Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất bánh snack năng suất 1800 tấn nguyên liệu năm (link full bản vẽ trang cuối)

Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà LỜI GIỚI THIỆU Các loại sản phẩm snack đã xuất hiện từ lâu và thu hút rất nhiều người tiêu dùng, nhất là trẻ em và thanh thiếu niên. Loại thức ăn này không được dùng trong các bữa ăn chính mà thường dùng để ăn chơi, ăn giải trí hay làm thức ăn nhẹ giữa các bữa ăn. Sản phẩm snack đầu tiên chính là món khoai tây chiên, đã rất phổ biến ở nước Mỹ và đem lại rất nhiều lợi nhuận cho các nhà sản xuất khoai tây chiên ở Mỹ. Khi công nghệ ép đùn ra đời và được ứng dụng vào sản xuất snack thì ngành công nghiệp sản xuất snack mới thật sự có những bước tiến đáng kể. Nguyên liệu cho sản xuất snack trở nên phong phú và đa dạng hơn, không chỉ còn bị ràng buộc bởi duy nhất một loại nguyên liệu là khoai tây nữa. Các nhà sản xuất có thể sử dụng thay thế bằng các loại tinh bột khác kết hợp với các chất phụ gia tạo hương, tạo vị, tạo màu, các loại gia vị…và tạo ra rất nhiều loại sản phẩm khác nhau. Hơn nữa, công nghệ ép đùn cũng ngày càng được cải tiến và hỗ trợ rất nhiều cho việc tạo hình và cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm snack. Kiểu dáng và cấu tạo thiết bị ngày càng được nghiên cứu và mở rộng nhằm phục vụ cho ngành công nghệ sản xuất snack. Trang 1 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Phần I : GIỚI THIỆU CHUNG I. ĐỊNH NGHĨA:   Nghĩa rộng : Snack là loại thức ăn nhẹ, ăn nhanh thường được dùng giữa các bữa ăn chính, có năng lượng ít hơn suất ăn chính nhưng nhiều hơn các món ăn chơi thông thường, nhằm mục đích “ăn chơi” hay “trám bao tử” (còn gọi là loại thực phẩm “ăn chơi” hay “trám bao tử”). Nghĩa hẹp : snack hay còn gọi là bánh snack có cấu trúc giòn xốp với nhiều hình dạng khác nhau (dạng que, lát, viên…) và có mùi vị đặc trưng. II. PHÂN LOẠI : Theo thế hệ sản phẩm:  Thế hệ 1: khoai tây chiên.  Thế hệ 2: các sản phẩm snack đi từ công nghệ ép đùn làm phồng trực tiếp (puffed snacks).  Thế hệ 3: các loại snack đi từ công nghệ ép đùn làm phồng gián tiếp (pellets). Theo hình dạng và tính chất của sản phẩm:  Snack dạng lát mỏng (chips) : có hay không có sử dụng công nghệ ép đùn đơn giản với áp suất thấp.  Snack dạng phồng (puffed) với nhiều hình dạng khác nhau có sử dụng công nghệ ép đùn áp suất cao (1 trục hay 2 trục). III. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT :     III.1. NGUYÊN LIỆU CHÍNH: Chức năng: tạo hình và cấu trúc cho sản phẩm snack. Loại sử dụng: carbohydrate. III.1.1. Củ khoai tây: Sản phẩm snack: khoai tây chiên. Yêu cầu: 2 đặc tính cơ bản 1) Dễ trồng:  Lợi nhuận kinh tế cao.  Có khả năng kháng bệnh.  Phát triển tốt ở điều kiện khu vực trồng.  Củ không nảy mầm khi bảo quản trong điều kiện nhất định. 2) Đảm bảo chất lượng sản phẩm:  Tạo màu cho sản phẩm khi chiên: vàng hơi nâu (hàm lượng đường trong củ khoai tây phải kiểm soát ở mức 0.1 – 0.2 %). Nếu hàm lượng đường quá cao sau khi chiên sản phẩm có thể bị đen, không hấp dẫn, vị đắng khét.  Nên lựa củ khoai tây có trọng lượng riêng lớn, giảm tổn thất khi gọt vỏ.  Lựa củ không bị hư hỏng.  Tạo cấu trúc và hương vị đặc trưng của khoai tây cho sản phẩm. Lưu ý: Khoai tây sau khi thu hoạch cần được bảo quản ở điều kiện phù hợp trước khi đưa vào chế biến nhằm hạn chế tổn thất tinh bột và tăng lượng đường trong củ khoai tây.  