3.1.1 .1Thiết bị hoạt động gián đoạn
3.2 Thiết bị thanh trùng
Thiết bị thanh trùng dùng nhiệt gồm
3.2.1 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng
Là thiết bị truyền nhiệt hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng thích hợp cho cho chất lỏng và chuyển chất lỏng thành hơi nóng. Hệ số truyền nhiệt cao, mất mát nhiệt nhỏ, trọng lượng thấp, kích thước nhỏ, cài đặt thuận tiện cho việc vệ sinh thiết bị, thông dụng, tuổi thọ cao và nhiều mặt khác. Sử dụng rộng rãi trong luyện kim, dầu khí, hố học, thực phẩm, dược phẩm, đóng tàu, dệt, giấy, gia nhiệt, làm lạnh…thuận tiện cho mục đích gia nhiệt nhanh.
Do mỗi tấm có diện tích bề mặt lớn, nên tạo ra bề mặt trao đổi nhiệt lớn giữa các môi chất. So với thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm truyền thống với cùng cơng suất thì một thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng sẽ có hiệu suất trao đổi nhiệt tốt hơn. Hơn nữa, với thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng quá trình vệ sinh, bảo trì và bảo dưỡng cũng trở nên dễ dàng hơn.
Mục đích: nhờ q trình biến đổi nhiệt liên tục để tiêu diệt bớt các VSV gây
hại cho sản phẩm. Cấu tạo: Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật rất mỏng và được làm bằng thép khơng rỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
Hình 3.5: thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng.
Nguyên lý hoạt động:
lượt qua các vùng gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Có thể bố trí để mẫu đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với mẫu đi vào ở vùng gia nhiệt.
Hình3.6: nguyên tắc hoạt động.
Tiêu chuẩn về vật liệu
Bản mỏng: Thép không rỉ AISI 316 được tơi sáng hồn tồn, titan hoặc SMO.
Tấm đệm: Nitrile-FDA, Nitrile-FDA chịu nhiệt hay EPDM-FDA
Khung: làm bằng thép khơng rỉ, những đai ốc có thể dịch chuyển được trên những con bulông lắp chặt được làm bằng đồng mạ crôm.
Thông số kỹ thuật và ứng dụng của máy
Loại Dạng
Hãng sản xuất : Sondex Số tâm trao đổi : 40 Nhiệt độ thiết kế tối đa (độ C) : 140 Sức ép kiểm tra (MPa) : 1 Sức ép vi phân (MPa) : 1
Ưu điểm :
• Chịu nhiệt độ cao • Chịu áp lực nén cáo • Có thể vận hành liên tục • Chịu được nhiệt độ thấp
• Chịu được chất độc hại, ăn mịn • Dễ dàng xử lý vệ sinh
• Làm mát, lạnh
• Cơng nghệ sản xuất thực phẩm • Bộ phận gia nhiệt
• Làm nóng
• Hệ thống thơng gió
3.2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống
Thực tế cho thấy rằng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống có cấu tạo rất gọn gàng do hiệu quả trao đổi nhiệt cao, chúng có các ưu điểm nổi trội sau:
Thường được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa các chất lỏng với nhau hoặc chất lỏng với môi chất đang sôi hay đang ngưng với khả năng trao đổi nhiệt lớn.
Cả hai môi chất khi chuyển động qua thiết bị đều chuyển động đối lưu cưỡng bức với tốc độ rất lớn nên thời gian đạt được yêu cầu trao đổi nhiệt sẽ giảm xuống.
Kết cấu gọn gàng, an toàn và dễ chế tạo.
Tuy nhiên, các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống hiện nay chỉ là các ống trơn có hiệu quả thấp, ít nhiều cịn bị hạn chế, đặc biệt trong trường hợp ngưng tụ môi chất, ống trơn sẽ hạn chế khả năng ngưng tụ của môi chất.
