Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Các loại sản phẩm snacks đã xuất hiện từ lâu trên thế giới và thu hút rất nhiều
người tiêu dùng, nhất là trẻ em và thanh, thiếu niên. Loại thức ăn này thường không được
dùng trong các bữa ăn chính, mà dùng để ăn giải trí hay làm thức ăn nhẹ giữa các bữa ăn
chính.
Sản phẩm snack đầu tiên là món khoai tây chiên – được làm từ nguyên liệu khoai
tây, đã trở nên rất phổ biến ở nước Mỹ và đã đem lại lợi nhuận rất lớn cho các nhà sản
xuất ở nước này. Ngày nay, với xu hướng đa dạng hóa sản phẩm, nguyên liệu làm bánh
snack không còn bị ràng buộc bởi một loại nguyên liệu là khoai tây nữa, mà sử dụng thay
thế bằng các loại tinh bột khác như: ngô, gạo kết hợp với các chất phụ gia, các chất tạo
vị, chất tạo màu và do đó tạo ra rất nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Mặt khác, sự ra đời, phát triển và ngày càng trở nên hoàn thiện của công nghệ ép
đùn đã đưa công nghiệp bánh snack phát triển vượt bậc ở một tầm cao mới, với sự đa
dạng trong việc tạo hình và phong phú về cấu trúc. Ngoài ra, sự phát triển của kỹ thuật
bao bì cũng mở ra nhiều hướng đi khác nhau cho ngành công nghiệp này.
Xuất phát từ thực tế là sản lượng lương thực nước ta không ngừng gia tăng trong
những năm gần đây, đặc biệt là ngô và gạo. Cùng với định hướng phát triển công nghiệp
hóa – hiện đại hóa đất nước, các khu công nghiệp và khu chế xuất liên tục hình thành,
điều này dẫn tới số lượng người làm việc trong các nhà máy cũng như sống trong các
thành thị tăng lên, điều này hứa hẹn nhu cầu về các loại thức ăn nhanh như bánh snack là
rất lớn.
Vì vậy, em chọn đề tài: “Thiết kế phân xưởng sản xuất bánh snack năng suất 1
tấn sản phẩm/giờ bằng phương pháp ép đùn, sử dụng nguyên liệu bắp & bột gạo”.
2. Mục đích của đề tài
• Sử dụng những kiến thức về kỹ thuật ép đùn và một số loại nguyên liệu làm cơ sở
cho việc chọn nguyên liệu và phương thức sản xuất.
• Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bánh snack.
• Nắm bắt được trình tự các bước tiến hành công việc thiết kế một nhà máy thực
phẩm.
1.1. Nguồn cung cấp nguyên liệu
Nguyên liệu là yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà
máy
Nguyên liệu chính của nhà máy là bột gạo và bắp. Vì vậy, nhà máy phải đặt gần các
nhà máy sản xuất bột gạo và bắp. Do thuộc khu vực Đông Nam bộ và nằm gần với vùng
đồng bằng sông Cửu Long, nên lượng nguyên liệu cung cấp cho thị trường là khá lớn.
Bảng 1.1 Thống kê sản xuất hai loại cây lương thực chính ở Việt Nam 2005-2012
Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn)
Lúa Ngô Lúa Ngô Lúa Ngô
2005 7329,2 1052,6 48,9 36,0 35832,9 3787,1
2006 7324,8 1033,1 48,9 37,3 35849,5 3854,6
2007 7207,4 1096,1 49,9 39,3 35942,7 4303,2
2008 7400,2 1140,2 52,3 40,1 38729,8 4573,1
2009 7437,2 1089,2 52,4 40,1 38950,2 4371,7
2010 7489,4 1125,7 53,4 41,1 40005,6 4625,7
2011 7655,4 1121,3 55,4 43,1 42398,5 4835,6
2012
(sơ bộ)
7753,2 1118,3 56,3 43,0 43661,8 4803,6
Nguồn: Niên giám thống kê, 2012
Bảng 1.2 Thống kê sơ bộ sản lượng hai loại cây lương thực chính ở các vùng, miền
Việt Nam năm 2011
Vùng, miền Diện tích
(nghìn ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lượng
(nghìn tấn)
Lúa Ngô Lúa Ngô Lúa Ngô
Đồng bằng sông Hồng 1144,5 95,9 61,0 46,2 6979,2 443,0
1.4. Nguồn cung cấp nước
Đối với các nhà máy thực phẩm nói chung thì có thể nói nước là một trong những
nguyên liệu chính, do vậy chất lượng nước được đưa vào sản xuất là rất quan trọng, nó
ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Nước được cấp từ hế thống cấp nước sạch
từ nhà máy nước địa phương. Nước sạch được cung cấp với công suất 2.000 mét khối
mỗi ngày từ nhà máy nước sạch Đồng Nai. Nước sạch được cung cấp tới hàng rào nhà
máy bằng hệ thống cấp nước tiêu chuẩn quốc tế.
