2.3.1. Chọn phương án thiết kế cho sản phẩm đồ hộp nước cam ép 2.3.1.1. Quá trình tiền xử lí cam trước khi ép
Quá trình xử lí cam nguyên liệu bao gồm công đoạn lựa chọn, rửa, bóc vỏ cam.
Vỏ cam chứa nhiều tinh dầu, có tới 90% d-limonen gây vị đắng cho sản phẩm. Do đó, việc bóc vỏ cam trước khi ép rất quan trọng. Để thuận lợi cho việc bóc vỏ, giảm sự nhiễm tinh dầu nhiều trong sản phẩm cần xử lí nhiệt trước khi bóc vỏ, ở nhiệt độ cao sẽ phân cắt các mạnh protopectin thành pectin, cấu trúc vỏ mềm hơn và dễ bóc vỏ hơn.
Chọn phương án chần trước khi bóc vỏ, nhiệt độ 100°C, thời gian 55-60s [24].
2.3.1.2. Quá trình ép
Trong sản xuất nước rau quả, quá trình chế biến sản phẩm bằng cơ học do một áp lực bên ngoài tác dụng gọi là ép và thực chất quá trình ép là quá trình tách chất lỏng (dịch bào) ra khỏi bã rắn (nguyên liệu). Trong quá trình ép chú ý đến hiệu suất ép, đó là chỉ tiêu quan trọng nhất.
Ép là công đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất nước cam ép, các điều kiện, thông số kỹ thuật, phương pháp ép đều ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Đối với cam thì cần áp lực ép là 7–10 atm.
Một số phương pháp ép như sau:
- Ép trục vít: ưu điểm là máy làm việc liên tục, có thể sử dụng cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau, năng suất của máy ép lớn, có thể lên tới 5 tấn nguyên liệu trong 1 phút. Nguyên liệu bị xé nát thành từng mảnh, phù hợp với những nguyên liệu cứng, nhiều xơ.
- Ép thủy lực: có thể dùng cho vật liệu cứng và có sợi. Áp lực ép có thể tạo ra bằng phương pháp cơ học (lò xo), thủy lực (áp lực dầu) hoặc không khí nén.
- Ép khí: thường ép các loại trái cây mềm tránh sự vò nát, dùng nhiều trong dây chuyền sản xuất nước quả trong cho các nguyên liệu không cứng [25].
Với việc sản xuất nước cam ép dạng đục nên em chọn phương pháp ép trục với máy ép trục vít.
2.3.1.3. Quá trình lọc
Mục đích quá trình lọc nhằm loại bỏ thịt quả, tinh bột, hợp chất keo, protein, ..
nhằm cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm. Có các thiết bị lọc:
- Lọc khung bản: bao gồm các tấm khung bản ghép lại với nhau, dịch lọc đi qua vải lọc ra ngoài. Ưu điểm của phương pháp là làm việc với năng suất cao, bề mặt lọc trên 1 đơn vị diện tích sản xuất lớn, có thể ngừng không cho một vài bản làm việc, dễ thay vải lọc.
- Thiết bị lọc tấm: làm việc với năng suất cao nhưng khó thay vải lọc, giá thành cao, khó kiểm tra bề dày bã.
- Thiết bị lọc ống: cũng không thích hợp cho việc lọc dịch cam vì lỗ mao quản của các ống dễ bị bịt kín và không quan sát được quá trình lọc [25].
Chọn thiết bị lọc khung bản.
2.3.1.4. Quá trình thanh trùng
Thanh trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh vật và nha bào của chúng tồn tại trong sản phẩm để đảm bảo chất lượng của sản phẩm tốt nhất về giá trị cảm quan và dinh dưỡng, đảm bảo sức khỏe, không gây hại cho người sử dụng, kéo dài thời gian bảo quản.
Chế độ thanh trùng phụ thuộc vào pH của sản phẩm, giá trị pH của nước cam ép nhỏ hơn 4,6 nên chế độ thanh trùng ở nhiệt độ nhỏ hơn 100°C.
Thanh trùng bằng nhiệt độ cao dùng nước nóng và hơi nước. Nhiệt độ thanh trùng thích hợp với đồ hộp nước cam ép là 90°C [26].
Việc lựa họn chế độ thanh trùng trước hay sau khi chiếc rót một phần phụ thuộc vào sự lựa chọn bao bì.
