Thông số công nghệ
˗ Thời gian hấp: 5 – 10 phút.
˗ Khối lượng nước thêm vào: khoảng 10% khối lượng bột.
˗ Áp suất trong nồi hấp: 0,7 kg/cm2.
˗ Nhiệt độ hơi nước: 89,4oC.
2.4. Ép đùn - Làm mát
2.4.1. Ép đùn
Tổng quan
Đùn hay còn là ép đùn. Ép đùn là quá trình dùng áp lực đẩy khối nguyên liệu qua lỗ nhỏ nhằm mục đích định hình cho sản phẩm hay bán thành phẩm.
Cấu tạo chung của thiết bị bị ép đùn gồm buồng chứa nguyên liệu có đầu thốt ngun liệu nhỏ và một cơ cấu tạo áp lực để đẩy ngun liệu thốt ra. Buồng chứa thường có dạng hình trụ, làm bằng vật liệu có thể chịu được áp lực cao. Đầu thốt liệu của buồng chứa có thể có dạng cơn hay gắn với đĩa khn đục lỗ để tạo hình cho sản phẩm. Lỗ khn có thể có dạng hình trụ trong hay các hình dạng phức tạp để tạo nên những hình dạng đặc biệt cho sản phẩm. Quá trình ép đùn được chia thành hai nhóm chính: ép đùn tạo hình thơng thường và ép đùn áp lực cao.
Ép đùn tạo hình thơng thường, ngun liệu có dạng hỗn hợp đặc và áp lực tại đầu trục ép sẽ đẩy nguyên liệu qua lỗ khn định hình.
Ép đùn áp lực cao, áp lực tác động lên nguyên liệu tăng cao có thể lên đến 200atm. Cơ cấu tạo áp lực là dạng trục vis. Ép đùn áp lực cao về bản chất là quá trình định dạng lại cấu trúc ban đầu của nguyên liệu thành những sản phẩm có cấu trúc mong muốn chủ yếu bằng các lực cơ học và nhiệt độ - áp suất cao.
Bảo quản: Nhiệt độ cao trong quá trình ép đùn tạo điều kiện thuận lợi để vơ hoạt enzyme và tiêu diệt được vi sinh vật.
Hồn thiện: Đây là mục đích chính đối với việc ép đùn - dùng áp lực đẩy khối nguyên liệu qua lỗ nhỏ nhằm mục đích định hình bán thành phẩm và có trạng thái đồng nhất.
Các biến đổi
- Vật lý:
Nhiệt độ của khối nguyên liệu tăng dần do sự sinh nhiệt từ ma sát giữa các lớp nguyên liệu và vỏ máy thiết bị; đồng thời là sự tăng nhiệt độ, áp suất trong các vùng của thiết bị.
Kích thước, hình dạng: Từ khối bột rời rạc sẽ chuyển thành khối bột dẻo, dài trở nên đồng nhất hơn.
- Hoá học:
Carbohydrate: Xảy ra phản ứng Maillard, phản ứng Caramel hoá, hạt tinh bột xảy ra q trình hồ hố.
Protein: Bị biến tính do nhiệt độ cao.
Chất béo: Xảy ra phản ứng oxy hoá nhưng thời gian lưu ngắn nên biến đổi khơng nhiều. Vitamin, khống: bị thất thoát nhiều bởi nhiệt.
- Hố lý: Hình thành liên kết hidro giữa nước và các phân tử chứa nhóm háo nước như protein, pentosane, tinh bột… từ đó tạo thành khung mạng cho sản phẩm.
Cách thực hiện
Khối paste sau khi hấp được đưa qua máy đùn để tăng độ kết dính, độ đồng nhất và phân phối đều ẩm trong tồn khối.
Sau đó, khối paste tiếp tục được băng tải đưa qua các bể nước làm mát để hạ nhiệt độ đến nhiệt độ yêu cầu trước khi định hình.
