Hệ thống chưng luyện: là một hệ thống nhóm trong hệ thống lớn sản xuất cồn etylic Hệ

thống nhóm đó bao gồm các quá trình đơn vị là đun nóng, tách khí, chưng luyện, ngưng tụ, hồi lưu

b Hệ thống cô đặc: bao gồm nhiều nồi cô đặc với chế độ và phương pháp xử lí nhiệt khác

nhau

p to

Sơ đồ 4 : sơ đồ hệ thống cô đặc

c Hệ thống phân chia bột: bao gồm nhiều quá trình như loại tạp chất, sàng, rây 2.2.2 Hệ thống phương pháp:

Hệ thống phương pháp là tập hợp của các quá trình biến đổi vật liệu dựa trên những qui luật của tự nhiên về biến đổi chất hay chịu tác động của các yếu tố kĩ thuật như: năng lượng, cơ học, áp lực, điện, điện tử

Trong công nghệ thực phẩm có các hệ thống phương pháp chủ yếu sau đây:

1 Hệ thống nguyên lí: là tập hợp các quá trình hay phương pháp công nghệ được thực

hiện theo các qui luật khoa học tự nhiên:

- Hệ thống các phương pháp vật lí bao gồm các quá trình: nghiền, sàng, lọc, đun nóng - Hệ thống các phương pháp sinh học như hệ thống lên men bao gồm các quá trình: đường hóa, lên men chính, lên men phụ

- Hệ thống các phương pháp hóa học: thủy phân, trung hòa trong sản xuất nước chấm

2 Hệ thống mục đích: là tập hợp các hệ thống công nghệ có cùng mục đích dựa trên

quan điểm biến đổi chất lượng của nguyên liệu Các hệ thống công nghệ thực phẩm có cùng mục đích là:

- Hệ thống khai thác nguyên liệu: là hệ thống các quá trình làm tăng khối lượng

nguyên liệu như các quá trình: ép, lọc, cô đặc, trích li, thủy phân

- Hệ thống bảo quản nguyên liệu: là hệ thống các quá trình bảo vệ các tính chất ban

đầu của nguyên liệu Trong các quá trình này chất lượng của nguyên liệu có khuynh hướng giảm đi như các quá trình bảo quản lạnh thực phẩm, bảo quản bằng hóa chất

- Hệ thống chế biến nguyên liệu: là hệ thống các quá trình làm thay đổi tính chất của

nguyên liệu và có khuynh hướng làm tăng chất lượng

3 Hệ thống dây chuyền: là hệ thống bao gồm hai hay nhiều dây chuyền sản xuất ra

nhiều sản phẩm khác nhau, trong đó có thể một sản phẩm phụ hay sản phẩm thứ cấp của một dây chuyền lại là yếu tố vào của một dây chuyền khác để tạo ra một sản phẩm mới Ví dụ: hệ thống dây chuyền chế biến bột mì thành tinh bột và gluten được sử dụng để chế biến thành dịch đạm thủy phân

Sơ đồ 5: Sơ đồ hệ thống dây chuyền chế biến bột mì

Bột mì Tách gluten Sấy tinh bột Xử lý Tinh bột

Na2CO3

Dịch đạm thủy phân Trung hòa

Thủy phân HCl

FFB

FFC

FFD Nliệu

Nliệu

Hệ PP A1

Hệ PP A2

Vận chuyển Hệ thống

bảo vệ Vận chuyển

Sơ đồ 6: Sơ đồ hệ thống liên kết vật liệu

Sơ đồ hệ thống một xí nghiệp liên hiệp bao gồm nhiều nguyên liệu, nhiều phương pháp khác nhau để tạo ra nhiều sản phẩm phụ khác nhau là một ví dụ điển hình về hệ thống

liên kết (sơ đồ 7)

PPD PPC

PPB

Phân phối vật liệu phụNlượng

Xử lí vật liệu phụ Hệ thống xử lí

năng lượng Bảo quản

Vật liệu phụ Nlượng

Nliệu

Sơ đồ 7: Sơ đồ hệ thống xí nghiệp liên hiệp

Các hệ thống trên thường được sử dụng trong việc phân tích mô tả các quá trình để tối ưu hóa các quá trình đó

III Những nguyên tắc công nghệ và tận dụng nó trong sản xuất thực phẩm:

Để chọn một phương pháp công nghệ tối ưu phải quan sát chú ý nhiều phương án khác nhau và so sánh các phương pháp khác nhau Có 11 nguyên tắc công nghệ và vận dụng nó trong sản xuất thực phẩm

1 Sử dụng nguyên vật liệu tiết kiệm nhất: Trong sản xuất thực phẩm chi phí nguyên

vật liệu chiếm một phần rất lớn (50-95%) giá thành của sản phẩm Do đó tận dụng được nguyên liệu là một biện pháp chính để giảm chi phí

2 Rút ngắn chu kì sản xuất: Rút ngắn được chu kì sản xuất sẽ nâng cao được công suất

của nhà máy, giảm được chi phí đầu tư, giảm được diện tích lắp ráp thiết bị

Ví dụ: Trong sản xuất bia nếu rút ngắn được chu kì lên men sẽ giảm số thiết bị, nâng cao được công suất của nhà máy