III.1.2. Hạt bắp: Thành phần hóa học của hạt bắp (loại bắp vàng và trắng của Mỹ): 8-10% protein, 3.5-4.5% chất béo, 1.5-2% tro, 1.5-2.1% chất xơ, 1.4-2% đường hòa tan, 10-15% nước, 65-70% tinh bột. Trang 2 Đồ án CNTP     GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Trong đó: tất cả tinh bột và hơn 70% protein tập trung ở nội nhũ, chất xơ và tro tập trung ở lớp vỏ, hầu hết chất béo và phần protein còn lại tập trung ở phôi. Lựa chọn hạt bắp: có hương vị thơm, màu sáng, không bị hư (bởi nấm mốc, côn trùng hay nhiệt), kích thước hạt đồng đều. Sản phẩm snack: snack hương vị bắp dạng giống hạt bắp hay dạng lát mỏng. Dạng sử dụng:  Bột bắp: Hạt bắp đã tách phôinghiềnbột bắp (đường kính từ 0.193mm đến 1.19mm). Bảng 1 : Thông số snack dạng phồng. Đặc tính % ẩm % protein % dầu % xơ % tro % chất chiết không có nito % hạt bị giữ trên rây Rây 16 Rây 2 0 Rây 25 Rây 30 Rây 40 Rây 50 Qua rây 50 Tối ưu 12 7 0.7 0.5 0.4 79.4 0 0.3 8.7 43 45 2 1 Tối thiểu 11 6 0.5 0.4 0.3 Tối đa 13 8 1 0.6 0.5 0 0 4 30 35 0 0 0.1 2 18 50 55 8 2 Lưu ý:  Hạt bột có kích thước nhỏ hơn: sản phẩm có cấu trúc tốt nhưng mềm hơn.  Hạt bột có kích thước lớn hơn: sản phẩmcó cấu trúc giòn hơn và thể tích khá lớn.  Masa: hạt bắpxử lý với kiềm, ngâm trong nước nóngdạng paste bắp. Sản phẩm: snack dạng lát mỏng, có hương vị rất đặc trưng của bắp. SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT MASA: Trang 3 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Nước 2.5 – 3 l Hạt bắp 1 kg, 12 % ẩm Hồ hóa 85 – 95 oC; 5-30ph Để nguội < 65oC Ngâm 8-16h,nhiệt độ giảm tới 40oC Vỏ, các chất hoà tan của bắp, vôi, nước 6-8% Rửa Nixtamal 1.53kg; 47-50% ẩm Nghiền MASA 1.65kg; 52% ẩm III.1.3. Tinh bột: Trang 4 Vôi 0.01 kg Đồ án CNTP            GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Sử dụng các loại tinh bột khác nhau có thể tạo ra rất nhiều sản phẩm snack khác nhau về cấu trúc lẫn hương vị đặc trưng (hương vị bắp của tinh bột bắp, hương vị khoai tây của tinh bột khoai tây…). Chính thành phần amylose và amylopectin của tinh bột quyết định tính chất chức năng của tinh bột và các nguyên liệu có tinh bột trong quá trình ép đùn hay các quá trình khác trong công nghệ sản xuất snack. Tính chất chức năng của loại tinh bột sử dụng sẽ quyết định tính chất của sản phẩm như: độ phồng, độ giòn, lượng dầu hấp thụ và chất lượng toàn bộ của sản phẩm. Trong sản xuất snack: sử dụng tinh bột có hàm lượng amylose cao sẽ tạo sản phẩm cứng chắc hơn và hấp phụ dầu ít hơn trong quá trình chiên nhưng độ phồng kém, trong khi đó sử dụng tinh bột có hàm lượng amylopectin cao sẽ tạo sản phẩm có độ phồng cao nhưng lại không cứng chắc, dễ vỡ vụn, độ đặc thấp. Lựa chọn loại tinh bột sử dụng phụ thuộc vào giá cả của loại tinh bột và tính chất của sản phẩm mong muốn: Các loại tinh bột thường sử dụng trong sản xuất snack:  Tinh bột bắp: tạo hương vị đặc trưng của bắp nhưng gia vị sử dụng bị giới hạn phải hòa hợp với hương vị của bắp.  Tinh bột gạo: tạo độ phồng tốt cho sản phẩm, đồng thời sản phẩm có vị lạt và nhạt màu hơn so với đi từ tinh bột bắp nên có thể sử dụng loại gia vị để phối trộn phong phú hơn.  Tinh bột từ lúa miến: chỉ được sử dụng kết hợp với các loại tinh bột khác (ví dụ với tinh bột mì) để giảm giá thành nguyên liệu. Chú ý: không sử dụng với masa vì sẽ gây sậm màu cho sản phẩm bởi phản ứng giữa polyphenol trong tinh bôt lúa miến với chất kiềm trong masa.  Tinh bột mì: tạo sản phẩm có độ phồng không bằng tinh bột bắp và gạo và điều kiện khi ép đùn phải có ẩm cao và nhiệt độ cao.  Tinh bột khoai tây: tạo độ phồng cao nhưng yêu cầu phải ẩm cao và nhiệt độ cao, tạo cấu trúc sản phẩm rất tốt. Đối với snack dạng phồng : sử dụng tinh bột với hàm lượng amylose 5-20%, hàm lượng amylopectin > 50% và độ ẩm hạt tinh bột 13-14% thì quá trình ép đùn sẽ thuận lợi hơn. Ngày nay thường sử dụng kết hợp các loại tinh bột với nhau. Mục đích:  Giảm giá thành nguyên liệu.  Hỗ trợ tạo đặc tính cho khối bột nhào thuận lợi cho quá trình ép đùn.  