Chương 3: Quy trình cơng nghệ
3.1.1. Nguyên liệu cam:
Nguyên liệu sản xuất nước cam là cam chanh, cho sản phẩm thơm ngon, ít vị đắng. Sử dụng loại cam ít hạt hoặc khơng có hạt. Chỉ dùng cam vừa chín tới, vỏ quả có màu vàng đỏ từ 2/3 diện tích quả trở lên, khơng dùng cam q chín sản phẩm dễ bị lên men và hương vị kém như vậy sẽ giảm chất lượng hoặc hư hỏng sản phẩm. Nếu ta sử dụng cam chưa đủ chín thì màng tế bào cứng, dịch bào ít, hàm lượng đường thấp, hàm lượng acid cao nên chua nhiều. Quả q chín thì mơ quả mềm và bở, khi ép thịt quả kết dính lại khơng cho dịch quả thốt ra, dịch quả có nhiều bọt và khó lắng lọc.
3.1.2. Lựa chọn, phân loại:
a. Mục đích:
Chọn lựa nhằm loại trừ các nguyên liệu đưa vào chế biến không đủ qui cách như sâu bệnh, men mốc, thối hỏng …
Phân loại nhằm phân chia thành ngun liệu đồng đều về kích thước, hình dáng, màu sắc hoặc độ chín. Ngun liệu đồng đều thì phẩm chất đồ hộp mới tốt, các quá trình chế biến tiếp sau mới thuận lợi và dễ cơ khí hóa.
b. Cách thực hiện:
Q trình chọn lựa và phân loại có thể tiến hành trước khi bảo quản nguyên liệu, hay trong khi chế biến trong phân xưởng sản xuất.
Thực hiện bằng thủ công. Người công nhân sẽ loại bỏ những quả bị thối rữa. Đối với quả chỉ hư hỏng từng phần thì có thể cắt bỏ phần hỏng, giữ lại phần chưa hỏng. Nếu biết chắc phần hỏng chỉ mới xuất hiện chưa ảnh hưởng nhiều thì có thể đưa vào chế biến.
Việc phân loại bằng thủ công tốn nhiều công sức, và do thị giác hoạt động căng thẳng và liên tục nên cơng nhân chóng mệt mỏi, thường ảnh hưởng khơng tốt tới chất lượng phân loại. Người ta có thể cơ giới hóa việc lựa chọn và phân loại dựa trên sự khác nhau về kích thước và khối lượng riêng của nguyên liệu.
Thực hiện bằng thiết bị: Ở cơng đoạn lựa chọn quả có độ chín thích hợp, loại bỏ những quả sâu bệnh thường thực hiện bằng cách quan sát kĩ từng quả hoặc chọn trên băng tải con lăn có khả năng lật mọi phía của quả, nhờ đó có thể dễ dàng phát hiện vết hư hỏng. Công nhân sẽ làm việc hai bên băng tải.
Cịn ở cơng đoạn phân cỡ kích thước quả: Sử dụng máy phân cỡ kiểu dây cáp: bộ phận phân loại là hệ thống dây cáp căng giữa hai trục quay, chuyển động theo chiều dọc của dây. Khe hở giữa hai dây cáp (quả đi giữa hai dây cáp) to dần và quả sẽ rơi dần theo thứ tự từ nhỏ đến lớn.
c. Thơng số kỹ thuật:
Băng tải có vận tốc 0,12 – 0,15 m/s (vận tốc lớn hơn thì sẽ nhặt sót). Chiều rộng băng 60 – 80 cm.
3.1.3. Rửa:
a. Mục đích:
Loại bỏ bụi bặm, đất cát, vi sinh vật bám ngoài vỏ, tẩy sạch một số chất hoá học như thuốc tăng trưởng, thuốc trừ sâu…
b. Yêu cầu cơ bản của quá trình rửa:
Nguyên liệu sau khi rửa phải sạch, khơng dập nát, các chất dinh dưỡng ít tổn thất, thời gian rửa ngắn tránh các chất khống trong quả bị hịa tan trong nước, tốn ít nước.
