Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Chương 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Tải bản đầy đủ - 0trang

• Thuyết minh quy trình

3.1. Nguyên liệu



Đã được trình bày ở chương 1

3.2. Gia nhiệt và chuẩn hóa



a) Mục đích:

Điều chỉnh thành phần: bột sữa gầy, dầu bơ, dầu cọ, đường tinh luyện ,

vitamin theo tỷ lệ phù hợp với thành phần khô, béo, đường cho từng loại sản

phẩm sữa đặc. [7]

Yêu cầu kĩ thuật

Thành phần của dịch sữa sau chuẩn hóa phải đạt:

+ Chất béo: 2.57%

+ Nước: 76.54%

+ Chất khô: 20.89%

Theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ, sữa cô đặc được bán trên thị trường với hàm lượng

chất béo và chất khô đã được quy định. Các con số khác nhau với tiêu chuẩn áp

dụng, nhưng thường là 8% chất béo và 18% chất rắn không béo. Tỷ lệ chất béo

so với chất rắn không béo là 8:18 hoặc 1: 2.25. Chỉ số này có thể dao động phù

hợp, cho ví dụ 8,05% chất béo và 18,10% chất rắn không chứa chất béo. [8]

3.3. Trộn tuần hoàn



Trộn bột

Khả năng thấm ướt của bột tăng từ nhiệt độ 10-50 0C và không tăng khi nhiệt

độ đạt 50-1000C mà còn có tác dụng ngược lại. Bột sữa xử lý ở nhiệt độ thấp dễ

hoàn tan hơn bột sữa xử lý ở nhiệt độ cao. Trong q trình hòa tan, protein sẽ

phục hồi lại trạng thái tự nhiên của nó ( trạng thái liên kết với nước), trạng thái

này đạt được trong vòng 20 phút kề từ khi thẩm ướt ở nhiệt độ 40-50 0C. Bột có

chất lượng cao cần thời gian hồn ngun ngắn, sự hydrate hóa khơng đủ có thể

dẫn đến hiện tượng vón cục. Đối với dịch sữa hồn ngun có hàm lượng bột sữa

cao có nhiệt độ trộn là 40-500C [7]. Chú ý về lượng khí hòa tan sẽ tăng khi nhiệt

độ thấp. Lượng khí hòa tan trong dịch sữa hồn ngun gây ra một số bất lợi sau:









Tạo bọt

Tạo nên hiện tượng xâm thực trong thiết bị đồng hóa

Tạo nguy cơ oxy hóa chất béo khi lưu trữ.

29



Trộn đường

Do độ hòa tan, tốc đọ hòa tan và độ bão hòa của đường tăng lên khi nhiệt độ

tăng. Do đó, nhiệt độ thích hợp để trộn được cân nhắc sao cho khơng làm biến

chất protein trong q trình trộn mà vẩn đảm bảo được yêu cầu thời gian của hệ

thống. Ngồi ra, nhiệt độ cao có thể gây ra phản ứng caramel hóa khơng mong

muốn giữa protein và đường lactose. Nhiệt độ thích hợp để trộn đường trong q

trình trộn trong nấu sữa đặc là 55-600C. [7]

Trộn béo

Sau quá trình trộn đường là q trình trộn béo, khơng thể trộn béo cùng lúc

với trộn bột vì sẽ ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của bột sữa. Khi trộn béo dịch

sữa phải được khuấy trộn triệt để sao cho thu được sự đồng nhất cao của dung

dịch. Điều này làm tăng hiệu quả đồng hóa trong giai đoạn đồng hóa tiếp theo.

[7]



a) Mục đích:



Phân tán, hòa tan đồng đều các thành phần, ngun liệu.

b) Các biến đổi chính:

Hóa lý: khi tăng nhiệt độ dịch trộn(60 0C), độ nhớt và hiện tượng vón cục của

dịch trộn giảm giúp cho tốc độ chuyển động và phân tán của các thành phần

nguyên liệu nhanh và dễ dàng hơn. Nhờ vậy mà các thành phần được hòa tan

đồng đều.