Đa dạng hóa sản phẩm III.2. NGUYÊN LIỆU PHỤ: III.2.1. Nước: Chức năng: hồ hóa và dịch hóa tinh bột tạo khối bột nhào. Loại sử dụng: nước từ nhà máy cấp nước. Lượng sử dụng: phụ thuộc loại tinh bột sử dụng và điều kiện ép đùn, thường độ ẩm khối bột nhào là 15-25%. Trang 5 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà III.2.2. Hỗn hợp gia vị: thường chiếm hàm lượng 5-8% tổng hàm lượng chất khô của sản phẩm, tùy thuộc vào loại sản phẩm: Khoai tây chiên: 6-8%. Snack từ bắp: 8-10%. Snack dạng phồng: 10-15%. Dạng sử dụng: Dạng bột: yêu cầu kích thước hạt các loại sử dụng phải đồng đều nhau để thuận lợi cho quá trình phối trộn. Dạng dung dịch lỏng: sử dụng dung môi hòa tan được hỗn hợp gia vị, thường sử dụng cho loại snack yêu cầu hàm lượng dầu thấp. Dạng huyền phù: thường sủ dụng dầu thực vật để cho vào phối trộn với hỗn hợp gia vị. 1) Muối:  Chức năng: tạo vị mặn cho snack, nhất là đối với sản phẩm snack mặn.  Dạng sử dụng: muối bột (kích thước hạt 178 m ). Nếu kích thước hạt lớn quá thì khó bám dính trên bề mặt sản phẩm và khó phối trộn đều trong hỗn hợp gia vị.  Lượng sử dụng: nhằm tạo được vị mặn phù hợp thị hiếu người tiêu dùng, thường chiếm 15-25% hàm lượng gia vị.  2) Chất điều chỉnh cường độ hương vị sản phẩm:  Chức năng: điều chỉnh cường độ hương vị tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm (khi sản phẩm có cường độ hương vị quá mạnh hay phân bố hương vị không đều trên sản phẩm).  Yêu cầu: rẻ, dễ mua, có hương vị nhạt.  Loại sử dụng: maltodextrin, bột mì, bột bắp, whey…  Lượng sử dụng: phụ thuộc cường độ hương vị của sản phẩm. Bảng 2 : Công thức phối trộn hỗn hợp gia vị của sản phẩm snack dạng chip (100g) Nguyên liệu Công thức phối trộn (%) 20 20 1 Hỗn hợp gia Hỗn hợp gia vị chiếm 5% vị chiếm 7% 1g 1,4g 1g 1.4g 0.05g 0.07g  Maltodextrin Muối Hương vị nhân tạo Các nguyên 59 2,95g 4,13g liệu khác Tổng cộng 100 5g 7g 3) Chất béo: Chức năng: tạo hương vị đậm đà cho sản phẩm, tạo cảm giác ngon miệng. Loại sử dụng: bột sấy phun từ các sản phẩm của sữa như bột phô mai, bột cream, bột bơ… Lượng sử dụng: 5-20% hỗn hợp gia vị.    4) Củ gia vị: Chức năng: hỗ trợ tạo hương vị cho sản phẩm. Loại sử dụng: bột hành, tỏi. Lượng sử dụng: hành : 1-10% hỗn hợp gia vị, tỏi : lượng sử dụng nhỏ hơn so   với hành. 5) Cây gia vị: Trang 6 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Chức năng: hỗ trợ tạo hương vị cho sản phẩm, tạo đặc điểm hương vị rất đặc trưng cho sản phẩm.  Loại sử dụng: o Dạng bột: tiêu, ớt bột, bột mù tạctạo hương vị kéo dài cho sản phẩm. o Dạng nguyên: kinh giới, thì là, húng quế, ngò tâytạo đặc điểm hình dạng rất đặc trưng cho sản phẩm, kích thích sự ngon miệng.  Lượng sử dụng: 0,25-2% hỗn hợp gia vị. Lưu ý: Khi sử dụng củ gia vị hay cây gia vị cần xử lý trước ethylene oxyd hay chiếu xạ để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.        6) Hương vị tổng hợp: Chức năng: thay thế 1 phần các chất tạo hương vị tự nhiên, hỗ trợ tạo hương vị cho sản phẩm (hương vị bền hơn và mạnh hơn). Loại sử dụng: các chất tạo mùi giống cây hay củ gia vị hay mùi sữa. Lượng sử dụng: 0.1-5% hỗn hợp gia vị. 7) Chất kích thích hương vị: Chức năng: hỗ trợ tạo hương vị cho sản phẩm. Loại sử dụng: các chất có bản chất nucleotide như mononatri glutamate, dinatri inosinate, dinatri guanylate. Lượng sử dụng: mononatri glutamate : 1-5%, dinatri inosinate, dinatri guanylate : 0.01-0.05%.    8) Chất tạo ngọt: Chức năng: tạo vị ngọt cho sản phẩm, nhất là đối với snack ngọt. Loại sử dụng: đường tinh luyện, dextrose, fructose… Lượng sử dụng: không được nhiều quá để tránh hiện tượng hút ẩm.  9) Acid: Chức năng: tạo vị chua cho sản phẩm, hạn chế một phần sự phát triển của vi sinh vật . Loại sử dụng: acid citric, acid lactic, acid malic, acid acetic. Lưu ý: muối natri của acid acetic giúp tạo vị giấm cho sản phẩm. 10) Chất tạo màu:  Chức năng: tạo màu cho sản phẩm.  Loại sử dụng:  Màu nhân tạo: Bột nhôm FD&C (Yellow #5, Yellow #6, Red #40, Blue #1)bền, không gây phản ứng, không có mùi vị.  Dạng sử dụng: bột.  Lượng sử dụng: ít (30-600ppm).  Cách sử dụng:  Có thể thêm trực tiếp vào hỗn hợp gia vị  dễ điều chỉnh cường độ màu theo mong muốn.  Thêm vào gián tiếp bằng cách mua loại bột gia vị có bổ sung màu vào  phân bố màu đồng đều, hạn chế tổn thất. Màu caramel.  Màu tự nhiên: dịch chiết từ ớt, nghệ  kém bền.  Dạng sử dụng: hòa tan trong dầu.   