TIỂU LUẬN QUÁ TRÌNH ĐUN NÓNG IUH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HỒ CHÍ MINH

Tiểu luận môn các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm quá trình đun nóng do thầy Nguyễn Đắc Trường hướng dẫn iuh trường đại học công nghiệp Hồ Chí Minh tọa lạc tại đường Nguyễn Văn Bảo Viện sinh học và thực phẩm

Q TRÌNH ĐUN NĨNG I- Bản chất q trình đun nóng 1.1 Đun nóng gì? Đun nóng trình làm tăng nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ cuối cho trước Là trình truyền nhiệt dẫn nhiệt đối lưu nhiệt 1.2 Sự chênh lệch nhiệt độ trình đun nóng Nhiệt độ ban đầu (tbđ) thuờng nhiệt độ mơi trường khơng khí chung quanh Nhiệt độ cuối (tc) phụ thuộc vào mục đích q trình tính chất vật liệu, thường xác định từ trước Chênh lệch nhiệt độ cuối nhiệt độ ban đầu luôn đại lượng lớn 0: t = tc – tbđ > không phụ thuộc vào phương pháp thực 1.3 Mục đích - Mục đích chuẩn bị: thực tế q trình đun nóng nhằm chuẩn bị cho q trình khác - Mục đích khai thác: tăng hiệu suất thu nhận sản phẩm từ loại nguyên liệu - Mục đích chế biến: nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi cấu trúc, tính chất,… làm cho chất lượng nguyên liệu bị biến đổi làm cho xấu tốt lên - Mục đích bảo quản: làm hoạt tính enzyme có ngun liệu, ngăn ngừa biến đổi xấu,… - Mục đích hồn thiện: số loại thực phẩm thường tồn dạng bán thành phẩm phải gia nhiệt để sản phẩm chín sử dụng 1.4 Yêu cầu thiết bị - Về cấu tạo: phải đủ dung tích cơng suất, đảm bảo suất dây chuyền, có diện tích truyền nhiệt thích hợp, có thiết bị khốy đảo làm tăng hệ số K - Vật liệu làm thiết bị phải có hệ số truyền nhiệt cao, không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, tốn lượng - Thiết bị phải cấu tạo thuận lợi cho việc thao tác vận hành , có đầy đủ thiết bị kiểm tra, bảo đảm an toàn lao động II- Các yếu tố ảnh hưởng 2.1 Nhiệt độ Tuỳ theo nguyên liệu giá trị mong muốn người dùng nhanh hay chậm, ngắn hay dài q trình đun nóng mà ta điều chỉnh nhiệt độ thích hợp Tuy nhiên nhiệt độ cao thời gian dài tổn thất đến giá trị dinh dưỡng 2.2 Thời gian Trong trình đun nóng, thời gian yếu tố tác động trực tiếp định giá trị dinh dưỡng thực phẩm Ngồi mục đích vơ hoạt hố enzyme, cịn phải đảm bảo đến chất lượng sản phẩm Nên điều quan trọng tuỳ theo cấu trúc thực phẩm mà ta điều chỉnh thời gian phù hợp trình đun nóng, tránh đun dài để hạn chế ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng đảm bảo chất lượng sản phẩm cho người tiêu dùng 2.3 Vật liệu môi trường chất tải Tuỳ theo nguyên liệu mục đích sử dụng mà ta chọn vật liệu( nước, khí nóng, chất đốt hữu cơ, chất tải nhiệt…) cho phù hợp, an toàn trách cháy nổ trình đun nóng, hạn chế tổn thất chi phí 2.4 Loại nguyên liệu Ảnh hưởng nguyên liệu mặc kích thước, cân nặng mà ta điều chỉnh phù hợp với độ gia nhiệt hay chọn phương thức gia nhiệt thích hợp 2.5 Thiết bị Có vai trị lớn q trình đun nóng Nó đóng vai trị then chốt để đạt kết mong muối q trình đun nóng cần chọn thiết bị phù hợp Ví dụ q trình đặc