3.1 Bột dinh dưỡng dạng sấy thùng quay
3.1.2 Giải thích quy trình 3.1.2.1 Làm sạch
❖ Mục đích
- Loại bỏ những hạt bị hư hỏng, mang mầm bệnh - Tăng chất lượng sản phẩm đầu ra
- Bảo vệ thiết bị khi vận hành
- Đảm bảo nguyên liệu phải được sạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, thuận lợi cho quá trình nghiền.
❖ Phương pháp thực hiện
- Làm sạch bằng phương pháp chà sát: trong phương pháp này sự cọ xát giữa các hạt với phần gạo chuyển động của thiết bị giúp loại bỏ các tạp chất bám trên bề mặt hạt. Đối với phương pháp này cần phải thật cẩn thận trong việc loại bỏ tạp chất để tránh hiện tượng tái nhiễm bẩn và ngăn ngừa các hiện tượng cháy nổ do bụi vì trong quá trình ma sát giữa gạo nếu khơng kiểm sốt tốt có thể sinh ra nhiệt dẫn đến quá trình cháy nổ [33].
- Phương pháp làm sạch ướt: các phương pháp thường được sử trong cơng nghiệp đó là q trình ngâm.
- Mục đích: loại bỏ các tạp chất trên bề mặt nguyên liệu như đất, bụi, bùn,... Đối với các loại hạt trong q trình ngâm cịn làm tăng hàm lượng vitamin B cho các loại hạt.
- Nguyên tắc: đối với phương pháp này nguyên liệu sẽ được ngâm trong các thùng chứa có cánh khuấy. Trong quá trình ngâm các loại chất bẩn như bụi, bùn đất… sẽ mềm ra và hòa tan vào trong nước, nhờ có các cánh khuấy sẽ làm cho nguyên liệu sạch hơn và đều hơn. Tuy nhiên các cánh khuấy có thể gây ra sự hư hại đối với nguyên liệu.
- Ưu điểm: loại bỏ được đa số các chất thải bám trên bề mặt nguyên liệu. - Nhược điểm: trong quá trình ngâm sẽ tốn nhiều nước và thải ra nhiều
nước; có thể gây hại cho hạt trong quá trình rửa; chi phí vận hành cao. - Làm sạch bằng phương pháp khí động: phương pháp này làm sạch dựa trên sự
hợp vật liệu rời được đặt trong dịng khí, dưới sự tác động chuyển động của dịng khí thì các vật liệu rời có thể lơi cuốn bởi dịng khí, hoặc đứng yên hoặc rơi xuống tự do dưới tác dụng của trọng lực. Phương pháp này được sử dụng cho các thực phẩm không thể làm ướt (những nguyên liệu có thành phần dễ bị oxi hóa thì khơng nên áp dụng phương pháp này), sử dụng khơng khí áp suất thấp với lưu lượng rất lớn nên chi phí sử dụng thiết bị theo phương pháp này là vô cùng lớn
[33].
3.1.2.2 Hồ hóa
❖ Mục đích
- Khi xử lý nhiệt các hạt tinh bột trong nước đến nhiệt độ hồ hóa thì sẽ xảy ra hiện tượng hồ hóa tinh bột, là hiện tượng tinh bột hút nước, trương nở, tăng thể tích và khối lượng tăng lên.
- Mục đích chế biến: dưới tác dụng của nhiệt độ cao nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi về cấu trúc, tính chất hóa học, hóa lý làm cho chất lượng của nguyên liệu biến đổi hẳn. Cấu trúc hạt tinh bột bị phá vỡ. Nguyên liệu từ dạng hạt rời sau khi hồ hóa tạo thành dạng dung dịch, làm chín nguyên liệu. - Mục đích bảo quản: đun nóng nhiệt độ trên 700C trước hết có tác dụng
làm mất hoạt tính của các loại enzyme có trong nguyên liệu, ngăn ngừa được những biến đổi xấu. Nhiệt độ cao trên 900C có thể tiêu diệt vi sinh vật có trong nguyên liệu [34].
- Biến đổi vật liệu: hạt tinh bột khi bắt đầu hồ hóa, nước từ bên ngoài đi vào trong hạt làm ngưng tự nước trong mao quản, xảy ra phản ứng hydrat hóa và trương nở hạt. Vỏ hạt bị phá vỡ, các liên kết giữa các phân tử amylose và amylopectin rã ra, làm đứt liên kết giữa các phân tử. Xảy ra hiện tượng phân tán các phân tử đã đứt liên kết vào nước tạo thành dạng dung dịch [34]. ❖ Phương pháp thực hiện: Có thể hồ hóa bằng cách gia nhiệt trực tiếp hoặc gián tiếp. Các loại hạt khác nhau có nhiệt độ hồ hóa khác nhau nên ta hồ hóa riêng các loại hạt sau đó trộn chung chúng với nhau trong thiết bị trộn. Sau khi trộn chung các dịch hồ hóa sấy phun hoặc sấy thùng quay để tạo dạng bột [34].
