Nghiền là quá trình chia nhỏ vật liệu rắn thành những vật thể nhỏ hơn. Quá trình nghiền các vật liệu to còn gọi là đập. Quá trình nghiền các vật liệu nhỏ còn gọi là xay.
Đập- nghiền là quá trình cơ học làm cho kích thước hạt rắn nhỏ lại để tăng bề
mặt riêng, tạo điều kiện tôt cho quá trình hòa tan, quá trình truyền nhiệt, chuyển khối và quá trình phản ứng hóa học [10].
Sàng là quá trình cơ học để phân loại hạt nhằm tạo được sản phẩm có cỡ hạt
Quá trình đập nghiền được đặc trưng bằng độ nghiền i, là tỷ lệ giữa kích thước của cục vật liệu trước và sau khi nghiền (đặc trưng bằng đường kính hạt)
d D i =
Trong đó: D- Đường kính cục vật liệu trước khi nghiền, mm d- Đường kính hạt vật liệu sau khi nghiền, mm
Thường kích thước này được xác định bằng kích thước của lỗ sàng khi phân
loại. Dựa vào mức độ nghiền phân loại hạt.
Bảng 2.11: Phân loại hạt [10]. Mức độ nghiền D (mm) D (mm) I Nghiền thô 1500- 300 300- 100 2- 6 Nghiền trung bình 300- 100 50- 10 5- 10 Nghiền nhỏ 50- 10 10- 2 10- 50 Nghiền mịn 10- 2 2- 75.10-3 100 Nghiền keo 10- 75.10-3 75.10-3- 10-4 - 2.5.2. Phương thức đập nghiền [10].
Khi đập nghiền vật liệu sẽ nóng lên và tiêu tốn 90% công sử dụng. Quá trình làm gãy vật liệu có thể thay đổi bất lợi, hoặc sự biến dạng giống như quá trình hòa tan. Công tiêu thụ lớn hơn khi vật liệu cứng. Vì vậy cho quá trình đập nghiền người ta cần một tiêu chuẩn để dánh giá, dựa trên cơ sở của chất lượng và hiệu quả kinh kế.
Cho quá trình đập nghiền, người ta phân thành: Chèn ép, đập bổ, chà xát theo
3 cơ chế tác dụng:
- Tác dụng của 2 bề mặt vật cứng: Từng vật liệu hoặc khối vật liệu bị chèn giữa 2 bề mặt nghiền. Năng lượng tiêu hao phụ thuộc vào công làm di chuyển bề mặt nghiền.
- Tác dụng chèn khi vật chuyển động tự do trên bề mặt nghiền: Khi vật chuyển
động trên bề mặt nghiền hoặc chuyển động ngược chiều với môi trường hoặc chuyển
động như không khí hoặc chất lỏng sẽ chịu một lực nén lực này khác với lực đập. Theo tác dụng này công đập nghiền phụ thuộc vào động năng của vật thể, tức phụ thuộc vào vận tốc chuyển động tương đối giữa vật thể và bề mặt tác dụng.
- Tác dụng đập của sóng do môi trường lỏng hoặc khí: Tác dụng này chỉ cho khi nghiền ướt.
Bảng 2.12: Phân loại lực thích hợp ứng cho từng vật liệu nghiền. Cấu trúc vật liệu Đập Chèn, ép Chà xát Va, chạm Bổ, xẻ Rất cứng Thích hợp Thích hợp Cứng bình thường Thích hợp Thích hợp Có giới hạn Thích hợp Mềm Có giới hạn Thích hợp Thích hợp Thích hợp Thích hợp Giòn Thích hợp Thích hợp Có giới hạn Thích hợp Đàn hồi Có giới hạn Thích hợp Dẻo Thích hợp Sợi Có giới hạn Có giới hạn Có giới hạn Thích hợp Không bền nhiệt Thích hợp Có giới hạn 2.5.3. Các thiết bị nghiền.
