Đề tài Sản xuất chip trái cây

iệu (trong giai đoạn chần và làm nguội). Thiết bị: Thiết bị chần hơi nước: Thiết bị chần sản phẩm dạng rời IQB (Individual Quickly Blanching) Hình 3: Mô hình thiết bị chần bằng hơi nước - Cấu tạo thiết bị gồm một gầu tải có vỏ bọc tránh mất mát hơi đưa nguyên liệu vào vùng gia nhiệt sơ bộ. Sau đó nguyên liệu được chuyển sang băng tải để chần với hơi nước. Trước khi vào vùng làm nguội, nguyên liệu được giữ nhiệt trên một băng tải khác. Vùng làm nguội có vòi phun sương để bão hòa ẩm cho không khí lạnh tránh sự bay hơi ẩm của nguyên liệu và giảm hiện tượng chảy dịch bào - Trong thiết bị chần truyền thống, các lớp nguyên liệu không được gia nhiệt đồng bộ. Do đó nhiệt độ và thời gian để đảm bảo ức chế enzyme và vi sinh vật của lớp nguyên liệu bên trong sẽ dẫn đến sự quá nhiệt của các lớp bên ngoài làm biến đổi sâu sắc mít. - Thiết bị chần IQB có thể khắc phục nhược điểm nói trên. Nguyên liệu được gia nhiệt nhanh theo từng lớp mỏng để đạt được nhiệt độ có thể ức chế enzyme, sau đó chuyển sang vùng giữ nhiệt để đảm bảo đúng thời gian chần mong muốn. - Thời gian chần trong thiết bị này nhanh hơn nhờ đó tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. 2.5. Chiên chân không a. Định nghĩa: Chiên chân không là quá trình chiên dưới mức áp suất khí quyển, do đó, nhiệt độ sôi của nước và của dầu giảm dẫn đến nhiệt độ chiên thấp hơn (Garayo & Moreira, 2002). b. Ưu điểm : Hiện tại, chiên chân không được xem là có những ưu điểm như: giảm lượng dầu trong sản phẩm chiên, giữ được màu sắc và hương vị tự nhiên, giảm những tác động bất lợi lên chất lượng dầu (Garayo & Moreira, 2002; Shyu, Hau, & Hwang, 2005). Granda, Moreira, and Tichy (2004) kết luận rằng chiên chân không có thể cũng làm giảm lượng acrylamide (một hợp chất gây ung thư ở động vật) chứa trong chip khoai tây. Tóm lại, mọi lợi ích bắt nguồn từ nhiệt độ chiên thấp và giảm được sự tiếp xúc với oxy. Trong chiên chân không lượng dầu được hấp phụ ít do sự khác nhau giữa áp suất bên trong sản phẩm và áp suất của chảo chiên chân không giúp loại bỏ lượng dầu bám ở bề mặt sản phẩm ở giai đoạn cuối quá trình chiên Chiên ở nhiệt độ thấp giúp duy trì được màu sắc tự nhiên của sản phẩm, đồng thời hạn chế mất mát vitamin và khoáng chất có lợi. Ở chiên áp suất khí quyển, sản phẩm được chiên ở 160 -1900C, nước bên trong sản phẩm bay hơi ở xấp xỉ 1000C phụ thuộc vào sự có mặt những chất hòa tan. Nói cách khác, ở điều kiện chân không, điểm sôi của nước được giảm xuống từ 35 - 400C, vì vậy nhiệt độ chiên từ 90 – 1000 C . Shuy and Hwang ( 2001 ) đã tìm ra điều kiện tối thích của chip táo : áp suất 3.115kPa , nhiệt độ 100 – 1100C, thời gian 20 -25 s. c. Mục đích công nghệ: − Chế biến: Làm thay đổi thành phần hóa học, cấu trúc vật lý của sản phẩm như: chắc, dòn, vị đặc biệt, mùi thơm hấp dẫn, màu đặc trưng … Chiên là một biện pháp chế biến nhằm tạo ra sản phẩm mới có chất lượng đặc trưng Làm tăng độ calo của thực phẩm. Khi chiên, nước trong nguyên liệu sẽ thoát ra ngoài khoảng 30 – 50%, do đó hàm lượng chất khô tăng lên. Ngoài ra trong quá trình đó, nguyên liệu hấp thụ dầu mỡ nên sản phẩm có hàm lượng chất béo cao: dầu thấm vào 10 – 13% so với thành phẩm. Vì vậy, sản phẩm có hàm lượng chất dinh dưỡng cao. Làm tăng giá trị cảm quan với những đặc tính của sản phẩm chiên như: độ giòn, chắc, và tạo mùi và thơm hấp dẫn, màu đặc trưng ... -Bảo quản: +Do quá trình chiên tiến hành ở nhiệt độ cao nên hầu hết các loại vi sinh vật tiêu diệt đều bị tiêu diệt, enzyme bị vô hoạt. +Mặt khác vì mất nước hàm lượng chất khô tăng cộng vào lượng dầu mỡ thấm vào sản phẩm làm cho các vi sinh vật mới xâm nhập vào thực phẩm sau khi chiên thì không thể phát triển được. Vì vậy các sản phẩm này bao giờ cũng bảo quản được lâu hơn so với sản phẩm cùng loại nhưng không qua quá trình chiên. d. Các biến đổi trong quá trình chiên: Đối với sản phẩm: thay đổi trạng thái cấu trúc và thể tích do sự mất nước và hút dầu được thể hiện qua các giai đoạn: Giai đoạn đầu (khi cho nguyên liệu vào dầu chiên): nhiệt độ của sản phẩm thấp hơn nhiều so với nhiệt độ dầu chiên, trong sản phẩm có sự tăng nhiệt độ hướng tới cân băng nhiệt độ với nhiệt độ đầu. Ở giai đoạn này trạng thái và hình dạng của sản phẩm chưa có sự thay đổi lớn lắm. Nước bốc hơi làm độ ẩm trên bề mặt giảm nhanh và tạo những bong bóng khí trên bề mặt để các miếng sản phẩm không dính lại với nhau. Sự bốc hơi nhanh của ẩm trên bề mặt sản phẩm cũng hạn chế sự xâm nhập của dầu vào sản phẩm. Giai đoạn 2: bề mặt tiếp tục bị mất nước và phồng lên, dầu xâm nhập vào bên trong sản phẩm làm cho ẩm bên trong bay hơi dẫn đến cấu trúc sản phẩm thay đổi. Giai đoạn 3: hình thành bề mặt cứng: bề mặt tiếp tục bị mất nước và tạo vỏ cứng, nhiệt độ chiên càng cao thì bề mặt cứng càng mỏng và màu sáng hơn. Giai đoạn 4: giai đoạn nấu chín: có sự truyền nhiệt vào bên trong sản phẩm và giúp nấu chín sản phẩm. Giai đoạn 5: hoàn tất quá trình chiên: nhiệt độ bề mặt sản phẩm gần bằng nhiệt độ dầu chiên. Độ ẩm thấp và nhiệt độ cao xúc tác phản ứng tạo màu mùi của các chất trong sản phẩm, nhằm tạo lớp vỏ cứng và sậm màu. Hàm lượng dầu trong sản phẩm tăng dần nhưng hầu hết tập trung trên bề mặt sản phẩm. Giai đoạn 6: hấp thụ dầu: sau quá trình chiên sẽ có sự hấp thụ dầu vào cấu trúc xốp của sản phẩm hay vào những khoảng trống được tạo ra trong sản phẩm do hơi nước ngưng tụ bên trong sản phẩm. e.Các biến đổi hóa học diễn ra sau quá trình chiên cho sản phẩm và cả dầu chiên: Các protid bị biến đổi mạnh mẽ. Hiện tượng đầu tiên đó là sự đông tụ protein. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và thời gian kéo dài các protein tiếp tục bị phân hủy sâu sắc tạo thành các sản phẩm cuối như amoniac, sulphuahydro… những chất này ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm chiên. Quá trình cũng tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng melanoidin từ acid amin và đường khử. Đây cũng là nguyên nhân làm biến đổi màu sản phẩm và tạo mùi thơm cho sản phẩm. Quá trình thủy phân: Quá trình xảy ra nhanh trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao với sự có mặt của hơi nước. Trong điều kiện thực tế quá trình chỉ xảy ra ở điều kiện áp suất bình thường nên tốc độ phản ứng có chậm hơn. Phản ứng thủy phân tạo thành diglyceride, monoglyceride, glycerin và các acid béo. Glycerin tạo thành tiếp tục bị thủy phân thành acrolein và nước. Chất acrolein là chất độc sôi ở nhiệt độ thấp nên dễ bay hơi cho mùi khó chịu và làm chảy nước mắt. Quá trình oxy hóa: Là quá trình xảy ra dưới sự có mặt của oxy không khí (oxy hóa hóa học). Nhiệt độ càng cao quá trình xảy ra càng nhanh. Các sản phẩm được tạo thành do quá trình oxy hóa sẽ làm giảm chất lượng của dầu và của sản phẩm, làm giảm khả năng bảo quản chúng. Quá trình oxy hóa gồm : quá trình tự oxy hóa, oxy hóa nhiệt và quá trình trùng hợp nhiệt. Quá trình tự oxy hóa: Là quá trình xảy ra ở dầu mỡ ngay cả nhiệt độ bình thường, khi có mặt oxy của không khí. Tốc độ của phản ứng ngày càng tăng lên do hiện tượng tự xúc tác của quá trình. Phản ứng tự oxy hóa xảy ra đối với các loại dầu có chỉ số acid đáng kể. Trong dầu mà hàm lượng acid ít (dầu mới) phản ứng tự oxy hóa khó xảy ra hơn, bởi thế chúng dễ bảo quản hơn. Thành phần và cấu trúc phân tử của dầu ảnh hưởng nhiều tới tốc độ phản ứng tự oxy hóa: phân tử của dầu càng nhiều nối đôi thì khả năng tự oxy hóa càng lớn và ngược lại. Phản ứng này được xúc tác bởi một số kim loại như Fe, muối của của kim loại có hóa trị không ổn định. Sản phẩm cuối cùng hoặc trung gian tạo thành từ phản ứng tự oxy hóa gồm acohol, các hợp chất eposit. Các aldehyd, keton, acid, este và nhiều hợp chất khác gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng của sản phẩm và dầu. Tự oxy hóa là quá trình dễ xảy ra nên dầu mỡ chóng hỏng, khó bảo quản. Quá trình oxy hóa nhiệt: Là quá trình xảy ra ở nhiệt độ cao với sự tham gia của không khí. Do phản ứng xảy ở nhiệt độ cao nên tốc độ của phản ứng là rất lớn. Quá trình oxy hóa luôn xảy ra khi chiên vì nhiệt độ chiên rất thích hợp cho phản ứng. Kết quả của phản ứng oxy hóa nhiệt là chỉ số iode của dầu giảm do độ không no giảm, chỉ số acid tăng do một số acid được giải phóng ra khỏi phân tử glyceride. Một số phức hợp dễ bay hơi được tạo thành đồng thời với sự tạo thành phần lớn các polyme không bay hơi. Các phức hợp này tham gia vào sự hình thành vị hoặc làm thay đổi giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Quá trình trùng hợp nhiệt: Xảy ra trong dầu mỡ khi đun nóng ở nhiệt độ cao trong môi trường không có không khí. Trong điều kiện không có không khí và nhiệt độ cao, các glyceride trùng hợp với nhau tạo thành các polyme. Mặc dù trong thực tế sản xuất, điều kiện để xảy ra quá trình trùng hợp nhiệt ít hơn (vì luôn luôn có không khí trong các quá trình chiên) nhưng trong quá trình chiên vẫn có polyme. Điều ấy chứng tỏ song song với quá trình oxy hóa, quá trình trùng hợp xảy ra trong một điều kiện nào đó. Sự tạo thành polyme đã làm giảm chỉ số iode của dầu, không làm cho vị giảm đi, trái lại còn làm tốt lên và bền oxy hóa hơn. Hệ thống enzyme trong thực phẩm có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính nhanh chóng. Biến đổi giá trị cảm quan: Trong thời gian chiên và sau khi chiên, màu sắc của dầu trở nên tối, trạng thái sánh đặc hơn, mùi vị giảm hẳn, giá trị dinh dưỡng giảm đi đáng kể, xuất hiện một số hợp chất độc hại. Trong quá trình chiên do các phân tử có chứa đường, tinh bột, cellulose từ sản phẩm bám vào thành thiết bị truyền nhiệt tiếp xúc với nhiệt độ cao, bị cháy tạo thành mùi khét và màu sẫm trong dầu. Quá trình chiên khác các quá trình xử lý nhiệt khác ở các điểm đáng lưu ý sau: Quá trình hoàn thành trong thời gian ngắn, thường ngắn hơn 5 phút, vì có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nguồn nhiệt và thực phẩm, và thường thì kích thước một đơn vị chiên nhỏ, trong một số trường hợp nhỏ hơn 2g. Chất béo dùng để chiên là một thành phần quan trọng của sản phẩm cuối cùng (10-40% khối lượng). Thực phẩm chiên thường có vỏ giòn hơn các loại thực phẩm khác, và đó là mặt thu hút người tiêu dùng. Phương tiện truyền nhiệt (dầu nóng) phụ thuộc vào sự biến đổi của các thành phần và tính chất đặc trưng trong suốt tuổi thọ chế biến của nó. g. Các yếu tố ảnh hưởng: Nguyên liệu dùng để chiên: Ta cần quan tâm đến thành phần hoá học (hàm lượng đường khử, độ ẩm,…), tính chất nguyên liệu, hình dạng, kích thước … Hình dạng, kích thước ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với dầu từ đó liên quan đến hiệu suất truyền nhiệt trong quá trình chiên, thời gian chiên, lượng dầu thấm vào bên trong sản phẩm… Nếu nguyên liệu có độ ẩm cao sẽ ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân dầu. Sự hình thành màu cho sản phẩm phụ thuộc vào phản ứng giữa đường khử và acid amine, phản ứng caramel hóa. Các quá trình cơ học như cắt gọt nguyên liệu thường làm vỡ thành tế bào làm giải phóng dịch bào có chứa đường, acid amine, ... và các chúng sẽ ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm sau quá trình chiên. Những thành phần khác như là acid ascorbic, các acid amine cơ bản và đặc biệt là hệ enzyme cũng có thể ảnh hưởng đến màu sắc. Dầu chiên : -Mỗi loại dầu sẽ cho hương vị và cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm. -Dầu chiên được sử dụng phải có chất lượng tốt và đạt các chỉ tiêu cơ bản như độ trong, chỉ số I2 , chỉ số acid, … và sau một thời gian sử dụng ta phải thay mới dầu. Các thông số kỹ thuật trong quá trình chiên: − Nhiệt độ: +Nhiệt độ dùng để chiên được xác định tuỳ theo yêu cầu của sản phẩm, quyết định đến tốc độ và hiệu quả của quá trình chiên. +Nếu chiên ở nhiệt độ thấp hơn: sản phẩm mềm, thời gian kéo dài. +Chiên ở nhiệt độ cao thì sẽ làm cho thời gian ngắn đi, hàm lượng dầu hấp thu vào sản phẩm giảm. Tuy nhiên, nhiệt độ cao dầu dễ bị hỏng, mà sau đó làm thay đổi tính nhớt, mùi thơm, màu sắc của dầu, đẩy mạnh sự tạo bọt thậm chí làm khét sản phẩm, tạo ra các tiền chất gây ung thư như acrylamid,… − Thời gian chiên: nếu kéo dài thì sự hư hỏng của dầu càng tăng. h. Thiết bị: Hình 4: Thiết bị chiên chân không Cấu tạo và thông số: - Một thùng chiên với thể tích 24l ,đường kính trong của thùng là 28 cm, độ dày của thành là 0.8 cm, được làm từ nhôm có thể chống lại áp suất trong là 2 atm. Nhiệt độ tối đa mà bộ phận gia nhiệt phát ra là 1450C ứng với thể tích dầu là 6.5 lít - Một bơm chân không dùng để tạo môi trường chân không cho thùng chiên, nó có thể đạt đến áp suất 10 Torr ( 1.333 kPa ). Hệ thống chiên chân không được minh họa ở hình trên - Một bình ngưng tụ chứa CO2 đậm đặc dùng để ngưng tụ hơi nước bốc hơi từ sản phẩm, nhằm tránh hơi nước đi vào bơm chân không, lẫn vào dầu gây hư hỏng bơm do va đập thủy lực. Bình ngưng tụ chứa hỗn hợp CO2 đậm đặc và ethanol . Mô tả thí nghiệm hệ thống chiên chân không: Quá trình chiên chân không được minh họa theo hình bên trên. - Thùng chân không được cho họat động 1 giờ trước khi chiên với thể tích dầu là 7.5 lít - Trái cây với kích thước phù hợp được cho vào túi chiên, áp suất lúc này < 10 torr = 1.33 kPa, đóng nắp thùng lại, và sau đó hạ áp suất của thùng chân không. - Khi áp suất trong thùng đạt chân không, nhận chìm túi chứa nguyên liệu vào dầu nóng. Khi chiên xong, túi được nâng lên, thùng được điều chỉnh về áp suất khí quyển. Thông số công nghệ : Chiên xoài: Ẩm đầu 77.67% ± 0.43% Ẩm cuối 1.48 ± 0.08% Nhiệt độ: 120oC ± 1 Thời gian: 180 giây Áp suất < 1.33kPa (Paulo F. Da Silva, Rosana G. Moreira) 2.6. Quá trình khử dầu a. Tầm quan trọng: -Khử dầu là một bước cần thiết trong chiên chân không chip trái cây. Bởi vì tốc độ truyền nhiệt và truyền khối cao hơn chiên ở áp suất thường và do quá trình điều áp làm áp lực tăng lên nhanh chóng từ đó làm tăng hàm lượng dầu hấp phụ trên bề mặt sản phẩm . Lượng dầu này cần thiết phải tách ra khỏi sản phẩm sau quá trình chiên . -Các nghiên cứu đã cho thấy rằng có thể tách đến 90 % lượng dầu bề mặt b. Mục đích: - Hoàn thiện sản phẩm: tách bớt dầu trong sản phẩm sau khi chiên để sản phẩm có hàm lượng béo thích hợp. - Bảo quản: giảm hàm lượng béo tránh những hư hỏng cho sản phẩm do sự biến đổi của dầu trong thời gian bảo quản. c. Tiến hành: Hình 5: Thiết bị chiên chân không với cơ cấu khử dầu - Một hệ thống li tâm bao gồm một motor được gắn với rổ chiên thông qua một trục nối. - Trước khi điều áp trong thiết bị chiên, motor hoạt động với tốc độ 770 rpm, thời gian là 40 giây.Việc khử dầu diễn ra trước quá trình điều áp sẽ có hiệu quả hơn, lúc đó chênh lệch về áp suất va nhiệt độ ở điều kiện bên ngoài và bên trong sản phẩm lớn nên dầu dễ dàng tách ra khỏi bề mặt sản phẩm . d. Tính chất sản phẩm sau quá trình khử dầu: Màu sắc, kết cấu, độ ẩm, đường kính co không bị ảnh hưởng bởi sự khử dầu. Tuy nhiên, độ xốp bị ảnh hưởng nhiều bởi quá trình khử dầu. Cụ thể, hàm lượng dầu trong sản phẩm cao sẽ làm cho độ xốp thấp . Ảnh hưởng của nhiệt độ dầu Nhiệt độ chiên cao sẽ làm sản phẩm tối màu hơn . Nhiệt độ thấp giúp mẫu khó bị phá vỡ hơn . Nhiêt độ cao, hàm lượng dầu trong sản phẩm cuối cùng sẽ thấp hơn, độ xốp cao hơn Nhiệt độ cao, sản phẩm bị co lại nhiều hơn, mất mát ẩm nhiều hơn 2.7. Làm nguội a. Mục đích: Hạ nhiệt độ sản phẩm nhằm ổn định độ giòn cho sản phẩm. b. Thiết bị: Sản phẩm sau khi chiên sẽ được cho chạy trên băng tải và được thổi nguội bằng không khí đã tách ẩm. Ta không thể đem sản phẩm còn nóng mà đem gói ngay như vậy sẽ làm ỉu sản phẩm. Cũng không thể để sản phẩm lâu ngoài không khí, như vậy sẽ làm cho dầu bị oxi hoá đồng thời mất độ giòn của sản phẩm. 2.8. Đóng gói a.Mục đích: Hoàn thiện và bảo quản sản phẩm. b.Bao bì: Để đảm bảo chức năng bảo quản sản phẩm, vật liệu làm bao bì được chọn là plastic và phải có một lớp nhôm để chắn ánh sáng và thất thoát hương. Các loại plastic thường dùng là: polyethylene (PE); polypropylene (PP); oriented polypropylen (OPP); polyvinylidene chloride…Đặc điểm nổi bật của bao bì plastic là nhẹ, ở dạng mỏng và có thể ghép nhiều lớp để vừa chống thấm hơi khí, tránh thất thoát hương đồng thời dễ hàn mí và tăng tính thẩm mĩ. c. Cách thực hiện: Sản phẩm sau khi qua bộ phận định lượng được đổ vào phễu để đi vào một ống kim loại hở hai đầu. Vật liệu bao bì được định hình và hàn nhiệt tạo thành hình ống bao quanh ống kim loại. Sau đó thiết bị sẽ hàn nhiệt phần đáy, đổ sản phẩm vào có thể kết hợp nạp thêm khí trơ và hàn nhiệt phần đỉnh. Do vật liệu bao bì chuyển động liên tục nên đồng thời với việc hàn kín phần đỉnh của bao bì thứ nhất thì phần đáy của bao bì thứ hai cũng được hàn kín. Hình 6: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị bao gói (form – fill – seal: FFS) Hình 7: Hệ thống đóng gói của hãng ISHIDA 3. Sản phẩm chip trái cây chiên chân không 3.1. Chỉ tiêu chất lượng 3.1.1. Chỉ tiêu hóa lý STT Tên chỉ tiêu Yêu cầu 1 Ẩm < 5% 2 Dầu 10 – 15% 3 Phụ gia Theo qui định bộ y tế 4 Chỉ số peroxide < 5 ml Na2S2O3 (N/500)/g 3.1.2. Chỉ tiêu cảm quan STT Tên chỉ tiêu Yêu cầu 1 Hình dạng Kích thước đồng đều, không biến dạng, gãy vỡ 2 Màu sắc Tự nhiên 3 Cấu trúc Giòn, xốp, không bị ỉu hoặc chai cứng 4 Mùi vị Mùi vị thơm ngon đặc trưng (tuỳ theo loại sản phẩm), hài hoà, không mùi vị lạ. 3.1.3. Chỉ tiêu vi sinh STT Teân chæ tieâu Ñôn vò tính Möùc chaát löôïng 1 Toång soá vi khuaån hieáu khí Khuaån laïc/ g maãu < 5.103 2 E.coli Khuaån laïc/ g maãu Khoâng ñöôïc coù 3 Naám men Khuaån laïc/ g maãu Khoâng ñöôïc coù 4 Naám moác Khuaån laïc/ g maãu Khoâng ñöôïc coù Phương pháp đánh giá - Tổng số vi khuẩn hiếu khí: AOAC 2002 (996.23). - E.coli: TCVN 5155-190SDP 07/1-07 (1993). - Nấm men, nấm mốc: FAO FNP 14/4 (p.230)-1992 3.2. Phân loại 3.2.1. Theo hình dạng 3.2.2. Theo bao bì Dạng lon Dạng túi có lớp nhôm Dạng hộp bên trong có lớp nhôm hay túi nhôm 3.3. Bảo quản chip trái cây chiên chân không a. Chip giảm độ giòn, dai Nguyên nhân: bao bì không kín, ẩm tăng Khắc phục: chọn bao bì, điều kiện bao gói thích hợp b. Oxy hóa chất béo Nguyên nhân: oxy xâm nhập Khắc phục: chọn bao bì thích hợp, bơm khí trơ hoặc hút chân không c. Gãy vỡ Nguyên nhân: va chạm Khắc phục: bơm khí trơ d. Mất màu, mất hương Nguyên nhân: bao bì không kín, ánh sáng chiếu trực tiếp Khắc phục: chọn bao bì có độ chống thấm nước thấm khí tốt, các mí ghép phải kín, bao bì phải có lớp nhôm cản sáng, chống thất thoát hương 4.Thành tựu công nghệ trong chiên chân không 4.1. Ngâm trái cây vào dung dịch fructose trước khi lạnh đông Táo được rửa sạch, ngắt cuống và làm ráo rồi cắt miếng dày 2 mm trước khi ngâm trong dung dịch NaCl 3.5%. Những miếng táo (chứa 85% ẩm) được chần ở 98°C trong 1 phút, làm nguội, để ráo và ngâm trong dung dịch fructose 30% trong 15 phút sau đó lạnh đông qua đêm ở -30°C (Shyi-Liang Shyua, Lucy Sun Hwang, 2000) Ba phương pháp tiền xử lý khác nhau cho những miếng táo trước khi chiên được nghiên cứu: (A) chần các miếng táo rồi chiên trực tiếp mà không