CHƯƠNG 6 : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
6.1. Công nghệ sản xuất ở quy mô công nghiệp
6.1.3. Thuyết minh quy trình sản xuất ở quy mô công nghiệp
6.1.3.1. Kiểm tra nguyên liệu và lựa chọn
Từ nguồn nguyên liệu ban đầu bằng phương pháp cảm quan, ta dùng tay lựa chọn các quả hoàn toàn nguyên vẹn (hay cũng có thể bị xây xát, dập nhẹ mà ta có thể loại bỏ được trong quá trình chế biến và chất lượng sản phẩm không bị ảnh hưởng), phân loại ra các nhóm quả có độ già phù hợp và đồng đều nhằm giúp quá trình phối trộn syrup và quá trình tiếp theo thực hiện dễ dàng [2].
Có sự đồng nhất hơn về độ chín, kích thước hạt trước khi đưa vào sản xuất. Loại bỏ được những hạt hư hỏng, dập nát.
Đường kính: sử dụng đường tinh luyện. Với các chỉ tiêu chất lượng:
- Độ tinh khiết GP: > 99,8% - Hàm lượng đường khử: < 0,03% - Hàm lượng tro: < 0,03% - Độ màu: < 1,20St
6.1.3.2. Xử lý sơ bộ và làm sạch [2]
Gồm tập hợp các công đoạn như ngâm, rửa và sàn nguyên liệu.
Mục đích: làm sạch nhựa hạt sen còn sót lại trong hạt, tách bụi bẩn, vỏ còn sót lại
và làm giảm hàm lượng vi sinh vật có trên bề mặt quả nguyên liệu ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm.
Tiến hành: Nguyên liệu được cân đo và đặt vào khay chứa của thiết bị rửa hạt sen
SUS304, sau đó được truyền đến bể rửa sục khí của thiết bị. Với việc sử dụng bồn bong bóng khí áp lực cao để làm sạch, hiệu quả làm sạch tốt, giữ cho màu sắc ban đầu của nguyên liệu ổn định và không làm hư hỏng nguyên liệu ban đầu. Hạt sen sau khi làm sạch được chứa trong khay làm ráo của thiết bị.
6.1.3.3. Xay và nghiền [2]
Mục đích: Quá trình nghiền làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc hạt làm các
chất hòa tan khuếch tán ra bên ngoài tạo điều kiện cho trích ly các chất trong dịch sữa dễ dàng hơn.
Vận hành: Nguyên liệu được cho lần lược vào máy nghiền ướt. Máy nghiền cấu
tạo bởi mô tơ điện tốc độ cao, được chế tạo chống mài mòn cao. Mô tơ này có tốc độ 2850 vòng/phút,do vậy nó có thể nghiền cho cỡ hạt siêu mịn. Máy hoạt động vừa xây nghiền vừa có ngăn ép bã nên hiệu suất thu hồi dịch trích ly là khá cao. Tỷ lệ xay nghiền hạt sen và nước để phục cụ quá trình là 1kg hạt sen và 2 lít nước. Bả nghiền được chứa trong ngắn đựng của máy. Sau khi nghiền xong có thể lấy bã nghiền và ép lấy dịch lần nữa.
Sau khi nghiền thì lấy mẫu đại diện mang dịch nghiền đi đo lại lượng chất khô.
Yêu cầu: Hạt sen sau xay nghiền bị vỡ vụn hoàn toàn bã mịn và đặc biệt là dịch
nghiền đạt hiệu suất cao. Dịch trích ly có màu trắng đục và có mùi hơm đặc trung của hạt sen, không bị lẫn mùi vị khác.
6.1.3.4. Lọc thô [2]
Mục đích: Để lọc các cấu tử có thước lớn mà quá trình nghiền không loại bỏ hết
và tạo điều kiện cho quá trình ly tâm diễn ra đễ dàng hơn. Động lự của quá trình lọc dựa trên sự chênh lệch về khối lượng riêng và kích thước cấu tử, hệ số lọc được xác định dựa trên khối lượng riêng, kích thước cấu tử và kích thước lỗ trên màn học.
