Đề tài Bột nhân sâm hòa tan

bình 2% tổng lượng chất khô. Các acid béo thường gặp là: myristic acid, palmitic acid, palmitoeic acid, stearic acid, oleic ac id, arachidonic acid, linoleic acid, behonic acid, erucic lignoceric acid và nervonic acid. Bảng 13 : Thành phần lipid trong nhân sâm: 6. Các hợp chất chứa nitơ: Các hợp chất Nitơ trong nhân sâm bao gồm: protein, amino acid, alkaloid,…Các nhà khoa học đã tìm thấy trong nhân sâm các amino acid như: aspartic, threonin, serine, glutamic, glycine, alanine… - Arginylfructosyl-glucose : 1-(arginine-N-yl)-1-deoxy-4-O-(-D-glucopyranosyl)-D- fructose - Dencichin : 3-[(carboxy-carbonyl)amino]-L-alanine Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 20 7. Vitamine và khoáng: Nhân sâm có chứa một số vitamine như: niacin, ascorbic acid, pantothenic acid, biotine, folic acid, riboflavin,…và các nguyên tố khoáng: P, K, Ca, Mg, Al, Fe, Cu, Zn, Mo, Mn… 8. Một số hợp chất khác: Polyphenol chống lão hóa, salicylic acid, vanillic acid, p-hydroxycinnamic acid… VII. Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu: 1. Nhân sâm:  Trọng lượng mỗi củ : 6 – 8 g.  Độ ẩm : < 10%.  Hàm lượng saponin : >= 4%.  Tổng hàm lượng chất khô hòa tan : 42 – 46 % tính theo trọng lượng nhân sâm. 2. Maltodextrin:  Chỉ số D.E ( Dextrose Equivalent) : 15.6 – 19.5  Độ ẩm : < 6%  pH dung dịch : 4.5  Khối lựơng riêng : 0.59 g/ml  Hàm lượng đường khử : 1.6 %  Hàm lượng đường maltose : 5.7 %.  Hàm lượng trisaccharide : 8 %  Hàm lượng tetrasaccharide : 5.8 %.  Hàm lương polysaccharide : 78.9 %.  Tổng số tế bào nấm mốc : < 50 tế bào / g  Tổng số tế bào nấm men : < 50 tế bào / g Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 21 PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I. Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất bột nhân sâm hòa tan: Củ nhân sâm Nghiền Sản phẩm Trích ly Lọc Cô đặc Phối chế Sấy phun Tạo hạt Đóng gói – hoàn thiện Nước Chất độn Bao bì Bã Xử lý sơ bộ Nước rửa Chất thải Bã Củ nhân sâm Nghiền Sản phẩm Trích ly Lọc Cô đặc Phối chế Sấy thăng hoa Đóng gói – hoàn thiện Nước Chất độn Bao bì Bã Xử lý sơ bộ Nước rửa Chất thải Bã Nghiền mịn Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 22 II. Giải thích quy trình công nghệ: 1. Xử lý sơ bộ: a. Mục đích công nghệ: Chuẩn bị Do nguyên liệu đầu vào là Hồng sâm (Red ginseng) hoặc Bạch sâm (White ginseng) nên chúng đã được xử lý một cách thích hợp (như đã nêu ở phần nguyên liệu). Mục đích chính của quá trình này là rửa để làm sạch tạp chất có trên bề mặt nguyên liệu trong suốt quá trình bảo quản và vận chuyển nhân sâm. b. Các biển đổi của nguyên liệu: Trong quá trình làm sạch chỉ có sự thay đổi về thành phần các cấu tử mà không có sự thay đổi về chất.  Vật lý: - Khối lượng nguyên liệu thay đổi do tạp chất tách ra. - Tỷ trọng nguyên liệu thay đổi do nước khuếch tán vào trong các mao quản.  Hóa học: Độ ẩm nguyên liệu tăng, tổn thất một số vitamine tan trong nước.  Hóa lý, sinh học, hóa sinh hầu như không có sự biến đổi. c. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình:  Lượng nước sử dụng: nếu sử dụng nhiều nước thì nguyên liệu sẽ đước rửa sạch nhưng tốn nhiều chi phí và độ ẩm tăng sẽ gây khó khăn cho quá trình nghiền tiếp theo.  