2.3.1. Sản phẩm nước dứa ép đóng hộp
Trong công nghệ sản xuất đồ hộp nước ép quả, hai công đoạn quan trọng có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm là công đoạn ép và công đoạn thanh trùng. Do vậy, việc chọn phương pháp và thiết bị cho 2 công đoạn trên phải phù hợp nhất với mục đích thiết kế.
❖ Phương pháp ép
- Mục đích ép: phá vỡ các liên kết trong quả dưới tác dụng của lực cơ học làm cấu trúc tế bào bị phá vỡ, dịch bào thoát ra đồng thời khai thác triệt để, tách được tối đa dịch ép.
Hiệu quả của quá trình ép được đánh giá bằng hiệu suất ép. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ chín của nguyên liệu, độ xốp của khối nguyên liệu,… Rau quả xanh thường cho ít dịch vì lượng dịch trong tế bào của chúng chưa nhiều. Quả càng chín thì càng cho nhiều dịch, nhưng chín quá thì hiệu suất ép lại giảm vì độ nhớt dịch quả tăng và độ xốp giảm. Phương pháp sơ chế trước lúc ép, kỹ thuật ép cũng quyết định phần lớn lượng dịch quả thu được do ép [2].
Các phương pháp ép phổ biến:
- Ép trục vít: phương pháp này máy làm việc liên tục, có thể ép được nhiều loại nguyên liệu khác nhau, năng suất của máy ép lớn, có thể lên tới 5 tấn nguyên liệu trong 1 phút. Thích hợp cho các nhà máy tinh dầu, nhà máy đồ hộp.
- Ép thủy lực: áp lực ép được tạo ra nhờ thủy lực (áp lực dầu), làm việc gián đoạn.
thường dùng trong sản xuất rượu vang. Thích hợp cho các loại quả mềm.
- Ép khí: lực tác dụng lên nguyên liệu là không khí nén. Phương pháp ép này dùng để ép các loại trái cây mềm tránh sự vò nát, được dùng nhiều trong dây chuyền sản xuất nước quả trong cho các nguyên liệu không cứng như cam, quýt.
Do đặc điểm của nguyên liệu là dứa và năng suất của nhà máy lớn rất phù hợp với những đặc tính của máy ép trục vít, đặc biệt trong sản xuất ta cần chọn các thiết bị làm việc liên tục để nâng cao năng suất của nhà máu, vì vậy, ta chọn phương pháp ép trục vít cho dây chuyền sản xuất. Ta có thể điều chỉnh áp lực ép, vận tốc ép để quá trình ép đạt hiệu quả cao nhất.
❖ Phương pháp thanh trùng:
Thanh trùng là quá trình tiêu diệt hay ức chế hoạt động của vi sinh vật và enzyme trong thực phẩm nói chung, đồ hộp nói riêng, nhằm ngăn ngừa sản phẩm hư hỏng, thối rữa do vi sinh vật, để kéo dài thời hạn bảo quản. Đây là khâu công nghệ tối quan trọng trong dây chuyền sản xuất các sản phẩm thực phẩm và rau quả - nhất là sản phẩm thực phẩm đóng hộp. Nó quyết định khả năng bảo quản của thành phẩm.
Có thể thanh trùng sản phẩm bằng nhiều phương pháp khác nhau: thanh trùng bằng nhiệt, thanh trùng bằng điện, thanh trùng bằng tia bức xạ, thanh trùng bằng hóa chất. cho đến nay, phương pháp được dùng rộng rãi nhất và tiện lợi nhất là thanh trùng bằng nhiệt.
Thanh trùng ở nhiệt độ cao, thời gian dài thì bảo đảm chắc chắn vi sinh vật không thể phát triển được, enzyme bị vô hoạt hóa hoàn toàn, nhưng chất lượng sản phẩm lại bị ảnh hưởng xấu đáng kể. Bởi vậy, cần phải chọn chế độ thanh trùng hợp lý. Trong thực tế, ít khi thanh trùng đến mức độ tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật vì phải tránh ảnh hưởng xấu của nhiệt độ cao. Trong sản phẩm sau khi thanh trùng cho phép còn lại một lượng nhỏ vi sinh vật nhưng chúng không thể phát triển đến gây hỏng sản phẩm, hoặc chỉ gây hỏng đến một tỷ lệ cho phép [2].