có bất kỳ xử lý nào, (B) chần rồi lạnh đông qua đêm sau đó chiên, (C) chần, ngâm dung dịch fructose ở 50° C trong 15 phút rồi chiên. Những miếng táo được chiên chân không ở 1000C trong 20 phút sau khi được ngâm trong dung dịch fructose 30% ở 500C trong 15 phút và làm lạnh qua đêm ở -30°C. Tiến hành kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử bề mặt và chỗ cắt ngang của sản phẩm. Chip táo được chiên trực tiếp bị bạc màu và co bề mặt [Fig. 1 (IA)], thay đổi trạng thái xốp và kéo dài sự co ở chỗ cắt ngang [Fig. 1 (IIA)]. Sự bay hơi nhanh chóng lượng nước trên bề mặt trong khi chiên có thể gây ra hiện tượng co để ngăn nước từ trong miếng táo khuếch tán ra. Khi nhiệt độ dầu đạt tới nhiệt độ sôi của nước, ẩm tự do và/hoặc lỏng lẻo còn lại trong chip đột ngột bốc hơi, để lại phía sau các lỗ hỗng lớn. Tốc độ truyền nhiệt giữa các tế bào trong miếng táo khác nhau do sự co bề mặt. Do đó, kích thước các lỗ hổng không bằng nhau. Khi những miếng táo được giữ lạnh trước khi chiên, chip sẽ có nhưng lỗ hổng nhỏ li ti như bọt trong cấu trúc được biểu diễn trong Fig. 1 (IB) và (IIB). Điều này có thể là do sự thay đổi nhiệt nhanh hơn trong các tế bào đóng băng, và nước có thể bay hơi nhanh chóng từ tinh thể đá dưới điều kiện chân không (Eshtiaghi, Stute, & Knorr, 1994). Khi những miếng táo được ngâm trong dung dịch fructose và giữ ở trạng thái đóng băng trước khi chiên, nhiều chỗ rỗ đồng đều được quan sát thấy trên bề mặt Fig. 1 (IC) và chỗ cắt ngang Fig. 1 (IIC). Dung dịch fructose có thể giúp loại nước qua màng tế bào bằng sự chênh lệch áp suất thẩm thấu và theo đó làm giảm sự co bề mặt (Jayaraman, Dasgupta, & Baburao, 1990). Vì vậy, chip táo có chất lượng tốt hơn có thể thu được khi các miếng táo được ngâm trong dung dịch fructose, lạnh đông và sau đó chiên. Hình 8: Qúa trình khử dầu trong quá trình chiên chân không Hình 9 : Sự quét kính hiển vi điện tử bề mặt (I) và chỗ cắt ngang (II) của chiên chân không (100°C, 20 phút) chip táo được chuẩn bị với sự tiền xử lý khác nhau: (A) không ngâm trong dung dịch fructose và không lạnh đông, (B) lạnh đông nhưng không ngâm với dung dịch fructose, (C) ngâm với dung dịch fructose và lạnh đông 4.2. Ngâm trái cây vào dung dịch maltodextrin trước khi chiên Xoài Tommy Atkins (Mangifera indica) được gọt vỏ, cắt thành từng miếng dày 1.5 mm (Mitutoyo Thickness Gage, Japan) sử dụng máy cắt Mandolin (Matfer model 2000, France). Xoài được nhúng trong dung dịch maltodextrin 50% (Cargill Dry MD 01913, Cargill, Minneapolis, MN), dung dịch acid citric 0.15% 1 giờ trước khi chiên. Điều này làm cho sản phẩm có màu sắc và kết cấu tốt hơn. Maltodextrin được sử dụng để làm tăng lượng chất khô, cải thiện cấu trúc và acid citric để làm giảm sự bạc màu (Lombard, Oli-veira, Fito, & Andres, 2008). Bảng 5 và 6 cho thấy kết quả thu được, sau khi loại ẩm, những miếng xoài giảm 28% lượng nước và tăng 6.75% maltodextrin. Tuy nhiên ảnh hưởng của việc loại ẩm lên chất lượng sản phẩm cuối cần nghiên cứu thêm nữa. Bảng 5: Chất lượng sản phẩm xoài và đậu trước và sau quá trình loại ẩm Bảng 6: Lượng nước mất đi và lượng đường tăng lên sau khi loại ẩm V. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CHIP TRÁI CÂY SẤY THĂNG HOA 1. Giới thiệu Một qui trình sản xuất dâu tây cắt lát sấy thăng hoa bao gồm: lạnh đông cục bộ ( partially freezing) dâu tây trong 1 khoảng thời gian và tại nhiệt độ có hiệu lực làm lạnh đông 25 – 45% nước tự do và làm vỡ cấu trúc tế bào của nó; xắt lát các quả dâu đã được làm lạnh đông cục bộ; lạnh đông toàn phần các lát dâu (completely freezing) và sau đó cùng lúc thăng hoa nước đá (sấy thăng hoa) tới 1 độ ẩm cuối cùng khoảng 3%. Qui trình sản xuất dâu xắt lát sấy thăng hoa này đặc biệt là sản phẩm có khả năng hút ẩm trở lại ( rehydration) trong sữa hay các chất lỏng khác trong vòng 3 phút mà vẫn duy trì hương vị, cấu trúc mà không bị mất đi cấu tạo hình dáng. Rất khó có thể sấy trái cây bằng các phương pháp sấy thông thường vì khuynh hướng của một số loại trái cây nhất định sẽ bị mất câu trúc, hương vị và bề ngoài của chúng trong suốt quá trình sấy. Sấy thăng hoa có đặc điểm là hàm lượng nước trong thực phẩm được loại bỏ bởi quá trình thăng hoa, dễ dàng dehydrat hóa mà vẫn giữ được các tính chất trên. Các chip trái cây sấy thăng hoa thường hút nước khá nhanh trong nước nhưng lại khá chậm trong sữa. Tốc độ tái hydrat hóa trong sữa chậm làm chip trái cây bị mấy cấu trúc giòn và trở nên mềm yểu. US Patent No 4 002 772 bởi Haas đề cập tới vấn đề là, cấu trúc tế bào của các nguyên liệu thực phẩm như trái cây, có cấu tạo khá mềm nhũng khi chúng được lạnh đông trong khi dưới áp lực khí lớn hơn 50 psi. Áp lực xử lí lạnh đông này trả lại tính chất có thể thấm hút và xốp, kết quả là trong 1 sản phẩm có thể dehydrat hóa và tái hydrat hóa nhanh hơn. 2. Qui trình sản xuất dâu tây sấy thăng hoa Sơ đồ khối qui trình công nghệ: Sơ đồ thiết bị: Hình 10: Qui trình sản xuất các sản phẩm sấy thăng hoa Tóm tắt qui trình gồm 4 giai đoạn chính sau: 1/ Lạnh đông chậm và cục bộ dâu trong 1 khoảng thời gian và tại một nhiệt độ xác định để đóng băng 25 ¸ 45% hàm lượng nước tự do, ta nói nước lúc này tạo thành các tinh thể đá đủ lớn để làm phá vỡ cấu trúc tế bào của quả dâu. 2/ Cắt lát các quả dâu đã được làm lạnh đông cục bộ. 3/ Làm lạnh đông nhanh các lát dâu trong một khoảng thời gian xác định, tại nhiệt độ thấp đến có thể đông đặc phần nước tự do còn lại trong dâu và tối thiểu hóa sự dính các lát dâu với nhau. 4/ Sấy thăng hoa các lát dâu lạnh đông tới độ ẩm cuối khoảng 3%. Định nghĩa một số thuật ngữ : “ Sấy thăng hoa” là phương pháp sấy bằng quá trình thăng hoa ( sublimation) gồm 3 giai đoạn chính: Giai đoạn 1 là hạ nhiệt độ sản phẩm xuống dưới nhiệt độ đông đặc ( dưới điểm ba), nước sẽ kết tinh thành những tinh thể đá; Giai đoạn 2 là nâng dần nhiệt độ sản phẩm đã lạnh đông bằng phương pháp dẫn nhiệt hoặc bức xạ nhiệt đồng thời kết hợp với tạo chân không ( nhiệt độ tối đa là 40oC), nước đá sẽ thăng hoa chuyển từ thể rắn sang thể khí, hàm ẩm sản phẩm giảm; Giai đoạn 3 là tiếp tục sấy chân không để đạt độ ẩm mong muốn. Hình 11: Nguyên lý của sấy thăng hoa “ Lạnh đông chậm”là chuyển ẩm trong dâu thành các tinh thể nước đá lớn trong khoảng thời gian ít nhất 1 giờ, thường từ 1,5 ¸ 2 giờ, nhằm