3 Tận dụng năng lượng đến mức cao nhất: Trong các nhà máy thực phẩm, năng lượng

sử dụng rất nhiều để thực hiện các quá trình công nghệ, để vận chuyển nguyên liệu, bán thành phẩm (nâng nhiệt, bơm, vận chuyển, ) Trong quá trình sản xuất, hiệu quả của việc tận dụng năng lượng của một quá trình công nghệ được đánh giá bằng khối năng lượng tiết kiệm được

4 Tận dụng thiết bị tốt nhất: Cần phải sử dụng hết công suất của thiết bị và phải đạt

được số sản phẩm cực đại trong một đơn vị thời gian Thiết bị cần phải chiếm một diện tích hoặc một thể tích không gian nhỏ nhất

Nếu vận dụng tốt nguyên tắc này thì sẽ giảm được các chi phí riêng vì vốn cố định không đổi mà lượng sản phẩm thì tăng

5 Tận dụng nguyên liệu sẵn có để sản xuất những sản phẩm có chất lượng cao: Tức là

phải tận dụng được những nguyên liệu sẵn có để sản xuất những mặt hàng có giá trị trên thị trường quốc tế hoặc tận dụng những nguyên liệu rẻ tiền, hoặc phế liệu để sản xuất những mặt hàng có giá trị

Nguyên tắc này giúp chúng ta tận dụng được nguyên liệu trong nước, tiết kiệm được những nguyên liệu nhập khẩu đắt tiến mà vẫn có thể sản xuất được những mặt hàng có gía trị cao

6.Sử dụng tuần hoàn các chất thải: Có thể sử dụng các chất thải của nhà máy này để

làm nguyên liệu phục vụ cho nhà máy khác hoặc phục vụ cho chính nhà máy mình Sử dụng chất thải sẽ làm giảm bớt ô nhiểm môi trường và tận dụng hết nguyên liệu

7 Hợp lý hóa các yếu tố: thời vụ nguyên liệu, nhu cầu thực phẩm và sản xuất theo

mức trung bình

Thời vụ nguyên liệu và nhu cầu thực phẩm bao giờ cùng mâu thuẩn với nhau ⇒ do đó nên sản xuất theo mức trung bình Sản xuất theo mức trung bình đều đặn sẽ đảm bảo chế biến hết nguyên liệu với mức sản xuất vừa phải và tận dụng được khả năng của thiết bị

8 Chọn công suất và địa điểm của nhà máy chio thích hợp: Khi chọn năng suất của

nhà máy phải dựa vào nhiều yếu tố như: phương pháp sản xuất, mức độ tự động hóa, trình độ công nghệ sản xuất, trữ lượng nguyên liệu, mức tiêu thụ và nhiều yếu tố khác Nói chung nhà máy có công suất lớn thì hiệu quả sẽ cao hơn nhà máy có công suất nhỏ

Khi chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu: - Gần nguồn nguyên liệu

- Gần đường giao thông - Gần nơi tiêu thụ

- Cung cấp đủ hơi, điện, nước - Có điều kiện địa lý thuận lợi

9 Chuyên môn hóa và liên hiệp hóa: để đảm bảo cung cấp một khối lượng lớn thực

phẩm trong một địa bàn dân cư rộng thì việc chuyên môn hóa và kết hợp đối với một nhà máy thực phẩm sẽ kinh tế hơn Khi chuyên môn hóa thì tiến hành sản xuất liên tục không cho nhà máy chết và sản phẩm có thể đạt chất lượng cao hơn

10 Cơ khí hóa và tự động hóa các quá trình sản xuất: giảm được sức lao động của con

người, bảo đảm được sự đồng đều cho sản phẩm, nâng cao được năng suất của thiết bị và hiệu quả sử dụng tăng

11 Chọn phương án tối ưu: ta phải chọn phương án tối ưu nhưng phải phù hợp với tình

hình cụ thể Để chọn phương án tối ưu phải dựa vào trang thiết bị, dựa vào sự liên kết của các quá trình riêng lẽ, dựa vào các quy luật vật lý, hóa sinh học và các yếu tố khác Để tối ưu hóa các thông số ảnh hưởng lẫn nhau có khi phải giải các bài toán hàm mục tiêu có nhiều biến

Nguyên liệu thực vật dùng trong chế biến thực phẩm là rau qủa, các hạt ngũ cốc, củ chất lượng của nguyên liệu phụ thuộc rất lớn vào kỹ thuật thu hái và bảo quản

- Thời điểm thu hoạch: Nói chung nguyên liệu được thu hái vào thời kỳ có chất lượng

cao nhất và phù hợp nhất với yêu cầu sản xuất Tùy thuộc vào tính chất của loại nguyên liệu và mục đích sản xuất mà người ta tiến hành thu hoạch nguyên liệu trong những thời kỳ khác nhau Thường thu hái nguyên liệu theo độ già chín của nó

+ Độ chín thu hái: Tiến hành thu hái khi hạt của rau quả đạt độ phát triển cao và kích thước lớn nhất nhưng chưa đạt về màu sắc, mùi vị, độ mềm mà còn phải qua 1 thời kỳ dấm để nó đạt độ chín theo yêu cầu

+ Độ chín ăn được (độ chín sử dụng) là độ chín khi nguyên liệu đạt được chất lượng toàn diện cao nhất (đạt yêu cầu về màu sắc, mùi vị )