Trang 7 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà 11) Các chất khác:  Chức năng: cung cấp các chất dinh dưỡng như khoáng, vitamin, protein…, và tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm.  Loại sử dụng: thịt động vật (tôm, cua, gà…), bột rau…  Lượng sử dụng: tối đa 30% hàm lượng hỗn hợp gia vị. Công thức phối trộn gia vị:  Tùy thuộc vào tính chất của sản phẩm.  Tùy thuộc vào từng nhà sản xuất. Bảng 3 : Giới thiệu công thức phối trộn gia vị cơ bản của các nhà sản xuất snack ở Mỹ Loại nguyên liệu Hàm lượng (%) Maltodextrin 14.75 Muối 22 Bột cream chua 20 Bột hành nướng 15 Bột hành 5 Dextrose 5 Sữa bột không béo 5 Bột ngò tây 3 Protein thực vật đã thủy phân 3 Acid lactic 2 Bột ngọt 2 Acid citric 0.75 Dầu thực vật 0.5 Oxyd silic 1 Hương vị tổng hợp 1 Tổng 100 III.2.3. Các chất khác: Chất hỗ trợ chế biến:  Loại sử dụng:  Dầu thực vật:  Chức năng: hỗ trợ quá trình tạo sản phẩm như :  Phối trộn hỗn hợp gia vị đồng đều (lớp dầu bao quanh hỗn hợp gia vị hạn chế được hiện tượng hút ẩm và kết chùm các hạt hỗn hợp gia vị gây vón cục),  Kết dính hỗn hợp gia vị lên bề mặt sản phẩm,  Tạo cấu trúc cho sản phẩm (chất truyền nhiệt trong quá trình chiên, là 1 thành phần của sản phẩm).  Silic dioxyd:  Chức năng: tạo lớp màng dạng bột mịn bao quanh lớp gia vị trên bề mặt sản phẩm. Chất chống oxy hóa:  Chức năng: bảo quản hỗn hợp gia vị và sản phẩm (ngăn cản dầu bị oxy hóa tạo mùi vị khó chịu).  Loại sử dụng:  Nhân tạo: BHA, BHT, TBHQ.  Tự nhiên: vitamin E, bản thân các cây hay củ gia vị trong hỗn hợp gia vị. Trang 8 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Phần II : QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÁNH SNACK DẠNG PHỒNG I. GIỚI THIỆU : Sản phẩm snack dạng phồng được sản xuất bằng phương pháp ép đùn để tạo hình dạng, cấu trúc, sau đó chiên, sấy hoặc nướng để tạo cấu trúc giòn, xốp, phồng, khô cho sản phẩm. Tùy vào chế độ xử lý mà cho ra các loại sản phẩm khác nhau về hình dạng, mùi vị, màu sắc. Trong bài báo cáo này em chỉ trình bày về dạng snack nở phồng trực tiếp trong quá trình ép đùn rồi đem chiên. Dạng snack này xuất hiện trên thị trường đã lâu nhưng vẫn luôn chiếm lĩnh thị trường vì những tính chất đặc trưng của nó: - Nhẹ, tỷ trọng thấp - Dòn, có độ nở phồng cao - Hình dạng sản phẩm đa dạng. II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: II.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: Nguyên liệu Trộn sơ bộ Nước Ép đùn Hơi Chiên Dầu thực vật Tách dầu Dầu Gia vị Phun gia vị Đóng gói Sản phẩm Trang 9 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà II.2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ : II.2.1. Trộn sơ bộ :  Nguyên liệu:  Tinh bột hay hỗn hợp các loại tinh bột (tinh bột gạo, mì, bắp…).  Có hay không có các chất khác:  Chất xơ: là chất độn, cung cấp dinh dưỡng hay hỗ trợ tạo cấu trúc cho sản phẩm. Loại sử dụng: bột chà củ cải đường, trái cây, đậu nành, các loại đậu, gạo, yến mạch…  Gum: làm tăng độ nhớt, có thể ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi ẩm trong khối bột nhào, đến cấu trúc sản phẩm (có thể coi gum là chất làm bền cấu trúc). Loại sử dụng: pectin, agar…  Đường: tạo vị ngọt, cung cấp năng lượng và dinh dưỡng và một phần tạo màu (caramel). Lưu ý: lượng đường cho vào trong quá trình này cần vừa phải để tránh hiện tượng đường hút ẩm làm cho quá trình hồ hóa vàdịch hóa tinh bột bị kéo dài. Loại sử dụng: đường tinh luyện, dextrose, fructose…  Muối: tạo vị sơ bộ cho sản phẩm về sau. Lưu ý về hàm lượng sử dụng vì muối cũng hút ẩm làm ảnh hưởng tới quá trình hồ hóa và dịch hóa tinh bột.  Natri bicarbonate: tạo độ xốp cho sản phẩm về sau.  Mục đích: phối trộn sơ bộ hỗn hợp nguyên liệu.  Thiết bị: máy trộn thùng quay.  