1.5. Nguồn cung cấp hơi
Hơi nước là một trong những nguồn nguyên liệu phụ trợ rất quan trọng đối với
một nhà máy sản xuất. Trong nhà máy, hơi được dùng với nhiều mục đích khác nhau,
nhưng chủ yếu là dùng cho sản xuất như: gia nhiệt sử dụng trong sinh hoạt…
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 4
Đồ án tốt nghiệp
Để đảm bảo cho hoạt động của nhà máy, hơi cấp phải là hơi nước bão hòa.
1.6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Để đảm bảo cho lò hơi hoạt động tốt, cho nhiệt lớn, sạch sẽ nhằm đáp ứng yêu cầu
về sản xuất hơi cũng như đảm bảo vệ sinh môi trường, nhà máy sẽ sử dụng dầu F.O.
Ngoài ra còn sử dụng dầu D.O cho máy phát điện và xăng cho xe ô tô
1.7. Hệ thống xử lý nước và rác thải
Hệ thống thoát nước phải đảm bảo thoát hết nước, không bị ứ đọng, không ảnh
hưởng đến vệ sinh, môi trường trong toàn nhà máy đặc biệt là khu vực sản xuất chính.
Nước thải sẽ được thu gom, đưa về nhà máy xử lý nước thải tập trung với công suất
5.000 m
3
/ngày
Rác thải được thu gom và xử lý tại nhà máy rác thải của Cụm Công nghiệp.
Khí thải của các nhà máy được lắp đặt hệ thống lọc theo tiêu chuẩn quốc gia trước
khi thải ra môi trường tự nhiên.
1.8. Giao thông vận tải
Hàng ngày nhà máy phải vận chuyển một lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu, thành
(giá cập nhật 9/2010)
• Phí xử lý nước thải 6.615 VND/m
3
(tỷ giá 18/05/2011)
CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 6
Đồ án tốt nghiệp
2.1. Tổng quan về bánh snack
2.1.1. Định nghĩa [3]
Snack là tên gọi tiếng Anh để chỉ các loại thực phẩm được ăn giữa những bữa ăn
chính. Một cách hiểu khác thì từ snack có nghĩa là “bữa ăn nhẹ, thực phẩm dùng giữa các
bữa ăn chính hay thức ăn nhanh”. Vì vậy, các loại khoai tây chiên, bắp nổ, các món ngũ
cốc ăn liền dùng cho bữa ăn sáng, các món bánh mặn dùng vào giữa buổi, trái cây sấy
khô, các loại đậu chiên hoặc các loại khô làm từ thịt bò, tôm… đều được xem là snack.
Sản phẩm snack được đóng gói trong các túi nhỏ, dễ vận chuyển và có thể ăn được ngay
sau khi mở bao bì.
2.1.2. Đôi nét về lịch sử bánh snack [6]
Có thể tóm tắt quá trình phát triển của ngành công nghiệp snack như sau:
• Năm 1852: Geogre Crum, một đầu bếp đã làm món “khoai tây lát chiên giòn” theo
yêu cầu của một khách hàng và từ đó món khoai tây chip ra đời.
• Năm 1926: Laura Scudder, California đã sáng chế ra loại bao bì đựng khoai tây
chip bằng lớp giấy sáp.
• Năm 1929: Freeman Mcbeth của công ty J.D.Ferry đã sáng chế ra thiết bị sản xuất
khoai tây chip liên tục.
• Năm 1933: công ty giấy Dixie – Dallas, Texas sản xuất bao bì giấy sáp không
thấm dầu cho sản phẩm khoai tây chiên.
• Năm 1937: hiệp hội khoai tây chiên quốc gia (NPCI) được thành lập.
• Năm 1958: hiệp hội khoai tây chiên quốc tế (NCII) được thành lập.