+ Độ chín kỹ thuật: là độ chín theo yêu cầu kỹ thuật sản xuất và nó chỉ là những qui định tương đối

Ví dụ : cà chua dùng để sản xuất cà chua ngâm dấm thì nên thu hái khi chín hườm, còn nếu sản xuất bột cà chua thì phải cà chua chín

+ Độ chín sinh lý: được xác định bằng độ già của hạt Nó thường dùng để thu hoạch hạt cho sản xuất dầu béo hoặc làm hạt giống trong sản xuất nông nghiệp

Khi thu hái nguyên liệu người ta thường dựa vào tính chất vật lý đặc trưng nhất của nguyên liệu để xác định độ chín của nó như kích thước, khối lượng riêng, màu sắc, hương vị, độ chắc, độ phát triển của hạt Bên cạnh các tính chất vật lý, người ta cũng có thể đánh giá độ già chín bằng thành phần hóa học nhưng trong nhiều trường hợp thành phần hóa học cùng chỉ mang tính tương đối không thể xác định chính xác được Để nhận biết độ chín từng loại nguyên liệu thường phải có quy định riêng

Ví dụ : có loại dựa vào màu sắc, mùi vị, có loại lại dựa vào khối lượng riêng Như đối với ngô người ta không dựa vào màu sắc, trạng thái mà dựa vào khối lượng riêng vì hạt càng già hàm lượng tinh bột càng cao ⇒ khối lượng riêng càng lớn

- Kỹ thuật thu hái: kỹ thuật thu hái nguyên liệu là một yếu tố quan trọng nó sẽ ảnh

hưởng nhiều đến khả năng và thời gian bảo quản nên khi thu hoạch cần chọn thời tiết thuận lợi như không mưa, không nắng, không có sương muối.Tốt nhất nên thu hái vào buổi sáng sớm, lúc đó thành phần dinh dưỡng sẽ cao nhất Khi thu hái phải cẩn thận, nhẹ nhàng, không làm xây xát hoặc dập nát nguyên liệu đặc biệt không làm mất lớp phấn, hoặc dập túi the hoặc trầy vỏ

- Bảo quản: Sau khi thu hái mặc dù đã tách khỏi cơ thể mẹ, nhưng các loại rau quả vẫn

tiếp tục qúa trình sống và vẫn duy trì hoạt động của enzim do đó sẽ có sự biến đổi về thành phần hóa học Cần phải tạo điều kiện để rau quả đi theo hướng có lợi

Ví dụ :đối với các loại rau quả chưa chín, cần chín ngay thì dùng etylen để dấm Etylen làm quả mau chín vì nó làm thay đổi cấu trúc trong nhiễm sắc thể của tế bào do đó các enzim oxy hóa khử bị nhiễm sắc thể hấp phụ sẽ chuyển vào dung dịch hòa tan của tế bào làm tăng hoạt động thủy phân và đẩy mạnh các quá trình hóa học gây chín

Ngoài ra, propylen, axetylen cũng có tác dụng tương tự

Để bảo đảm cung cấp đủ nguyên liệu cho các cơ sở sản xuất thì cần phải có nguyên liệu dự trữ do đó phải tiến hành bảo quản nguyên liệu Cần tìm các phương pháp để kéo dài thời hạn bảo quản

1.2 Nguyên liệu động vật:

Phẩm chất thịt phần lớn phụ thuộc vào điều kiện kho dự trữ gia súc, gia cầm chờ giết và kỹ thuật sơ chế

- Gia súc, gia cầm nhập vào nhà máy thịt phải được kiểm tra thú y Số khoẻ mạnh đưa vào kho chờ giết, số chẩn đoán thêm đưa vào nơi cách li, số mắc bệnh phải đưa đến chỗ giết mổ vệ sinh

Kho dự trữ chờ giết mổ nhằm mục đích chuẩn bị con thịt để giết, đảm bảo công tác của xưởng giết mổ nhịp nhàng Con thịt trước khi giết mổ phải được nghỉ ngơi vì trong quá trình vận chuyển con thịt bị mệt nhọc nên khả năng tự vệ của cơ thể bị ức chế, vsv sẽ đi qua thành ruột vào máu và được vận chuyển đến các mô và các cơ quan khác của con vật Thịt động vật mệt mỏi có phẩm chất kém hơn thịt động vật được nghỉ ngơi

Sức chứa của kho dự trữ con thịt chờ giết được tính toán theo năng suất ngày của nhà máy Trong thời gian chờ giết cần cho con vật ăn khẩu phần duy trì và cho uống bình thường Đối với gia súc cần ngừng cho ăn 24h trước khi giết Điều này cần thiết để loại ra khỏi ruột và dạ dày những chất dư thừa nhằm mục đích để cải thiện các điều kiện vệ sinh giết mổ và phân cắt súc thịt, làm dễ dàng cho công tác lột da và tách nội tạng

Gia súc trước khi giết mổ thì cần phải vệ sinh và phân loại (gìa, non, bệnh)

