Công nghệ chế biến thực phẩm: Bài thuyết trình nhóm về quá trình ép đùn

MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

QUÁ TRÌNH ÉP ĐÙN

Nhóm 5

NỘI DUNG

1. Cơ sở khoa học

dụng

2. Mục đích công nghệ và phạm vi áp

3. Các biến đổi của nguyên liệu

4. Các yếu tố ảnh hưởng

5. Thiết bị

1. CƠ SỞ KHOA HỌC

§ Ép đùn là quá trình dùng áp lực đẩy khối nguyên liệu qua các lỗ nhỏ nhằm mục đích định hình cho sản phẩm, bán thành phẩm.

Có dạng hình trụ, làm bằng vật liệu chịu áp lực cao

Trục vis quay truyền năng lượng cho lớp nguyên liệu tiếp xúc với trục

Chuyển động xoắn dọc theo chiều quay của trục tạo ra lực ma sát giữa các nguyên liệu và giữa nguyên liệu với vỏ máy

Nhiệt lượng làm nhiệt độ khối nguyên liệu tăng, phân tử nguyên liệu chịu tác động của lực đẩy, lực ma sát,…

Lực tác động đủ lớn + tác động của nhiệt cao làm biến dạng hoặc phá vỡ cấu trúc ban đầu của nguyên liệu chuyển thành dạng dẻo

Khối nguyên liệu đến đầu ra, dạng côn hay dĩa khuôn làm giảm lượng nguyên liệu thoát ra, tạo áp lực lớn tại đầu lỗ khuôn nén nguyên liệu vào lỗ khuôn

Ra bên ngoài, áp suất giảm đột ngột, chất khí và lỏng bị nén trong khối nguyên liệu sẽ bốc hơi nhanh

Sản phẩm tăng về thể tích, làm khô giảm nhiệt và trương nở

2. MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN

3. CÁC BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU

Các thông số biến đổi sẽ làm thay đổi áp lực và nhiệt độ trong thiết bị dẫn đến thay đổi tính chất sản phẩm cuối

§ Quá trình ép đùn áp lực cao thường sử dụng trong CN chế biến các nguyên liệu dạng phân tử như protein và tinh bột.

Giai đoạn phối trộn

thưa

§ Đường kính trục vis nhỏ hay bước tức không gian chứa vis nguyên liệu nhiều. Biến đổi chính trong vùng thứ nhất này là sự phối trộn đều các nguyên liệu với nhau.

Giai đoạn nhào trộn

§ Vùng 2, nhiệt độ và áp suất tăng dần cũng như các cấu tử, nhất là nước được trộn đều, khuếch tán vào bên trong cấu trúc nguyên liệu, hình thành liên kết hydro. Nguyên liệu trương nở, đặc hơn.

Giai đoạn nấu – định hình § Vùng này nguyên liệu bị biến đổi sâu sắc

nhất.

phá vỡ hay rách bó sợi protein.

§ Dưới áp lực cao, cấu trúc hạt tinh bột bị

§ Ở trạng thái chảy dẻo, các phần tử linh động hơn, có khuynh hướng duỗi mạch, tạo ra các liên kết mới, tạo thành khung mạng cho sản phẩm sau này. Phân tử khí và hơi nước phân bố đều giữa các khung mạng chính là các “mầm” khí để tạo độ xốp cuối cho sản phẩm.

Giai đoạn nấu – định hình § Kết thúc GĐ nấu, nguyên liệu có dạng khối dẻo hay lỏng và chịu áp lực rất cao. Dòng chất lỏng nhớt này sẽ chảy qua lỗ khuôn và định hình dòng chảy theo hình dạng của khuôn.

Giai đoạn nấu – định hình

§ Ngược lại nếu năng lượng liên kết giữa các hợp chất cao phân tử tạo khung mạng lớn mà năng lượng của các phân tử khí và hơi thấp thì sản phẩm sẽ nở rất ít hay không nở.

§ Giai đoạn này, nếu các phân tử nước có năng lượng lớn và thoát ra ngoài nhiều, sản phẩm sẽ trở nên khô giòn hay cứng và cố định hình dạng.

Ngoài protein và tinh bột có vai trò tạo khung mạng, các chất khác cũng sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc của sản phẩm cuối.

q Chất béo có thể liên kết với khung protein thông qua nhóm ưa béo hay với tinh bột hay thông qua quá trình hấp phụ vào các vòng xoắn của amylose.

q Các liên kết này tạo màng chất béo nhốt các bóng khí và hơi nước nên sản phẩm sẽ phồng nở tốt hơn.

q Nhiệt độ quá cao, các acid béo tự do có thể bị oxy hóa, ảnh hưởng đến hương vị sản phẩm cuối cùng, giảm chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm.

§ Một số hợp chất tạo màu và hương của nguyên liệu có thể bị phân hủy bởi nhiệt độ cao trong buồng ép.

thoát ra từ sản phẩm ép đùn.

Vì thế các chất này thường được bổ sung vào sản phẩm ngay sau quá trình ép đùn.

