Đồ án Công nghệ sản xuất nước táo đóng hộp giấy

SX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 4 1.1.3 Thành phần hoá học của táo Thành phần hóa học của táo được trình bày trong bảng 1.2 Bảng 1.2 Thành phần hoá học các chất có trong 100g táo nguyên liệu Vitamins Tyr 5 mg Nước 85.3 g Carotene 45 µg Val 12 mg Protein 0.3 g Vitamin E 490 µg Lipids 0.4 g Vitamin K 0-5 µg Carbohydrates Carbohydrate 11.8 g Vitamin B1 35 µg Glucose 2210 mg Acid hữu cơ 0.6 g Vitamin B2 30 µg Fructose 6040 mg Xơ 2.3 g Nicotinamide 300 µg Sucrose 2470 mg Khoáng 0.3 g Pantothenic acid 100 µg Starch 600 mg Vitamin B6 45 µg Sorbit 510 mg Khoáng Biotin 1-8 µg Na 3 mg Folic acid 7 µg Lipids K 145 mg Vitamin C 12 mg Palmitic acid 50 mg Mg 6 mg Stearic acid 10 mg Ca 7 mg Amino Acids Oleic acid 20 mg Mn 65 µg Arg 8 mg Linolic acid 100 mg Fe 480 µg His 6 mg Linoleic acid 20 mg Cu 100 µg Ile 10 mg Zn 120 µg Leu 16 mg các thành phần khác P 12 mg Lys 15 mg Malic acid 550 mg Cl 2 mg Met 3 mg Citric acid 16 mg F 7 µg Phe 9 mg Oxalic acid 500 µg Iod 2 µg Thr 8 mg Salicylic acid 310 µg Sn 1-6 µg Trp 2 mg Purines 3 mg Các hợp chất mùi, vị có trong táo: Hexylacetate tạo nên mùi thơm của táo và 1-butanol sẽ tạo nên cảm giác ngọt. Cunningham và những chất khác sẽ tạo nên mùi thơm giống như mùi của hoa là beta- damascenone, butylisomyl và hexylhexanoates cùng với etyl, propyl và hexyl CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 5 butanoates, là những chất quan trọng nhất tạo nên mùi táo. Những hợp chất tạo nên mùi táo gồm có : propyl acetate, butylbutyrate, t-butyl propionate, 2-metylpropyl acetate, butyl acetate, etyl butyrate, etyl 3-metylbutyrate, và hexyl butydrate. Các mùi này này ít bị mất nếu như bảo quản bằng phương pháp điều chỉnh không khí (CA). Ngoài ra cũng có những mùi vị không mong muốn có thể được tạo ra như acetylaldehite (vị cay), trans - 2 - hexanal và butyl propionate tạo vị đắng, 3- metylbutylbutyrate, butyl 3- metyl butarate tạo mùi thối không nên có trong táo. Các hợp chất hương trong táo được trình bày trong bảng 1.3 Bảng 1.3 Các hợp chất hương trong táo Các hợp chất phenolic và tính năng chống oxy hóa: Trong táo có rất nhiều hợp chất phenolic, là những chất trao đổi bậc hai có hoạt tính chống oxy hóa. Các loại táo khác nhau sẽ khác nhau về nồng độ của hợp chất phenolic. Chẳng hạn táo Red Delicious chứa đựng khoảng 240 mg tổng lượng polyphenol trên 100g táo. 1.1.4 Yêu cầu lựa chọn nguyên liệu táo trong nước ép táo Nguyên liệu táo được dùng để làm nước ép nhóm chọn là loại táo Fuji có các yêu cầu sau: - Không có dư lượng thuốc trừ sâu, chất bảo quản, kích thích sinh trưởng. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 6 - Màu sắc của táo đồng đều có màu hồng, không chọn những quả có màu sẫm quá hoặc có màu nhạt vì những quả như vậy có độ chín không đạt yêu cầu. - Quả nguyên vẹn. - Khá tròn, đồng đều, lành lặn. - Không có sự xâm nhập của vi sinh vật. - Không có mùi lạ. - Không bị bầm, dập, hư hỏng. - Táo đạt khoảng 11 – 12oBx 1.2. Nước Nước là thành phần nguyên liệu không thể thiếu trong các loại thức uống, nó thường chiếm tỷ lệ cao hơn nhiều so với các thành phần khác trong sản phẩm. Do đó, thành phần hóa học của nước cũng sẽ ảnh hưởng đến tính chất cảm quan và độ bền hóa lý của các sản phẩm thức uống. Hiện nay có 3 nguồn nước được đưa vào trong sản xuất là nguồn nước bề mặt, nguồn nước ngầm và nguồn nước do thành phố cung cấp. Ở nước ta, các công ty sản xuất thức uống thường sử dụng nước ngầm và nước do thành phố cung cấp làm nguyên liệu sản xuất. Nước sử dụng trong quy trình công nghệ sản xuất nước ép táo là được đạt TCVN 1329/2002/BYT/QÐ ngày 18/4/2002. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 7 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn của nước dùng trong sản xuất nước ép táo[2] CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 8 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 9 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 10 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 11 1.3 Đường saccharose 1.3.1 Nguồn gốc Đường saccharose được chế biến từ mía. Dịch trích từ cây mía phải trải qua rất nhiều giai đoạn tinh sạch để loại bỏ tạp chất và thu về dịch đường. Bước cuối cùng là tạo ra tinh thể đường từ dịch đường đó, tinh thể được rửa sạch và sấy khô tới độ ẩm không đổi (0.02%w/w) và đem đi bảo quản. 1.3.2 Tính chất vật lý - Tinh thể trong suốt, tỷ trọng 1.5897 g/cm3, t0nc = 186 – 188, cỡ hạt không đều dễ tan trong nước, tan trong dung môi phân cực, không tan trong dung môi không phân cực. - Công thức phân tử : C12H22O11 - Khối lượng phân tử: 324 - Độ quay cực: quay phải, góc quay + 66.50C CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 12 1.3.3 Tính chất hóa học của đường - Không có tính khử - Caramel hóa ở nhiệt độ 2000C (màu nâu đen) - Bị chuyển thành đường nghịch đảo trong điều kiện nhiệt độ và axit, bị phân hủy trong môi trường kiềm - Khi độ ẩm không khí lớn hơn 90% thì saccharose mới bắt đầu hút ẩm [3] 1.3.4 Chỉ tiêu chất lượng đường  Chỉ tiêu cảm quan: Chỉ tiêu cảm quan của đường dùng trong sản xuất nước ép táo được trình bày trong bảng 1.5 Bảng 1.5 Chỉ tiêu cảm quan Đường tinh luyện - TCVN (1695-1987) Các chỉ tiêu cảm quan Yêu cầu Hình dạng Dạng tinh thể tương đối đều, tơi khô, không vón cục Mùi vị Tinh thể cũng như dung dịch đường trong, nước cất có vị ngọt, không có mùi lạ. Màu sắc Tất cả tinh thể đều trắng óng ánh. Khi pha trong dung dịch nước cất thì thu được dịch trong suốt.  