Đề tài Ứng dụng các quá trình nhiệt trong chế biến rau trái

ì ẩm mao quản và một phần ẩm liên kết hấp phụ di chuyển ở dạng hơi. Các lớp vật liệu được khô dần từ bề mặt vật liệu trở vào tâm. Mục đích: Quá trình sấy làm giảm hàm ẩm của vật liệu từ đó góp phần ức chế vi sinh vật, tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Bên cạnh đó dưới tác dụng của nhiệt độ thì sẽ có một số biến đổi xảy ra góp phần tạo cấu trúc cho sản phẩm. Mục đích chính của quá trình sấy là kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm bằng cách giảm hoạt độ của nước, từ đó ức chế sự phát triển của vi sinh vật và hoạt động của enzyme. Tuy nhiên quá trình sấy chỉ mang tính ức chế tạm thời chứ không vô hoạt hoàn toàn hoạt động của chúng. Vì thế nếu trong quá trình bao gói hay vận chuyển ta làm tăng hàm ẩm thì sẽ hoạt hóa sự hoạt động trở lại của vi sinh vật. Bên cạnh đó quá trình sấy còn có mục đích làm giảm khối lượng và thể tích của sản phẩm từ đó giúp giảm thiểu chi phí vận chuyển, bao gói và bảo quản. Bên cạnh những ưu điểm đó thì quá trình sấy sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng mùi vị, màu sắc và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Vì vậy trong sản xuất ta phải tìm mọi cách giảm thiểu tối đa những tác động xấu này. Các yếu tố ảnh hưởng: Nhiệt độ của tác nhân sấy (không khí nóng) Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy Vận tốc của tác nhân sấy: khi không khí nóng được thổi qua bề mặt của sản phẩm thì hơi nước sẽ khuếch tán qua lớp giới hạn mỏng của không khí xung quanh vật liệu sấy vào không khí. Từ đó tạo gradient ẩm để nước bốc hơi. Lớp không khí giới hạn này ngăn cản sự truyền nhiệt và ẩm của quá trình. Chiều dày của lớp không khí này được quyết định bởi vận tốc của dòng khí, vận tốc dòng khí càng nhỏ thì lớp giới hạn này càng dày từ đó hiệu quả truyền nhiệt và tốc độ tách ẩm càng kém. Bên cạnh đó, đối với một số sản phẩm nhà sản xuất đã tăng cường khả năng tách ẩm của vật liệu bằng cách nhúng sản phẩm vào trong dung dịch có nồng độ đường hay muối cao tạo áp suất thẩm thấu giúp hỗ trợ cho quá trình tách ẩm của nguyên liệu. Thành phần và cấu trúc của thực phẩm: cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tách ẩm ví dụ như cấu trúc từng bó sợi của cellulose trong rau hay protein trong thịt xếp thành từng thớ giúp cho quá trình tách ẩm theo chiều dài sẽ dễ hơn theo chiều ngang. Tương tự như vậy thì ẩm nằm trong gian bào sẽ dễ dàng bay hơi hơn so với lượng ẩm nằm trong tế bào sinh vật. Các quá trình chần hay nghiền, cắt làm giảm kích thước của vật liệu sấy cũng làm tăng tốc độ của quá trình sấy. Lượng sản phẩm đặt vào trong thiết bị sấy: lượng sản phẩm càng nhỏ thì quá trình sấy càng nhanh nhưng sẽ làm cho năng suất thiết bị thấp, vì thế ta nên chọn lượng thực phẩm phù hợp để đem lại hiệu quả cao nhất. Thiết bị sấy sử dụng: mỗi thiết bị có năng suất và nguyên tắc hoạt động khác nhau, từ đó thời gian sấy và cấu trúc sản phẩm sẽ khác nhau. Phương pháp thực hiện: Máy sấy kiểu băng tải: Gồm một phòng sấy hình khối chữ nhật, phía trong có một hoặc một số băng vô tận chuyển động nhờ tang quay chủ động và bị động (tang chủ động là tang lắp với cơ cấu