Thực phẩm sinh học_Chương 3
Chế biến từ nguyên liệu ban đầu đến thành phẩm cuối cùng phải qua nhiều quá trình kế tiếp nhau, tức là phải theo một qui trình. Đối với một quá trình sản xuất thực phẩm nói chung phải qua các trình tự sau đây:
PHẦN 1
CHƯƠNG 3
Phương thức lựa chọn công nghệ trong sản xuất Thực phẩm – Sinh học
1. Các phương pháp và quá trình trong công nghệ thực phẩm:
ðể có một phương thức lựa chọn công nghệ phù hợp cần phải nắm các quan ñiểm phân loại
phương pháp công nghệ sau ñây:
1.1. Phân loại các phương pháp công nghệ theo trình tự thời gian:
Chế biến từ nguyên liệu ban ñầu ñến thành phẩm cuối cùng phải qua nhiều quá trình kế
tiếp nhau, tức là phải theo một qui trình. ðối với một quá trình sản xuất thực phẩm nói chung
phải qua các trình tự sau ñây:
- Thu hoạch hay thu nhận nguyên liệu
- Bảo quản nguyên liệu tươi hay bán chế phẩm
- Chế biến sản phẩm
- Bảo quản các sản phẩm
- Xử lý thực phẩm trước khi sử dụng.
Phương pháp phân loại công nghệ này phù hợp với việc tổ chức sản xuất hay tổ chức
lao ñộng xã hội trong phạm trù dinh dưỡng học.
1.2. Phân loại các phương pháp công nghệ theo trình ñộ sử dụng công cụ:
ðó là sự phân loại theo mức ñộ thay thế sức lao ñộng của con người bằng công cụ, máy
móc. - Phương pháp thủ công
- Phương pháp cơ giới hóa.
- Phương pháp tự ñộng hóa.
Sự phân loại này liên quan ñén năng suất lao ñộng và chất lượng sản phẩm.
1.3. Phân loại các phương pháp công nghệ theo sử dụng năng lượng:
Muốn tiến hành một qui trình phải sử dụng các năng lượng. Nguồn năng lượng ñó do
các tác nhân vật lý tạo ra hay là các quá trình sử dụng nội năng ( hóa năng, năng lượng sinh học..)
gồm có : - Quá trình cơ học: Nghiền ép, sàng lọc
- Quá trình nhiệt: Sấy, chưng cất, cô ñặc
- Các quá trình hóa sinh: Sinh tổng hợp, tự phân..
1.4. Phân loại các phương pháp công nghệ theo tính chất liên tục:
- Gián ñoạn
- Bán liên tục
- Liên tục
Các phương pháp này liên quan ñến việc tổ chức thực hiện các qui trình hay các quá
trình công nghệ.
1.5. Phân loại các phương pháp công nghệ theo trạng thái ẩm của thực phẩm:
- Phương pháp khô: rây, nghiền nhỏ, sấy…
18
- Phương pháp ướt: lắng, lọc, trích ly…
1.6. Phân loại các phương pháp công nghệ theo qui luật khoa học :
ðó là các phạm trù khoa học cơ bản liên quan ñến vật liệu là: Vật lý, hóa học và sinh
học, ñồng thời các phạm trù khoa học trung gian: hóa lý và hóa sinh, gồm có các sự phân loại sau
ñây: - Các phương pháp vật lý: các phương pháp cơ học.
- Các phương pháp nhiệt: ñun nóng, nướng
- Các phương pháp hóa lý: chưng cất, hấp phụ.
- Các phương pháp hóa học: thủy phân, axit hóa hay trung hoà.
- Các phương pháp hóa sinh: dấm chín, ủ.
- Các phương pháp sinh học: lên men, sát trùng.
Ưu: thể hiện ñược bản chất của phương pháp. Từ ñó dễ tìm ñược cơ sở tối ưu hóa các quá trình.
Bảng 1. Baíng phán loaûi caïc tênh cháút vaì biãún âäøi cuía thæûc pháøm trãn cå såí cuía caïc
phaûm truì khoa hoüc tæû nhiãn
Caïc tênh cháút cuía thæûc pháøm (phaûm truì ténh) Caïc biãún âäøi cuía thæûc pháøm ( phaûm truì âäüng)
1. Tênh cháút váût lê 1. Biãún âäøi váût lê
1.1 Tênh cháút cå lê: hçnh thæïc, âäü cæïng, khäúi læåüng, 1.1 Biãún âäøi cå lê: biãún âäøi caïc thäng säú âoï
biãún læu. 1.2 Biãún âäøi nhiãût: sæû dáùn nhiãût, âäúi læu, trao âäøi
1.2 Tênh cháút nhiãût: nhiãût âäü, nhiãût haìm, âäü dáùn nhiãût ...
nhiãût ... 1.3 Biãún âäøi quang: sæû phaín chiãúu, sæû háúp phuû.