- Sau khi bị đánh bắt, cá sống thêm một thời gian ngắn rồi chết nhưng còn tươi Trong thời gian này cá được chứa đựng trong các hòm, rổ, thùng, toa xe để chuyên chở đến các nơi phân phối sử dụng hoặc chế biến Hệ vsv tự nhiên của cá trong thời kỳ này thường không phát triển, nhưng có thể bị lây nhiễm thêm vào cá do vsv ở các dụng cụ chứa đựng chuyên chở Những vsv lây nhiễm này thường là tạp khuẩn nhưng cũng có khi có cả vsv gây bệnh Số lượng và thành phần hệ vsv tự nhiên của cá phụ thuộc vào điều kiện sống và vào số lượng cũng như thành phần vsv cư trú ở các độ sâu khác nhau trong nước Người ta đã xác định rằng thành phần hệ vsv cá khác rất ít so với hệ vsv nước

Để ngăn chặn quá trình thối rưã người ta phải tiến hành bảo quản cá Có thể dùng các tác nhân bên ngoài để ức chế sự phát triển của vsv (ướp lạnh, muối )

II Vận chuyển nguyên liệu: 2.1 Vận chuyển ngoài nhà máy:

Nguyên liệu thực vật: Tùy theo vùng nguyên liệu cách nhà máy xa hay gần, tùy theo

sự thuận tiện của giao thông mà nguyên liệu vận chuyển về nhà máy bằng ôtô, tàu, thuyền và các phương tiện khác nhau, dù có vận chuyển bằng phương tiện nào đi nữa thì cũng phải bảo đảm được các yêu cầu sau:

- Phải có biện pháp chống nắng, chống mưa khi chuyên chở

- Khi bốc xếp cần nhẹ nhàng cẩn thận không làm hỏng bao bì và dập nguyên liệu Cầìn chọn bao bì có kích thước thích hợp để dễ bốc dỡ

- Phải bảo đảm vệ sinh cho nguyên liệu Sau khi về nhà máy phải tiến hành thu nhận và phân loại

Nói chung ở nước ta chưa phân vùng trồng trọt, chưa có qui trình thu hái rõ ràng, phương tiện vận chuyển chưa nhiều chưa đảm bảo điều kiện an toàn cho nguyên liệu

Gia súc, gia cầm: gần thì dắt, chăn đi bộ nhưng trước khi đem đi cần kiểm tra sức

khỏe từng con, loại bỏ những con ốm yếu và cần đảm bảo ăn, uống trên đường đi, tránh đi dưới trời mưa hoặc qúa nắng Khi đi xa cần cho gia súc nghỉ, không vượt quá 15 km/ngày Nếu xa có thể vận chuyển bằng phương tiện giao thông như tàu lửa, ôtô, tàu thủy yêu cầu cần đầy đủ phương tiện thích hợp tránh nắng mưa, bảo đảm thoáng mát và cho ăn uống đầy đủ Để khỏi giảm trọng lượng nhiều, không nên vận chuyển quá xa trong thời gian quá lâu Không nên chở quá nhiều trên một phương tiện vận chuyển, tránh không để gia súc đánh nhau Phương tiện vận chuyển phải được vệ sinh thường xuyên

Cá: có thể vận chuyển bằng nhiều phương tiện khác nhau Chú ý đảm bảo vệ sinh,

tránh bụi và nếu vận chuyển đi xa cần phải làm lạnh

Các loại thực phẩm khác: sưã, bia, rượu cho vào chai, rồi xếp vào các thùng

cacton hoặc các sọt rồi chuyên chở

2.2 Vận chuyển trong nhà máy:

Vận chuyển trong nhà máy là vận chuyển trong quá trình sản xuất Đó là quá trình vận chuyển nguyên liệu, bán thành phẩm hoặc thành phẩm từ thiết bị này đến thiết bị khác hoặc từ công đoạn nọ sang công đoạn kia hoặc từ phân xưởng sản xuất đến kho bảo quản Vận chuyển trong nhà máy có thể nhờ các cơ cấu vận chuyển như gàu tải, vít tải hoặc các loại xe điện động, xe goòng, xe nâng, palăng điện, cần trục ôtô hoặc thậm chí nhờ con người

Khi tính toán và chọn các cơ cấu vận chuyển trong nhà máy phải tính toán sao cho phù hợp với công nghệ, thuận tiện cho việc sản xuất, đảm bảo cho nhà máy hoạt động đúng với năng suất đã yêu cầu và giá thành phải rẽ

III Phân loại và làm sạch:

* Bản chất của sự phân loại:

Là tách các cấu tử có trong một hỗn hợp thông qua sự khác nhau bởi một hoặc nhiều tính chất đặc trưng của chúng

* Mục đích của quá trình này là:

- Chuẩn bị: tách bớt các tạp chất làm sạch hỗn hợp Ví dụ trong chế biến hạt lương thực hoặc phân loại vật liệu trước khi vào sản xuất

- Hoàn thiện là quá trình phân loại sản phẩm thực phẩm trong và sau khi chế biến Ví dụ phân loại hỗn hợp hạt, phân loại tấm trong chế biến gạo, phân loại quả bao gồm các loại chín, xanh hoặc đạt tiêu chuẩn và không đạt tiêu chuẩn; phân loại thực phẩm sau khi sấy, kiểm tra các sản phẩm chứa trong chai hoặc trong bao bì khác

* Vật liệu và sản phẩm của quá trình:

Vật liệu đưa vào quá trình phân loại rất đa dạng, khác nhau về nhiều tính chất được gọi là nguyên liệu đầu gồm nhiều cấu tử Trong quá trình phân loại chủ yếu là thay đổi về thành phần các cấu tử mà không có sự biến đổi về chất

