2.2 Cơ sở lý thuyết và các quá trình nhiệt trong sản xuất thực phẩm
2.2.1. Chần, hấp, đun nóng (gia nhiệt) Chần là quá trình nhúng nguyên liệu vào nước nóng
hay vào dung dịch muối ăn, đường, axit nóng
Hấp là quá trình xử lý nguyên liệu bằng hơi nước
bão hòa
Đun nóng nhằm nâng nhiệt độ của nguyên liệu đến nhiệt độ yêu cầu chế biến của giai đoạn sau, tạo điều kiện cho quá trình chế biến ở giai đoạn sau được dễ dàng
2.2.1. Chần, hấp, đun nóng (gia nhiệt)
Mục đích
+ Làm mền nguyên liệu + Đình chỉ quá trình sinh hóa của NL và tiêu diệt 1 phần VSV + Tránh hiện tượng biến mầu của sản phẩm + Loại bỏ mùi không mong muốn + Đuổi bớt không khí trong gian bào của NL + Tăng tính thẩm thấu của tế bào + Kết tủa những hợp chất không mong muốn + Tạo những biến đổi thuận lợi cho quá trình chế biến tiếp theo
2.2.1. Chần, hấp, đun nóng
Thời gian vô hoạt enzyme polyphenoloxydase trong quả chuối
Thời gian vô hoạt enzyme (phút)
pH
70
75
80
85
90
> 100
> 100
> 100
14,24
1,38
5,00
> 100
70,3
10,84
4,00
0,87
4,42
12,8
4,90
1,96
0,83
-
3,80
2.2.1. Chần, hấp, đun nóng
Nhược điểm: + Giảm độ hòa tan + Nguyên liệu bị mềm + Tổn thất vitamin C
Sự biến đổi hàm lượng vitamin C (mg%) trong quá trình chần, hấp
Điều kiện xử lý
Trước xử lý
Sau xử lý
Tỷ lệ tổn thất
Nước ở nhiệt độ 900C
10,9
6,9
36,7
Nước ở nhiệt độ 1000C
11,2
6,7
40,0
Hơi nước ở nhiệt độ 1000C
12,8
10,8
15,6
Hơi nước ở nhiệt độ 1100C
17,9
9,0
49,7
Quá trình gia nhiệt
66
Quy trình sản xuất dịch đường trong sản xuất bia (phân xưởng nấu)
2.2.1. Chần, hấp, đun nóng
Thiết bị gia nhiệt
Phương pháp gia nhiệt
Trực tiếp
Gián tiếp
Nồi hấp, Nồi hai vỏ
Trao đổi nhiệt tấm bản
Trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống
69
Thiết bị đun nóng
Nồi nấu malt
Giản đồ nấu
70
Thiết bị chần băng tải
Thiết bị gia nhiệt ống xoắn
Thiết bị gia nhiệt ống lồng ống
Thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản
71
2.2.2. Sấy, hun khói
- Sấy đối lưu (sấy thường) : Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy là không khí nóng, khói lò (có nhiệt độ cao, độ ẩm tương đối nhỏ)…
- Sấy tiếp xúc: Là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy, mà tác nhân sấy (thường là hơi nước) truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn.
- Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy (cấp nhiệt thông qua tia hồng ngoại).
2.2.2. Sấy, hun khói
Sấy lạnh: Là phương pháp sấy trong điều kiện nhiệt độ và ẩm của tác nhân sấy thấp
hơn nhiều so với môi trường → không khí được làm lạnh, tác ẩm trước khi đưa vào
sấy.
Sấy chân không: Là phương pháp sấy được vật liệu không chịu được nhiệt độ cao
hay dễ bị oxy hoá, vật liệu dễ bị bụi hay vật liệu thoát ra dung môi quý cần thu hồi
và vật liệu dễ nổ.
Sấy thăng hoa: Phương pháp sấy trong điều kiện môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ rất
thấp, nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua
trạng thái lỏng.
Sản phẩm sấy thăng hoa
2.2.2. Sấy, hun khói
2.2.2. Sấy, hun khói
Quá trình hun khói chia làm 3 giai đoạn: + Sấy khô nhằm tách bớt nước tạo điều kiện cho bám khói dễ
dàng
+ Nấu chín: làm cho NL cá và thịt chín đồng thời tách một phần
nước khỏi nguyên liệu
+ Hun khói: Làm cho khói bám cố định trên bề mặt nguyên liệu ,
NL có mùi vị đặc trưng và màu sắc đẹp
2.2.2. Sấy, hun khói
Thực phẩm có thể được xử lý bằng 2 cách: o Ngâm trong dung dịch khói → dễ thao tác, khói ngấm đều, an toàn
(do dung dịch khói đã được xử lý loại bỏ các chất độc hại)
o Sản phẩm được hun khói trực tiếp từ gỗ → Mùi thơm hơn, kết hợp
ngay hun khói và sấy trong cùng một thiết bị.
