Công nghệ sản xuất Snack

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH 4 DANH MỤC BẢNG 4 1. Định nghĩa 5 2. Phân loại 5 3. Nguyên liệu chính 5 3.1. Bắp 5 3.1.1. Giới thiệu chung về bắp 5 3.1.2. Phân loại 5 3.1.3. Cấu tạo 7 3.1.4. Thành phần hóa học 9 3.1.5. Chỉ tiêu chọn lựa nguyên liệu 9 3.2. Khoai tây 10 3.3. Lúa mì 10 3.4. Gạo 11 3.5. Khoai mì 11 3.6. Tinh bột 12 4. Nguyên liệu phụ 13 4.1. Nước 13 4.2. Vôi 13 4.3. Hỗn hợp gia vị 13 4.3.1. Muối 14 4.3.2. Chất điều chỉnh cường độ hương vị sản phẩm 14 4.3.3. Chất béo 14 4.3.4. Củ gia vị 14 4.3.5. Cây gia vị 15 4.3.6. Hương vị tổng hợp 15 4.3.7. Chất kích thích hương vị 15 4.3.8. Chất tạo ngọt 15 4.3.9. Acid 15 4.3.10. Chất tạo màu 15 4.3.11. Các chất khác 16 4.3.12. Chất chống oxy hóa 17 5. Qui trình công nghệ 17 5.1. Kiềm hóa 18 5.1.1. Mục đích công nghệ 18 5.1.2. Các biến đổi của nguyên liệu 19 5.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng 19 5.1.4. Thiết bị 20 5.2. Quá trình rửa 23 5.2.1. Mục đích 23 5.2.2. Biến đổi nguyên liệu 23 5.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng 23 5.2.4. Thiết bị 23 5.3. Quá trình nghiền 25 5.3.1. Mục đích công nghệ 25 5.3.2. Các biến đổi 25 5.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng: 25 5.3.4. Thiết bị 26 5.4. Trộn sơ bộ 28 5.4.1. Nguyên liệu 28 5.4.2. Mục đích 28 5.4.3. Thiết bị 28 5.4.4. Các biến đổi trong quá trình trộn 29 5.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng 29 5.5. Ép đùn 29 5.5.1. Nguyên liệu 29 5.5.2. Mục đích 29 5.5.3. Các biến đổi trong quá trình ép đùn 29 5.5.4. Các yếu tố ảnh hưởng 30 5.5.5. Phương pháp thực hiện 31 5.6. Sấy 37 5.6.1. Mục đích 37 5.6.2. Thông số công nghệ 37 5.6.3. Thiết bị 37 5.7. Phun gia vị 37 5.7.1. Mục đích 37 5.7.2. Các biến đổi 37 5.7.3. Thiết bị 37 5.8. Đóng gói 39 5.8.1. Mục đích 39 5.8.2. Các dạng bao bì Snack 39 5.8.3. Đóng gói Snack 40 6. Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm snack dạng phồng 41 6.1. Chỉ tiêu cảm quan 41 6.1.1. Mùi vị 41 6.1.2. Cấu trúc 41 6.1.3. Hình dạng 41 6.1.4. Màu sắc 42 6.2. Chỉ tiêu hóa lý 42 6.3. Chỉ tiêu vi sinh 42 6.4. Hình dạng một số sản phẩm snack 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cấu tạo hạt bắp 7 Hình 2: Lúa mì 11 Hình 3: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất Masa 17 Hình 4: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất snack 18 Hình 5: Thiết bị nấu 20 Hình 6: Thiết bị ngâm 21 Hình 7: Thiết bị rửa dạng trống 24 Hình 8: Hệ thống “lowboy” 24 Hình 9: Thiết bị kiềm hóa và rửa (thiết bị nấu Halmiton + thiết bị rửa lowboy) 25 Hình 10: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy nghiền 26 Hình 11: Thiết bị nghiền 27 Hình 12: Sơ đồ quy trình sản xuất snack từ bột masa 28 Hình 13: Máy trộn thùng quay 28 Hình 14: Thiết bị ép đùn 31 Hình 15: Cấu tạo bên trong bộ phận xử lý sơ bộ dạng 2 cánh khuấy 32 Hình 16: Cấu tạo bên trong buồng ép 33 Hình 17: Các dạng thành buồng ép 33 Hình 18: Cấu tạo trục vít đơn 34 Hình 19: Hình dạng các loại lỗ khuôn 35 Hình 20: Cấu tạo bên trong buồng ép đùn 36 Hình 21: Cấu tạo dao cắt 36 Hình 22: Thiết bị sấy băng tải 37 Hình 24: Hệ thống phun gia vị 38 Hình 23: Cấu tạo đầu phun gia vị 38 Hình 25: Thiết bị tẩm gia vị dạng trống 39 Hình 26: Một số sản phẩm snack 42 Hình 27: Một số hình dạng của snack 43 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học của các giống bắp khác nhau (% chất khô) 9 Bảng 2: Sự phân bố thành phần hóa học trong từng phần của hạt bắp (% chất khô) 9 Bảng 3: Chỉ tiêu chọn bắp nguyên liệu 10 Bảng 4: Công thức phối trộn hỗn hợp gia vị của sản phẩm snack dạng chip (100g) 14 Bảng 5: Công thức phối trộn gia vị cơ bản của các nhà sản xuất snack ở Mỹ 16 Định nghĩa Snack là tên gọi tiếng Anh để chỉ các loại thực phẩm được ăn giữa những bữa ăn chính. Một cách hiểu khác thì từ snack có nghĩa là “bữa ăn nhẹ, thực phẩm dùng giữa các bữa ăn chính hay thức ăn nhanh”. Vì vậy, các loại khoai tây chiên, bắp nổ, các món ngũ cốc ăn liền dùng cho bữa ăn sáng, các món bánh mặn dùng vào giữa buổi, trái cây sấy khô, các loại đậu chiên hoặc các loại khô làm từ thịt bò, tôm… đều được xem là snack. Sản phẩm snack được đóng gói trong các túi nhỏ, dễ vận chuyển và có thể ăn được ngay sau khi mở bao bì. Phân loại Có rất nhiều các phân loại snack Dựa vào thành phần nguyên liệu chính, snack có thể được sản xuất từ khoai tây, bắp, gạo hoặc các loại hạt khác, trái cây, rau củ và cả thịt, thủy hải sản… Dựa