- Bao bì thủy tinh: dễ vỡ, dễ tổn thất các chất dinh dưỡng trong quá trình bảo quản dưới sự tiếp xúc với ánh sáng.
- Bao bì sắt tây: giá thành cao, sản phẩm có môi trường acid cao không thích hợp, bền nhiệt và bền cơ học.
- Bao bì tetrapak: thích hợp với các sản phẩm lỏng, cấu tạo bao bì có màng Al bảo vệ sản phẩm tránh tổn thất dinh dưỡng ngoài ánh sáng, dễ dàng xếp hộp gọn gàng thuận lợi cho lưu kho hay vận chuyển phân phối, rẻ tiền và có thể tái chế. Tuy nhiên kém bền nhiệt nên cần thanh trùng rồi mới rót hộp [27].
Vậy lựa chọn chế độ thanh trùng ngoài bao bì sử dụng bao bì tetrapak.
2.3.2. Chọn phương án thiết kế cho sản phẩm dứa sấy khô
Bản chất của sấy là quá trình tách ẩm khỏi sản phẩm cần sấy bằng cách làm bốc hơi nước trong sản phẩm bởi nhiệt độ, hoặc là quá trình khuyếch tán ẩm do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong sản phẩm. Hay nói cách khác là do chênh lệch áp suất riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Phương pháp bảo quản và chế biến nông sản thì có nhiều nhưng sấy có những ưu điểm mà các phương pháp khác không có được.
Các phương pháp sấy chia theo cách cung cấp nhiệt thì có 4 cách:
- Sấy đối lưu nhiệt.
- Sấy dẫn truyền nhiệt.
- Sấy bức xạ nhiệt.
- Sấy dùng dòng điện cao tần.
Trên là các phương pháp sấy phổ biến trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Ngoài ra còn một số phương pháp sấy khác nhưng chi phí khá cao, như sấy thăng hoa, sấy chân
không.
- Phương pháp sấy dẫn truyền nhiệt (sấy tiếp xúc)
Vật liệu sấy được tiếp xúc trực tiếp với bề mặt cấp nhiệt có đảo trộn hoặc không.
Năng lượng cấp cho bề mặt vật nóng có thể lấy từ ngọn lửa, năng lượng điện, hơi nước. Phương pháp này được sử dụng trong những máy thủ công, sấy những vật liệu rắn dạng rời.
- Phương pháp sấy đối lưu nhiệt
Sấy đối lưu nhiệt là phương pháp dùng tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp làm ẩm trong vật sấy bay hơi ra theo tác nhân sấy. Tác nhân sấy có thể chuyển động tự nhiên hay cưỡng bức. Tác nhân sấy thường là không khí nóng, khói lò.
- Phương pháp sấy bức xạ
Sấy bức xạ là quá trình sử dụng năng lượng của các tia bức xạ phát ra từ vật bức xạ để làm nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi ẩm khỏi vật sấy, làm giảm độ ẩm của nó đến mức theo yêu cầu.
Phương pháp này có thể tiến hành trong điều kiện tự nhiên như phơi nắng hoặc dùng các tia bức xạ nhân tạo như tia phát ra từ đèn hồng ngoại dạng tấm hay thanh điện trở. Tuy nhiên trong công nghệ thực phẩm, phương pháp này làm cho chất lượng sản phẩm không như ý muốn (cong vênh, nứt vỡ, biến màu...) do quá trình trao đổi nhiệt có cường độ mạnh hơn các phương pháp trên.
- Phương pháp sấy dùng dòng điện cao tần
Người ta dùng nguồn điện cao tần để tạo ra các cực điện, các phần tử ẩm dịch chuyển giữa hai tấm cực đó nhờ máy điều chỉnh thành dòng một chiều có điện áp cao (4000 – 10000V). Trong điện trường có tần số cao, các phần tử ẩm dao động mạnh cọ xát tạo ra nhiệt đốt nóng nhanh và được sấy khô.
Vì rau quả tươi là loại nông sản có chứa hàm lượng nước lớn, lượng đường cao, hàm lượng vitamin C, caroten thường dễ bị mất nên sấy khô rau quả thường phải tốn thời gian, phải sấy nhanh mới giữ được phẩm chất, hạn chế sự mất mát của các loại vitamin.