* Sản phẩm của quá trình :

Là hỗn hợp mới được tách ra từ hỗn hợp đầu có thể gồm một hoặc nhiều cấu tử (có thể gọi là hỗn hợp phân cấp)

* Phương pháp thực hiện quá trình:

Trước hết phải chọn dấu hiệu phân chia Đó là tính chất đặc trưng về sự khác nhau của các cấu tử được chọn làm cơ sở cho quá trình phân chia nhằm đạt yêu cầu phân chia tối đa các cấu tử thông qua việc sử dụng các thiết bị thích hợp Các dấu hiệu phân chia có thể dựa vào:

- Tính chất cơ lý: kích thước hình học, hình dạng, trạng thái bề mặt, góc ma sát - Tính chất khí động: đặc trưng bằng vận tốc cân bằng động và hệ số bay khác nhau của các cấu tử

- Tính chất hóa lý: khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt độ sôi

Chọn xong dấu hiệu phân chia thì cần phải chọn thông số phân chia đó là giá trị cụ thể của dấu hiệu phân chia Trên cơ sở của dấu hiệu và giá trị của dấu hiệu phân chia người ta chọn thiết bị phân chia Việc chọn thiết bị thích hợp sẽ cho hiệu quả phân chia cao Đó chính là mục tiêu của quá trình

chuyển động Công nhân đứng hoặc ngồi hai bên băng tải để lựa chọn những phần tử không đủ qui cách hoặc tạp chất ra khỏi băng tải

Để bảo đảm lựa chọn kỷ cần phải đảo trộn nguyên liệu và băng tải chuyển động từ từ 0,12- 0,15m/s Tùy loại nguyên liệu mà băng tải được làm từ cao su, lưới sắt hoặc các tấm sắt ghép lại với nhau

Chiều dài băng tải lựa chọn được tính theo công thức:

Q −×+ (m) Trong đó : -L: chiều dài băngtải, m

-Q: năng suất của băng tải, kg/h

-N: năng suất lựa chọn của một công nhân, kg/h -I:khoảng cách giữa hai công nhân lựa chọn, m

-1/2:hai bên có hai công nhân

-a: khoảng cách giữa 2 đầu băng tải để trống bảo đảm an toàn lao động

* Lựa chọn sử dụng tế bào quang điện:

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0

Phương pháp này cho phép tự động hóa quá trình lựa chọn và nó dựa trên nguyên tắc phản chiếu ánh sáng khác nhau từ phía nguyên liệu tới tế bào quang điện sẽ chuyển thành điện năng rồi điều khiển quá trình phân loại cơ học:

0 7 0

0

1

6 2

3 1 Phểu chứa nguyên liệu

2 Đèn chiếu

3 Tế bào quang điện 4 Rơ le

5 Bộ phận cơ 6 Sản phẩm chính 7 Phần bị loại

Nếu nguyên liệu đạt qui cách, phẩm chất tốt thì cường độ ánh sáng phản chiếu từ lớp nguyên liệu sẽ ở trong phạm vi tạo ra dòng điện có cường độ nhất định để cho lớp nguyên liệu đi qua bình thường Nếu trong số nguyên liệu đi qua có một phần tử không đủ quy cách (quá xanh, bầm, không bình thường ) thì ánh sáng phản chiếu có cường độ khác sẽ làm cho dòng điện thay đổi lúc đó rơle sẽ thực hiện sự loại trừ cơ học

*Máy tách tạp chất: Tách tạp chất vô cơ như kim loại người ta thường dùng các nam

21 1 Băng tải

2 Ống rỗng cố định có đặt nam châm điện 1 chiều

3 Vòng bạc quay 4 Phểu chứa sản phẩm 5 phểu chứa kim loại

3.2 Phân loại: là sự phân chia chất lượng sản phẩm theo 1 chỉ tiêu nào đó

Thường dùng các sàng phân loại và thường được sử dụngnhiều để phân loại hạt

Các loại sàng rung đặt trong các thùng quay và thường dùngcho các loaüi nguyên liệu nhỏ, vụn và không sợ tác dụng cơ học.Các nguyên liệu lớn hơn, có kích thước không đồng đều thì phânloại theo kiểu khác

Nguyên liệu

II I

Có nhiều dây cáp căng giữa 2 trục quay, nó như 1 băng chuyền dài vô tận, khoảng cách giữa các dây cáp phụ thuộc vào nguyên liệu cần phân loại và sẽ lớn dần ra ở phía cuối Nguyên liệu trên đó được di chuyển nhờ dây cáp chuyển động sẽ đi dọc theo dây và sẽ rơi dần xuống các phểu vào các thùng hứng ở phía dưới theo thứ tự từ nhỏ đến lớn

* Phân loại kiểu trục xoắn :

Thiết bị phân loại này có thể phân loại nguyên liệu theo kích thước Những nguyên liệu có kích thước lớn sẽ được kéo vào trong và rơi xuống phểu

*Máy phân loại thủy lực:

Đối với 1 số hạt cần phải phân loại theo độ già chín nhất định như ngô, lạc độ già chín khác nhau thì khối lượng riêng cũng khác nhau vì hàm lượng tinh bột khác nhau nên dùng máy phân loại thủy lực Nó gồm thùng chứa hổn hợp chất lỏng và nguyên liệu, có cửa để tháo nguyên liệu và chất lỏng ra ngoài