vào phương pháp chế biến, snack có thể được giảm ẩm bằng cách chiên, sấy, qua ép đùn hay nướng. Dựa vào vị, snack được chia thành nhóm có vị mặn, vị ngọt, vị chua, vị tự nhiên… Dựa vào hình dạng bánh, snack có các dạng phẳng, được gọi là “chip” hay “flake”, dạng phồng gọi là “puff” và dạng sợi gọi là “stick” hay “shred” Nguyên liệu chính Bắp Giới thiệu chung về bắp Họ (family) : Poacea (hòa thảo) Phân họ (subfamily) : Andropogonoideae Tộc (tribe) : Tripsaceae (Maydeae, Zeeae) Chi (genus) : Zea Loài (species) : Zea mays Phân loại Việc phân chia các loài phụ thuộc vào đặc điểm hạt có mày hay không, hình thái bên ngoài và kết cấu bên trong (Kernike, 1920). Sturterant E.L. đã dựa vào nguyên tắc trên chia bắp thành 7 loài phụ. Sau đó, Colins G.N. thêm bắp nếp Trung Quốc thành 8 loài phụ. Gần đây, Kulesov N.N. và Koiukhov I.V. bổ sung thêm dạng bắp nửa răng ngựa tất cả gồm 9 loài phụ. Bắp bọc (Zea mays Tunicata Sturt) Là dạng nguyên thuỷ, mỗi hạt trên bắp đều có vỏ bọc do mày nhỏ, trên đỉnh có râu dài. Loài phụ này có nhiều lá, hoa cờ phát triển đôi khi có hạt trên bông cờ. Hạt cứng, tinh bột dạng sừng, nguồn gốc ở Mexico. Bắp đá (Zea mays Indurata Sturt) Hạt bắp đá tròn, dày và cứng do nội nhũ chứa hầu hết là nội nhũ sừng (hàm lượng protein cao). Tinh bột của nó rất xốp nên không dùng phổ biến để chế biến bột nhào. Hàm lượng tinh bột trong hạt từ 56 – 75% khối lượng chất khô, trong đó thành phần amylose từ 24 – 28% và amylosepectin từ 72 – 76%. Màu hạt bắp có thể là trắng ngà, tím, vàng hoặc đỏ. Loại bắp này chủ yếu được sử dụng làm thức ăn cho gia súc. Bắp bột (Zea mays Amylacea Sturt) Bắp bột có hình dạng giống bắp đá nhưng mềm hơn. Nội nhũ trắng đục, cấu tạo xốp và dễ hút nước do đó khi sấy hạt teo lại đồng bộ. Nội nhũ chủ yếu là nội nhũ bột nên mềm và mịn dễ chế biến bột nhào. Hàm lượng tinh bột trong hạt từ 58 – 80% khối lượng chất khô, trong đó thành phần amylose và amylosepectin tương tự bắp đá. Bắp bột thường được sử dụng làm thức ăn cho người. Hạt bắp có các màu: vàng, xanh, đỏ, tím và trắng. Bắp răng ngựa (Zea mays Indentata Sturt) Đây là loại bắp được lai chéo giữa bắp đá và bắp bột. Tùy thuộc vào nội nhũ miền tinh bột và nội nhũ miền sừng của hai loại bắp này tạo ra hạt bắp có nội nhũ cứng và mềm khác nhau. Hai bên sườn và cuối hạt là tinh bột nội nhũ miền sừng, từ giữa hạt cho tới đầu tròn là nội nhũ bột. Do đó trong quá trình sấy khô, hạt bắp bị lõm tại đầu hạt. Hàm lượng tinh bột trong hạt từ 60 – 65% khối lượng chất khô, trong đó tỉ lệ AM/AP là 1/4. Loại bắp này được sử dụng làm thức ăn cho người, gia súc và trong công nghiệp sản xuất tinh bột. Bắp có màu vàng chứa nhiều vitamin A, bắp màu trắng chứa ít vitamin A hơn còn thành phần hydrocacbon giống bắp vàng. Bắp nổ (Zea mays Everta Sturt) Hạt tương đối nhỏ, đầu hơi nhọn, nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bột khoảng 62 – 72% (theo khối lượng). Hạt bắp nổ khá cứng, khó nghiền ra bột. Hạt bắp nổ thường được dùng để sản xuất ra bột và bỏng. Thuộc loài bắp tẻ, lõi bắp bé. Hạt bắp nổ có màu trắng, vàng. Cây tương đối nhỏ, nhánh tương đối nhiều. Bắp đường (Zea Saccharate Sturt) Mặt hạt nhăn nheo, hơi đục, phôi tương đối lớn, nội nhũ sừng trong hạt có nhiều glucide dễ tan (dextrin). Khi chín sữa lượng đường trong hạt khoảng 15 – 18%. Khi chín hoàn toàn tỉ lệ đường giảm dần. Hàm lượng tinh bột của nội nhũ khoảng 25 – 47%. Hàm lượng đường và dextrin khá cao, có thể đến 19 – 31%. Thành phần tinh bột của bắp gồm 60 – 90% Amylose và 10 - 40% Amylopectin. Thường dùng bắp này làm rau khi chưa chín, phần lớn dùng để làm đồ hộp. Hạt bắp đường có màu vàng, trắng, xanh, đỏ tía… Hàm lượng đường trong hạt bắp khá cao và tùy loại mà có tỉ lệ khác nhau: Loại 1: tỉ lệ đường từ 5 – 10% khối lượng chất khô. Loại 2: tỉ lệ đường từ 12 – 20% khối lượng chất khô. Loại 3 (siêu ngọt): tỉ lệ đường từ 20 – 30% khối lượng chất khô. Bắp nửa răng ngựa (Zea mays Semiindentata Sturt) Là dạng trung gian giữa bắp răng ngựa và bắp tẻ. Bắp nếp (Zea mays Leratina Kalesh) Bắp nếp có tên khác là bắp sáp. Hạt bắp tròn, màu trắng đục. Phần ngoài của nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bột khoảng 60%. Thành phần gồm 100% Amylosepectin, tỉ lệ Amylose không đáng kể. Do tất cả nội nhũ là tinh bột mạch nhánh, nên sau khi thuỷ phân hình thành dextrin dạng keo. Bắp đường bột (Zea mays Amylacea Sacchata) Phần trên hạt là nội nhũ sừng, có tương đối nhiều tinh bột và