Nguyên lý chế biến thực phẩm chương 1

Nguyên lý chế biến thực phẩm

Chương 1

ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

1 Các quan điểm về khoa học thực phẩm : 2

2 Các phương pháp và quá trình trong công nghệ thực phẩm : 3

2.1 Phân loại các phương pháp chế biến theo trình tự thời gian : 4

2.2 Phân loại các phương pháp chế biến theo trình độ sử dụng công cụ : 4

2.3 Phân loại các phương pháp chế biến theo sự sử dụng năng lượng : 5

2.4 Phân loại các phương pháp chế biến theo tính chất liên tục : 5

2.5 Phân loại các quá trình chế biến theo bản chất khoa học tự nhiên : 5

2.6 Phân loại các quá trình chế biến theo mục đích của quá trình : 5

3 Trang bị kỹ thuật trong công nghệ thực phẩm : 6

3.1 Chức năng các trang bị kỹ thuật : 6

3.2 Vật liệu chế tạo thiết bị : 7

3.3 Về phương diện chế tạo thiết bị : 8

3.4 Tính liên tục của dây chuyền sản xuất : 8

4 Vấn đề tổ chức kinh tế trong công nghệ thực phẩm 8

4.1 Về phương diện sức lao động : 8

4.2 Về phương diện đối tượng lao động : 9

4.3 Về công cụ lao động : 9

1 CÁC QUAN ĐIỂM VỀ KHOA HỌC THỰC PHẨM :

Khoa học về thực phẩm là một khoa học về tính chất và các qui luật biến đổi của thực phẩm Do những nguồn gốc phát triển khoa học và sản xuất khác nhau, khoa học về 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 những lĩnh vực hóa học khác Trên quan điểm này, người ta đặc biệt quan tâm đến các tính chất và biến đổi các chất trong thực phẩm như nước, các chất bột đường, chất đạm, các chất khoáng, các vitamin trên cơ sở đó người ta thường dùng các phương pháp phân tích và tổng hợp hóa học để nghiên cứu các đối tượng thực phẩm Vì vậy, lĩnh vực kyõ thuật và sản xuất các sản phẩm thực phẩm như : dầu béo, tinh dầu , vitamin đường thường được phát triển và quản lý trong hệ thống công nghiệp hóa chất

Quan điểm khác cho rằng nguồn gốc của các loại thực phẩm hầu hết là từ động vật, thực vật và vi sinh vật, nhiều cơ sở của các quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm là các quá trình sinh học Trên cơ sở đó, ngành công nghệ thực phẩm được coi là một bộ phận của ngành công nghệ sinh học và một số ngành công nghiệp thực phẩm nằm trong hệ thống sản xuất, chế biến nông sản và một phần nằm trong hệ thống y tế (dược liệu, thức ăn kiêng)

Khi nền sản xuất sản phẩm thực phẩm phát triển mạnh và nhu cầu sử dụng thực phẩm chế biến mở rộng, thì yêu cầu về cơ khí hóa của sản xuất và tính thực dụng của sản phẩm (theo bao bì, theo cấu trúc sản phẩm và sự tiện dụng trong bảo quản và sử dụng) cũng phát triển mạnh mẽ Trên cơ sở đó, sản phẩm thực phẩm được phát triển theo khuynh hướng của hàng tiêu dùng Cơ sở khoa học chủ yếu của các phương pháp sản xuất này là các quy luật vật lý (tính chất cấu trúc, lưu biến của vật liệu)

Cảm quan

Hóa học

Hóa sinhHóa lý

Sinh họcVật lý

Khoa học về thực phẩm

Tính chất Biến đổi

Hình 1 : Sơ đồ tổng hợp về khoa học thực phẩm

Về thực chất khoa học thực phẩm là sự tổng hợp của các khoa học cơ bản là hóa học, sinh học và vật lý và và các khoa học trung gian là hóa lý, hóa sinh, cảm quan và có thể biểu diển theo sơ đồ (hình 1) :

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ QUÁ TRÌNH TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM :

Trước hết cần phân biệt rõ khái niệm công nghệ gia công và chế biến

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 cần yêu cầu của vật liệu hay của 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 phẩm

Thí dụ : Chế biến : Bột mì Mì sợi Gia công : Nhào bột, cán bột nhào, cắt sợi, hấp Chế biến : Thóc Gạo Gia công : làm sạch, phân loại, bóc vỏ, xát trắng

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

Nguyên liệu Sản phẩm Gia công 1 Gia công 2 Gia công 3

Hình 2 : sơ đồ mô tả khái niệm gia công và chế biến

Để phù hợp với mục đích sử dụng các phương pháp công nghệ, cần phải phân loại các phương pháp đó Có các quan điểm phân loại phương pháp công nghệ thực phâm sau đây :

2.1 Phân loại các phương pháp chế biến theo trình tự thời gian :

Chế biến nguyên liệu ban đầu đến thành phẩm cuối cùng tất nhiên 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 đây :