• Năm 1961: các sản phẩm snack từ bắp và các sản phẩm snack qua công nghệ ép
đùn ra đời bởi công ty Frito – Lay (một công ty sản xuất bánh snack lớn của Mỹ).
• Ngô đá ( Z.N.Indutara) – hạt đầu tròn, màu trắng hay vàng có giống màu tím, nội
nhũ trắng trong, chỉ một ít ở giữa hạt trắng đục. Hàm lượng tinh bột 56-75%. Ngô
đá hạt cứng, khó nghiền, dùng chế biến gạo ngô, tỷ lệ thành phẩm cao.
• Ngô răng ngựa (Z.M.Indentata) – hạt đầu lõm giống răng ngựa, màu vàng hay
trắng, phần dọc hai bên nội nhũ trắng trong còn phần dọc giữa nội nhũ trắng đục.
Hàm lượng tinh bột 60-63%. Tỷ lệ nội nhũ trắng đục nhiều hơn ngô đá nên hạt
mềm hơn, khi nghiền được nhiều bột ít mảnh, dùng sản xuất bột và tinh bột.
• Ngô bột (Z.N.Amylaceae) – hạt đầu tròn hay hơi vuông, màu trắng, phôi lớn, nội
nhũ trắng đục nên mềm, có cấu tạo bở xốp và dễ hút nước khi ngâm. Hàm lượng
tinh bột khoảng 55-80%. Thành phần tinh bột gồm 20% amiloza và 80%
amylopectin. Hạt hầu như không có lớp sừng, nội nhũ cấu tạo hoàn toàn bằng tinh
bột. Chủ yếu dùng sản xuất bột, tinh bột và kỹ nghệ rượu bia.
• Ngô sáp (Z.M.Ceratina), còn gọi là ngô nếp, hạt nhỏ, đầu tròn màu trắng đục, nội
nhũ phần ngoài trắng trong, phần trung tâm trắng đục. Hàm lượng tinh bột khoảng
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 8
Đồ án tốt nghiệp
60%. Thành phần cấu tạo tinh bột 100% - amilopectin. Dùng chế biến thức ăn
điểm tâm và đóng hộp.
• Ngô nổ (Z.M.Everta) hạt đầu nhọn, nội nhũ trắng trong hoàn toàn, rất cứng nên
khó nghiền. Hàm lượng tinh bột 62-72%. Thường dùng sản xuất bỏng và gạo ngô.
• Ngô đường (Z.M.Saccharata) – hạt hình dạng nhăn nheo, màu vàng hoặc trắng.
Hàm lượng tinh bột 25-37%, dextrin và đường tới 19-31%. Tinh bột ngô đường có
tới 60-98% amiloza. Thường chỉ để chế biến thức ăn điểm tâm và đóng hộp.
Cấu tạo hạt ngô:
Hạt ngô gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi, nội nhũ và chân hạt.
Hình 2.1 Cấu tạo hạt ngô
Vỏ hạt là một màng nhẵn bao xung quanh hạt. Lớp alơron nằm dưới vỏ hạt và bao
lấy nội nhũ và phôi.
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 9
Đồ án tốt nghiệp
Gluxit hòa tan 4,50 3,50 3,25
Chất béo 5,80 5,40 4,25
Protit 12,80 11,50 12,53
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 10
Đồ án tốt nghiệp
Xenluloza 1,78 1,81 1,71
Pentoza 4,34 4,25 4,05
Tro 1,61 1,45 1,35
Các chất khác 0,67 1,54 1,86
Các chất trong ngô phân bố không đều trong từng phần của hạt.
Bảng 2.3 Tỷ lệ (%) các chất trong từng phần của hạt (theo Kozonina M.P)
Các phần của
hạt
Gluxit Chất béo Protit Tro
Cuống 1,6 0,7 1,1 1,1
Vỏ 4,8 1,1 2,1 3,1
Lớp alơron 6,2 12,2 16,7 9,6
Nội nhũ:
-Nội nhũ bột
-Nội nhũ sừng
51,1
28,4
2,3
1,3
42,4
17,6
7,2
4,4
Phôi 7,9 82,4 20,1 74,6
Cộng 100,0 100,0 100,0 100,0
Sáp 43,7 14,9 5,1 17,0
Nổ 49,1 13,6 5,2 13,4
Đường 29,9 19,3 6,4 29,3
Thành phần tro của hạt ngô phụ thuộc nhiều vào đất nơi trồng, phân bón, khí hậu
và kỹ thuật canh tác.