3.1.2.3 Phối trộn
❖ Mục đích
Phối trộn nhằm đảm bảo các cấu tử thành phần phải được phân phối đều trong toàn khối, hỗn hợp bột phải đồng nhất. Phối trộn làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm, tăng thêm tính cảm quan cho sản phẩm. Đồng thời phối trộn còn làm tăng giá trị sử dụng cho sản phẩm.
❖ Phương pháp thực hiện
Quá trình phối trộn các loại chất lỏng có độ nhớt cao hoặc dạng paste. Trong thiết bị phối trộn từng phần tử nguyên liệu phải tiếp xúc với phần tử phối trộn. Do các phần tử nguyên liệu không thể chuyển động như trong trường hợp chất lỏng có độ nhớt thấp, cơ cấu phối trộn phải di chuyển và tiếp xúc đến các vị trí của thùng trộn hoặc cơ cấu trộn phải tạo được lực đủ lớn để làm các phân tử chuyển động đến các vị trí trong thiết bị phối trộn. Có thể sử dụng các loại thiết bị như: thiết bị khuấy trộn dạng cánh khuấy dạng mái chèo, thiết bị khuấy trộn dạng chậu, máy nhào, thiết bị phối trộn liên tục cho nguyên liệu dạng pase [34].
3.1.2.4 Sấy thùng quay
❖ Mục đích: Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy dùng để sấy các sản phẩm
dạng dung dịch. Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là dùng một luồng khí nóng thổi qua mẫu dung dịch để loại bỏ nước trong mẫu. Thông thường phương pháp này dùng để sấy các mẫu thực phẩm như sữa bột, café hịa tan,...
Hình 15: Hệ thống sấy thùng quay
Hình 16: Cấu tạo hệ thống sấy thùng quay
❖ Nguyên lý hoạt động:
- Đưa sản phẩm vào bề mặt trục quay chính: nguyên liệu sau khi đã được bơm vào buồng trộn số 2 sẽ được gia nhiệt nhờ hệ thống khí nóng số 3. Mục đích của q trình này, nếu khơng gia nhiệt và trộn đều thì đối với các mẫu có độ nhớt cao hoặc dễ đóng cặn thì sẽ làm cho sản phẩm đầu ra không đồng đều về chất lượng.
Sau khi đã gia nhiệt và đảo trộn thì sản phẩm có thể được phun trực tiếp lên trục chính mà cụ thể là phun vào khoảng giữa trục chính và trục phụ. Các trục quay phụ được bố trí gần nhau và khoảng cách giữa trục chính khơng đổi để đảm bảo cho độ dày của sản phẩm sau khi sấy là không đổ. Nhiệt độ trong lịng trục chính thường từ 250 – 200oC đảm bảo sao cho nguyên liệu sấy dính vào trong trục sấy chính [35].
- Làm nóng ngun liệu trên trục sấy chính: tùy thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng, có thể có một giai đoạn hâm nóng ngắn đầu tiên, đến khoảng 1000C, để làm cho nước bên trong sản phẩm lỏng sôi. Điều này sẽ dẫn đến việc sản phẩm bắt đầu mất một lượng nước, trong một q trình hồn tồn bị chi phối bởi q trình truyền nhiệt để làm bằng khơng khí. Trong khi nước bay hơi nhanh, độ ẩm giảm tương ứng. Sau khi xảy ra 2/3 hoặc 3/4 chu kỳ quay đầy đủ, sản phẩm lỏng trở thành màng sản phẩm khô trên bề mặt của trục sấy chính [35].
- Bóc sản phẩm: cuối cùng, màng khô được cạo ra trục sấy bằng lưỡi dao. Khi sản phẩm trông giống như một tờ giấy, một máy nghiền được bổ sung để phá vỡ cấu trúc và làm cho nó giống như một loại bột với các hạt dày. Sản phẩm sau khi ra khỏi hệ thống sấy thùng quay sẽ được đi qua hệ thống nghiền làm giảm kích thước biến dạng tấm thành dạng bột mịn [35].
❖ Ưu điểm
- Máy sấy quay được đặc trưng bởi công suất lớn với mức tiêu thụ năng lượng thấp.
- Nó được thiết kế với cơ cấu hợp lý, hoạt động thân thiện với mơi trường, ít tạo ơ nhiễm.