Tiến hành: đổ lịch lọc đến bển lọ với kích thước màng lọc 0.15 mm để lọc các
cấu tử có kích thước hơn màng lọc.
Sữa sau khi được lọc thô được đưa đến tank chứa khác và nâng nhiệt lên 55-60oC rồi tiến hành phân giải bằng enzyme trong 30 phút. Mục đích để phân giải tinh bột thành các đoạn ngắn hơn, đặc biệt là phân giải các protein và polyphenol thành các đơn phân nhằm mục đích trách tạo kết tủa cho quá trình tiệt trùng và hỗ trợ quá trình ly tâm. Sau khi ly tâm lấy dịch mẫu đại diện đo lại lượng chất khô và các chỉ tiêu hóa lý.
6.1.3.5. Ly Tâm [2], [4]
Mục đích: Dựa trên động lực là lực ly tâm để phân riêng các cấu tử có kích thước và khối lượng riêng khác nhau. Mục đích tách vi sinh vật và bào tử vi khuẩn chịu nhiệt,
Chủ yếu là các chất rắn bao gồm bã ra khỏi dịch sữa trích ly. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly tâm bao gồm đường kính hạt pha phân tán, sự chênh lệch về khối lượng riêng giữa pha liên tục và pha phân tán, độ nhớt liên tục, bán kính quay, tốc độ quay, tốc độ…
Tiến hành: Dòng sữa nguyên liệu sau khi được lọc sơ bộ được đưa đến thiết bị ly
tâm để tách phần bã còn sót lại ở mức dưới 0.166 m/s trong 20 phút để tách bã mà không mất đi lượng chất tan có trong dung dịch. Khi thiết bị được khởi động, dòng sữa trích ly được đi vào bên dưới thiết bị. Thông qua hệ thống kênh dẫn, dòng sữa giàu bã và vi sinh vật (có khối lượng riêng lớn) được thoát ra phía ngoài thiết bị theo vửa bên hông. Tổng thể tích hao hụt trung bình chiếm 3% thể tích sữa trích ly nguyên liệu. Dòng sữa sạch sau ly tâm sẽ đi về phía trục quay và thoát ra bên ngoài nhờ cửa thoát ở đình thiết bị. Dịch sữa sau khi được ly tâm được chứa trong bể ổn nhiệt.
Nhiệt độ tối ưu cho quá trình ly tâm là trên 60oC. Sau khi ly tâm lấy dịch mẫu đại diện đo lại lượng chất khô và các chỉ tiêu hóa lý.
6.1.3.6. Gia nhiệt và phối chế [2], [4]
Mục đích: Phối trộn và hòa tân các nguyên liệu, gia nhiệt hỗ trợ hoàn thiện sản
phẩm và tạo điều kiện cho quá trình đồng hóa. Bổ sung chất nhũ hóa, chất ổn định giúp giữ cấu trúc ổn định của sản phẩm trong thời gian bảo quản không bị tách lớp, tạo độ mịn, độ nhớt, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Tiến hành: Bơi lượng nước nóng đã dự tính trước từ lò cấp nước nóng vào tank
hòa trộn, cân định lượng và hòa tan đường nguyên liệu, các chất ổn định, đường nguyên liệu, chất tạo ngọt trong tank hòa trộn dưới tác động của canh khoáy các nguyên liệu được hòa tan, sau đó bơm dòng dịch sữa đã ly tâm vào với tỷ lệ sao cho tổng dịch sữa trích ly trên tổng thể tích dung dịch phối trộn sau bơm thì dịch sữa trích ly chiếm 60%, sau đó thêm hương lá dứa vào. Nhiệt độ cho quá trình gia nhiệt là 80 độ C trong 30 phút, sau đó sữa sau phối trộn được hạ xuống nhiệt độ trên 65 oC để tiến hành quá trình đồng hóa.
6.1.3.7. Đồng hóa [2], [4]
Mục đích: quá trình đồng hóa sẽ giúp hệ nhũ tương được đồng nhất, ổn định về
kết cấu, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Dưới áp lực của quá trình đồng hóa, các phần tử trong dịch bị cắt mạch, giãn nở, thay đổi cấu trúc, các hạt cầu béo được chia nhỏ,
kết quả là tất cả bị phá vỡ thành những phần tử có kích thước nhỏ, phân tán đồng đều vào khối dịch, liên kết của khối dịch được bền vững hơn và trạng thái đồng nhất hoàn toàn. Khối dịch mịn hơn rất nhiều.
Thực hiện: Dịch lọc được gia nhiệt đến 65oC bắt đầu thực hiện quá trình đồng
hoá áp lực cao. Sử dụng phương pháp đồng hóa nhũ tương được tiến hành trong máy đồng hóa áp lực cao hai cấp (áp suất tối đa 1000 bar) với thông số tối ưu được nghiên cứu trong quá trình. Thiết bị đồng hoá hai cấp bao gồm một bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, hai khe hẹp và hai hệ thống thuỷ lực. Ở nhiệt độ 65oC, đồng hóa cấp 1 ở 200 bar và cấp 2 ở 50 bar trong 15 phút.
6.1.3.8. Tiệt trùng [2], [4], [16]
Mục đích: Sữa từ hạt sen là một môi trường lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh
vật. Vì vậy có thể dễ dàng gây hư hỏng do vi khuẩn và nấm mốc phát triển nếu không xử lý nhiệt triệt để. Mục đích của tiệt trùng bằng nhiệt là giảm số lượng vi sinh vật sống sót xuống đến mức chấp nhận được.
Thực hiện: Sử dụng máy tiệt trùng UHT. Hệ thống có tính tự động hóa cao, thao tác đơn giản, đảm bảo không có sự lắng cặn và tăng khả năng trao đổi nhiệt. Sữa được đi qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm để nang nhiệt độ sữa lên 80oC. Tại đây hơi nước bão hòa có nhiệt đọ 140oC được phun trực tiếp để nâng nhiệt độ sữa lên 140oC. Trong quá trình này sữa sẽ bị pha loãng ( tăng lên 10% thể tích, do hơi nước ngưng tụ ). Sữa sẽ được giữ tiệt trùng trong 4 giây ở ống lưu nhiệt. Sau đó, sữa được đưa đến thiết bị bốc hơi chân không, để bóc lượng hơi nước để bằng lượng thể tích ban đầu.
6.1.3.9. Chiết rót vô trùng [2], [4]
Mục đích: Chiết rót sữa vào chai theo thể tích chính xác và tránh hiện tượng xâm
Hình 6.2: Bộ điều khiển vận hành thiết bị Aseptic
Tiến hành: Hệ thống chiết rót Aseptic dành cho chai PET có 2 phần chính: được thiết kế từ khâu định hình – xử lý vô trùng- chiết rót aseptic – đóng nắp. Chai pet được đưa vào buồng chiết vô trùng, nhằm loại bỏ các nguy cơ về vi sinh vật và được cách ly với môi trường bên ngoài, khi vào máy chiết Aseptic chai được tiệt trùng ở nhiệt độ 65 độ C. Sau đó chai nắp được súc rửa bằng hệ thống nước vô trùng được phun liên tục, tự động hoàn toàn (Nước vô trùng được tiệt trùng ở nhiệt độ 135 độ trong vòng 60 giây). Buồng chiết vô trùng của Aseptic bắt buộc chai, nắp đã được tiệt trùng, bằng nước vô trùng, sản phẩm tiệt trùng (chế biến UHT), môi trường chiết rót vô trùng. Là nền tảng bắt buộc trong công nghệ Aseptic: sản phẩm làm ra sẽ không chất bảo quản, không màu công nghiệp, không hóa chất chì. giữ tươi hương vị tự nhiên cùng màu sắc. Tầm hoạt động dây chuyền chiết rót Aseptic hoàn chỉnh: hệ thống khí nén, thuốc khử trùng chuẩn bị, COP, SOP, CIP, SIP, UHT, các nguyên vât liệu dự trữ vô trùng, máy phát hơi nước tinh khiết, hệ thống lọc, hệ thống chiết rót, cách ly vô trùng, hệ thống tiệt trùng nắp chai, không khí vô trùng/nước vô trùng chuẩn bị, hệ thống băng tải chuyển tiếp.