Nhiệt độ nước: o Nhiệt độ thường: tách được của tạp chất có phân tử lượng lớn. o Nhiệt độ cao thì các cấu tử chuyển động hỗn loạn giúp ta tách được các cấu tử bẩn có phân tử lượng nhỏ nhưng bên cạnh đó các chất có thể hòa tan trong nước như saponin, vitamine…cũng bị tổn thất.  Kích thước và hình dạng nguyên liệu: Kích thước lớn, bề mặt nhân sâm ít nếp gấp thì quá trình tách tạp chất dễ dàng hơn và ngược lại.  Phương pháp rửa: o Rửa phun: nhờ áp lực của dòng nước phun vào các chất bẩn sẽ dễ daàng được tách ra. o Rửa ngâm: khó tách các tạp chất bám dính. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 23 d. Thiết bị: Thông số công nghệ: Nhiệt độ nước: 60 - 7OOC Thời gian rửa: 1 – 2 phút 2. Nghiền: Là quá trình làm biến đổi kích thước nguyên liệu đầu vào theo chiều hướng giảm nhỏ kích thước (size reduction). Động lực chính: Nén (compression), trượt (shear), va chạm (impact). Tùy từng thiết bị và tính chất của nguyên liệu mà sẽ có 1 động lực chính hoặc kết hợp (ví dụ: máy nghiền trục động lực chính là nén và trượt…). Quá trình nghiền thì quan trọng vì: o Tạo ra kích thước yêu cầu cho một số sản phẩm đặc biệt (các sản phẩm dạng bột…) o Gia tăng diện tích bề mặt phục vụ cho một số quá trình tiếp theo (ví dụ: trích ly, trao đổi nhiệt, phản ứng…) o Tăng khả năng nhào trộn o Vận chuyển được dễ dàng…. Có 2 phương pháp nghiền: Nghiền ướt (wet milling) và nghiền khô (dry milling). Ưu điểm Nhược điểm Nghiền ướt Không lo lắng về vấn đề bụi Kết hợp với vận chuyển bằng nước Máy móc bị mài mòn nhiều hơn Vón cục nếu ẩm quá cao Nghiền khô Máy móc ít bị mài mòn hơn Không bị vón cục Dễ nghiền hơn. Nguy cơ cháy nổ Không thể kết hợp với việc vận chuyển bằng nước. Hình 5: Thiết bị rửa phun Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 24 a. Mục đích công nghệ: Chuẩn bị Giảm kích thước nguyên liệu nhân sâm, tăng diện tích bề mặt chuẩn bị cho quá trình trích ly. b. Các biển đổi của nguyên liệu:  Vật lý: Giảm kích thước, nhân sâm chuyển từ củ lớn sang bột Tăng nhiệt độ do ma sát.  Hóa học: Xảy ra một số phản ứng phân hủy (saponins, chất mùi…) Oxy hóa cũng tăng mạnh (vitamins…)  Hóa lý: Tăng diện tích bề mặt Sự bay hơi của một số cấu tử mùi. Sau khi nghiền, đem trích ly càng sớm càng tốt.  Cảm quan: Giảm hương vị đặc trưng của nhân sâm do sự bay hơi một số chất mùi.  Các chỉ tiêu khác ảnh hưởng không đáng kể. c. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình:  Kích thước và hình dạng của nguyên liệu: o Kích thước nhỏ thời gian nghiền ngắn và ngược lại. o Nguyên liệu đầu vào cần đồng nhất với nhau để đảm bảo chế độ nghiền và thời gian nghiền được tối ưu hóa.  Độ ẩm và phương pháp nghiền: o Độ ẩm cao (ứng với phương pháp nghiền ướt): nguyên liệu dễ kết dính, vón cục gây khó khăn trong quá trình nghiền kéo dài thời gian nghiền và có thể làm mài mòn thiết bị. o Độ ẩm thấp (ứng với phương pháp nghiền khô): dễ nghiền nhưng có nhiều bụi, tăng nguy cơ gây cháy nổ, khả năng nhiễm vi sinh vật trong sản phẩm lớn và làm tổn thất nguyên liệu.  