Nước rửa: ta sử dụng là nước ăn, đảm bảo các chỉ tiêu do Bộ y tế quy định.
c. Cách thực hiện: Quá trình rửa gồm hai giai đoạn: ngâm và rửa xối.
Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, quá trình này được tăng cường bằng tác dụng cơ học (cánh khuấy, cọ bàn chải, thổi khí), bằng tác dụng tẩy rửa của dung dịch kiềm, sát khuẩn của dung dịch clo hoặc tăng nhiệt độ của nước. Nhưng tăng nhiệt độ và dung chất tẩy rửa thì lượng chất dinh dưỡng bị tổn thất nhiều hơn. Thời gian ngâm tùy thuộc mức độ bám bẩn của nguyên liệu và tác dụng của dung dịch rửa, có thể từ vài phút đến vài chục phút.
Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo các chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm. Thường dùng tia nước phun (áp suất 1.96-2.94x105 N/m2 tức là 2-3at) hay hoa sen để xối.
Thời gian rửa lại càng nhanh càng tốt. Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn, người ta dùng nước rửa chảy liên tục trong các bể.
d. Các biến đổi:
Nếu ta sử dụng dung dịch tẩy rửa là xút và tăng nhiệt độ nước thì vỏ quả sẽ mềm, xút sẽ làm vỏ quả mỏng đi dẫn đến sẽ mất một phần dinh dưỡng vào môi trường nước, khối lượng nguyên liệu sẽ giảm.
e. Thiết bị:
Máy rửa bơi chèo: máy này là một thùng đựng nước, trong có gắn máy khuấy loại bơi chèo. Khi máy khuấy quay nguyên liệu di chuyển cùng với nước và được làm sạch. Sau đó hệ thống hoa sen sẽ tráng sạch. Máy này có hiệu quả rửa cao.
Máy rửa bàn chải: bộ phận cọ rửa là các bàn chải gắn trên các trục quay.
Hình 19: Máy rửa bàn chải
f. Thơng số kỹ thuật:
• Áp suất phun: 2 - 3 at.
• Lượng clo trong nước: 3 – 5mg/l • Lượng xút trong nước: 0.8 – 1%. • Nhiệt độ nước: 75 – 800C.
3.1.4. Chần
a. Mục đích:
Làm cho q trình bóc vỏ tách cùi, tước xơ dính ở dễ dàng hơn (tốc độ bóc vỏ, tách múi, tách xơ tăng 4 lần so với khơng chần).
Chuẩn bị cho q trình ép.
Đình chỉ các q trình sinh hố của ngun liệu, làm cho màu sắc của nguyên liệu không bị xấu đi. Chần làm phá hủy hệ thống men peroxidase, poliphenoloxydase ngăn cản q trình oxy hố tạo thành flobaphen có màu đen.
Làm thay đổi thể tích khối lượng nguyên liệu để quá trình chế biến tiếp theo được thuận lợi.
Đuổi bớt chất khí trong gian bào của nguyên liệu. Làm tăng tốc độ thẩm thấu của chất nguyên sinh.
Tiêu diệt vi sinh vật bám ngoài vỏ.
b. Các biến đổi:
Vật lý: khối lượng quả giảm (hao hụt chần: 2 - 3 % khối lượng quả). Hóa học: có sự phá hủy các liên kết giữa vỏ và thịt quả.
Hóa lý: có sự trích ly một số chất từ vỏ quả. Tổn thất vitamin C, chất khô, bốc hơi nước, màu: tùy thuộc lượng hơi nước chần, thời gian và nhiệt độ chần.
Sinh học: vi sinh vật bị tiêu diệt.
c. Thông số kĩ thuật:
Chế độ chần: 90 – 100oC trong 20 – 60s hay 80 – 90oC trong 60 – 90s. Sau đó để nguội tự nhiên trong khơng khí trong lúc chờ bóc vỏ.
d. Thiết bị: Gia nhiệt bằng hơi.
