2.1. Phân loại
Mục đích cơng nghệ
- Chuẩn bị cho các quá trình gia cơng tiếp theo:
-Quá trình lựa chọn, phân loại nguyên liệu nhằm loại bỏ những trái hư hỏng, ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm, chọn nguyên liệu cĩ độ chín phù hợp, kích thước đồng
đều.
Biến đổi của nguyên liệu
-Nguyên liệu trở nên đồng đều về kích thước và độ chín. Cịn các biến đổi khác khơng đáng kể.
Phương pháp thực hiện
-Tiến hành lựa chọn nguyên liệu bằng phương pháp thủ cơng: phân loại bằng tay trên băng chuyển nguyên liệu.
Yêu cầu: táo lựa chọn đồng đều về kích thước, độ chín, khơng lẫn trái hư, dập.
Thiết bị
- Thiết bị phân loại: dựa vào hình dạng, màu sắc, kích thước và khối lượng riêng của táo.
• Thơng số cơng nghệ:
- Tốc độ của băng chuyền chậm, khoảng 0,1-0,2m/s. - Chiều cao băng chuyền khoảng 0,8-1,2m.
2.2. Rửa
Mục đích cơng nghệ
- Chuẩn bị: chuẩn bị cho quá trình gia cơng tiếp theo, loại bỏ tạp chất, vi sinh vật.
Biến đổi của nguyên liệu
-Sau quá trình rửa bề mặt nguyên liệu được làm sạch, giảm hàm lượng vi sinh vật. Cịn các biến đổi khác khơng đáng kể.
Phương pháp thực hiện
-Táo sau khi được phân loại sẽ được cho vào buồng rửa nhờ băng tải. Dùng thiết bị rửa xối dạng băng tải để rửa, táo sẽ được trải qua 2 giai đoạn ngâm và rửa xối. Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, làm chất bẩn mềm và bong ra. Thời gian ngâm tùy thuộc và mức độ bám bẩn của nguyên liệu và tác dụng của dung dịch rửa, cĩ thể từ vài phút đến vài chục phút. Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dịng nước để kéo chất bẩn cịn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm. Nước rửa phải sạch, để nước rửa ít nhiễm bẩn người ta dùng
-Yêu cầu: lượng nước sử dụng phải vừa đủ tránh bị làm dập táo, thời gian ngâm rửa khơng
được kéo dài. Nguyên liệu sau khi rửa phải sạch, khơng bị dập, lượng nước tốn ít nhất.
Thiết bị
• Thiết bị rửa dạng băng chuyền
• Thơng số cơng nghệ:
- Áp suất 2-3at
- Thời gian cĩ thể điều chỉnh. - Nhiệt độ nước xối 20-25oC.
2.3. Nghiền
Mục đích cơng nghệ
-Chuẩn bị cho q trình ép vì là giảm kích thước của táo, phá vỡ tế bào làm cho dịch chiết tiết ra nhiều hơn, tăng hiệu suất ép. Càng nhiều tế bào bị tác động thì hiệu quả quá trình nghiền càng cao.
Biến đổi của nguyên liệu
-Vật lý: kích thước của nguyên liệu giảm, diện tích bề mặt riêng tăng. Tăng diện tích bề
mặt riêng làm tăng hiệu quả truyền nhiệt và truyền khối. Ngồi ra, diện tích bề mặt riêng tăng cịn làm tăng tốc độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi, đặc biệt là các cấu tử hương. Trong quá trình nghiền, dưới tác dụng của các lực đặc biệt là lực ma sát sẽ làm nhiệt độ của nguyên liệu tăng lên.
-Hĩa học: khi nghiền nguyên liệu cấu trúc nguyên liệu bị phá vỡ các thành phần dễ bị oxy
hĩa bên trong nguyên liệu như vitamin,… sẽ cĩ điều kiện tiếp xúc với oxy, do đĩ các phản ứng oxy hĩa sẽ diễn ra. Các phản ứng này diễn ra thường làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Do đĩ, các sản phẩm sau khi nghiền thường được bảo quản trong các điều kiện nghiêm ngặt hơn so với trước khi nghiền.
