Quá trình phối trộn trong chế biến thực phẩm

1. Quá trình phối trộn. 1.1. Bản chất
Phối trộn = phôi chế + đảo trộn
- Phối chế: Pha chế hai hay nhiều cấu tử theo 1 công thức nào đó để thu được 1 hỗn hợp
theo yêu cầu. Có thể khi phối chế chưa diễn ra đảo trộn.
- Đảo trộn: Là quá trình cơ học để phân phối đều các cấu tử trong hỗn hợp. Diễn ra sau
phối trộn và thu đc 1 hỗn hợp đồng nhất.
- VD:+ Phốichế(khôngđảotrộn):Cángâmdầu. 1.2. Mục đích. - Chuẩn bị:
+ Trộn các thành phần của nguyên liệu với nhau để đưa vào gia công chế biến
giúp quá trình sau thuận lợi.
+ VD: Ướp thịt , cá trước khi chế biến , trộn bột làm bánh trong làm bánh. Phối
trộn men vào nho để làm bánh. - Hoàn thiện:
+ Bổ sung 1 số thành phần nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.
+ VD: Bổ sung Vitamin C vào nước ép trái cây.
Thêm Penicillium roqueforti vào phô mai để tạo phô mai xanh có mùi vị đặc trưng.
Thêm mè, dầu vào rong biển trộn, - Bảo quản:
+ VD: Thêm chất bảo quản vào dầu tinh luyện.
Thêm muối vào phô mai trước khi ép khuôn, 1.3. Đặc điểm Đầu vào Đầu ra Nguyên liệu:
Hỗn hợp đồng nhất dạng dung dịch
+ Dạng lỏng: nước quả, đường, acid, cùng pha muối
Hỗn hợp giữa các cấu tử riêng lẻ
+ Dạng rắn, bột rời: bột mì, muối
+ Dạng bán lỏng: bột nhuyễn từ quả, thịt cá băm nhuyễn
1.4. Nguyên liệu, sự biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm. Phối trộn dạng rời
Phối trộn hai chất lỏng
Phối trộn bột vào chất lỏng
Biến đổi không đáng kể
Có sự thay đổi về độ nhớt,
Hình thành hỗn hợp dạng
thể tích, tỷ trọng, tính chất
đặc và tạo cấu trúc sản quang học: màu sắc, độ phẩm do tác động tới đục, v.v… qtrinh tạo mạng gluten Nhiệt độ thay đổi Đổ cồn vào nước
- Phụ thuộc vào nguyên liệu, mục đích phối chế và đảo trộn có những biến đổi sau:
+ Biến đổi vật lí - biến đổi về trạng thái: Dẻo, cứng, mềm …, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng.
+ Biến đổi hóa lí: Chủ yếu biến đổi về nồng độ chất khô, độ nhớt.
+ Biến đổi về trạng thái của sản phẩm: Phụ thuộc vào thành phần phối trộn và
trạng thái ban đầu của nguyên liệu sẽ hình thành nên trạng thái sản phẩm khác nhau.
+ Biến đổi về thành phần hóa học, tính chất sinh học, giá trị cảm quan theo mục
đích chủ định của quá trình phối chế và đảo trộn.
+ Các biến đổi khác: Tổn thất chất dinh dưỡng, nhiễm vi sinh…
1.5. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Tính chất của nguyên liệu:
+ Lỏng với lỏng: tỷ trọng, độ nhớt, tính chất lưu biến.
+ Rắn vào lỏng: khả năng hòa tan và tính chất dung dịch tạo thành ( tỷ trọng và độ nhớt)
+ Rắn vào rắn: kích thước và tỉ trọng. (tỉ trọng khác nhau thì sẽ phân lớp) - Thông số công nghệ: + Cường độ khuấy
+ Nhiệt độ ( Nhiệt độ tăng > độ nhớt giảm > tan nhanh) - Loại thiết bị khuấy
1.6. Phương pháp thực hiện
a. Phối trộn chất lỏng:
phía trước và phía sau đồng nhất.