truyền động của động cơ để kéo băng vô tận, còn tang bị động là tang quay theo. Băng được tựa trên các con lăn để băng không bị võng. Băng thường làm bằng sợi bông tẩm cao su, bằng thép hay lưới kim loại. Không khí được hút vào cửa phía dưới và đốt nóng đến nhiệt độ cần thiết nhờ caloriphe. Vật liệu sấy được cấp vào liên tục ở phễu nạp liệu và được cấp định lượng qua cơ cấu cấp liệu. Nếu máy sấy có một băng thì sấy không đều vì vật liệu không được đảo trộn. Do đó thiết bị sấy có nhiều băng tải được sử dụng phổ biến hơn. Ở loại thiết bị này vật liệu từ băng trên di chuyển đến cuối thiết bị bên phải thì đổ xuống băng chuyền dưới chuyển động theo hướng ngược lại, đi đến băng cuối cùng thì vật liệu khô được đổ ra ngăn chứa sản phẩm. Không khí nóng đi ngược với chuyển động của băng hoặc đi từ dưới lên xuyên qua băng chuyền và vật liệu sấy. Để quá trình sấy được tốt, cho tác nhân sấy chuyển động với vận tốc lớn khoảng 3m/s, còn băng di chuyển với vận tốc 0.3-0.6 m/ph. Vùng nhập liệu Vùng chuyển tiếp Vùng tháo liệu Hình 22: Máy sấy băng tải. Hệ thống trên khi vận hành thì không khí vào thiết bị sẽ được đốt nóng qua thiết bị trao đổi nhiệt. Sau đó không khí nóng sẽ đi qua lớp vật liệu sấy để tách ẩm rồi dưới tác dụng của quạt hút, không khí sẽ được lưu chuyển đồng đều trong thiết bị rồi đi ra ngoài. Thông thường trong một quy trình sản xuất, người ta thường bố trì từ hai vùng trở lên để tăng hiệu quả của quá trình tách ẩm. Ưu điểm của hệ thống này là tính linh động, ta dễ dàng điều khiển các thông số để phục vụ cho các quy trình và nguyên liệu khác nhau, ngoài ra còn đảm bảo các giá trị cảm quan và dinh dưỡng cho sản phẩm đặc biệt là đối với các sản phẩm rau quả. Hình 23: Một số sản phẩm sấy. Sấy buồng (cabinet dryer hay tray drier): Buồng sấy được cách nhiệt, trong đó có xếo những khay đục lỗ , vật liệu sấy sẽ được đặt trên khay với bề dày từ 2-6 cm. Không khí nóng sẽ được quạt thổi với vận tốc khoảng 0.5-5 m/s qua một hệ thống các ống dẫn và các tấm chắn để định hướng dòng không khí nóng chuyển động theo phương nằm ngang giữa các giá đựng vật liệu. Không khí nóng có thể được gia nhiệt thêm bằng các bộ phận đốt nóng trung gian đặt ở phía trên hay dọc thiết bị. Thiết bị này thường được sử dụng cho quy mô sản xuất nhỏ (khoảng 1-20 tấn/ ngày). Ưu điểm của thiết bị này là cấu tạo đơn giản nhưng nó có nhược điểm là vật liệu sấy không được đảo trộn đều trong quá trình sấy; quá trình truyền nhiệt không đều do những khay tiếp xúc trước với tác nhân sấy sẽ được gia nhiệt trong thời gian dài hơn, vì thế để khắc phục ta phải thường xuyên đổi vị trí các khay với nhau; quá trình không liên tục nên khi nạp vật liệu vào và tháo vật liệu ra tổn thất nhiệt lớn vì phải mở cửa phòng; điều kiện làm việc nặng nhọc không đảm bảo vệ sinh, khó kiểm tra quá trình. Hình 24: Thiết bị sấy xoài Hình 25: Khoai tây sấy Hình 26: Rau quả sấy Thiết bị sấy phun: Thiết bị này thường dùng để sấy các vật liệu dạng lỏng hoạt động theo nguyên tắc phun vật liệu lỏng thành bụi. Quá trình sấy xảy ra nhanh đến mức không kịp đốt nóng vật liệu đến giới hạn cho phép, sản phẩm thu được ở dạng bột mịn sau đó không cần nghiền như bột trái cây, sữa bột. Cường