• Hóa học : khơng đáng kể





c) Các yếu tố ảnh hưởng:

Vật lý: Nhiệt độ dịch trộn giới hạn ở 60 0C, nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ

đẩy nhanh phản ứng caramel hóa.

d ) Phương pháp thực hiện:

Các nguyên liệu được trộn tuần hoàn trong bồn trộn bằng cánh khuấy.

e) Thiết bị:

Hệ thống bồn trộn có cánh khuấy .Hệ thống trộn gồm có hai bồn trộn, vỉ trao

đổi nhiệt và ba bồn trung gian.



30



Hình 3.2. Thiết bị bồn trộn



3.4. Lọc

a) Mục đích:

Loại bỏ những cặn bã hay tạp chất có trong nguyên liệu ra khỏi dịch sữa, đảm

bảo dịch sữa sau khi đi qua q trình thanh trùng đồng hóa khơng còn các cặn dơ,

các cặn đá, hạt đen... có kịch thước lớn để sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng, giá

trị cảm quan cao hơn.

b) Phương pháp thực hiện: lọc cơ học



Dịch sau trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, kích thước lỗ lọc

<300µm. Sau khi loại bỏ tạp chất, dịch trộn được đưa qua bồn cân bằng để ổn

định dòng trước khi qua vỉ trao đổi nhiệt. Trong quá trình này, chỉ có cặn được

tách ra, khơng có sự biến đổi nào của sữa.

c) Thiết bị: thiết bị lọc dạng túi tháo rời



Dịch sau trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, kích thước lỗ lọc

<300µm. Sau khi loại bỏ tạp chất, dịch trộn được đưa qua bồn cân bằng để ổn

định dòng trước khi qua vỉ trao đổi nhiệt. Trong q trình này, chỉ có cặn được

tách ra, khơng có sự biến đổi nào của sữa.

Thiết bị lọc này có cấu tạo: 2 ống lọc và một túi lọc bằng nilon.

Nguyên tắc hoạt động: Dịch sữa sau quá trình trộn được bơm qua và được

lọc qua ống lọc bằng kim loại bên ngồi có bọc 1 lớp nilon.



31



Sau đó được lọc lại bằng một túi lọc đường kính < 300µm, sau đó được chứa

ở bồn cân bằng.



Hình 3.3. Thiết bị lọc túi



Cơ cấu lọc có dạng ống tháo lắp được bịt kín bằng các túi lọc, các túi lọc được

lồng vào giữa hau vỏ kim loại cố định. Giữa hai cơ cấu lọc có robine, với ba

đường hướng khác nhau sẽ hướng dòng chảy của sữa luân phiên thay đổi từ cơ

cấu này sang cơ cấu khác. Trong giai đoạn này chỉ có cặn được tách ra, khơng có

sự thay đổi nào khác của sữa. [7]

3.5.



Gia nhiệt

a) Mục đích: làm nóng dịch sữa lên 700C để thuận lợi cho q trình đồng hóa.



Đồng thời nâng nhiệt của sữa lên gần nhiệt độ thanh trùng giúp quá trình

thanh trùng mau chóng đạt nhiệt độn cần thiết và nhiệt độ của sữa sau thanh

trùng cũng giảm nhanh để quá trình làm nguội nhanh hơn tiết kiệm năng lượng

trong quá trình chế biến. [7]

b) Các biến đổi:









Vật lý: nhiệt độ tăng, tỷ trọng giảm, độ nhớt giảm.

Vi sinh: 1 số loại vi sinh vật bị tiêu diệt.

Hóa học: khơng đáng kể

c) Phương pháp thực hiện: trao đổi nhiệt gián tiếp với vỉ trao đổi nhiệt.

d) Thiết bị: vỉ trao đổi nhiệt PHE

32



Vỉ trao đổi nhiệt dạng vỉ, kiểu tiếp xúc dạng pass ngược dòng.

3.6.