Thành phần hóa học và cấu trúc của nguyên liệu khi nghiền: nguyên liệu có cấu trúc cứng thì dễ nghiền, dẻo thì khó nghiền hơn.  Thiết bị nghiền: nghiền trục, nghiền búa, nghiền phân tán…  Kích thước vật liệu sau khi nghiền: ảnh hưởng đến thông số nghiền, thời gian nghiền và phương pháp nghiền. d. Thiết bị: Máy nghiền trục (roll mills) Máy nghiền trục thông thường được cấu tạo từ 2 trục cán hình trụ bằng thép, nằm ngang, xoay ngược chiều nhau hoặc trong một vài trường hợp là 1 hệ thống các trục. Sau khi nghiền, bước tiếp theo là sàng, tách ra những hạt có kích thước lớn và lặp lại quá trình nghiền. Tuy nhiên, có một số thiết bị sử dụng 2 cặp trục nghiền trước khi qua quá trình sàng. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 25 Bề mặt của trục cán có thể trơn nhẵn, có rãnh, gợn sóng hoặc ăn khớp theo kiểu răng cưa. Trong thực phẩm thường sử dụng nhất là trục cán trơn nhẵn, có rãnh và gợn sóng. Những trục cán lớn, đường kính trên 500 mm, tốc độ quay từ 50 – 300 vòng/phút. Những trục nhỏ có thể quay nhanh hơn. Thông thường, khoảng cách giữa 2 trục cán là có thể thay đổi được. Lò xo nén quá tải (overload compression spring) cũng được lắp vào thiết bị để bảo vệ trục cán khỏi bị phá hủy nếu có 1 vật cứng cố gắng vượt qua khoảng cách giữa 2 trục. Thông số công nghệ: Kích thước của bột nhân sâm ảnh hưởng đến quá trình trích ly và lọc ở những quá trình tiếp theo. Nếu bột quá mịn, trích ly dễ hơn, nhưng lọc sẽ rất khó khăn. Nếu bột quá thô, lọc dễ, nhưng hiệu suất trích ly không cao. Do đó chúng ta cần phải tối ưu hóa kích thước bột nhân sâm sau khi nghiền. Thông thường ta chọn d = 1 – 2 mm (trung bình 1.5 mm). 3. Trích ly: Trích ly là sự rút chất hòa tan có trong nguyên liệu bằng 1 chất hòa tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán chất giữa những vùng có nồng độ khác nhau. Nguyên liệu của quá trình trích ly có thể ở dạng lỏng hoặc rắn. Quá trình trích ly được tiến hành bằng cách cho những nguyên liệu tiếp xúc với dung môi thích hợp. Sự chênh Hình 6: Máy nghiền trục Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 26 lệch nồng độ giữa 2 pha chính là động lực của quá trình trích ly. Quá trình hòa tan các chất trong nguyên liệu xảy ra cho đến khi đạt sự cân bằng về nồng độ của dịch trích ly giữa các lớp bên trong và lớp mặt ngoài của nguyên liệu. Quá trình này còn được gọi là sự chuyển khối, được thực hiện nhờ sự khuếch tán phân tử (sự vận chuyển chất tan từ tâm nguyên liệu ra dung môi) và sự khuếch tán đối lưu (sự vận chuyển chất tan từ bề mặt nguyên liệu ra dung môi). Lúc đầu, dung môi sẽ hòa tan các chất nằm ở bề mặt nguyên liệu, sau đó mới thấm sâu vào các khe vách bên trong nguyên liệu để hòa tan các chất bên trong. Rõ rang sự hòa tan lúc đầu diễn ra nhanh, sau đó chậm dần và ngừng lại cho đến lúc đạt sự cân bằng nồng độ. Dung môi Nước (H2O) Có tính hòa tan chọn lọc Không tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch trích ly Không tác dụng hóa học hay phá hủy thiết bị trích ly Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản Không gây độc với người thao tác, không tạo hỗn hợp gây nổ với không khí Dung môi phải rẻ tiền, dễ kiếm Dung môi phải dễ tách ra khỏi sản phẩm sau khi trích ly. Sau khi tách không được để lại mùi vị lạ và không gây độc cho sản phẩm Nước uống được con người sử dụng hằng ngày Hòa tan được nhiều chất tan, đặc biệt là saponin, cấu tử quý có trong nhân sâm Không ăn mòn thiết bị Không gây độc hay nguy hiểm trong quá trình thao tác Giá thành rẻ, dễ tìm Không để lại mùi vị lạ cho sản phẩm a. Mục đích công nghệ: Khai thác Thu hồi saponin và 1 số cấu tử hòa tan có lợi cho sản phẩm. b. Các biến đổi của nguyên liệu:  Vật lý:  Sự thay đổi về thể tích, khối lượng riêng, nhiệt độ của dung dịch và bã nhân sâm.  Quá trình khuếch tán các chất hòa tan từ trong nhân sâm ra dung môi, song song đó, quá trình khuếch tán ngược chiều, nước vào trong khối bột. Xảy ra hiện tượng trương nở, tăng thể tích của khối bột.  Hóa học:  Thay đổi hàm lượng chất khô và chất hòa tan trong 2 pha rắn – lỏng.  Sự thủy phân một số chất có trong nhân sâm (đường, protein, saponins…)  Sự phân hủy một số chất mùi. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 27  Hóa lý:  Sự hòa tan một số chất vào dung môi làm tăng độ nhớt của dung dịch  Sự bay hơi một số hợp chất mùi.  Sinh học: Tiêu diệt và/hoặc ức chế một số vi sinh vật.  Hóa sinh: Vô hoạt hệ enzyme thủy phân và oxy hóa – khử.  Cảm quan:  Màu sậm hơn do xảy ra phản ứng Maillard  Mùi giảm do sự bay hơi của các cấu tử mùi. c. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình:  Nguyên liệu: o Kích thước và hình dạng của nguyên liệu: nguyên liệu có kích thước nhỏ thì bề mặt tiếp xúc tăng giúp quá trình trích ly đạt hiệu quả cao hơn. o Thành phần hóa học của nguyên liệu: những chất cần thu nhận phải có khả năng hòa tan tốt trong dung môi, bên cạnh đó những chất không cần thu nhận ( có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm) thì càng ít hòa tan càng tốt ( tốt nhất là không thể hòa tan trong dung môi). o Ẩm và sự phân bố ẩm trong nguyên liệu: ẩm tăng, tốc độ trích ly thấp do nước liên kết với protein và các hợp chất háo nước, ngăn cản sự thấm sâu của dung môi vào bên trong.  Quá trình và thiết bị: o Tỉ lệ dung môi : nguyên liệu: Dung môi quá nhiều thì dễ trích ly nhưng tốn chi phí và dung dịch trích ly sẽ bị loãng. Dung môi ít: không thu nhận được hết các chất cần chiết. o Nhiệt độ: Nhiệt độ cao: các cấu tử chuyển động hỗn loạn làm tăng tốc độ khuếch tán do đó hiệu suất quá trình trích ly tăng, làm biến tính một số chất. Thời gian trích ly: thời gian càng dài thì trích ly càng triệt để nhưng tốn nhiều chi phí mà hiệu suất trích ly tăng khôn đáng kể.  Sản phẩm: Nồng độ trích ly cần đạt được. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 28 d. Thiết bị: Bộ khuếch tán gồm 8 – 10 ống khuếch tán, được lắp trên 1 mặt phẳng chung. Tất cả các ống của bộ khuếch tán được thống nhất hóa, có hình dạng xylanh đứng, với các cửa đóng kín lật được và có ống đáy hình nón. Phần dưới nón của ống khuếch tán có ống nối để nạp dung môi (nước nóng) vào khuếch tán, nạp hơi để tiệt trùng thiết bị, để tháo nước rửa và bã. Phần trên xylanh của ống khuếch tán có khớp nối để lấy nước chiết. Các khớp nối phía dưới đều có van 