Không dùng gỗ của các cây họ lá kim để hun khói
vì trong khói có độc!
Lưu ý
Thành phần của khói
Có khoảng hơn 300
hợp chất khác nhau trong khói
-Formaldehyt, Acetaldehyt, Aceton -Formic acid, Acetic acid, Syringic acid -2,6-Dimethoxyphenol, 2,6-Dimethoxy-4-ethylphenol -Amoniac, amines, nitrozamines -Methanol, Ethanol -Both of aliphatic and aromatic origin -Carbondioxide, Carbonmonoxide, Oxygen, Nitrogen
-Carbonyls - Axit hữu cơ -Phenol -Bazơ chứa nito -Alcohol -Hydrocarbon -Gases
Nhóm chất Các hợp chất quan trọng
2.2.3. Nướng
Là quá trình xử lý nhiệt mà nhiệt lượng truyền vào sản phẩm chủ yếu bằng bức xạ (sự đối lưu không khí chủ yếu là tự nhiên, ít khi có sự thải ẩm ra ngoài).
Mục đích: Chế biến, Bảo quản, Hoàn thiện Áp dụng: sản xuất các loại bánh, thịt, ngô, khoai…
2.2.4. Chiên, rán
Rán là quá trình gia nhiệt trong môi trường dầu, mỡ nhằm: - Làm tăng lượng calo cho thực phẩm, tăng hàm lượng chất khô - Làm tăng độ rắn chắc, độ giòn, - Làm tăng mùi vị đặc trưng, màu sắc hấp dẫn cho sản phẩm Trong chế biến rau quả, rán được tiến hành chủ yếu cho chế
biến các loại rau, củ như: khoai tây, cà tím, cà rốt, v.v…
2.2.4. Chiên, rán
82
-Độ rán biểu kiến: là phần trăm (%) chênh lệch khối lượng giữa sản phẩm rán (nguyên
Trong đó: X – độ rán biểu kiến, %; A – Khối lượng nguyên liệu trước khi rán, kg; B – Khối lượng nguyên liệu sau khi rán, kg.
Độ rán thực tế: là tỉ lệ lượng nước mất đi do bay hơi trong quá trình rán so với
lượng nguyên liệu đưa vào rán.
hay
Trong đó: X’ – độ rán thực tế, %; m – lượng dầu thấm vào nguyên liệu , kg; A, B – khối lượng nguyên liệu trước và sau khi rán, kg.
Độ rán biểu kiến luôn thấp hơn độ rán thực tế
liệu sau khi rán) so với khối lượng nguyên liệu trước khi rán:
2.2.4. Chiên, rán
Triglyceride
Glycerol
Axit béo
T°
Acrolein
Glycerol
Acrolein có tính độc, làm cay mắt, có vị đắng
2.2.4. Chiên, rán
Quá trình tự oxy hóa xảy ra khi bảo quản dầu mỡ ở nhiệt độ bình thường. Nhiệt độ môi trường
càng cao, lượng oxy và a xít tự do trong dầu càng nhiều thì phản ứng xẩy ra càng nhanh.
Quá trình oxy hóa nhiệt xảy ra khi rán. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và sự có mặt của oxy
không khí, dầu sẽ bị oxy hóa mạnh. Tốc độ oxy hóa nhiệt càng cao khi trong dầu có nhiều oxy,
nhiều hơi nước, có một số ion kim loại như Cu…và khi dầu rán được sử dụng lại.
rượu, các hợp chất peroxide, aldehyt, keton, axit, ester v.v… Các aldehyt bị oxy hóa tiếp.
Quá trình polymer hóa xảy ra trong môi trường dầu có nhiệt độ và áp suất cao. Khi đó các phân tử
glyceride sẽ trùng hợp với nhau thành chất polyme có phân tử lớn.