Đồng hóa

a) Mục đích:



Đồng hóa là q trình xử lý cơ học, dùng lực tác dụng lên các hạt béo, tác

dụng của việc đồng hóa lên cấu trúc hóa học và vật lý của sữa có rất nhiều ưu

điểm









Phân tán đồng đều chất béo trong sản phẩm

Làm bền hệ nhũ tương, huyền phù

Màu sắc trắng hơn, kích thích cảm quan và sử dụng

b) Các biến đổi chính:



Vật lý: có sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt năng( do các cầu béo bị phá

vỡ) làm tăng nhiệt độ của khối sữa.

• Hóa lý: kích thước hạt béo giảm, các hạt chất béo phân phối đồng đều trong khối

sữa làm cho trạng thái hệ nhũ tương trong sữa bền hơn.





Kích thước hạt béo càng lớn thì tốc độ kết hợp của nó càng cao dẫn đến sự

tích tụ và tách lớp chất béo theo thời gian.

Ở kích thước nhỏ tốc độ kết hợp của những hạt béo giảm rất lớn do đó sản

phẩm được đồng hóa rất ổn định theo thời gian.

c) Các yếu tố ảnh hưởng:

Hàm lượng béo cao, sự đông tụ béo nhiều

Trạng thái vật lý và sự liên kết của chất béo càng lớn thì kích cỡ các

hạt cầu càng lớn

• Nhiệt độ đồng hóa: 700C. [9]

Nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm, đồng hóa dễ hơn







Chất béo hóa rắn ở 30-45 0C. Nếu nhiệt độ đồng hóa thấp hơn, đồng hóa sẽ

khơng hiệu quả và khơng phân tán hồn tồn được các hạt cầu béo.Q trình

đồng hóa xảy ra hiệu quả nhất khi các chất béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình

thường với sữa.





Áp suất (100-110 bar), áp suất cao, các hạt cầu béo tạo ra nhỏ và sự phân tán của

các phân tử lipid sẽ tăng lên cùng vớ sự gia tăng nhiệt độ đồng hóa [10]



33



d) Bản chất của q trình:

Sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước với những hạt béo phân tán trong pha

liên tục.Chất béo có khuynh hướng kết hợp thành những hạt béo có kích thước

khá lớn phân tán trong sữa, kích thước hạt béo càng lớn thì tốc độ kết hợp của nó

càng cao dẫn đến sự tích tụ và tách lớp chất béo theo thời gian .Đồng hóa là q

trình xử lý cơ học, dùng lực tác dụng lên các hạt béo, bẻ gãy chúng thành các hạt

béo có kích thước nhỏ hơn mà sự khuấy trộn không thực hiện được, thực tế sau

khi qua đồng hóa kích thước hạt béo giảm xuống 10 lần, tăng số lượng cầu béo

lên khoảng 1000 lần. Ở kích thước nhỏ tốc độ kết hợp của những hạt béo giảm

rất lớn do đó sản phẩm được đồng hóa rất ổn định theo thời gian.

e) Phương pháp thực hiện: áp suất cao

e) Thiết bị đồng hóa 2 cấp

Máy đồng hóa là hệ thống có cấu tạo gồm các piston và van điều khiển. Khi

sữa được bơm qua máy đồng hóa, hệ thống piston sẽ nén sữa với áp suất cao

(500-1500PSI) sau khi qua khe hẹp sự thay đổi đột ngột áp suất làm cho các cấu

tử, các hạt cầu béo bung ra, tạo hệ nhũ tưởng cho sữa.



Máy đồng hóa hoạt động như một bơm cao áp bơm chất lỏng qua khe hẹp,

duwois tác dụng của máy đồng hóa các hạt béo bị phá vỡ và phân tán thành các

hạt béo có kích thước nhỏ hơn. Có ba lý thuyết giải thích sự phá vỡ hạt béo thành

các hạt nhỏ hơn:

 Lý thuyết biến dạng: Khi hạt cầu béo chuyển động qua khe hẹp của đầu đồng



hóa, nó sẽ bị biến dạng dài do đó làm giảm sực căng bề mặt của nó gây ra sự phá

vỡ hạt cầu béo.