độ quá trình sấy trong các thiết bị sấy phun tỷ lệ thuận với bề mặt tiếp xúc giữa các hạt vật liệu với tác nhân sấy tức là phụ thuộc độ phân tán của vật liệu sấy được phun thành bụi. Người ta dùng một trong ba phương pháp sau đây để phun chất lỏng thành bụi: Ly tâm: cho chất lỏng rơi vào một đĩa quay nhanh 2000-5000 vòng/phút, dưới tác dụng của lực quán tính ly tâm do đĩa quay, chất lỏng bị văng ra thành những hạt nhỏ. Phương pháp này có thể phun chất lỏng nhớt hay huyền phù thành bụi (hạt nhỏ) Cơ khí: dùng những vòi phun trong đó chất lỏng được đẩy bằng bơm áp suất tới 200 at. Để phun đều người ta cấu tạo những vòi phun có đường kính nhỏ hơn 0.5 mm với lưu lượng lớn nhất là 100l/h. Vì vậy những loại này không thích hợp với chất lỏng nhớt và dung dịch huyền phù. Dùng khí nén: nhờ vòi phun trong đó chất lỏng được đẩy bằng khí nén với áp suất từ 2.5-3.5 at. Trong ba phương pháp trên thì ly tâm là hiệu quả nhất nhưng tiêu thụ năng lượng lớn hơn phương pháp cơ khí. Nguyên tắc hoạt động của máy sấy phun bằng ly tâm là: không khí được quạt hút vào bộ phận lọ khí để tách hết bụi bẩn rồi thổi vào caloriphe để gia nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu sau đó thổi vào phòng sấy, còn dung dịch được tạo bụi qua đĩa ly tâm. Tác nhân sấy và vật liệu sấy có thể đi cùng chiều hay ngược chiều. Các giọt chất lỏng tiếp xúc với tác nhân sấy có nhiệt độ cao (150-3000C) trong khoảng một vài giây để bay hơi hết ẩm tạo thành những hạt bột mịn rơi xuống phễu hình nón rồi được vít tải chuyển về kho chứa sản phẩm. Khí thải sẽ được dẫn vào hệ thống tách bụi cyclon, lọc túi rồi thải ra ngoài. Æ Ưu điểm: thời gian sấy nhanh; sản phẩm thu được dưới dạng bột mịn mà không cần nghiền. Nhờ sấy nhanh nên nhiệt độ của vật liệu không vượt quá nhiệt độ cho phép của nó mặc dù nhiệt độ của tác nhân sấy rất cao. Điều này rất thích hợp cho các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ. Æ Nhược điểm: kích thước phòng sấy lớn, vận tốc của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độ sấy (lượng ẩm bay hơi trong một 1m3 thiết bị trong một đơn vị thời gian) nhỏ (khoảng 2-25kg/m3h); tiêu tốn năng lượng lớn; có bộ phận phức tạp nhất là cơ cấu phun bụi và thu hồi bụi ở khí thải; chỉ thích hợp với sản phẩm không có lẫn tạp chất vì nếu không có thể gây nghẽn đầu phun. Hình 27: Thiết bị sấy phun Hình 28: Bột cà chua sấy phun Hình 29: các loại bột trái cây. Máy sấy sử dụng năng lượng mặt trời (solar drier) Quá trình tách nước sử dụng năng lượng mặt trời là một trong những cách truyền thống được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, hàng năm trên thế giới có khoảng 250 000 000 tấn lượng thực và rau trái được tách nước bằng năng lượng mặt trời. Tuy nhiên với cách làm truyền thống thì vật liệu sấy được phơi trên sân và thường xuyên đảo trộn cho tới khi đạt đến độ ẩm cần thiết, cách làm này không bảo vệ được sản phẩm khỏi một số tác nhân như bụi bặm, vi sinh vật, côn trùng… Thêm vào đó việc phơi sản phẩm như thế làm kéo dài thời gian sấy dễ dẫn đến sự thay đổi về mặt cấu trúc vật lý như sản phẩm sẽ bị khô, một số cấu tử hương và dinh dưỡng sẽ bị mất đi. Chính vì thế mà sản phẩm sẽ dễ bị hư hỏng