- Hĩa sinh: các phản ứng oxy hĩa được xúc tác bởi enzyme diễn ra nhanh hơn do cơ chất
tiếp xúc với oxy nhiều hơn.
- Sinh học: khi nghiền dưới tác dụng của lực cơ học, vi sinh vật cĩ thể bị tiêu diệt nhưng khơng
đáng kể. Tuy nhiêu sau khi nghiền thì diện tích bề mặt riêng tăng lên, chất dinh dưỡng
được chiết ra nhiều, nên đây là điều kiện để vi sinh vật phát triển.
Thiết bị
• Thiết bị nghiền trục vis
• Thơng số cơng nghệ
- Năng suất: 1500 kg/h
2.4. Xử lý enzyme
Mục đích cơng nghệ
- Chuẩn bi: Bổ sung chế phẩm enzyme pectinase sẽ cĩ tác dụng phá vỡ các mơ quả
bằng thủy phân protopectin thành pectin hịa tan. Quá trình này làm giảm độ bền cơ học của màng tế bào, dịch quả sẽ được giải phĩng ra khỏi tế bào dễ dàng hơn và hiệu suất nước ép thu được tăng lên trung bình khoảng 15-40% (tùy từng loại quả). Ngồi protopectin, thành phần pectin trong nguyên sinh chất của tế bào cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly dịch quả. Vì pectin như là một chất ciment gắn kết các tế bào thực vật với nhau. Đồng thời, pectin làm cho dịch quả keo hĩa, khi ép khĩ thốt dịch ra ngồi, làm giảm hiệu suất ép. Ngồi ra, việc bổ sung cellulase gĩp phần phá vỡ lớp cellulose ở thành tế bào làm cho hiệu suất quá trình ép tăng lên đáng kể.
-Khai thác: nhờ phản ứng thủy phân của enzyme pectinase, cellulase làm tăng hàm lượng
chất chiết trong dịch quả.
- Hĩa sinh: các phản ứng xúc tác bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin và
cellulose thu được dịch ép nhiều hơn.
- Hĩa học: nhiệt độ tăng cĩ thể làm mất mát một phần các chất dinh dưỡng nhưng khơng
đáng kể. Phản ứng thủy phân bởi enzyme dịch ép thu được nhiều chất cĩ trong dịch bào như vitamin, pectin, đường, protein,… và cĩ khả năng những sản phẩm thủy phân này cĩ thể phản ứng với nhau.
- Cho nguyên liệu sau khi nghiền vào bồn ủ enzyme. Bồn ủ là một bình hình trụ đứng, cĩ vỏ áo, bên trong cĩ cánh khuấy, do sản phẩm sau khi nghiền rất nhớt, do đĩ muốn gia nhiệt ta cần sử dụng hơi nước sục khí vào bình kết hợp với lượng nước đi bên ngồi vỏ áo để điều chỉnh nhiệt độ từ 40-50oC.
- Yêu cầu: nhiệt độ phải vừa phải, đủ để hoạt hĩa cho enzyme hoạt động, nhưng
khơng làm thay đổi thành phần cũng như tính chất của các chất trong áo chẳng hạn như khơng làm
mất vitamin, bay hơi nước. • Thiết bị ủ enzyme • Thơng số cơng nghệ - Nhiệt độ: 40-50oC. - Thời gian: 60 phút - pH = 4,5. - Nồng độ enzyme pectinase: 0,1% w/w. - Nồng độ enzyme cellulase: 0,05% w/w.
- Nhiệt độ bất hoạt enzyme 90oC, thời gian 5 phút.