Dầu bị thủy phân → glycerin + axit béo
2.2.5. Sao, rang
- Là quá trình truyền nhiệt vào sản phẩm bằng dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt,
nguyên liệu được đảo trộn liên tục để tăng hiệu quả truyền nhiệt đối lưu
đồng thời cho nhiệt truyền vào đồng đều trong sản phẩm, sản phẩm vẫn còn
- Mục đích: Chuẩn bị, chế biến, bảo quản, cảm quan
- Áp dụng: NL dạng lá (chè, thuốc lá…); NL dạng hạt (cà phê, đậu tương…)
1 lượng ẩm nhất định
2.2.5. Sao, rang
Biến đổi quá trình sao, rang: + Biến đổi vật lý: bay hơi nước, mầu sắc, kích thước + Biến đổi hóa học: phản ứng melanoidin-caramen, tổn thất chất
khô, vô hoat enzyme, oxy hóa chất béo…
+ Biến đổi hóa sinh và vi sinh: enzyme và VSV bị vô hoạt + Biến đổi hóa lý: NL trở nên giòn xốp + Biến đổi cảm quan: hương vị, mầu sắc, bề mặt trơn và nhẵn…
2.2.6. Cô đặc
Cô đặc là phương pháp tách nước để làm tăng hàm
lượng chất khô trong sản phẩm.
Tăng hàm lượng chất tan trong dung dịch
Kéo dài thời hạn bảo
quản
Lợi ích của cô đặc
bao gói
Giảm chi phí vận chuyển,
thành phẩm
Dự trữ nguyên liệu ở dạng bán
2.2.6. Cô đặc
Kết tinh dung môi
Cô đặc bằng phương pháp kết tinh dung môi (cô đặc lạnh) dựa trên nguyên tắc là làm lạnh dung dịch đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nó, từ đó nước bị đóng băng ở dạng rắn (đá) sẽ được tách ra khỏi dung dịch cần cô đặc và do đó nồng độ dung dịch cô đặc tăng lên
Phương pháp cô đặc
Phương pháp bốc hơi nước là phương pháp cô đặc kinh tế và được dùng phổ biến nhất hiện nay trong công nghiệp. Quá trình cô đặc tiến hành ở trạng thái sôi (bay hơi trong lòng chất lỏng), tại đó áp suất hơi riêng phần của dung môi trên bề mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị
Phương pháp bốc hơi nước
Thẩm thấu nghịch
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc chênh lệch nồng độ của hai dung dịch ở hai bên màng bán thấm.
Các phương pháp cô đặc
Ưu điểm
Nhược điểm
- Phổ biến, có thể cô đặc nhiều loại
- Giảm hoạt tính hoặc phá hủy
Cô đặc bằng phương pháp bốc hơi nước
dung dịch
- Kinh tế, giá thành rẻ, vận hành dễ
những chất có hoạt tính sinh học không bền nhiệt;
- Chất lượng sản phẩm không cao:
dàng;
- Có thể cô đặc đến nồng độ chất
màu sắc, mùi vị…
khô cao
Cô đặc bằng thẩm thấu nghịch
- Giữ được các chất có hoạt tính
- Giá thành cao, nồng độ cô đặc
sinh học;
thấp;
- Giảm tác động của nhiệt lên sản
- Không giữ được các chất thơm;
phẩm
Cô đặc bằng kết tinh dung môi
- Giá thành cao;
- Nồng độ dung dịch cô đặc không
- Giữ được gần như nguyên vẹn các chất thơm và các chất có hoạt tính sinh học;
cao.
- Mất mát chất khô theo đá.
- Giảm tác động bất lợi của nhiệt độ cao đến chất lượng sản phẩm;
- Sản phẩm có chất lượng cao.
2.2.6. Cô đặc
92
Cô đặc bằng nhiệt dưới áp suất khí quyển
Quá trình cô đặc có 3 thông số cơ bản là: -Nhiệt độ sôi; - Cường độ bốc hơi; -Thời gian cô đặc.
93
2.2.6. Cô đặc
Thiết bị cô đặc được phân loại dựa theo các nguyên tắc: Số nồi cô: một nồi, hai nồi hay nhiều nồi; Áp suất làm việc: ở áp suất thường hay chân không; Chất tải nhiệt: hơi, điện hoặc lửa trực tiếp; Cấu tạo bộ phận truyền nhiệt: hai vỏ, ruột gà;
Tính chất hoạt động: gián đoạn hay liên tục hoặc bán liên tục
Thiết bị cô đặc
Thiết bị cô đặc chân không gián đoạn 1 nồi 1-Khoang áo hơi; 2- Áo hơi; 3- Hơi vào; 4- Cửa nạp liệu; 5- Nhiệt kế; 6- Cửa kính sáng; 7- Chân không kế; 8- Kính quan sát; 9-Vòi để rửa kính quan sát; 10 – Van xả khí;11- Van bổ sung nguyên liệu; 12- Van lấy mẫu; 13- Nước ngưng; 14-Cửa tháo liệu; 15-Trục giảm tốc; 16-Áp kế; 17-Tháp ngưng tụ; 18-Bơm ly tâm; 19-Bơm chân không; 20 – Nước lạnh.