mục đích phá thủng cục bộ (theo điểm) phần lớn thành tế bào hay các mô của trái dâu. Kiểu lạnh đông này cần phân biệt với “ lạnh đông nhanh” hay “ lạnh đông thông thường”. Phương pháp lạnh đông nhanh, hàm lượng nước trong dâu bị đông đặc trong khoảng vài giây đến vài phút và hình thành nên các tinh thể nước đá nhỏ, không làm vỡ cấu trúc mô tế bào hay làm trương mô tế bào của quả dâu. Phương pháp lạnh đông chậm, các quả dâu tươi đã qua tuyển lựa sẽ được làm lạnh đông trước khi chúng có thời gian để bị hư hỏng về hương vị và giảm chất lượng. Toàn bộ quả dâu được đông lạnh, mục đích là ngăn cản sự mất mát dịch trái và ngăn sự hư hỏng cấu trúc của quả khi tiến hành xắt lát dâu như khi chưa xử lí lạnh đông chậm chúng. Các quả dâu được xắt lát sau khi được lạnh đông cục bộ trước khi bước vào giai đoạn lạnh đông thứ hai ( lạnh đông toàn phần – lạnh đông nhanh). Để lạnh đông cục bộ, tức là đông đá 30 ¸ 40% nước tự do, nhiệt độ phải nằm trong khoảng - 6,67 ¸ - 2,22oC. Thời gian yêu cầu từ 80 ¸ 100 phút. Lạnh đông cục bộ có thể thực hiện bởi các phương pháp lạnh đông đã biết. Tốt nhất là đặt dâu vào thiết bị lạnh đông IQF, dòng khí lạnh có nhiệt độ tối ưu khoảng - 6,67oC, vận tốc dòng khí tối ưu khoảng 60¸ 90 m/phút. Thời gian lạnh đông cục bộ được tính toán sao cho đủ để hình thành các tinh thể đá đủ lớn để đủ khả năng phá vỡ cấu trúc tế bào, kết quả là tạo ra các lỗ lớn hoặc hình thành các kênh dẫn. Nhờ đó sẽ tăng tính xốp của sản phẩm, tăng tỉ lệ nước đá thăng hoa, tăng tỉ lệ nước hút vào sản phẩm khi sản phẩm được cho vào nước. Kích thước của các tinh thể nước đá nằm trong khoảng 100 ¸ 300 microns. Nếu tinh thể nước đá nhỏ hình thành thì cấu trúc tế bào và các mô tế bào không bị phá vỡ. Trong trường hợp đó, rất ít lỗ xốp được tạo ra, vì vậy, tốc độ thăng hoa cũng như tốc độ tái hydrate hóa giảm. Lưu ý rằng, trong quá trình lạnh đông cục bộ, hàm lượng nước tự do chuyển thành tinh thể nước đá không được vượt quá 45%. Nếu điều đó xảy ra, có quá nhiều tinh thể đá lớn hình thành, sản phẩm dâu tây sau quá trình lạnh đông cục bộ sẽ rất khó xắt lát, các lát dâu cứng dễ va chạm nhau và bị gãy vỡ. Cấu trúc tế bào của dâu bị phá hủy nhiều dẫn đến sản phẩm cuối cùng có một cấu trúc mềm và yểu trong lúc tái hydrate hóa (rehydration). Nếu hàm lượng tinh thể nước đá bé hơn 25% hàm lượng nước tự do, đòi hỏi thời gian để sản phẩm dâu tây sau khi sấy thăng hoa tái hút nước trong môi trường lỏng phải lớn hơn 3 phút. Các quả dâu tây sau khi lạnh đông cục bộ sẽ được xắt lát. Kích thước thích hợp của các lát cắt từ 3/16 inch ¸ ¼ inch. “ Lạnh đông nhanh” - Giai đoạn tiếp theo, các lát dâu tây sẽ được lạnh đông nhanh để chuyển hết phần nước tự do còn lại thành các tinh thể nước đá nhỏ. Nhiệt độ nằm trong khoảng - 18oC ¸ - 24oC. Trong thiết bị IQF, người ta sử dụng cách lạnh đông bằng dòng không khí lạnh , tốc độ dòng khí khoảng 180 ¸ 360 m/ phút. Nhiệt độ dòng khí trong thiết bị khoảng - 26oC ¸ -34oC . Thời gian khoảng 10 ¸ 15 phút. Đối với phương pháp IQF, dòng khí chảy dễ dàng hơn và sự dính giữa các lát dâu được giảm tối thiểu. Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất dâu tây xắt lát sấy thăng hoa: Các quả dâu tươi được tuyển chọn theo yêu cầu của nguyên liệu về độ chín, độ tươi,...Các quả dâu tươi sau khi đã qua tuyển chọn đi vào quá trình phân loại theo kích thước. Đường kính trung bình của quả dâu là 1.59 ¸ 3.81 cm. Bảng 7: Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất dâu tây xắt lát sấy thăng hoa TÊN QUÁ TRÌNH Ý NGHĨA TRONG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ Tuyển chọn Các quả dâu tây tươi được tuyển chọn để đưa vào quy trình sản xuất để đảm bảo độ đồng đều của nguyên liệu. Dựa vào các tiêu chuẩn của nguyên liệu như độ chín, độ tươi, mức độ bị dập ,... của dâu tây. Phân loại - Các quả dâu sau khi lọt qua vòng tuyển chọn sẽ được phân loại theo kích thước. Các trái dâu tươi phải đảm bảo đúng kích thước yêu cầu mới được đưa vào sản xuất. Đường kính trung bình: 1.59 ¸ 3.81 cm. Lạnh đông sơ bộ (lạnh đông chậm) - Các quả dâu tây được đặt lên một băng tải và đi qua tác nhân làm lạnh đông là dòng không khí lạnh (air blast freezer). - Mục đích tạo các tinh thể đá kích thước lớn làm phá hủy sơ bộ thành tế bào của quả dâu, nhờ đó tạo các kênh để nước dễ thăng hoa sau này và để lại nhiều lỗ xốp. - Toàn bộ quả dâu được lạnh đông sơ bộ, mục đích là ngăn cản sự mất mát dịch trái và ngăn sự hư hỏng cấu trúc của quả khi tiến hành xắt lát dâu như khi chưa xử lí lạnh đông chậm chúng. - Tăng tính xốp của sản phẩm, tăng tỉ lệ nước đá thăng hoa khi sấy, tăng tỉ lệ nước hút vào sản phẩm khi sản phẩm được tái hydrate hóa. - Thời gian: 90 phút. - Nhiệt độ dòng khí vào: -6.678C - Nhiệt độ sản phẩm sau quá trình : -2.28C . - Vận tốc dòng khí : 75 m/phút . - Lạnh đông được 40% hàm lượng nước tự do. - Kích thước của các tinh thể nước đá nằm trong khoảng 100 ¸ 300 microns. Cắt lát - Mục đích tạo hình cho sản phẩm. Bề dày : 0.635 cm/ lát. Lạnh đông toàn phần (lạnh đông nhanh) - Lạnh đông bằng thiết bị IQF ( IQF freezer)hay thiết bị lạnh đông sử dụng luồng không khí hóa lỏng ( fluidized blast air) để lạnh đông nguyên liệu. - Chuyển hết tất cả lượng nước tự do còn lại thành các tinh thể đá nhỏ. - Ngăn cản sự dính giữa các lát dâu trong suốt thời gian bảo quản. - Chuẩn bị cho quá trình sấy thăng hoa. - Nhiệt độ tác nhân lạnh khoảng : - 29oC . - Vận tốc dòng khí lạnh: 247.32 m/phút - Thời gian: 12 phút. - Lạnh đông được 80 ¸ 85% hàm lượng nước tự do trong trái dâu ( tính hàm lượng nước đá tinh thể kích thước lớn lẫn kích thước nhỏ). Sấy thăng hoa - Mục đích chuyển nước trong các lát dâu tây thành dạng hơi bằng quá trình thăng hoa. Hàm ẩm trong sản phẩm sẽ giảm xuống đến giá trị yêu cầu. - Các lát dâu được sấy thăng hoa bằng các biện pháp thông thường ( conventional means). Ta tiến hành tạo chân không đồng thời nâng dần nhiệt độ để băng thăng hoa thành hơi. Sau giai đoạn sấy thăng hoa là tiếp tục sấy chân không để đạt độ ẩm mong muốn. - Độ ẩm cuối: 3%. Đóng gói - Mục đích: hoàn thiện. - Bao bì chống thấm nước. - Bao bì nhôm có phủ lớp PE. Bảo quản -Nhằm giữ cho sản phẩm duy trì được chất lượng tốt nhất trong thời gian lâu nhất. - Độ ẩm phòng: 30%. - Thời gian: 10 ¸ 15 phút, hạn chế độ ẩm hấp phụ vào sản phẩm < 1%. - Sản phẩm sau khi đóng gói: + Độ ẩm sản phẩm < 2.5%. + Nhiệt độ bảo quản: 21oC + Thời gian bảo quản : 12 tháng 3.Thiết bị 3.1. Thiết bị lạnh đông IQF Hình 12: Thiết bị lạnh đông IQF Thiết bị sấy thăng hoa Thiết bị sấy thăng hoa bao gồm một buồng chân không chứa các khay để đựng thực phẩm trong suốt quá trình sấy và bộ phận cung cấp nhiệt để gia nhiệt ngầm cho sự thăng hoa. Sự làm lạnh các ống ruột gà được dùng để ngưng tụ hơi trực tiếp thành nước đá (gọi là quá trình phản thăng hoa). Chúng ăn khớp với các thiết bị làm tan băng tự động để giữ diện tích bề mặt lớn nhất của các ống ruột gà chứa băng cho sự phản thăng hoa (hơi thành rắn) . Việc này là cần thiết vì phần năng lượng chủ yếu nhập vào được sử dụng trong thiết bị ngưng tụ của quá trình làm lạnh, và tính kinh tế của sấy thăng hoa vì thế được xác định bằng năng suất của thiết bị ngưng tụ. Năng suất = nhiệt độ của sự thăng hoa / nhiệt độ làm lạnh trong thiết bị ngưng tụ Bơm chân không sẽ hút các phần khí không ngưng ra ngoài. Các loại khác nhau của máy sấy được đặc trưng bởi phương pháp được dùng để cấp nhiệt cho bề mặt của thực phẩm. phương thức sấy dẫn nhiệt và sấy bức xạ hiện đang được dùng trong thương mại và sấy thăng hoa sử dụng vi sóng (microwave freeze drying) cũng đang đươc sử dụng. Trong mỗi loại thiết bị sấy đều có sấy gián đoạn (sấy theo mẻ) và sấy liên tục. Trong quá trình sấy gián đoạn, thực phẩm được đóng kín trong buồng sấy, nhiệt độ gia nhiệt lên đến 100 ¸ 120oC trong gia đoạn bắt đầu của quá trình sấy và sau đó giảm giần trong thời gian sấy từ 6 ¸ 8 giờ. Những điều kiện sấy nghiêm ngặt được xác định cho từng loại thực phẩm riêng biệt, nhưng nhiệt độ bề mặt của thực phẩm không được vượt quá 40oC. Trong quá trình sấy liên tục, các khay đựng thực phẩm đi vào và ra khỏi thiết bị sấy qua các khóa chân không. Các thiết bị sấy thăng hoa thường sử dụng: - Thiết bị sấy thăng hoa dẫn nhiệt Thiết bị sấy thăng hoa bức xạ Thiết bị sấy thăng hoa dùng vi sóng và điện môi. Cấu tạo thiết bị sấy thăng hoa: Hình 13: Nguyên lý hoạt động thiết bị sấy thăng hoa Các bộ phận cần thiết của máy sấy thăng hoa gồm tủ chân không, bình ngưng, và bơm chân không. Cũng như các phương pháp sấy khác, sấy thăng hoa là kết quả của quá trình truyền nhịêt và truyền khối Trong quá trình sấy thăng hoa có thể xáy ra hiện tượng trái cây bị héo, teo tóp lại. Lạnh đông thực phẩm làm cho dung dịch tách thành 2 pha , các tinh thể băng và dung dịch. Ban đầu, máy sấy thăng hoa công nghiệp là các máy hoạt động gián đọan, nhưng với sự phát triển công nghệ người ta đã chế tạo ra các máy sấy liên tục kinh tế và tiết kiệm nhân công hơn. Có 2 lọai máy sấy liên tục: + Các máy sấy khây (tray dryer): sản phẩm sẽ nằm yên trên khây và khây chuyển động liên tục qua buồng sấy . + Các máy sấy động lực (dynamic dryer): sản phẩm sẽ di chuyển qua máy sấy (VD: máy sấy băng tải, máy sấy rung, máy sấy tầng sôi và máy sấy phun). Các máy sấy thăng hoa có sự tác động tuần hoàn hay liên tục. Hình 13 chỉ sơ đồ nguyên tắc sấy thăng hoa tác động tuần hoàn.Thiết bị này gồm phòng sấy hình trụ kín (nồi thăng hoa) 1, ở trong có giàn ống rỗng 2, vật liệu sấy cho vào đây. Nồi thăng hoa làm việc một cách tuần hoàn như một phòng lạnh. Ở chế độ làm lạnh, bơm 5 đẩy tác nhân lạnh ở bên trong ống rỗng 2. Sự làm lạnh của chất tải nhiệt được tiến hành trong bộ trao đổi nhiệt 3 có đính ruột xoắn, chất làm nguội đi qua đó và vào thiết bị làm lạnh 4. Khi nồi thăng hoa làm việc ở chế độ của máy sấy, chất tải nhiệt được đun nóng trong bộ trao đổi nhiệt 7 và đẩy vào các ống rỗng nhờ bơm 6. Sự ngưng tụ hơi được tạo ra khi sấy trong nồi thăng hoa được tiến hành trong nồi ngưng tụ chống thăng hoa 10. Nó là một bộ trao đổi nhiệt, hỗn hợp hơi - không khí từ nồi thăng hoa vào không gian giữa các ống của bộ trao đổi nhiệt. Chất làm nguội (amoniac, freon) qua các ống 11 của nồi chống thăng hoa vào thiết bị làm lạnh 9. Thường để làm lạnh bề mặt thăng hoa và ngưng tụ, người ta sử dụng máy nén 2 hoặc 3 cấp có khả năng đảm bảo lạnh bề mặt đến nhiệt độ - 600C, - 400C. Các khí chưa ngưng tụ được tách ra khỏi nồi chống thăng hoa bằng bơm chân không 8. Hơi ngưng tụ được làm lạnh ở dạng lớp đá trên bề mặt các ống lạnh của nồi chống thăng hoa. Vì trong quá trình làm việc của nồi chống thăng hoa, các ống 11 bị phủ bởi một lớp đá đáng kể, nên cần làm tan băng một cách chu kỳ. Để thực hiện điều đó, đẩy nước nóng từ bộ đun 7 vào các ống 11. Hiện nay người ta bắt đầu sử dụng phổ biến các thiết bị thăng hoa tác động liên tục. Sấy thăng hoa liên tục gồm hai nồi thăng hoa và hai bộ chống thăng hoa, chúng làm việc luân phiên nhau. Năng suất của thiết bị thăng hoa tác động liên tục tính theo độ ẩm bốc hơi lớn hơn 200 kg/h. Thời gian có mặt của sản phẩm trong máy sấy từ 40 đến 110 phút, nhiệt độ cao nhất của sản phẩm cuối quá trình sấy nhỏ hơn 270C. * Thiết bị sấy thăng hoa FD 1000 CUDDON ( New Zealand ) Năng suất chứa của phần ngưng tụ hơi: 1000kg Diện tích (shelf area): 103m2. -Các thành phần cấu tạo: + Buồng sấy, các cửa, các khớp nối, các vật ngăn cách, các khay đựng thực phẩm và bộ phận ngưng tụ hơi cấu tạo từ vật liệu thép không gỉ AISI 304. - Buồng sấy: + Các vậy ngăn cách (4 cái) và bộ phận ngưng tụ hơi chứa trong buồng sấy. FD1000 có một cửa ở mỗi đầu, allowing wet and dry room application. + 2 lỗ quan sát, đường kính mỗi lỗ 180mm, được gắn trên cửa, cho phép quan sát cả bộ phận ngưng tụ và các khay đựng sản phẩm trong suốt chu trình sấy. + Buồng được gắn khớp với các valves thông khí làm bằng thép không gỉ. - Các bản mỏng đơn vị ( modular shelf heating plates): + Các bản mỏng được sản xuất từ thép không gỉ T304. FD1000 chứa 4 ngăn , mỗi ngăn chứa được 16 bản mỏng. + Mỗi bản mỏng có thể tháo ra khỏi buồng để bảo trì và vệ sinh. -Các khay chứa sản phẩm: + 2 dạng khay làm từ thép không gỉ T304 là tiêu chuẩn. Khay có 2 bánh đẩy được sử dụng nhiều. - Hệ thống gia nhiệt: + Chất lỏng gia nhiệt là glycol và được tuần hoàn bởi một bơm ly tâm, cho phép dòng nóng và dòng lạnh được hoàn lưu qua các bản mỏng.Một thiết bị trao đổi nhiệt làm lạnh được cung cấp trong quá trình hoàn lưu để giảm nhiệt độ cho các bản mỏng. + Được nối với các bản mỏng. - Hệ thống chân không: + Máy quạt gió và bơm đảo chiều (backing pump) được nối với buồng bởi các