Tăng tốc độ chuyển động của cánh
khuấy trong môi trường chất lỏng thì
lớp phía sau sát thành bắt đầu tách ra
khỏi bề mặt của cánh khuấy. Áp suất
trong vùng xoáy trở nên thấp hơn so
với áp suất phía trước cánh khuấy.
Như vậy, khi tăng số vòng quay của
cánh khuấy thì tốn nhiều năng lượng
hơn để khuấy trộn chất lỏng. Độ cao
Phối trộn chất lỏng bằng cơ học –
mà chất lỏng dâng lên trong thiết bị
trong quá trình phối trộn cơ học, chất
trong khi khuấy phụ thuộc vào độ
lỏng được trộn đều trong thiết bị
nhớt của chất lỏng và số vòng quay
khuấy trộn với bộ phận cánh khuấy.
của cánh khuấy. Hiệu quả của quá
Khi cánh khuấy chuyển động thì chất
trình khuấy phụ thuộc vào thời gian
lỏng chảy vòng quanh cánh khuấy và
cần thiết để đảm bảo cho quá trình
tạo nên lớp chất lỏng ngoài có áp suất được hoàn thành.
b. Thiết bị phối trộn chất lỏng bằng chất
Phối trộn chất lỏng bằng khí, quá khí
trình này được thực hiện trong thùng,
ở phần dưới thùng có đặt các ống có
lỗ gọi là thiết bị sủi bọt bằng khí. Cho
không khí có áp suất, khí trơ hoặc hơi
nước vào bên trong ống sủi bọt,
không khí thoát qua lỗ của ống sủi
bọt tạo nên nhiều tia nhỏ phun đến
các phía khác nhau và cuốn theo
những phần tử chất lỏng. Cường độ
khuấy trộn tăng lên khi tăng áp suất
của luồng khí. Trong một số trường
hợp dùng thiết bị sủi bọt trong công
nghệ thực phẩm để đun nóng và
khuấy trộn nguyên liệu cũng như để
tách các tạp chất ra khỏi nguyên liệu.
c. Thiết bị phối trộn chất lỏng bằng chất khí
Phối trộn vật liệu rời và dẻo được áp dụng trong sản suất bánh mì, chế biến bột, làm bánh
kẹo… Hiệu quả của việc phối trộn vật liệu rời được đặc trưng bằng mức độ phân phối các
nguyên liệu trong hỗn hợp. Để thực hiện quá trình này, dùng các loại thiết bị trộn. Thiết
bị trộn kiểu vít tải làm việc gián đoạn, thiết bị trộn bằng mái chèo làm việc liên tục.
Những thiết bị trộn này chứa nguyên liệu trộn khoảng 1/3 dung tích thiết bị.
Đối với các vật liệu dẻo như các loại bột nhão, kem đặc, khối sôcôla, thịt băm nhỏ và rau
băm nhỏ… sẽ dùng thiết bị trộn có vít tải nằm ngang có cánh uốn cong đặc biệt. 2. Quá trình trích ly. 2.1. Bản chất. - VD: Sắc thuốc Bắc.
Nước phun vào bã mía để tiếp tục ép. Để hòa tan nốt phần đg còn lại trong bã mía.
- Là quá trình tách cấu tử hòa tan ra khỏi hỗn hợp nhờ dung môi hòa tan. Dung môi hòa
tan phải chọn lọc sao cho và hòa tan tối đa với chất cần trích ly. VD pha trà cần nước
nóng để trích ly các chất trong trà. 2.2. Phân loại.
- Trích ly lỏng - lỏng: Là sử dụng dung môi ở thể lỏng trích ly cấu tử hòa tan trong pha lỏng.
- Trích ly rắn - lỏng: Sử dụng dung môi lỏng để trích ly cấu tử hào tan trong pha rắn. VD: Trích thuốc bắc. 2.3. Đặc điểm. - Cơ sở quá trình:
+ Quá trình trích ly dựa trên cơ sở của quá trình khuếch tán. Với bản chất dựa
vào độ hòa tan không đồng nhất của các chất có trong hỗn hợp dung môi này hay dung môi khác. - Phân loại:
+ Khuếch tán phân tử: Trong nhiệt độ bth ko đảo trộn vẫn thực hiện đc trích ly
VD: Ngâm rượu với thuốc bắc.
