CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHÁO ĂN LIỀN 2.1 Quy trình công nghệ
2.2.3.1 Mục đích và nguyên lý
Ép đùn là một phương pháp lý tưởng chế biến thực phẩm cho trẻ em, các đối tượng cần dinh dưỡng cao. Trong máy ép đùn, các nguyên liệu có chứa tinh bột bị hồ hóa, sau chế biến sản phẩm mất tối đa 50% độ ẩm cho nên sẽ giữ được lâu và an toàn hơn trong quá trình bảo quản. Phương pháp ép đùn cũng có lợi thế là, dễ tạo hình dáng cho sản phẩm hơn những phương pháp khác.
Với việc sử dụng công nghệ này đã hạn chế tối đa các tác dụng phụ không mong muốn của các hạt giàu protein, lipid trong sản phẩm. Bằng các phương pháp chế biến nhiệt thông thường không thể diệt hết các độc tố như antirtrypsin, hemageglutinin nhưng khi được xử lý bằng công nghệ ép đùn hàm lượng các yếu tố này hầu như không còn hoặc còn với hàm lượng rất thấp và không còn thể hiện tác dụng kháng dinh dưỡng.
Chế biến: nhiệt độ và áp suất cao trong quá trình ép đùn có tác dụng làm chín và tạo
hình cho sản phẩm.
Bảo quản: quá trình ép đùn xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao nên có tác dụng ức chế và
tiêu diệt vi sinh vật. Sản phẩm sau quá trình ép đùn có độ ẩm thấp nên hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
2.2.3.2 Các biến đổi của nguyên liệu
Khi nguyên liệu được nhập vào thiết bị, dọc theo chiều dài máy trải qua năm giai đoạn:
• Giai đoạn phối trộn
Nguyên liệu được nhập liệu vào thiết bị ở độ ẩm từ 18 – 21%. Vùng này có khoảng không gian chứa nguyên liệu nhiều nên áp lực và nhiệt độ vùng này không cao, nguyên liệu hầu như chỉ đảo trộn và không có biến đổi nào đáng kể.
• Giai đoạn nhào trộn
Trong giai đoạn này, nhiệt độ và áp suất của buồng ép tăng dần dẫn đến một số biến đổi trong nguyên liệu:
• Biến đổi vật lí
Nhiệt độ buồng ép tăng kéo theo sự tăng nhiệt độ trong nguyên liệu.
Sự thay đổi của nhiệt độ và áp suất dẫn tới sự thay đổi cấu trúc và hình dạng nguyên liệu: các hạt vật liệu rời (nguyên liệu) ban đầu trương nở lên, hình thành khối bột nhào.
• Biến đổi hóa học
Bắt đầu có sự hình thành các liên kết hydro giữa nước và các phân tử có chứa nhóm háo nước như tinh bột, protein, ... có trong nguyên liệu.
• Biến đổi hóa lí
Trong giai đoạn này có sự khuếch tán của nước vào bên trong nguyên liệu hình thành nên các liên kết hydro, đồng thời, các phần tử dễ tan trong nguyên liệu (vitamin, khoáng ...) khuếch tán ra ngoài môi trường lỏng.
• Biến đổi hóa sinh và sinh học
Nhiệt độ và áp suất trong buồng ép ở giai đoạn này bắt đầu có tác dụng ức chế vi sinh vật và các enzyme có trong nguyên liệu. Các hoạt động sống trong nguyên liệu bắt đầu bị đình chỉ.
• Giai đoạn nấu
Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của áp suất và nhiệt độ cao tạo nên những biến đổi sâu sắc trong nguyên liệu:
• Biến đổi vật lí
Do cấu tạo của thiết bị: đường kính trục vis lớn, bước vis nhỏ mà vùng không gian dành cho nguyên liệu ở giai đoạn này rất ít dẫn tới các tác động nén ép nguyên liệu giữa trục vis và buồng ép, đồng thời sự điều chỉnh áp lực hơi vào buồng ép làm nhiệt độ và áp suất tác động lên nguyên liệu tăng nhanh.
ngược nhau có tác dụng phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột. • Biến đổi hóa học
Tinh bột: nhiệt độ nhiệt cao làm tăng chuyển động nhiệt của các phân tử tinh bột. Khi có sự có mặt của nước, chuyển động nhiệt nói trên có tác dụng tách rới các phân tử tinh bột và chuyển chúng thành dạng “dung dịch”, thực hiện quá trình hồ hóa tinh bột.
Protein: tác động cơ học làm xé rách các bó sợi protein, phá vỡ cấu trúc bậc ba và làm biến tính các phân tử protein
Các chất khác: các chất xơ hòa tan như hemicellulose, pectin,... có thể bị cắt mạch, giảm chiều dài phân tử và tham gia tạo liên kết Hydro với các phân tử tinh bột.
• B iế n đổi hóa lí
Các tác động của nhiệt độ và áp suất làm khối nguyên liệu từ khối bột nhào trong giai đoạn trước trở thành trạng thái chảy dẻo.