Hình 6.3: Dây chuyền đóng chai Aseptic
6.1.3.10. Bảo ôn, đóng gói và hoàn thiện sản phẩm [2], [17], [18], [16]
Mục đích: Các loại đồ hộp sau khi thanh trùng làm nguội, được chuyển đến kho
thành phẩm để bảo ôn. Trong thời gian bảo ôn, các thành phần trong đồ hộp được tiếp tục ổn định về mặt phẩm chất và có thể phát hiện được các đồ hộp hỏng. Thời gian ổn định đồ hộp tối thiểu 15 ngày. Đồ hộp không được xuất xưởng trước thời gian này. Sau thời gian bảo ôn đồ hộp trước khi xuất kho phải đem dán nhãn, rồi đóng thùng. Các đồ hộp đó mới được coi là đủ tiêu chuẩn sử dụng.
Tiến hành:
Dán nhãn: Các hộp, chai lọ đựng sản phẩm đưa vào dán nhãn phải sạch, nguyên vẹn, không nứt mẻ, kín hoàn toàn. Các hộp bị bẩn sau khi thanh trùng nhất thiết phải rửa hay phun hơi nóng, làm khô rồi mới đưa vào dán nhãn. Tiến hành dán nhãn đồ hộp có thể dán bằng tay hay bằng máy.
Đóng thùng: Các đồ hộp nhỏ được đựng trong các thùng giấy carton, các đồ hộp lớn được đựng trong các thùng gỗ. Để việc vận chuyển được thuận lợi và dễ dàng. Gỗ dùng để đóng thùng phải nhẹ, sạch, không mục nát, độ ẩm từ 12-18%. Các thùng giấy
phải được làm chắc chắn và chỉ dùng giấy dày. Xếp hộp vào kiện, xiết đai và in mã hiệu, có thể tiến hành bằng tay hoặc bàng máy.
6.2. Quy trình sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm
6.2.1. Máy móc thiết bị cơ sở được cấp sử dụng trong đồ án
Bảng 6.1: Danh mục các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
STT Tên thiết bị Chủng loại/Hãngsản xuất Thông số kỹ thuật
1 Máy đồng hoá áp lựccao APV, Đan Mạch Model: 1000 2 Lò vi sóng Beko MOC20100S,Trung Quốc công suất 900WDung tích 20lít, 3 Máy xay sinh tố Elextrolux Công suất 400W,3 cấp độ xay 4 Cân 2 số Sartorius, Nhật Tối đa: 620g 5 Cân 4 số Sartorius, Nhật Tối đa: 210g
6 Cân xác định ẩm MB45 Trọng lượng tối thiểu: 0.5 gTrọng lượng tối đa: 50g 7 Tủ sấy Ecocell, USA Nhiệt độ: 5-250oC 8 Thiết bị thanh trùng TC – 336, Đài Loan Nhiệt độ: 132oC 9 Tủ hút Bestlab fume hood,Việt Nam
10 Thiết bị ghép mí lonbán tự động Thái Lan 11 Bếp điện Alma electric
cooker, Nhật Bản Model EC18 1000W 6.2.2. Quy trình sản xuất quy mô phòng thí nghiệm
Hình 6.4: Sơ đồ quy trình sản xuất quy mô phòng lab
6.2.3. Thuyết minh quy trình sản xuất ở quy mô phóng thì nghiệm
6.2.3.1. Nguyên liệu
6.2.3.2. Xử lý sơ bộ và làm sạch Làm sạch: Làm sạch:
Mục đích: làm sạch nhựa hạt sen còn sót lại trong hạt, tách bụi bẩn, vỏ còn sót lại
và làm giảm hàm lượng vi sinh vật có trên bề mặt quả nguyên liệu ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm [2].