34



 Lý thuyết ma sát và va chạm: một mặt dựa trên sự phá vỡ hạt bằng các siêu xoáy



lốc hỗn tạp tạo ra khi chất lỏng chuyển động với vận tốc qua khe hẹp. Tốc độ

càng cao tạo ra các xoáy lốc càng nhỏ. Khi các xoáy lốc chạm vào ác giọt lỏng

thì các giọt lỏng sẽ bị phá vỡ. Mặt khác, lý thuyết này cũng dựa trên sự chênh

lệch vận tốc của các hạt cầu béo sát thành của đầu đồng há và các hạt cầu béo

trong lòng của dòng lưu chất, tạo nên ma sát giữa các hạt cầu béo dẫn đến sự phá

vỡ màng. Lý thuyết này tiên đốn được hiệu quả đồng hóa khác nhau như thế

nào ở các áp suất đồng hóa khác nhau.

 Lý thuyết dựa trên hiện tượng giảm áp suất mãnh liệt sau đầu đồng hóa (hiện

tượng cavitation): Khi lưu chất chuyển động qua khe hẹp của đầu đồng hóa, vận

tốc dòng lưu chất giảm mãnh liệt, sự giảm áp suất đột ngột tạo nên bong bóng

hơi. Các bong bóng hơi này vỡ ra dẫn đến sự sôi bùng của lưu chất, gây nên sự

phá vỡ các cầu béo. Sự dồng hóa xãy ra khi chất lỏng rời khe hẹp, do đó áp suất

sau khe hẹp có vai trò quan trọng đối với sự đồng hóa.

• Ngun lý hoạt động: Hệ nhũ tương sữa được bơm qua 1 khe hẹp với tốc độ cao,

kích thước các hạt cầu béo giảm do các cơ chế:

+Va đập giữa các hạt phân tán với nhau: khe hẹp có tiết diện giảm dần, do đó

tốc độ dòng sản phẩm đi qua khe hẹp ngày một tăng cao đạt đến chế độ chảy rối,

các hạt phân tán va đập với nhau khiến chúng bị vỡ ra tạo thành các hạt phân tán

có kích thước nhỏ hơn.

+Va đập giữa các hạt phân tán với bong bóng khí: tốc độ dòng cao còn làm

xuất hiện những bong bóng khí, va đập vào hạt phân tán làm giảm kích thước

hạt.

+Va đập giữa các hạt phân tán vào bề mặt cứng của thiết bị.





Quy trình cơng nghệ theo thiết bị:

Dịch trộn đã gia nhiệt bơm nâng áp suất sữa nén sữa qua khe hẹp sản phẩm

sữa được đồng hóa







Chế độ:

Nhiệt độ: 700C, nhà máy chọn nhiệt độ này vì :

+ Ở 30-450C: Chất béo hóa rắn,đồng hóa sẽ khơng hiệu quả và khơng phân

tán hồn tồn được các hạt cầu béo.

Ở 700C: nhiệt độ thích hợp để phân tán hồn tồn được các hạt cầu béo, các

cầu béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình thường với sữa. Lúc này đồng hóa xảy



35



ra hiệu quả nhất. Đồng thời ở nhiệt độ này, sự biến đổi thành phần hóa học xảy

ra không đáng kể

Áp suất: <100 bar, tuỳ thuộc vào độ nhớt yêu cầu của sữa bán thành phẩm. Áp

suất được điều chỉnh sao cho độ nhớt sữa sau cô đặc đạt 1800cP.

Để tăng độ nhớt bán thành phẩm, cần tăng áp suất đồng hóa , tuy nhiên áp suất

này không được vượt quá 110 bar để đảm bảo độ an tồn của thiết bị.

f) Chỉ tiêu :





Cảm quan: dịch sữa màu vàng kem, trạng thái đồng nhất, mịn.

3.7.