trong quá trình bảo quản và thậm chí là không thể dùng làm thực phẩm cho con người. Do vậy người ta đã chế tạo ra một số thiết bị để khắc phục những nhược điểm trên nhưng vẫn tận dụng nguồn năng lượng mặt trời. Hình 30: Thiết bị solar-drier Thiết bị có dạng hình hộp chữ nhật có chiều dài 103 cm, rộng 100 cm, phía sau cao 76 cm và phía trước cao 50 cm được làm bằng các thanh thép. Xung quanh thành trong của thiết bị có các thanh đỡ để đặt các khay vật liệu sấy. Bên ngoài được bao bọc bởi lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 5cm. Một lớp tôn mạ kẽm được đặt phía trên lớp bông thủy tinh và được cố định phía dưới đáy hộp, lớp tôn này sau đó được sơn đen có tác dụng như lớp hấp thụ năng lượng năng lượng mặt trời. Bên trong đặt hai khay, khay dưới cách đáy 15 cm và khay trên cách khay dưới cũng 15 cm. Mặt trong được bọc lớp masonite có giấy nhôm dán phía ngoài để phản chiếu ánh nắng mặt trời từ các phía tăng hiệu quả hấp thu năng lượng của thiết bị. Phía trên cùng là một tấm kiếng trong suốt dày khoảng 4 mm, nghiêng khoảng 150 về phía Nam để hứng ánh sáng. Hai bên hệ thống có các cửa bản lề dùng để nhập và tháo sản phẩm. Phía trước và sau có lỗ để thông thoáng khí với độ mở khác nhau để điều chỉnh nhiệt độ. Toàn bộ hệ thống đặt trên bốn bánh xe nhỏ để dễ di chuyển. Æ Ưu điểm: tận dụng được nguồn năng lượng tự nhiên nên giúp giảm chi phí vận hành và đầu tư, không tốn nguyên liệu, không gây ô nhiễm môi trường. Æ Nhược điểm: phụ thuộc vào điều kiện thời tiết vì vậy thiết bị này chỉ thích hợp sử dụng vào mùa nắng ở các nước nhiệt đới. Bên cạnh đó để làm giảm sự biến đổi về mùi vị, cấu trúc và các giá trị dinh dưỡng của sản phẩm người ta thường kết hợp với quá trình hút chân không, đặc biệt là đối với các sản phẩm dễ bị oxi hóa hay nhạy cảm với nhiệt độ. Hình 31: Cà chua lát được phơi theo cách truyền thống và trong thiết bị solar-drier. THANH TRÙNG: Bản chất: Thực phẩm và nguyên liệu chế biến thực phẩm là môi trường giàu chất dinh dưỡng nên rất dễ nhiễm vi sinh vật. Chúng sử dụng chất dinh dưỡng để thực hiện quá trình trao đổi chất làm thay đổi thành phần hóa học, giá trị cảm quan của thực phẩm và sinh độc tố dẫn đến sản phẩm nhanh chóng bị hư hỏng. Thanh trùng, tiệt trùng là quá trình dùng nước nóng hoặc hơi nước để tiêu diệt hệ vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và ức chế quá trình sinh tổng hợp đốc tố của chúng đồng thời ức chế enzyme còn trong thực phẩm sau khi chế biến. Trong sản xuất công nghiệp, quá trình thanh trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ không lớn hơn 100oC. Khi đó, các vi sinh vật gây bệnh thường bị tiêu diệt. Tuy nhiên, trong thực phẩm thanh trùng có thể còn chứa một số tế bào hoặc bào tử của nhóm vi sinh vật ưa nhiệt và các enzyme bền nhiệt. Quá trình tiệt trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ lớn hơn 100oC. Nó tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh vật và vô hoạt không thuận nghịch những enzyme có trong thực phẩm. Yêu cầu đối với quá trình thanh trùng, tiệt trùng là đảm bảo an toàn về mặt vi sinh và vẩn giữ được tốt nhất giá trị dinh dưỡng cũng như cảm quan cho sản phẩm. Mục đích Thanh trùng, tiệt