3 cửa để tháo phần chiết được vào ống khuếch tán tiếp theo hoặc vào ống để xả. Các van được phân bố sao cho bất kỳ ống khuếch tán nào cũng có thể ngừng hoạt động mà không ngừng hoạt động của bộ khuếch tán. Các ống khuếch tán được kết hợp 1 cách liên tục, dịch được tr ích ly từ phần trên của ống khuếch tán trước đó cho vào phần dưới của ống tiếp theo. Quá trình cứ thế tiếp tục cho đến khi đạt được độ trích ở ống khuếch tán đầu tiên. Sau đó tháo hết dung dịch khỏi nồi thứ nhất rồi cho vật liệu mới vào. Lúc này, nồi 1 trở thành thiết bị cuối và nồi 2 trước kia trở thành nồi thứ nhất. Các nồi cứ thay phiên nhau tháo nhập liệu như thế nên hệ thống trở nên liên tục. Hình 7: Thiết bị trích ly bộ lọc (bộ khuếch tán) 1-ống khuếch tán; 2-dòng chảy của nước chiết; 3-vít tải nhập liệu; 4-ống cung cấp nước nóng khuếch tán; 5-ống thu nhận nước chiết; 6-khớp tháo; 7-thùng chứa nước chiết; 8-vít tải; 9-dẫn động vít tải; 10-dòng thải Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 29 Hình 8: Sơ đồ quá trình trích ly nhiều bậc Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 30 Thông số công nghệ:  Điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly:  pH = 7  Nhiệt độ trích ly to = 85oC  Một số chỉ tiêu hóa lý của dịch chiết nhân sâm thu được từ quá trình trích ly trên:  Hàm lượng chất khô = 4,8%  Hàm lượng đường khử = 35g/l  Hàm lượng nitơ tổng = 0,52%  Hàm lượng acid hữu cơ = 0,45%  Saponin dương tính  Hàm lượng tro = 0,31% 4. Lọc: a. Mục đích công nghệ: Làm sạch, tách đi những cấu tử xấu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Trích ly thêm nhưng cấu tử có lợi. b. Các biến đổi của nguyên liệu:  Vật lý: - Thể tích và khối lượng giảm - Tỉ trọng giảm - Nhiệt độ giảm  Hóa học: + Một số chất có khối lượng phân tử lớn bị giữ lại, do đó độ nhớt của dung dịch giảm. + Một số cấu tử có ích cũng bị giữ theo cặn (vd: protein, vitamin, chất màu…)  Hóa lý: Sự kết tụ một số chất keo có trong dung dịch do nhiệt độ thấp  Sinh học: Một số vi sinh vật bị giữ lại theo bã lọc  Hóa sinh: Hầu như không có sự biến đổi đáng kể  Cảm quan: Có sự thay đổi về trạng thái, màu sắc…của dung dịch. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 31 c. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình:  Dung dịch đem lọc: nếu dung dịch chứa các chất không hòa tan có kích thước lớn thì quá trình lọc sẽ diễn ra dễ dàng hơn, ngược lại vật liệt sau khi nghiền có kích thước quá mịn sẽ gây khó khăn cho quá trình lọc, dung dịch sau lọc sẽ bị đục.  Tính chất của bã lọc: o Bã tơi xốp thì quá trình lọc dễ dàng nên không cần phải lọc dưới áp suất, vì vậy đỡ tốn chi phí năng lượng. o Bã nhuyễn, kết dính thì thời gian lọc sẽ lâu hơn, có thể làm bít vải lọc.  Nhiệt độ lọc: Nhiệt độ cao quá trình lọc diễn ra nhanh hơn khi lọc ở nhiệt độ thường.  Sử dụng các chất trợ lọc (bentonite…): giúp quá trình lọc xảy ra nhanh hơn, thuận lợi hơn. d. Thiết bị: Thiết bị lọc khung bản: Việc sử dụng phương pháp lọc trọng lực thì không có hiệu quả đối với các dung dịch huyền phù thực phẩm. Vì thế ở quá trình này ta sử dụng phương pháp lọc áp lực với thiết bị lọc khung bản. Trong quá trình lọc áp lực, nhập liệu được bơm xuyên qua bã và vật liệu lọc, dung dịch lọc sẽ được tháo ra ở áp suất khí quyển. Thiết bị lọc ép khung bản được cấu tạo bởi bộ phận chính là khung và bản. Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi cửa ngõ nhập huyền phù vào. Bản lọc tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước lọc, giữa khung và bản có đặt vật ngăn lọc, chung quanh khung và bản hình thành bề mặt nhô cao để tạo sự bít kín lúc ghép khung, bản lại. Ở đây, ta sử dụng vật ngăn lọc là vải làm bằng sợi tổng hợp. Nhập liệu được bơm vào xuyên qua những lổ hỏng mở ở 1 góc của khung. Bã tích lũy trong khung, dịch lỏng xuyên qua vải lọc, chảy qua những rảnh trên bề mặ bản lọc và thoá t ra ngoài. Khi lọc hoàn tất, nước rửa bã được bơm vào thiết bị theo đường nhập liệu. Một số thiết bị có thêm bản rửa bã (wash plates)_cách 2 bản lọc là bản rửa bã. Trong suốt quá trình lọc, bản này hoạt động như bản lọc bình thường. Trong suốt quá trình rửa bã, van thoát dịch được khóa lại, nước rửa được bơm ở trên bề mặt của bản rửa thông qua kênh dẫn bên trong. Nước rửa xuyên qua toàn bộ bề dày của bã và 2 lớp vật ngăn lọc trước khi thoát ra ngoài thông qua bản lọc thông thường. Điều này làm tăng hiệu quả cho việc rửa bã hơn bình thường. Sau khi rửa xong, tháo thiết bị, gở bã, rửa vải lọc, chuẩn bị cho lần lọc tiếp theo. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 32 Hình 9 : Thiết bị lọc khung bản Hình 10 : Khung và bản lọc Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 33 5. Cô đặc bốc hơi: a. Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị: quá trình cô đặc nhằm chuẩn bị cho quá trình sấy, giúp làm giảm một lượng nước khá lớn trong dịch chiết trước khi đưa vào sấy, giảm chi phí về năng lượng và cả thời gian sấy. b. Các biến đổi trong quá trình:  Vật lý: Khi nồng độ dung dịch tăng: - Hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung giảm - Khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt độ sôi của dung dịch tăng  Hóa học: - Xảy ra phản ứng Maillard, phản ứng Caramel hóa - Phản ứng thủy phân một số hợp chất cao phân tử  Hóa lý: - Một số protein bị biến tính bất thuận nghịch vì nhiệt - Sự bay hơi của một số hợp chất mùi  Sinh học: Tiêu diệt và/hoặc ức chế một số vi sinh vật  Hóa sinh: Hệ enzyme oxy-hóa khử hầu như đã bị ức chế ở những quá trình trên. Vì thế không có sự biến đổi đáng kể.  Cảm quan: - Mùi bị nhạt hơn do các cấu tử mùi bay hơi - Màu bị sậm hơn do phản ứng Maillard c. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:  Nhiệt độ và áp suất: nếu tăng nhiệt độ hay giảm áp suất: nồng độ dung dịch sau cô đặc tăng. Tuy nhiên, nhiệt độ càng cao thì tiêu chuẩn cảm quan của dịch chiết càng giảm: màu sắc càng sậm, đặc biệt là cấu tử mùi bị mất đi càng nhiều làm cho mùi thơm nhạt dần.  Thời gian: Thời gian cô đặc càng dài thì nồng độ dung dịch càng cao. Tuy nhiên thời gian kéo dài sẽ làm tăng chi phí năng lượng  Yêu cầu nồng độ chất khô đầu và cuối, tính chất hóa lý của sản phẩm. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 34 d. Thiết bị: - Hiện tượng tổn thất chất khô do bị lôi cuốn bởi hơi thứ: Hơi thứ khi thoát ra khỏi thiết bị cô đặc có thể bị lôi cuốn theo một số cấu tử ở trạng thái sương mù. Hiện tượng này xảy ra khi ta gia nhiệt làm cho sự sôi của dung dịch diễn ra quá mãnh liệt. Thông thường, các thiết bị cô đặc có không gian hoặc bộ phận tách sương mù nhằm hạn chế sự tổn thất chất khô do hơi thứ lôi cuốn theo. - Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động Thiết bị gồm 3 phần cơ bản: buồng đốt ngoài, buồng bốc và thiết bị ngưng tụ Buồng đốt - Bên trong có nhiều ống được lắp đặt cạnh nhau tạo thành một chùm ống. Hai đầu của chùm ống được cố định bởi 2 vỉ ống và toàn bộ chúng được bao bọc bởi một lớp vỏ áo. Hơi nước được đưa vào bên trong lớp vỏ áo để gia nhiệt , còn chất lỏng được đưa vào khoảng không gian giữa các ống . - Chất lỏng được vào phần trên đỉnh buồng đốt và qua hệ thống phân phối lỏng chúng sẽ được phân phối một cách đều đặn ở mặt trong của ống, chảy xuống tạo thành một màng mỏng. Quá trình bốc hơi sẽ diễn ra tại đây nhờ nhiệt được cung cấp bởi hơi nước. Hơi nước ngưng tụ và chảy xuống ở mặt ngoài của ống. - Chất lỏng đã được cô đặc phần lớn sẽ được tháo ra ở đáy buồng đốt, một phần bị hơi nước lôi cuốn đi qua buồng bốc. Buồng bốc - Buồng bốc thường có đường kính lớn, là nơi phân ly hỗn hợp hơi và dung dịch cô đặc. Hơi thứ được hút sang thiết bị ngưng tụ, tại đây có thể bố trí hệ thống thu hồi các chất thơm dễ bay hơi. - Sau khi tách hơi, phần chất lỏng này cũng được tháo ra cùng với phần lỏng đã được cô đặc lấy ra ở buồng đốt rồi tiếp tục được xử lý tiếp ở quá trình sau. Còn hơi sẽ rời khỏi bộ phận tách hơi tại đỉnh. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 35 Thiết bị ngưng tụ: đưa nước vào tiếp xúc trực tiếp với dòng hơi, có thiết bị hút chân không đối với những hơi không ngưng. Hình 11: Thiết bị cô đặc chân không một cấp dạng màng rơi. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 36 Thông số công nghệ: Thiết bị cô đặc chân không một cấp dạng màng rơi.  Nhiệt độ: 75– 80 0C  Độ chân không: 405 – 430 mmHg  Nồng độ dịch nhân sâm đầu vào: 3-5%  Nồng độ dịch nhân sâm đầu ra: 15 -20% 6. Phối chế: a. Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị cho quá trình sấy phun: bổ sung thêm maltodextrin để điều chỉnh nồng độ chất khô trong dịch cô đặc khi nồng độ này chưa đạt yêu cầu để sấy, góp phần làm tăng hiệu quả quá trình sấy. Trong đó maltodextrin đóng vai trò là chất độn, giảm giá thành sản phẩm. b. Các biến đổi trong quá trình: - Hoá học: Nồng độ chất khô trong dịch tăng. + Độ ẩm giảm. + Có sự thay đổi về thành phần và hàm lượng các chất - Vật lý: + Sự tăng tỷ trọng, thể tích, khối lượng của dịch. + Sự tăng độ nhớt do maltodextrin có phân tử lượng tương đối lớn. - Hóa lý: + Maltodextrin hòa tan vào dịch nhân sâm đã cô đặc + Trong lúc khuấy trộn sinh ra bọt khí - Cảm quan: + Độ ngọt tăng. + Xuất hiện mùi của maltodextrin. - Những chỉ tiêu khác hầu như không có sự thay đổi đáng kể c. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình: - Nồng độ chất khô của dịch sau khi cô đặc, ảnh hưởng đến độ nhớt - Loại thiết bị, cánh khuấy, vận tốc khuấy trộn, thời gian khuấy trộn. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 37 d. Thiết bị: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy Thiết bị này thích hợp với khuấy trộn như dịch cô đặc bổ sung thêm maltodextrin trong trường hợp nồng độ chất khô không đạt yêu cầu cho quá trình sấy, ít tiêu tốn năng lượng hơn các cánh khuấy khác như cánh khuấy tuabin… Thiết bị gồm nồi hình trụ, có lắp cánh khuấy ở đường tâm với mục đích để đảo trộn các nguyên liệu. Khi cánh khuấy quay sẽ tạo ra động năng đẩy khối chất lỏng chuyển động trong lòng thiết bị, giúp đảo trộn đồng đều hỗn hợp. Hình 12: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy Thông số công nghệ:  Nồng độ dịch nhân sâm sau khi cô đặc: 15 – 20%  Nồng độ dung dịch sau khi phối chế: 30 – 40% 7. Sấy phun: Đây là 1 trong những phương pháp phổ biến được sử dụng để sấy thực phẩm lỏng hay huyền phù thành dạng bột. Nhập liệu được chuyển thành dạng bụi hoặc sương mịn thông qua 1 cơ cấu phun sương. Kích cỡ của hạt có thể dao động trong khoảng 10 – 200 µm, tuy nhiên cũng có 1 vài thiết bị cho kích thước hạt lớn hơn. Bụi sương sinh ra sẽ tiếp xúc với không khí nóng trong buồng sấy. Bởi vì kích thước của các hạt nhỏ, nên diện tích bề mặt bốc hơi sẽ rất lớn. Thêm nữa, khoảng cách để ẩm di chuyển ra bề mặt sấy cũng ngắn. Chính vì thế, thời gian sấy là rất ngắn, thường nằm trong khoảng 1 – 20 s. Sự bốc hơi ẩm tại bề mặt sấy giúp duy trì nhiệt độ của hạt gần với nhiệt độ bầu ướt của không khí sấy. Hầu hết quá trình sấy diễn ra dưới những điều kiện tốc độ cố định. Nếu những hạt nhỏ được thoát ra khỏi buồng sấy 1 cách nhanh chóng khi chúng được sấy, thì sự phá hủy bởi nhiệt sẽ bị hạn chế. Vì thế, sấy phun còn có thể được sử dụng để sấy những sản phẩm mẫn cảm với nhiệt.  Nhập liệu: dịch chiết nhân sâm đã cô đặc và phối chế  Tác nhân sấy: không khí nóng Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 38 a. Mục đích công nghệ:  Chế biến: dịch trích được phân tán thành các hạt nhỏ li ti trong buồng sấy rồi tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy. Do đó, hơi nước sẽ được bốc hơi đi nhanh chóng, ta thu được bột nhân sâm hòa tan.  Bảo quản: bột nhân sâm thu được có hàm ẩm thấp (2 – 4 %) nên sẽ kéo dài thời gian bảo quản. b. Các biến đổi trong quá trình:  Vật lý: thay đổi về thể tích, khối lượng và tỷ trọng do ẩm bốc hơi.  Hóa học: - Hàm ẩm giảm nhanh chóng - Có thể xảy ra các biến đổi do sự oxy hóa không enzyme đối với những hợp chất mẫn cảm với nhiệt độ như hương/mùi. - Nhiệt độ cao gây biến tính protein hòa tan trong dịch trích - Có thể xảy ra những phản ứng như Maillard, Caramel hóa… Nhìn chung do thời gian sấy rất ngắn nên những biến đổi này xảy ra không đáng kể.  Hóa lý: - Sự bay hơi nước, và những cấu tử dễ bay hơi ở nhiệt độ cao - Sự chuyển pha của dịch trích nhân sâm từ dung dịch lỏng thành dạng bột rắn.  Sinh học và hóa sinh thay đổi không đáng kể.  Cảm quan: - Làm tăng cường độ màu (nâu, sẫm màu hơn) - Giải phóng 1 số chất thơm tạo mùi đặc trưng - Cường độ vị tăng do ẩm giảm, nhất là vị đắng và ngọt. c. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình: Nồng độ chất khô của nhập