• Biến đổi sinh học và hóa sinh
Tác dụng của nhiệt độ và áp suất cao làm ức chế và tiêu diệt hoàn toàn hệ vi sinh vật và enzyme có trong nguyên liệu. Mọi hoạt động sống của nguyên liệu bị đình chỉ.
Kết thúc giai đoạn nấu, nguyên liệu có dạng khối bán dẻo và chịu áp lực rất cao.
• Giai đoạn bay hơi
• Biến đổi vật lí : hơi trong buồng ép thoát ra ngoài qua cửa thoát hơi làm giảm nhiệt độ của sản phẩm.
• Biến đổi hóa học
Độ ẩm: lượng ẩm dư thừa được tách ra khỏi sản phẩm để chuẩn bị cho giai đoạn đùn sản phẩm ra khỏi lỗ khuôn.
Sự tổn thất các cấu tử hương, các hợp chất mùi do bị lôi cuốn theo hơi nước. • Biến đổi hóa lí : có sự bay hơi nước trong sản phẩm ra ngoài.
• Biến đổi sinh học và hóa sinh : các biến đổi sinh học và hóa sinh trong giai đoạn này là không đáng kể.
• Giai đoạn đùn ép nguyên liệu ra khỏi lỗ khuôn
• Biến đổi vật lí
Khi ra khỏi lỗ khuôn, áp lực tác dụng lên sản phẩm giảm đột ngột về giá trị áp suất khí quyển làm các phân tử có kích thước nhỏ (nước, khí, các hợp chất mùi,...) và có năng lượng cao sẽ được giải thoát ra ngoài tạo cho sản phẩm có cấu trúc khô, phồng, xốp. • Biến đổi hóa học:
Độ ẩm sản phẩm giảm.
Sự tổn thất các cấu tử hương, các chất mùi. • Biền đổi hóa lí
Sự thoát ẩm và bay hơi của các chất mùi trong sản phẩm
• Biến đổi sinh học và hóa sinh: các biến đổi sinh học và hóa sinh trong giai đoạn này là không đáng kể.
Khi chúng đi qua lỗ khuôn dạng khe hẹp, áp lực giảm đột ngột, các phân tử có kích thước nhỏ như nước, khí, các chất mùi, ... có năng lượng cao sẽ được giải phóng ra ngoài và phá vỡ cấu trúc của khối nguyên liệu, tạo ra sản phẩm dạng bột, miếng mỏng, có tính chất khô, giòn cao.
2.2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng
Nhiệt độ và áp suất: nhiệt độ và áp suất trong buồng ép cần phải đủ lớn để có thể làm hồ hóa và phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu, đồng thời tạo ra chênh lệch áp lực, nhiệt độ để nước trong nguyên liệu có thể thoát nhanh khi ra ngoài thiết bị tạo ra những biến đổi về cấu trúc và tính chất cảm quan như mong muốn. Tuy nhiên cả 2 thông số này đều phụ thuộc vào cấu tạo của máy, vận tốc quay của trục vis, lưu lượng nhập liệu, thời gian lưu của nguyên liệu và cả tính chất của nguyên liệu
cho nguyên liệu càng nhỏ, áp lực đối với nguyên liệu càng lớn. Bên cạnh đó, số lượng lỗ khuôn càng nhiều, đường kính lỗ khuôn càng lớn, chiều dài phần làm việc của máy càng nhỏ, hay bề mặt bên trong thiết bị không đủ nhám sẽ không tạo áp lực và nhiệt độ đủ lớn để làm thay đổi cấu trúc và tính chất của nguyên liệu
Ngoài ra, tốc độ quay của trục vis, cũng như lưu lượng nhập liệu cũng ảnh hưởng lớn đến thời gian lưu của gạo. Đồng thời tính chất của gạo cũng ảnh hưởng đến độ ma sát giữa các phần tử nguyên liệu với nhau và với thiết bị.
2.2.3.4 Thiết bị và thông số công nghệ
• Thiết bị
Vùng nhập liệu A
Nguyên liệu được nạp vào thiết bị qua phễu nhập liệu 12. Nguyên liệu chính có thể trộn đều với nguyên liệu phụ và nước trước hoặc sau khi cho vào phễu nhập liệu. Bộ phận làm việc chính là cặp vis tải 14 và 16. Dòng nhập liệu được dẫn vào giữa cặp vis tải được điều khiển bởi núm vặn số 13. Mỗi vis tải có nhiều cánh vòng xoắn theo hình trôn ốc. Prôphin ren vis và khoảng cách trục được tính sao cho các vòng xoắn của vis này vào rãnh của vis kia với khe hỡ rất nhỏ. Khi yêu cầu trên đạt được, sự chà xát và trộn lẫn giữa các phần tử sẽ tăng, bảo đảm tự làm sạch vis tải. Hai vis tải có đường kính bằng nhau và quay cùng chiều. Bộ hộp số 23, 24 gắn với trục vis để điều khiển vis tải hoạt động bằng động cơ điện 28.
