Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất shortening năng suất 3000 tấn/ năm

oặc phun lạnh. Shortening bột sấy phun là shortening hydro hóa không hoàn toàn được bao ngoài tan bằng vật liệu tan trong nước. Shortening có thể có thể được đồng hóa trong dung dịch với một vài các chất mang khác nhau như sữa gầy, syrup từ bắp, caseinnate natri, soy isolate. Hàm lượng chất béo trong dạng shortening này dao động từ 50 – 80%. Shortening dạng bột sấy phun được dùng trong hỗn hợp chuẩn bị trong khi trộn với những thành phần dạng khô khác. 1.3.2.Phân loại theo mục đích sử dụng[6],[11] 1.3.2.1.Shortening đa năng (all-purpuse shortening)[6],[11] - Shortening đa năng có nhiệt độ nóng chảy cao, thường có hàm lượng trans acid béo cao vì được sản xuất từ dầu hydro hóa một phần. Để làm giảm hàm lượng trans acid béo nên giảm hàm lượng dầu thực vật, tăng hàm lượng RBD và palm stearin.[11] Tính chất của shortening đa năng ở một nhiệt độ bất kỳ phụ thuộc vào hàm lượng chất béo rắn ở nhiệt độ đó. Yêu cầu của shortening là không được quá cứng ở 10- 16,50C và không được quá xốp ở 32,2 – 37,80C. Nguyên liệu sản xuất shortening đa năng thường sử dụng dầu bông hydro hóa hoàn toàn , mỡ bò, dầu cọ có SFI = 15-25.[11] - Các bước cơ bản để sản xuất shortening đa năng: các bước tương tự như sản suất shortening bán rắn dẻo với nhiệt độ kết tinh chất béo 15,6 – 21,10C và nhiệt độ ủ 26,70C. [11] - Gồm 2 loại: một loại có bổ sung chất nhũ hóa, một loại không bổ sung chất nhũ hóa.[6] Shortening không bổ sung chất nhũ hóa thường được sử dụng trong sản xuất bánh quy ngọt, bánh quy giòn và dùng để chiên. Shortening có bổ sung chất nhũ hóa thường sử dụng trong các sản phẩm nướng, làm icing, nhân bánh, dùng để chiên sâu. Hàm lượng chất tạo nhũ sử dụng từ 2 – 8% nguyên liệu sản xuất shortening. Nguyên liệu dùng để sản xuất loại shortening này dầu hydro hóa một phần có chỉ số iod trong khoảng 65 – 80 hoặc hỗn hợp dầu hydro hóa hoàn toàn có có SFI và chỉ số iod thấp với 10% chất béo bão hòa mạch dài hoặc dầu nành hydro hóa hoàn toàn. Bảng1.3 : Thành phần sản xuất All purpose shortening[6] Mỡ bò 65,6% Dầu bông 21,9% Monoglyceride và diglyceride 6,2% Triglycerol monostearate 4% Lecithin 1% Polyoxyethylene(20) sorbitan monostearate 1,3% 1.3.2.2.Shortening lỏng (Fluid shortening) đã trình bày ở trên. 1.3.2.3.Shortening dành cho bánh ngọt( cake shortening)[6] - Shortening được bổ sung vào bánh sẽ giúp cho việc phối khí trong khối bột nhào tốt. Nếu bột nhào chứa nhiều lộ khí nhỏ thì sản phẩm bánh sẽ có thể tích lớn và bề mặt mịn, nếu bột nhào có lỗ khí lớn và ít thì bánh sẽ có thể tích nhỏ và bề mặt thô. - Nguyên liệu để sản xuất shortening này là hỗn hợp dầu nành basestock và dầu bông harstock (hydro hóa một phần hoặc hoàn toàn), chất nhũ hóa ( mono polysorbate 60, natri stearoyl lactylate). Monoglyceride bão hòa dùng trong bánh ngọt sẽ tạo phức hợp với amylase của tinh bột sẽ làm ruột bánh xốp hơn và bảo quản lâu hơn. Bảng 1.4 : Thành phần sản xuất cake shortening[6] Triglyceride lỏng 80-90% Triglyceride rắn 0,5-4% Monoglyceride và diglyceride 0-3% Ester propylene glycol và acid béo 