dây PVC công suất cao và các valve tách khí (pneumatic valves). Bơm xả khí được thông ra ngoài môi trường. - Sự làm lạnh: + Bộ phận làm lạnh ngưng tụ được chế tạo với mục đích điều khiển năng suất cho phép sử dụng một cách kinh tế chất làm lạnh nhiệt độ thấp R507. Bao gồm bộ phận ngưng tụ nước làm lạnh ( includes water cooled condenser). - Bộ phận ngưng tụ hơi: + Ống làm bằng thép không gỉ T304. + Làm tan giá sau mỗi mẻ sản xuất bằng nước. Chất lượng điều khiển: tất cả các quá trình sản xuất diễn ra theo tiêu chuẩn ISO9001:2000. Buồng sấy: kích thước dài x rộng x cao = 5.01m x 2.63m x 2.52m. Chất liệu thép không gỉ. Vỉ trao đổi nhiệt: 4 ngăn, 16 vỉ/ngăn. Diện tích ngăn: 103 m2 Năng suất ngưng tụ hơi: 1000kg băng, Bộ phận lạnh đông (condenser refrigeration): Bitzer variable speed screw Bơm chân không: PVR rotary vane, PVR roots blower Nhiệt độ: hơi làm đông (vapour condenser) -40oC, các ngăn ( shelves) -25oC đến +70oC Tác nhân gia nhiệt/làm lạnh: Glycol Năng lượng yêu cầu: 165kW, 238 Amps, 50 or 60Hz, 3-phase, 400 V Khối lượng thiết bị: 9500kg Hình 14: Thiết bị sấy thăng hoa FD 1000 CUDDON Hình 15: Buồng sấy thăng hoa Hình 16: Thiết bị sấy thăng hoa 4. Ảnh hưởng của sấy thăng hoa lên thực phẩm Thực phẩm được sấy thăng hoa có sự giữ lại phần lớn các tính chất cảm quan và các chất lượng dinh dưỡng và có thời gian bảo quản kéo dài trên 12 tháng khi được đóng gói đúng cách. Các hợp chất hương dễ bay hơi không bị lẫn vào hơi nước thoát ra từ quá trình thăng hoa và chúng được giữ lại trong thực phẩm. Kết quả là, có thể giữ lại 80 ¸ 100% hương. Các lý thuyết về sự giữ lại các hương dễ bay hơi được bàn luận chi tiết bởi Karel (1975) và Mellor ( 1978 ). Cấu tạo của các sản phẩm thực phẩm sấy thăng hoa vẫn được duy trì tốt: mức giảm khối lượng xảy ra ít và không có trường hợp bị cứng. Cấu trúc xốp tạo ra cho phép sự bay hơi nước diễn ra nhanh và hoàn toàn nhưng sản phẩm lại rất dễ vỡ, do đó yêu cầu có sự bảo vệ khỏi các phá hoại cơ học (mechanical damage). Chỉ có sự thay đổi tối thiểu các protein, tinh bột và các carbonhydrate. Tuy nhiên, cấu trúc xốp tạo ra lại tạo điều kiện cho khí oxygen dễ chui vào thực phẩm và gây ra các phản ứng oxi hóa làm hỏng lipid. Vì thế sản phẩm cần được đóng gói trong khí trơ. Những biến đổi về hàm lượng thiamine và acid ascorbic trong suốt quá trình sấy thăng hoa là không đáng kể và sự mất mát các vitamine khác cũng không đáng kể. 5. Ưu nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa Ưu điểm Vì ẩm được tách mà không phải qua pha lỏng, các tinh thể đá ở dạng rắn sẽ bảo vệ cấu trúc sản phẩm, hạn chế sự thay đổi về cấu trúc, giảm sự co kích thước. Sự di chuyển của các chất rắn hòa tan trong thực phẩm được hạn chế tối đa. Vì tiến hành ở nhiệt độ thấp, các cấu tử hương và vị dễ bay hơi cũng như các thành phần dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt như vitamin, màu , acid amin được giữ lại. Nhiệt độ thấp cũng hạn chế các phản ứng oxy hóa-khử, không có nguy cơ xảy ra các phản ứng Maillard hay caramen hóa như các phương pháp sấy bằng nhiệt khác. Sản phẩm thu được có màu sắc, mùi vị gần giống như rau quả tươi. Vì vậy nó đã được chấp nhận là phương pháp sấy tốt cho rau quả. - Nhược điểm Chi phí sản xuất cao do : - Thiết bị đắt tiền - Tiêu tốn năng lượng lớn - Quy trình phức tạp - Yêu cầu đóng gói đặc biệt để tránh bị oxy hóa và hút ẩm lại. 6. Sản phẩm chip trái cây sấy thăng hoa 6.1.Phân loại Theo hình dạng: Nguyên trái :dâu , mơ , mận Khoanh hay vòng :táo, dứa Múi :táo Khối vuông :táo, chuối Lát mỏng : chuối, dừa, kiwi, khế Miếng : xoài, mít, dưa lưới Theo cách đóng gói : Dang túi plastic nhiều lớp có lớp nhôm; Dạng lon kim loại Túi hay thùng đều được hút chân không và thêm chất hấp thụ oxy. Thùng hay túi đều có lớp nhôm ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp với ánh mặt trời có thể làm mất màu , mùi, tổn thất chất dinh dưỡng. 6.2. Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm chip trái cây sấy thăng hoa Bảng 8: Các chỉ tiêu chất lượng của sảng phẩm chip trái cây sấy thăng hoa: 6.3. Thông tin dinh dưỡng trong 100g sản phẩm Bảng 9: Thông tin dinh dưỡng trong 100g sản phẩm chip dâu tây Thông tin dinh dưỡng trong 100g sản phẩm (dâu tây) CALORIES 316.95cal NƯỚC 4.00g PROTEIN 7.04g CHẤT BÉO TỔNG 0.00g CHẤT BÉO BÃO HÒA 0.00g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐƠN 0.00g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐA 0.00g CHOLESTEROL --mg TRANS FATTY ACIDS 0.00 CARBOHYDRATES 84.52g ĐƯỜNG 56.35g CHẤT XƠ 28.17 g CÁC LOẠI CARBONHYDRATE KHÁC 0.00g PANTOTHENIC ACID --mg VITAMIN C 676.16mg VITAMIN D --mcg VITAMIN A 0.00IU A-RETINOL 0.00 A-CAROTENOID 0.00 RE VIT E-ALPHA EQ. --mg VITAMIN B6 --mg NIACIN EQUIV. 1.21mg NIACIN-B3 --mg VITAMIN B12 0 mcg RIBOFLAVIN-B2 --mg TRO 4.44g CALCIUM 140.87mg COPPER --mg SELENIUM --mcg SODIUM 0.00mg IRON 5.07mg ZINC --mg MAGNESIUM --mg FOLATE 0.00mcg POTASSIUM --mg MANGANESE -- mg PHOSPHORUS --mg RƯỢU 0.00g Thông tin dinh dưỡng trong 100g sản phẩm(raspberries) CALORIES 374.11cal NƯỚC 4.00g PROTEIN 10.98g CHẤT BÉO TỔNG 0.50g CHẤT BÉO BÃO HÒA --g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐƠN --g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐA --g CHOLESTEROL --mg TRANS FATTY ACIDS 0.00 CARBOHYDRATES 81.41g ĐƯỜNG 42.76g CHẤT XƠ 21.80g CÁC LOẠI CARBONHYDRATE KHÁC 0.00g PANTOTHENIC ACID 0.00mg VITAMIN C 128.20mg VITAMIN D 0.00mcg VITAMIN A 754.59IU A-RETINOL 0.00 A-CAROTENOID 75.46RE VIT E-ALPHA EQ. --mg VITAMIN B6 0.25mg NIACIN EQUIV. 