Thiết bị: Máy ép đùn nóng trục đơn.
Cấu tạo thiết bị: Nhằm phù hợp cho dây chuyền sản xuất bánh gạo cơng nghiệp, nhóm chọn tìm hiểu về thiết bị ép đùn trục đơn cụ thể là thiết bị ép đùn nén ép cao có tỉ số L/D thấp. Thiết bị này có buồng ép có rãnh và bề sâu trục vis khác nhau, có khả năng làm chín sản phẩm bởi nhiệt sinh ra từ ma sát giữa nguyên liệu và bề mặt trong của thiết bị. Trong thiết bị ép đùn gồm có ba phần chính là buồng ép, trục vis và dĩa khn/ lỗ khn. Ngồi ra cịn có các phần phụ khác như
khung đỡ thiết bị, động cơ và cơ cấu truyền động, bộ phận nhập liệu và bộ phận cắt định hình sản phẩm.
Nguyên lý hoạt động: Sau khi trải qua quá trình phối trộn, bột gạo – nguyên liệu chính cùng với các nguyên liệu phụ (nước, tinh bột biến tính) và phụ gia sẽ được nhập liệu vào trong máy ép đùn áp lực cao thông qua phễu nhập liệu. Nguyên liệu vào trong thiết bị sẽ lắp đầy khoảng trống giữa trục ép đơn và vỏ máy. Dọc theo chiều dài máy, sẽ xảy ra ba giai đoạn chính là giai đoạn phối trộn, giai đoạn nhào trộn và giai đoạn nấu – định hình. Chủ chốt hoạt động trong máy xuất phát từ sự quay của trục ép đơn khiến cho nguyên liệu chuyển động xoay dọc theo chiều quay của trục ép và nhận năng lượng từ nhiệt độ, áp suất và sự ma sát với bề mặt thiết bị.
Giai đoạn phối trộn: Không gian chứa nguyên liệu nhiều cùng với áp lực, nhiệt độ chưa cao nên cấu trúc nguyên liệu chưa có sự biến đổi đáng kể. Trong vùng thứ nhất chủ yếu là sự phối trộn các nguyên liệu lại với nhau.
Giai đoạn nhào trộn: Không gian chứa nguyên liệu nhỏ hơn, nhiệt độ và áp suất tăng dần. Quan trọng nhất trong giai đoạn này là sự khuếch tán của nước vào bên trong nguyên liệu. Nguyên liệu trương nở lên, một số phần tử dễ tan sẽ khuếch tán ra ngồi mơi trường lỏng nên khối nguyên liệu sẽ trở nên đặc hơn.
Giai đoạn nấu – định hình: Vùng khơng gian chứa ngun liệu rất ít, ngun liệu bị dồn nén tạo nên áp suất và nhiệt độ cao, đây là vùng nguyên liệu bị biến đổi sâu sắc nhất. Đối với tinh bột, phân tử tinh bột bị tách rời và chuyển thành dạng “dung dịch”, thực hiện q trình hồ hố tinh bột do sự chuyển động nhiệt lớn và sự có mặt của nước. Nguyên liệu sẽ trạng thái rời thành trạng thái chảy dẻo. Ở trạng thái này, các phân tử linh động hơn có khuynh hướng duỗi mạch, tạo ra cầu nối liên kết mới (cầu nối của liên kết hydro giữa các phân tử với nhau) tạo thành khung mạng cho sản phẩm. Các phân tử khí và hơi nước được phân bố đều trong khung mạng chích là các “mầm” khí. Kết thúc giai đoạn nấu ngun liệu có dạng khối dẻo sẽ chảy qua lỗ khn và định hình dịng chảy theo hình dạng của khn. Cấu trúc khung mạng đủ lớn để giữ lại các phần tử khí và hơi nên cấu trúc sản phẩm sẽ có dạng xốp. Như vậy bán thành phẩm khi đi ra khỏi thiết bị ép đùn áp lực cao sẽ thành dạng thanh dài, xốp.