3.1.5. Bóc vỏ - bỏ cùi:
a. Mục đích:
Loại bỏ các chất đắng (narinhin…) có trong vỏ và cùi. Tăng hiệu quả quá trình ép.
b. Các biến đổi:
Vật lý: có sự hao hụt về khối lượng.
c. Phương pháp:
Chủ yếu làm bằng thủ công. Cam chần xong không nên để lâu quá, quả nguội trở lại sẽ khó bóc vỏ. Dùng dao nhỏ khía 4 rãnh theo chiều dọc quả cam rồi lấy tay bóc sạch vỏ và lớp cùi trắng. Sau đó tách riêng từng múi và tước sạch những xơ trắng còn dính ở múi.
Khi bóc vỏ quả và tách múi, khơng làm vỡ múi và loại bỏ những múi dập nát hay khơ sần.
Tỉ lệ phế liệu khi bóc vỏ cam chanh là 20 – 22% và cam sành là 33 –36 %. Vỏ có thể sử dụng để sản xuất tinh dầu.
3.1.6. Nhúng xút:
a. Mục đích:
Màng múi cam chứa nhiều chất narigin, là một glucozit gây vị đắng. Để giảm vị đắng trong sản phẩm, cần làm mỏng lớp màng này bằng cách nhúng múi cam vào dung dịch xút.
b. Biến đổi:
Múi cam đã nhúng xút sẽ còn một lớp màng rất mỏng. Nếu làm sạch hết màng mỏng này, múi sẽ rất dễ bị vỡ nát, dẫn đến tổn thất khối lượng nguyên liệu.
c. Phương pháp:
Nhúng múi cam vào xút có nồng độ 0.8 – 1% ở nhiệt độ 75 – 800C trong thời gian 7 – 10s.
3.1.7. Rửa xút:
a. Mục đích:
Rửa sạch phần xút cịn dính trên màng múi cam. Chuẩn bị ngun liệu cho quá trình ép lấy dịch tiếp theo.
Q trình rửa cịn nhằm mục đích loại bỏ một số chất đắng có ở màng múi cam.
b. Phương pháp:
Múi cam được rửa lại bằng nước sạch luân lưu cho sạch xút. Thời gian rửa luân lưu là 60 – 90 phút.
c. Yêu cầu:
Múi cam đã rửa cần làm sạch hết xút. Để thử độ sạch của xút bằng cách nhỏ vài giọt phenolphtalein vào múi cam đã rửa. Nếu có màu hồng xuất hiện là chưa sạch xút, cần rửa thêm.
3.1.8. Nghiền xé:
a. Mục đích:
Xé nhỏ nguyên liệu để nâng cao hiệu suất quá trình ép
b. Biến đổi:
Vật lý: thay đổi hình dạng và kích thước ngun liệu. Hóa học: mất mát một phần vitamin.
c. Thiết bị: sử dụng máy nghiền xé kiểu răng đĩa.
Hình 20: Máy nghiền xé kiểu răng
Ngoài phương pháp nghiền xé nhỏ nguyên liệu ta có thể dùng các phương pháp khác để nâng cao hiệu suất cho q trình ép như: đun nóng, xử lý bằng các chế phẩm của emzyme, làm lạnh đơng. Ngồi ra cịn có thể xử lý nguyên liệu bằng dịng điện, bằng siêu âm, bằng ion hóa và một số phương pháp khác.
3.1.9. Ép:
a. Mục đích:
Thu nhận dịch quả.
b. Yêu cầu:
Trong quá trình ép, hiệu suất ép là chỉ tiêu quan trọng nhất.
Hiệu suất ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: phẩm chất nguyên liệu, phương pháp sơ chế, cấu tạo, chiều dày, độ chắc của lớp nguyên liệu ép và áp suất ép.