2.5. Ép
Mục đích cơng nghệ
- Vật lý: kích thước hạt ngun liệu sẽ giảm vì dưới tác dụng của lực ép thì hạt nguyên liệu
sẽ bị vỡ ra và ép sẽ làm các chất trong tế bào thốt ra nên làm thay đổi tỷ trọng của dịch ép. Nhiệt độ nguyên liệu cĩ thể tăng lên.
- Hĩa học: các thành phần dễ bị phân hủy như vitamin, polyphenol,… thốt ra khỏi tế bào,
cĩ thể tiếp xúc với khơng khí, dễ dàng xảy ra các phản ứng oxy hĩa. Bên cạnh đĩ, các chất hịa tan sẽ đi vào trong dịch chiết làm tăng nồng độ. Để hạn chế hiện tương hĩa nâu của nguyên liệu trong quá trình ép, cĩ thể tiến hành xử lý nhiệt nguyên liệu để vơ hoạt các enzyme hĩa nâu.
- Đối với dịch ép trái cây thì thành phần trong dịch ép thường rất thích hợp cho vi sinh vật phát triển. Do đĩ, sau khi ép xong, dịch ép cần phải được đưa đi chế biến ở cơng đoạn tiếp theo.
- Các biến đổi khác khơng đáng kể.
Phương pháp thực hiện
- Được làm bằng thép khơng gỉ, sử dụng lực ép giữa 2 băng tải để ép nước từ táo.
-Yêu cầu: thu càng nhiều dịch quả càng tốt, sản phẩm dịch cĩ thể cĩ lẫn với thịt quả. Tuy
nhiên sản phẩm nước táo là sản phẩm nước trong, do đĩ dịch ép sẽ được xử lý để làm trong nước táo ở các cơng đoạn sau.
Thiết bị
• Thiết bị ép băng tải
• Thơng số cơng nghệ
- Áp suất: 6 bar
- Năng suất: 1400 kg/h
2.6. Lọc sơ bộ
Mục đích cơng nghệ
- Khai thác: phân riêng hệ huyền phù, giữ lại pha lỏng, loại bỏ các chất cặn cĩ kích thước
lớn lẫn trong dịch ép.
- Chuẩn bị: tách pha rắn cĩ kích thước lớn.
Biến đổi của nguyên liệu
- Vật lý: giảm lượng chất khơ, làm thay đổi tỷ trọng, tăng độ trong dịch ép.
- Hĩa học: các chất cĩ trong dịch ép dễ bị oxy hĩa khi tiếp xúc với khơng khí.
- Hĩa lý: tách pha rắn ra khỏi hệ huyền phù, loại bỏ hợp chất keo ảnh hưởng đến độ nhớt
của sản phẩm, sự bay hơi của các cấu tử mùi.
Hình 17: Thiết bị ép băng tải
-Hĩa sinh: dễ nhiễm các vi sinh vật từ mơi trường bên ngồi gây hư hỏng làm mất giá trị
dinh dưỡng nên khi lọc phải nhanh và trong điều kiện kín.
Thiết bị
• Thiết bị lọc khung bản
- Dịch ép được bơm vào thiết bị và phân phối vào bên trong các khung. Khi đĩ pha rắn sẽ giữ lại trong khung bởi vách ngăn. Cịn pha lỏng sẽ đi qua vách ngăn và theo các rãnh trên bảng để tập trung về đường tháo dịch lọc rồi chảy ra ngồi thiết bị.
• Thơng số cơng nghệ
- Nhiệt độ dịch nước ép táo trong quá trình lọc: 45-50 o C - Áp suất lọc: 4-5 at
- Kích thước màng lọc: 10 m
2.7. Sulfit hĩa
Mục đích cơng nghệ
-Bảo quản: Nhằm mục đích chống q trình oxy hĩa, ức chế hoặc tiêu diệt các loại vi sinh
vật và những chủng nấm men khơng mong muốn, tuy nhiên hàm lượng SO2 cao cĩ thể làm cho rượu cĩ mùi khĩ chịu, gây ngộ độc hoặc ức chế hoạt động của nấm men trong quá trình lên men. Lượng SO2 khuyến cáo sử dụng khoảng 150 ppm.