đường. Phần dưới là nội nhũ bột, có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Thực tế có nhiều cách phân loại khá đơn giản, ví dụ: Theo Mai Văn Lê và các cộng sự, bắp được chia làm 6 loại: bắp nổ: bắp đường; bắp răng ngựa; bắp đá; bắp nếp; bắp bột. Theo Stankey A.Watson và Paul E.Ramstad, bắp được chia làm 5 loại: bắp nổ (pop corn); bắp bột (flour corn); bắp đường (sweet corn); bắp răng ngựa (dent corn); bắp đá (flint corn) Cấu tạo Mỗi hạt bắp được hình thành từ sự thụ phấn của một hoa cái và một hoa đực; sau 5 – 6 ngày đựợc thụ phấn, hạt bắp hình thành và tích lũy dần chất dinh dưỡng. Toàn bộ hạt bắp gồm 4 phần chính: vỏ, cuống, phôi, nội nhũ Vỏ Tất cả các mô ngoài cùng là lớp vỏ quả, chiếm trên dưới 5% khối lượng chất khô của hạt, thành phần chính là cellulose. Ngoài cùng của hạt, lớp biểu bì có phủ một lớp sáp (waxy cutin) có tác dụng làm chậm quá trình thoát hơi nước. Tiếp theo vỏ quả là lớp vỏ hạt mỏng, trong suốt, chiếm khoảng 2% khối lượng hạt. Lớp vỏ hạt này dính chặt vào bề mặt ngoài của lớp aleurone và có tính bán thấm. Lớp aleurone xếp sau lớp vỏ hạt, có tính bán thấm, có chứa các thành phần tro, protein, chất béo và cellulose. Vỏ hạt và lớp aleurone phải trong suốt để thấy rõ màu sắc thật của nội nhũ. Cuống Phần dưới cùng của hạt là cuống, có tác dụng gắn hạt bắp vào lõi. Nó có nhiệm vụ chuyển chất dinh dưỡng từ lõi vào hạt, giúp hạt phát triển. Trong cuống giàu cellulose, lignin và hemincellullose. Trung bình cuống chiếm 0,8% khối lượng hạt. Phôi Phôi thường nằm ở góc hạt và được bảo vệ bởi lá mầm. Qua lá mầm phôi nhận được chất dinh dưỡng chủ yếu để duy trì sức sống phát triển thành cây con khi hạt nảy mầm. Phôi hạt chiếm 10 – 12% khối lượng hạt và chứa nhiều thành phần có giá trị dinh dưỡng cao như: chất béo, protein, đường, tinh bột, chất khoáng và vitamin. Phôi có thể có màu vàng, cam, nâu, tím hay không màu. Hàm lượng chất béo trong phôi chiếm khoảng 40 – 60% tổng số chất béo của hạt. Hàm lượng và thành phần chất béo trong phôi bắp có thể thay đổi theo giống và điều kiện khí hậu. Ngoài ra, phôi bắp có cấu tạo xốp và hoạt động sinh lý mạnh nên rất dễ hút ẩm và hư hỏng. Vi sinh vật và côn trùng thường tấn công vào phôi đầu tiên, sau đó mới tấn công sang các bộ phận khác của hạt. Nội nhũ Nội nhũ là phần sau lớp aleurone, là phần có giá trị sử dụng chính, chiếm 82 – 84% lượng chất khô của hạt. Là nơi dự trữ các thành phần hóa học cho quá trình hô hấp, nên trong quá trình bảo quản nội nhũ bị hao hụt dần. Nội nhũ có thể đục, trong, trắng hoặc có màu vàng. Trong nội nhũ các tế bào thon dài bao bọc các hạt tinh bột có gắn với khung protein. Trong bắp răng ngựa, phần nội nhũ trắng đục (nội nhũ bột) chiếm 34%, còn phần nội nhũ trắng trong (nội nhũ sừng) chiếm 66%. Tỉ lệ này sẽ thay đổi phụ thuộc vào hàm lượng protein trong hạt và loại bắp. Loại bắp bột, chứa ít hoặc hoàn toàn không chứa nội nhũ trắng trong. Đường phân chia giữa nội nhũ trắng đục và nội nhũ trắng trong rất khó phân biệt. Vùng trắng đục gồm những tế bào có kích thước lớn, có chứa các hạt tinh bột tròn to và có khung protein tương đối mỏng nên dễ bị rách trong thời gian sấy khô để tạo ra các khe rỗng. Chính do các khe rỗng này làm cho phần mềm của nội nhũ có dạng bột trắng. Còn ở vùng nội nhũ trắng trong, tế bào có chứa các hạt tinh bột rất nhỏ và có khung protein dày nên không bị rách khi làm khô. Phần nội nhũ trắng đục thường nằm ở giữa hạt nơi tiếp giáp với phôi. Phần nội nhũ trắng trong thường có hàm lượng protein cao hơn phần nội nhũ trắng đục từ 1,5 – 2%. Ở bắp đá, nội nhũ trắng trong phân bố trên toàn bộ bề mặt của hạt. Trong nội nhũ của bắp răng ngựa thường có 77 – 84% tinh bột, 7 – 11% protein, 1% chất béo, 0,3 – 0,8% tro, 1% cellulose. Ở bắp vàng còn chứa 9 mg caroten/kg bắp. Thành phần hóa học Bảng 1: Thành phần hóa học của các giống bắp khác nhau (% chất khô) Giống bắp  Protein  Tinh bột  Đường  Chất béo  Tro   Bắp đá  12,3  60  1,74  7,9  1,28   Bắp bột  11,3  64,2  1,97  7,2  1,05   Bắp răng ngựa  12,2  61,5  1,83  7,7  1,16   Bắp nổ  14,3  59,9  2,66  6,36  1,33   Bắp đường  13,8  45,2  8  14,4  1,37   Bảng 2: Sự phân bố thành phần hóa học trong từng phần của hạt bắp (% chất khô) Thành phần  Protein  Tinh bột  Đường  Chất béo  Tro   Nội nhũ  9,4  86,4  0,64  0,8  0,31   Phôi  18,8  8,2  10,8  34,5  10,1   Vỏ  3,7  7,3  0,34  1  0,84   Trong công nghiệp, bắp để sản xuất snack không sử dụng nguyên hạt mà được tách