- Được cung cấp với giá cả cạnh tranh so với các máy cùng loại, đồng thời có hiệu suất cao hơn.
- Máy sấy quay vận hành dễ dàng, hoạt động ổn định, tỷ lệ trục trặc thấp, có độ bền cao, sấy khơ được nhiều.
3.1.2.5 Nghiền
- Bản chất của quá trình nghiền là làm giảm kích thước của vật liệu, thơng thường là các vật liệu rời bằng các tác dụng của lực cơ học. Trong q trình nghiền, có 3 loại lực cùng tác dụng lên vật liệu: lực nén, lực va đập và lực ma sát. Tuy nhiên tùy từng q trình sẽ có loại lực chiếm ưu thế. Trong các q trình nghiền thơ vật liệu cứng lực nén chiếm ưu thế. Lực ma sát thường chiếm ưu thế trong quá trình nghiền các loại vật liệu mềm. Lực va đập thường được ứng dụng trong cả q trình nghiền thơ, nghiền trung gian và cả nghiền tinh.
- Đối với các loại bột ngũ cốc quá trình nghiền là quá trình quan trọng nhất để chuyển vật liệu từ kích thước lớn sang dạng bột có kích thước nhỏ. Bánh sau khi nướng thường được nghiền về kích thước khoảng 150μm. - Tạo dạng bột mịn cho sản phẩm [36].
- Giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc hạt, làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy q trình đường hóa, thủy phân tinh bột nhanh hơn. ❖ Phương pháp thực hiện
- Cấu tạo của thiết bị này gồm 2 trục hình trụ nằm ngang. Trong quá trình hoạt động thì hai trục này sẽ chuyển động hướng vào nhau. Nguyên liệu từ phễu đi vào và sẽ đi qua 2 trục này và sẽ bị nghiền tùy thuộc vào khoảng cách giữa 2 trục mà nguyên liệu bị nghiền thành những kích thước khác nhau. Dựa vào đặc tính này trong cơng nghiệp người ta thường chế tạo các thiết bị nghiền sử dụng nhiều trục và hình dạng khác nhau để phục vụ cho việc nghiền hạt và theo kích thước mong muốn [35].
- Bột sau khi nghiền được đem rây để tách những hạt to chưa đạt kích thước u cầu trở lại q trình nghiền. Phần bột đạt yêu cầu được chuyển qua công đoạn tiếp theo là phối trộn với các thành phần vitamin, khoáng tùy theo yêu cầu của từng loại sản phẩm. Sau khi phối trộn, bán thành phẩm sẽ được đưa đi sấy lại và kiểm tra: độ ẩm phải đạt <6% sản phẩm.
❖ Các biến đổi
- Vật lý: biến đổi quan trọng nhất trong q trình nghiền là kích thước của hạt nguyên liệu sẽ giảm, diện tích bề mặt riêng sẽ tăng lên. Trong quá trình nghiền do ma sát nhiệt độ sẽ tăng lên ở mức không đáng kể [35]. - Hóa học: khi cấu trúc của nguyên liệu bị nghiền nhỏ dẫn đến các thành
phần dễ bị oxy hóa.
3.1.2.6 Rây
Mục đích là loại bỏ những hạt có kích thước lớn, tạo độ mịn cho sản phẩm bột, có thể dùng để tách tạp chất, tách bụi, loại bỏ những hạt ngoại lai, khơng đồng đều về kích thước, loại bỏ cặn trong dung dịch lỏng hoặc tách lấy chất rắn từ dung dịch lỏng.
Hình 18: Thiết bị rây cơng nghiệp
3.1.2.7 Phối trộn
❖ Mục đích
Kết thúc q trình sấy thùng quay nguyên liệu sấy đã trở thành dạng bột mịn. Trong quá trình phối trộn tùy thuộc vào các loại sản phẩm thì nhà sản xuất có thể phối trộn thêm các loại bột khác. Ví dụ trong cơng nghệ sản xuất bột ăn dặm đối với trẻ, sau khi quá trình sấy phun kết thúc các nhà sản xuất thường phối trộn với các loại bột sữa, bột rau quả để đảm bảo chất dinh dưỡng đối với trẻ nhỏ.
❖ Thiết bị phối trộn
Thiết bị trộn dạng thùng quay: thùng máy quay được chế tạo theo hai dạng: thùng quay trên các con lăn và thùng quay trên trục. Trường hợp tùy chọn mà bố trí cửa ra vào của vật liệu cho phù hợp. Trường hợp bố trí một cửa sổ thì thời gian nạp và xả vật liệu dài phải quay xuống dưới để xã vật liệu, sau đó quay thùng lên để tải vật liệu vào.