1.3 Tênh cháút quang: khaí nàng phaín chiãúu, khaí nàng
háúp phuû, âäü hoaût âäüng quang hoüc. 1.4 Biãún âäøi âiãûn: biãún âäøi cuía caïc thäng säú âoï.
1.4 Tênh cháút âiãûn: âäü dáùn âiãûn, hàòng säú âiãûn li... 2. Biãún âäøi hoïa lê
2. Tênh cháút hoïa lê 2.1 Biãún âäøi keo: hyârat hoïa, træång nåí, âäng tuû,
2.1 Tênh cháút keo: æa næåïc, kë næåïc ... taûo mixen ...
2.2 Biãún âäøi pha, bäúc håi, hoìa tan, kãút tinh, taûo
2.2 Tênh cháút pha: ràõn, loíng khê ... boüt, taûo âäng ...
2.3 Trao âäøi cháút hay chuyãøn khäúi: trêch li, sáúy,
2.3 Tênh cháút khuãúch taïn: Tinh huït áøm, tênh phán phán li ...
taïn ... 3. Biãún âäøi hoïa hoüc hay caïc loaûi phaín æïng
3. Thaình pháön hoïa hoüc 3.1 Caïc phaín æïng phán li, phán giaíi, thuíy phán.
3.1 Cháút dinh dæåîng: gluxit, protit, lipit, vitamin, 3.2 Caïc phaín æïng cäüng taûo este, polyme hoïa
muäúi khoaïng... 3.3 Caïc phaín æïng oxy hoïa khæí
3.2 Næåïc
3.4 Caïc phaín æïng trao âäøi, trung hoìa ...
19
3.3 Caïc håüp cháút tæû nhiãn: cháút chaït, cháút thåm, sàõc
täú, axit ...
3.4 Caïc saín pháøm cuía sæû trao âäøi cháút: ræåüu, axeton,
axit, caïc cao phán tæí ...
3.5 Cháút bäø sung: hoïa cháút baío quaín, cháút tàng
hæång vë, cháút taûo âäng ... 4. Biãún âäøi hoïa sinh: bäún loaûi phaín æïng hoïa hoüc
3.6 Cháút nhiãùm: kim loaûi, thuäúc træì sáu, cän truìng ... kãø trãn (thuíy phán, phaín æïng cäüng, phaín æïng oxi
4. Caïc tênh cháút hoïa sinh: traûng thaïi enzym, âäü chên, hoïa khæí, phaín æïng trao âäøi) coï enzym tæång æïng
âäü lãn men ... xuïc taïc.
Sæû trao âäøi cháút
5. Biãún âäøi sinh hoüc
5.1 Biãún âäøi tãú baìo
5. tênh cháút sinh hoüc 5.2 Phaït triãùn vaì sinh træåíng
5.1 Cáúu taûo tãú baìo
5.2 Nguäön gäúc sinh hoüc: âäüng váût, thæûc váût vaì vi 5.3 Biãún âäøi vi sinh vát
sinh váût 5.4 Biãún âäøi tçnh traûng vãû sinh.
5.3 Tçnh traûng vi sinh váût 5.5 biãún âäøi tênh cháút sinh li, dinh dæåîng.
5.4 Tçnh traûng vãû sinh 6. Biãún âäøi caím quan: taûo cháút thåm, biãún âäøi
5.5 Tênh cháút sinh lê, dinh dæåîng maìu, biãún âäøi traûng thaïi.
6. Tênh cháút caím quan: muìi, vë, maìu sàõc, traûng thaïi.
1.7. Phân loại các phương pháp công nghệ theo mục ñích của quá trình:
- Chuẩn bị: bao gồm các phương pháp nhằm làm biến ñổi nguyên liệu hay bán thành phẩm,
nhằm ñạt ñược các thông số thuận lợi ñể tiến hành phương pháp hay quá trình chế biến tiếp theo.