bỏ phôi và xay thành dạng bắp mảnh hay bột bắp. Kích thước hạt bột bắp tùy thuộc vào tính chất của sản phẩm cũng như cấu trúc của thiết bị. Bột mịn thích hợp cho ép đùn trục đôi, còn bột thô hay bắp mảnh thích hợp cho ép đùn trục đơn. Để sản xuất snack có lỗ xốp mịn hay mềm, người ta sử dụng bột bắp mịn. Ngược lại, snack có cấu trúc lỗ xốp to, cứng, giòn sẽ được sản xuất từ nguyên liệu bột bắp thô hơn. Tỷ lệ giữa amylase và amylopectin của tinh bột bắp cũng sẽ ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm. Bắp có hàm lượng amylase cao thích hợp để tạo ra sản phẩm có độ cứng và giòn, ít nở. Muốn sản phẩm nở tốt, nên chọn giống bắp có hàm lượng amylopectin cao. Chỉ tiêu chọn lựa nguyên liệu Một số tiêu chí lựa chọn bắp nguyên liệu để sản xuất snack: Độ ẩm: là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của bắp trong bảo quản. Độ ẩm của bắp trong khoảng 11 – 15%, nếu bắp có độ ẩm cao hơn sẽ hô hấp mạnh gây tổn hao chất khô đồng thời vi sinh vật và sâu mọt cũng phát triển nhiều hơn. Kích thước, hình dạng: hạt phải có kích thước, hình dạng đồng nhất. Tạp chất: gồm có thân, lá, đá, hạt cây khác…chi tiêu bắp nguyên liệu không nhiễm tạp chất. Ngoài ra tỉ lệ hật gãy vỡ tối đa từ 5 – 10%. Hạt không bị côn trùng tấn công tránh sự tổn thất nguyên liệu và hạn chế nhiễm bẩn do chất thải của chúng. Hạt không có màu sắc hay mùi vị lạ: hạt không cháy, không có mùi nha, mốc và khét. Bảng 3: Chỉ tiêu chọn bắp nguyên liệu Tên chỉ tiêu  Đơn vị đo  Yêu cầu   Hàm ẩm  %  11 – 15   Tạp chất   0   Tỉ lệ hạt gãy, vỡ  %  Max: 5 – 10   Kích thước, hình dạng   Đồng nhất   Mầm chết  %  < 0,1   Aflatoxin  ppb  < 20   Fumonisin  ppm  < 4   Khoai tây Snack làm từ bột khoai tây là một trong hai dạng snack thông dụng nhất thế giới. Hạt tinh bột khoai tây có kích thước lớn (60 -100), tỷ lệ amylase chiếm khoảng 20-25% và có rất ít chất béo. Bột khoai tây thường được sử dụng trong công nghệ ép đùn tạo bánh snack do hạt tinh bột to, dễ bị hồ hóa và tăng thể tích lớn khi qua máy ép đùn. Ngoài ra, mì hương và màu vàng tươi cũng là một trong những ưu thế của snack là từ bột khoai tây. Lúa mì Hạt tinh bột lúa mì có kích thước khá lớn (20-40) so với các loại hạt lương thực khác nên có khả năng phồg nở rất tốt khi ép đùn. Tuy nhiên, hàm lượng protein cao (8-15%) và khả năng tạo thành mạng gluten ướt sẽ cản trở sự phồng nở. Nếu hàm lượng gluten ướt cao, áp lực khí không đủ để làm phồng nở khối bột nhão nên sản phẩm sẽ bị “chai”. Tuy nhiên, khi áp lực khí đủ cao để tạo ra các bong bóng khí thì gluten sẽ cố định cấu trúc và tọa ra độ chắc, giòn cho sản phẩm ép đùn. Do đó, trong phương pháp ép đùn để sản xuất snack, người ta thường sử dụn nguyên liệu bột mì sản xuất từ lúa mì mềm. Bột lúa mì cứng hay semolina chỉ được sử dụng để sản xuất snack theo phương pháp công nghệ khác. Bột lúa mì nguyên cám và cám lúa mì cũng có thể được phối trộn với bột đậu nành đẻ sản xuất ra các sản phẩm snack giàu chất dinh dưỡng và xơ
Hình 2: Lúa mì Gạo Ở châu Á, hạt gạo là sản phẩm rất quen thuộc và cũng đã được sử dụng dưới dạng phồng nở từ rất sớm. Ở Việt Nam,sản phẩm dạng “puff” từ gạo được gọi là cốm. Tùy dạng sản phẩm mà nguyên liệu để làm cốm có thể đi từ hạt nếp non hay từ hạt thóc chín mẩy. Để làm phồng nở gạo cốm, dân gian chỉ cần rang cốm trong chảo cát nóng, hạt gạo có khả năng nở gấp 2-4 lần. Hạt tinh bột gạo có kích thước nhỏ (2-8 (m), hàm lượng protein không cao 6-8% nên dễ phồng nở nhưng khả năng phồng nở thì không nhiều. Vì vậy, trong công nghiệp, gạo ít được sử dụng một mình để sản xuất các sản phẩm puff theo phương pháp áp lực cao mà chỉ được phối trộn với các loại bột khác như bột bắp, bột khoai, bột đậu… để tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Cũng như hạt bắp, tỷ lệ amylase và amylopectin trong hạt gạo sẽ ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm cuối. Khoai mì Tinh bột khoai mì chủ yếu bổ sung vào sản xuất snack thế hệ thứ 3. Hạt tinh bột có kích thước nhỏ, khoảng 5-35 (m, chứa xấp xỉ 17% amylase. Nguyên liệu tinh bột khoai mì được coi là tốt nhất khi có màu trắng, pH trong khoảng 4,7-5,3 và độ ẩm từ 10,0-13,5%. Trong thiết bị ép đùn, tinh bột khoai mì bị biến tính cho ra hỗn hợp có độ nhớt dính cao. Tinh bột khoai mì thường được bổ sung vào các nguyên liệu khác nhờ đặc tính không mùi và có nhiệt độ hồ hóa không cao. Tinh bột 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 Trong bài tiểu luận này, nhóm chúng