+ Khuếch tán đối lưu: Thực hiện trong nhiệt độ cao và thực hiện quá trình đảo trộn VD: pha trà 2.4. Mục đích
- Khai thác: thu nhận các chất có giá trị trong nguyên liệu. Ví dụ:
+ Trích ly curcumin từ củ nghệ
+ Trích ly dầu từ nguyên liệu giàu chất béo: Lạc, vừng…
+ Trích ly tinh dầu từ các loại hoa: Hoa hồng…
- Chuẩn bị: tạo tính chất cho nguyên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tiếp theo. Ví dụ:
+ Ngâm sắn trong nước sẽ trích ly HCN trong công nghiệp sản xuất tinh bột sắn.
+ Ngâm malt trong nước sẽ tách các chất màu không có lợi trong công nghiệp sản xuất malt.
- Hoàn thiện sản phẩm: nâng cao chất lượng sản phẩm.
Ví dụ: trích ly caffeine từ trà và cà phê trong sx cà phê và trà nghèo caffeine.
2.5. Tiêu chí chọn dung môi.
- Hòa tan có chọn lọc – chỉ hòa tan các thành phần cần tách ra khỏi hỗn hợp với hiệu suất cao nhất. - Không ăn mòn thiết bị
- Dung môi dễ tách, giá thấp, dễ tìm.
- Khó cháy, không độc hại tới người dung.
- Trơ với các cấu tử có trong trích ly.
2.6. Các biến đổi trong quá trình trích ly.
2.7. Các yếu tố ảnh hưởng.
- Kích thước nguyên liệu:
+ Kích thước càng nhỏ thì bề mặt tiếp xúc càng lớn nên trích ly càng dễ dàng
+ Nghiền càng mịn thì: chi phí tăng, tách pha sau khi trích ly khó, có thể xảy ra các pứ ko mong muốn.
- Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi:
+ Dung môi càng nhiều thì trích ly càng dễ
+ Nếu tỷ lệ dung môi quá lớn : dịch trích ly bị loãng, phải xử lý tách dung môi. - Nhiệt độ trích ly:
+ Ảnh hưởng lớn tới hiệu trích ly đối lưu.
+ Nhiệt độ tăng thì quá trình hòa tan tăng thì quá trình trích ly thuận lợi hơn.
+ Nhiệt độ cao thì: chi phí cao, phản ứng hóa học ko mong muốn có thể xảy ra. - Thời gian trích ly:
+ Thời gian càng dài thì hiệu suất thu hồi càng tăng. + Tuy nhiên ko kinh tế.
- Tốc độ chuyển động của dung môi:
+ Tốc độ dung môi càng lớn thì năng suất càng tăng. - Áp suất làm việc:
+ Tăng áp suất thì hiệu suất tăng, thời gian rút ngắn. + Nhưng chi phí sẽ cao. 3. Quá trình chưng cất
- VD: tinh dầu, nấu rượu, nước hóa 3.1. Bản chất
- Tách 1 hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành cấu tử riêng biệt dựa trên sự chênh lệch về nhiệt độ sôi.
3.2. So sánh trích ly và chưng cất. Trích ly Chưng cất Đặc điểm
Dựa vào độ hòa tan khác
Dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử nhau của các cấu tử Ví dụ Trích ly Chưng cất 3.3. Mục đích
- Chuẩn bị (thô chế - thu hồi sản phẩm ở dạng thô).
VD: dầu thô, chưng cất rượu ở tháp thô
- Khai thác (chủ yếu - thu nhận các cấu tử có giá trị tronng hỗn hợp). VD: Tinh dầu
- Hoàn thiện sản phẩm (tinh chế - nâng cao chất lượng sp)
VD: tinh chế tinh dầu, rượu. 3.4. Đặc điểm Đầu vào Quá trình Đầu ra
Hỗn hợp đồng thể (dung
Dùng nhiệt (cấu tử có nhiệt Các cấu tử riêng biệt dịch) độ sôi khác nhau)
3.5. Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình chưng cất.