Bảng 2.5 Thành phần tro (%) của ngô theo Buromski I.D
Các
phần
của hạt
P
2
O
5
Na
2
O K
2
O SO
2
MgO CaO Fe
2
O
3
T.L
Nội
nhũ
1,32 1,37 - 0,53 0,31 0,02 0,05 3,60
Phôi 33,80 19,70 - 15,10 5,33 6,43 0,42 80,30
Vỏ 3,79 0,45 4,83 3,89 1,89 0,66 0,59 16,10
Cộng 38,91 20,99 4,83 19,52 7,58 7,11 1,06 100,0
Thành phần Thóc Gạo lật Gạo xát Cám Trấu
Glucid (g) 64 ÷ 73 73 ÷ 87 77 ÷ 89 34 ÷ 62 22 ÷ 34
Cellulose (g) 7,2 ÷ 10,4 0,6 ÷ 1 0,2 ÷ 0,5 7 ÷ 11,4 34,5 ÷ 45,9
Protid
(gN x 5,85)
5,8 ÷ 7,7 7,1 ÷ 8,3 6,3 ÷ 7,1 11,3 ÷ 14,9 2 ÷ 2,8
Lipid (g) 1,5 ÷ 2,3 1,6 ÷ 2,8 0,3 ÷ 0,5 15 ÷ 19,7 0,3 ÷ 0,8
Tro (g) 2,9 ÷ 5,2 1 ÷ 1,5 0,3 ÷ 0,8 6,6 ÷ 9,9 13,2 ÷ 21
Ca (mg) 10 ÷ 80 10 ÷ 50 10 ÷ 30 30 ÷ 120 60 ÷ 130
P (mg) 0,17 ÷ 3,1 0,17 ÷ 0,43 0,08 ÷ 0,15 1,1 ÷ 2,5 0,03 ÷ 0,07
Fe (mg) 1,4 ÷ 6 0,2 ÷ 5,2 0,2 ÷ 2,8 8,6 ÷ 43 3,9 ÷ 9,5
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 13
Đồ án tốt nghiệp
Zn (mg) 1,7 ÷ 3,1 0,6 ÷ 2,8 0,6 ÷ 2,3 4,3 ÷ 25,8 0,9 ÷ 4
Phytin P (g) 0,18 ÷ 0,21 0,13 ÷ 0,27 0,02 ÷ 0,2 0,9 ÷ 2,2 0
Tiêu chuẩn nhập kho của bột gạo:
Bột gạo nhập kho phải đạt một số tiêu chuẩn sau:
• Hàm lượng nước : 13 – 14%.
• Màu sắc: bột màu trắng.
• Mùi vị: mùi đặc trưng, không có mùi lạ.
• Hàm lượng tro: ≤ 2%.
• Vi sinh vật gây hại: không có.
• Nấm mốc: không có.
• E.coli: ≤ 4 tế bào/gam.
2.2.3. Nước [7]
Nước là thành phần cơ bản trong thực phẩm và nước cũng được quy định sử dụng
như các thành phần khác. Nước phải đáp ứng các tiêu chuẩn của nước ăn uống theo tiêu
chuẩn quốc gia như:
• Màu sắc: ≤ 15 TCU
• Mùi vị: không có mùi, vị lạ
• Hàm lượng các chất nhiễm bẩn không được vượt quá:
Asen ≤ 0,5 mg/kg tính theo As
Đồng ≤ 2 mg/kg tính theo Cu
Chì ≤ 2 mg/kg tính theo Pb
Cadimi ≤ 0,5 mg/kg tính theo Cd
Thủy phân ≤ 0,1 mg/kg tính theo Hg
2.2.6. Dầu ăn [3]
Dầu ăn đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất bánh snack. Chức năng
chính của dầu ăn là hỗ trợ các quá trình tạo sản phẩm như: phối trộn hỗn hợp gia vị và
phụ gia một cách đồng đều, kết dính hỗn hợp gia vị lên bề mặt sản phẩm.
