Luận văn thạc sĩ tính toán thiết kế hệ thống tiệt trùng sữa gạo bằng ống lồng ống năng suất 5000l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CƠNG NGHỆ THỰC
PHẨM

-----

-----

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIỆT
TRÙNG SỮA GẠO BẰNG ỐNG LỒNG ỐNG
NĂNG SUẤT 5000L/H

Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
Mssv

: TS. Phạm Ngọc Hưng
: Đỗ Thị Vân Anh
: KTTP04- K62
: 20174420

Hà Nội - 2021


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ PHƯƠNG PHÁP TIỆT
TRÙNG
1.

Tổng quan về sản phẩm sữa gạo
2. Nguyên liệu gạo

3. Giới thiệu chung
Gạo là một sản phẩm lương thực thu được từ cây lúa. Hạt gạo thường có màu
trắng, nâu hoặc đỏ thẫm, chứa nhiều chất dinh dưỡng. Hạt gạo chính là nhân của
thóc sau khi xay để tách bỏ vỏ trấu. Hạt thóc sau khi xay được gọi là gạo lứt hay
gạo lứt, nếu tiếp tục xát để tách cám thì gọi là gạo xát hay gạo trắng.
Gạo là một trong năm loại ngũ cốc cung cấp năng lượng chính trong bữa ăn hàng
ngày của phần lớn người châu Á nói chung và người Việt Nam nói riêng. Giá trị
dinh dưỡng của hạt gạo phụ thuộc vào đất đai, khí hậu, q trình xay xát, bảo
quản và chế biến gạo.
4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo
Tình hình sản xuất lúa gạo trong nước
Diện tích trồng lúa của Việt Nam năm 2010 ước đạt khoảng 7,351 nghìn ha, tăng
0,23% so với năm 2009. Mặc dù gặp nhiều khó khăn, nhưng nhờ đội ngũ cán bộ
kỹ thuật có tay nghề nên năng suất lúa bình quân của Việt Nam ước tính đạt 53,1
tạ/ha tăng 0,19% so với 53,0 tạ/ha năm 2009. Sản lượng lúa gạo của Việt Nam
vẫn duy trì ở mức ổn định, khơng biến động nhiều so với năm 2009.
Theo Hiệp hội Lương thực Việt Nam, xuất khẩu gạo quý 1/2011 của Việt Nam
đạt 1,850 triệu tấn, trị giá 774 triệu USD. Tuy nhiên, xuất khẩu có xu hướng giảm
mạnh trong tháng 3 so với cùng kỳ năm 2010. Nguyên nhân khiến cho xuất khẩu
gạo Việt Nam sụt giảm trong thời gian này chủ yếu xuất phát từ sự sụt giảm của
thị trường Philippines. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việt Nam dự
báo, khối lượng gạo xuất khẩu của năm 2011 ước tính đạt mức 7,1-7,4 triệu tấn,
tăng lên so với mức dự báo cuối năm 2010 (dự kiến 5,5-6,1 triệu tấn). Còn tổ
chức FAO thì dự báo lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam cũng giảm 6% xuống
cịn 6,5 triệu tấn.
Tình hình tiêu thụ


Trong những năm gần đây thì tình hình tiêu thụ lúa gạo khơng có nhiều biến động
lớn, mặc dù quy mô dân số vẫn ngày càng tăng cao và gạo vẫn được coi là nguồn