Thơng số cơng nghệ:
˗ Nhiệt độ: 80-140oC.
˗ Độ ẩm của bán thành phẩm: 30%.
˗ Áp suất thiết bị: 15-30bar.
2.4.2. Làm mát
Tổng quan
Làm nguội là quá trình trao đổi nhiệt giữa chất tải nhiệt và chất cần làm nguội. Chất tải nhiệt được dùng phổ biến nhất là nước và khơng khí.
Mục đích cơng nghệ
Bảo quản: Khi ngâm trong nước làm nguội, bán thành phẩm sẽ tránh bị lây nhiễm vi sinh vật trong khơng khí.
Chuẩn bị: Khối chảy dẻo sau khi rời khỏi thiết bị ép đùn áp lực cao sẽ có nhiệt độ cao và độ dính cao vì vừa đi ra khỏi giai đoạn nấu – định hình trong máy. Khi được băng tải 25 chuyền khối thanh xốp này đi qua hệ thống khuôn rãnh chứa nước làm nguội, sẽ làm giảm nhiệt độ của bán thành phẩm xuống, cấu trúc tinh bột sẽ không tách rời ra nhau nữa và vẫn hình thành dạng chảy dẻo (dạng paste) có độ dính vừa phải và chuẩn bị cho q trình tạo hình.
Các biến đổi
Vật lý: Khối bột trở nên rắn hơn, có cấu trúc ổn định hơn về độ xốp, độ dai, độ dẻo, độ đàn hồi.
Cách thực hiện: Sử dụng hệ thống khuôn rãnh chứa nước làm nguội dạng thanh dài, xốp dẻo sau khi đi ra khỏi thiết bị ép đùn nóng.
Thiết bị làm nguội: Băng tải dạng tấm.
Cấu tạo thiết bị: Tất cả bộ phận của thiết bị đều được làm bằng chất liệu thép khơng gỉ. Băng tải bao gồm các tấm phẳng có độ rộng từ 0-10inch ghép lại với nhau. Các tấm phẳng chuyển động được là nhờ vào motor khiến chúng trượt đi với tốc độ chậm và quay về lại được vị trí cũ nhờ vào con lăn.
Nguyên lý hoạt động: Thanh dài, xốp dẻo sau khi được đưa ra thiết bị ép đùn nóng sẽ nằm trên băng tải. Các tấm phẳng trên băng tải đưa khối bột di chuyển xuống khoang chứa nước làm nguội rồi đưa lên vào đầu nhập liệu của thiết bị tạo hình.
Hình 2.5. Thiết bị làm nguội băng tải dạng tấm
Thông số công nghệ:
˗ Nhiệt độ khối bột: 60-65oC.
˗ Độ ẩm của bánh thành phẩm: 35%.
2.5. Cán cắt
Tổng quan
Đây là quá trình sử dụng các tác động cơ học vật lý để tạo hình dáng và khối lượng nhất định cho sản phẩm. Q trình này có thể được xảy ra trước hoặc sau quá trình chế biến thực phẩm.
Trong quá trình sản xuất, các sản phẩm khác nhau có thể có các thơng số kích thước, hình dạng, khối lượng khác nhau. Tuy nhiên nhìn chung các thơng số này của sản phẩm được quyết định dựa trên các yếu tố như: Yêu cầu của khách hàng, yêu cầu về công nghệ, yêu cầu về thiết bị, yêu cầu trong quá trình vận chuyển, bảo quản và phân phối.
Trong quy trình sản xuất bánh bích quy, cụ thể là bánh gạo, quá trình cán cắt là quá trình chuyển khối bột từ dạng rời sang dạng tấm (lá) dưới tác dụng của các trục cán tròn. Những lá bột tạo thành có độ dày phù hợp với độ dày của bánh thành phẩm. Sau quá trình cán, lá bột sẽ được cắt để tạo hình theo hình dạng và kích thước mong muốn bằng dao hay khn cắt. Phương pháp
cán và có độ dính nhớt thích hợp cho khả năng dát mỏng thành lá.