ta chọn thiết bị hở, trình lỏng ta chọn thiết bị đóng… III- Các biến đổi 3.1 Biến đổi vật lý ( nhiệt, trạng thái, thể tích) - Biến đổi nhiệt độ : đạt nhiệt độ bằng, trình truyền nhiệt vào tâm phụ thuộc nhiều vào chiều dày thực phẩm hệ số truyền nhiệt thực phẩm - Biến đổ thể tích : với ngun liệu có cấu trúc xốp ví dụ loại rau chần luộc Với nguyên liệu có trạng thái rắn đặc ngược lại, thể tích chúng tăng lên đun nóng sản phẩm thịt - Biến đổi khối lượng : giảm trình bay 3.2 Biến đổi hoá học Tăng nhiệt độ làm: - Tăng độ hòa tan độ nhớt chất lỏng - Tạo nên chuyển pha thực phẩm: lỏng sang hơi, rắn thăng hoa - Làm tăng tốc độ trình thủy phân: tạo nên chất màu mùi xuất - Tăng nhiệt độ thực phẩm kéo theo phản ứng hóa học : phản ứng tạo màu caramen hóa phản ứng nước đường, phản ứng melanoldin đường khử axit amin, phản ứng tạo màu quinonamin phản ứng octoquinon axit amin - Các phản ứng tạo màu diễn nhanh chóng tăng nhiệt độ q trình gia nhiệt tận dụng để tạo giá trị cảm quan cho thực phẩm - Tốc độ tăng nhiệt ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxyhoa , phản ứng tạo màu chất tạo màu chất • Ví dụ: đung nóng khoai tây , đun nóng chậm khoai tây , tảo , lễ đen enzyme poliphenoloxydaza hoạt động lâu , phản ủng nhiều - Do tác động tương hỗ chlorophyl với acid chứa dung dịch tế bào rau - Thời gian đun nóng lâu chlorophyl chuyền thành pheophyun vàng nhiều - Các loại rau có hàm lượng acid cao thícàng dễ bị biến đổi mạnh nhanh đun nấu 3.3 Biến đổi sinh hoá vi sinh Cấu trúc tế bào : bị phá vỡ , tế bào bị nén chặt lại Cảm quan : Màu sắc thực phẩm thay đổi : trình chắn làm ổn định màu sắc , làm hoạt tính enzyme Mùi vị : làm mùi tự nhiên , tạo nên chất thơm làm tăng giá trị cảm quan làm mùi cá , tạo nên mùi thơm thịt , làm mùi ngái đậu nành,… IV- Phương pháp thực hiện: 4.1 Trực tiếp: Đun nóng trực tiếp chất tải nhiệt( nước) tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm Tốc độ truyền nhiệt cao, nhiệt độ tăng lên nhanh chóng Đưa thêm lượng nước ngưng tụ vào thực phẩm -> dùng trường hợp cho phép pha lỗng thực phẩm cần đun nóng Hình 4.1 : thiết bị đun nóng phun trực tiếp Đun nóng nước trực tiếp: - Phương pháp dùng nước sục thẳng vào lòng chất lỏng cần đun nóng, nước ngưng tụ trộn lẫn với chất lỏng, cách nhiệt cho chất lỏng: + Van chiều (5) không cho chất lỏng ngược trở lại trường hợp áp suất ống thấp áp suất khí + Mở van phụ (4) để tháo ngưng tích tụ ống dẫn trước đun nóng - Thiết bị đun nóng loại sủi bọt dùng vừa đun nóng vừa khuấy trộn chất lỏng Quy trình hoạt động: + Hơi từ ống vào, qua ống phun hình xoắn ốc vòng tròn ống thẳng song song với lỗ nhỏ đặt nằm đáy bể chứa lỏng + Hơi nước phun bể có tác dụng khuấy trộn  Hai thiết bị làm việc gây tiếng động ta nên dùng thiết bị đun nóng khơng có tiếng động Quy trình hoạt động: + Lắp thêm loa đầu ống dẫn + Hơi phun đầu ống dẫn với vận tốc lớn áp suất tĩnh loa giảm xuống, chất lỏng bên loa ập vào loa vừa pha trộn với luồng phun vừa làm tắt tiếng động  Ưu điểm: - Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp  Nhược điểm: - Phải đưa thêm lượng nước ngưng tụ vào chất lỏng cần đun ( pha lỗng chất lỏng cần đun ) - Do phương pháp dùng trường hợp cho phép pha lỗng chất lỏng khơng có phản ứng xảy chất lỏng nước Phương trình cân nhiệt lượng: D×I + G2×C2×t2d = D×C2.t2c + G2×C2×t2c+ Qtt×T Lượng cần thiết: D= 4.2 Gián tiếp: - Đun nóng gián tiếp: ( nồi đựng hai vỏ ): thực phẩm cần đun nóng chứa nồi, lắp thêm cánh khuấy Hơi nóng vào khoảng không gian hai lớp vỏ nồi Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt thường khơng lớn ( không 10 m2 ) Áp xuất đốt không 10 atm Hệ số truyền nhiệt 300 – 1800J/m2s độ C - Có phương pháp đun nóng nước gián tiếp phương pháp đun nóng, chất lỏng có tường ngăn cách Nhiệt từ truyền qua tường để cung cấp cho chất lỏng Được thực nhiều loại thiết bị có cấu tạo khác như: thiết bị có vỏ bọc ngoài, loại ống xoắn, loại ống trùm, … Hơi nước sau cách nhiệt cho chất lỏng qua tường ngưng tụ lại thành nước ngưng, chảy từ thiết bị theo đường ống riêng - Ngồi cịn đun nóng lị điện trở đốt nóng gián tiếp, lị điện cảm ứng, đun nóng chất tải nhiệt đặc biệt, dầu khoáng,… V- Vấn đề thiết bị 5.1 Phân loại: 5.1.1 Thiết bị đun nóng hai vỏ làm việc gián đoạn: Đây loại thiết bị làm việc áp suất thường Thường dùng để đung nóng nước, loại dung dịch dùng để trần ( dùng dịch muối, dung dịch axit nitric… ), dung dịch để rót vào hộp (dung dịch đường, nước pha, …), sản xuất bia… chất tải nhiệt nước bão hoà, truyền nhiệt gián tiếp Gồm hai loại: - Thiết bị hở có khơng có cánh khuấy - Thiết bị kín có khơng có cánh khuấy  Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng - Sử dụng cho nhiều loại sản phẩm  Ngược điểm: - Áp suất thấp, phân bố nhiệt không - Bề mặt truyền nhiệt không lớn, nên thời gian đun lâu - Làm việc gián đoạn 5.1.2 Thiết bị đun nóng hai vỏ làm việc liên tục ( áp suất thường ): Thường sử dụng để đun nóng dung dịch có độ nhớt lớn Đây loại thiết bị làm việc liên tục có suất lớn 5.1.3 Thiết bị đun nóng kiểu ống: Mục đích để đun ngóng loại nước loại rau nghiền nhỏ Thiết bị làm việc liên tục Gồm hai loại: - Thiết bị đun nóng kiểu ống trùm Ưu điểm: cấu gọn, chắn, bề mặt truyền nhiệt lớn - Thiết bị đun nóng kiểu ống bọc ống Ưu điểm: hệ số truyền nhiệt lớn tạo tốc độ lớn hai chất tải nhiệt, chế tạo đơn giản Nhược điểm: cồng kềnh, giá thành cao tốn nhiều kim loại, khó làm khoảng khơng hai ống 5.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc: 5.2.1 Thiết bị đun nóng hai vỏ làm việc gián đoạn: a Cấu tạo: - Sơ đồ nguyên tắt thiết bị đun nóng hai vỏ Hình 4.2.1 : Thiết bị đun nóng vỏ khơng có cánh khuấy - Cấu tạo bình ngưng tụ: Thiết bị có vỏ bên tiếp xúc với thực phẩm nên chế tạo thép không rỉ, thép có men chống ăn mịn, cịn vỏ ngồi làm thép hay gang, thường bọc lớp cách nhiệt b Nguyên tắc làm việc: - Hơi nước theo van vào phòng (1) truyền nhiệt cho sản phẩm qua bề mặt trao đổi nhiệt (4), khí khơng ngưng xử định kì theo van (2), nước ngưng