lương thực thiết yếu, trong khi nhu cầu lúa gạo cho những nhu cầu khác như làm
thức ăn chăn nuôi cũng tăng lên rất lớn. Nguyên nhân là do đời sống người dân
ngày được nâng lên nên lượng gạo trong khẩu phần của mỗi gia đình đã giảm
xuống.
Chính nhờ sự ổn định về tiêu thụ gạo trong nước sẽ tạo điều kiện cho những
doanh nghiệp trong nghiệp trong nước yên tâm đầu tư công nghệ, nâng cao chất
lượng gạo, tích cực tìm kiếm thị trường xuất khẩu, nâng cao thường hiệu gạo Việt
Nam trên trường quốc tế.
Nhận xét:
Nhìn chung, tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới nói chung và của Việt Nam
nói riêng có sự gia tăng trơng thấy. Cần tiến hành tìm hiểu quy trình cơng nghệ và
khơng ngừng nâng cao hơn nữa để duy trì và cải thiện sản lượng đã đạt được.
5. Thành phần hóa học của gạo
Thành phần hóa học của hạt gạo gồm: glucid, protein, lipid, nước, khống vơ cơ,
vitamin, enzyme và cellulose.
Bảng I.1. Thành phần hóa học của 100g gạo tẻ
Thành phần dinh dưỡng

Hàm lượng

Năng lượng

344 Kcal

Nước

14g

Protein

7,9g

Lipid

1g

Glucid

75,9g

Cellulose

0,4g

Tro

0,8g

Nước
Nước là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến quá trình bảo quản gạo. Lượng
nước trong gạo ở 2 dạng tự do và liên kết.
Glucid


Glucid bao gồm tinh bột, đường, dextrin, cellulose.
Tinh bột là thành phần chủ yếu của hạt lúa, chiếm đến 90% lượng chất khô của
hạt gạo xát. Tinh bột tồn tại dưới hai dạng là amylose và amylopectin có tỷ lệ
thay đổi tùy thuộc vào giống lúa. Tinh bột quyết định giá trị cảm quan của gạo.
Hàm lượng amylose trong gạo quyết định độ dẻo của cơm. Nếu thành phần tinh
bột trong gạo có từ 10  18% amylose thì cơm được xem là mềm, dẻo; từ 25 

30% thì cơm được xem là cứng. Các loại gạo Việt Nam có hàm lượng amylose
thay đổi từ 18  45%.
Amylose là một polymer mạch thẳng, được cấu tạo từ các gốc  – D –
glucopyranosyl, liên kết với nhau bởi  – 1,4 glycoside và tạo nên một chuỗi dài
bao gồm từ 200 – 1000 gốc  – D – glucopyranosyl. Cùng với amylopectin, các
phân tử amylose tham gia tạo nên cấu trúc hình hạt tinh bột ở thực vật. Trong tự
nhiên, phân tử amylose bao gồm một số chuỗi sắp xếp song song với nhau, trong
đó các gốc  – D – glucopyranosyl của từng chuỗi cuộn vịng thành hình xoắn ốc.
Phân tử amylose có một đầu khơng khử và một đầu khử (đầu có nhóm -OH
glucosid). Amylose tác dụng với iode sẽ tạo phức hợp có màu xanh, khi đó phân
tử iode được sắp xếp bên trong vòng xoắn ốc của amylose.
Amylopectin là một polymer mạch nhánh, được cấu tạo từ các gốc  – D –
glucopyranosyl, liên kết nhau bởi  – 1,4 glycoside và  – 1,6 glycoside. Chính
các liên kết  – 1,6 glycoside làm cho amylopectin có dạng phân nhánh. Số liên
kết  – 1,6 glycoside chiếm trung bình 5% tổng số các liên kết glycoside có trong
phân tử amylopectin. Mỗi mạch nhánh thường có từ 1530 gốc  – D –
glucopyranosyl. Phản ứng tạo màu xanh của amylopectin với iode là do kết quả
của sự hình thành các hợp chất hấp phụ.
Hạt tinh bột của gạo có hình dạng đa giác đặc trưng, kích thước thay đổi 2 
10m. Kích thước này nhỏ nhất trong số các loại lương thực. Nhiệt độ hồ hóa
tinh bột gạo trong khoảng 65 – 70C.
Trong gạo, đường tồn tại ở dạng chủ yếu là saccharose, ngồi ra cịn có một ít
đường glucose, frutose và rafinose.
Protein


Trong gạo, hàm lượng protein không cao. Tùy thuộc vào giống lúa, điều kiện
canh tác mà hàm lượng protein thay đổi trong một khoảng khá rộng. Theo số liệu
của viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) thì trong 17587 giống lúa lưu trữ tại viện,
hàm lượng protein thay đổi từ 4,3  18,2%. Mức protein trung bình là 9,4%.