Mặt khác, khi màng ngưng hình thành nó sẽ hạn chế q trình trao đổi nhiệt giữa dòng hơi và bề mặt vật rắn. Trong các hệ thống Freon, hệ số tỏa nhiệt khi ngưng khá thấp, vì vậy cũng rất cần thiết phải có các biện pháp để nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt, đặc biệt là người ta sẽ làm cánh bên ngòai của ống trong để tăng cường khả năng tỏa nhiệt về phía mơi chất. Trong thực tế, ta có các loại thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống có các dạng như sau:
Thiết bị gồm những ống hình trụ lồng vào nhau trong đó mẫu và tác nhân gia nhiệt đi trong các ống xen kẽ nhau (thiết bị với cấu hình một hay nhiều kênh).
Hình3.7: thiết bị với cấu hình một hay nhiều kênh
Thiết bị gồm một ống lớn và chùm ống nhỏ bên trong, mẫu đi trong những ống nhỏ và tác nhân gia nhiệt đi ngồi ống lớn (thiết bị với cấu hình một hay nhiều ống).
Hình3.8 : thiết bị với cấu hình một hay nhiều ống
3.2.3 Thiết bị với cấu hình một hay nhiều kênh
Cấu tạo
Bề mặt truyền nhiệt là thân các ống trụ có cùng trục nhưng kích thước đường kính khác nhau. Tại mỗi đầu ống trụ có bộ phận liên kết các ống lại với nhau và bố trí dịng vào/ dịng ra cho thực phẩm/ chất tải nhiệt. Toàn bộ hệ thống được lắp ráp chặt chẽ với nhau nhờ chốt trục.
Trong quá trình làm việc, mẫu và chất tải nhiệt chuyển động ngược chiều, xen kẽ nhau trong những kênh được tạo ra bởi khoảng không gian giữa các ống trụ cùng trục trong thiết bị. Kênh ngoài cùng ln chứa chất tải nhiệt, thường thì các ống trụ được thiết kế với bề mặt gồ ghề để tạo ra các dịng chảy rối, nhờ đó hiệu quả của q trình truyền nhiệt sẽ được cải thiện.
3.2.3 Thiết bị với cấu hình một hay nhiều ống
Có hai trường hợp xảy ra:
Trường hợp 1:
Cấu tạo: thiết bị gồm hai ống hình trụ cùng trục nhưng có đường kính khác nhau
và được đặt lồng vào nhau.
Nguyên lý hoạt động: mẫu thực phẩm sẽ di chuyển theo ống bên trong còn chất tải
nhiệt sẽ di chuyển theo ống bên ngoài.
Trường hợp 2:
Cấu tạo: thiết bị gồm một chùm ống hình trụ song song có cùng đường kính được
đặt bên trong một ống hình trụ lớn.
Nguyên lý hoạt động: mẫu thực phẩm sẽ di chuyển trong các ống hình trụ nhỏ,
cịn chất tải nhiệt sẽ di chuyển trong khoảng khơng gian giữa thân trong ống hình trụ lớn và thân ngồi ống hình trụ nhỏ. Để tạo nên các dòng chảy rối và tăng cường hiệu quả của sự truyền nhiệt, các ống trụ nhỏ có thể được thiết kế với cấu hình dạng xoắn.
3.2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học
Cấu tạo:
Gồm hai ống hình trụ có kích thước đường kính khác nhau và được lồng đồng trục vào nhau và bề mặt hai thân trụ bằng phẳng. Tại vị trí trục chung là rotor có gắn các thanh khuấy có thể tháo lắp được. Rotor thường có đường kính từ 50,8 – 127 mm, việc lựa chọn đường kính rotor phụ thuộc vào kích thước các hạt phân tán trong thực phẩm: nếu hạt có kích thước lớn, người ta sử dụng rotor có đường kính nhỏ và ngược lại. Trên hệ thống rotor và thành khuấy có gắn một số thanh chắn theo phương thẳng đứng và trục gắn các thanh khuấy được nối với một motor đặt phía trên hai ống trụ.