• Thu hoạch hay thu nhận nguyên liệu

• Bảo quản nguyên liệu tươi hoặc bán chế phẩm • Chế biến sản phẩm

• Bảo quản thành phẩm

• Xử lý thực phẩm trước khi sử dụng

Phương pháp phân loại công nghệ này chủ yếu phù hợp với việc tổ chức sản xuất

2.2 Phân loại các phương pháp chế biến theo trình độ sử dụng công cụ :

Các phương pháp công nghệ được phân loại theo mức độ tiếp xúc của con người vào sản phẩm tức là sự thay thế sức lao động của con người bằng công cụ máy móc Các phương pháp công nghệ đó 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 qúa trình, sau đó dẫn tới tác động tốt đến chất lượng sản phẩm

2.3 Phân loại các phương pháp chế biến theo sự sử dụng năng lượng :

Theo cách phân loại nầy, các quá trình công nghệ thực phẩm thường gặp là : • Các quá trình cơ học như nghiền ,sàng, xay xát

• Các quá trình nhiệt như đun nóng, làm nguội, nướng, rang, chiên • Các quá trình hóa sinh như sinh tổng hợp

2.4 Phân loại các phương pháp chế biến theo tính chất liên tục :

Theo cách phân loại nầy có các phương pháp : • Gián đoạn

• Bán liên tục • Liên tục

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

2.5 Phân loại các quá trình chế biến theo bản chất khoa học tự nhiên :

Theo quan điểm này người ta có thể kể đến các phương pháp công nghệ sau : • Các phương pháp vật lý :

- Các phương pháp cơ học như nghiền, sàng, phối trộn, - Các phương pháp nhiệt : Đun nóng, làm nguội, • Các phương pháp hóa ly : sấy, chưng cất, hấp thu • Các phương pháp hóa học : thủy phân, trung hòa, • Các phương pháp hóa sinh : ủ chín

• Các phương pháp sinh học : lên men

Phân loại theo cách này thể hiện được bản chất của phương pháp, tức là các qui luật tác đông đến vật liệu bằng các tác nhân kỹ 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 nầy sẽ dễ dàng tìm được cơ sở tối ưu hóa các quá trình đó

2.6 Phân loại các quá trình chế biến 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 có lợi và giảm có hại Trên cơ sở đó các quá trình chế biến có thể phân loại như sau :

• Chuẩn bị : bao gồm các phương pháp chằm biến đổi nguyên liệu hay bán chế phẩm, chằm đạt được các thông số thuận lợi cho các phương pháp hay các quá trình tiếp theo Phần lớn các phương pháp này tuân theo các qui luật vật lý như các quá trình làm

• Khai thác : bao gồm các phương pháp chằm làm giàu các chất có giá trị dinh dưỡng trong thực phẩm như : ép, chưng cất

• Chế biến : Bao gồm các phương pháp nhằm 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

• Bảo quản : bao gồm các phương pháp chằm làm giảm đến mức thấp nhất sự hao hụt các chất có giá trị dinh dưỡng như các quá trình lạnh đông, thannh trùng, tiệt trùng

• Hoàn thiện : bao gồm các phương pháp có hình thức hay bao bì thích hợp cho người sử dụng như các quá trình chiết chai, đóng hộp, dán nhãn

Hai phương pháp phân loại các quá trình công nghệ thực phẩm theo bản chất khoa học tự nhiên và theo mục đích công nghệ có tính chất tích hợp và được biểu thị trong bảng 1

3 TRANG BỊ KỸ THUẬT TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM :

3.1 Chức năng các trang bị kỹ thuật :

Khi sử dụng các trang thiết bị cần quan tâm trước tiên đến chức năng của thiết bị đó các chức năng chủ yếu đó là :

• Tiến hành các quá trình công nghệ bằng các trang thiết bị được chuyên môn hóa hay các thiết bị vạn năng Vì sản phẩm thực phẩm có nhiều 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 bị kỹ thuật Thường trong công nghệ thực phẩm nên sử dụng các thiết bị có thể sử dụng được cho nhiều loại nguyên vật liệu khác nhau và các thiết bị nhiều tính năng Thí dụ: máy rửa có thể sử dụng được cho nhiều loại củ, quả khác nhau

• Tiến hành kiểm tra hay điều khiển các quá trình công nghệ bằng các phương tiện, dụng cụ đo các thông số kỹ thuật như nhiệt độ, áp suất, thời gian bằng các hệ thống điều khiển tự động hay bán tự động

Bảng 1 : phân loại các quá trình theo bản chất khoa học tự nhiên và theo mục đích của quá trình

Phân loạicác quá trình theo mục đích công nghệ Phân loại các quá trình theo qui luật

khoa học tự nhiên Chuẩn bị Khai thác Chế biến Bảo quản Hoàn thiện¾ Các quá trình vật lý