Máy nghiền búa M250
Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu đi vào buồng nghiền theo phương tiếp tuyến. Dưới tác dụng của búa quay và các tấm đập, nguyên liệu sẽ bị vỡ nhỏ bằng lực va đập, ma sát. Hạt có kích thước nhỏ hơn lỗ mặt sàng sẽ thoát ra. Hạt có kích thước lớn tiếp tục được nghiền trong buồng nghiền. Độ nhỏ của vật liệu phụ thuộc kích thước lỗ sàng, tốc độ búa. Nếu nghiền mịn thì dùng quạt hút sản phẩm ra.
Cấu tạo: Búa được gắn trên các đĩa. Trong buồng nghiền đặt một sàng hình bán nguyệt có đường kính 250mm. Bột nghiền lọt qua sàng xuống đáy buồng nghiền và được quạt hút vào túi bột đểđưa ra ngoài.
Tốc độ quay của trục nghiền 3000 vòng/phút với kích thước mắt sàng 0,1 - 0,15mm. Năng suất máy phụ thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu đem nghiền.
Ưu điểm: Mức độ nghiền cao, nghiền vạn năng, dể vận hành.
Nhược điểm: Ồn ào, nhiều bụi, dao búa chóng mòn, hay rách mặt sàng.
Ứng dụng: nghiền nhỏ và trung bình, nghiền khô.
Máy nghiền bi
Nguyên lý hoạt động: Là loại máy sản xuất tại Đài Loan. Khi nguyên liệu được
đưa vào thùng quay trong đó có nạp bi. Dưới tác dụng của lực ly tâm sinh ra khi thùng quay, các viên bi sẽ bị áp sát vào thùng, sẽ sinh lực ma sát nâng bi lên tới độ cao, sau đó do trọng lượng bản thân, bi sẽ rơi xuống, lớp vật liệu nghiền nhỏ bằng lực va đập và chà
sát của các viên bi. Với bi thanh thì các thanh quay xung quanh nó mà không rơi xuống.
Cấu tạo: Máy nghiền cấu tạo gồm thùng rỗng hình trụ trong, được đặt trên các gối đỡ. Bên trong thùng đựng bi nghiền và vật liệu nghiền. Thùng nghiền quay (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
được là nhờ hệ thống truyền động đai. Kích thước mắt sàng 0,18 - 1,10mm.
Ưu điểm: Năng suất cao, sản phẩm mịn, đồng đều.
Nhược điểm: Ồn ào, cồng kềnh, tiêu tốn năng lượng khi chạy không tải cao.
Ứng dụng: để nghiền mịn các vật liệu khô hoặc ướt.
Máy xay
Ưu điểm: Cấu tạo đươn giản, gọn, năng suất cao, làm việc chắc chắn, tin tưởng. Nhược điểm: Các bộ phận bị bào mòn nhanh, nhiều bụi và tiêu tốn năng lượng.
PHẦN 3
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng và nguyên vật liệu nghiên cứu
3.1.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu chính: Hàu Thái Bình Dương được nuôi ở Cát Bà, Hải Phòng và Vân Đồn, Quảng Ninh
Các nguyên liệu phụ bao gồm: Gạo nếp, đậu tương, đậu xanh, đậu tương. Mỗi nguyên liệu phục vụ thí nghiệm đều cùng một lô thu mua cùng một thời điểm. Trước khi sử dụng thì được bảo quản trong điều kiện khô ráo và bao kín để tránh bị vi sinh hại xâm nhập.
Phụ gia bao gồm: Đường, muối, hương vani. Các nguyên liệu được bảo quản trong điều kiện khô ráo, thoáng mát và tránh bịẩm.
3.1.2. Hóa chất
Dung dịch NaOH 0.1N, dung dịch HCl 0.1N, dung dịch Na2CO3 2%, dung dịch Polin Dung dịch glucose, axit dinitrosalisylic (DNS), NaOH 2N, muối sodium potassium tartrat
3.1.3. Thiết bị
Máy đo quang phổ UV-VIS
Máy quang phổ UV - VIS vận hành trên cơ sởđo độ hấp thụ ánh sáng đặc trưng cũng như độ truyền quang ở các bước sóng khác nhau, nhờđó kết quả thu được nhanh và chính xác, đặc biệt là việc ứng dụng thiết bị trong ngành đồ uống để xác định thành phần vi lượng cũng như các chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm.