8-16% Ester của polyoxyethyelene glycol và acid béo 0,1-2% Lecithin 0-5% Ester của đường mía và acid béo 0-5% Ester của glyceryl lactic và acid béo 0-5% 1.3.2.4.Shortening dùng trong lớp kem phủ lên bánh (icing shortening)[6] - Icing gồm đường, nước và shortening ( >40%). - Nguyên liệu sản xuất là dùng chất béo có nhiệt độ nóng chảy cao để bền trong khoảng nhiệt độ rộng, sử dụng thêm chất chũ hóa (mono-di-glyceride 2-4% shortening) để tăng khả năng giữ khí và tính ổn định, polysorbate hoặc polyglycerolester để cải thiện tính chất tan chảy trong miệng của icing shortening. 1.3.2.5.Shortening làm lớp nhân giữa các lớp bánh(filler fat shortening)[6] - Shortening này được sử dụng trong bánh nướng, lớp kẹp giữa 2 miếng bánh quy ngọt. Yêu cầu của shortening này là cần khá cứng vững để chống giữ cho sự dễ vỡ của bánh qui ngọt và đảm bảo shortening không bị gãy và bị ép ra ngoài khi bị nén hoặc bị bẻ, có lượng chất béo rắn cao ở nhiệt độ thường để nó không bị trượt khi ăn bánh, chất béo phải được nóng chảy hoàn toàn trong miệng để không làm giảm cảm giác “waxy”. - Shortneing loại này được coi là tốt khi có độ dẻo thấp với SFC cao ở nhiệt độ thấp và có độ dẻo thấp với SFC=0 ở 400C, ổn định ở nhiệt độ cao mà không rỉ dầu hoặc bị dính. - Shortening này có thành phần chứa chất béo hydro hóa không hoàn toàn với một lượng cao các acid béo 18-C và dầu thực vật (dầu dừa, dầu cọ) với tỷ lệ acid lauric cao theo tỉ lệ 40-60, chất nhũ hóa 1-5% (ester của polyglycerol với acid beo cao phân tử). 1.3.2.6.Shortening dùng cho bánh mì (bread shortening)[6] - Shortening này có dạng bán rắn, có độ dẻo rộng ở nhiệt độ phòng. Shortening thường bổ sung vào bánh mì với hàm lượng 3% so với khối lượng bộ nhào bánh mì với tác dụng tạo độ trơn khi nhào bột và tăng khả năng giữ khí của bột nhào. Nhiều chất béo quá sẽ cản trở việc tăng thể tích sản phẩm. Bảng 1.5: Thành phần sản xuất bread shortening[6] Hỗn hợp dầu nành(85%) và dầu bông(15%) hydro hóa một phần (I.V=75) 93,5% Monoglyceride 4,2% Propylene glycol monostearate 1,8% Polyoxyethylene(20), sorbitan monostearate(pH 7.0) 0,5% 1.3.2.7.Shortening dùng dể chiên (frying shortening)[6] - Shortening tốt là phải có mùi vị ổn định, bền khi chiên, bền oxy hóa, có điểm bốc khói cao. Dầu chứa lượng acid linoleic cao sẽ không dùng để sản xuất lọai shortening này (dầu nành chưa hydro hóa) vì sẽ dễ bị oxy hóa khi chiên ở nhiệt độ cao làm tăng chỉ số peroxide kéo theo thời gian sử dụng sản phẩm giảm. - Các yếu tố ảnh hưởng đến shortening chiên: loại thực phẩm (hàm ẩm), lọai quá trình chiên, điều kiện vận hành quá trình chiên (O2, ẩm, nhiệt độ, mức độ không bão hòa của chất béo trong shortening, số lần shortening sử dụng. - Nguồn dầu để sản xuất: dầu bắp, dầu hướng dương, dầu bông. 1.3.2.8.Shortening dùng trong pie-crust (Pie- crust shortening)[6] - Chức năng của shortening khi sử dụng là tạo sự thoáng khí (aeration), độ trơn( lubricity), làm mềm, giòn nhưng không ảnh hưởng đến tính chất hấp phụ nước của bột mì. - Nguyên liệu sản xuất :chất béo từ mỡ heo được hydro hóa hoặc không hydro hóa. - Trong piecrust chứa một lượng shortening khoảng 