ðó là các phương pháp vật lý như: loại trừ tạp chất, phân loại, tạo hình, ñun nóng.
- Khai thác: các phương pháp làm giàu các cấu từ có giá trị dinh dưỡng như: Chưng cất, cô ñặc..
- Chế biến: các phương pháp nhằm biến ñổi chất trong thực phẩm từ chất lượng thấp trở nên chất
lượng cao hơn, như quá trình bổ sung nguyên liệu nấu chín thực phẩm, thủy phân tinh bột..
- Bảo quản: các phương pháp nhằm giảm ñến mức thấp nhất sự hư hao các chất có giá trị dinh
dưỡng như quá trình làm lạnh ñông, diệt trùng bằng nhiệt…
- Hoàn thiện: các phương pháp tạo cho sản phẩm có hình thức hay bao bì thích hợp, hấp dẫn
người tiêu dùng.
Với quan ñiểm này có thể chọn cấu trúc của một quá trình sản xuất thực phẩm tổng quát như sau:
a. Chuẩn bị (Pcb
b. Khai thác (Pkt
20
c. Chế biến (Pcb):
d. Bảo quản (Pbq):
Các nhóm quá trình này có ý nghĩa tương tự như các nhóm thiết bị ( tổ hợp thiết bị) trong các
dây chuyên sản xuất .
Ví dụ: dây chuyền sản xuất nước quả nghiền:
Nguyên liệu
Rửa
Mục ñích công nghệ : thuộc nhóm quá trình
Chọn chuẩn bị chuẩn bị Pcb
Bóc vỏ tách hạt
ðun nóng
Chà nghiền Khai thác Pkt
Bổ sung phối chế
Bài khí Chế biến Pcb
ðồng hóa
Diệt trùng Bảo quản Pbq
Rót vào bao bì
Ghép kín Hoàn thiện sản phẩm Pht
Dán nhãn
2.. Những nguyên tắc công nghệ và vận dụng trong sản xuất thực phẩm:
ðể chọn một phương pháp công nghệ tối ưu phải quan sát chú ý nhiều phương án khác
nhau và so sánh các phương pháp khác nhau. Có 11 nguyên tắc công nghệ và vận dụng nó trong
sản xuất thực phẩm.
1. Sử dụng nguyên vật liệu tiết kiệm nhất: Trong sản xuất thực phẩm chi phí nguyên vật
liệu chiếm một phần rất lớn (50-95%) giá thành của sản phẩm. Do ñó tận dụng ñược nguyên liệu
là một biện pháp chính ñể giảm chi phí.
21
2. Rút ngắn chu kì sản xuất: Rút ngắn ñược chu kì sản xuất sẽ nâng cao ñược công suất của
nhà máy, giảm ñược chi phí ñầu tư, giảm ñược diện tích lắp ráp thiết bị.
Ví dụ: Trong sản xuất bia nếu rút ngắn ñược chu kì lên men sẽ giảm số thiết bị, nâng cao ñược
công suất của nhà máy...
3. Tận dụng năng lượng ñến mức cao nhất: Trong các nhà máy thực phẩm, năng lượng sử
dụng rất nhiều ñể thực hiện các quá trình công nghệ, ñể vận chuyển nguyên liệu, bán thành
phẩm (nâng nhiệt, bơm, vận chuyển,...). Trong quá trình sản xuất, hiệu quả của việc tận dụng
năng lượng của một quá trình công nghệ ñược ñánh giá bằng khối năng lượng tiết kiệm ñược.
4. Tận dụng thiết bị tốt nhất: Cần phải sử dụng hết công suất của thiết bị và phải ñạt ñược
số sản phẩm cực ñại trong một ñơn vị thời gian. Thiết bị cần phải chiếm một diện tích hoặc một
thể tích không gian nhỏ nhất.
Nếu vận dụng tốt nguyên tắc này thì sẽ giảm ñược các chi phí riêng vì vốn cố ñịnh không
ñổi mà lượng sản phẩm thì tăng.
5. Tận dụng nguyên liệu sẵn có ñể sản xuất những sản phẩm có chất lượng cao: Tức là phải
tận dụng ñược những nguyên liệu sẵn có ñể sản xuất những mặt hàng có giá trị trên thị trường
quốc tế hoặc tận dụng những nguyên liệu rẻ tiền, hoặc phế liệu ñể sản xuất những mặt hàng có
giá trị.