Dầu ăn được sử dụng phải là dầu tinh luyện có nguồn gốc từ thực vật như dầu
phộng, dầu nành, dầu dừa, dầu mè và phải đạt một số tiêu chuẩn về chất lượng như:
• Cảm quan: trong suốt, màu sáng, không mùi
• Hóa lý:
Triglyceride: 99,77% min
Ẩm và tạp chất: 0,1% max
Acid béo tự do (FFA): 0,1% max
Chỉ số acid (AV): 0,2 mg KOH/g max
Chỉ số peroxide (PoV): 2 meq/ g max
Vitamin E, carotene: 0,03%
2.2.7. Phụ gia
Phụ gia bao gồm nhiều thành phần như: bột gia vị nhằm tạo hương vị đặc trưng
cho từng loại sản phẩm, chất màu nhằm tăng thêm sức hấp dẫn cho sản phẩm và một số
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 15
Đồ án tốt nghiệp
chất bảo quản nhằm kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm. Tất cả các chất phụ gia sử
dụng phải thuộc danh mục cho phép của các cơ quan chức năng có thẩm quyền
2.3. Tổng quan về Kỹ thuật Ép đùn [3]
2.3.1. Cơ sở khoa học
Ép đùn là tên gọi của quá trình dùng áp lực đẩy khối nguyên liệu qua lỗ nhỏ nhằm
vận chuyển đến đầu ra của thiết bị, cấu tạo dạng côn của buồng chứa liệu hay sự có mặt
của dĩa khuôn sẽ làm giảm lượng nguyên liệu thoát ra ngoài. Một lượng lớn nguyên liệu
tập trung trong một vùng không gian nhỏ sẽ tạo ra áp lực rất lớn ngay tại đầu lỗ khuôn.
Áp lực này sẽ nén nguyên liệu vào lỗ khuôn. Khi thoát ra bên ngoài lỗ khuôn, áp suất
giảm đột ngột, các chất khí và chất lỏng quá nhiệt bị nén trong khối nguyên liệu chảy dẻo
sẽ bốc hơi nhanh chóng, do đó sản phẩm thu được sẽ tăng thể tích, được làm khô, giảm
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 17
Đồ án tốt nghiệp
nhiệt và trương nở. Do quá trình làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu nên ép đùn áp lực cao
còn được gọi là ép đùn nóng (hot extrusion) hay ép đùn nấu (extrusion-cooking). Quá
trình làm nóng nguyên liệu trong máy có thể do tác dụng của lực ma sát sinh ra và cũng
có thể được cung cấp thêm nhiệt từ bên ngoài nhờ lớp vỏ áo bao bọc bên ngoài vỏ máy
Hình 2.3 Nguyên tắc làm việc của thiết bị ép đùn tạo áp lực bằng trục vis
Như vậy, có thể nói quá trình ép đùn áp lực cao về bản chất là quá trình định dạng
lại cấu trúc ban đầu của nguyên liệu thành những sản phẩm có cấu trúc mong muốn chủ
yếu bằng các lực cơ học và nhiệt độ - áp suất cao. Ép đùn áp lực cao là một quá trình
HTST (high temperature short time), sử dụng nhiệt độ và áp suất cao để thực hiện các tác
động lên cấu trúc của nguyên liệu trong một khoảng thời gian ngắn (20-200s).
2.3.2. Mục đích công nghệ
Ngoài mục đích chính là hoàn thiện – tạo hình cho sản phẩm, ép đùn áp lực cao
còn có khả năng đáp ứng được nhiều mục đích công nghệ khác.