Chỉ tiêu hóa lý: Chỉ tiêu hoá lý của đường dùng trong sản xuất nước ép táo được trình bày trong bảng 1.6 Bảng 1.6 Chỉ tiêu hóa lý Chỉ tiêu hoá lý Độ Pol (%) 99.80 Độ ẩm (%) 0.05 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 13 Hàm lượng tro (%) 0.03 Hàm lượng tạp chất (%) 0.03 Hàm lượng đường khử (%) 0.03 Độ màu (%) 1.20 1.3.5 Vai trò Trong công nghệ sản xuất nước ép táo, đường được nấu thành syrup để bổ sung vào nước ép táo nhằm tăng độ oBx, tăng vị ngọt cho sản phẩm nước ép. 1.4 Acid citric 1.4.1 Nguồn gốc Acid citric là một acid hữu cơ thuộc loại yếu và nó thường được tìm thấy trong các loại trái cây thuộc họ cam quít. Nó là chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và thường được thêm vào thức ăn và đồ uống để làm vị chua. Ngoài ra acid citric còn đóng vai trò như là một chất tẩy rửa, an toàn đối với môi trường và đồng thời là tác nhân chống oxy hóa. Acid citric có mặt trong nhiều loại trái cây và rau quả nhưng trong trái chanh thì hàm lượng của nó được tìm thấy nhiều nhất, theo ước tính acid citric chiếm khoảng 8% khối lượng khô của trái chanh. [1] 1.4.2 Tính chất vật lý - Tên gọi khác: acid limonie. - Tinh thể không màu, ngậm 1 phân tử nước. Hàm lượng trong sản phẩm > 99%. Các tạp chất cho phép: độ tro ≥ 0.5%, lượng H2SO4 tự do < 0.05%, hàm lượng As < 0.00014%. - Nhiệt độ nóng chảy 1530C. - Ở nhiệt độ phòng, acid citric là chất bột kết tinh màu trắng. Nó có thể tồn tại dưới dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước (monohydrat). Dạng khan kết tinh từ nước nóng, trong khi dạng monohydrat hình thành khi acid citric kết tinh từ nước lạnh. Dạng monohydrat có thể chuyển CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 14 hóa thành dạng khan khi nung nóng tới trên 74 °C. Acid citric cũng hòa tan trong ethanol khan tuyệt đối (76 phần acid citric trên mỗi 100 phần etanol) ở 15 °C. - Về cấu trúc hóa học, acid citric chia sẻ các tính chất của các acid cacboxylic khác. Khi bị nung nóng trên 175 °C, nó bị phân hủy để giải phóng CO2 và nước. - Khi hòa tan trong nước cất dung dịch phải trong suốt, vị chua tinh khiết, không có vị lạ. 1.4.3 Chỉ tiêu chất lượng Chỉ tiêu chất lượng của acid citric dùng trong thực phẩm được trình bày trong bảng 1.8 Bảng 1.7 Chỉ tiêu cảm quan của acid citric sử dụng trong thực phẩm theo TCVN 5516-1991 STT Tên chỉ tiêu Đặc điểm 1 Hình dạng và màu sắc Các tinh thể không màu, không vón cục 2 Vị Chua, không có vị lạ 3 Mùi Không mùi 4 Tạp chất Không cho phép 5 Cấu trúc Rời và khô Bảng 1.8 Chỉ tiêu chất lượng của acid citric Tên chỉ tiêu Đơn vị đo Mức quy định Hàm lượng acid citric % >99.5 Tro % <0.05 Chì mg/kg <10 Asen mg/kg <3 Sulphate % Không phát hiện CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 15 1.4.4 Vai trò - Điều vị cho sản phẩm nước ép táo. 1.5. Enzyme Các loại enzyme sử dụng trong công nghệ sản xuất nước ép táo được trình bày trong bảng 1.9 Bảng 1.9 Các loại enzyme sử dụng trong công nghệ sản xuất nước ép táo [5] Tên enzyme Tên thương phẩm Nguồn gốc pHotp Totp Vai trò Pectinase Pectinex ultra SP-L Aspergillus aculeatus 4,5 40-50 0 C Hỗ trợ quá trình ép Pectinex 3XL Aspergillus Niger 4 - 5 40-50 0 C Hỗ trợ quá trình làm trong Cellulase Celluclast 1.5L Trichodema reesei 4 - 6 50 - 65 0 C Hỗ trợ quá trình ép 1.6.Bao bì giấy Tetra pak Bao bì Tetra pak được đóng gói thực phẩm theo phương pháp Tetra pak là loại bao bì màng ghép rất nhẹ nhằm mục đích vô trùng, đảm bảo cho chất lượng tươi nguyên liệu ban đầu cho sản phẩm giàu dinh dưỡng và vitamin, bao bì nhẹ , có tính bảo vệ môi trường, tiện ích cho sử dụng, phân phối và bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thường. Thành phần của Tetra pak: những lớp giấy bìa và nhựa (75%), polyethylene (20%), lớp lá nhôm siêu mỏng (5%).[6] Sản phẩm nước ép táo đựng trong bào bì giấy Tetra pak. Loại bao bì này có cấu tạo 6 lớp vật liệu như sau (tính từ ngoài vào trong): - Polyethylene: có tác dụng chống thấm nước. - Giấy: để in các thông tin sản phẩm trên bao bì. - Carton: tạo độ cứng cho bao bì. - Polyethylene: để kết nối phần carton với giấy nhôm. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 16 - Giấy nhôm: có tác dụng ngăn ngừa ánh sáng từ môi trường tác động tới sản phẩm, ngăn ngứa sự khuếch tán tới các cấu tử khác. - Polyethylene: giúp cho việc hàn kín bao bì nhờ phương pháp ép nhiệt. Hình1.3 Cấu tạo của bao bì Tetra Pak CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 17 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY 2.1 Quy trình 1 2.1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước ép táo đóng hộp giấy Hình 2.1 Quy trình 1 sản xuất nước ép táo đóng hộp giấy Táo Phân loại Rửa Chần Nghiền Xử lý enzyme Ép Enzyme pectinase, cellulase Bã ép Làm trong Enzyme Pectinase Syrup Sản phẩm Lọc Phối chế Lọc membrane Rót sản phẩm Hoàn thiện CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 18 Hình2.2 Sơ đồ quy trình nấu syrup 2.1.2 Sơ đồ thiết bị quy trình công nghệ sản xuất nước ép táo đóng hộp giấy – quy trình 1 Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị quy trình công nghệ sản xuất nước ép táo đóng hộp giấy- quy trình 1 Đường Hòa tan Nấu syrup 80 – 900C, 700Bx Làm nguội Syrup Nước Acid citric 0,01% Lọc CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 19 2.1.3 Thuyết minh quy trình công nghệ - qui trình 1: 2.1.3.1 Phân loại, lựa chọn nguyên liệu Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho các quá trình gia công tiếp theo: - Quá trình lựa chọn, phân loại nguyên liệu nhằm loại bỏ đi những trái hư dập, ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm, chọn nguyên liệu có độ chín phù hợp, kích thước đồng đều. Các biến đổi của nguyên liệu: - Nguyên liệu trở nên đồng đều về kích thước và độ chín. Còn các biến đổi khác không đáng kể. Phương pháp thực hiện: - Tiến hành lựa chọn nguyên liệu bằng phương pháp thủ công. Nguyên liệu được dàn mỏng trên các băng chuyền cao su có bề rộng từ 60-80cm. Công nhân ở đây đứng hai bên băng chuyền và thực hiện lựa chọn, phân loại nguyên liệu. - Yêu cầu: táo lựa chọn đồng đều về kích thước, độ chín, không lẫn trái bị hư, dập. - Thông số công nghệ: Tốc độ của băng chuyền khá chậm, khoảng 0.1 – 0.15m/s, chiều cao băng chuyền khoảng 0.8 – 1.2m để công nhân đứng hai bên làm việc thuận lợi. 2.1.3.2 Rửa Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị cho quá trình gia công tiếp theo, loại bỏ đất cát, tạp chất, vi sinh vật. Các biến đổi của nguyên liệu: - Sau quá trình rửa bề mặt nguyên liệu được làm sạch, giảm hàm lượng vi sinh vật. Còn các biến đổi khác biến đổi không đáng kể. Phương pháp thực hiện: - Táo từ xe chứa sau khi đã được kiểm tra phân loại sẽ được cho vào buồng rửa nhờ băng tải. Dùng thiết bị rửa xối tưới dạng băng tải để rửa, táo sẽ trải qua 2 giai đoạn ngâm và rửa xối. Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, làm chất bẩn mềm và bong ra. Thời gian ngâm tùy thuộc vào mức độ bám bẩn của CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 20 nguyên liệu và tác dụng của dung dịch rửa, có thể từ vài phút đến vài chục phút. Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm. Nước rửa phải là nước sạch. Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn người ta dùng nước chảy liên tục trên các bể. - Yêu cầu: Táo phải không bị dập, không bị dính quá nhiều cát, bụi, lượng nước phải vừa đủ tránh bị làm dập táo. Thời gian ngâm rửa không được kéo dài, nguyên liệu sau khi rửa phải sạch, không bị dập, lượng nước tốn ít nhất. - Thông số công nghệ: Thường dùng tia nước phun (áp suất 2 – 3 at). Thời gian rửa 2 – 3 phút Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động máy rửa xối dưới dạng băng tải 2.1.3.3 Chần Mục đích công nghệ: Chần là một quá trình xử lý nguyên liệu ở nhiệt độ cao sử dụng nước nóng hoặc hơi nước. Quá trình này thường chia làm ba giai đoạn: gia nhiệt nguyên liệu đến nhiệt độ chần, giữ nguyên liệu ở nhiệt độ chần trong một khoảng thời gian xác định, làm nguội nhanh nguyên liệu hoặc chuyển sang quá trình kế tiếp. Chần nhằm mục đích: CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 21 - Chuẩn bị: hỗ trợ cho quá trình nghiền dễ dàng hơn vì nó sẽ làm mềm sản phẩm. Một số protopectin thủy phân thành pectin hòa tan làm cho quá trình nghiền dễ dàng hơn. - Bảo quản: nhúng táo vào trong nước nóng nhằm tiêu diệt một phần vi sinh vật trên bề mặt vỏ táo, vô hoạt các enzyme trong nguyên liệu và đình chỉ các quá trình sinh hóa trong nguyên liệu. Trong táo đối tượng cần quan tâm chính là enzyme polyphenoloxidase và peroxydase sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu. - Hoàn thiện: hạn chế sự xuất hiện màu mùi không thích hợp cho sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: khí từ các gian bào sẽ thoát ra, ngược lại nước từ dung dịch chần sẽ đi vào nguyên liệu. Do đó, sau quá trình chần khối lượng và độ ẩm nguyên liệu sẽ tăng lên, hình dạng nguyên liệu thay đổi, thể tích nguyên liệu phần nào sẽ giảm xuống. Có thể xuất hiện vết nứt trên bề mặt nguyên liệu, làm thay đổi cấu trúc của táo. Bên cạnh đó còn có sự khuyếch tán và hòa tan một số cấu tử từ nguyên liệu vào dung dịch chần làm tổn thất thành phần dinh dưỡng trong nguyên liệu như đường khử, axit amin, muối khoáng, vitamin. - Hóa học: nhiệt độ cao có thể làm thúc đẩy một số phản ứng hóa học, làm tổn thất các vitamin nhất là vitamin C. - Hóa sinh: Các loại enzyme oxy hóa khử polyphenoloxydase bị vô hoạt, ức chế một số enzyme khác hạn chế một số quá trình sinh hóa của táo. - Hóa lý: nước chuyển từ trạng thái lỏng sang hơi, một số chất mùi bị bay hơi, chất màu và hợp chất mẫn cảm với nhiệt độ bị phân hủy, tinh bột bị hồ hóa, các phân tử protein hòa tan sẽ đông tụ, đuổi bớt khí ra khỏi gian bào thuận lợi cho quá trình ép. - Sinh học: trong quá trình chần một số loại vi sinh vật có thể bị tiêu diệt hoặc ức chế do nhiệt độ cao làm biến tính bất thuận nghịch DNA và một số enzyme trong tế bào. Phương pháp thực hiện: CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 22 - Nguyên liệu là táo nên khi ngâm trong nước để chần, táo sẽ nổi nên thiết bị chần được thiết kế bao gồm một bể nước đã được gia nhiệt đến nhiệt độ chần và bên trong bể có hai băng tải. Một băng tải ngập trong nước dùng để đưa nguyên liệu ra khỏi bể đến vùng làm nguội để tránh hiện tượng táo bị mềm nhũng, một băng tải còn lại nằm phía trên mực nước và có tay gạc. Trong quá trình chần, táo sẽ ngập trong nước nóng và được tay gạc của băng tải trên di chuyển từ trái sang phải (thời gian di chuyển táo từ trái sang phải khoảng 3 phút) và đi ra ngoài nhờ băng tải dưới. - Thông số công nghệ: o Nhiệt độ chần:1000C o Thời gian chần: 3 phút o Lượng dịch chần phải lớn hơn hai lần so với lượng nguyên liệu 1 – Băng tải; 2 – Thiết bị phun nước lạnh làm nguội; 3 - Bể hứng nước Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị chần 1 2 3 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 23 2.1.3.4 Nghiền Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị cho quá trình ép vì làm giảm kích thước của táo, phá vỡ tế bào làm cho dịch chiết tiết ra nhiều hơn, tăng hiệu suất ép. Càng nhiều tế bào bị tác động thì hiệu quả quá trình nghiền càng cao. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: kích thước của nguyên liệu giảm, diện tích bề mặt riêng tăng. Tăng diện tích bề mặt riêng làm tăng hiệu quả truyền nhiệt và truyền khối. Trong quá trình nghiền, dưới tác dụng của các lực đặc biệt là lực ma sát sẽ làm nhiệt độ của nguyên liệu tăng lên. - Hóa học: khi nghiền nguyên liệu cấu trúc nguyên liệu bị phá vỡ các thành phần dễ bị oxy hóa bên trong nguyên liệu như vitamin… sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy do đó sẽ xảy ra các phản ứng hóa học. Trong quá trình nghiền có thể làm tăng nhiệt độ nên một số phản ứng hóa học có thể xảy ra. - Hóa lý: do diện tích bề mặt riêng tăng lên nên tốc độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi tăng lên đặc biệt là có sinh ra nhiệt trong quá trình nghiền, nên mùi của sản phẩm sẽ bị giảm đi. - Hóa sinh: phản ứng oxy hóa được xúc tác bởi enzyme diễn ra nhanh hơn do cơ chất tiếp xúc với oxy nhiều hơn. - Sinh học: khi nghiền có thể tiêu diệt vi sinh vật nhưng không đáng kể. Tuy nhiên sau khi nghiền thì diện tích bề mặt riêng tăng lên, chất dinh dưỡng được chiết ra nhiều, nên đây là điều kiện để vi sinh vật phát triển. Phương pháp thực hiện: - Do cấu trúc nguyên liệu táo khi chịu tác dụng của lực vẫn chưa vỡ mà trên chúng đã xuất hiện nhiều vết nứt nên lực nghiền chủ yếu là do lực ma sát. Vì vậy, trường hợp này chọn thiết bị nghiền hai đĩa. Thiết bị nghiền hai đĩa bao gồm hai đĩa quay ngược chiều nhau. Hai đĩa này quay gắn với rotor, bề mặt đĩa có các rãnh. Khe hẹp giữa hai đĩa quyết định kích thước sản phẩm. Khi thiết bị vận hành, nguyên liệu sẽ đi qua khe hẹp này, chịu tác dụng của lực ma sát và CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 24 lực nén, nguyên liệu bị vỡ ra. Vì dịch bào có pH trong