Nguyên tắc: Hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào máy trộn thùng quay đặt nằm ngang. Khi động cơ hoạt động, thùng quay sẽ quay đồng thời đảo trộn hỗn hợp nguyên liệu dạng bột. Hình 1 : Máy trộn thùng quay Nguyên liệu vào Nguyên liệu ra   Các biến đổi trong quá trình trộn : - Vật lý:  Nhiệt độ: tăng nhẹ do ma sát  Thể tích khối nguyên liệu: tăng không đáng kể Các yếu tố ảnh hưởng : - Độ ẩm của các loại nguyên liệu: độ ẩm cao sẽ làm các hạt bị kết dính trong quá trình trộn - Hình dạng, kích thước giữa các hạt tinh bột càng gần bằng nhau thì quá trình trộn càng dễ dàng. - Thời gian trộn: thời gian trộn quá ngắn thì hiệu suất trộn thấp, quá dài sẽ tốn nhiều năng lượng. Do đó cần chọn thời gian trộn thích hợp. - Tốc độ thùng quay: tốc độ quay nhanh làm tăng hiệu suất trộn. II.2.2. Ép đùn : Trang 10 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà   Nguyên liệu: hỗn hợp nguyên liệu đã qua phối trộn sơ bộ. Mục đích: Phối hợp nhiều tác động vật lý lên khối nguyên liệu làm thay đổi hoàn toàn cấu trúc nguyên liệu. Gồm:  Nạp và phối trộn nguyên liệu  Nhào nguyên liệu tạo khối bột dẻo  Tác động nhiệt, áp suất lên nguyên liệu để làm chín nguyên liệu  Dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ, áp suất làm nở phồng sản phẩm.  Các biến đổi trong quá trình ép đùn : - Vật lý:  Nhiệt độ: tăng do lực ma sát giữa các trục, giữa trục với nguyên liệu, do sục hơi trực tiếp và do lớp vỏ áo.  Áp suất: thay đổi trong suốt hệ thống nhờ có: tốc độ trục vít thay đổi, đường kính trục vít và đường kính buồng ép, các van thông hơi.  Kích thước và hình dạng nguyên liệu: nguyên liệu ban đầu là dạng bột, được nhào trộn, làm ẩm tạo khối bột nhào dẻo. Đến khi ra lỗ khuôn lại có hình dạng xác định.  Tỷ trọng: thay đổi do có sự thoát hơi ẩm, thay đổi thể tích.  Độ dẻo: tăng trong quá trình gia nhiệt.  Độ đàn hồi: tăng cao. - Hoá học:  Độ ẩm: ban đầu tăng do phối trộn với nước, sau đó giảm do nhiệt độ và áp suất cao làm bốc hơi ẩm.  Tinh bột: bị hydrat hoá, hồ hoá, dịch hóa.  Chất xơ: rất bền, không thay đổi đáng kể về thành phần hoá học, chỉ thay đổi về cấu trúc (có thể bị cắt thành những mạch ngắn hơn).  Protein: biến tính chưa hoàn toàn nhưng khi ra nhiệt độ thường nó sẽ quay trở lại hình dạng ban đầu. - Hoá lý:  Sự đông tụ: biến tính protein  Sự bốc hơi ẩm: do nhiệt độ, áp suất cao - Hoá sinh: vô hoạt enzym, ức chế một số vi sinh vật do nhiệt độ cao Các yếu tố ảnh hưởng: - Nguyên liệu:  Độ ẩm:  Độ ẩm rất cần thiết cho sự hồ hóa và dịch hóa của tinh bột, ảnh hưởng đến sự trượt của các cấu tử làm mức độ gia tăng nhiệt độ khác nhau, ảnh hưởng đến độ chín và độ giãn nở của sản phẩm sau khi qua ép đùn.  Độ ẩm trong quá trình xử lý sơ bộ có tác dụng làm mềm khối nguyên liệu, giảm mài mòn thiết bị.  Ép đùn ở độ ẩm thấp làm nhanh chóng thất thoát vitamin, axit amin do khi đó nhiệt độ trong thiết bị cao.  Độ ẩm thấp làm giảm năng lượng cơ học của quá trình.  Thành phần hóa học:  Tinh bột:  Trang 11 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Các lọai tinh bột khác nhau sẽ cho cấu trúc sản phẩm khác nhau.VD: tinh bột gạo có phần nội nhũ nhỏ, đồng đều tạo tính liên kết và nở phồng tốt.  Hỗn hợp có 50% AM (amylose) và 50% AMP (amylopectin) sẽ có độ nở tốt nhất. Khi hàm lượng AM giảm, tỷ trọng cũng giảm.  AM liên kết với lipid sẽ làm giảm độ hòa tan trong nước. Nhiệt độ và áp suất càng cao thì sự liên kết AM – lipid càng cao.  Đường:  Đường có khuynh hướng hút nước, vì vậy thời gian và nhiệt độ cần thiết cho quá trình hồ hóa tinh bột phải cao hơn.  Khi đường được cho vào với hàm lượng cao hình dạng trục ép phải thay đổi để tạo ra nhiều lực cắt và áp lực hơn, hoặc để chuyển năng lượng cơ học thành nhiệt độ để nấu chín sản phẩm, hoặc để tạo độ nở sản phẩm theo yêu cầu.  Đường kết hợp với protein có thể tạo phản ứng Mailard nhưng không đáng kể.  Đường có thể kiểm soát được hàm lượng nước trong sản phẩm ép đùn vì bản chất háo nước và thường được dùng làm lớp áo bao xung quanh sản phẩm ép đùn.  Protein:  Nhiệt độ cao làm protein bị biến tính làm giảm độ nở phồng trong sản phẩm ép đùn.  