35-45% lượng chất khô. 1.3.2.9.Pastry shortening[6] - Chất béo trong pastry cần có cấu trúc bậc cao với hình đạng tinh thể có thể đáp ứng yêu cầu khả năng giữ ẩm trong điều kiện bị đẩy ra phía trên bột nhào. Lực cắt tạo ra trong khuynh hướng đẩy sẽ làm phá vỡ hệ nhũ tương chất béo / nước. Trong puff-pastry, shortening được làm thành lớp giữa những miếng bột nhào, shortening không được trộn vào bột nhào nhưng được đặt trên lớp bột nhào và gấp lại tạo nhiều lớp bột xen kẽ. Chất béo giúp các lớp bột tách rời. - Nguyên liệu sản xuất loại shortening này là hỗn hợp 70% primesteam lard( được tạo do bơm hơi nước nóng trong suốt quá trình lấy chất béo từ mỡ heo) và 30% dầu nành hydro hóa ( IV=82, nhiệt độ nóng chảy =26,70C) 1.3.2.10.Chất béo trong sản xuất kẹo (confectioner’s fat)[6] - Chất béo lọai này cần có độ dẻo thấp, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất kẹo và các sản phẩm sữa. Quá trình sản xuất chất béo cho kẹo gồm quá trình chuyển nội ester giữa chất béo giàu lauric ( dầu cọ, dầu dừa …)và một hoặc nhiều ester của monohydric alcohol và acid béo có 12,14,16 carbon. 1.3.2.11.Shortening khô ( Dry shortening)[6] - Shortening này được chia làm 3 loại: dạng viên, bột, dạng free flowing starch-shortening. Shortneing dạng viên có nhân là chất béo mềm , được bao quanh bởi lớp vỏ áo bằng chấ béo cứng. Shortneing dạng này rất dễ bảo quản và phân phối. Shortening dạng bột được sản xuất bằng cách trộn chất béo với vi tinh thể cellulose và protein hòa tan trong nước tạo hệ nhũ tương và sau đó sấy phun. Free flowing starch – shortening được ứng dụng trong bột nhào làm bánh ngọt, bánh qui, pie crust. - Sau khi trộn shortening vào bề mặt sản phẩm sẽ khô khi sờ vào và không bị rỉ chất béo ra ngoài. Bảng 1.6: SFC của các loại shortening[6] Loại shortening Hàm lượng chất béo rắn tại một số nhiệt độ( %) 100C 21.10C 26.70C 33.30C 37.80C 400C All purpose shortening 23 19 - 14 - 11 26 19 - 13 - 7 Icing shortening 34 28 27 22 18 - Pie crust shortening 23 20 18 12 - 4 Fluid shortening 8 8 - 7 - 6 Frying fats 42 29 - 13 - 3 Filler fat 44 30 25 13 - 2.5 Puff pastry 26 24 23 22 21 - 1.4.CHỈ TIÊU CHUNG CHO SẢN PHẨM SHORTENING Chỉ tiêu Shortening (TCVN 6048:1995) Cảm quan Màu sắc Mùi vị Trạng thái Tạp chất Màu trắng, trắng ngà Không có vị lạ Dạng bán rắn, mịn Không có tạp chất lạ Hoá lý Độ ẩm, % Hàm lượng lipid, % Chỉ số AV Chỉ số PV Chỉ số IV( Wijs) Hàm lượng acid béo tự do, % Nhiệt độ nóng chảy Phản ứng Kracing < 0,1 > 96 < 0,3 < 5 < 70 <0,1 30 – 520C Không có Vi sinh Số vi khuẩn hiếu khí Coliform £ 104 cfu/g £10 cfu/g sp 1.5. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY - Địa điểm được chọn để xây dựng nhà máy là khu công nghiệp Phú Mỹ I, thị trấn Phú Mỹ, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Chúng tôi chọn địa điểm trên là do nó đã đáp ứng được các điều kiện sau: Quy mô khu công nghiệp - Khu công nghiệp Phú Mỹ I là một trong những khu công nghiệp có diện tích xây dựng lớn, vốn đầu tư cơ sở hạ tầng lớn, và là khu công nghiệp thu hút được nhiều nhà đầu với nhiều dự án lớn. - Tổng diện tích là 79,14 ha - Tổng vốn đầu tư: 1070,33 tỉ đồng. Điều