Mục đích cơng nghệ
Chuẩn bị: Việc tạo cho sản phẩm có kích thước và hình dạng phù hợp nhằm đảm bảo cho các công đoạn về sau diễn ra thuận lợi, cụ thể là đưa khối bột thành từng miếng nhỏ có kích thước tương đối đồng nhất cho cho quá trình sấy, nướng tiếp theo.
Hồn thiện: Tạo ra phơi bánh có hình dạng xác định: trịn, oval,... Việc tạo hình giúp cho sản phẩm có hình dạng và kích thước phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng, cải thiện chất lượng và giá trị cảm quan của sản phẩm.
Các biến đổi:
Vật lý: Quá trình tạo hình chủ yếu là các tác dụng cơ lý lên nguyên liệu; do đó, các biến đổi trong q trình tạo hình thường khơng nhiều. Hình dạng, kích thước của ngun liệu thay đổi theo khuôn và trục cắt. Nhiệt độ tăng lên do áp lực cắt và ma sát. Tăng độ kết dính của khối bột.
Cách thực hiện
Bột được đi vào máy cán và qua 2 trục cán để làm bột trở thành tấm mỏng và có độ dày tùy thuộc vào khe hở giữa 2 trục cán. Sau đó khối bột đã được cán mỏng sẽ được tạo hình thơng qua 2 trục cắt của máy cắt.
Thiết bị: Thiết bị cán và cắt.
Cấu tạo thiết bị gồm có: Máy tạo tấm ba trục, hệ thống cán mỏng (trục cán), máy cắt trục quay và máy nâng bột rìa.
Nguyên lý hoạt động: Dưới tác dụng của cặp trục cán tròn trong máy tạo tấm ba trục, khối bột từ dạng rời sẽ chuyển thành dạng lá (tấm) có độ dày xác định và trải hết chiều ngang của thiết bị. Sau khi qua mấy tạo tấm, lá bột đi qua hệ thống cán mỏng để giảm bề dày lá bột một cách từ từ đến độ mỏng theo yêu cầu sản phẩm, vì được làm cho mỏng đi nên tấm bột lúc này sẽ dài ra hơn. Sau khi qua các trục cán, bột được đi qua băng tải trung gian để “nghỉ ngơi” và “hồi phục” lại các cấu trúc bị biến đổi trong quá trình cán. Tấm bột sau đó sẽ đi qua máy cắt thường có dạng trục quay. Cơng đoạn cắt khơng chỉ tạo nên kích cỡ, hình dáng bề ngồi mà cịn tạo nên các hoa văn hay đục lỗ trên bề mặt bánh. Các miếng bột sẽ tách nhau ra và đi theo băng tải đến khu vực sấy, nướng. Giữa các miếng bột bánh được cắt ra là một mạng lưới bột không dùng được được gọi là miếng bột rìa. Các miếng thừa này sẽ đi qua máy nâng bột rìa và đưa trở lại máy tạo tấm ba trục hoặc đôi khi được đưa trở lại máy trộn để kết hợp với phần bột mới.
Thông số công nghệ:
˗ Bề dày lớp bột sau khi cán: 2 - 3mm.
˗ Độ ẩm bán thành phẩm: 31%.
Hình 2.6. Hệ thống tạo hình theo phương pháp cán cắt
2.6. Sấy 1
Tổng quan
Là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu. Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc bốc hơi hoặc thăng hoa. Mẫu nguyên liệu ở dạng rắn tuy nhiên mẫu cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù. Sản phẩm thu được sau quá trình sấy là dạng rắn hoặc bột.