Protein của các lọai ngũ cốc khác nhau sẽ làm cho cấu trúc và mùi vị sản phẩm ép đùn khác nhau. VD : Khi trộn với nước, bột lúa mỳ sẽ kết dính và đàn hồi, nếu trộn nhiều có thể kéo dãn được. Trong khi đó bột bắp thì không thể.  Lipid:  Lipid không phải là thành phần chính trong sản phẩm ép đùn nhưng nó mang lại tính chất hấp dẫn. Lipid cũng hỗ trợ cho quá trình ép đùn, cho sự bôi trơn và trượt sản phẩm.  Chất xơ:  Dùng để tạo cấu trúc và độ dày cho sản phẩm ép đùn. Xơ của củ cải đường, trái cây, đậu làm giảm độ nở phồng ít nhất và có thể cho vào công thức chứa tinh bột từ 5 – 10%. Xơ của lúa mỳ và yến mạch sẽ làm giảm độ nở phồng một cách đáng kể. Thông số kỹ thuật :  Nhiệt độ:  Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt, ảnh hưởng đến sự trượt của các cấu tử, ảnh hưởng đến áp suất và tính chất nở phồng của sản phẩm.  Áp suất:  Áp suất tăng thì nhiệt độ cũng tăng, nguyên liệu khi phối trộn sẽ đồng nhất hơn.  Áp suất thay đổi làm ảnh hưởng đến độ nở phồng của sản phẩm.  - - Tốc độ trục vít:  Tốc độ trục vít càng cao thì buồng ép sẽ đầy trong thời gian ngắn và nhiệt độ buồng ép tăng cao, áp suất tăng ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất sản phẩm. Trang 12 Đồ án CNTP -  Tốc độ nhập liệu:  Tốc độ nhập liệu càng cao thì buồng ép sẽ đầy trong thời gian ngắn và nhiệt độ buồng ép tăng cao. Phương pháp thực hiện: - Động cơ truyền động GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Thiết bị: thiết bị ép đùn 1 trục làm việc ở áp suất cao. Bộ phận chứa nguyên liệu đã phối trộn sơ bộ Dao cắt Cấu tạo: gồm bộ phận HỆcác THỐNG ÉP ĐÙN 1) Bộ phận nhập liệu: Chức năng: chứa nguyên liệuxử đãlýqua phối trộn sơ bộ và vận chuyển Bộ phận sơ bộ nguyên liệu vào bộ phận xử lý sơ bộ. Cấu tạo: dạng thùng đứng có cơ cấu vít tảiBuồng vận chuyển nguyên liệu phía ép đùn dưới đáy thùng. Sử dụng cảm biến trọng lượng để đo lưu lượng nhập liệu. Cảm biến được điều khiển bằng thể tích hay bằng trọng lực, điều khiển bằng thể tích thì kém chính xác hơn vì tỷ trọng thay đổi trong quá trình làm đầy thùng trộn sơ bộ. 2) Bộ phận xử lý sơ bộ: Chức năng: xử lý sơ bộ nguyên liệu làm tăng khả năng đồng nhất của hỗn hợp nguyên liệu. Những biến đổi chính trong quá trình xử lý sơ bộ là: Cảmhơn. biến trọng lượng  Tinh bột và protein sẽ dẻo hơn, dễ biến dạng  Sự hấp thu ẩm làm tăng ẩm.  Sự hoà tan các gia vị vào dầu và nước.  Cải thiện hương vị của sản phẩm cuối cùng. Thiết bị: Có 2 dạng thiết bị:  Thiết bị xử lý sơ bộ dùng áp suất cao: nhiệt độ xử lý sơ bộ là cỡ 115oC trong vòng 1-3 phút. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy chế độ trên có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nên hiện nay ít được dùng.  Thiết bị xử lý sơ bộ bằng khí quyển: hoạt động ở áp suất khí quyển, nhiệt độ làm việc tối đa là 100oC. Cấu tạo: thùng hình trụ nằm ngang, bên trong có 1 hay 2 trục khuấy có gắn với cánh khuấy, có van dẫn nước lạnh vào để phối trộn với hỗn hợp nguyên liệu.  Dạng 1 cánh khuấy: chỉ có chức năng phối trộn hỗn hợp nguyên liệu với nước hay hơi nước.  Dạng 2 cánh khuấy: ngoài chức năng phối trộn, còn giúp hồ hóa và dịch hóa sơ bộ hỗn hợp nguyên liệu. CẤU TẠO BÊN TRONG BỘ PHẬN XỬ LÝ SƠ BỘ DẠNG 2 CÁNH KHUẤY Trang 13 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà 3) Buồng ép đùn: Chức năng: là nơi diễn ra quá trình ép đùn. Cấu tạo: dạng trụ dài nằm ngang và có lớp vỏ áo nhiệt. Gồm 3 bộ phận:  Phần đầu (không xoay)  Trục vít (xoay)  Dĩa khuôn Lưu ý: Thành buồng ép có thể trơn nhẵn hay có những rãnh theo chiều dài buồng hay theo đường xoắn ốc  ảnh hưởng tốc độ dịch chuyển của khối bột nhào. Các rãnh làm cho khối bột nhào trượt trên bề mặt trục vít và được đẩy đi trong buồng từ chỗ nhập liệu đến lỗ khuôn. Rãnh dọc làm tăng thời gian lưu của khối bột nhào trong buồng ép bởi 1 phần khối bột nhào có thể bị giữ lại trong rãnh. Rãnh xoắn ốc trong buồng ép làm cho trục vít dễ xoay hơn nên có thể làm tăng áp suất