vùng acid và chứa nhiều vitamin nên bộ phận tiếp xúc với nguyên liệu phải được chế tạo bằng inox hay nhựa cứng, tránh bị ăn mòn. - Yêu cầu: nếu nghiền quá nhỏ hay quá lớn cũng sẽ ảnh hưởng không tốt đến quá trình ép. Nếu kích thước quá lớn thì hiệu suất sẽ không cao, còn quá mịn sẽ làm cho quá trình ép khó hơn do mất đi tính xốp của vật liệu, không tạo thành rãnh để thoát nước nên cũng làm giảm hiệu suất quá trình ép. - Thông số thiết bị: o Đường kính đĩa nghiền: 800mm o Công suất: 630kW o Tốc độ quay: 1500 v/ phút Hình 2.6 Thiết bị nghiền hai đĩa 2.1.3.5 Xử lý enzyme Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị cho quá trình ép: o Bổ sung chế phẩm enzyme pectinex Ultra SPL sẽ có tác dụng phá vỡ các mô quả bằng cách thủy phân protopectin thành pectin hòa tan. Quá trình này CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 25 làm giảm độ bền cơ học của màng tế bào, dịch quả sẽ được giải phóng ra khỏi tế bào dễ dàng hơn và hiệu suất nước ép thu được tăng lên trung bình khoảng 15 – 30%, có khi tới 49% (tùy từng loại quả). Ngoài protopectin, thành phần pectin trong nguyên sinh chất của tế bào cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly dịch quả. Vì pectin như là một chất ciment gắn kết các tế bào thực vật với nhau. Đồng thời, pectin làm cho dịch quả keo hóa, khi ép khó thoát dịch ra ngoài, làm giảm hiệu suất ép. Khi bổ sung enzyme pectinase sẽ thủy phân pectin, làm giảm độ keo nhớt, giúp dịch quả thoát ra dễ dàng, nâng cao hiệu suất ép. o Thêm vào đó bổ sung cellulase góp phần phá vỡ lớp cellulose ở thành tế bào làm cho hiệu suất quá trình ép tăng lên đáng kể. - Khai thác: Nhờ phản ứng thủy phân của enzyme pectinase, cellulase làm tăng hàm lượng chất chiết trong dịch quả. Các biến đổi của nguyên liệu: - Hóa sinh: các phản ứng xúc tác bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin và cellulose thu được dịch ép nhiều hơn. - Hóa học: nhiệt độ tăng có thể làm mất mát một phần các chất dinh dưỡng nhưng không đáng kể. Phản ứng thủy phân bởi enzyme dịch ép thu được nhiều chất có trong dịch bào như vitamin, pectin, đường, protein… và có khả năng những sản phẩm thủy phân này có thể phản ứng với nhau. Phương pháp thực hiện: - Cho nguyên liệu sau khi nghiền vào bồn ủ. Bồn ủ là một bình hình trụ đứng, có vỏ áo, bên trong có cánh khấy, do sản phẩm sau khi nghiền thì rất nhớt, do đó muốn gia nhiệt ta cần sử dụng hơi nước sục khí vào bình kết hợp với lượng nước đi bên ngoài vỏ áo để điều chỉnh nhiệt độ từ 40 – 500C. - Yêu cầu: nhiệt độ phải vừa phải, đủ để hoạt hóa cho enyme hoạt động, nhưng không làm thay đổi thành phần cũng như là tính chất của các chất trong táo chẳng hạn như không làm mất vitamin, bay hơi nước. - Thông số công nghệ: o Nhiệt độ:40 - 500C. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 26 o Thời gian: 1 h. o pH = 4.5 o Nồng độ Enzyme pectinase Ultra - SPL: 0.1% w/w o Nồng độ Enzyme cellulase: 0.05% w/w o Nhiệt độ bất hoạt enzyme 900C, thời gian 5 phút. Hình 2.7 Bồn ủ enzyme 2.1.3.6 Ép Mục đích công nghệ: - Khai thác: Thu dịch ép từ quả táo Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: Nguyên liệu trong quá trình ép sẽ giảm thể tích. Kích thước hạt nguyên liệu sẽ giảm vì dưới tác dụng của lực ép thì hạt nguyên liệu sẽ bị vỡ ra và ép sẽ làm các chất trong tế bào thoát ra nên làm thay đổi tỷ trọng của dịch ép. Nhiệt độ nguyên liệu có thể tăng lên. - Hóa học: Các thành phần dễ oxy hóa như vitamin, polyphenol … có điều kiện tiếp xúc với oxy dễ dàng hơn nên dễ xảy ra các phản ứng oxy hóa. Bên cạnh đó, các chất hòa tan sẽ đi vào trong dịch chiết làm tăng nồng độ. - Các biến đổi khác không đáng kể Phương pháp thực hiện - Sử dụng thiết bị ép trục vis: o Nguyên liệu theo máng hứng được đưa vào trong lòng ép tại đây trục vít vừa đẩy nguyên liệu đi tới đồng thời cũng tạo ra một lực ép làm dịch bào CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 27 thoát ra. Nhờ tấm thép đục lỗ mà bã được giữ lại, dịch bào thoát ra có kèm theo thịt quả. Đến cuối trục vis thì bã được đẩy ra ngoài. o Thiết bị ép trục vis bao gồm buồng ép hình trụ dài, bên trong có trục vis bằng thép không gỉ. Độ cao của gen trên trục vis thường giảm dần từ đầu vào đến đầu ra của thiết bị. Đồng thời, đường kính của buồng ép và trục vis cũng giảm theo hướng trên sao cho phần không gian để nguyên liệu chiếm chỗ trong buồng ép (giữa trục và buồng ép) cũng nhỏ dần khi gần đầu ra của thiết bị. Khi đó áp lực tác dụng lên nguyên liệu càng tăng. Trên buồng ép có các lỗ nhỏ để dịch ép thoát ra. Bã ép sẽ thoát ra ở cuối thiết bị thông qua lỗ thoát liệu và có thể hiệu chỉnh áp lực thông qua việc thay đổi kích thước lỗ tháo liệu này. Lực ép cũng có thể thay đổi bằng tốc độ trục vis. - Yêu cầu: thu càng nhiều dịch quả càng tốt, sản phẩm dịch có thể có lẫn với thịt quả. Tuy nhiên sản phẩm nước táo là sản phẩm nước trong, do dó dịch ép sẽ được xử lý để làm trong nước táo ở các công đoạn sau. - Thông số công nghệ: áp lực 138 – 276 MN/m2 Hình 2.8 Thiết bị ép trục vis CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 28 2.1.3.7 Làm trong Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị: tăng tốc độ quá trình lọc vì sử dụng enzyme pectinase 3XL giúp kết lắng những cấu tử nhỏ lơ lửng kể cả những cấu tử không thể nhìn thấy bằng mắt thường. - Hoàn thiện: Làm trong dịch ép táo giúp ổn định độ trong nước ép táo không bị vẩn đục trở lại. Quá trình làm trong do tác dụng của enzyme pectinase làm đứt các mạch phân tử pectin thành 3 giai đoạn: o Giai đoạn 1: giai đoạn bất ổn định, đặc trưng bởi sự giảm độ nhớt của dịch quả, phản ánh quá trình thủy phân diễn ra với tốc độ nhanh. o Giai đoạn 2: các chất tạo thành trong quá trình thủy phân bắt đầu kết lắng, sự thủy phân pectin vẫn còn nhưng chậm dần, giai đoạn này kết thúc khi cặn đã lắng hoàn toàn. o Giai đoạn 3: kết thúc sự phân giải pectin, có thể xác định bằng cách cho lắng bằng ion Ca2+ mà không thấy pectin. - Bảo quản: Ổn định độ trong nước ép còn giúp kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: độ nhớt dịch ép giảm do pectin đã được thủy phân, độ trong tăng lên do phân giải pectin thành các phân tử hòa tan và kết lắng các chất tạo thành trong quá trình thủy phân. - Hóa sinh: các phản ứng xúc tác bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin thành những phân tử nhỏ hơn nhanh hơn. - Các biến đổi khác không đáng kể Phương pháp thực hiện: - Cho nguyên liệu sau khi ép vào bồn ủ enzyme. Các bước thực hiện tương tự như quá trình xử lý enzyme đã được trình bày ở mục 2.1.2.5. - Thông số công nghệ: o Nhiệt độ: 450C. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 29 o Thời gian: 1.5 h. o pH = 4.5 o Nồng độ Enzyme pectinase 3XL: 0.02% w/w o Nhiệt độ bất hoạt enzyme 900C, thời gian 5 phút 2.1.3.8 Lọc Mục đích công nghệ: - Hoàn thiện: quá trình lọc giúp cải thiện chỉ tiêu độ trong của sản phẩm. Vì sau quá trình xử lý enzyme, mạch pectin bị cắt nhỏ làm giảm độ nhớt, các cấu tử lơ lửng trong dung dịch bị kết lắng xuống và tạo thành một lớp cặn. Quá trình lọc giúp loại bỏ lớp cặn này, giúp nước táo không bị đục trở lại khi bảo quản. - Chuẩn bị: chuẩn bị cho quá trình phối chế Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: độ trong dịch lọc tăng, độ nhớt dịch lọc giảm do quá trình lọc đã phân riêng bã lọc và dịch lọc. Đồng thời cũng làm thay đổi tỷ trọng của dịch lọc. - Hóa lý: không xảy ra chuyển pha trong quá trình lọc. - Các biển đổi khác không đáng kể Phương pháp thực hiện: - Sử dụng thiết bị lọc là thiết bị lọc ép sử dụng dĩa lọc – thiết bị làm việc gián đoạn. Việc nạp huyền phù vào thiết bị và tháo dịch lọc ra khỏi thiết bị thực hiện liên tục trong một khoảng thời gian. Tuy nhiên, việc tháo bã lọc sẽ thực hiện theo chu kì. - Thiết bị có hình trụ đứng hoặc nằm ngang. Bộ phận chính của thiết bị là các dĩa lọc (3) có tiết diện hình tròn. Mỗi dĩa lọc có một hệ thống giá đỡ bằng lưới. Phía bên ngoài giá đỡ được phủ một lớp vách ngăn. Phía bên trong là kênh dẫn dịch lọc. - Nguyên tắc hoạt động của thiết bị: đầu tiên bơm huyền phù vào thiết bị. Các cấu tử pha rắn sẽ giữ lại trên bề mặt vách ngăn của các dĩa lọc. Riêng pha lỏng sẽ chui qua vách ngăn để đi vào kênh dẫn ở bên trong dĩa lọc rồi chảy tập trung vào ống thu hồi (4) và các dĩa lọc có thể xoay được nhờ động cơ (5). Theo thời CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 30 gian sử dụng, các cấu tử pha rắn sẽ bám đầy lên bề mặt vách ngăn trên dĩa lọc. Để vệ sinh dĩa lọc, người ta lần lượt tháo thân trụ (2), sau đó tháo các dĩa ra khỏi ống hình trụ (4). Hình 2.9 Thiết bị lọc ép sử dụng dĩa lọc 1- Cửa quan sát; 2- Thân thiết bị; 3- Dĩa lọc; 4- Ống trung tâm để thu hồi dịch lọc; 5- Động cơ 2.1.3.9 Phối chế  Nấu syrup Mục đích công nghệ: - Chế biến: quá trình nấu syrup sẽ làm thay đổi thành phần hóa học của syrup, làm tăng hàm lượng chất khô, tăng độ ngọt và cải thiện độ trong. - Bảo quản: Các vi sinh vật sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt, nhờ đó mà thời gian bảo quản syrup sẽ tăng lên. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: độ nhớt tăng, thay đổi về tỷ trọng của syrup sau quá trình nấu - Hóa lý: có sự hòa tan của những tinh thể saccharose vào nước, sự bay hơi của nước, sự hấp phụ một số tạp chất. 5 Dịch lọc Huyền phù 3 2 4 1 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 31 - Hóa học: xảy ra phản ứng nghịch đảo đường, chuyển hóa đường saccharose thành glucose và fructose. Cần lưu ý là hiệu suất thủy phân saccharose không thể đạt đến 100%. Sau quá trình nấu, syrup sẽ chứa cả 3 loại đường: glucose, fructose và saccharose chưa bị thủy phân. - Sinh học và hóa sinh: hệ vi sinh vật và enzyme bị lẫn trong nguyên liệu sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt. Phương pháp thực hiện: - Hòa tan đường trong nước: Cho nước vào gia nhiệt đến 40 – 50oC. Tỷ lệ giữa nước và đường là 1:2. Sau đó cho đường vào khuấy trộn đến khi đường hòa tan hoàn toàn. - Gia nhiệt đến sôi (sôi tim) khoảng 20 – 30 phút - Làm nguội tới 80 – 90oC: Cho acid citric vào hàm lượng 0.01% và giữ trong 1giờ. Đo độ Brix của dung dịch syrup. Bx thành phẩm 700Bx. - Lọc nóng: tách hết các tạp chất cơ học như rác, đất, cát lẫn trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Dùng thiết bị lọc khung bản để lọc. Khi kết thúc quá trình nấu syrup sẽ bổ sung bột trợ lọc diatomite vào thiết bị và khuấy đều để chuẩn bị cho quá trình lọc. Phần bột trợ lọc bám trên bề mặt của màng lọc sẽ giúp chúng ta loại bỏ tạp chất mịn bị lẫn trong syrup. - Làm nguội nhanh bằng cách trao đổi nhiệt với nước bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng. Syrup sẽ được làm nguội nhanh về nhiệt độ không vượt quá 20 – 25 0C. Cần lưu ý là quá trình làm nguội phải được thực hiện trong điều kiện kín để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật từ môi trường. - Dùng thiết bị nấu syrup là nồi hai vỏ có cánh khuấy dạng mái chèo. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 32 Hình 2.10 Nồi nấu syrup hai vỏ  Phối chế Mục đích công nghệ: - Hoàn thiện: nhằm tăng độ ngọt và hương vị cho sản phẩm nước táo. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: khi phối trộn hai dung dịch lỏng (nước táo sau khi lọc và syrup) thì độ nhớt, thể tích, tỷ trọng và cả tính chất quang học của sản phẩm sau phối trộn so với dịch táo lọc trước đó đều tăng. - Các biến đổi khác không đáng kể Phương pháp thực hiện: - Sử dụng thiết bị khuấy trộn có cánh khuấy mái chèo. - Cấu tạo thiết bị bao gồm một thùng khuấy, bên trong có một cánh khuấy dạng bản mỏng được gắn vào trục khuấy. Tốc độ quay cánh khuấy tương đối thấp 20 – 150 rpm. Với thiết bị loại này, các phân tử chất lỏng thường được chuyển động vòng tròn quanh trục và chuyển động ly tâm là chính, còn chuyển động theo phương thẳng đứng là rất ít. Thiết bị luôn luôn cần lắp thêm các thanh chặn trên thành thiết bị. - Thông số công nghệ: Thông số công nghệ quan trọng nhất trong quá trình phối trộn hay chất lỏng là tốc độ cánh khuấy. Tốc độ cánh khuấy nếu quá 1. Đường hơi nóng vào 2. Đường nguyên liệu vào 3. Van xả đáy 4. Van xả nước ngưng 5. Đường thoát hơi 6. Môtơ 7. Nắp thiết bị 8. Áp kế 9. Van hơi 10. Nút khởi động 11. Nhiệt kế 12. Cánh khuấy 13. Van xả đáy CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 33 thấp sẽ không thực hiện tốt quá trình phối trộn