Ở đây ta chọn phương pháp thanh trùng liên tục dạng tunen tuyến tính. Mặc dù chi phí hơi lớn nhưng sản phẩm được làm nguội ngay trong thiết bị, chi phí nước không cao, thao tác vận hành đơn giản và giảm chi phí nhân công.
2.3.2. Sản phẩm bột cam
Trong công nghệ sản xuất bột cam, công đoạn cô đặc và sấy là hai công đoạn quan trọng nhất ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Do đó, cần chọn phương pháp cô đặc và sấy phù hợp với quá trình sản xuất của nhà máy.
❖ Quá trình cô đặc
Cô đặc là quá trình làm mất nước nhằm làm tăng độ khô trong sản phẩm đến một mức độ nào đó, khi hàm lượng chất khô của sản phẩm lên quá 70% thì phần lớn các vi sinh vật hầu như ngừng phát triền. Tuy nhiên, vẫn còn một số vi sinh vật có thể phát triển ngay cả khi hàm lượng ẩm trong sản phẩm < 15%.
Có thể làm mất nước bằng nhiều phương pháp nhưng đều dựa trên các nguyên tắc sau:
- Làm bay hơi nước: đưa nhiệt độ của nguyên liệu cần cô đặc lên đến nhiệt độ sôi tương ứng với độ khô của nguyên liệu và áp suất môi trường cô đặc, tại đó, nước sẽ bay hơi.
- Làm đóng băng nước rồi tách chúng ra khỏi sản phẩm.
- Tách nước bằng nước bằng màng thẩm thấu ngược.
Quá trình cô đặc trong sản xuất bột cam nhằm mục đích làm bay hơi một phần hơi nước, chuẩn bị cho công đoạn sấy tiếp theo. Phương pháp cô đặc phổ biến nhất là cho nước bay hơi ở nhiệt độ cao.
Theo nguyên lý làm việc: gián đoạn và liên tục.
- Đối với thiết bị cô đặc làm việc gián đoạn thường dùng cho loại có công suất nhỏ hoặc với dung dịch đặc có độ nhớt cao mà không thể dùng bơm lấy dung dịch ra hoặc trong trường hợp cần bốc hơi toàn bộ dung môi. Tuy nhiên, tổn thất nhiệt lớn.
- Đối với thiết bị làm việc liên tục: khi cô đặc dung dịch rau quả, nhiệt độ sôi của dung dịch lớn sẽ làm phân hủy, thay đổi chất lượng sản phẩm (màu sắc, mùi vị,…). Nên chọn thiết bị cô đặc làm việc ở điều kiện chân không. Ưu điểm của thiết bị làm việc liên tục là giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm; nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng, thao tác dễ dàng; có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau; không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch; cấu tạo đơn giản, giá thành thấp.
Tuy nhiên, quá trình không ổn đinh, tính chất hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian. Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác; khó giữ được độ chân không trong thiết bị.
Phương pháp cấp nhiệt: hơi nước.
Vậy chọn thiết bị cô đặc chân không, làm việc liên tục, cấp nhiệt bằng hơi.
❖ Quá trình sấy [4]
Sấy là quá trình tách nước trong thực phẩm bằng nhiệt. Đó là quá trình khuếch tán nước từ các lớp bên trong ra bề mặt sản phẩm và hơi nước từ bề mặt sản phẩm khuếch tán ra môi trường xung quanh.
Các thông số của quá trình sấy:
- Nhiệt độ sấy: nhiệt độ sấy cao thì tốc độ sấy nhanh nhưng lại ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Rau quả chịu nhiệt kém: trong môi trường ẩm, khi t0 > 600C thì protein bị biến tính; t0 > 900C fructose bị caramen hóa. Nhiệt độ cao hơn nữa thì làm sản phẩm bị cháy. Vì vậy, nhiệt độ sấy phải ôn hòa. Tùy nguyên liệu, không quá 80 – 900C, nhiệt độ tác nhân sấy không quá 1000C. Nếu thời gian sấy ngắn (sấy trục lăn, sấy phun) nhiệt độ sấy có thể 1500C. Chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc tốc độ tăng nhiệt. Tốc độ cao làm bề mặt rắn lại, ngăn cản sự thoát ẩm. Tốc độ chậm, cường độ thoát ẩm yếu. Cách sắp xếp vật liệu sấy nếu không phù hợp thì lưu thông không khí kém, nhiệt không đồng đều.