trong buồng ép. CẤU TẠO BÊN TRONG BUỒNG ÉP CÁC DẠNG THÀNH BUỒNG ÉP: nhẵn, rãnh dài và rãnh xoắn ốc. Trang 14 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Trục vít: từ đầu đến cuối trục Cần lưu ý về cấu tạo: o Bước xoắn ốc không đổi. o Độ dày phần xoắn và vòng chặn giảm dần. o Khối bột nhào lúc nào cũng di chuyển được trong buồng ép: hỗn hợp nguyên liệu trước khi ép đùn thường có hàm lượng chất độn 500g/l, nhưng khi qua ép đùn do nhiệt độ cao các chất độn này có thể sẽ bị phân giải làm tăng nồng độ lên tới 1800g/l. Vì thế thể tích buồng ép phần gần lỗ khuôn nên được tăng lên để khối bột nhào di chuyển được liên tục để qua lỗ khuôn tạo hình cho sản phẩm. o Góc của vòng chặn trên trục vít: o Trục vít có 3 vòng chặn tạo ra 3 vùng của quá trình ép đùn trong buồng ép (vùng nhập liệu, vùng phối trộn, vùng nấu). Vòng chặn nằm ngay sau thùng nhập liệu, trong vùng nhập liệu: dạng đơn, vuông góc với trục quayvận chuyển nguyên liệu có hàm lượng chất có phân tử lớn tương đối ít, góc bề mặt của vòng chặn nên phẳng để tăng khả năng đảo trộn và giảm tốc độ di chuyển của khối bột nhào. o Đường kính buồng ép giảm dần tạo nên vùng thể tích hình nónlàm tăng áp suất và giảm độ trượt giữa các phân tử trong khối bột nhào. o Vòng chặn nằm ở vùng phối trộn: dạng đôi. o Vòng chặn nằm ở vùng nấu: dạng đôi hay ba. o Vòng chặn nằm trong vùng nhập liệu dạng đơn để đảm bảo lượng nguyên liệu nhập vào là lớn nhất. Khi tăng số vòng chặn trên trục vít, sẽ làm tăng tỉ lệ diện tích / thể tích của trục vít, vì thế ma sát tăng làm cho nhiệt độ trong buồng ép cũng tăng lên đáng kể. o CẤU TẠO TRỤC VÍT ĐƠN Trang 15 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Vòng chặn Vít xoắn Lưu ý về lỗ khuôn và dao cắt: o Có thể có 1 hay nhiều lỗ khuôn trên dĩa khuôn. o Hình dạng lỗ khuôn quyết định hình dạng của sản phẩm cuối cùng. o Dao cắt có thể gắn liền với lỗ khuôn hay nằm rời ra. o Tốc độ quay của dao cắt quyết định chiều dài của sản phẩm. HÌNH DẠNG CÁC LOẠI LỖ KHUÔN: loại 1 lỗ, loại 2 lỗ, loại 3 lỗ và loại 1 lỗ lớn. Trang 16 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Lưu ý: thiết bị hỗ trợ quá trình cắt o Chức năng: vận chuyển sản phẩm ra khỏi buồng ép và tránh kết dính sản phẩm sau khi đã cắt tạo hình khi đi ra khỏi buồng ép. o Nguyên tắc hoạt động: dòng khí nén. Dòng khí nén từ thiết bị đi qua lỗ khuôn tiếp xúc với sản phẩm đã được cắt tạo hình trong quá trình cắt hay trong quá trình vận chuyển sẽ làm giảm độ ẩm của sản phẩm đi 2-3%, vì thế tránh được hiện tượng kết dính các sản phẩm lại. - Mô tả hoạt động hệ thống ép đùn: Nguyên liệu sau khi trộn sơ bộ được đưa vào bộ phận nhập liệu của máy ép đùn. Rời bộ phận nhập liệu, nguyên liệu được đưa vào bộ phận xử lý sơ bộ. Tại đây, nguyên liệu được phối trộn với các chất tạo màu, tạo hương vị, chỉnh pH… Máy ép đùn nấu có 3 vùng: vùng nhập liệu, vùng nhào và vùng nấuTrong vùng nhập liệu, nguyên liệu được đưa vào buồng ép có tỷ trọng nhẹ do có lẫn không khí và cấu trúc dạng hạt cỡ 500g/l. Nguyên liệu được nén nhẹ, đẩy không khí ra. Nước được bơm vào để tạo cấu trúc và độ nhớt, đồng thời làm Trang 17 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà tăng chuyển biến nhiệt độ. Lúc này, vòng chặn trên trục vít tạo góc tù với trục để tăng khả năng vận chuyển nguyên liệu đang có độ đặc thấp. Đến vùng nhào, áp lực bắt đầu tăng lên. Tinh bột mất đi cấu trúc dạng hạt, độ đặc tăng. Áp lực chỉ vừa phải nên người ta sẽ mở các van hơi để hơi có áp suất 5-9 bar đi vào. Hơi mang nhiệt năng và độ ẩm đi vào buồng ép. Khối nguyên liệu bắt đầu kết dính, tạo thành khối bột nhào. Chúng nhanh chóng đạt độ kết tụ tối đa khi đi qua vùng nhào. Góc giữa vòng chặn trên trục vít với trục được mở rộng hơn để tăng khả năng trộn và giảm tốc độ dòng nguyên liệu. Vùng nấu là nơi khối nguyên liệu đồng nhất hoàn toàn và tạo cấu trúc. Nhiệt độ, áp suất đạt cao nhất, tốc độ trượt cũng cao nhất trong vùng này. Góc