kiện về giao thông vận tải - Hệ thống giao thông của khu công nghiệp đươc gắn liền với giao thông khu vực cả đường bộ lẫn đường thủy nhất là hệ thống cảng trong cảng nhóm 5 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt. - Cự ly với các trung tâm kinh tế và giao thông khu vực: + Cách thành phố Hồ Chí Minh và sân bay Tân Sơn Nhất 75 km. + Cách thành phố Vũng Tàu và sân bay Vũng Tàu 40 km. + Đông giáp Quốc lộ 51, tây giáp Cảng Bà Rịa Serece và hệ thống cảng tổng hợp Thị Vải. - Sắp tới sẽ tiến hành xây dựng hệ thống đường sắt nối các khu công nghiệp Bà Rịa – Vũng Tàu với các tỉnh thành lân cận tạo mạng lưới giao thông xuyên suốt. - Với những điều kiện thân lợi về giao thông trên thì việc vận chuyển nguyên liệu tới nhà máy và vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ sẽ rất dễ dàng. Điều kiện về cơ sở hạ tầng - Khu công nghiệp được đầu tư tốt về cơ sở hạ tầng bao gồm: hệ thống cấp thóat nước, hệ thống đường giao thông nội bộ và mạng lước điện trong tòan khu, hệ thống xử lý chất thải công nghiệp, hệ thống liên lạc viễn thông, hệ thống phòng cháy chữa cháy,nhà điều hành và các công trình phụ trợ khác, với điều kiện thuận lợi này sẽ giúp chúng tôi tiết kiệm được chi phí xây dựng ban đầu cũng như sự phát triển trong tương lai. Điều kiện về điện, nước - Hệ thống cung cấp nước: Khu công nghiệp đã được đầu tư mạng cấp nước hoàn chỉnh với hai đơn vị cung cấp nước cùng phục vụ là Công ty cổ phần cấp nước Phú Mỹ và Xí nghiệp cấp nước Tóc Tiên cùng hòa mạng cung cấp nên khả năng cấp nước là rất lớn và chất lượng nước luôn luôn được đảm bảo, định kỳ cơ quan quản lý khu công nghiệp phối hợp với cơ quan hữu quan lấy mẫu kiểm nghiệm. - Hệ thống cấp điện: Khu công nhiệp được cung cấp diện với đường dây 22KV do trung tâm điện lực Phú Mỹ cung cấp. Hiện nay hệt thống lưới điện trung thế đã được đầu tư đến chân hàng rào nhà đầu tư, riêng đường day cao thế 110 sẽ dầu tư khi nhà đầu tư yêu cầu. Điều kiện về lực lượng lao động - Khu công nghiệp nằm trong cụm khu công nghiệp lớn nên thu hút được rất nhiều lao động . Điều kiện về thị trường - Nhà máy nằm gần với các thị trường lớn như thành phố Hồ chí Minh, các tỉnh miền Tây Nam Bộ và Đông Nam Bộ nên vấn đề tiêu thụ sản phẩm là khá dễ dàng. CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SHORTENING 2.1. MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SHORTENING 2.1.1.Quy trình sản xuất shortening dạng bán rắn (plasticized shortening)[21] Tác nhân gia nhiệt Các loại dầu tinh luyện, chất nhũ hóa Phối liệu 600C Bơm trộn Làm lạnh Nhồi nhuyễn Ủ Đóng gói Shortening Khí N2 ( 13% khối lượng khối nguyên liệu) T= 26,70C, t = 48 giờ Nước ra T = 180C t = 1 phút Bao bì Nóng chảy 700C Phần dư T = 200C t = 3 phút 2.1.2. Quy trình sản xuất shortening dạng lỏng (liquid shortening)[11] Các loại dầu tinh luyện, chất nhũ hóa Phối liệu (62–660C) t= 1 giờ T=62-660C Bài khí tĩnh P =20 bar T=15,6-21,60C Rót sản phẩm Nhồi nhuyễn Làm lạnh Bơm trộn t = 1 giờ T=26,7-32,20C Bao bì Phối liệu (68–740C) Bài khí tĩnh Nhồi nhuyễn Làm lạnh Bơm trộn Bao bì t= 1 giờ T=68-740C P =17 - 20 bar T=36-380C T=26,7-32,20C Làm lạnh Nhồi nhuyễn Rót sản phẩm Shortening P =17 - 20 bar T=20-220C t = 4 -12 giờ T=26,7-32,20C A B A: quy trình áp dụng cho nguồn nguyên liệu có hàm lượng chất béo rắn (hardfat) dưới 5%. B: quy trình áp dụng cho nguồn nguyên liệu có hàm lượng chất béo rắn (hardfat) cao hơn 5% . 