trùng được áp dụng phổ biến trong sản xuất đồ hộp rau, trái. Nó là một quá trình quan trọng có tác dụng quyết định đến khả năng bảo quản và chất lượng của thực phẩm. Bảo quản: Trong hầu hết các trường hợp, thanh trùng đều có mục đích bảo quản. Các hệ vi sinh vật trong đồ hộp rau, trái bao gồm vi khuẩn, nấm mốc và nấm men. Trong đó vi khuẩn là hệ vi sinh vật nguy hiểm nhất tiếp theo là nấm mốc (ít thấy trong đồ hộp). Một số loại vi khuẩn thường gặp trong đồ hộp rau, trái: B. mensentericus; B. subtilis; Clostridium sporogenes; Clostridium putrificum;… Nấm men: chủ yếu là Saccharomyces ellipsoides thường gặp trong đồ hộp rau quả có đường. Sự có mặt của các VSV là nguyên nhân chính gây hư hỏng đồ hộp. Dưới tác dụng của nhiệt độ trong quá trình thanh trùng, VSV sẽ bị tiêu diệt. Vì vậy, sản phẩm được bảo quản tốt hơn trong thời gian dài. Các enzyme bị ức chế sẽ không làm xấu màu của sản phẩm đặc biệt là các loại nước ép trái cây. Tăng khả năng thẩm thấu Trong chế biến đồ hộp rau, trái ngâm tẩm, dưới tác dụng của nhiệt độ thanh trùng, vận tốc khuếch tán của các phân tử chất hòa tan tăng lên đồng thời tăng thể tích mao quản của sản phẩm. Vì vậy, dung dịch rót dễ thẩm thấu vào rau, trái giúp rút ngắn thời gian chế biến. Chế biến Trong một số trường hợp, quá trình xử lý ở nhiệt độ cao còn có mục đích chế biến, làm chín sản phẩm. Nhiệt độ làm biến tính protein trong nguyên liệu tăng khả năng tiêu hóa. Tinh bột trong sản phẩm hút nước, trương nở, hồ hóa. Bên cạnh đó có nhiệt độ thúc đẩy một số phản ứng làm thay đổi thành phần hóa học của nguyên lệu tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Biến đổi của nguyên liệu Cũng như các quá trình xử lý nhiệt khác, nhiệt độ là yếu tố làm biến đổi rau, trái. Ngoài những biến đổi có lợi, nó còn gây ra một số ảnh hưởng không mong muốn. Giá trị dinh dưỡng: Vitamin và các thành phần mẫn cảm với nhiệt độ rất dễ bị mất mát ở nhiệt độ cao. Độ tổn thất vitamin C và caroten trong nước ép trái cây giảm xuống trong điều kiện kỵ khí. Thanh trùng ở nhiệt độ thấp trong thời gian dài tổn thất giá trị nhiều hơn chế độ thanh trùng HTST (high-tempereture short-time). Giá trị cảm quan: Các cấu tử mùi rất dễ bay hơi nên có thể bị mất mát khi thanh trùng. Các chất màu ít bị biến đổi hơn. Tuy nhiên, khi gia nhiệt chậm, giai đoạn đầu của quá trình gia nhệt có thể làm tăng phản ứng oxy hóa do enzyme xúc tác khi có mặt oxy làm xấu màu các loại nước ép trái cây. Đối với loại nước quả trong, chế độ thanh trùng có thể làm kết tủa các hợp chất keo giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Cấu trúc: Sự hồ hóa tinh bột, đông tụ protein dưới tác dụng nhiệt làm thay đổi cấu trúc sản phẩm. Xảy ra phản ứng thủy phân protopectin thành pectin hòa tan làm mềm cấu trúc rau, trái. Tuy nhiên nếu không kiểm soát tốt nhệt độ và thời gian xử lý sẽ làm sản phẩm mềm, nhũn quá mức dẫn đến mất cấu trúc mong muốn. Các yếu tố ảnh hưởng: Hệ vi sinh vật trong sản phẩm: Số lượng tế bào VSV trong sản phẩm sẽ ảnh hưởng đến việc chọn giá trị nhiệt độ và thời gian xử lý. Hàm lượng VSV ban đầu càng nhiều thì đòi hỏi nhiệt độ xử lý càng cao và thời gian càng dài để đạt hiệu quả. Thành phần các loài VSV cũng