do dung dịch syrup có độ nhớt tương đối cao, nhưng nếu tốc độ khuấy quá lớn sẽ làm tăng lượng oxi hòa tan trong sản phẩm. Ta chọn tốc độ cánh khuấy là 100 rpm. 1. Động cơ 2. Phiễu phối liệu 3. Cánh khuấy 4. Ống thủy quan sát 5. Cửa xả đáy 6. Van vào trên 7. Thùng khuấy 8. Thanh chặn Hình 2.11 Thiết bị khuấy trộn có cánh khuấy mái chèo. Công thức phối trộn Dịch táo sau khi lọc có 0Bx là 120 Syrup có có 0 Bx là 70 0 Tỉ lệ phối trộn nước – dịch táo (1 :1) Mong muốn sản phẩm có 0Bx là 140 Vậy công thức phối trộn là: 1kg dịch táo – 1kg nước – 0,285 kg syrup 2.1.3.10 Lọc membrane Mục đích công nghệ - Bảo quản: tách bớt các tế bào vi sinh vật như vi khuẩn, nấm men, nấm sợi ra khỏi dòng permeate. Nhờ đó, thời gian bảo quản sản phẩm permeate sẽ kéo dài. Các biến đổi nguyên liệu CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 34 - Vật lý: độ nhớt và độ đục của dòng permeate giảm - Sinh học: không xảy ra biến đổi sinh học nào. Tuy nhiên, các vi sinh vật bị giữ lại trên màng membrane - Các biến đổi khác không đáng kể Phương pháp thực hiện - Sử dụng thiết bị mô hình cuộn xoắn, vi lọc – microfiltration MF, vật liệu của membrane - cellulose acetate. - Thiết bị gồm hai hình trụ đồng trục nhưng có kích thước khác nhau và được đặt lồng vào nhau. Chế tạo bằng thép không rỉ. Ống hình trụ đường kính nhỏ được đục lỗ trên thân và là nơi tập trung dòng permeate. o Khoảng không gian được giới hạn bởi mặt ngoài thân trụ đường kính nhỏ và mặt trong thân trụ đường kính lớn là một tấm đệm xốp được cuộn lại theo hình xoắn ốc. Tấm đệm này được làm bằng vật liệu polypropylene. Hai bên tấm đệm là hai tấm membrane với bề mặt hoạt động đều quay ra phía ngoài. o Dung dịch nước táo được bơm vào một đầu thân trụ và di chuyển dọc theo thân trụ bởi một kênh dẫn có tiết diện hình xoắn ốc. Dòng retentate sẽ tập trung thoát ra ở đầu kia của thiết bị hình trụ theo kênh dẫn nói trên. Các cấu tử trong dòng permeate sẽ chui qua mao dẫn của hai membrane để đi vào bên trong cấu trúc tấm đệm. Phần này cũng có tiết diện hình xoắn ốc và liên thông với ống hình trụ đường kính nhỏ. Dòng permeate – nước táo sẽ tập trung tại ống hình trụ đường kính nhỏ tại vùng trục của thiết bị rồi thoát ra bên ngoài. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 35 Hình 2.12 Thiết bị lọc membrane 2.1.3.11 Rót sản phẩm Mục đích công nghệ: - Hoàn thiện sản phẩm - Bảo quản: sau khi rót sản phẩm và đóng gói thì sản phẩm được cách ly với điều kiện môi trường bên ngoài Các biến đổi của nguyên liệu: - Trong điều kiện vô trùng, quá trình rót sản phẩm vào bao bì giấy không làm xảy ra những biến đổi làm ảnh hưởng chất lượng nước táo. Phương pháp thực hiện - Thiết bị sử dụng là tủ rót vô trùng. Thiết bị này thực hiện nhiều chức năng như tạo hình bao bì giấy, vô trùng bao bì giấy, chiết rót. - Đầu tiên, các tấm cac – tông sẽ được tiếp nhận và mở hộp, tạo hình đáy trong không khí tiệt trùng nóng, hàn kín đáy hộp. Tiếp đến, hộp sẽ được đưa đến vùng phun H2O2 để tiệt trùng, người ta sẽ phun dung dịch H2O2 lên bề mặt bao bì, phần diện tích tiếp xúc với H2O2 chiếm khoảng 30 – 40% tổng diện tích bề mặt bao bì, sau đó người ta phun không khí nóng vô trùng (180 0C) để đuổi H2O2 bám trên bề mặt bao bì. Hộp sau khi tiệt trùng được CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 36 đưa đến cơ cấu rót dịch và được rót theo thể tích quy định. Sau cùng, hộp được hàn kín miệng và đưa ra ngoài. Hình 2.13 Thiết bị chiết rót vô trùng nước quả 1. Ngăn chứa hộp cac – tông ; 2. Bộ phận tiếp nhận và mở hộp; 3. Cơ cấu hình thành đáy trong không khí tiệt trùng nóng; 4. Cơ cấu hàn kín đáy hộp; 5. Thùng đựng H2O2; 6. Vòi phun H2O2 để tiệt trùng bao bì ; 7. Vùng làm khô không khí tiệt trùng nóng làm bay hơi H2O2; 8. Thùng đựng nguyên liệu và cơ cấu rót; 9. Bộ phận hàn miệng hộp bằng siêu âm; 10. Tạo hình miệng hộp; 11. Bánh sao lấy hộp ra; 12. Vùng không khí tiệt trùng 2.1.3.12 Hoàn thiện Mục đích công nghệ: - Quá trình hoàn thiện sản phẩm bao gồm một số công đoạn như: in ngày sản xuất trên bao bì, gắn ống hút lên mỗi hộp, đóng block các hộp lại với nhau. Các biến đổi của nguyên liệu: - Do nước táo được đựng trong bao bì kín nên quá trình hoàn thiện nói trên không gây ra những biến đổi trong sản phẩm Phương pháp thực hiện: CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 37 - Thiết bị in ngày sản xuất trên bao bì, gắn ống hút và đóng block hiện nay đều được thực hiện theo phương pháp liên tục và tự động hóa. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 38 2.2 Quy trình 2 2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước ép táo đóng hộp giấy Hình 2.14 Quy trình 2 sản xuất nước ép táo Táo Phân loại Rửa Chần Nghiền Siêu âm Ép Bã ép Làm trong Enzyme Pectinase Syrup Sản phẩm Lọc Phối chế Tiệt trùng UHT Rót sản phẩm Hoàn thiện CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 39 2.2.2 Sơ đồ thiết bị quy trình công nghệ sản xuất nước ép táo đóng hộp giấy – quy trình 2 Hình 2.15 Sơ đồ thiết bị quy trình công nghệ sản xuất nước ép táo đóng hộp giấy- quy trình 2 2.2.3 Thuyết minh quy trình công nghệ - Quy trình 2 Bảng 2.1: Những quá trình giống và khác nhau ở quy trình 1 và 2 Xét về mục đích công nghệ, biến đổi nguyên liệu và phương pháp thực hiện Quy trình 1 Quy trình 2 Các quá trình giống nhau  Phân loại  Rửa  Chần  Nghiền  Ép  Làm trong  Lọc  Rót sản phẩm  Hoàn thiện Các quá trình khác nhau Xử lý enzyme Siêu âm CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 40 Lọc membrane Tiệt trùng UHT Ở quy trình 2, nhóm chỉ xin trình bày hai quá trình là siêu âm và tiệt trùng UHT, còn các quá trình còn lại tương tự như quy trình 1. 2.2.3.1 Xử lý bằng sóng siêu âm Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị cho quá trình ép: Dưới tác dụng lực nén và kéo sẽ xuất hiện bọt khí. Bọt khí lớn dần và đến một giới hạn bọt khí nổ ra tạo nhiệt độ và áp suất rất lớn tại vùng vi môi trường khoảng 50000C và 2000 ats. Chính hiện tượng sủi bong bóng này làm tăng hiệu suất trích ly và tăng hiệu suất ép:  Sau quá trình nghiền tạo thành huyền phù với vô số các hạt lớn, hạt nhỏ. Dưới tác dụng của sự sủi bong bóng làm các hạt lớn xuất hiện vết nứt, các hạt nhỏ va đập với nhau làm bào mòn bề mặt, giảm độ bền cơ học của màng tế bào và giảm liên kết các ciment gắn kết các tế bào thực vật với nhau  giảm kích thước hạt và giúp giải phóng chất chiết.  