Vùng chuyển tiếp B
Nguyên liệu vẫn tiếp tục được khuấy trộn khi chuyển vào vùng B. Ở vùng này, đường kính trục vis tăng dần làm tăng áp suất tác dụng lên nguyên liệu do khoảng cách giữa các vòng xoắn bị thu hẹp, nguyên liệu bị dồn vào khoảng không nhỏ. Vùng chuyển tiếp này có chiều dài hợp lý để đảm bảo áp suất nén lên nguyên liệu tăng dần dần và đồng nhất.
Vùng nấu C
Đường kính trục vis tiếp tục tăng để giảm khoảng cách giữa các vòng xoắn cũng như khoảng cách giữa hai trục nhằm tạo ra áp suất lớn nhất tác dụng lên nguyên liệu. Lực nén và cắt nguyên liệu làm tăng nhiệt độ lên đến nhiệt độ nấu thích hợp. Ngoài ra, nhiệt độ tăng lên còn do sự cọ xát giữa vis tải và nguyên liệu cũng như giữa nguyên liệu với nguyên liệu. Áp suất cung cấp lớn hơn 70 atm, đôi lúc có thể lên đến hàng trăm atm. Nhiệt lượng cung cấp cho vùng C chỉ vừa đủ để bảo đảm nguyên liệu được nâng lên đến nhiệt độ nấu thích hợp. Trong khi đó, các cánh xoắn vẫn quay đều ngoài nhiệm vụ trộn đều nguyên liệu còn đảm bảo cho nhiệt độ đồng đều khắp vùng nấu.
Vùng bay hơi D
Trong vùng này, đường kính trục vis giảm nhiều so với các vùng trước nhưng đường kính cánh xoắn vẫn không thay đổi. Vì thế, khoảng cách giữa hai trục vis rất lớn làm giảm áp suất nén lên nguyên liệu. Vùng này gắn với cửa thoát hơi mở ra không khí hoặc một bơm chân không 47 hay máy tạo áp suất 50. Điều chỉnh đến áp suất thích hợp bằng van 55. Cửa thoát hơi có hai công dụng chính là thoát hơi nước làm nguội sản phẩm và làm độ ẩm bên ngoài sản phẩm. Vì thế vùng bay hơi của thiết bị nhằm làm giảm nhiệt độ để sản phẩm không bị phồng nở trước khi ép đùn, tách lượng ẩm dư thừa ra khỏi sản phẩm để đạt được độ ẩm thích hợp cho quá trình ép đùn.
Vùng chuyển tiếp E
Từ vùng A đến D, vis tải trong thiết bị là vis tải kép 14 và 16. Nhưng đến vùng E thì chỉ còn vis tải 16, vis tải 14 kết thúc ở vùng bay hơi D. Đường kính của trục vis trong vùng này tăng lên so với trong vùng D, đẩy nguyên liệu vào vùng F trước khi qua khuôn ép đùn. Vùng nhập liệu cho khuôn ép đùn F
Áp suất được cung cấp để đẩy nguyên liệu ra khỏi khe hở 53 trong khuôn ép đùn 54. Sản phẩm sau khi ra khỏi khuôn có thể ở dạng phồng nở hay không phụ thuộc nhiệt độ làm nguội ở vùng D. Nếu nhiệt độ của sản phẩm trong vùng D nhỏ hơn 100oC thì sản phẩm không bị phồng, nhưng nhiệt độ không được xuống dưới quá 49oC.
Để sản phẩm tạo ra có giá trị dinh dưỡng và cảm quan tốt, mùi vị thơm ngon, hấp dẫn cần phải điều chỉnh nhiệt độ thích hợp đối với từng vùng. Người ta thường dùng lớp vỏ áo 58, 59, 61, 62 bao ngoài những vùng cần nhiệt độ khác nhau và sử dụng nước lạnh, nước nóng hay hơi nước tùy theo yêu cầu của từng vùng.
• Thông số công nghệ
− Tốc độ của trục vis: >300 rpm
− Chiều dài buồng ép : Đường kính (L/D): 10 : 1
− Nhiệt độ buồng ép đạt được trong quá trình nấu : 160 – 180oC
− Áp lực buồng ép: 30-50 Kg/cm2
Hình 2.4: Máy đùn phôi cháo
2.2.4 Nghiền
2.2.4.1 Mục đích
Hoàn thiện: làm giảm kích thước của nguyên liệu phù hợp với yêu cầu người tiêu dùng.
2.2.4.2 Nguyên lý
Quá trình nghiền bột của máy dựa vào lực cắt, lực va đập của búa nghiền với phôi nghiền để nghiền nhỏ nguyên liệu thành dạng bột và hạt vón.
2.2.4.3 Các biến đổi của nguyên liệu
Vật lý: biến đổi vật lý quan trọng nhất là kích thước của nguyên liệu sẽ giảm. Bên cạnh đó, dưới tác dụng của lực ma sát, nhiệt độ của nguyên liệu sẽ tăng lên.