Trong công nghệ sấy rau quả, nhiều phương pháp đã được áp dụng như phương pháp sấy đối lưu, sấy tiếp xúc, sấy bức xạ. Tuy nhiên, phương pháp sấy đối lưu là phương pháp tỏ ra hiệu quả hơn hẳn do tính kinh tế, giá trị sử dụng. Vì thế trên thế giới, hơn 85% máy sấy công nghiệp thuộc loại nhiệt đối lưu nhờ không khí nóng [28].
Nhà máy sản xuất mặt hàng dứa sấy khô nên em đề xuất phương pháp sấy đối lưu, lựa chọn thiết bị sấy băng chuyền.
- Nguyên lý hoạt động: Không khí nóng hoặc khói lò được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy [28].
- Lựa chọn thiết bị sấy băng chuyền. Đó là thiết bị làm việc liên tục, có thể dài đến 20m, rộng 3m. Nguyên liệu được đặt trên một băng chuyền lưới có đáy 5-15 cm. Dòng khí lúc đầu có hướng từ dưới lên qua đáy của nguyên liệu và ở các giai đoạn sau đó được hướng xuống dưới để sản phẩm khỏi bị thổi ra khỏi băng chuyền. Sản phẩm thường được sấy đến độ ẩm 16-18% [28].
• Ưu điểm
- Ban đầu tác nhân sấy sẽ được thổi từ dưới lên trên, tác nhân sấy sẽ tiếp xúc tốt hơn, xốp hơn. Sau khi nguyên liệu khô hơn thì tác nhân sấy sẽ được thổi từ trên xuống dưới để làm cho nguyên liệu sau khi sấy sẽ không bị bay khỏi băng chuyền.
- Sấy liên tục sẽ cho năng suất lớn.
- Ít tốn năng lượng hơn vì ít tốn nhân công và có thể cơ giới hóa dễ dàng.
- Nếu băng chuyền dài thì ta có thể xếp chồng thành nhiều tầng băng chuyền để sấy sẽ tiết kiệm được diện tích [28].
• Những biến đổi chính sau quá trình sấy dứa:
- Thứ nhất là quá trình hút ẩm trở lại
Sau khi sấy, dứa đã trở thành sản phẩm khô, các đường mao quản rỗng nước.
Theo nguyên lý khuyếch tán ẩm, dứa sẽ có xu hướng hút ẩm nên những các trạng thái vật lý sẽ thay đổi: dứa không còn có độ giòn, nó sẽ trương lên, độ dai tăng, khối lượng riêng lại giảm.
- Thứ hai là quá trình sẫm màu
Sau giai đoạn sấy, trong dứa vẫn tồn tại một lượng enzym oxy hóa khử là polyphenoloxydase. Hiện tượng sẫm màu trong sản phẩm là do phản ứng oxy hóa phenol dưới tác dụng của enzym oxy hóa khử. Trong quá trình bảo quản sản phẩm dứa sấy thì phản ứng này càng nhanh chóng hơn do sự có mặt của O2 trong không khí.
- Thứ ba là quá trình tổn thất chất dinh dưỡng
Một thông số quan trọng hay được quan tâm đó là hàm lượng vitamin nhưng hàm lượng này thì rất dễ bị tổn thất. Trong sản phẩm dứa sấy vẫn còn lượng vitamin C, nó
tồn tại ở dạng đồng phân L, là dẫn xuất của đường và đồng thời là sản phẩm trung gian của phản ứng Maillard. Vitamin C không bền, rất nhạy cảm với nhiệt và oxy hóa. Vì thế để tránh những thất thoát lớn cần sấy trong thời gian ngắn, nhiệt độ thấp, bảo quản ở độ ẩm thấp và nồng độ khí oxy thấp [26].
Qua trên, thấy rằng để tạo ra được một sản phẩm dứa sấy tốt chúng ta phải quan tâm đến các vấn đề sau:
- Lựa chọn phương pháp sấy hợp lý tính cả về mặt hiệu quả kinh tế vì nó có ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng và giá thành sản phẩm.
- Lựa chọn nguyên liệu, độ chín của dứa phù hợp cho quá trình sấy dứa vì mỗi loại nguyên liệu, mỗi độ chín thì hàm lượng các chất là khác nhau.
- Ức chế hoạt động của các enzym, hạn chế sự tổn thất về chất dinh dưỡng là một điều hết sức cần thiết, cần xử lý hoá chất để kìm hãm tốc độ mất màu và quan tâm cải biến điều kiện bảo quản.