Nguyên tắc này giúp chúng ta tận dụng ñược nguyên liệu trong nước, tiết kiệm ñược những
nguyên liệu nhập khẩu ñắt tiến mà vẫn có thể sản xuất ñược những mặt hàng có gía trị cao.
6.Sử dụng tuần hoàn các chất thải: Có thể sử dụng các chất thải của nhà máy này ñể làm
nguyên liệu phục vụ cho nhà máy khác hoặc phục vụ cho chính nhà máy mình. Sử dụng chất thải
sẽ làm giảm bớt ô nhiểm môi trường và tận dụng hết nguyên liệu.
7. Hợp lý hóa các yếu tố: thời vụ nguyên liệu, nhu cầu thực phẩm và sản xuất theo mức
trung bình.
Thời vụ nguyên liệu và nhu cầu thực phẩm bao giờ cùng mâu thuẩn với nhau ⇒ do ñó
nên sản xuất theo mức trung bình. Sản xuất theo mức trung bình ñều ñặn sẽ ñảm bảo chế biến hết
nguyên liệu với mức sản xuất vừa phải và tận dụng ñược khả năng của thiết bị.
8. Chọn công suất và ñịa ñiểm của nhà máy chio thích hợp: Khi chọn năng suất của nhà
máy phải dựa vào nhiều yếu tố như: phương pháp sản xuất, mức ñộ tự ñộng hóa, trình ñộ công
nghệ sản xuất, trữ lượng nguyên liệu, mức tiêu thụ và nhiều yếu tố khác. Nói chung nhà máy có
công suất lớn thì hiệu quả sẽ cao hơn nhà máy có công suất nhỏ.
Khi chọn ñịa ñiểm xây dựng nhà máy phải ñảm bảo các yêu cầu:
- Gần nguồn nguyên liệu
- Gần ñường giao thông
- Gần nơi tiêu thụ
- Cung cấp ñủ hơi, ñiện, nước
- Có ñiều kiện ñịa lý thuận lợi
9. Chuyên môn hóa và liên hiệp hóa: ñể ñảm bảo cung cấp một khối lượng lớn thực phẩm
trong một ñịa bàn dân cư rộng thì việc chuyên môn hóa và kết hợp ñối với một nhà máy thực
22
phẩm sẽ kinh tế hơn. Khi chuyên môn hóa thì tiến hành sản xuất liên tục không cho nhà máy
chết và sản phẩm có thể ñạt chất lượng cao hơn.
10. Cơ khí hóa và tự ñộng hóa các quá trình sản xuất: giảm ñược sức lao ñộng của con
người, bảo ñảm ñược sự ñồng ñều cho sản phẩm, nâng cao ñược năng suất của thiết bị và hiệu
quả sử dụng tăng.
11. Chọn phương án tối ưu: ta phải chọn phương án tối ưu nhưng phải phù hợp với tình
hình cụ thể. ðể chọn phương án tối ưu phải dựa vào trang thiết bị, dựa vào sự liên kết của các quá
trình riêng lẽ, dựa vào các quy luật vật lý, hóa sinh học và các yếu tố khác. ðể tối ưu hóa các
thông số ảnh hưởng lẫn nhau có khi phải giải các bài toán hàm mục tiêu có nhiều biến.
3. Phương thức lựa chọn dây chuyền công nghệ trong sản xuất TP- SH:
3.1. Chọn qui trình công nghệ:
- Giới thiệu các loại qui trình hiện có: Qua các giáo trình, sách báo, các tài liệu ñã ñược công
bố, ñọc và nghiên cứu kỹ qui trình sản xuất của các sản phẩm mà mình dự ñịnh thiết kế .
- Nghiên cứu và phân tích những ưu khuyết ñiểm của qui trình này ở các nhà máy trong nước.
- Chọn qui trnh công nghệ tối ưu
3.2. Thuyết minh qui trình công nghệ:
- Mục ñích ý nghĩa của từng giai ñoạn công nghệ
- Chế ñộ công nghệ và biện pháp thực hiện
3.3. Tính hoặc chọn các thiết bị phù hợp phục vụ cho yêu cầu công nghệ, nguyên lý vận
hành và các yêu cầu kỹ thuật
3.4. Kiểm tra sản xuất
- Kiểm tra trong toàn bộ các công ñoạn của qui trình sản xuất
- Các chỉ tiêu cần xác ñịnh
- Các phương pháp xác ñịnh.
23