Nguyên liệu có nhiều dịch bào thì hiệu suất ép cao. Quả chín có nhiều dịch bào hơn quả xanh. Dịch bào chứa trong không bào bị bao bọc bởi chất nguyên sinh. Chất ngun sinh của cam có tính bán thấm ngăn cản sự tiết dịch bào. Muốn nâng cao hiệu suất ép phải làm giảm tính bán thấm của chất nguyên sinh bằng cách làm biến tính chất nguyên sinh hay làm chết tế bào bằng các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụng chế phẩm enzyme pectinase.
Trong khối nguyên liệu ép, các thành tế vào tạo ra bộ khung mà giữa bộ khung là những ống mao dẫn chưa đầy dịch bào. Khi ép, dịch bào sẽ theo ống mao dẫn mà chảy ra.
Nếu cam quá mềm, khi ép sẽ thành một khối đặc, các ống mao dẫn bị phá hủy và dịch bào không chảy ra được. Chiều dày lớp nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng dễ bị tắc.
c. Các biến đổi:
Vật lý: dưới tác dụng của lực ép, màng tế bào bị vỡ, dịch bào thốt ra. Hóa học: tổn thất vitamin C, xảy ra một số phản ứng oxy hoá.
Hoá sinh: xảy ra một số phản ứng thủy phân do các enzym được giải phóng ra khỏi tế bào.
d. Thiết bị:
• Ở đây sử dụng thiết bị ép với trục ép nằm ngang.
• Áp suất ép: Ban đầu là 4.9 – 5.9x106 N/m2 (50 – 60 at). • Tăng lên 1.96 – 2.45x10 N/m (200 – 250 at).
• Khi đó áp suất ở ngun liệu là 8.8 – 11.7x106 N/m2 (9 – 12 at).
3.1.10. Làm trong dịch quả:
a. Mục đích:
Dịch quả thu được bằng cách ép bao giờ cũng có lẵn 1 phần dịch quả. Kích thước và hàm lượng cao phân tử này trong dịch quả khác nhau nhiều.
Quá trình làm trong dịch quả nhằm mục đích loại bỏ các hợp chất keo phân tử có kích thước lớn và những chất cặn bã.
b. Biến đổi:
Khơng có sự thay đổi về thành phần hóa học nhưng có sự thay đổi về nồng độ chất khơ do đã tách bã và phần thịt quả có kích thước lớn. Ngồi ra cịn có thể tổn thất một số cấu tử dinh dưỡng như protein, vitamin (đi theo bã) và thay đổi chút ít về màu sắc.
c. Thiết bị: Ta sử dụng thiết bị lọc
Thiết bị lọc khung bản hoặc sử dụng vải lọc (10 – 12 lớp).
Nguyên lý hoạt động: thiết bị hoạt động gián đoạn, dựa trên sự chênh lệch áp suất. Dịch quả bao gồm cả bã sau khi ép sẽ được nhập vào liên tục, nước quả đã lọc chảy ra liên tục cịn bã được tháo ra theo chu kỳ.
Thơng số kỹ thuật: áp suất lọc 2,7 – 4,9 x 104 N/m2.
Hình 22: Thiết bị lọc khung bản
3.1.11. Phối chế:
a. Mục đích:
Bổ sung thêm syrup đường, acid citric, tinh dầu cam, các phụ gia ổn định và chất bảo để đạt nồng độ chất khô yêu cầu, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Hình 23: Thiết bị phối trộn
3.1.12. Đồng hóa:
Là phương pháp làm cho sản phẩm lỏng hoặc đặc được đồng nhất bằng cách làm cho phần tử của sản phẩm có kích thước rất nhỏ (phần lớn là tới vài chục micromet). Sản phẩm đã qua đồng hóa thì tăng giá trị mùi vị, độ mịn, độ tiêu hóa, và làm giảm sự phân lớp sau này.
a. Mục đích:
Phá vỡ, làm giảm kích thước hạt, phân bố đều các pha trong hạt Giúp cho hỗn hợp trở nên đồng nhất hơn.
b. Các biến đổi xảy ra
Vật lý:
Sự thay đổi kích thước thịt quả: Thịt quả bị chia nhỏ, giảm kích thước. Sự thay đổi nhiệt độ: nhiệt độ tăng lên do ma sát.