Đồng thời sự sủi bong bóng giúp cải thiện sự truyền khối do giảm sự hình thành lớp biên. - Khai thác: Sóng siêu âm làm sủi bong bóng làm xuất hiện vết nứt, bào mòn bề mặt làm các chất bên trong tế bào dễ dàng thoát ra và thoát ra nhiều hơn làm tăng hàm lượng chất chiết trong dịch quả. Các biến đổi của nguyên liệu: Vật lý:  Nhiệt độ trung bình của mẫu lỏng tăng lên  Áp suất trung bình tăng lên  Kích thước hạt phân tán bị giảm  Sự khuấy trộn của hệ tăng lên - Hóa lý: các chất trong nguyên liệu rắn được trích ly ra ngoài - Các biến đổi khác không đáng kể Phương pháp thực hiện: CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 41 - Sử dụng thiết bị hoạt động liên tục Hielscher. Thiết bị này bao gồm một bộ phận có thanh phát sóng siêu âm để thực hiện chức năng siêu âm, có vỏ áo hiệu chuẩn nhiệt độ. - Thông số công nghệ: Tần số: 20 – 40 kHz Công suất: 16kW Lưu lượng: 1,5 – 8 m3/h Thời gian: 10 – 15 phút Nhiệt độ: 70 – 800C 2.2.3.2 Tiệt trùng UHT Mục đích công nghệ: - Bảo quản: quá trình tiệt trùng sẽ làm vô hoạt bất thuận nghịch enzyme và ức chế hệ vi sinh vật, nhờ đó sẽ kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Các biến đổi của nguyên liệu: - Sinh học: nhiệt độ cao sẽ làm cho quá trình trao đổi chất của của vi sinh vật ngừng lại, các vi sinh vật sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt - Hóa sinh: nhiệt độ cao sẽ làm biến tính bất thuận nghịch enzyme, do đó vô hoạt được chúng - Vật lý: độ nhớt và tỷ trọng thay đổi - Hóa học: nhiệt độ cao thúc đẩy phản ứng hóa học như phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin, phản ứng phân hủy vitamin đặc biệt vitamin nhóm C. Tuy nhiên, thời gian xử lý lại rất ngắn nên không gây ra biến đổi đáng kể nào đến tính chất nước táo. - Hóa lý: trong quá trình gia nhiệt thì nước sẽ bay hơi một phần. Phương pháp thực hiện: - Đầu tiên, nước táo được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng để gia nhiệt đến 800C. Sau đó, được bơm vào thiết bị gia nhiệt trực tiếp. Người ta sẽ phối trộn nước táo và hơi nước để nhiệt độ hỗn hợp đạt 1400C. Tiếp theo, hỗn hợp nước táo và hơi nước sẽ đi vào một ống cách nhiệt, thời gian CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 42 lưu hỗn hợp trong ống này là 3 – 5 giây. Tiếp theo, hỗn hợp đi vào thiết bị làm nguội sơ bộ trong môi trường chân không đến khoảng 80 – 820C. Tiếp đến, thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng được dùng để làm nguội nước táo đến 20 0C với tác nhân làm nguội là nước lạnh. - Thiết bị: Quá trình tiệt trùng gồm 3 giai đoạn: gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. o Gia nhiệt: sử dụng kết hợp hai phương pháp gia nhiệt gián tiếp và trực tiếp.  Đầu tiên nước ép được gia nhiệt sơ bộ bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng với tác nhân gia nhiệt là nước nóng.  Tiếp đến, sử dụng phương pháp gia nhiệt trực tiếp để gia nhiệt nước táo đến nhiệt độ tiệt trùng. Thiết bị sử dụng có dạng ống lồng ống, thành ống bên trong được đục lỗ. Nước táo được bơm vào ống bên ngoài, còn hơi nước dẽ được cho vào ống bên trong rồi thoát ra thành ống để phối trộn với nước táo. Sau đó, hỗn hợp sẽ thoát ra ngoài thiết bị. o Giữ nhiệt: thiết bị này gồm hệ thống ống dẫn được cách nhiệt thật tốt nhằm hạn chế sự giảm nhiệt độ trong giai đoạn giữ nhiệt. o Làm nguội: nước táo được làm nguội qua hai giai đoạn: làm nguội sơ bộ trong môi trường chân không và làm nguội về nhiệt độ rót sản phẩm (20 0 C)  Làm nguội sơ bộ trong môi trường chân không: nước táo được làm nguội trong bồn hình trụ đứng có kết nối hệ thống tạo chân không  Làm nguội xuống 200C: sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng với tác nhân làm nguội là nước lạnh. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 43 2.3. So sánh 2 quy trình công nghệ Bảng 2.2 So sánh 2 quy trình công nghệ Chỉ tiêu so sánh Quy trình 1 Quy trình 2 Chất lượng dinh dưỡng Quy trình này có chế độ xử lý nhiệt ôn hòa, tổn thất chất dinh dưỡng không nhiều do: - Tăng hiệu suất trích ly bằng cách xử lý enzyme - Dùng màng membrane MF để loại vi sinh vật Tổn hao chất dinh dưỡng nhiều hơn, xử lý nhiệt nhiều hơn làm tổn thất vitamin do: - Tăng hiệu suất trích ly bằng cách siêu âm Cảm quan Giữ được màu tự nhiên của sản phẩm Xử lý nhiệt nhiều hơn có thể làm sậm màu sản phẩm hơn Thiết bị Đơn giản, gọn hơn không cần thiết bị hỗ trợ do sử dụng thiết bị lọc membrane Phức tạp hơn do sử dụng tiệt trùng UHT cần nhiều thiết bị hỗ trợ: bơm chân không, bồn làm nguội, thiết bị trao đổi nhiệt  cồng kềnh Chi phí năng lượng Ít tốn kém hơn do hạn chế quá trình gia nhiệt Cao hơn do xử lý gia nhiệt nhiều hơn Thời gian sản xuất (tính trên 1 đơn vị sản phẩm) Dài hơn Ngắn hơn CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 44 CHƯƠNG 3: SẢN PHẨM NƯỚC ÉP TÁO 3.1 Giới thiệu sản phẩm nước ép táo trên thị trường Hình 3.1 Các sản phẩm nước táo đóng hộp giấy CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 45 3.2 Thành phần dinh dưỡng của nước ép táo Nước táo có nhiều đường fructose. Đường này được hấp thu từ từ vào máu, nên bệnh tiểu đường không ngại việc máu tăng đột ngột đường glucose như trường hợp ăn đường trắng tinh chế saccharose. Mặt khác nước táo là loại thức uống tuyệt vời vì nó chứa nhiều khoáng, chất xơ và calori thấp. Thành phần dinh dưỡng trong 100ml nước táo được trình bày trong bảng 3.1 Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g nước táo Thành phần dinh dưỡng Đơn vị Nước táo (100 grams) Water G 88.24 Protein G 0.10 Lipid G 0.13 Carbohydrate G 11.30 Xơ G 0.2 Đường tổng G 9.62 Sucrose g 1.26 Glucose (dextrose) g 2.63 Fructose g 5.73 Lactose g 0.00 Maltose g 0.00 Galactose g 0.00 Khoáng Calcium, Ca mg 8 Iron, Fe mg 0.12 Magnesium, Mg mg 5 Phosphorus, P mg 7 Potassium, K mg 101 Sodium, Na mg 4 Zinc, Zn mg 0.02 Copper, Cu mg 0.012 Manganese, Mn mg 0.074 Selenium, Se mcg 0.1 Vitamins CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 46 Vitamin C, total