Trước hết, do cấu tạo của trục vis, quá trình có thể vận chuyển, phối trộn hay nhào
trộn nhiều nguyên liệu với nhau. Sau đó, khi nhiệt độ tăng sẽ giúp thực hiện các quá trình
làm chín sản phẩm như biến tính protein, hồ hóa tinh bột và tạo ra mùi vị màu sắc do
phản ứng Mailard. Trong những trường hợp này, quá trình ép đùn có mục đích công nghệ
là chế biến. Nếu nhiệt độ nguyên liệu trong quá trình ép đùn tăng cao hơn 100
0
C, nước sẽ
bốc hơi khi thoát ra ngoài lỗ khuôn và làm giảm độ ẩm của sản phẩm. Nhiệt độ cao cũng
làm vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật nên quá trình ép đùn áp lực cao còn có mục
liệu rất ít, nguyên liệu bị dồn nén tạo nên áp suất và nhiệt độ cao, đây là giai đoạn nguyên
liệu bị biến đổi sâu sắc nhất. Dưới áp lực cao, các lực cơ học tác dụng lên nguyên liệu
theo hai hướng ngược nhau có tác dụng phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột hay xé rách bó sợi
protein. Mức độ phá hủy này tùy thuộc vào độ lớn của lực “cắt” do trục vis tác dụng lên
khối nguyên liệu. Đồng thời, tùy thuộc mức độ tăng cao của nhiệt độ sẽ làm tăng chuyển
động nhiệt của các phân tử. Các chuyển động nhiệt hỗn loạn này có khuynh hướng phá
vỡ cấu trúc bậc ba, làm biến tính protein. Đối với tinh bột, chuyển động nhiệt lớn cộng
với sự có mặt của nước giúp tách rời các phân tử tinh bột và chuyển chúng thành dạng
“dung dịch”, thực hiện quá trình hồ hóa tinh bột. Nếu năng lượng lớn hơn có thể làm cắt
ngắn mạch phân tử hay thậm chí phá hủy cấu trúc của phân tử. Các biến đổi này làm cho
khối nguyên liệu thay đổi từ trạng thái hạt rời thành trạng thái chảy dẻo. Ở trạng thái này,
các phân tử linh động hơn, có khuynh hướng duỗi mạch, tạo ra các liên kết mới, đặc biệt
là thông qua cầu nối của liên kết hydro giữa các phân tử với nhau tạo thành khung mạng
cho sản phẩm sau này. Các phân tử khí và hơi nước được phân bố đều giữa các khung
mạng chính là các “mầm” khí để tạo độ xốp cuối cho sản phẩm. Trong giai đoạn này,
nguyên liệu biến đổi giống như trong quá trình gia nhiệt thực phẩm thông thường nên còn
được gọi là giai đoạn nấu.
Kết thúc giai đoạn 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. Khi thoát ra khỏi đầu lỗ khuôn, áp lực giảm đột ngột, các phân tử có
kích thước nhỏ như khí, nước, các chất mùi có năng lượng rất cao được giải phóng sẽ
chuyển động rất nhanh và hỗn loạn theo mọi hướng. Cấu trúc cuối cùng của sản phẩm sẽ
phụ thuộc vào mối tương quan về mặt năng lượng giữa các phân tử khối lượng thấp này
và độ bền vững của liên kết giữa các hợp chất cao phân tử hình thành nên khung mạng.
Nếu các phân tử nhỏ có số lượng và năng lượng đều lớn trong khi tổng năng lượng liên
kết giữa các biopolymer tạo nên khung mạng nhỏ, các phân tử khí và hơi sẽ phá vỡ cấu
trúc mạng, sản phẩm cuối sẽ có dạng bột. Liên kết giữa các hợp chất cao phân tử tạo
khung mạng càng yếu và năng lượng tổng của các khí càng cao thì bột sẽ càng mịn.
Ngược lại, nếu cấu trúc khung mạng đủ lớn để “nhốt” một phần các phân tử khí và hơi,
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 20
hấp phụ vào các vòng xoắn của amylose. Các liên kết này tạo thành màng chất béo nhốt
các bóng khí và hơi nước nên sản phẩm sẽ phồng nở tốt hơn. Nếu nhiệt độ quá cao, các
acid béo tự do có thể bị oxy hóa ảnh hưởng hương vị sản phẩm cuối cùng, làm giảm chất
lượng dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm.
Các hợp chất phân tử lượng thấp có tác động rất ít đến cấu trúc nhưng lại có ảnh
hưởng tới giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao,
muối và các chất khoáng hầu như không bị ảnh hưởng nhưng đường trong nguyên liệu có
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 21
Đồ án tốt nghiệp
thể bị caramel hóa hay tham gia phản ứng Mailard ảnh hưởng lên màu sắc và mùi vị sản
phẩm ép đùn. Các vitamin tan trong dầu như vitamin D, K hầu như không bị biến đổi sau
ép đùn. Tiền tố vitamin A (β-caroten) thì bị phân hủy bởi nhiệt. Ngược lại, các vitamin
tan trong nước như vitamin B1 và vitamin C rất nhạy với nhiệt độ nên có thể bị tổn thất
từ 5-100% sau ép đùn. Trong quá trình ép đùn, một số hợp chất tạo màu và hương của
nguyên liệu có thể bị phân hủy bởi nhiệt độ cao trong buồng ép, một số có thể bị cuốn
theo hơi nước 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. Nhiệt độ cao trong quá trình ép đùn còn có tác dụng
ức chế một số chất gây tác động xấu đến dinh dưỡng có trong nguyên liệu ban đầu. Thí
dụ như trong đậu nành có chứa chất kháng trypsin, vì thế làm giảm khả năng tiêu hóa của
cơ thể. Nếu sử dụng thực phẩm có chứa hợp chất này trong thời gian lâu dài có thể làm
phình tụy tạng và rất nguy hiểm. Nhiệt độ cao trong buồng ép 138-154
0
C có thể giúp
phân hủy bớt chất này. Enzyme α-amylase và một số các chất độc tự nhiên khác như các
chất kháng lectin có trong các loại đậu hoàn toàn bị phân hủy sau ép đùn. Các chất độc
trong khoai tây như chaconine và solanine cũng sẽ giảm bớt độc tính sau quá trình ép
đùn, nhưng không bị phân hủy.