2.2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.2.1.Phối liệu [21],[8][14] Mục đích: Chế biến và bảo quản - Chế biến: phối trộn các loại dầu khác nhau và chất nhũ hóa tạo nên hệ nhũ tương đồng nhất. - Bảo quản : chất bảo quản được bổ sung vào như BHA, BHT… chống oxi hóa đa dạng hóa sản phẩm Thực hiện: tùy theo từng loại shortening cần sản xuất và yêu cầu chức năng mong muốn có ở shortening mà ta có các công thức phối trộn khác nhau. Một số công thức phối trộn cụ thể của một số sản phẩm shortening. Shortening lỏng[14] Nguyên liệu Thành phần (%) Dầu nành tinh luyện 84,2 Monoglyceride và diglyceride 6 Ethoxylated mono-diglyceride 4,9 Sodium stearin -2- lactylate 4,9 Pastry shortening[8] Nguyên liệu Thành phần(%) Primesteam lard 70 Dầu nành đã được hydro hóa(IV=82) 30 Shortening đa năng[21] Thành phần nguyên liệu Phần trăm khối lượng(%) Dầu nành 35 Dầu palm stearin 30 Dầu RBD palm 20 Dầu palm olein 13 Monoglyceride và diglyceride 1,99 TBHQ 0,01 Mỗi công thức phối trộn khác nhau sẽ tạo ra các thành phần triglyceride khác nhau do đó trong quá trình kết tinh sẽ có khuynh hướng tạo ra các tinh thể khác nhau, và sự tạo thành tinh thể này sẽ ảnh hưởng đến tính chất và chất lượng sản phẩm shortening sau này. Do đó tùy theo từng công thức phối trộn mà ta có chế độ xử lý khác nhau cho các công đoạn sau. - Các chất béo sẽ được bơm vào bồn khuấy trộn lần lượt theo thứ tự các chất béo có nhiệt độ nóng chảy thấp vào trước sau đó mới cho chất béo có nhiệt độ nóng chảy cao, cuối cùng sẽ cho các phụ gia cần thiết như chất nhũ hóa, chất chống oxy hóa… tan trong dầu. - Nhiệt độ của bồn khuấy trộn cần phải giữ ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của chất béo có nhiệt độ nóng chảy cao nhất khoảng 50C. Ở nhiệt độ này sẽ giúp giảm độ nhớt của hỗn hợp chất béo để dễ dàng vận chuyển chất béo từ bồn khuấy trộn vào thiết bị làm lạnh và dễ bơm khí N2 vào hỗn hợp chất béo. Biến đổi - Vật lý : thay đổi kích thước các cấu tử, sự phân bố đồng đều các cấu tử trong hỗn hợp, sự thay đổi nhiệt độ, thể tích, độ nhớt. - Hóa học : không có biến đổi gì đáng kể. - Hoá lý : sự thay đổi bề mặt tiếp xúc pha tạo thành nhũ tương bền. Thiết bị: bồn khuấy trộn là một thiết bị hình trụ làm bằng thép không rỉ bên trong có cánh khuấy với motor cánh khuấy gắn trên đỉnh thiết bị, bên ngoài có thiết bị có lớp vỏ áo bao bọc để điều chỉnh nhiệt độ bên trong bồn khuấy trộn. Tác nhân gia nhiệt ở đây ta sử dụng là nước nóng. Thông số công nghệ - Thời gian khuấy trộn: 20 phút.