Thơng thường thì trong khoảng 7  10%. Trong các giống lúa thì giống Japonica
có hàm lượng protein cao hơn các giống khác. Hàm lượng protein trong các
giống lúa trồng mùa khô cũng hơi cao hơn giống lúa trồng mùa mưa.
Protein gạo cũng gồm bốn loại, trong đó glutelin hay cịn có tên riêng là oryzenin
chiếm đa số, các protein còn lại là albumin, globulin và prolamin (oryzin). Phân
bố các loại protein trong các phần khác nhau của hạt được trình bày trong bảng
I.3.
Bảng I.2.Tỷ lệ % các loại protein trong lúa gạo (trên % lượng protein tổng)
Thành

Prolamin

Glutelin

(Oryzin)

(Oryzenin)

6  10

36

70  80

24

14

8

54

37

36

5

22

5

9

3

83

Albumin

Globulin

5  10

Phôi
Cám

phần
Gạo
lứt

Gạo
xát

Bảng I.3 cho thấy trong phôi và gạo lức có nhiều glutelin cịn trong cám có nhiều
các loại protein albumin và globulin. Thành phần protein của lúa gạo có đủ 10
acid amin không thay thế được: leucine, isoleucine, lysine, methionin,
phenylalanin, threonin, tryptophan, valine, histidine và arginin.
Lipid
Lipid là thành phần dinh dưỡng quan trọng trong hạt lúa, mặc dù hàm lượng lipid
chỉ khoảng 1%. Lipid tồn tại dưới dạng các giọt chất béo có kích thước <0,7m.
Lipid có thể ở dạng triglyceride đơn giản, acid béo tự do, glycolipid, các
phosphatid và một số các lipid đặc biệt. Chất béo trong gạo và các loại ngũ cốc
nói chung phần lớn là chứa các acid béo chưa no.


6. Gạo lức
1. Giới thiệu chung
Gạo lứt là loại gạo đã bóc vỏ trấu, chưa xát lớp cám, rất tốt cho sức khỏe vì giữ
lại được hầu hết các chất dinh dưỡng và một lượng lớn chất xơ, cùng các nguyên
tố vi lượng nằm ở lớp cám.
2. Thành phần hóa học của gạo lứt
Bảng I.3 Thành phần hóa học của 100g gạo lứt
Thành phần dinh dưỡng

Hàm lượng

Năng lượng

345 Kcal

Nước

12,4g

Protein

7,5g

Lipid

2,7g

Glucid

72,8g

Cellulose

3,4g

Tro

1,3g

7. Dầu lạc
Dầu lạc là dầu được ép từ hạt lạc (hạt đậu phộng), có nhiều giá trị dinh dưỡng và
ứng dụng trong đời sống.
Dầu lạc có nhiều tác dụng tốt đối với sức khỏe: thư giãn hệ thần kinh, cải thiên hệ
miễn dịch, giảm cholesterol, giảm nguy cơ bị bệnh tim mạch và đột quỵ, tốt cho

hệ tiêu hóa, tốt cho hệ thần kinh.
8. Nước
Nước là thành phần cơ bản của sản phẩm sữa gạo, do hàm lượng của nước chiếm
tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với các hợp chất dinh dưỡng khác. Ngồi ra, thành phần
hóa học của nước nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến những tính chất cảm quan và độ
bền hóa lý của sữa gạo. Nước được sử dụng trong quá trình thủy phân, phối trộn
các thành phần khác.
9. Enzyme   amylase
1. Định nghĩa