§ Một số có thể bị cuốn theo hơi nước

4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Ảnh hưởng của cấu hình thiết bị

§ Đường kính trục vis càng lớn, bước vis càng nhỏ thì không gian dành cho nguyên liệu căng giảm.

§ Số lượng lỗ khuôn càng nhiều, lỗ khuôn càng lớn sẽ càng làm giảm áp suất tác động lên nguyên liệu.

§ Chiều dài của phần làm việc trong máy ảnh hưởng đến mức độ biến dạng của nguyên liệu.

§ Bề mặt bên trong buồng ép và trục vis càng nhám sẽ làm nhiệt lượng sinh ra càng lớn.

Ảnh hưởng vận tốc quay trục vis:

§ Tốc độ quay của trục vis càng nhanh § Cấu trúc bên trong của máy càng nhám § Lực tác dụng lớn, khả năng biến dạng, chảy dẻo của nguyên liệu càng cao. → Lực tác dụng lớn, khả năng biến dạng, chảy dẻo của nguyên liệu càng cao.

Ảnh hưởng của tính chất nguyên liệu: § Kích thước hạt ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình SX sản phẩm.

§ Nếu hạt quá mịn khi sử lý ẩm nguyên liệu sẽ bị vón cục làm cho nguyên liệu không nhào được đồng đều. Nếu hạt quá to phải tốn nhiều năng lượng để biến đổi nếu không sẽ tạo cảm giác nhám, sạm khi sử dụng.

Ảnh hưởng của lưu lượng nhiên liệu và thời gian lưu nguyên liệu trong cùng một thiết bị: § Lưu lượng nhập vào càng nhiều § Thời gian lưu căng lâu → Áp suất, nhiệt độ của nguyên liệu sẽ căng tăng.

Các tính chất của nguyên liệu

Các thông số công nghệ: Áp suất và nhiệt độ

Quá trình ép đùn Hồ hóa tinh bột Biến tính protein

Các tinh chất của nguyên liệu: Giá trị dinh dưỡng Tinh chất cảm quan

5. THIẾT BỊ ÉP ĐÙN

và dĩa khuôn/ lỗ khuôn.

§ Ba bộ phận chính là buồng ép, trục vis

§ Ngoài các bộ phận trên, thiết bị ép đùn còn có các bộ phận phụ khác như khung đỡ thiết bị, động cơ và cơ cấu truyền động, bộ phận nhập liệu và bộ phận và bộ phận cắt định hình sản phẩm.

§ Tùy thuộc vào cấu trúc của trục vis, thiết bị ép đùn áp lực cao được chia thành hai nhóm là thiết bị ép đùn trục đơn và thiết bị ép đùn trục đôi.

Buồng ép đùn § Buồng ép đùn có dạng hình trụ nằm ngang, thường có tỉ lệ chiều dài/ đường kính (L/D) từ 10/1 đến 25/1. Bên ngoài buồng ép, một số máy được thiết kế các lớp vỏ áo để làm nóng hay làm mát. Lớp vỏ áo này tương ứng với từng phân đoạn của buồng ép tạo nên những vùng có nhiệt độ khác nhau bên trong thiết bị ép đùn. Bề mặt bên trong của buồng ép đùn có thể để trơn nhẵn hay tiện các khe rãnh làm tăng ma sát.

§ Khe rãnh dọc được sử dụng khi muốn tăng tác động nhào trộn trên nguyên liệu, vì tại những rãnh dọc này, nguyên liệu ép đùn sẽ bị nén chặt vào đó khi trục vis quay, và làm

cho nguyên liệu vận chuyển tốt hơn, khe

rãnh cần có dạng xoắn ốc cùng chiều với

cơ cấu xoắn ốc của trục vis.

Trục vis

§ Trục vis dạng xoắn có thể được đúc dưới dạng một khối nguyên hay gồm nhiều module lắp ghép lại với nhau trên trục quay của thiết bị.

§ Thông thường, trục vis được ghép từ ba module trở lên. Giữa các module sẽ có thêm các vòng để ngăn hơi nước bay ngược về cổng nhập liệu làm nghẹt máy. Trong một số trường hợp, giữa các module còn được lắp thêm các dĩa nhào. Các dĩa nhào này có tác dụng làm chậm tốc độ vận chuyển nguyên liệu trong buồng ép, do đó đảm bảo được hiệu quả của các tác động như nén ép, gia nhiệt, và nhào trộn lên nguyên liệu ép đùn.

Cấu tạo dĩa nhào nối với trục vis

Dĩa khuôn và lỗ khuôn:

Bộ phận cắt định hình:

§ Thiết bị ép đùn trục đơn chỉ có một trục vis. Tuy nhiên, trục vis này, đường kính và bước vis có thể thay đổi tùy thuộc vào mục đích của quá trình ép đùn, nguyên liệu và sản phẩm

§ Thiết bị ép đùn trục đôi: nhiều lợi thế hơn thiết bị ép đùn trục đơn nhưng kiểm soát thời gian lưu của nguyên liệu trong buồng ép tốt hơn, sự truyền vận tốt hơn, cơ chế tự làm sạch, và tính ổn định trong sản xuất cao hơn.

Cấu tạo điển hình của trục ép đơn