Thanh trùng



Sau q trình đồng hóa là gia đoạn xử lý nhiệt sâu nhằm tiêu diệt vi sinh vật

và cải thiện tính ổn định của protein, trong giai đoạn này một phần lớn Whey

protein bị phân hủy và các muối canxi kết tủa tránh hiện tượng đông tụ khi lưu

trữ. Đối với sữa đặc có đường, xử lý nhiệt đóng vai trò quan trọng đối với việc

kiểm soát độ nhớt thành phẩm theo thời gian lưu trữ, sự tạo gel có thể xảy ra nếu

nhiệt độ thanh trùng quá cao. Nhiệt độ thanh trùng là 82 0C trong thời gian là 10

phút nếu độ nhớt sản phẩm yêu cầu tương đối cao. Ngược lại, để sản phẩm có độ

nhớt thấp, nhiệt độ xử lý nên chọn ở tương đối cao. Ngược lại, để sản phẩm có độ

nhớt thấp, nhiệt độ xử lý nên chọn ở 116 0C trong 30 giây. Có một số nhà máy sử

dụng nhiệt độ thanh trùng là 83-920C trong vòng 120 giây, tùy theo từng loại sản

phẩm cụ thể. Thiết bị thanh trùng được dùng là thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ

ngược dòng. Tác nhân trao đổi nhiệt với dịch sữa là nước nóng. [3]

a







Mục đích:

Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cho người và tăng thời gian bảo quản.

Cải thiện tính ổn định của protein, tạo cấu trúc cho sản phẩm.

Đối với sữa đặc có đường chế độ xử lý nhiệt đóng vai trò quan trọng đối với

việc kiểm soát độ nhớt của thành phẩm theo thời gian lưu trữ, sự tạo gel có thể

xảy ra nếu nhiệt độ thanh trùng quá cao. Nhiệt độ thanh trùng cao thời gian ngắn

sẽ thu được sản phẩm có độ nhớt thấp. Đối với sản phẩm của nhà máy thì nhiệt

độ thanh trùng được sử dụng tùy theo từng loại sản phẩm. Thiết bị thanh trùng

được dùng là thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ ngược dòng. Tác nhân trao đổi nhiệt

với dịch sữa là nước nóng.



b







Các biến đổi chính

Vật lý: nhiệt độ sữa tăng, tăng thể tích sữa , độ nhớt giảm

Hóa lý: Chất béo hồn tồn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời

gây ra sự kết dính ở bề mặt tiểu cầu béo.

36







Hóa học:

Xảy ra phản ứng melanoidin làm sữa sẫm màu, tuy nhiên do lượng nước

trong sữa khá lớn nên khó quan sát đuợc.

Phản ứng phân hủy các vitamin xảy ra trong điều kiện có khí oxy hay có mặt

kim loại: đồng , sắt…

Sinh học : các tế bào VSV bị phá hủy hồn tồn, ức chế hoạt động các bào tử







c



Hóa sinh : vơ hoạt hồn tồn các enzyme trong sữa.

Cảm quan: sự thay đổi về màu, mùi, vị, trạng thái

Các yếu tố ảnh hưởng

Phương pháp thanh trùng:



Ở nhiệt độ thấp :không làm thay đổi đặc tính sữa nhưng các VSV ưa nhiệt có thể

phát triển ở nhiệt độ này, do đó có thể làm tăng số lượng VSV trong sữa sau khi

thanh trùng.



Ở nhiệt độ cao-PP tiệt trùng UHT: tiết kiệm thời gian, năng lượng và không

gian,tiêu diệt hết các vsv và bào tử. Tuy nhiên, chi phí thiết bị cao, phản ứng

caramen xảy ra, làm cho sản phẩm vô vị,nhạt nhẽo, khơng bắt mắt.

d Phương pháp thực hiện:





Xử lý nhiệt bằng hệ thống UHT, trao đổi nhiệt gián tiếp qua đĩa.

e



Thiết bị: Vỉ trao đổi nhiệt PHE (plate heat exchanger).