Hoá lý:
Sự phân bố phần thịt quả trong dịch hỗn hợp đồng nhất hơn. Làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc pha, làm bền hệ nhũ tương.
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
Nồng độ chất của thịt quả trong hỗn hợp: Nếu hệ huyền phù có tỉ lệ phần thịt quả thấp thì hệ bền hơn.
Nhiệt độ: nhiệt độ cao q trình đồng hố càng hiệu quả hơn, tuy nhiên nhiệt độ cao chi phí năng lượng lớn. Đồng thời xảy ra các phản ứng hố học khơng mong muốn. Áp suất: Áp suất đồng hoá càng lớn, hiện tượng chảy rối và xâm thực khí sẽ càng dễ xuất hiện, do đó kích thước hạt phân tán sẽ bị chia nhỏ và hệ huyền phù thu được có độ bền cao.
d. Thiết bị:
Dùng thiết bị đồng hoá sử dụng áp lực cao: gồm bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp.
3.1.13. Gia nhiệt:
a. Mục đích:
Bài khí : loại bỏ oxy hịa tan vào nước quả trong quá trình ép, lọc nhằm ổn định mùi, các cấu tử dinh dưỡng, tăng hiệu quả truyền nhiệt và tránh sự xuất hiện bọt khí trong thiết bị rót.
Vơ hoạt enzym pectinase để nước quả khơng bị tách lớp trong q trình bảo quản.
Tiêu diệt vi sinh vật có hại trong nước quả.
b. Biến đổi:
Sinh học: Hệ vi sinh vật làm hư hỏng sản phẩm bị tiêu diệt, ở nhiệt độ trên 54oC thì vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic khơng thể phát triển được và ở nhiệt độ trên 71oC rất hiệu quả để tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật lên men.
Hóa học: Có sự đơng tụ protein như ng cũng khơng cần phải lọc bỏ do đây là sản phẩm nước quả đục, protein đóng vai trị là cấu tử dinh dưỡng.
Hóa sinh: Vơ hoạt enzym pectinase, enzym thủy phân pectin làm giảm độ nhớt của dung dịch làm cho dung dịch bị tách thành 2 lớp: lớp thịt quả và phần dịch trong.
c. Thông số kỹ thuật :
Nhiệt độ: 92oC.
Thời gian giữ nhiệt : 40 giây.
d. Thiết bị:
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng, tác nhân gia nhiệt là hơi nước.
Hình 25: Thiết bị gia nhiệt bản mỏng
3.1.14. Rót nóng:
a. Mục đích:
Hồn thiện và bảo quản sản phẩm
b. Thông số kỹ thuật:
Dung dịch được giữ trong ống rót trong thời gian ngắn nhất có thể, khoảng 1 đến 2 phút để hạn chế tới mức thấp nhất sự thay đổi mùi.
c. Bao bì: giấy, thủy tinh, chai nhựa, lon.
3.1.15. Làm nguội:
Sau thời gian lƣu nhiệt, tiến hành làm nguội nhanh tránh cho sản phẩm có mùi nấu quá nặng.
Tuy nhiên vẫn có thể gây kết tủa một số loại protein trong sản phẩm tạo hiện tượng phân lớp.
3.2.1. Chọn lựa, phân loại:
a. Mục đích:
Loại trừ những quả không đạt tiêu chuẩn như sâu bệnh, mốc, thối hỏng… cho chế biến nước cam cô đặc và phân loại để phân chia thành nguyên liệu đồng đều về kích thước, hình dáng, màu sắc và độ chín…