ascorbic acid mg 0.9 Thiamin mg 0.021 Riboflavin mg 0.017 Niacin mg 0.073 Pantothenic acid mg 0.049 Vitamin B-6 mg 0.018 Folate, total mcg 0 Folic acid mcg 0 Folate, food mcg 0 Folate, DFE mcg_DFE 0 Choline, total mg 1.8 Betaine mg 0.1 Vitamin B-12 mcg 0.00 Retinol mcg 0 Carotene, beta mcg 0 Carotene, alpha mcg 0 Cryptoxanthin, beta mcg 0 Vitamin A, IU IU 1 Lycopene mcg 0 Lutein + zeaxanthin mcg 16 Vitamin E (alpha-tocopherol) mg 0.01 Vitamin E, added mg 0.00 Vitamin D (D2 + D3) mcg 0.0 Vitamin D IU 0 Vitamin K (phylloquinone) mcg 0.0 Lipids Fatty acids, total saturated g 0.022 Fatty acids, total monounsaturated g 0.006 Fatty acids, total polyunsaturated g 0.039 Cholesterol mg 0 Các chất khác Alcohol, ethyl g 0.0 Caffeine mg 0 Theobromine mg 0 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 47 3.3 Cách sử dụng sản phẩm Một khi đã mở nước ép, thì sự mất chất dinh dưỡng đã được bắt đầu, do đó không nên lưu trữ nước ép trong tủ lạnh quá lâu. Nên bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát. Nên sử dụng nước táo sau bữa ăn. Không nên uống nước ép vào sáng sớm, khi đói hoặc trước bữa ăn bởi vì trong nước táo có chứa lượng nhỏ acid, acid này sẽ tac động đến dạ dày gây đau bụng, khó chịu và chán ăn. Hơn nữa, những phản ứng hóa học xảy ra giữa acid trong nước táo và dịch vị dạ dày sẽ làm biến đổi các chất dinh dưỡng cũng như phân hủy Vitamin, cản trở quá trình tiêu hóa và hấp thu các chất dinh dưỡng của cơ thể. 3.4 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm  Chỉ tiêu về cảm quan: Chỉ tiêu cảm quan của nước táo được trình bày trong bàng 3.2 Bảng 3.2 Các chỉ tiêu cảm quan của nước táo ép Tên chỉ tiêu Yêu cầu 1. Màu sắc Đặc trưng cho nước táo 2. Mùi Thơm đặc trưng của nguyên liệu, không có mùi lạ 3. Vị Có hoặc không có vị ngọt, không có vị lạ 4. Trạng thái Trong, không vẩn đục  Chỉ tiêu về hóa lí: - Độ Brix: 10-14; pH: 4-5 - Thành phần hóa học: protein, glucid, lipid, vitanmin. - Chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng Bảng 3.3 Giới hạn tối đa của hàm lượng kim loại nặng của đồ uống pha chế sẵn không cồn Tên kim loại Giới hạn tối đa (mg/l) CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 48 1. Asen (As) 0,1 2. Chì (Pb) 0,2 3. Thủy ngân (Hg) 0,05 4. Cadimi (Cd) 1,0  Chỉ tiêu vi sinh vật: tổng số vi khuẩn hiếu khí, tổng số nấm men - nấm mốc, E.coli….(quan trọng nhất là E.coli), sản phẩm không được chứa vi sinh vật gây thối hỏng trong điều kiện bảo quản thông thường. Các chỉ tiêu vi sinh vật của đồ uống pha chế sẵn không cồn được quy định trong bảng 3.3 Bảng 3.4 Các chỉ tiêu vi sinh vật của đồ uống pha chế sẵn không cồn Chỉ tiêu Giới hạn tối đa 1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1 ml sản phẩm 102 2. E.Coli, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0 3. Coliforms, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 10 4. Cl. perfringens, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0 5. Streptococci faecal, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0 6. Tổng số nấm men - nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 ml sản phẩm 10 CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 49 KẾT LUẬN Công nghệ sản xuất nước ép trái cây ngày càng phổ biến và thông dụng bởi tính tiện dụng của nó. Bài báo cáo này tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất nước táo đóng hộp giấy. Bắt đầu từ tìm hiểu nguyên liệu táo từ đó xây dựng quy trình công nghệ, cách thức lựa chọn thiết bị đến các thông số công nghệ và xây dựng tiêu chuẩn để đánh giá sản phẩm. Bài báo cáo xây dựng hai quy trình công nghệ khác nhau một bên dùng enxyme để xử lý nhằm tăng hiệu suất ép và dùng membrane MF để loại vi sinh vật để kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm . Còn quy trình kia xử lý bằng song siêu âm để hỗ trợ quá trình ép và dùng phương pháp tiệt trùng UHT để tiêu diệt vi sinh vật. Nhóm chúng tôi chọn phương án quy trình ít xử lý nhiệt để để áp dụng sản xuất vì quy trình này vừa tiết kiệm chi phí năng lượng đồng thời giữ được giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Điều này rất quan trọng vì sản phẩm nước ép trái cây rất quan trọng ở điểm này. CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. vol1(3)/data/apple/applcomposition.htm 2. TCVN 1329/2002/BYT/QÐ ngày 18/4/2002 3. Giáo trình công nghệ đồ uống - Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh- 2008 4. 5. Lê Văn Việt Mẫn, Effects of ultrasound on catalytic efficiency of pectinase preparation during the treatment of pineapple mash in juice processing. International Food Research Journal, 2011 Danielle Biscaro Pedrolli, Alexandre Costa Monteiro. Pectin and Pectinases: Production, Characterization and Industrial Application of Microbial Pectinolytic Enzymes. The Open Biotechnology Journal, 2009 6. Michael P. Coughlan, The Properties of Fungal and Bacterial Cellulases with Comment on their Production and Application, Irland 7. Mario Abreu, Recycling of tetra pak aseptic cartons, Canada 8. Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản đại học quốc gia Tp.HCM, 2011 9. Ngô Xuân Mạnh, Trần Thị Lan Hương, Ứng dụng các chế phẩm enzyme pectinex để nâng cao hiệu suất trích ly và chất lượng nước quả dứa (Ananas comosus) tự nhiên. 10. Effects of ultrasound on catalytic efficiency of pectinase preparation during the treatment of pineapple mash in juice processing, Tran, P.P.T. and *Le, V.V.M, Department of Food Technology, Ho Chi Minh City University of CNSX NƯỚC TÁO ĐÓNG HỘP GIẤY GVHD: PGS. TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 51 Technology, Vietnam, International Food Research Journal 18: 347-354 (2011) 11. Antonella De Leonardis · Giuseppe Lustrato -Vincenzo Macciola · Giancarlo Ranalli, Application of chemical and physical agents in model systems to controlling phenoloxidase enzymes, Eur Food Res Technol (2010) 12. Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Lệ Hà, Nguyên lý sản xuất đồ hộp thực phẩm, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 13. Nguyễn văn Tiếp, Quách Đỉnh, Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau quả , Nhà xuất bản thanh niên