Ngoài ra, trong các nhà máy xay người ta còn dùng các quạt để tiến hành phân loại

PHẨM I Bóc vỏ, tách hạt:

Bóc vỏ, tách hạt là một quá trình làm sạch nguyên liệu nhằm loại bỏ các phần không cần thiết trong sản xuất Do sự đa dạng của nguyên liệu và phụ thuộc vào sự yêu cầu khác nhau của sản xuất nên đây là 1 khâu rất phức tạp và có những khâu không thể dùng máy móc mà phải dùng tay

Tách vỏ, bóc hột có thể tiến hành bằng phương pháp cơ học hoặc hóa học

1.1 Phương pháp cơ học :

Thiết bị gồm 1 thùng quay, dọc theo tâm của thùng có trục quay với tốc độ 120v/phút và trên trục có gắn các cánh đập

Để tách vỏ thì cho lạc vào thùng và cho thùng quay với tốc độ 15-20v/phút Khi thùng quay thì dưới tác dụng của lực li tâm hạt được nâng lên 1 khoảng cách nhất định, sau đó rơi xuống sẽ đập vào cánh và thành thùng làm vỏ nứt ra

* Bóc vỏ ngô: có 2 giai đoạn

- Cắt cuống bắp ngô: dao cắt cuống đặt trên máy bóc vỏ

- Bóc vỏ : Sau khi cắt cuống, ngô được rơi xuống bàn nghiêng 450 Trên bàn có 2 trục quay ngược chiều, trên trục có các khía sâu Các bắp ngô đi dọc theo trục, khi đó lớp vỏ bên ngoài và râu ngô được bóc hết

1.2 Phương pháp hóa học:

Một số nguyên liệu có vỏ mỏng như khoai tây, khoai lang, cà rốt, đu đủ có thể làm sạch vỏ bằng phương pháp hóa học

Protopectin có trong thành phần của vỏ quả có thể chuyển thành pectin hòa tan trong dung dịch kiềm nóng Nên người ta có thể dùng phương pháp này để làm sạch vỏ Nồng độ của dung dịch kiềm, t0 của nó và thời gian xử lý phụ thuộc vào từng loại quả cụ thể

Loại nguyên liệu Nồng độ dd NaOH (%)

Nhiệt độ xử lý (0C)

Thời gian xử lý (giây) Xơ của các múi (cam )

Lê, táo Mận Dưa chuột

Khoai tây, khoai lang Cà rốt

Cà chua (phun dung dịch)

0,8÷1 3÷5 0,5÷1

15 10 1,5÷3 15÷18

850C sôi 900C 92÷95

75 80÷85

90

30÷40 60 5÷10 180÷200

300 60÷90

30 Sau khi ngâm, vớt ra dùng nước rửa sạch cả vỏ và thịt

Phương pháp dùng kiềm có ưu điểm là nhanh, tiết kiệm được nguyên liệu, rẻ Nhưng nó có nhược điểm là cồng kềnh, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (ví dụ giảm vitamin) Nhưng nó cũng được dùng nhiều, nhất là đối với những loại nguyên liệu không sử dụng được phương pháp cơ học

Ngoài phương pháp kiềm người ta cũng có thể dùng chất khác Ví dụ dùng natri hexametaphotphat : dung dịch này làm sạch 1 số loại quả như mơ, đào cho kết quả tốt như dùng kiềm, tuy nhiên giá thành thì đắt hơn

II Ép :

2.1 Bản chất của quá trình:

Tác động lực cơ học vào vật liệu làm vật liệu bị biến dạng nhằm:

-Phân chia pha lỏng - rắn trong vật liệu (tách chất lỏng đã dược giải phóng ra khỏi tế bào còn nằm trong vật liệu ra ngoài)

- Định hình - biến dạng vật liệu

2.2 Phạm vi sử dụng của quá trình:

* Khai thác vật liệu:

- Sản xuất đường: ép mía dùng lực (P) ép làm cho các tế bào chứa đường trong thân mía bị phá thủng, nước đường chảy ra ngoài

- Sản xuất nước rau quả: ép nước quả

- Sản xuất dầu thực vật, tinh dầu: ép các hạt có dâù (lạc, vừng, đậu tương, cám gạo ) dầu nằm trong phần mao quản ở nội nhủ của hạt Sau khi được xử lý như nghiền, chưng cất, ép dưới áp lực dầu sẽ thoát khỏi mao quản ra ngoài

* Biến dạng định hình:

- Sản xuất đậu phụ, phomat, bơ

- Chế biến bột mì, bánh mì, mì sợi, bánh bích qui sử dụng giai đoạn ép (cán) làm cho khối bột nhào dẻo hơn do protit trong bột được trương nở triệt để

- Tạo hình: ép khối bột nhào thành sợi (mì sợi), thành ống (mì ống), bích qui thành bánh, ép đường thành viên, các loại thành phẩm khô: bánh rau, lương khô, viên canh - Các loại bánh men, bánh thức ăn gia súc

- Eïp các viên thuốc, các loại kẹo

* Chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo:

Ví dụ ép tách bớt nước thay cho giai đoạn sấy sơ bộ trong chế biến chè sẽ rẽ và tiện lợi hơn, ép cuộng thuốc lá để thái sau đó trộn với thuốc lá rời v.v