là vấn đề phải quan tâm. Để tiêu diệt các vi sinh vật chịu nhiệt như Bacillus, Clostridium… nhiệt độ xử lý phải lớn hơn 80oC mới đạt hiệu quả cao. Một số vi khuẩn có thể tồn tại trong sản phẩm dưới dạng bào tử. Để tiêu diệt chúng đòi hỏi nhiệt độ phải cao hơn nữa. Thành phần hóa học của rau, trái: Đối với các loại nước ép rau, trái và các sản phẩm đồ hộp dạng lỏng khác, việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian thanh trùng phụ thuộc vào giá trị pH của chúng. Nhóm thực phẩm có giá trị pH cao (pH > 4,5) để đạt được mức độ vô trùng công nghiệp cần phải chọn nhiệt độ xử lý trên 100oC. Ngược lại, với nhóm thực phẩm chua (pH < 4,5) nhiệt độ thanh trùng <100oC. Một số hợp chất hóa học trong thực phẩm có hệ số dẫn nhiệt khác nhau như đường, muối cũng ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng. Tính chất vật lý của thực phẩm: Đối với các sản phẩm dạng lòng (nước ép, nectar, puree rau, trái), trong quá trình xử lý nhiệt xuất hiện các dòng đối lưu nên quá trình truyền nhiệt nhanh và đạt hiệu quả hơn. Sự truyền nhiệt trong thực phẩm dạng rắn chủ yếu do dẫn nhiệt và một số sản phẩm có độ dẫn nhiệt kém nên thời gian gia nhiệt phải kéo dài. Phương pháp và thiết bị thanh trùng: Khi thanh trùng thực phẩm trong bao bì, các vấn đề như hình dạng, kích thước, vật liệu bao bì sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hệ số truyền nhiệt. Trong chế biến đồ hộp rau, trái bao bì có hình dạng cân đối làm xuất hiện các dòng đối lưu trong sản phẩm lỏng, từ đó quá trình truyền nhiệt diễn ra nhanh và hiệu quả hơn. Thanh trùng sản phẩm ngoài bao bì có thể rút ngắn thời gian xử lý. Tuy nhiên phương pháp này chỉ áp dụng cho loại sản phẩm dạng lỏng và sẽ được đóng trong bao bì giấy vô trùng. Chế độ thanh trùng, tiệt trùng: Việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian thanh trùng phụ thuộc vào các yếu tố nói trên. Nó ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lý và các giá trị dinh dưỡng cũng như cảm quan của thực phẩm. * Công thức thanh trùng đồ hộp: P(a – A – B – C)/T Trong đó: A: thời gian nâng nhiệt độ B: thời gian giữ nhiệt độ C: thời gian hạ nhiệt độ a: thời gian xả hơi nước P: áp suất đối kháng giúp hộp khỏi biến dạng T: nhiệt độ thanh trùng Thiết bị Thiết bị thanh trùng ngoài bao bì Xử lý sản phẩm dạng lỏng, sau đó rót trong điều kiện vô trùng vào bao bì giấy vô trùng (ví dụ bao bì tetrapak). Gồm có thiết bị thanh trùng gia nhiệt gián tiếp hay trực tiếp. Trong lĩnh vực chế biến rau, trái chủ yếu xử dụng các thiết bị gia nhiệt gián tiếp. Thiết bị dạng bảng mỏng. Thiết bị ống lồng ống. Thiết bị dạng ống có cánh khuấy. Thiết bị dạng bản mỏng: Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và được làm bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khuung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống đường vào và ra của thực phẩm và tác nhân gia nhiệt. Thực phẩm lần lượt đi qua các vùng gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Có thể bố trí để sản phẩm đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với sản phẩm đi vào ở vùng gia nhiệt. Thiết bị dạng bảng mỏng truyền nhiệt hiệu quả nhưng phạm vi ứng dụng hẹp. Nó chỉ thích