Hình3.9 : Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học.
Nguyên lý hoạt động:
Thực phẩm sẽ được bơm vào ống hình trụ bên trong từ phía đáy thiết bị và được tháo ra khỏi thiết bị từ phía trên đỉnh. Ngược lại, chất tải nhiệt sẽ được nạp vào từ phía trên đỉnh theo khoảng không gian được tạo ra giũa hai thân trụ và được tháo ra ngồi từ phía gần đáy.
Trong q trình hoạt động, cánh khuấy và thanh chắn sẽ quay giúp cho sự truyền nhiệt được diễn ra nhanh và tốt hơn, đồng thời giúp phối trộn các mẫu thực phẩm có độ nhớt cao hoặc các huyền phù có kích thước hạt phân tán lớn.
Hình3.10 : nguyên lý hoạt động.
Bảng 3.1 So sánh ưu điểm và nhược điểm các loại thiết bị trao đổi nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có bộ phận
khuấy trộn. Ưu điểm Mặc dù cream có độ
nhớt cao, khả năng truyền nhiệt kém nhưng do cream chảy thành từng lớp mỏng xen kẽ với chất tải nhiệt nên nhiệt lượng tổn thất không nhiều, nhiệt độ được phân phối đều trong toàn dịch cream giúp hiệu quả truyền nhiệt cao.
Tiết kiệm năng lượng Hệ số truyền nhiệt cao. Mất mát nhiệt nhỏ. Trọng lượng thấp, kích thước nhỏ.
Cài đặt thuận tiện cho việc vệ sinh thiết bị.
Tuổi thọ cao.
Bảo trì và bảo dưỡng cũng trở nên dễ dàng hơn. Thích hợp để thanh trùng hoặc tiệt trùng thực phẩm dạng huyền phù. Cả hai môi chất khi chuyển động qua thiết bị đều chuyển động đối lưu cưỡng bức với
tốc độ rất lớn nên thời gian đạt được yêu cầu trao đổi nhiệt sẽ giảm xuống. Kết cấu gọn gàng, an toàn và dễ chế tạo. Áp dụng cho mẫu có độ nhớt cao. Thích hợp thanh trùng hay tiệt trùng những thực phẩm dạng huyền phù với các hạt phân tán có thích thước lớn. Q trình truyền nhiệt nhanh và đồng đều hơn.
Nhược điểm
Không hiệu quả khi thanh trùng thực phẩm có hàm lượng chất béo cao.
Hiệu quả truyền nhiệt thấp hơn thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng.
Tốn năng lượng để thực hiện khuấy trộn.
3.3 Thiết bị lên men
Cấu tạo:
Thiết bị là một hình trụ đứng làm bằng thép khơng rỉ hay lớp kim loại kép có đáy và nắp hình nón. Bên trong thiết bị có hệ thống cánh khuấy và các đầu dò nhiệt độ, pH,…để theo dõi trực tiếp các thông số cơng nghệ của q trình lên men. Trong sản xuất bơ khơng cần cung cấp oxi cho vi sinh vật lên men nên các thiết bị khơng có hệ thống sục khí. Phần trên nắp thiết bị có chứa cửa với nhiều chức năng khác nhau: cửa thông cánh khuấy nối với motor, cửa nạp giống, cửa nạp chất điều chỉnh pH,… Cửa nạp môi trường và tháo canh trường ra khỏi thiết bị thường được bố trí ở phần đáy. Ngồi ra thiết bị cịn có cửa quan sát, van lấy mẫu,…
Hình3.10 : thiết bị lên men bề sâu. 1. Động cơ. 2. Hộp giảm tốc. 3. Khớp nối. 4. Ổ bi 5. Vịng bít kín. 6. Trục. 7. Thành thiết bị.