Hiệu quả của việc sunfit hĩa phụ thuộc vào giá trị pH của dịch trái cây. Hầu hết dịch trái cây thường được duy trì ở pH 3.7 bằng acid malic cĩ sẵn trong táo trước khi bổ sung SO2. Hàm lượng SO2 thêm vào phụ thuộc giá trị pH được cho bảng sau:
• Nếu dịch trái cây trước khi lên men cĩ pH > 3,8 thì phải về pH 3,8 để tiến hành sunfit hĩa bằng cách bổ sung acid.
• Ngồi ra, hàm lượng SO2 sử dụng cịn phụ thuộc vào hàm lượng đường, tình trạng vi sinh vật cĩ trong dịch trái cây, nhiệt độ xử lý dịch.
Bảng 16: Hàm lượng SO2 sử dụng và pH dịch táo
Biến đổi của nguyên liệu
-Sinh học: ức chế hoặc tiêu diệt các loại vi sinh vật và những chủng nấm men khơng mong
muốn.
-Hĩa sinh: hạn chế quá trình oxy trong dịch ép.
-Hĩa học: làm thất thốt một số chất cĩ trong dịch ép.
Phương pháp thực hiện
-Ta cĩ thể tiến hành sunfit hĩa dịch trái cây bằng cách sử dụng hĩa chất ở dạng rắn, cụ thể dùng muối K2S2O5 đem pha thành dung dịch metabisunfit 10%.
Thiết bị: dẫn đường ống chứa dung dịch K2S2O5 vào. Thơng số cơng nghệ:
2.8. Hoạt hĩa nấm men
Mục đích cơng nghệ
- Khai thác và hồn thiện: trong quá trình hoạt hĩa nấm men khơ, nấm men sẽ thích nghi
dần với mơi trường lên men, một số tế bào sẽ nảy chồi và làm tăng sinh khối, hoạt tính của nấm men sẽ được cải thiện. Sử dụng mơi trường nước táo cĩ bổ sung thêm chất dinh dưỡng để hoạt hĩa nấm men.
Thiết bị
Thiết bị hình trụ đứng, bên trong cĩ cánh khuấy và bộ phận cấp khí O2, bên ngồi cĩ thêm lớp vỏ áo để điều nhiệt.
• Trạm nhân giống nấm men di động
• Thơng số cơng nghệ
- Tỉ lệ khối lượng nấm men: nước là 1:10 - Nhiệt độ hoạt hố: 30 - 40oC
- Thời gian hoạt hĩa: 20 - 30 phút
- Bao gồm thùng và nắp bằng thép khơng gỉ (AISI 304); thể tích bể 450 L - Để kích hoạt men khơ lên đến men 2kg mỗi mẻ lên đến men 10kg mỗi mẻ - Kết nối điện: 230V / 1Ph / 50 / 60 Hz
- Cơng suất tiêu thụ: + Chế độ chờ: 0.2 kW + Chế độ ferm: 0.7 kW + Chế độ sưởi: 0.65 kW 2.9. Nấu syrup 2.9.1. Trộn cĩ gia nhiệt Mục đích cơng nghệ
- Chế biến: Q trình nấu syrup sẽ làm thay đổi thành phần hĩa học của syrup, làm tăng hàm lượng chất khơ, tăng độ ngọt và cải thiện độ trong.
- Bảo quản: Các vi sinh vật sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt, nhờ đĩ mà thời gian bảo quản syrup sẽ tăng lên.
Biến đổi của nguyên liệu
- Vật lý: cĩ sự thay đổi về tỷ trọng của syrup sau quá trình nấu. - Hĩa học: Xảy ra phản ứng nghịch đảo đường.