em trình bày quy trình công nghệ sản xuất snack từ nguyên liệu chính là bắp. Nguyên liệu phụ 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 18-25%. Vôi Vôi dùng trong chế biến thực phẩm có chứa CaO và khoảng 5% MgO. Nồng độ của vôi dùng trong nấu kiềm là 1% trọng lượng bắp, nhiệt độ nấu là 85 – 1000C với thời gian nấu thay đổi khác nhau. Thời gian nấu, nhiệt độ, nồng độ vôi và phương pháp nấu sẽ có ảnh hưởng lẫn nhau. Thêm vào đó, vôi dùng để tách vỏ của hạt trong quá trình ngâm, kiểm soát hoạt động của vi sinh vật và ảnh hưởng đến cấu trúc, hương vị, màu sắc, mùi thơm, thời gian sử dụng, giá trị dinh dưỡng của snack. Vôi cũ đã để lâu ngày khi sử dụng để ngâm bắp thì cho hiệu quả tách vỏ không cao, do đó vôi dùng phải luôn là vôi mới hoặc được bảo quản kỹ. Vôi cũng ảnh hưởng tới chất lượng chất rắn trong cống xả của quy trình sản xuất. Chỉ một lượng nhỏ vôi được giữ lại trên hạt (< 2%), do đó không nên dùng quá nhiều vôi cho quá trình nâu vì chúng sẽ bị loại phần lớn ra khỏi hạt gây tổn thất không đáng và tốn nhiều chi phí cho việc sử lý nước thải. Nếu lượng vôi quá cao còn làm tăng tổn thất chất khô trong bắp. Đối với các sản phẩm chips thì bắp yêu cầu được rửa cho đến khi vỏ hạt bị tách ra hoàn toàn, nhưng thường thì các nhà sản xuất không loại hết được hết vỏ vì sẽ tốn nhiều chi phí. Nếu hạt không loại hết được vỏ sẽ làm cho sản phẩm chips có màu tối và ngoài ra còn ảnh hưởng tới quá trình nghiền. Để giải quyết vấn đề khó khăn này, bắp được xử lý với vôi. Tác động của vôi lên bắp là chúng sẽ cắt các liên kết giữa các hemicellulose nên làm cho vỏ hạt bị tách ra dễ dàng. Hỗn hợp gia vị Thường chiếm hàm lượng 5 - 8% tổng hàm lượng chất khô của sản phẩm, tùy thuộc vào loại sản phẩm. Snack từ bắp: 8-10%. 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. 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. 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 4: Công thức phối trộn hỗn hợp gia vị của sản phẩm snack dạng chip (100g) Nguyên liệu  Công thức phối trộn (%)  Hỗn hợp gia vị chiếm 5%  Hỗn hợp gia vị chiếm 7%   Maltodextrin  20  1g  1,4g   Muối  20  1g  1,4g   Hương vị nhân tạo  1  0,05g  0,07g   Các nguyên liệu khác  59  2,95g  4,13g   Tổng cộng  100  5g  7g   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. 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. Cây gia vị Chức năng: hỗ trợ tạo hương vị cho sản phẩm, tạo đặc điểm hương vị rất đặc trưng cho sản phẩm. Loại sử dụng: Dạng bột: tiêu, ớt bột, bột mù tạc ( tạo hương vị kéo dài cho sản phẩm. 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. 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. 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%. 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. 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. Chất tạo màu Chức năng: tạo màu cho sản phẩm. Loại sử dụng: Màu nhân tạo: 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. Dạng sử dụng: hòa tan trong dầu. 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 5: 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   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. Qui trình công nghệ

Kiềm hóa Giai đoạn kiềm hóa gồm hai bước cơ bản. Đầu tiên, bắp nguyên liệu được nấu trong dung dịch nước vôi. Sau đó, hỗn hợp được bơm qua bồn có bổ sung nước lạnh để làm nguội về nhiệt độ thích hợp và tiếp tục ngâm. Mục đích công nghệ Làm lỏng vỏ để chúng có thể được tách ra hoàn toàn trong quá trình rửa. Tăng hàm ẩm trong hạt lên 40-43% tại thời điểm kết thúc chu trình nấu. Hồ hóa tinh bột trong hạt để tạo nên khối bột nhão kết dính thích hợp cho quá trình ép đùn. Quá trình kiềm hóa làm cho hạt bắp hút nước trở nên mềm để chuẩn bị cho quá trình nghiền. Sau quá trình nấu, bắp sẽ được ngâm trong vài giờ. Quá trình ngâm làm tăng sự hấp thu ẩm và phân bố đều ẩm, vôi trong toàn hạt. Ảnh hưởng lớn nhất của quá trình nấu kiềm và ngâm đối với toàn khối hạt là làm bong và loại được hầu hết lớp vỏ hạt. Vỏ hạt tách ra khỏi hạt ở lớp vỏ ngoài hoặc cả lớp vỏ trong, trên lớp aleuron ở cả hạt và phôi. Đồng thời quá trình này giúp tiêu diệt các vi sinh vật ở hạt bắp, ức chế enzyme và giảm hàm lượng độc tố Fumonisin đảm bảo an toàn cho sức khỏe người sử dụng. Hạt bắp sau khi nấu với kiềm được gọi là nixtamal. Các biến đổi của nguyên liệu Vật lí Tổn thất hàm lượng chất khô Sự khuếch tán các chất từ bắp vào nước Nhiệt độ: xuất hiện gradient