8. Máy khuấy trộn tuabin.
9. Bộ trao đổi nhiệt dạng ống xoắn. 10. Khớp nối.
11. Ống nạp khơng khí. 12. Máy trộn kiểu cánh quạt. 13. Bộ sủi bọt. 14. Máy khuấy dạng vít. 15. Ơ đỡ. 16. Khớp để tháo. 17. Áo. 18. Khớp nạp liệu. 19. Khớp tháo khơng khí.
Xử lý thiết bị với H2S04 và HN03 lỗng, thơng khí trong 24h. Tiệt trùng thiết bị bằng hơi nước (0.2bar), làm nguội bằng tác nhân lạnh thông qua vỏ áo.
Nguyên lý hoạt động: máy làm việc liên tục với các công đoạn:
Chuẩn bị thiết bị lên men.
Nạp môi trường vô trùng cho thiết bị.
Cấy giống và lên men.
3.4.1. Thiết bị bao gói bơ:
3.4.1.1. Thiết bị bao gói bơ dạng hình hộp chữ nhật:
Thơng số kĩ thuật của máy:
Số bánh sản phẩm/phút >65 Khối lượng bánh sản phẩm, g 30; 62.5; 100 Nhiệt độ sản phẩm 0C 9 – 16 Kích thước bánh sản phẩm, mm 30g – 50x50x12 62.5g – 50x50x24 100g – 71x52x26 Vật liệu bao bì Lá nhơm
Vật liệu nhãn Giấy
Kích thước nhãn, mm 30g, 62.5g – (42x42)±0.2; 100g – (60x40)±0.2
Số bánh sản phẩm /phút > 80 Khối lượng bánh sản phẩm, g 100; 125; 200; 250 Nhiệt độ sản phẩm 0C 9 – 16 Kích thước bánh sản phẩm, mm 100g – 75x50x29 125g – 75x50x37 200g – 100x75x29 250g – 100x75x37 Vật liệu bao bì Lá nhơm
Vậy liệu nhãn Giấy
Kích thước, mm 2900x2490x1540 Khối lượng, kg 1390
3.4.1.2. Thiết bị bao gói bơ hộp plastic:
Số hộp sản phẩm/phút 40
Thể tích sản phẩm, ml 100 – 150 Vật liệu bao bì Plastic Đường kính hộp, mm 75; 95
Kích thước, mm 1295x1120x1940 Khối lượng, kg 350
Năng suất Max 180 thùng/h (3600 – 5580 kg/h) Max 290 thùng/h (5800 – 8990 kg/h) Max 440 thùng/h (8800 – 11000 kg/h) Khối lượng sản phẩm, kg 20; 25; 31
lúc
Năng suất Max 145 thùng/h (725 – 3625 kg/h) Max 270 thùng/h (1350 – 6750 kg/h) Khối lượng sản phẩm, kg 5 – 25
Vật liệu bao bì Giấy kraf
Cải tiến Đóng thùng 2 kích thước khác nhau cùng lúc
CHƯƠNG 4: SẢN PHẨM
4.1. Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 4.1.1. Chỉ tiêu cảm quan
Màu sắc: Phải đồng đều trong cả trối bơ, từ vàng nhạt đến vàng hơn sậm tùy sản phẩm.
Mùi: Mùi thơm đặc trưng ( mùi hạnh nhân trong quá trình thanh trùng, mùi của các hợp chất hữu cơ sinh ra trong q trình lên men: acid acetic, acid lactic, diacetyl), khơng lẫn mùi lạ.
Vị: Vị ngậy đặc trưng của chất béo, vị mặn vừa phải; bơ lên men phải có vị chua nhẹ của acid lactic.
Cấu trúc: Đánh giá qua độ cứng, độ dẻo, bề mặt khơ ráo, bóng mịn,…bằng cách phết bơ lên bánh rồi quan sát.