[11] - Nhiệt độ tùy thuộc vào hỗn hợp chất béo. Thường 600C. Hình2.1:Bồn phối liệu 2.2.2.Bơm trộn[11],[21] Mục đích[11] - Hút hỗn hợp chất béo từ bồn phối trộn vào thiết bị kết tinh chất béo và nạp đều khí N2 vào hỗn hợp chất béo. - Khí N2 được bơm vào nhằm tạo cho sản phẩm có màu trắng, bề mặt sáng bóng, dễ bao gói, tăng tính đồng nhất và thể tích cho sản phẩm, làm giảm hàm lượng calo và chất béo hấp thu trong mỗi lần ăn shortening. Thực hiện[11] - Sau khi hỗn hợp chất béo được phối liệu xong, chúng sẽ bị bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt để làm lạnh. Trên đường hút của bơm, khí N2 sẽ được bơm vào với các hàm lượng khác nhau tùy thuộc vào loại shortening sản xuất. - Shortening làm hoàn toàn từ dầu thực vật thì hàm lượng N2 bơm vào khoảng 13% ± 1%. - Shortening làm từ hỗn hợp chất béo từ dầu thực vật và mỡ động vật thì hàm lượng N2 bơm vào 18% - 25%. Hình 2.2: Bơm bánh răng Biến đổi - Vật lý: nhiệt độ hỗn hợp tăng do sự bơm trộn. - Hóa lý: sự phân bố của pha khí N2 vào hỗn hợp nhũ tương. Thiết bị: thiết bị sử dụng ở đây là bơm bánh răng hoặc bơm pittong với sự trang bị thiết bị nạp khí N2 Bơm pittong[21] Ưu điểm - Đạt tiêu chuẩn về an toàn vệ sinh: thiết bị thỏa mãn tất cả các yêu cầu nghiêm khác về vệ sinh thực phẩm. Tất cả bộ phận tiếp xúc với thực phẩm đều bao bọc bằng thép không gỉ AISI316. - Độ ồn thấp: mỗi bơm được đặt trên bệ đỡ có khả năng chống rung động. Động cơ được bảo vệ bởi lớp bao bọc bằng thép không gỉ giúp cô lập tiếng ồn đến mức thấp nhất. - Vận hành đơn giản và dễ bảo dưỡng Đặc điểm chung Năng suất: 115-10620 ltr/ h với tần số 50Hz Van: hình nón hoặc van bi Đường kính pittong: 10/15/55/60/68 mm Aùo suất làm việc: 120 bar Vật liệu: bộ phận tiếp xúc với sản phẩm làm bằng thép không gỉ AISI 316 Đường hút: 25/76.1 mm Đường đẩy: 12/25/32/44.5 mm Mức độ ồn: 76dB Stroke:35/80/100 mm Tốc độ quay: 75/109-75/171-265 ở tần số 50Hz Trọng lượng: 140-1825 kg. Thông số kỹ thuật[ 21] Loại P-3-10/35 P-3-15/35 P-3-55/80 P-3-68/80 P-3-68/100 Năng suất ở tần số 50Hz (ltr/h) - bánh răng 1 - bánh răng 2 - bánh răng 3 115 255 2475 3600 2900 4200 4795 7000 10625 Vận tốc (rpm) - bánh răng 1 - bánh răng 2 - bánh răng 3 265 265 75 109 75 109 17 111 171 Năng suất ở tần số 80 Hz (ltr/h) - bánh răng 1 - bánh răng 2 - bánh răng 3 175 380 3960 5760 4640 6720 7670 11200 17000 Motor(kW) 1.5 1.5 11-22 11-22 18.5-55 Aùp suất làm việc (bar) 120 120 120 120 120 Aùp suất thiết kế( bar) 160 160 160 160 160 Độ ồn(dB) 76 76 76 76 76 Đường kính pittong(mm) 10 15 55 60 68 Đường hút(mm) 25 25 76.1 76.1 76.1 Đường đẩy(mm) 12/25 12/25 32/44.5 32/44.5 32/44.5 Van Hình nón/bi Hình nón/bi Hình nón/bi Hình nón/bi Hình nón/bi Trọng lượng (kg) 140 140 1300 1400 1800 Hình 2.3: Bơm pittong 2.2.3.Làm lạnh[21],[5],[6],[26],[9],[15] Mục đích: chế biến làm giảm nhanh nhiệt độ của hỗn hợp hệ nhũ tương đến nhiệt độ kết tinh làm cho hệ nhũ tương đông đặc nhanh, tăng độ mịn bóng cho sản phẩm.[6] Thực hiện: hỗn hợp chất béo sau khi nạp khí N2 sẽ được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt. Hỗn hợp chất néo sẽ đi vào khoảng không gian giữa trục quay và vỏ áo làm lạnh bên ngoài. Khi hỗn hợp nhũ tương tiếp xúc với bề mặt làm lạnh, tác nhân lạnh sẽ lấy nhiệt của hỗn hợp nhũ tương làm nhiệt độ của hỗn hợp sẽ giảm nhanh đến nhiệt độ kết tinh của chất chéo, các phân tử chất béo nhanh chóng kết tinh và bám trên bề mặt truyền nhiệt. Sau đó hệ thống dao cạo của thiết bị sẽ cạo sạch lớp chất béo kết tinh . Quá trình kết tinh chất béo và cạo sạch chất béo kết tinh được tiếp tục lặp đi lặp lại cho đến khi hỗn hợp đạt được trạng kết tinh được một nửa thì hỗn hợp sẽ được đưa qua thiết bị nhồi nhuyễn để hoàn thành quá trình kết tinh.