Enzyme amylase là một enzyme phổ biến được sử dụng trong thực phẩm. Các
enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử
trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:
RR’ + H – OH  RH + R’OH
Enzyme amylase có 2 nhóm là endoamylase và exoamylase. Enzyme  
amylase (1,4    D  glucan glucanohydrolase, EC 3.2.1.1) thuộc nhóm
endoamylase (enzyme nội bào).
2. Cơ chế hoạt động
  amylase xúc tác thủy phân liên kết   1,4  glucoside nằm bên trong phân
tử của các polysaccharide một cách ngẫu nhiên, trừ điểm phân nhánh trong
amylopectin. Quá trình thủy phân tinh bột bằng   amylase thường bao gồm 2
giai đoạn:
Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): phân tử polysaccharide bị thủy phân tạo
thành dextrin cao phân tử. Độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh chóng.
Ở giai đoạn hai (giai đoạn đường hóa): các dextrin cao phân tử tiếp tục bị thủy
phân thành dextrin có bốn hoặc năm gốc glucoside. Các chất này bị enzyme thủy
phân rất chậm để tạo thành disaccharide và cuối cùng là monosaccharide.
10. Đường saccharose
Đường saccharose tan tốt trong nước, có tác dụng tạo vị ngọt và cung cấp năng

lượng. Cấu tạo của saccharose có một gốc   D – glucopyranosyl và một gốc 
 D  fructofuranosyl, chúng liên kết nhau bởi liên kết 1,2  glycoside.
Saccharose khơng có tính khử.
11.

Tổng quan về phương pháp thanh trùng
1. Bản chất
Thanh trùng là quá trình tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và ức
chế quá trình sinh tổng hợp độc tố của chúng. Chế độ xử lý trong quá trình thanh
trùng nhẹ nhàng hơn so với q trình tiệt trùng. Do đó q trình thanh trùng
khơng làm tổn thất đáng kể chất dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm. Tuy
nhiên sau quá trình thanh trùng, hệ vi sinh vật trong thực phẩm vẫn chưa bị tiêu
diệt hết, đặc biệt là nhóm vi sinh vật chịu nhiệt và vi sinh vật có khả năng sinh


bào tử. Một số vi sinh vật có khả năng sinh độc tố gây bệnh cho người đơi khi
vẫn cịn tồn tại trong thực phẩm sau quá trình thanh trùng.
2. Các phương pháp thanh trùng
Hiện nay có rất nhiều phương pháp thanh trùng: thanh trùng bằng phương pháp
nâng cao nhiệt độ, thanh trùng bằng thuốc sát trùng, bằng siêu âm, bằng các tia
ion hóa,... trong đó phương pháp thanh trùng bằng cách nâng cao nhiệt độ là có
nhiều ưu điểm và đang được sử dụng phổ biến hơn cả.
Các thiết bị thanh trùng đều làm việc theo nguyên lý nâng cao nhiệt độ hợp lý để
có thể tiêu diệt được hồn tồn vi trùng, hệ sinh vật thơng thường, hệ sinh vật gây
bệnh với điều kiện làm thay đổi ít nhất đến cấu trúc, tính chất hóa lý, hóa sinh, hệ
enzym và các chất dinh dưỡng, vitamin của nước sữa gạo.
Căn cứ vào nhiệt độ thanh trùng mà người ta chia ra 3 phương pháp: phương
pháp thanh trùng ở nhiệt độ thấp (pasteurization), phương pháp thanh trùng ở
nhiệt độ cao (Sterillization) và phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ siêu cao
(Ultra High Temperature, UHT), trong đó phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ

cao và nhiệt độ siêu cao còn được gọi là phương pháp tiệt trùng.
Phương pháp Pasteurization: nguồn nhiệt được cung cấp là hơi nước có nhiệt độ
từ 75–100oC. Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật, nhưng các
loại vi sinh vật chịu nhiệt (spore) thì vẫn cịn sống sót.
Phương pháp Sterillization: nguồn nhiệt được cung cấp bằng hơi nước nóng ở
nhiệt độ 110-130oC. Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật và
phần lớn các spore chịu nhiệt. Như vậy mức độ tiệt trùng của phương pháp này
cao hơn, độ an toàn vi sinh vật cao hơn.
Phương pháp Ultra High Temperature (phương pháp nhiệt độ siêu cao kí hiệu
UHT): nguồn nhiệt là hơi nước có nhiệt độ 140-160 oC, trong thời gian ngắn
khoảng vài giây hoặc vài chục giây.
3. Phân loại theo thiết bị thanh trùng
- Theo cấu tạo: Thiết bị thanh trùng loại băng tải, loại trục quay, loại thủy lực.
- Theo áp suất tạo ra trong thiết bị: thiết bị thanh trùng ở áp suất khí quyển còn
gọi là thiết bị thanh trùng hở nắp và thiết bị thanh trùng làm việc ở áp suất cao
hay thiết bị thanh trùng có nắp.


- Theo cách làm việc: thiết bị thanh trùng làm việc liên tục, thiết bị thanh trùng
làm việc gián đoạn.
Về cấu tạo thiết bị thanh trùng gồm có hai bộ phận chính: bộ phận gia nhiệt và bộ
phận thanh trùng.
- Bộ phận gia nhiệt có nhiệm vụ cung cấp nhiệt để tạo ra nhiệt độ cần thiết cho bộ
phận thanh trùng. Để gia nhiệt người ta thường dùng hơi nước, khi đó thiết bị
gồm có: lị hơi, hệ thống ống dẫn dẫn hơi nước nóng, van an tồn, van điều chỉnh
áp suất hơi,..
- Bộ phận thanh trùng có nhiệm vụ chuyển nhiệt từ thiết bị sang cho sản phẩm.
Khi thanh trùng trực tiếp các loại sản phẩm khơng đóng gói như nước gạo sữa,
sữa, nước rau quả,…bộ phận thanh trùng là những bản kim loại mỏng (hình 6.
20a) một mặt tiếp xúc với hơi nước nóng một mặt tiếp xúc với sản phẩm hoặc có

thể là điện cực, trong đó nhiệt được sinh ra do năng lượng của từ trường.
Khi thanh trùng sản phẩm đóng gói (đựng trong bao bì như hộp sắt, chai, lọ, can
nhựa,…) bộ phận thanh trùng có thể là nồi hơi, trong đó hơi nước được đưa vào
từ lò tạo hơi hoặc buồng chứa hơi trong đó hơi nước được cấp vào trực tiếp từ các
cột nước nóng.

a) dạng bản mỏng; b) dạng điện cực; c) dạng nồi hơi; d) dạng buồng hơi.
Hình II-1. Bộ phận thanh trùng
4. Một số loại máy thanh trùng được sử dụng phổ biến:
Thiết bị thanh trùng có áp suất cao làm việc gián đoạn
Dùng để thanh trùng các loại đồ hộp có nhiệt độ thanh trùng từ 100 oC trở lên, có
nắp đậy kín, cịn gọi là nồi hấp thanh trùng. Có 2 loại nồi hấp: loại đặt thẳng đứng
và loại đặt nằm ngang.
+ Thiết bị hấp thanh trùng loại thẳng đứng.


Có thân hình trụ, đáy và nắp hình chỏm cầu, nắp có chốt ghép chặt với thiết bị,
dưới đáy có lắp ống phun hơi nóng để thanh trùng. Bên trong thiết bị có giá đỡ để
đặt giỏ đựng đồ hộp, có loại chỉ có 1 giỏ, loại 2 giỏ, loại 3 giỏ.
+ Thiết bị hấp thanh trùng loại đặt nằm ngang.
Thân thiết bị đặt nằm ngang, bên trong khơng có giá đỡ giỏ mà có đường ray để
xe đựng các giỏ đồ hộp đẩy vào. Loại này có khả năng làm việc cao, nhưng thao
tác phức tạp, chu kỳ làm việc kéo dài, tốn hơi và nước nhiều.
Hình II-2 Thiết bị tiệt trùng hơi dạng nằm ngang
Thiết bị thanh trùng ống lồng ống.