Máy quang phổ UV - VIS được ứng dụng để xác định độ màu của nguyên liệu cũng như bia thành phẩm, thành phần đạm amin, đường khử, hàm lượng β-glucan, polyphenol, hàm lượng chất đắng và diacetyl... Ngoài ra, người ta còn sử dụng phương pháp so màu trong phân tích các kim loại nặng như Cr, As, Zn, Al, Hg,…
Máy sấy bơm nhiệt
Nguyên lý hoạt động: Không khí được quạt hút, hút vào dàn lạnh và được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ đọng sương nên ẩm sẽ ngưng tụ và tách ra khỏi không khí.
Độ ẩm của không khí giảm xuống nhưng do nhiệt độ cũng giảm nên độ ẩm tương đối của không khí sau dàn lanh cao. Không khí tiếp tục dược quạt hút về phía dàn nóng và được gia nhiệt nên độẩm không khí giảm mạnh. Sau đó không khí được đưa về buồng sấy, hấp thụ ẩm của vật sấy. Độ ẩm tương đối của không khí tăng và không khí được hút về dàn lạnh. Chu chình cứ thế nặp lại và tiếp tục.
Cấu tao: Máy sấy bơm nhiệt gồm có buồng sấy và hệ thống máy lạnh nén gồm các thiết bị chính như là: máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi tạo thành chu trình tuần hoàn kín của tác nhân lạnh.
Máy nghiền búa M250 Máy nghiền bi
Máy xay
3.1.4. Dụng cụ
Cân phân tích, bếp điện, cân, thìa, khay xốp, bát, cốc, cối, chày…
3.1.5. Bao bì để bao gói sản phẩm
Sử dụng loại bao bì PE ( Polyethylen)
3.1.6. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Địa điểm nghiên cứu
Trung tâm Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm Hà Nội Địa chỉ: Khu nhà A4, Đền Lừ 2, Hoàng Mai, Hà Nội.
Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 12/2013 tới tháng 5/2014
3.2. Nội dung nghiêng cứu
- Nghiên cứu xác định chất lượng của Hàu để chế biến bột dinh dưỡng từ Hàu Thái Bình Dương.
- Nghiên cứu xác định các thông số trong công đoạn nghiền Hàu nhằm đảm bảo độ mịn cho bột dinh dưỡng để hạn chế tổn thất.
+ Nghiên cứu thiết bị nghiền.
+ Nghiên cứu xác định kích thước bột Hàu phù hợp để chế biến bột dinh dưỡng. - Nghiên cứu xác định các thành phần dinh dưỡng trong bột Hàu
- Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu cho mục đích tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng.
- Nghiên cứu xây dựng quy trình chế biến bột ding dưỡng từ Hàu Thái Bình Dương. - Xác định các chỉ tiêu vi sinh trong sản phẩm bột ding dưỡng từ Hàu Thái Bình Dương.
- Đánh giá chi phí chế biến sản phẩm.
3.3. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Xác định loại Hàu Thái Bình Dương cho chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng
Tiến hành xác định chất lượng của nguyên liệu Hàu thông qua các chỉ tiêu sau: Chỉ tiêu vật lý: Kích thước, khối lượng con Hàu
Chỉ tiêu hóa học: hàm lượng protein, hàm lượng gluxit, hàm lượng chất khô hòa tan. Từ các kết quả thu được xác định được chất lượng của nguyên liệu đưa vào chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng.