♦ Các quá trình cơ học : - Làm sạch

- Phân chia - Phối chế - Định hình - Bài khí

♦ Các quá trình cơ học : - Làm nguội

- Làm lạnh đông - Đun nóng - Nấu chín - Hấp - Chiên - Nướng

x x x x

x x x x x x x

x x x

x x x x x

x x x x x x x x

x x

¾ Các quá trình hóa lý - Chưng cất - Cô đặc - Làm khô - Hấp phụ - Trích ly

x

x x x x x

x x x x

x x x ¾ Các quá trình hóa học

- Thủy phân - Acid hóa - Ướp muối - Nhuộm màu

x

x x x x

x x

x ¾ Các quá trình hóa sinh & sinh học

- Ủ chín - Lên men - Sát trùng

x x x

x x

x x

x x x

3.2 Vật liệu chế tạo thiết bị :

Một đặc điểm quan trọng của thực phẩm chế biến là sự cần thiế phải bảo vệ các chất có hoạt tính sinh học như các enzym, vitamin, các hợp chất polyphenol các chất này lại rất dễ bị biến đổi khi tiếp xúc với môi trường và tiếp xúc với các dụng cụ chế biến Mặc khác, do yêu cầu vệ sinh cao trong quá trình sản xuất tức là tránh sự nhiễm của vi

sinh vật vào sản phẩm hoặc sự nhiễm của các kim loại, các tạp chất từ bao bì, dụng cụ 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, chế biến thực phẩm, người ta thường sử dụng các vật liệu là chất dẻo, vật liệu có tráng men và đặc biệt là thép không gỉ (inox) ở các bộ phận tiếp xúc với thực phẩm

3.3 Về phương diện chế tạo thiết bị :

Dụng cụ công nghệ thực phẩm cần đặc biệt lưu ý tới điều kiện của người lao động là sự thuận tiện trong thao tác và phù hợp với khí hậu

3.4 Tính liên tục của dây chuyền sản xuất :

Trong các lĩnh vực trên, việc cơ giới hóa hay bán cơ giới hóa và tiến tới tự động hóa các quá trình chế biến thực phẩm bao giờ cũng là một nhiệm vụ quan trọng và thường xuyên 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 nên một số quá trình phải tiến hành bằng thủ công chưa có máy móc dụng cụ nào thay thế được như các quá trình : bóc vỏ chuối, xếp một số thực phẩm vào hộp

4 VẤN ĐỀ TỔ CHỨC KINH TẾ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Các yếu tố cơ bản trong quá trình tái sản xuất là : sức lao động, đối tượng lao động và công cụ lao động

4.1 Về phương diện sức lao động :

Sự chuyên môn hóa và tổ chức lao động trong ngành công nghiệp thực phẩm rất khác nhau, tùy thuộc vào sự khác nhau về nguyên liệu và sản phẩm số lượng sức lao động phụ thuộc vào trình độ cơ giới hóa và tự động hóa

Trong ngành công nghiệp thực phẩm cũng như các ngành công nghiệp khác lĩnh vực khoa học - tổ chức lao động đã tập trung phát triển theo các hướng như sau :

- Tăng năng suất lao động và giảm chi phí lao động bằng cách cơ giới hóa hay tự động hóa Trong chế biến thực phẩm vấn đề này thường được tập trung vào giải quyết cho các quá trình vận chuyển, chuẩn bị và hoàn thiện

- Cải tiến điều kiện lao động bằng các biện pháp bảo hộ lao động chống lại hiện tượng mệt mỏi của người lao động vì nóng ẩm, ồn và đồng thời thực hiện các biện pháp vệ sinh trong sản xuất

- Điều hòa phân phối hợp lý sức lao động phụ thuộc vào tính chất thời vụ của sản xuất thực phẩm

4.2 Về phương diện đối tượng lao động :

Muốn sản xuất sản phẩm thực phẩm phải có nguyên liệu chính và nguyên liệu phụ Muốn đạt được hiệu quả cao trong sản xuất, tổ chức cung cấp và sử dụng vật tư phải thực hiện hai nhiệm vụ cơ bản là :

- Sử dụng tổng hợp các biện pháp để giảm chi phí nguyên vật liệu đến mức thấp nhất chằm giảm giá thành của một đơn vị sản phẩm

- Đảm bảo sự liên tục của quá trình tái sản xuất

Để thực hiện hai nhiệm vụ trên cần phải tiến hành các biện pháp như sau :

- Ôøn định việc thay thế và cung cấp nguyên vật liệu Đối với ngành công nghiệp thực phẩm phải đặc biệt chú ý tới tính thời vụ như trong chế biến lương thực, rau quả, đường Ở đây việc bảo quản nguyên liệu, hay bán chế phẩm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

- Tiêu chuẩn hóa nguyên liệu và sản phẩm, đồng thời tăng cường sử dụng các hệ thống kiểm tra chất lượng

- Tận dụng triệt để nguyên liệu

- Sử dụng các kết cấu tiết kiệm vật liệu trong xây dựng cơ bản, chế tạo thiết bị và trong tổ chức qui trình, đồng thời sử dụng các phương tiện hiện đại

4.3 Về công cụ lao động :

Tức là công cụ sản xuất, bao gồm các loại trang thiết bị máy móc và phương tiện vận chuyển Trong vấn đề này phải luôn tính đến hiệu quả đều tư của việc thay đổi trang bị kỹ thuật Vì vậy, trong nhiều trường hợp trong cùng một đơn vị sản xuất người ta đồng thời sử dụng các loại thiết bị máy móc có trình độ hiện đại khác nhau