tháo qua van xả nước ngưng qua bình ngưng (5) - Bình ngưng tụ (5) làm việc sau: Khi thân (3) tập trung lượng nước ngưng phao (2) nối liền với van thoát (4) nâng lên theo hướng vào cốc (1) lỗ thoát mở để tháo nước ngưng Khi tháo phần nước ngưng ngồi phao hạ xuống đậy kín lỗ tháo khơng cho khỏi ống tháo - Để tăng cường khả truyền nhiệt đun nóng đều, sử dụng thiết bị đun nóng hai vỏ có cánh khuấy, dạng cánh khuấy có cấu tạo khác phụ thuộc vào lỗi sản phẩm cần đun nóng thiết bị 5.2.2 Thiết bị đun nóng hai vỏ làm việc liên tục ( áp suất thường ): a Cấu tạo: Hình 4.2.2: Thiết bị đun nóng vỏ làm việc liên tục b Nguyên tắc làm việc: Thiết bị có cấu tạo dựng hình trụ nằm, gồm hai vỏ (1) (2) hệ nắp (3) tháo mở Hơi cấp vào qua van (9) vào khoảng không (6) trụ rỗng (4) để đun nóng, nước ngưng tháo qua van tháo ngưng (10) Dung dịch vào cửa nập (7) nhờ cánh xoắn (5) chuyển dần vào thiết bị, sau đun nóng sản phẩm tháo theo cửa (8) 5.2.3 Thiết bị đung nóng kiểu ống: 5.2.3.1 Thiết bị đun nóng kiểu ống trùm: a Cấu tạo: Cửa sản phẩm vào Cửa sản phẩm Đường vào Van xả nước ngưng Xả khí khơng ngưng Ống truyền nhiệt Khoảng không Lớp học cách nhiệt Chân đế 10.Nắp thiết bị b Nguyên tắc làm việc: - Sản phẩm vào cửa (1) dích dắc ống (6) sau đun nóng cửa (2) - Hơi cấp vào theo đường ống (3) phân bố vào khoảng không (7) truyền nhiệt cho ống (6), nước ngưng xử theo van (4), cịn khí khơng ngưng xả định kì theo van (5) - Thiết bị bọc cách nhiệt (8), tựa tên giá đỡ (9) - Nắp thiết bị (10) tháo lắp để vệ sinh ống cần - Thường chiều dài ống L=2m, vận tốc sản phẩm = 0,2:0,3 m/s - Cách chia ngăn thiết bị ống trùm: Khi cần tăng tốc độ chất tải nhiệt để tăng hiệu truyền nhiệt, người ta chia thiết bị làm nhiều ngăn 5.2.3.2 Thiết bị đun nóng ống bọc ống : a Cấu tạo: Hình 4.2.3.2: Thiết bị đun nóng kiểu ống bọc ống Cửa sản phẩm vào Cửa sản phẩm Ống truyền nhiệt Cửa vào Khoảng không Xả nước ngưng b Nguyên tắc làm việc: - Đây loại thiết bị làm việc liên tục, sản phẩm ngược chiều Sản phẩm bơm vào cửa (1) ống truyền nhiệt (3), sau đun nóng cửa (2) - Hơi vào theo ống (4) phân bố vào khoảng không (5) bọc quanh ống truyền nhiệt (5) Nước ngưng xả theo van xả nước ngưng (6) VI- Tổng kết Với trình phản ứng thuận cách thuận lợi q trình đun nóng ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp nhằm mục đích chuẩn bị, khai thác chế biến CNTP đáp ứng nhu cầu thực tiễn ... Thiết bị Có vai trị lớn q trình đun nóng Nó đóng vai trị then chốt để đạt kết mong muối q trình đun nóng cần chọn thiết bị phù hợp Ví dụ trình đặc ta chọn thiết bị hở, q trình lỏng ta chọn thiết... phép pha loãng thực phẩm cần đun nóng Hình 4.1 : thiết bị đun nóng phun trực tiếp Đun nóng nước trực tiếp: - Phương pháp dùng nước sục thẳng vào lịng chất lỏng cần đun nóng, nước ngưng tụ trộn lẫn... lại trường hợp áp suất ống thấp áp suất khí + Mở van phụ (4) để tháo ngưng tích tụ ống dẫn trước đun nóng - Thiết bị đun nóng loại sủi bọt dùng vừa đun nóng vừa khuấy trộn chất lỏng Quy trình