1.21mg NIACIN-B3 1.07mg VITAMIN B12 0 mcg RIBOFLAVIN-B2 0.00mg TRO 3.10g CALCIUM 109.00mg COPPER 0.00mg SELENIUM 2.55mcg SODIUM 12.58mg IRON 7.21mg ZINC 0.25mg MAGNESIUM 8.50mg FOLATE 0.00mcg POTASSIUM 0.00mg MANGANESE 0.00mg PHOSPHORUS 0.00mg RƯỢU 0.00g Bảng 10: Thông tin dinh dưỡng trong 100g sản phẩm chip đào Thông tin dinh dưỡng trong 100g sản phẩm(đào) CALORIES 411.10 cal NƯỚC 4.00g PROTEIN 0.00g CHẤT BÉO TỔNG 0.00g CHẤT BÉO BÃO HÒA 0.00g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐƠN 0.00g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐA 0.00g CHOLESTEROL 0mg TRANS FATTY ACIDS 0.00g CARBOHYDRATES 94.55g ĐƯỜNG 90.44g CHẤT XƠ 0.00g CÁC LOẠI CARBONHYDRATE KHÁC 4.11g PANTOTHENIC ACID 0.00mg VITAMIN C 4.93mg VITAMIN D --mcg VITAMIN A 2055.50IU A-RETINOL 0.00RE A-CAROTENOID 16.99RE VIT E-ALPHA EQ. 3.02mg VITAMIN B6 0.25mg NIACIN EQUIV. --mg NIACIN-B3 --mg VITAMIN B12 0 mcg RIBOFLAVIN-B2 0.22mg TRO 1.45g CALCIUM 0.00mg COPPER --mg SELENIUM 2.55mcg SODIUM 205.55mg IRON 0.00mg ZINC 0.25mg MAGNESIUM --mg FOLATE --mcg POTASSIUM 102.77mg MANGANESE --mg PHOSPHORUS --mg RƯỢU 0.00g Thông tin dinh dưỡng trong 100g sản phẩm(Blueberry) CALORIES 344.07cal NƯỚC 4.00g PROTEIN 1.70g CHẤT BÉO TỔNG 0.55g CHẤT BÉO BÃO HÒA 0.05g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐƠN 0.08g CHẤT BÉO BÃO HÒA ĐA 0.24g CHOLESTEROL 0mg TRANS FATTY ACIDS 0.00 CARBOHYDRATES 93.24g ĐƯỜNG 84.32g CHẤT XƠ 8.92g CÁC LOẠI CARBONHYDRATE KHÁC 0.00g PANTOTHENIC ACID 0.53mg VITAMIN C 4.25mg VITAMIN D 0.00mcg VITAMIN A 186.90IU A-RETINOL 0.00 A-CAROTENOID 16.99RE VIT E-ALPHA EQ. 3.02mg VITAMIN B6 0.25mg NIACIN EQUIV. 1.21mg NIACIN-B3 1.07mg VITAMIN B12 0 mcg RIBOFLAVIN-B2 0.22mg TRO 0.51g CALCIUM 25.49mg COPPER 0.17mg SELENIUM 2.55mcg SODIUM 4.25 mg IRON 1.66mg ZINC 0.25mg MAGNESIUM 8.50mg FOLATE 29.73mcg POTASSIUM 254.87mg MANGANESE 1.11mg PHOSPHORUS 29.73mg RƯỢU 0.00g 6.4. Bảo quản chip trái cây sấy thăng hoa Chip bị mềm,dai: Nguyên nhân :Bao bì không kín nên hơi nước xâm nhập Cách khắc phục: Chọn bao bì có độ chống thấm nước thấm khí tốt, các mí ghép phải kín, bao bì phải có lớp nhôm cản sáng, chống thất thoát hương. Chip bị mất màu Nguyên nhân: Bao bì không kín nên oxy xâm nhập, bị ánh sáng chiếu trực tiếp. Cách khắc phục: Chọn bao bì có độ chống thấm nước thấm khí tốt, các mí ghép phải kín, bao bì phải có lớp nhôm cản sáng, chống thất thoát hương. 7. Các thành tựu trong sản xuất chip trái cây bằng phương pháp sấy thăng hoa Ngâm trái cây trong dung dịch đường để điều chỉnh độ cứng và độ dính răng của sản phẩm: Trái cây trước khi sấy đông khô được ngâm vào dịch dường từ 6-25% khối lượng để dehydrate đến độ ẩm 15-60% khối lượng (US Patent 4341803) Sấy nhiều giai đoạn :thăng hoa kết hợp chiếu vi sóng trong điều kiện chân không Trái cây sau khi ngâm dịch đường được chiếu vi sóng để giảm độ ẩm xuống còn 10-40% theo khối lượng và tiếp tục sấy chân không để giảm độ ẩm xuống dưới 5% theo khối lượng. Quá trình này làm tăng nồng độ đường hòa tan trong sản phẩm chip vì vi sóng làm tan các tinh thể đá còn sót lại, giúp phân bố đều lượng ẩm còn lại sau giai đoạn sấy thăng hoa và giúp hòa tan đường vào lượng ẩm còn lại này. Sau giai đoạn sấy thăng hoa, nếu chip trái cây có độ ẩm dưới 15% theo khối lượng thì sự chiếu vi sóng trong chân không không thể đạt mục đích tăng nống độ đường tan và phân bố đều chúng trong chip trái cây mà còn có thể gây ra vết cháy sém trên bề mặt chip . Mặt khác, nếu hàm lượng ẩm trong trái cây sau giai đoạn sấy thăng hoa trên 60% thì thời gian chiếu vi sóng đủ để phân bô đều và tăng nồng độ đường tan sẽ kéo dài và cũng gây nên những vết cháy sém trên chip. Do đó cần kiểm soát ẩm sau sấy thăng hoa từ 15-60% khối lượng bằng cách kiểm soát nhiết độ không quá 308C và áp suất từ 0.1-0.2 Torr. Chỉ nên chiếu vi sóng đến khi ẩm của chip còn trên 10% rồi sau đó sấy thăng hoa tới 5 % ẩm vì nếu chiếu thêm sẽ tạo ra vệt nâu và vết cháy cho chip, đồng thời làm mất mùi vị tự nhiên của trái cây. Người ta nhận thấy nếu chỉ sấy thăng hoa sẽ khó phân bố đều lượng đường hòa tan với nồng độ cao . Còn nếu chỉ chiếu vi sóng dưới áp suất chân không thì sẽ gây ra hiện tượng co thể tích, mất mùi trái cây, mùi mốc và vết cháy sém Tác dụng của sấy dưới điều kiện chân không là làm bay hơi từng phần ẩm trong dung dịch nước đường nồng độ cao để làm tăng nồng độ đường và chất khô trong chip trái câytrong khi duy trì chip trái cây ở nhiệt độ vừa phải và ngăn chặn sự giảm thể tích). Giai đoạn cuối trái cây được sấy liên tục cho tới khi ẩm còn dưới 5% khối lượng dưới áp suất chân không 10-30 torr. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bakers' Review, Freeze-Drying, Apr. 7, 1961, p. 574. European patent application, Application number 88870181.0, 7-12-1988 European patent application Method For Producing Freeze-Dried Strawberry Slices, 1985 Garayo, J., & Moreira, R. G., Vacuum frying of potato chips, Journal Food Processing Engineering, 55 (2002), 181-191. Luanda G. Marques, Rehydration characteristics of freeze-dried tropical fruits, Food science and technology, 2009, 42, 1232-1237. Macy, Dry Food Products And Process For Same, August, 1969 – 3462281 M. Mariscal, P. Bouchon, Comparison between atmospheric and vacuum frying of apple slices, Food Chemistry 107 (2008) 1561–1569 Nantawan Therdthai, Phaisan Wuttijumnong, Anuvat Jangchud and Chatlada Kusucharid, Optimization of Vacuum Frying Condition for Shallot, Kasetsart J. (Nat. Sci.) 41,(2007, 338 - 342 Paulo F. Da Silva, Rosana G. Moreira, Vacuum frying of high-quality fruit and vegetable-based snacks, LWT - Food Science and Technology 41 (2008) 1758-1767 Ram Yamsaengsung, Charnchai Rungsee and Kulchanat Prasertsit, Simulation of the heat and mass transfer processes during the vacuum frying of potato chips, Songklanakarin J. Sci. Technol. Jan. - Feb. 2008, 30 (1), 109-115 Rosana G. Moreira, Paulo F. Da Silva, Carmen Gomes, The effect of a de-oiling mechanism on the production of high quality vacuum fried potato chips, Journal of Food Engineering 92 (2009) 297–304 S. Ghio, A. A. Barresi and G. Rovero, A comparison of evaporative and conventional freezing prior to freeze-drying of fruits and vegetables, Trans IChemE, Vol 78, Part C, December 2000 Shyi-Liang Shyu, Lucy Sun Hwang, Effects of processing conditions on the quality of vacuum fried apple chips, Food Research International 34 (2001) 133-142 United States Patent 4341803 Method for producing dry fruit chip 1981 United States Patent 4547376 Fruit chip product and process for making same US Patent 4767630 , Fruit chip product and process for making same, August 30, 1988 Yamazaki et al. Method of producing dehydrated fried snack food from apples, 1976 – 3962355Yamsaengsung, Rungsee, Vacuum frying of fruits and vegetables, 2003. Hat Yai, Songkhla 90112: Department of Chemical Engineering, Prince of Songkla University.Wiley, Quality of Processed Apple Products, Farm & Home Week, Orono, Apr. 1, 1964, pp. 53-59. Wikipedia, Freeze Drying Food www.cuddonfreezedry.com