Thiết bị cô đặc
Thiết bị cô đặc chân không 1 nồi
Thiết bị cô đặc
Thiết bị cô đặc chân không nhiều nồi
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Mục đích Tiêu diệt vi sinh vật (gây bệnh và gây hư hỏng) → kéo
dài thời hạn bảo quản;
Làm chín (biến tính) thực phẩm → dễ tiêu hóa hơn; Tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm.
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Phương pháp
Mới
Thanh trùng bằng nhiệt
Thanh trùng bằng dòng điện cao tần
Thanh trùng bằng áp lực cao
Thanh trùng bằng cách chiếu sáng
Thanh trùng bằng cách chiếu tia phân cực
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Quá trình được tiến hành theo 3 giai đoạn:
Nâng nhiệt độ của đồ hộp lên đến nhiệt độ thanh trùng
Giữ ở nhiệt độ thanh trùng trong một thời gian nhất định
Giảm nhiệt độ và áp suất trong thiết bị hay làm nguội đồ hộp bên ngoài bể làm nguội
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Cơ sở để xác định chế độ thanh trùng
Loại và số lượng vi sinh vật; pH của sản phẩm; Đặc tính của sản phẩm; Vật liệu làm bao bì chứa đựng sản phẩm; Hình dáng, kích thước của bao bì; Trạng thái của sản phẩm trong quá trình thanh trùng, tiệt trùng; Môi trường dùng để gia nhiệt sản phẩm khi thanh trùng.
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Công thức:
a- thời gian xả khí trong thiết bị thanh trùng kín bằng hơi nước, nếu thanh trùng bằng nước thì a = 0
A - thời gian nâng nhiệt, phút; B - thời gian giữ nhiệt, phút; C - thời gian hạ nhiệt, phút; t - nhiệt độ thanh trùng, 0C p- áp suất đối kháng, tính bằng ati, được tạo ra để tránh hộp khỏi bị biến
dạng.
ati là áp suất tương đối hay áp suất dư tính theo atmotphere (at)
a – A – B – C ----------------------------p t
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Nồi thanh trùng
Thanh trùng- tiệt trùng gián đoạn
Hầm thanh trùng
Thanh trùng, tiệt trùng
Thanh trùng trong đường ống
Thanh trùng –tiệt trùng liên tục
Thanh trùng trong hầm thanh trùng
Thanh trùng bản mỏng
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Đồ thị biểu diễn của nhiệt độ trong thiết bị thanh trùng và nhiệt độ trung tâm hộp
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Để xác định mức độ tiêu
diệt vi sinh vật, cần phải biết trị số D và z
- D: thời gian cần thiết (tính
bằng phút) để tiêu diệt 90% (giảm 10 lần ) vi sinh vật hoặc bào tử, tại một nhiệt độ nhất định. D đặc trưng cho tính chịu nhiệt của VSV. - z : là nhiệt độ tăng lên để
giảm 10 lần trị số D. Z đặc trưng cho độ nhạy cảm với nhiệt.
Mối liên hệ giữa thời gian và nhiệt độ thanh trùng
Mối liên hệ giữa nhiệt độ thanh trùng và thời gian tiêu diệt Cl.
Botulinum Nhiệt độ (oC)
100
105
110
115
120
Thời gian (phút)
330
100
32
10
4
Biểu diễn mối quan hệ giữa trị số D và Z
107
Đường cong sự tiêu diệt của vi sinh vật theo thời gian
2.2.7. Thanh trùng, tiệt trùng
Trị số D và Z của một số loại vi sinh vật
Ghi chú (1) – thanh trùng ở 121 oC, (2) - thanh trùng ở 100 oC, (3) - thanh trùng ở 65oC
Thiết bị hấp thanh trùng loại đặt nằm ngang:
Thiết bị hấp thanh trùng loại nằm ngang, có lắc đảo
109
Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục dạng đường hầm
110
Thiết bị thanh trùng bản mỏng (gia nhiệt gián tiếp)
111
112
Thiết bị thanh trùng ống lồng ống
Cụm thiết bị tiệt trùng – rót vô trùng
113
CHẾ BIẾN Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
Chế biến ở nhiệt độ thấp
Làm lạnh trong mt lỏng
Cấp đông nhanh (rau quả)
Cấp đông chậm
Làm lạnh Cấp đông
Làm lạnh bằng không khí lạnh
Làm lạnh bằng chân không
Làm lạnh bằng mt rắn