- Độ ẩm tương đối của không khí: ẩm không khí thấp thì khả năng hút ẩm càng cao. Đối với sấy buồng hay hầm, độ ẩm không khí vào là 10 – 30%, độ ẩm ra 40 – 60%.
Đối với sấy phun, độ ẩm tương ứng là 5 – 10% và 20 – 40%. Nếu ẩm vào quá thấp làm rau quả bị nứt hoặc tạo ra vỏ khô trên bề mặt, nếu cao quá làm giảm tốc độ sấy. Nếu không khí ra khỏi thiết bị có ẩm thấp, tốn năng lượng. Điều chỉnh độ ẩm không khí bằng cách điều chỉnh nhiệt độ không khí vào, tốc độ lưu thông và lượng vật liệu ẩm.
- Sự lưu thông không khí: ở giai đoạn đầu cần tốc độ gió lớn hơn. Tốc độ gió thường dùng: 0,4 – 4m/s. Đối với sấy phun thì v=150m/s.
- Độ dày của lớp sấy: lớp sấy càng dày thì năng suất sấy càng cao, tuy nhiên nếu dày quá thì chất lượng sản phẩmsẽ không đồng đều, tốc độ bay hơi ẩm chậm, làm giảm chất lượng sản phẩm. Độ dày lớp sấy phù hợp phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu và tính chất của nguyên liệu đó.
Có thể áp dụng các phương pháp sau để thu được sản phẩm bột cam:
- Sấy thảm bọt: nguyên liệu dạng lỏng được chuyển thành dạng bọt bền bằng cách cho thêm tác nhân tạo bọt và được hòa khí nito hoặc không khí. Nguyên liệu dạng bọt được trải lên băng chuyền có lỗ đến độ dày 2 – 3mm và được sấy nhanh trong 2 giai đoạn bằng dòng khí thổi cùng chiều và sau đó ngược chiều. Sấy thảm bọt nhanh khoảng gấp 3 lần so với sấy chất lỏng có độ dày tương tự. Lớp thảm xốp mỏng của sản phẩm sấy sau đó được nghiền thành bột dễ chảy, có tính hồi nguyên rất tốt. Đây là một quá trình sấy nhanh và nhiệt độ sản phẩm thấp giúp cho chất lượng của sản phẩm tốt, nhưng khi sản xuất với năng suất cao đòi hỏi diện tích bề mặt lớn, đồng thời cần trang bị thêm một máy nghiền, chi phí do đó cũng cao.
- Sấy bằng thiết bị sấy phun: quá trình sấy xảy ra nhanh (1 – 10s) do diện tích bề mặt của những giọt lỏng rất lớn, thu được sản phẩm có giá trị cảm quan tốt. Thiết bị có nhiều kiểu thiết kế khác nhau về vòi phun, buồng sấy, hệ thống đốt nóng không khí và hệ thống lưu hồi bột nên có thể đáp ứng sấy được rất nhiều loại nguyên liệu khác nhau như sữa, trứng, cà phê, ca cao, gia vị đóng gói, tinh bột ngô, lúa mỳ,…, đồng thời chi phí nhân công thấp, vận hành và bảo dưỡng thiết bị tương đối đơn giản. Tuy nhiên, do yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để bảo đảm nguyên liệu có thể bơm đến bộ phận tạo giọt lỏng. Điều này làm cho chi phí năng lượng cao hơn để tách ẩm và thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn, chi phí đầu tư cao hơn.
Với những ưu điểm và nhược điểm của 2 phương pháp như vây, tôi chọn thiết bị sấy phun cho dây chuyền sản xuất bột cam.