Cấu tạo thiết bị thanh trùng gồm có nhiều lõi thép không rỉ(inox) được xếp

thành một hệ thống truyền nhiệt. Hệ thống này bao gồm nhiều khu vực xử lý

nhiệt khác nhau: gia nhiệt, làm nguội. Mơi chất nóng là nước nóng và mơi chất

lạnh là nước lạnh. Những đĩa trong hệ thống được cấu tạo đặc biệt( có dạng nếp

gấp hay gợn sóng), nên q trình nên q trình truyền nhiệt được tối ưu. Các chất

lỏng đi vào và đi ra qua những lỗ trên một góc của đĩa.

Trong thực tế sản xuất, để tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa q trình sản

xuất, các nhà kỹ thuật thiết kế riêng một hệ thống thiết bị trao đổinhiệt: gia nhiệt,

giữ nhiệt, làm nguội cùng hệ thống điều khiển nhiệt tựđộng bằng các cảm biến

nhiệt và các van nhiệt chuyên dùng .







Thiết bị thanh trùng dạng vỉ này có 5 ngăn: Ngăn 1 là ngăn trao đổi nhiệt giữa

hơi và nước nóng.



37



Ngăn 2,3 là ngăn trao đổi nhiệt giữa nước nóng và sữa. Hệ thống được

thiết kế hai ngăn này đảm bảo luôn luôn hoạt động tốt, nếu 1 trong 2 ngăn có sự

cố thì ngăn kia có thể thay thế.

Ngăn 4 là ngăn trao đổi nhiệt giữa sản phẩm sữa sau khi đi lưu nhiệt về ở

nhiệt độ cao với sản phẩm sữa sau quá trình lọc.

Ngăn 5 là ngăn trao đổi nhiệt giứa sữa với nước lạnh để làm nguội sữa đến

nhiệt độ yêu cầu để tiến hành cơ đặc.

Ngun lí hoạt động

Sữa sau khi lọc xong được bơm vào hệ thống thanh trùng ở ngăn thứ 4, ở đây

sữa trao đổi nhiệt với sữa sau khi lưu nhiệt về (95 0C) dạt nhiệt độ tăng từ 600C

lên đến khoảng 70-750 Cvà đi về máy đồng hóa để đồng hóa.

Sau khi đổng hóa xong sữa được đi thanh trùng ở ngăn 2 hoặc 3 ở đây, sau khi

nước nóng tuần hồn được trao đổi nhiệt với hơi ở ngăn 1 được tuần hoàn liên

tục và trao đổi nhiệt với sữa ở ngăn 2 hoặc ngăn 3 nâng nhiệt độ của sữa lên 85900C và sữa được đi lưu nhiệt.

Sữa lưu nhiệt về trao đổi nhiệt với sữa sau quá trình lọc tiếp tục mất nhiệt do

trao đổi nhiệt với nước lạnh và đạt nhiệt độ 50 0C và đi qua hệ thống cơ đặc chân

khơng. Tồn bộ hệ thống được điều khiển tự động bởi thơng số chính xác.



Hình 3.4. Thanh trùng sữa bằng thiết bị trao đổi nhiệt [7]



38



Chỉ tiêu đánh giá





Cảm quan:

Sữa có màu vàng kem, giữ được mùi thơm đặc trưng của sữa



Các vi sinh vật gây bệnh có trong sữa :

Mycobacteriumtuberculosis bovirus gây bệnh lao , vi khuẩn Brucella gây

nhiều bệnh nguy hiểm, vi khuaån Salmonella typhi truyền bệnh thương hàn ,

vi khuẩn Vibrico SAcholerae , E. coli , Shigella Shiga gây bệnh đường ruột

- Chỉ tiêu vi sinh vật

• Tổng vi sinh vật trong 1g : khoảng lớn hơn 250000 tb

• Vi khuẩn đường ruột khơng được có trong 0.1g .





Các vi khuẩn gây bệnh khác: Khơng được có



Hình 3.5. Sơ đồ thiết bị sản xuất sữa đặc có đường

1 Thiết bị cơ đặc



5 Thùng làm lạnh kết tinh



2 Thiết bị đồng hóa



6 Thiết bị rót hộp



3 Thiết bị làm lạnh



7 Thiết bị rót túi giấy



4 Thùng định mầm kết tinh



8 Bảo quản



39



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×