vòngchặn mở rộng, độ đặc tăng lên đến cỡ 1800 g/l. Tinh bột được hồ hoá và dịch hoá hoàn toàn. Nhiệt độ, áp suất và độ nhớt góp phần đẩy khối bột nhào ra cửa khuôn để định hình sản phẩm. Đường kính của phần cuối giảm dần tạo hình nón để làm tăng áp lực và giảm tốc độ trượt. Buồng ép thường có kích thước L:D = 10:1 đối với loại sản phẩm snack dạng phồng. Buồng ép nối liền với phần dĩa khuôn. Dĩa khuôn có một hoặc nhiều lỗ để tạo những hình dạng khác nhau cho sản phẩm. Có một con dao xoay sẽ cắt để tạo chiều dài của sản phẩm cuối cùng. CẤU TẠO DAO CẮT Trang 18 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà Do sự chênh lệch áp suất và nhiệt độ giữa bên trong dĩa khuôn và bên ngoài môi trường nên ẩm sẽ bốc hơi, sản phẩm sẽ nở phồng. Giới thiệu về các điều kiện sản xuất snack ép đùn làm từ bắp: o Tốc độ nhập liệu : 450 kg/h. o Tốc độ trục ép : 300-600 rpm. o Áp suất buồng ép : 70-150 at. o Nhiệt độ buồng ép : 120-160oC. o Độ ẩm của sản phẩm ép đùn : 8 –10%. o Độ đặc của sản phẩm ép đùn : 36-64g/l. II.2.3. Chiên:  Mục đích: tạo cấu trúc giòn, xốp, cứng, khô cho sản phẩm.  Cách thực hiện: Các sản phẩm snack sản xuất ở quy mô công nghiệp thường được chiên bằng phương pháp chiên bề sâu. Theo phương pháp này thì sản phẩm được nấu chín trong dầu nóng và lấy ra khi nó đã được chiên xong, để nhận biết được điều này phải dựa vào kinh nghiệm nấu ăn nếu ở bếp ăn gia đình. Ỏû quy mô công nghiệp thì điều đó được nhận biết tự động dựa vào loại thiết bị sử dụng, thời gian, nhiệt độ chiên, lượng dầu chiên,… Quá trình chiên rất nhanh và mang lại cho sản phẩm cấu trúc và mùi vị rất dễ phân biệt khi ăn. Thiết bị chiên snack : gồm  Nguồn nhiệt để đun nóng dầu ( trực tiếp hay gián tiếp)  Bể chứa dầu chiên  Hệ thống hút khí Thiết bị có thể vận hành theo một trong hai cách:  Gián đoạn ( ít sử dụng): nguyên liệu được chiên và sản phẩm được lấy ra từng mẻ, thường dùng ở quy mô sản xuất nhỏ.  Liên tục (sử dụng phổ biến): nguyên liệu được chiên và sản phẩm được lấy ra liên tục, thường dùng ở quy mô công nghiệp. Nguyên tắc hoạt động chung:  Nguyên liệu sau khi xử lý xong được đưa vào bể dầu chiên đã được đun nóng tới nhiệt độ thích hợp. Trong bể chiên có thể thiết kế bánh xuồng Trang 19 Đồ án CNTP GVHD : Cô Trần Thị Thu Trà (như tua bin) để đảo trộn cho nguyên liệu bảo đảm được chiên đều tránh hiện tượng nổi hay chìm hoàn toàn trong dầu.  Sản phẩm sau khi chiên xong sẽ được làm ráo dầu thường làtrên một hệ thống băng tải nghiêng hay qua thiết bị rút dầu. Lượng dầu còn tồn lại trong sản phẩm chủ yếu phụ thuộc vào giai đoạn này.  Hơi nước và những khí bốc ra trong quá trình chiên sẽ được hút ra ngoài xử lý bởi hệ thống hút khí. Ơû hệ thống hút khí người ta còn bố trí thêm bộ phận thu hồi dầu chiên để thu hồi những giọt dầu nhỏ bị bốc hơi trở lại bể chiên.  Sau đó, sản phẩm chiên được đưa vào thùng trộn gia vị để làm phong phú thêm mùi vị của sản phẩm. Thùng cấp khí làm nguội sản phẩm sau khi chiên Băng tải vận chuyển nguyên liệu vào thiết bị chiên Thiết bị chiên dạng tuocbin Băng tải vận chuyển nguyên liệu ra khỏi thiết bị chiên Các phương pháp gia nhiệt cho dầu chiên:  Dùng gas, dầu đốt hay điện để đốt trực tiếp đáy thiết bị.Đáy thiết bị có thể thiết kế hình chữ V để các chất rắn nhỏ (bụi bẩn, các mảnh vụn snack ) không tích tụ hết bề mặt đáy làm giảm hiệu quả truyền nhiệt mà nó chỉ tập trung ở phần thấp nhất của đáy và dễ dàng tháo ra khi cần. Phương pháp này chỉ thích hợp cho thiết bị chiên gián đoạn và rất dễ gây cháy khi dầu bị văng ra trong quá trình chiên.  Hệ thống trao đổi nhiệt dạng ống: gas được đốt dọc theo các ống chứa dầu chiên, các ống này dùng để vận chuuyển dầu từ nguồn cung cấp vào bể chiên.  Ưu điểm:  Bề mặt trao đổi nhiệt lớn  Nhiệt độ dầu ổn định  Nhược điểm:  Tỷ lệ trao đổi nhiệt trên 1 m2 thấp, ta có thể cải thiện bằng cách đặt các màng ngăn bên trong ống.  Khó vệ sinh ống  Yêu cầu lượng dầu chiên lớn Trang 20