2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng
Trong quá trình ép đùn áp lực cao, hai thông số công nghệ chính ảnh hưởng trực
tiếp đến chất lượng sản phẩm là áp suất và nhiệt độ. Yêu cầu về độ lớn của áp suất và
chảy dẻo của nguyên liệu càng cao
• Ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu và thời gian lưu nguyên liệu trong thiết bị:
cùng một tốc độ quay của trục vis, nếu lưu lượng nhập vào càng nhiều và thời gian
lưu càng lâu thì áp suất và nhiệt độ của khối nguyên liệu bên trong thiết bị sẽ càng
tăng
• Ảnh hưởng của tính chất nguyên liệu: cấu trúc của nguyên liệu sẽ ảnh hưởng rất
lớn đến lực ma sát giữa các phần tử nguyên liệu với nhau, do đó ảnh hưởng đến
nhiệt độ sinh ra trong máy. Đối với máy ép đùn có một trục, kích thước của hạt
nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình. Vì vậy nhà sản xuất sẽ có
quy định khoảng kích thước nguyên liệu phù hợp cho thiết bị của mình. Nếu hạt
quá mịn, khi xử lý ẩm, nguyên liệu dễ bị vón cục và không được nhào trộn đồng
đều. Ngược lại, nếu hạt quá lớn, phải tốn nhiều năng lượng để làm biến đổi trạng
thái của nguyên liệu từ dạng hạt rời rạc sang dạng paste, nếu không sẽ có thể tạo
cảm giác nhám, sạm khi sử dụng sản phẩm. Cấu trúc nguyên liệu cũng sẽ ảnh
hưởng đến áp suất. Độ rời của nguyên liệu ban đầu càng cao, có nghĩa là lượng khí
bên trong buồng ép càng nhiều thì các mầm khí tại đầu lỗ khuôn sẽ càng nhiều
nhưng áp suất sẽ giảm. Thành phần hóa học của nguyên liệu, đặc biệt là hàm
lượng ẩm sẽ ảnh hưởng lớn đến tính chất của sản phẩm cuối. Độ ẩm của nguyên
liệu có thể được điều chỉnh từ ban đầu bằng các thiết bị phụ trợ hay bổ sung nước
hoặc hơi nước trực tiếp vào trong thiết bị ép đùn. Hàm lượng ẩm đầu và cuối sẽ
ảnh hưởng trực tiếp lên độ phồng nở và độ cứng, giòn của sản phẩm. Hàm ẩm biến
đổi tùy theo nguyên liệu và cấu trúc của thiết bị nên cần có những thí nghiệm
trước để sản phẩm ổn định. Hàm lượng chất béo cũng sẽ ảnh hưởng lên nguyên
liệu trong quá trình ép đùn áp lực cao. Chất béo làm gia tăng độ nhớt, làm giảm
lực kéo – đẩy tác động lên nguyên liệu nên tốn nhiều năng lượng hơn, nhất là khi
hàm lượng béo vượt quá 7%. Hàm lượng béo tối đa của nguyên liệu đưa vào ép
đùn có thể lên đến 27% tùy thuộc vào cấu trúc của thiết bị
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 23
Đồ án tốt nghiệp
Như vậy, cấu trúc của sản phẩm cuối phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu ban
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 24
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.5 Một số dạng cấu tạo bề mặt trong của buồng ép đùn
Hình 2.6 Một số dạng module của buồng ép đùn trục đôi
b- Trục vis
Cũng như buồng ép, 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.
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 25
Copyright: Tài liệu đại học ©