- Trạng thái: biến đổi lỏng – hơi – lỏng .
- Hóa lý: thay đổi các thông số: nhiệt độ sôi, nhiệt dung riêng càng ngày càng lớn.
- Hóa học: sau quá trình chưng cất tp hóa học, độ tinh khiết thay đổi.
- Cảm quan: màu, mùi, vị cũng thay đổi theo.
VD: Trong chưng cất rượu: càng chưng cất lâu độ rượu càng ít đi dẫn tới màu đục dần
lên, mùi nhạt hơn và vị chua dần.
3.6. Các yếu tố ảnh hưởng.
- Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các cấu tử (Yếu tố chính ảnh hưởng tới quá trình chưng
cất). Nếu sự chênh lệch nhiệt độ sôi càng lớn thì càng dễ thu hồi cấu tử.
- Nguyên liệu: Nồng độ ban đầu của các cấu tử (nồng độ, độ tinh khiết càng cao thì
hiệu suất càng lớn. Nồng độ, độ tinh khiết càng thấp thì gây khó khan trong quá trình chế biến)
- Tính chất nhiệt động: độ nhớt bé, nhiệt dung riêng lớn thì quá trình trao đổi nhiệt dễ
nên quá trình chưng cất thuận lợi.
- Thông số kĩ thuật: nhiệt độ, áp suất,… 4. Quá trình kết tinh. 4.1. Bản chất.
- Là 1 quá trình hóa lý và nó sẽ chuyển pha từ lỏng sang rắn tinh thể dựa vào tính hạn
chế hòa tan của chất tan. - Quá trình tỏa nhiệt.
VD: kết tinh đường, muối, mì chính, v.v…
- So sanh quá trình hòa tan và kết tinh: Hòa tan Kết tinh Thu nhiệt Tỏa nhiệt 4.2. Mục đích.
- Chuẩn bị: Ứng dụng nhằm tách nước ra khỏi nguyên liệu để chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo.
- VD: Bằng cách hạ nhiệt độ dưới điểm đóng băng của nước thì dung môi là nc trong
dd sẽ tách ra đóng băng trc làm nồng độ chất khô trong dung dịch tăng lên sau đó ngta
sẽ sd 1 số biện phaps vd ly tâm để tách nc tinh thể sau đs cô đặc chân không v.v…
- Hoàn thiện: Nâng cao chất lượng sản phẩm.
VD: Sx chocolate kết tinh nhằm tạo cảm giác mịn cho chocolate
- Khai thác: Thu hồi các cấu tử hòa tan trong dung dịch.
VD: Kết tinh trong công nghệ sx muối ăn, đường, bột ngọt.
4.3. Các biến đổi trong quá trình kết tinh. - Hóa lý:
+ Có sự chuyển pha từ pha lỏng sang pha rắn và kết tinh.
+ Nồng độ chất khô tăng , thông số tính chất vật lý: độ nhớt giảm, tỷ trọng, v.v… - Hóa học:
+ Xảy ra phản ứng hóa học nếu kết tinh ở nhiệt độ cao.
Pứ caramen: pứ chuyển màu khử nc của đg ảnh hưởng xấu tới quá trình kết tinh. - Biến đổi khác:
+ Hiện tượng kết tinh kép:
+ Quá trình hòa tan trở lại và phát triển tinh thể lần 2
+ Có thể 1 số VSV tồn tại và phét triển.
4.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình kết tinh. - Độ nhớt:
+ Yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình kết tinh.
+ Tỷ lệ nghịch với tốc độ hinhg thành mầm tinh thể. - Nồng độ dung dịch:
+ Đây là động lực quả quá trình.
+ Quyết định bản chất kết tinh và tốc độ hình thành tinh thể.