nhiệt độ trong sản phẩm Hóa lí Sự thay đổi cấu trúc hạt: chuyển sang dạng gums, “glue” Protein bị biến tính Tinh bột bị hồ hóa Hóa học Tăng hàm ẩm Phản ứng Ca(OH)2 với hemicellulose trong thành tế bào làm phá vỡ liên kết giữa các hemicellulose, tạo điều kiện cho quá trình tách vỏ. Hàm lượng xơ giảm (dietary fiber và crude fiber) Phản ứng Maillard Phản ứng Caramel Hóa sinh Enzyme trong bắp bị vô hoạt Sinh học Ức chế vi sinh vật và quá trình trao đổi chất Làm giảm hàm lượng fumonisin Các yếu tố ảnh hưởng Nguyên liệu bắp tốt thì lượng nước thâm nhập qua lớp aleuron hoặc lớp vỏ ít. Ngược lại, nước thâm nhập dễ dàng vào nội nhũ của hạt bị vỡ, làm cho bắp bị nấu quá và hàm lượng chất khô bị mất rất nhiều. Trong thực tế, quá trình nấu hạt bắp mềm và bột là nhanh nhất nhưng vỏ hạt không bị loại ra được, đồng thời Masa dễ bị nấu quá lửa và bị tổn thương hàm lượng chất khô nhiều. Bắp cứng đòi hỏi thời gian nấu lâu hơn, tuy nhiên do cấu trúc hạt nội nhũ, ta có thể lợi dụng nó để điều khiển quá trình nấu và chất lượng của sản phẩm không bị giảm nhiều. Lượng chất khô bị mất của bắp cứng trong quá trình nấu ít hơn so với bắp mềm khi so sánh cùng một lượng vỏ được loại ra. Bắp quá cứng gây khó khăn trong quá trình nấu và nghiền và làm giảm năng suất của cả quá trình vì thời gian nấu đòi hỏi phải dài hơn. Thời gian nấu và hàm lượng vôi ảnh hưởng đến hàm lượng ẩm và tổn thất hàm lượng chất khô. Thời gian nấu tối ưu chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi độ cứng của bắp. Thiết bị nấu, chế độ khuấy trộn và thời gian khuấy trộn cũng gây ảnh hưởng đến quá trình nấu và ngâm bắp. Thiết bị
Hình 5: Thiết bị nấu Thiết bị nấu: phương pháp dùng nồi nấu có lớp vỏ áo cho hơi đi bên ngoài và có cặp cánh khuấy đặt bên trong Thiết bị gồm có một nồi nấu được gia nhiệt bằng hơi ở vỏ và hai cánh khuấy tự động. Hỗn hợp bắp, vôi, nước được gia nhiệt bằng hơi trong lớp vỏ áo của nồi nấu, bắp không tiếp xúc trực tiếp với hơi. Máy khuấy được đặt bên ngoài, được trang bị một cánh khuấy, liên tục đảo trộn bắp bên trong nồi đều lên từ thành nồi đến tâm nồi. Cùng lúc đó, máy khuấy ở trong nồi sẽ đảo trộn bắp theo hướng ngược lại, do đó bắp được nấu đều trong mỗi mẻ. Trong qui trình, nhiệt độ nấu của hỗn hợp được xác định trước. Khoảng 82oC là nhiệt độ gần với nhiệt độ sôi của hỗn hợp, thời gian giữ nhiệt ít nhất là 1-2 phút, lâu nhất là 30 phút. Hỗn hợp sau đó được làm nguội trong một nồi tương tự bằng cách bổ sung nước lạnh và tận dụng hệ thống cánh khuấy trong nồi để làm nguội nhanh chóng. Thời gian gia nhiệt là thời gian được tính từ lúc bắt đầu nấu cho đến khi đạt nhiệt độ nấu cần thiết. Thời gian gia nhiệt sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm sau này. Bằng cách thay đổi áp suất hơi ở lớp vỏ áo, nhiệt cung cấp cho nồi sẽ được điều chỉnh và thời gian gia nhiệt sẽ có thể điều khiển được dễ dàng. Thời gian gia nhiệt và các thông số khác của quá trình nấu có thể được điều khiển bởi PLC hay các relay điều khiển tự động để đảm bảo độ đồng nhất của sản phẩm. Trong phương pháp này, mỗi mẻ có thể nấu từ 115 đến 1315 kg bắp khô. Thiết bị ngâm
Hình 6: Thiết bị ngâm Quá trình ngâm được thực hiện trong một bồn khác. Hỗn hợp sau khi nấu được chuyển sang bồn nhờ bơm. Đôi khi, để tiết kiệm thời gian, hỗn hợp sau khi nấu được đổ vào một bồn trung gian để làm nguội sau đó được bơm qua bồn ngâm. Một số bồn ngâm được trang bị hệ thống cánh khuấy để đảo trộn bắp nhằm làm nguội và tránh các điểm nóng cục bộ bên trong nồi. Phương pháp này cho phép ngâm bắp đều trong cùng một mẻ. Thời gian ngâm thay đổi từ 6-14 giờ hoặc lâu hơn và cho phép độ ẩm đạt cân bằng khắp nồi khi vôi tiếp tục phản ứng với thành tế bào của bắp và các thành phần khác. Do có hệ thống cánh khuấy tự động nên bắp được bảo đảm chín đều trong mỗi mẻ và đồng nhất giữa các mẻ vì nhiệt độ và thời gian được kiểm soát chặt chẽ theo cách giống như vậy, quá trình làm nguội và những thay đổi trong quá trình ngâm cũng được điều khiển và cho kết quả rất đồng đều. Tuy nhiên phương pháp này có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn những phương pháp khác do phải trang bị bồn nấu, bồn ngâm, hệ thống bơm… Phương pháp thực hiện Quá trình kiềm hóa bao gồm các bước: Nấu bắp, nước, vôi trong thiết bị gia nhiệt vỏ áo có cánh khuấy đến nhiệt độ gần nhiệt độ sôi. Giữ bắp tại nhiệt độ nấu trong một khoảng thời gian nhất định. Chuyển bắp đã được nấu qua thùng ngâm để tăng ẩm. Bắp