Có nhiều phương pháp sấy khác nhau chúng ta có thể chia thành những nhóm sau:
˗ Sấy đối lưu: Sử dụng khơng khí nóng làm tác nhân sấy. Mẫu nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với khơng khí nóng trong buồng sấy, một phần ẩm trong nguyên liệu sẽ được bốc hơi. Động lực quá trình sấy là do: Sự chênh lệch áp suất hơi tại bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy nhờ đó mà nước tại bề mặt nguyên liệu bốc hơi. Thứ 2, sự chênh lệch ẩm tại bề mặt và tâm nguyên liệu nhờ đó mà ẩm tại tâm sẽ khuếch tán ra ngoài.
˗ Sấy tiếp xúc: Mẫu nguyên liệu cần sấy đặt lên một bề mặt đã được gia nhiệt nhờ đó mà nhiệt độ nguyên liệu sẽ tăng làm cho một phần ẩm trong ngun liệu bốc hơi và thốt ra mơi trường bên ngoài. Mẫu nguyên liệu được cấp nhiệt theo nguyên tắc dẫn nhiệt.
˗ Sấy bức xạ: Sử dụng nguồn nhiệt bức xạ để cung cấp cho mẫu nguyên liệu cần sấy. Nguồn bức xạ này thường là tia hồng ngoại. Nguyên liệu được cấp nhiệt nhờ cơ chế bức xạ đồng thời bốc ẩm ra ngoài theo nguyên tắc đối lưu. Nhiệt độ có sự chênh lệch cao giữa bề mặt và tâm nguyên liệu tạo ra một gradient nhiệt và gradient nhiệt này ngược chiều với gradient ẩm làm
Để khắc phục nhược điểm trên, người ta điều khiển theo chế độ luân phiên.
˗ Sấy bằng lị vi sóng và dịng điện cao tần: Vi sóng là sóng điện từ với tần số 300-300.000MHz. Dưới tác động vi sóng các phân tử nước sẽ chuyển động quay cực liên tục làm phát sinh nhiệt và nhiệt độ tăng lên. Trong trường hợp sử dụng dòng điện cao tần tần số sử dụng sẽ thấp hơn 27-100MHz.
˗ Sấy thăng hoa: Mẫu nguyên liệu cần sấy trước tiên sẽ đem lạnh đơng sau đó tạo áp suất chân khơng và nâng nhẹ nhiệt độ để nước thăng hoa.
Sấy đối lưu là một lựa chọn cho tình hình thiết bị hiện nay cũng như có thể đáp ứng được mục đích của quá trình sấy trong sản xuất bánh gạo.
Mục đích cơng nghệ
Bảo quản: Q trình sấy làm giảm độ ẩm của nguyên liệu từ đó hạn chế sự phát triển của các vi sinh vật và một số enzyme, q trình cịn tạo một lớp vỏ cứng cho nguyên liệu để hạn chế sự hấp thu ẩm của nguyên liệu.
Các biến đổi
˗ Vật lý:
Trong quá trình sấy sẽ xuất hiện gradient nhiệt trong nguyên liệu. Nhiệt độ tăng cao tại vùng bề mặt của nguyên liệu và giảm dần tại vùng tâm.
Xảy ra sự khuếch tán ẩm do sự chênh lệch ẩm tại các vùng khác nhau trong nguyên liệu. Trong giai đoạn sấy đẳng tốc nước trong nguyên liệu sẽ dịch chuyển ra vùng biên.
Sấy tạo nên lớp vỏ cứng bên ngồi phơi bánh làm cho độ giòn của bánh tăng lên; khối lượng và tỉ trọng bánh giảm do mất nước; thể tích bánh tăng lên.
˗ Hóa học:
Phản ứng oxy hóa: Một số vitamin trong thực phẩm có thể mất đi trong q trình sấy. Phản ứng maillard: Xảy ra làm cho vỏ bánh có màu đậm hơn.
˗ Hóa lý: Xảy ra sự chuyển pha của nước từ lỏng thành hơi nước; đồng thời các hợp chất dễ