- Độ tinh sạch của dung dịch:
+ Tạp chất càng nhiều thì độ hòa tan của phân tử đg giảm. tạp chất hình thành
mầm tinh thể dị thể hình thành đồng kết tinh. - Bọt khí:
+ Thúc đẩy tạo mầm dị thể trong quá trình kết tinh và giảm chất lượng sản phẩm. - Nhiệt độ:
+ Nhiệt độ tăng thì độ nhớt và hệ số bão hòa giảm. Tạo chuyển động đối lưu có
thể tạo ra mầm tinh thể thứ cấp (hình thành trong quá trình nuôi dưỡng) tạo ra
kích thước cái phân tử không đồng đều. - Khuấy trộn:
+ Thúc đẩy tạo mầm tinh thể, ảnh hưởng sự phát triển và hình dạng tinh thể, + Tạo mầm thứ cấp.
4.5. Phương pháp thực hiện
a. Tạo dung dịch quá bão hòa. - Cô đặc bốc hơi:
+ Nồng độ dung dịch tăng và hệ số bão hòa tăng.
+ Thường thực hiện ở điều kiện chân không - Phương pháp làm lạnh:
+ Độ hòa tan giảm và hệ số bão hòa tăng.
+ Áp dụng cho các cấu tử cần kết dễ bị biến tính do nhiệt độ. b. Tạo mầm tinh thể.
- Tạo mầm tự nhiên:dung dịch phải có hệ số bão hòa lớn hơn 1,3.
ỨD: Muối biển, sp giàu chất béo.
- Bằng pp kích thích: dung dịch pahir có hệ số bão hòa cao từ 1,2-1,3 .Tác động bằng
cách: khuấy trộn nhẹ, song siêu âm,v.v. ỨD :Sx đá cây
- Bổ sung mầm tinh thể: dung dịch không cần có hệ số bão hòa cao, không cần khống
chế số lượng mầm tinh thể bổ sung, cần kiểm soát kích thước mầm
Ưu điểm: Kích thước và hình dạng đồng đều Quy mô lớn Chất lượng sp cao c. Phát triển tinh thể.
- Cơ chế phát triển tinh thể:
+ Phát triện tinh thể không đổi
+ Phát triển tinh thể theo kiểu bao phủ
- Nguyên liệu bổ sung giá đoạn hoặc liên tục:
+ Nhiệt độ nguyên liệu đưa vào phải cao hơn nhiệt độ sôi của dung dịch 2-3© để
đảm bảo cường độ bốc hơi. d. Tách tinh thể. 5. Keo tụ (đông tụ) VD: bơ, pho mai, đậu hũ. 5.1. Bản chất.
- Là quá trình làm mất tính bền của hệ keo. Tập hợp các cấu tử hòa tan và hình thành khối hạt.
5.2. Phân biệt hệ keo, huyền phù. 5.3. Mục đích.
- Chuẩn bị: Đông tụ các hợp chất keo trong nước mía trước khi cô đặc kết tinh đường.
- Khai thác: Đông tụ tách Pr ra khỏ sữa bò hoặc sữa đậu nành để sx phô mai và đậu hũ.
- Bảo quản: Đông tụ các hợp chất keo cần phải laoij bỏ ra khỏi sp thức uống VD: bia,
rượu vang, nước ép trái cây.
- Hoàn thiện: Tăng độ trong và giảm độ nhớt của sản phẩm. 5.4. Đặc điểm. Đầu vào Quá trình Đầu ra
Nguồn gốc động thực vật Đông tụ
Sản phẩm lỏng: nước, quả, Dung dịch dị thể không
Thay đổi các yếu tố: nhiệt rượu bền vững độ , pH, lực ion,…
Sản phẩm khối đông: phô mai, đậu hũ
- Các hệ keo thường gặp: + Dung dịch Pr, Pectin + Polysaccarit: agar, chitosan + Pholyphenol
5.5. Các biến đổi trong quá trình keo tụ.
5.6. Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ keo.
- Hàm lượng chất khô của dung dịch ban đầu
Sx đậu khuôn: nồng độ của đậu nành thay đổi thì chất lượng thay đổi.
- Tác nhân đông tụ: nhiệt độ , pH, muối
- Nhiệt độ: mỗi lại Pr khac nhau sẽ bị đông tụ ở 1 nhiệt độ nào đó. - Sự khuấy trộn: - Thời gian
5.7. Phương pháp thực hiện.