Thí nghiệm 2: Xác định biện pháp nghiền phù hợp nhằm tạo ra bột hàu có
độ mịn theo yêu cầu và hạn chế tổn thất
Tùy từng loại và đặc tính của nguyên liệu, yêu cầu của sản phẩm mà có các chế độ nghiền khác nhau (nghiền thô, nghiền tinh...). Tiến hành khảo sát một số phương pháp làm nhỏ như máy xay, máy nghiền búa, nghiền bi. Trên cơ sở xác định chất lượng của sản phẩm bột như màu sắc, mùi, vị, độ mịn ≤ 0,6mm, tỷ lệ thu hồi sản phẩm để lựa chọn phương pháp làm nhỏ thích hợp.
Công thức CT1 CT2 CT3
Loại máy nghiền Máy xay Nghiền búa Nghiền bi
Thí nghiệm 3: Xác định kích thước của bột Hàu sau khi nghiền
Tùy vào từng loại, và đặc tính của nguyên liệu, yêu cầu của sản phẩm mà có kích thước của bột khác nhau (0,6mm; 0,3mm; 0,15mm…). Tiến hành khảo sát một số kích thước của lỗ rây như 0,6mm và 0,3mm. Trên cơ sở xác định chất lượng của sản phẩm bột như màu sắc, mùi, vị, độ mịn, tỷ lệ thu hồi, độ hòa tan của sản phẩm để lựa chọn kích thước của lỗ rây thích hợp.
Công thức CT4 CT5
Kích thước lỗ rây (mm) 0,6 0,3
Thí nghiệm 4: Xác định tỷ lệ phối trộn của nguyên liệu cho mục đích chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng (bột Hàu, bột đậu tương, bột gạo, bột đậu xanh, gia vị)
Dựa vào bảng thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu, công thức phối trộn sản phẩm sẽ được tính toán để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của người tiêu dùng. Ngoài việc tính sao cho tỷ lệ nguyên liệu đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng còn chú ý tới màu sắc, mùi, vị, độ sánh của bột,…Từ việc tính toán và các yêu cầu đặt ra tôi đưa ra các công thức như sau: Thí nghiệm 4.1: Xác định tỷ lệ bột hàu CT Nguyên liệu(%) CT 20 CT21 CT22 CT23 Hàu 3 4 5 7 Đậu tương 15 15 15 15 Gạo 60 60 60 60 Đậu xanh 12 12 12 12 Đường 8 8 8 8
Thí nghiệm 4.2: Xác định hàm lượng bột đậu tương đểđáp ứng hàm lượng protein và hàm lượng lipit trong bột dinh dưỡng.
Sau khi xác định được tỷ lệ của bột hàu, tiếp tục nghiên cứu tỷ lệ bột đậu tương.
CT Nguyên liệu(%) CT 20 CT21 CT22 CT23 Đậu tương 19 17 15 13 Gạo 60 60 60 60 Đậu xanh 12 12 12 12 Đường 8 8 8 8 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thí nghiệm 4.3: Xác định hàm lượng bột gạo đểđáp ứng lượng gluxit theo tiêu chuẩn của bột dinh dưỡng.
Sau khi xác định được tỷ lệ của bột hàu và tỷ lệ bột đậu tương tiếp tục nghiên cứu tỷ lệ bột gạo. CT Nguyên liệu(%) CT 20 CT21 CT22 CT23 Gạo 55 60 65 70 Đậu xanh 12 12 12 12 Đường 8 8 8 8
Thí nghiệm 4.4: Xác định hàm lượng bột đậu xanh để bổ sung thêm hàm lượng protein và lipit trong bột dinh dưỡng.
Sau khi xác định được tỷ lệ của bột hàu, tỷ lệ gạo và tỷ lệ bột đậu tương tiếp tục nghiên cứu tỷ lệ bột đậu xanh. CT Nguyên liệu(%) CT 20 CT21 CT22 CT23 Đậu xanh 10 11 12 13 Đường 8 8 8 8
Thí nghiệm 4.5: Xác định hàm lượng gia vịđường muối để hài hòa vị cho sản phẩm bột dinh dưỡng
Sau khi xác định được tỷ lệ của bột hàu, tỷ lệ gạo, tỷ lệ bột đậu tương và tỷ lệ đậu xanh tiếp tục nghiên cứu tỷ lệ gia vịđể tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng có vị hài hòa.