nếu không được nấu với kiềm sẽ không tách đựợc vỏ và có thể bị nấu quá lửa, trong khi đó nếu được nấu với kiềm ở cùng nhiệt độ thì hạt bắp được tách vỏ và đạt yêu cầu kĩ thuật. Bắp được gọi là “nấu” khi nó được gia nhiệt lên nhiệt độ lớn hơn 650C, đây là nhiệt độ hồ hóa trung bình của tinh bột bắp. Vì vậy việc nấu bắp phải được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo cho thời gian gia nhiệt, thời gian giữ nhiệt và thời gian hạ nhiệt của quá trình nấu được giống nhau trong tất cả các mẻ. Các thông số khác cần phải được kiểm soát chặt chẽ để đạt được độ đồng nhất trong quá trình nấu giữa mẻ này với mẻ khác là khối lượng bắp, cường độ khuấy trộn, nồng độ vôi, và thời gian nghỉ. Nhiệt độ tại tâm của mỗi mẻ nấu thường được ghi lại từ lúc bắt đầu thời gian giữ nhiệt cho đến khi hỗn hợp bắp trở lại nhiệt độ phòng. Việc ghi lại nhiệt độ và thời gian nấu rất quan trọng trong việc xác định tại sao các mẫu bắp sau quá trình nấu lại có khả năng nghiền khác nhau. Việc kéo dài thời gian nấu, dù bắp đựơc nấu kĩ hay không, tùy thuộc vào tính chất bên trong của hạt bắp, sự tương tác giữa nhiệt độ, thời gian, nồng độ vôi, loại bồn nấu và cường độ khuấy. Quá trình nấu và ngâm tối ưu được xác định một cách chủ quan bằng cách ước lượng lượng vỏ được tách ra, độ mềm của hạt, sự hấp thu nước và các vấn để khác xảy ra trong nixtamal. Độ ẩm là chỉ số tốt nhất để xác định điểm kết thúc của quá trình nấu. Trong quá trình làm nguội, nước lạnh nhanh chóng được bổ sung vào để đưa nhiệt độ của hạt xuống < 65oC, tức nhỏ hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột và tránh hiện tượng nấu quá lửa tạo thành các điểm sôi cục bộ trong các bồn nấu lớn. Thông số công nghệ Đá vôi CaO (tạo thành Ca(OH)2 trong nước): được sử dụng với hàm lượng 1% khối lượng bắp để tấn công thành tế bào và các thành phần khác của hạt bắp. Quá trình nấu: Nhiệt độ nấu thấp hơn một chút so với nhiệt độ sôi (95-99oC): làm tăng hiệu suất (yield) của quá trình nấu một cách đáng kể bởi việc hạn chế hạt nấu quá (overcooked kernels). Nấu bắp tại nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi gây ra những dấu hiệu nấu quá (significant over-cooking). Thời gian nấu: 5-30 phút Nhanh chóng hạ nhiệt độ xuống 55- 60oC để kết thúc quá trình nấu bằng cách thêm nước lạnh vào cuối thời điểm nấu. Hàm ẩm sau quá trình nấu thường là 40-43% Quá trình ngâm: Thời gian ngâm từ 12-16 giờ. Hàm ẩm cuối cùng sau quá trình ngâm thường là 50-52% . Quá trình rửa Sau khi ngâm, nixtamal và dung dịch nước ngâm được chuyển sang bồn rửa. Mục đích Loại vôi và loại phần lớn vỏ hạt Biến đổi nguyên liệu Quá trình rửa chủ yếu chỉ gây ra các biến đổi vật lí: Quá trình khuếch tán chất tan từ bắp vào nước Sự tổn thất chất khô trong quá trình rửa Sự giảm khối lượng nguyên liệu sau quá trình rửa do một lượng lớn vỏ đã được tách ra. Các yếu tố ảnh hưởng Độ sạch của bắp tùy thuộc vào các thông số của quá trình nấu, các thông số của thiết bị rửa. Loại thiết bị sử dụng, tùy theo từng loại thiết bị sử dụng mà độ sạch của hạt sẽ khác nhau. Áp lực nước và lượng nước tác động vào khối hạt. Thiết bị Yêu cầu thiết bị rửa Tách và làm ráo bắp (ra khỏi nước ngâm) Loại bỏ hoàn toàn vỏ hạt bắp từ giai đoạn nấu và ngâm. Làm ráo nước rửa bắp. Máy móc sử dụng Hầu hết các thiết bị rửa trong công nghiệp có dạng thùng quay hoặc hình trống để rửa nixtamal bằng nước dưới áp lực cao để loại vỏ và vôi còn thừa trên hạt. Có hai thiết bị rửa được sử dụng là thiết bị rửa dạng trống và hệ thống “lowboy”. Thiết bị rửa hình trống: (the drum washer) Gồm một băng tải để vận chuyển nixtamal vào trong một cái trống hình trụ được đục lỗ, bên trong có các tầng hoặc có dạng hình xoắn ốc theo toàn bộ chiều dài trống và có các vòi phun được bố trí hợp lí. Nước được phun vào để loại vỏ hạt. Trong thiết bị này có sử dụng bơm để làm tăng áp lực nước nhằm loại bỏ vỏ bắp dễ dàng. Nixtamal sau đó được đưa lên một băng tải để làm ráo nước.
Hình 7: Thiết bị rửa dạng trống Hệ thống “lowboy” (lowboy system): Gồm một cái thùng chứa, ở bên trong được trang bị những tấm màng và một thiết bị phun. Nixtamal được rửa liên tục đựoc chuyển từ đáy thùng chứa sang một băng tải.
Hình 8: Hệ thống “lowboy” Thông số công nghệ Phun một khối lượng lớn nước ở nhiệt độ thường áp lực cao trong vòng 2 phút lên bắp chứa trong thiết bị được cấu tạo có những tấm kim loại được đục lỗ. Tiếp theo đó là khoảng 6 phút làm ráo nước dư trên băng tải làm ráo.