- Hĩa lý: Cĩ sự hịa tan của tinh thể đường saccharose vào nước, sự bay hơi của nước. - Sinh học và hĩa sinh: Hệ vi sinh vật và enzyme bị lẫn trong nguyên liệu sẽ bị ức chế hoặc
tiêu diệt.
Phương pháp thực hiện
Sử dụng nồi hai vỏ, bên trong cĩ cánh khuấy (dạng mái chèo), xung quanh thân ngồi cĩ lớp vỏ áo để chứa tác nhân gia nhiệt.
Thiết bị
• Thiết bị trộn chuyển động kép cĩ gia nhiệt
- Trong khi thùng quay, bộ cánh quạt bên trong cũng quay và khuấy nguyên liệu. Tốc độ quay của cánh quạt lớn gấp 2 lần tốc độ thùng quay. Điều này làm cho nguyên liệu trong thùng trộn đều hơn phương pháp truyền thống.
• Thơng số cơng nghệ:
- Nồng độ syrup: 70%
- Tốc độ cánh quạt: 42 vịng/phút. - Tốc độ thùng quay: 21 vịng/phút. - Nhiệt độ nấu: 90°C.
- Thời gian nấu: 20 phút.
2.9.2. Lọc syrup
Mục đích cơng nghệ
- Hồn thiện: Tách bỏ các tạp chất, làm tăng độ trong của syrup.
Biến đổi của nguyên liệu
- Lọc là quá trình phân riêng, các tạp chất sẽ giữ lại trên bề mặt của màng lọc.
Thiết bị và thơng số cơng nghệ: Thiết bị lọc khung bản
- Giống với thiết bị trong giai đoạn lọc thơ. Tuy nhiên, cần tiến hành hồi lưu dịch lọc cho đến khi dịch lọc trở nên trong suốt thì bắt đầu thu nhận sản phẩm.
2.9.3. Làm nguội syrup Mục đích cơng nghệ
- Chuẩn bị: Sau quá trình lọc để tách bỏ tạp chất, syrup được làm nguội nhằm mục đích chuẩn bị cho quá trình phối trộn tạo sản phẩm.
Biến đổi của nguyên liệu
- Vật lý: Tỷ trọng, độ nhớt, … bị biến đổi.
- Sinh học: Sự xâm nhập của vi sinh vật từ mơi trường sản xuất vào syrup.
Thiết bị
• Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng
-Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm là một thiết bị được sử dụng để trao đổi năng lượng nhiệt giữa chất lỏng với mơi chất khác, quá trình này thơng qua bề mặt của các tấm
-Hai lưu chất nĩng và lạnh sẽ chảy tuần tự lên hai bề mặt tấm, nơi quá trình truyền nhiệt từ lưu chất nĩng sang lưu chất lạnh diễn ra. Các ngăn/khe chảy được thiết kế đặc biệt để tạo ra trạng thái chảy rối tối đa đối với cả 2 lưu chất, làm tăng hiệu quả truyền nhiệt.
- Hai lưu chất thường vào và ra ở ngõ trên và dưới tương ứng của bộ trao đổi nhiệt hoặc ngược lại theo nguyên tắc nghịch lưu.
• Thơng số cơng nghệ
- Syrup sẽ được làm nguội nhanh về nhiệt độ khơng vượt quá 20 - 25°C. - Thơng số thiết bị:
Model
Kích thước (LxQxH) Năng suất làm nguội (l/h) Hãng sản xuất
2.10. Phối trộn/chuẩn bị dịch lên men
Mục đích cơng nghệ
- Chuẩn bị: những thành phần nguyên liệu khác nhau sẽ được phối trộn theo tỷ lệ xác định
để tạo ra sản phẩm cĩ các chỉ tiêu hĩa lý và cảm quan khác nhau. Cần lưu ý là trước khi phối trộn, tất cả các thành phần nguyên liệu phải được chuẩn bị dưới dạng dung dịch. Sau