4.1.2. Chỉ tiêu hóa lý
Tùy theo quy định của mỗi nước và mỗi cơ sở sản xuất mà các chỉ tiêu hóa lý có thể dao động trong những khoảng khác nhau.
Hàm lượng chất béo: Fmin =80-82%
Độ ẩm: Wmax = 18%
Hàm lượng muối.
Độ chua.
Hàm lượng vitamin A, D.
Các chỉ tiêu khác: hàm lượng protein,…
Bảng 4.1. Chỉ tiêu hóa học
Tên chỉ tiêu Mức tối đa (mg/kg) Hàm lượng pb 0.05
Hàm lượng Hg 0.05 Hàm lượng Cadimi 1.0
Bảng 4.2. Hàm lượng chất điều chỉnh acid trong bơ
Tên chỉ tiêu Mức tối đa Natri phosphat 2g/kg Natri cacbonat
Giới hạn bởi GMP Natri hydro cacbonat
Natri hydroxit Canxi hydroxuit
Bảng 4.3 Hàm lượng các chất màu
Tên chỉ tiêu Mức tối đa (mg/kg) β – caroten tổng hợp 25
Caroten chiết xuất tự nhiên 600 Chiết xuất annato 20 β – apo- carotenal 35 Β – acid- apo- 8’- carotenoic, este etyl or este metyl
2
4.1.3. Chỉ tiêu vi sinh:
Tổng số vi khuẩn hiếu khí.
Nấm men, nấm sợi.
VSV gây bệnh (salmonella, Listeria): khơng có.
4.2. Bảo quản
Điều kiện bảo quản:
Theo Vierling (1999), người ta có thể sử dụng nhiệt độ thấp hơn -15oC để kéo dài hơn nữa thời gian bảo quản bơ.
Các biến đổi trong q trính bảo quản:
Quan trọng nhất là sự oxy hóa chất béo tạo nên các hợp chất peroxyde gây mùi khó chịu và làm giảm giá trị dinh dưỡng của bơ. Một số peroxyd gây ngộ độc cho người sử dụng.
Để hạn chế các biến đổi này, ta phải ln bảo quản bơ trong bao bì kín ở nhiệt độ thấp.
4.3 Sản phẩm bơ trong nước và ngoài nước 4.3.1 Các dạng sản phẩm bơ nước ngoài 4.3.1 Các dạng sản phẩm bơ nước ngoài
Bơ ngày nay đã và đang là một sản phẩm được sử dụng rộng rãi ở các nước phương Tây các nước Đông Âu và châu Mỹ. Bơ cũng đã và đang được sản xuất với qui mô công nghiệp ở nhiều nước trên thế giới với sản lượng lớn và ngày càng được mở rộng.
Các nước như Pháp, Đức, Hà Lan dẫn đầu thế giới về chất lượng bơ, theo sau là các nước như liên bang Nga, Ấn Độ và Mỹ. Đứng đầu vế sản lượng bơ xuất khẩu là khối châu Âu tiếp theo là Mỹ và Newzealand.
Bảng 4.4 Sản lượng bơ xuất khẩu của một số nước trên thế giới
Quốc gia Sản lượng (lb) Nga 2500000000 pháp 1191111111 Đức 1151000000 Mĩ 1128000000 Newzealand 586000000 Úc 476000000 Canada 359000000
Đan mạch 319000000
4.3.2 Sản phẩm trong nước
Tuy là một quốc gia chưa có ngành cơng nghiệp sản xuất bơ nhưng ở Việt Nam sản phẩm bơ ngày càng trở nên quen thuộc và bắt đầu được sử dụng phổ biến, và các loại bơ hiện nay ở Việt Nam chủ yếu được nhập từ nước ngoài. Trong tương lai, khi bơ đã trở thành một loại sản phẩm thực phẩm thông dụng, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến sữa chúng ta tin tưởng rằng chúng ta có thể xây dựng cho mình một ngành cơng nghiệp sản xuất bơ hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu trong