Hình 19: Thiết bị trộn dạng thùng quay
❖ Nguyên lí làm việc:
- Cấp nguồn: máy trộn được cấp nguồn điện 220 volt. Trước khi cấp nguồn kiểm tra máy trộn xem có bị chạm chập hay khơng, kiểm tra đảm bảo trong máy khơng có vật lạ rơi vào[37].
- Bật máy làm việc: cho máy hoạt động theo yêu cầu khi máy ở chế độ sẵn sàng làm việc, điều chỉnh thời gian hoạt động đúng như yêu cầu, sau đó bật cơng tắc điều khiển qua vị trí "chạy máy" [37].
- Kết thúc q trình trộn bật cơng tắc về vị trí "tắt máy" để dừng máy, đồng thời đảm bảo sự an toàn cho máy. Kết thúc thời gian làm việc ta tắt nguồn cho máy để đảm bảo an toàn [37].
Máy trộn vít xoắn nằm ngang làm việc liên tục: nguyên liệu được nạp vào thùng hình trụ nằm ngang, trên thân có gắn các đoạn cánh vít 3 có tác dụng vừa đảo trộn vừa vận chuyển ngun liệu. Ngồi ra cịn gắn các tấm nghiên 4 ở vị trí đường tâm thùng. Độ nghiêng của các tấm này được tính tốn sao cho khi thùng quay, nguyên liệu đổ trên các tấm nghiên sẽ trượt về phía ngược với hướng vận chuyển của cánh vít để tạo nên sự đảo trộn tích cực với đường đi vòng vèo nhiều lần của nguyên liệu. Lượng nguyên liệu tháo ra được điều chỉnh nhờ tay quay 9, vit 8 và van điều chỉnh 7 điều chỉnh được thời gian đảo trộn và hiệu suất trộn.
Hình 20: Máy trộn vít nắm ngang làm việc liên tục
3.1.2.8 Sấy kiểm tra
❖ Mục đích: trong các q trình rây và phối trộn thì sản phẩm có thể bị nhiễm
ẩm bởi các tác nhân bên ngoài. Để đảm bảo cho sản phẩm bột ln có độ ẩm dưới 6% thì các nhà sản xuất tiến hành sấy kiểm tra.
❖ Các biến đổi
- Vật lý: trong quá trình sấy nhiệt độ bề mặt nguyên liệu tăng, độ ẩm nguyên liệu giảm; sự khuếch tán ẩm xảy ra do sự chênh lệch ẩm tại các vùng khác nhau của nguyên liệu; sự thay đổi về kích thước, khối lượng, tỉ trọng, … tùy thuộc vào bản chất của nguyên liệu.
- Hóa học: nhìn chung trong q trình sấy kiểm tra khơng có sự thay đổi nhiều về mặt hóa học do vật liệu sấy chủ yếu ở dạng bột.
- Hóa lý: có sự chuyển pha của nước từ lỏng thành hơi.
3.1.2.9 Bao gói
Mục đích chính của việc bao gói là giữ cho thực phẩm ở trong điều kiện tốt tới khi nó được bán và tiêu thụ, và nhằm khuyến khích khách hàng mua sản phẩm.Bao gói sẽ cung cấp các điều kiện môi trường tốt cho thực phẩm từ lúc bắt đầu đóng gói cho tới khi nó được tiêu thụ. Nó bảo vệ thực phẩm khỏi các thương tổn vật lý và hóa học. Ví dụ như tác hại do khơng khí, ánh sáng, cơn trùng và các lồi động vật gặm nhấm.
3.2 Bột dinh dưỡng dạng sấy phun3.2.1 Quy trình sản xuất 3.2.1 Quy trình sản xuất
3.2.2 Giải thích quy trình
Các giai đoạn của công nghệ sản xuất này sẽ giống như công nghệ sản xuất bằng phương pháp sấy thùng quay. Nó chỉ khác nhau ở phương pháp sấy, thay vì là phương pháp sấy thùng quay thì ở đây được thay thế bằng phương pháp sấy phun.
❖ Mục đích: Người ta sử dụng thiết bị sấy phun khi nguyên liệu ở dạng lỏng
hoặc dạng paste, sản phẩm thu được là dạng hạt mịn [38].
❖ Thiết bị sấy phun
Hình 23: Thiết bị sấy phun
❖ Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được chứa trong các tank chứa. Nguyên liệu trước khi đưa vào quy trình sấy phun phải được cơ đặc. Ví dụ sữa ở dạng dung dịch để sấy phun được phải cơ đặc thành sữa cơ đặc có hàm lượng chất