Hình 9: Thiết bị kiềm hóa và rửa (thiết bị nấu Halmiton + thiết bị rửa lowboy) Quá trình nghiền Mục đích công nghệ Chuẩn bị cho quá trình ép đùn: quá trình nghiền làm giảm kích thước hạt bắp, tạo nên một khối đặc, sệt gọi là masa. Các biến đổi Vật lý Sự giảm kích thước của nixtamal: do ma sát trong khi nghiền, các tế bào bị phá vỡ chuyển nixtamal từ trạng thái hạt thành khối bột sệt đồng nhất. Tăng nhiệt độ của khối nguyên liệu do ma sát. Hóa học Sự tăng hàm ẩm của khối nguyên liệu do quá trình nghiền có bổ sung nước. Các yếu tố ảnh hưởng: Quá trình nghiền chịu ảnh hưởng của các yếu tố: Loại bắp sử dụng: các loại bắp có tỉ lệ nội nhũ miền sừng và miền bột khác nhau sẽ có độ cứng khác nhau. Tùy độ cứng của bắp nguyên liệu để chọn áp lực nghiền thích hợp. Mức độ của quá trình nấu nixtamal: nhiệt độ và thời gian nấu nixtamal ảnh hưởng đến mức độ hồ hóa tinh bột. Quá trình hồ hóa càng nhiều thì kích thước hạt masa càng mịn và có độ dính cao. Lượng nước sử dụng trong quá trình nghiền: nước được bổ sung trong quá trình nghiền để làm mát đá nghiền ngăn ngừa đá nhanh bị mòn và giảm nhiệt độ của masa. Lượng nước này làm tăng độ ẩm của khối masa đến khi đạt độ ẩm tối ưu trước lúc vào thiết bị ép đùn. Bề mặt của thớt đá nghiền: độ bén và hình dạng của các rảnh trên bề mặt thớt là những nhân tố quyết định chính trong quá trình nghiền. Nó ảnh hưởng đến độ đồng đều và kích thước các hạt sau nghiền. Ap lực giữa hai thớt nghiền: ảmh hưởng kích thước hạt và thời gian nghiền. Thiết bị Thiết bị Nixtamal được nghiền bằng thiết bị thớt đá. Thiết bị gồm hai tấm đá được khắc chạm, đặt song song nhau, một tấm đứng yên và một tấm chuyển động với vận tốc 500 – 700 (vòng/phút). Thớt đá dung nham hay thớt đá tổng hợp (Aluminium oxide) là hai loại được sử dụng phổ biến trong công nghiệp. Máy nghiền trong công nghiệp sử dụng thớt đá có đường kính 25 – 46 cm. Viết khắc chạm cạn dần đi từ giữa ra mép thớt nhờ vậy nguyên liệu được nghiền nhỏ dần. Ngày nay người ta cũng có thể dùng các loại thớt bằng thép, quay với tốc độ cao để sản xuất ra masa có nhiệt độ thấp hạn chế dính masa vào thiết bị. Thiết bị này có năng suất tối đa 2721 kg masa/giờ, so với thiết bị dùng thớt đá tổng hợp có năng suất tối đa 1814 kg masa/giờ. Thiết bị nghiền cần đạt các yêu cầu sau: Giữa kẽ hở không đổi giừa hai thớt đá (hoặc thớt làm bằng kim loại) khi đã đặt chúng thật song song nhau. Thiết kế sao cho những thớt đá (hoặc thớt kim loại) không sát chặt vào nhau. Đá có thời gian sử dụng dài. Có thể xay nhiều loại nixtamal khác nhau để tạo ra masa thích hợp cho các loại sản phẩm bánh khác nhau. Nguyên tắc hoạt động
Hình 10: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy nghiền Bắp được đưa vào máy xay từ băng tải làm ráo nước và được phân phối từ từ vào thớt đá nhờ vít tải đặt trong phễu nhập liệu bên trên máy xay. Sau khi qua phễu, nixtamal được đẩy vào tâm và rơi vào khe hở giữa hai thớt đá (một thớt đứng yên và một thớt khác chuyển động). Nixtamal được xay, nhào và nghiền nát khi di chuyển giữa hai thớt đá. Sự giảm kích thước của hạt nixtamal tạo thành masa có liên quan trực tiếp đến kích thước và bề sâu của khe hở và là kết quả của sự tác động lẫn nhau của các yếu tố ảnh hưởng đề cập ở trên. Năng suất của máy xay phụ thuộc vào đường kính và tốc độ quay của thớt đá. Dùng thớt đá với tốc độ quay càng cao, kẽ hở càng nhỏ sẽ làm cho bột xay ra càng mịn điều này ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm cuối cùng vì các hạt lớn sẽ tạo cấu trúc tốt cho sản phẩm, giúp độ ẩm dễ dàng bốc hơi trong quá trình chiên. Thông số công nghệ Đường kính thớt: 25 – 46 cm (10 – 18 inch). Vận tốc quay: 500- 700 vòng/phút. Nhiệt độ sau khi nghiền: 40 – 50oC Độ ẩm masa: 48 – 53%.
Hình 11: Thiết bị nghiền SẢN XUẤT SNACK BẮP TỪ BỘT MASA
Hình 12: Sơ đồ quy trình sản xuất snack từ bột masa Trộn sơ bộ Nguyên liệu Bột ma sa 10% ẩm Tinh bột hay hỗn hợp các loại tinh bột (tinh bột gạo, mì, bắp…). Chất xơ (tạo cấu trúc sản phẩm), gum (làm tăng độ nhớt, làm bền cấu trúc), natri cacbonat (tạo độ xốp cho sản phẩm về sau). Mục đích Tăng hàm ẩm cho nguyên liệu để chuẩn bị cho quá trình phối trộn đều hỗn hợp. 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 và nước.
Hình 13: Máy trộn thùng quay Các biến đổi trong quá trình trộn 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 Hình dạng, kích thước giữa các hạt tinh bột Thời gian trộn Tốc độ thùng quay Ép đùn 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 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 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 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. 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. 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 Thiết bị: thiết bị ép đùn 1 trục làm việc ở áp suất cao.
Cấu tạo: gồm các bộ phận Bộ phận nhập liệu: Chức năng: chứa nguyên liệu đã qua phối trộn sơ bộ và vận chuyển nguyên liệu vào bộ phận xử lý sơ bộ. Cấu tạo: dạng thùng đứng có cơ cấu vít tải vận chuyển nguyên liệu phía 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. 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: Tinh bột và protein sẽ dẻo hơn, dễ biến dạng hơn. 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. 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.
Hình 15: Cấu tạo bên trong bộ phận xử lý sơ bộ dạng 2 cánh khuấy 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.
Hình 16: Cấu tạo bên trong buồng ép
Hình 17: Các dạng thành buồng ép (nhẵn, rãnh dài và rãnh xoắn ốc) Trục vít: từ đầu đến cuối trục Cần lưu ý về cấu tạo: Bước xoắn ốc không đổi. Độ dày phần xoắn và vòng chặn giảm dần. 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. Góc của vòng chặn trên trục vít: 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. 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. Vòng chặn nằm ở vùng phối trộn: dạng đôi. Vòng chặn nằm ở vùng nấu: dạng đôi hay ba. 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.
Hình 19: Hình dạng các loại lỗ khuôn (loại 1 lỗ, loại 2 lỗ, loại 3 lỗ và loại 1 lỗ lớn) Lưu ý về lỗ khuôn và dao cắt: Có thể có 1 hay nhiều lỗ khuôn trên dĩa khuôn. Hình dạng lỗ khuôn quyết định hình dạng của sản phẩm cuối cùng. Dao cắt có thể gắn liền với lỗ khuôn hay nằm rời ra. Tốc độ quay của dao cắt quyết định chiều dài của sản phẩm. Lưu ý: thiết bị hỗ trợ quá trình cắt 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. 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, ng