Thực hiện:
- Cân 50g hạt sen sử dụng cân 2 số cho vào cốc 500ml. Hạt sen được ngâm trong nước muối (tỷ lệ 1 điều – 4 nước) nồng độ 5%.
- Thời gian ngâm 25 phút, đổ ra rổ nhựa sau đó bóc vỏ lụa sót, loại bỏ các hạt không đạt yêu cầu, rửa sạch bụi bẩn và nhựa dưới vòi nước, để ráo 10 phút ở nhiệt độ phòng trước khi tiến hành quá trình sấy điều bằng lò vi sóng.
Hình 6.5: Hạt sen ngâm trong nước muối
Yêu cầu: Hạt sen sau khi ngâm hạt phải trắng sạch, nước rửa trong. Hạt để ráo
trước khi tiến hành rang.
Chỉ tiêu kiểm soát:
- Độ sạch của hạt sen: kiểm soát bằng cảm quan. - Thời gian ngâm: kiểm tra bằng đồng hồ.
Sử dụng sấy trong lò vi sóng: Mục đích:
- Nhiệt độ làm bất hoạt nhựa sen nếu như trong quá trình xử lý còn sót lại tránh hiện tượng gắt cổ do nhựa gây ra và tủa khi gia nhiệt cho sản phẩm sữa cuối cùng. [2] - Làm biến đổi các tính chất cơ lý của hạt sen, làm độ bền cơ học của hạt giảm, hỗ
trợ quá trình nghiền diễn ra thuận lợi, tiêu diệt một phần vi sinh vật có trong hạt. - Trong quá trình vi sóng, các phản ứng hóa học diễn ra trong hạt sen làm tăng màu,
mùi vị cho sản phẩm, tránh gây mùi sống của hạt sen khi nấu.
Thực hiện: Hạt sen sau ngâm được để ráo 10 phút trên rổ nhựa tiến hành rải đều
vào đĩa sứ đường kính 20 cm cho vào lò vi sóng thực hiện quá trình.
Hình 6.6: Hạt sen sấy bằng lò vi sóng
Thiết bị: Lò vi sóng hiệu BEKO 20 lít xuất xứ Trung Quốc Yêu cầu:
- Hạt sen sau vi sóng phải có màu vàng nhạt, có hương thơm của điều sấy, hạn chế màu vàng đậm sẽ ảnh hưởng đến màu sắc và gây vị đắng cho sữa thành phẩm. - Hạt sau khi vi sóng phải tiến hành nghiền ngay, tránh để lâu ngoài không khí làm
cho cấu trúc của hạt không còn giòn làm giảm hiệu quả của quá trình nghiền.
6.2.3.3. Xay và Nghiền
Mục đích: quá trình nghiền làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc hạt làm các
chất hòa tan khuếch tán ra bên ngoài tạo điều kiện cho trích ly các chất trong dịch sữa dễ dàng hơn [2].
- Sử dụng phương pháp nghiền khô: hạt sen sau vi sóng tiến hành nghiền khô trong máy xay khô, thời gian 30 giây với mức 2 theo công suất 400W của máy.
- Sau đó trộn hạt sen đã nghiền xay với nước tiến hành trong máy xay ướt Elextrolux (Trung Quốc).
- Trong thời gian 1 phút 20 giây với mức 2 theo công suất 400W của máy (được xem là đồng hóa đơn giản bằng phương pháp khuấy trộn). Nhằm tạo dịch sữa đồng nhất thuận lợi cho quá trình thủy phân.
Hình 6.7: Nghiền khô (trái), nghiền ướt (phải)
Yêu cầu:
- Khi xay khô hạt sen phải thành dạng bột mịn khô, tránh xay quá mức dẫn đến tạo thành một khối bột nhão, dính sẽ dẫn đến tạo vón cục khó hòa tan khi phối trộn với nước.
- Khi xay ướt tránh xay thời gian quá lâu, tốc độ quá mạnh dẫn đến tạo bọt quá