2.3 Yêu cầu của sản phẩm sau khi ép:

- Sản phẩm là chất lỏng: dịch ép là một hệ keo phức tạp gồm thành phần chủ yếu và một số chất hòa tan khác kể cả một ít chất không tan Yêu cầu dung dịch có độ tinh khiết cao

Độ tinh khiết là tỷ lệ giữa hàm lượng chất tan chủ yếu và tổng lượng các chất tan trong dung dịch được tính bằng %

- Chất rắn thu được là sản phẩm đặc còn ít nước

- Định hình theo đúng kỹ thuật về độ đông đặc, độ nhớt, tính chất lưu biến, kích thước, hình dạng, độ nhẵn bóng v.v

2.4 Biến đổi vật liệu trong quá trình ép:

Quá trình ép là một quá trinh cơ học, chủ yếu là biến đổi vật lý như biến đổi cấu trúc, trạng thái liên kết, tỷ lệ giữa 2 pha rắn - lỏng hoặc lỏng - đặc Sự giảm độ xốp tăng độ kết dính giữa các phân tử có sự biến dạng - tạo hình

Không có thay đổi đáng kể về hóa học, sinh hóa và hóa sinh Tuy nhiên có hiện tượng tổn thất vitamin, các hoạt chất được giải phóng khỏi tế bào, các enzim cũng có khả năng giải phóng khỏi tế bào, có khả năng oxy hóa mạnh hơn, khả năng bảo quản lâu dài và tốt hơn do không còn độ hổng không khí

Trong trường hợp ép phân ly VSV dễ tác động làm hỏng khối sản phẩm sau ép, ví dụ nước mía, nước quả v.v Trong trường hợp đó thường thay đổi môi trường để chống hoạt động của VSV Ví dụ cho vôi vào nước mía sau ép

Ngoài ra trong dung dịch nước mía sau ép có thể còn lại xơ, bã, xác tế bào gây ảnh hưởng không tốt đến các quá trình công nghệ sau

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép:

1/ Tính chất của vật liệu: Tính chất liên kết ẩm rắn (thấm lắng của tế bào)trong vật

liệu, mức độ tạo mao dẫn, độ cứng và thành phần xenluloza của vật liệu có ảnh hưởng lớn đến quá trình ép

Mặt khác, quá trình ép còn chịu ảnh hưởng lớn của mức độ xử lý nguyên liệu trước khi ép Mục đích của gia đoạn xử lý trước hết là để phá vỡ hoặc làm yếu các liên kết hóa lý, phá vỡ vỏ tế bào, sắp xếp lại lớp nguyên liệu, đưa nguyên liệu vào máy liên tục v.v có thể dùng phương pháp cơ học, nhiệt hoặc enzim để xử lý nguyên liệu Ví dụ:

* Eïp mía: Trước khi ép băm nhỏ, tước nhỏ phá vỡ lớp vỏ cứng làm các tế bào chứa

nước đường lộ ra Dùng nước nóng và nước mía loãng thẩm thấu để hòa tan thêm lượng nước đường trong mía khi ép, dùng máy đánh tơi để mía vào ép dễ, dùng hệ thống truyền mía đều dễ điều khiển lớp mía dày, mỏng

* Eïp quả: gọt vỏ, bỏ mắt, bỏ lõi để tạp chất không lẫn vào nước quả sau này Nghiền

sơ bộ để phá vỡ phần xenlulô quanh tế bào, ép được dễ hơn Do phần xơ trong các loại quả không nhiều và không cứng nên việc xử lý trước khi ép không phức tạp Tuy nhiên khi ép quả cũng dùng phương pháp ép lại và có phun nước nóng 450C

* Eïp dầu: Việc xử lý nguyên liệu rất quan trọng vì dầu thường liên kết chặt chẽ với

các thành phần háo dầu có trong hạt nên chúng không dễ tách ra khi ép Hơn nữa dầu nằm trong các mao quản ở khối nội nhủ của hạt nên khi ép phần nội nhủ dễ dàng bị thay đổi

tính chất cơ lý làm cho các mao dẫn chứa dầu bị bít kín sớm làm dầu không thoát ra được Vì vậy trước khi ép phải nghiền nhỏ hạt, sau đó xử lý nhiệt qua hai bước:

+ Chưng bằng hơi nước + Sấy để tách nước

Chưng có tác dụng làm yếu các liên kết giữa dầu và các phần háo dầu Đồng thời nó còn có tác dụng làm biến tính protit trong nội nhủ và làm hồ hóa phần tinh bột trong đó, kết quả phần nội nhủ trở nên đàn hồi hơn Vì vậy, khi ép chúng không làm tắc các mao quản chứa dầu Sau khi ép lần một lại ép lại lần hai và trước khi ép cũng chưng sấy

2/ Aïp lực ép: áp lực ép là một yếu tố rất quan trọng vì dưới tác dụng của lực ép do

máy ép tạo nên khối nguyên liệu sẽ bị ép lại, áp suất chất lỏng trong tế bào tăng lên làm rách màng tế bào và làm cho chất lỏng lộ ra ngoài Tùy tính chất của màng tế bào của các nguyên liệu khác nhau mà áp suất trong khối vật liệu ép phải đạt tới giới hạn nhất định để màng tế bào bị rách