hợp với những sản phẩm dạng lỏng có độ nhớt không cao (nước ép trái cây trong hoặc đục), không phù hợp với sản phẩm dạng huyền phù … Hình 32: Thiết bị dạng bảng mỏng Thiết bị dạng ống lồng ống: : Hình 33 : Thiết bị dạng ống Có hai dạng: Thiết bị gồm những ống hình trụ lồng vào nhau trong đó sản phẩm và tác nhân gia nhiệt đi trong các ống xen kẽ nhau. Thiết bị gồm một ống lớn và chùm ống nhỏ bên trong, sản phẩm đi trong những ống nhỏ và tác nhân gia nhiệt đi ngoài ống lớn. Tác nhân gia nhiệt và sản phẩm có thể đi cùng chiều hay ngược chiều nhau. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có thể sử dụng để thanh trùng hoặc tiệt trùng thực phẩm dạng huyền phù (nectar, puree). Kích thước tối đa các hạt của pha phân tán phụ thuộc vào ống dẫn trong hệ thống thiết bị. Tuy nhiên, sự truyền nhiệt trong thiết bị dạng ống kém hiệu quả hơn trong thiết bị dạng bảng mỏng. Thiết bị dạng ống có cánh khuấy: Hình 34: Thiết bị dạng ống có cánh khuấy Thiết bị gồm hai ống hình trụ đồng trục có đường kính khác nhau đặt lồng vào nhau. Trục là roto có gắn cánh khuấy và một số thanh chắn theo phương thẳng đứng. Thiết bị này thích hợp cho những thực phẩm dạng lỏng có độ nhớt cao (nước trái cây cô đặc) hay thực phẩm dạng huyền phù. Thực phẩm được bơm vào ống hình trụ bên trong từ phía đáy thiết bị và được thoái ra ở đỉnh. Ngược lại, tác nhân gia nhiệt được nạp vào từ đỉnh theo khoảng không gian giữa hai thân trụ và tháo ra phía gần đáy. Việc lựa chọn đường kính của roto phụ thuộc vào kích thước các hạt phân tán trong thực phẩm. Thông thường, người ta sử dụng roto có đường kính từ 50,8 – 127mm. Thiết bị thanh trùng trong bao bì: Thiết bị thanh trùng liên tục tunnel Hình 35 :Thiết bị thanh trùng tunnel Sản phẩm rau, trái đóng trong bao bì liên tục đi qua các vùng có nhiệt độ khác nhau tương ứng với các giai đoạn gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Nước ở mỗi vùng có nhiệt độ khác nhau và được thu hồi vào các bể riêng. Để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, nước ở vùng làm nguội có thể dùng để gia nhiệt sơ bộ cho sản phẩm. Loại thiết bị này hoạt động liên tục thích hợp với nhà máy có năng suất lớn. Ưu điểm của nó là sử dụng được cho nhiều loại bao bì khác nhau. Nhựợc điểm là không có sự đảo trộn cơ học nên hiệu quả truyền nhiệt không cao, thời gian xử lý dài. Nhiệt độ thanh trùng không cao <100oC Hình 36: Thiết bị thanh trùng tunnel Thiết bị thanh trùng, tiệt trùng gián đoạn Hình 37: Thiết bị đặt đứng Hình 38: Thiết bị nằm ngang Sản phẩm được nạp vào thiết bị trong các giỏ lưới. Tác nhân gia nhiệt có thể là nước được đun nóng hay hơi hoạt động ở các chế độ nhiệt độ khác nhau tùy sản phẩm. Nồi đun cách thủy có nhiệt độ nhỏ hơn 100oC dùng để thanh trùng. Sản phẩm được nạp vào thiết bị sau đó cho nước nóng vào và giữ nhiệt một thời gian. Khi thời gian thanh trùng đạt yêu cầu, nước nóng được tháo ra để cho nước lạnh vào làm nguội sản phẩm. Sản phẩm được lấy ra sau khi đã tháo nước lạnh. Thiết bị dùng hơi nước hoạt động trong điều kiện áp suất cao hơn áp suất khí quyển để tiệt trùng sản phẩm ở nhiệt độ cao. Sau khi cho thực phẩm vào và đóng kín thiết bị. Hơi nước được nạp vào đến áp suất