[26] Biến đổi: - Vật lý : nhiệt độ hệ nhũ tương giảm, độ đặc tăng. - Hóa học : không có biến đổi gì đáng kể. - Hoá lý : xảy ra hiện tượng chất béo kết tinh làm hỗn hợp chuyển từ pha lỏng sang dạng bán rắn. Sự kết tinh chất béo[5],[21],[6][15],[9] Cấu trúc tinh thể của chất béo[9],[15] - Trong quá trình làm lạnh, chất béo có khuynh hướng kết tinh tạo nhiều dạng tinh thể khác nhau với các điểm nóng chảy khác nhau. Quá trình kết tinh thường trải qua 2 giai đoạn. Trong hỗn hợp chất béo, triacylglycerol có nhiệt độ nóng chảy cao sẽ được ưu tiên kết tinh trước ở mọi nhiệt độ. Tinh thể triacylglycerol có nhiệt độ nóng chảy cao kết tinh trước sẽ là những mầm tinh thể cho sự tái kết tinh của triacylglycerol có nhiệt độ nóng chảy thấp. Nhưng trong giai đoạn này cũng đồng thời sự hòa tan của các tinh thể hình thành gây ra bởi triacylglycerol.[9] - Trong quá trình làm lạnh, đầu tiên tinh thể hình thành dạng kim và tách ra khỏi các chất béo trong hỗn hợp, sau đó tinh thể phát triển thành dạng hình cầu. Những tinh thể hình cầu này sẽ liên kết lại với nhau tạo thành những đám khối nhỏ, những khối này sẽ liên kết lại với nhau thông qua cầu nối là chất lỏng hoặc chất bán rắn trong dầu lỏng không kết tinh còn lại để tạo thành mạng không gian ba chiều giúp tạo nên tính chất mềm dẻo của chất béo.[15] - Ba dạng tinh thể cơ bản của chất béo kết tinh là a, b, b’ và sự chuyển hóa giữa các tinh thể này diễn ra theo thứ tự a® b’® b. Sự chuyển hóa từ dạng tinh thể này sang tinh thể kia có thể diễn ra ở trạng thái rắn mà không cần qua nóng chảy. Khi làm lạnh hỗn hợp nóng chảy, tinh thể a sẽ được hình thành nhưng tinh thể này không bền. Sau đó dưới tác dụng của quá trình làm lạnh và nhào trộn tiếp theo thì tinh thể a sẽ bắt đầu chuyển hóa thành tinh thể tinh thể b’, và dạng b’sẽ chuyển hóa chậm thành dạng b nếu thời gian quá trình bảo quản sản phẩm kéo dài và khi sản phẩm chưa đạt được trạng thái ổn định của tinh thể b’. Trong đó b có điểm nóng chảy cao hơn b’. Đối với sản phẩm shortening dạng bán rắn dẻo thì chất béo tồn tại ở dạng b’thích hợp hơn vì cấu trúc nhỏ, dễ chảy lỏng khi cho vào miệng, tạo bề mặt bóng láng cho sản phẩm, tăng khả năng giữ khí, tăng khả năng đánh cream. Nếu sản phẩm shortening có chứa nhiều tinh thể dạng b sẽ làm cho bề mặt sản phẩm bị lợn cợn, giữ khí kém. Vì vậy người ta mong muốn lựa chọn các dầu đem đi phối trộn sao cho tinh thể b’ được hình thành nhiều nhất. Trong khi đó shortening lỏng thì lại mong muốn chất béo kết tinh nhiều ở dạng b vì có kích thước tinh thể lớn nên dễ tạo dạng huyền phù đặc trưng cho loại sản phẩm này. - Thời gian của sự chuyển hóa từ một dạng tinh thể này thành dạng tinh thể khác phụ thuộc vào thành phần của triglyceride và sự hiện diện của diglyceride trong hỗn hợp chất béo. Tốc độ chuyển hóa tăng lên khi nhiệt độ bị thay đổi. Khuynh hướng tạo tinh thể phụ thuộc vào hàm lượng acid palmitic và sự phân bố trong p