CT
Nguyên liệu(%)
CT 20 CT21 CT22 CT23
3.4. Quy trình công nghệ chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng từ Hàu Thái Bình Dương
Quy trình sản xuất dự kiến
3.5. Phương pháp nghiên cứu
3.5.1. Phương pháp bổ sung bột hàu vào bột dinh dưỡng
Dựa vào quy trình công nghệ sản xuất bột dinh dưỡng của các nghiên cứu đi trước và đặc điểm của bột hàu (màu vàng, dạng bột), các mẫu bột dinh dưỡng sẽ được bổ sung bột hàu ở giai đoạn phối trộn.
3.5.2. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm
Chất lượng của sản phẩm được đánh giá bởi chất lượng dinh dưỡng, chất lượng cảm quan và chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm.
Chất lượng dinh dưỡng
Sản phẩm đạt chất lượng dinh dưỡng khi thành phần các chất dinh dưỡng đáp ứng yêu cầu đặt ra và ổn định theo thời gian bảo quản. Các chỉ tiêu dinh dưỡng bao gồm [12].
Con Hàu tươi
Phối trộn Làm chín, làm khô Sơ chế nguyên liệu Nghiền Bảo quản Đóng gói Sản phẩm Nguyên liệu phụ Sơ chế Nghiền Phụ gia Sấy
STT Chỉ tiêu Yêu cầu
1 Độẩm ≤5%
2 Protein 14- 16%
3 Lipit 30- 45%
4 Gluxit 40- 55%
Mặt khác, theo tiêu chí của FAO và WHO thì cho rằng sữa bột phải bảo đảm đủ hàm lượng chất béo sữa từ 26-42% khối lượng, độ ẩm khoảng 5% khối lượng, hàm lượng protein trong sữa đã loại chất béo tối đa đạt 34% khối lượng. Còn đối với thức ăn dạng bột nếu không đạt hàm lượng trên đây chỉđược gọi là bột dinh dưỡng hoặc bột bổ sung năng lượng…
Ngoài ra, theo QCVN 11-3:2012/BYT đối với sản phẩm dinh dưỡng công thức vời mục đích ăn bổ sung cho trẻ từ 6 đến 36 tháng tuổi thì quy định như sau:
Năng lượng
Sản phẩm (pha chế theo hướng dẫn của nhà sản xuất) phải đáp ứng:
Đơn vị Tối thiểu Tối đa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
kcal/100 ml 60 85
kJ/100 ml 250 355
Thành phần dinh dưỡng
Sản phẩm (pha chế theo hướng dẫn của nhà sản xuất) phải đáp ứng: - Hàm lượng protein
Đơn vị Tối thiểu (1) Tối đa Ghi chú
g/100 kcal 3,0 5,5 (1) Protein trong sản phẩm có chất lượng dinh dưỡng tương đương với casein; trường hợp sử dụng protein khác có chất lượng dinh dưỡng thấp hơn casein thì hàm lượng protein phải tăng theo tỷ lệ nghịch với chất luợng dinh dưỡng. Chất lượng dinh dưỡng của protein không thấp hơn 85% so với casein.
Có thể bổ sung acid amin thiết yếu để cải thiện giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Trong truờng hợp này, chỉ được bổ sung acid amin thiết yếu dạng đồng phân L với hàm lượng vừa đủ nhằm cải thiện chất lượng protein.
- Hàm lượng lipid
Đơn vị Tối thiểu Tối đa
Chất béo tổng số
g/100 kcal 3,0 6,0
g/100 kJ 0,7 1,4
Acid linoleic (dạng glycerid)
mg/100 kcal 300 -
mg/100 kJ 71,7 -
- Hàm lượng carbohydrat: Carbohydrat trong sản phẩm phải Phù hợp với tiêu hóa của trẻ từ 6 đến 36 tháng tuổi,
Hàm lượng đáp ứng yêu cầu về năng lượng quy định (tính tới năng lượng từ