Ví dụ: ép quả P = 7- 10 at

pPmax

Ngoài ra áp lực ép không phải là một yếu tố độclập nên khi chọn P phải xét đến tính chất nguyên liệu,loại và kích thước máy ép, vấn đề kinh tế và nănglượng

Quan hệ giữa áp lực p và hiệu suất η

Ví dụ: khi ép dầu thời gian ép dài, áp lực tăng chậm để dầu có đủ thời gian chảy ra ngoài

3/ Vận tốc máy ép: Vận tốc tăng, năng suất tăng lên Nếu như chiều dày lớp vật liệu

cố định thì khi vận tốc tăng thời gian giảm; khi vận tốc chậm thời gian dài thì hiệu suất tăng lên nhưng năng suất lại giảm đi Trong thực tế ta chọn vận tốc thích hợp cho từng loại nguyên liệu và thiết bị, ngay cả sự khác nhau của tốc độ các máy trong hệ thống ép cũng có ý nghĩa lớn Nó còn phụ thuộc vào sự thao tác và độ cố định của lớp vật liệu

4/ Thiết bị ép: loại máy, kích thước, số máy 5/ Thao tác: độ đều của vật liệu vào và ra

6/ Vấn đề cung cấp năng lượng: cung cấp năng lượng đều, đủ

2.6 Phương pháp thực hiện quá trình :

* Có thể thực hiện ở áp suất cao hoặc thấp, nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp

Ví dụ ép hạt có dầu nếu nhiệt độ thấp, áp suất thấp chất lượng dầu tốt nhưng hiệu suất thấp ( thường ép một lần), ngược lại nếu ép ở áp suất cao, nhiệt độ cao thì ép được kiệt nhưng chất lượng xấu Vì vậy thường ép ở nhiệt độ thấp

* Thiết bị ép: có thể thực hiện quá trình ép với các loại máy ép khác nhau:

- Eïp thủy lực: thích hợp cho các loại vật liệu cứng (ví dụ ép hạt có dầu) Aïp lực cao và áp suất tăng từ từ: có thể dùng phối hợp ép thủy lực và ép vít tải để tăng hiệu suất ép

- Eïp vít tải dùng cho vật liệu mềm như ép quả hoặc ép hạt dầu sau khi đã nghiền và chưng sấy được gói lại từng nắm

- Eïp trục: dùng cho vật liệu cứng và có sợi Có thể ép 2, 3 trục hoặc nhiều hơn nữa - Eïp khí nén: dùng cho các loại quả mềm tránh sự vò nát (ví dụ cam, bưởi )

* Cách ép: có nhiều cách ép khác nhau, có thể ép một lần hoặc ép nhiều lần trên một máy, một bộ trục hoặc nhiều bộ trục.

Sơ đồ ép 4 trục

Bã

Dung dịch Dung dịch

Dung dịchDung dịch

Vật liệu

Qua 12 trục này vật liệu sẽ được ép đi ép lại 8 lần

Ngoài ra có thể thực hiện ép khô (ép trực tiếp) hoặc ép ướt là quá trình ép cùng với trích li để tăng hiệu suất ép Khi ép khô dù vật liệu đã được xử lí sơ bộ, hiệu suất ép chỉ đạt 60-80% Khi ép ướt có tưới thêm dung dịch vào vật liệu nên hiệu suất ép có thể đạt đến 92-95% Sỡ dĩ như vậy vì khi tế bào ép bị rách, dịch ép đã chảy ra hết nếu cho dung dịch hoặc nước vào trích li thì lượng chất hòa tan sẽ trích li vào dung dịch, đem ép lại sẽ thu thêm được một lượng dung dịch, trường hợp không ép ướt không khí sẽ chui vào tế bào, nó không có khả năng hòa tan dung dịch Khi ép ướt cần chú ý đến các điều kiện như nhiệt độ (40-600C) để tế bào trở về gần đúng dạng ban đầu và tránh các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao dẫn đến làm giảm chất lượng của dung dịch

Lượng nước cho vào đủ để tách hết các chất chiết nhưng không quá nhiều sẽ tốn năng lượng cho cô đặcvà tránh sự cố xảy ra khi ép (sự trượt)

Nước cần cho vào ngay khi nguyên liệu vừa ra khỏi máy ép

Wî

Nước mía hỗn hợp

Bã Mía

Sơ đồ ép mía có ép lại và thẩm thấu (ép ướt)

Trong thực tế sản xuất có thể dùng một phương pháp ép riêng hoặc phối hợp nhiều phương pháp

Sơ đồ phối hợp các phương pháp thực hiện quá trình ép

Eïp n lần Eïp lần 1 Pthấp, tthấp

Pcao, t cao

Liên tụcGián đoạn

Khí nénVít tải

Thủy lựcEïp trục

Eïp ướtEïp khô

2.7 Yêu cầu thiết bị và năng lượng:

- Thiết bị có đủ áp lực, thời gian ép nhanh - Đảm bảo năng suất thực tế

- Thao tác thuận tiện

- Năng lượng đủ và tiết kiệm Phụ thuộc vào nguyên liệu ép mà các động cơ có các công suất khác nhau Ví dụ: ép các loại quả mềm chỉ cần 2-4 kw/h, trong khi đó ép mía cần tiêu tốn hàng trăm kw