yêu cầu. Sau thời gian tiệt trùng, không khí lạnh được cho vào để tạo áp suất đối kháng tránh hiện tượng biến dạng hộp rồi xả hơi từ từ. Nước lạnh được cho vào để làm nguội thực phẩm. Sau khi tháo nước lạnh, sản phẩm được lấy ra và làm khô. Một số sản phẩm có qua thanh trùng: Hình 39: Một số sản phẩm CÔ ĐẶC: Giới thiệu chung: Cô đặc là quá trình tách nước ra khỏi nguyên liệu dạng lỏng. Đây là quá trình có nhiều ứng dụng trong chế biến thực phẩm. Cô đặc khác với quá trình tách nước (dehydration), dựa trên sự khác nhau về hàm lượng cuối cùng có trong sản phẩm và tính chất của sản phẩm. Nhìn chung, sản phẩm cô đặc vẫn ở trạng thái lỏng, trong khi sấy tạo ra các sản phẩm rắn hay bán rắn với hàm lượng nước thấp. Nguyên liệu đầu vào của quá trình: thực phẩm dạng lỏng. Tính chất của sản phẩm đầu ra: hàm lượng nước thông thường trên 20- 30 %, sản phẩm vẫn còn ở dạng lỏng. Thực phẩm cô đặc có hàm lượng chất khô cao do đó tăng thời gian bảo quản sản phẩm, tăng giá trị dinh dưỡng. Thêm vào đó là việc giảm chi phí năng lượng cho vận chuyển. Tăng hiệu quả của các quá trình tiếp theo trong quy trình sản xuất đối với trường hợp cô đặc có mục đích công nghệ là chế biến. Một số kỹ thuật có thể dùng trong cô đặc thực phẩm dạng lỏng ở quy mô công nghiệp như cô đặc bốc hơi, cô đặc kết tinh và cô đặc dùng membrane. Cô đặc kết tinh là một kỹ thuật được phát triển từ một số thập kỷ qua mặc dù phạm vi ứng dụng của nó trong thực phẩm còn hạn chế. Cô đặc bốc hơi liên quan đến việc tách nước bằng bay hơi. Đây là phương pháp được ứng dụng nhiều trong thực phẩm. Úng dụng đầu tiên là để cô đặc nước ép trái cây (nước cam), nước ép rau trái (paste tomatoes, purees), và sản phẩm từ sữa. Nó cũng được ứng dụng cô đặc dung dịch đường và muối trong tinh chế, và để sản xuất kẹo cứng từ syrup đường nồng độ cao. Trong sản xuất jam và jelly, nước trái cây có đường hoặc puree để tăng tính ổn định trong thời gian bảo quản, ức chế sự phát triển của vi sinh vật và đem lại cấu trúc như mong muốn. Cô đặc bằng membrane là kỹ thuật đang được phát triển nhanh chóng. Cơ sở của quá trình là sự khác nhau trong khả năng thấm qua được lỗ màng do sự khác nhau về kích thước phân tử. Những phân tử nhỏ hơn chiu qua màng dễ dàng hơn, cho phép quá trình phân chia xảy ra. Bởi vì nước là phân tử nhỏ nhất trong thực phẩm nên quá trình phân chia dễ dàng thực hiện được.. Hình 40: Cô đặc bằng membrane Cô đặc kết tinh là một kỹ thuật liên quan khá mới. Nước được kết tinh một phần để tạo ra các tinh thể đá pha trộn trong dung dịch. Phân riêng các tinh thể đá được thực hiện bằng kỹ thuật rửa (washing technique). Ứng dụng hiện tại của cô đặc kết tinh được giới hạn trong nước ép quả, coffee, dịch trích trà, bia. Ứng dụng của nó bị giới hạn nguyên nhân là do giá thành quá cao. Nên chỉ những sản phẩm có yêu cầu cao về giá trị dinh dưỡng, mùi vị mới là ứng cử viên của phương pháp này. Ở đây trong phạm vi của quá trình xử lý nhiệt ta xét hai quá trình cô đặc kết tinh và cô đặc bốc hơi. Cô đặc bốc hơi: Người ta tạo chân không trong thiết bị cô đặc để giảm nhiệt độ bốc hơi của nước. Do đó làm giảm tổn thất các cấu tử nhạy cảm với nhiệt độ, và những biến đổi không mong muốn