Hình II-3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống
Kết cấu của loại này dựa trên nguyên tắc suy ra từ thiết bị hai vỏ. Nó gồm hai ống
có đường kính khác nhau lồng vào nhau. Một lưu thể đi ở trong ống trong, còn
lưu thể kia đi ở không gian giữa hai ống. Sự trao đổi nhiệt giữa hai lưu thể xảy ra

qua bề mặt của đoạn ống trong bị bọc bởi ống ngoài.
Để tăng cường bề mặt truyền nhiệt người ta lắp nối tiếp nhiều ống lồng ống với
nhau. Phương pháp lắp nối tiếp này vừa gọn lại dễ thay thế khi có đoạn ống nào
đó bị hỏng.


Thiết bị lồng ống thường được ứng dụng để tiến hành quá trình trao đổi nhiệt
giữa hai chất lỏng. Chẳng hạn trong máy lạnh loại lớn, thiết bị lồng ống được lắp
sau thiết bị ngưng tụ để làm tác nhân lỏng cao áp, nhằm giảm tổn thất trong quá
trình tiết lưu, tăng năng suất lạnh riêng của hệ thống máy lạnh.
Cấu tạo của thiết bị lồng ống nói chung là đơn giản. Để lắp hai ống trong và
ngoài với nhau ta có thể dùng phương pháp khơng tháo rời hoặc tháo rời.
Ưu điểm: Hệ số truyền nhiệt lớn vì có thể tạo ra tốc độ lớn cho hai lưu thể.
Nhược điểm: cồng kềnh, giá thành cao, khó làm sạch khoảng trống giữa hai ống.
Hiện nay loại thiết bị này được sử dụng nhiều trong cơng nghệ sản xuất bia.

Hình II-4 Hệ thống thiết bị ống lồng ống
Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục dùng áp suất thủy tĩnh
Thiết bị gồm hai nhánh cột nước cao 12 – 20m chứa đầy nước nóng. Giữa 2 cột
nước là một phịng chứa đầy hơi nước nóng. Cuối cột nước thứ II là thùng nước
lạnh. Đồ hộp được chuyển bằng băng tải xích. Áp suất trong phòng hơi được điều
chỉnh bằng cách điều chỉnh chiều cao mực nước ở 2 nhánh cột nước. Thời gian
thanh trùng được điều chỉnh bằng vận tốc của băng tải.
Thiết bị này làm việc với năng suất cao nhưng có nhược điểm là cấu tạo hơi cồng
kềnh.
Thiết bị thanh trùng bản mỏng


Là loại thiết bị thanh trùng nhanh làm việc liên tục ở áp suất hơi nước cao hơn áp suất
khí quyển.

Phạm vi sử dụng: Sử dụng trong thanh trùng nước quả hoặc sữa, nước gạo sữa trước
khi rót vào hộp, chai.
Các bản mỏng thường làm bằng thép không gỉ dày 1mm theo phương pháp dập tạo
hình sóng nhằm tăng cường bề mặt truyền nhiệt, đặc biệt tăng hệ số truyền nhiệt do
chảy rối ngay cả khi hệ số Reynon nhỏ ( Re = 180 - 200).

Hình II-5 Thiết bị thanh trùng bản mỏng
Ưu điểm của loại này:
- Có hệ số truyền nhiệt rất lớn (K = 2500 W/m 2 oC). Đối với chất lỏng ít nhớt thì hệ số
truyền nhiệt của nó lớn gấp hơn ba lần so với loại ống chùm có vỏ bọc (K = 4000

¿

5000) W/m2 oC. Hệ số K lớn là do lớp chất lỏng mỏng và chảy rối. Cũng nhờ đó mà
chênh lệch nhiệt độ giữa hai chất lỏng ở hai phía của tấm truyền nhiệt chỉ từ (2
(oC).

¿

5)


- Cấu tạo nhỏ gọn nhưng có bề mặt truyền nhiệt lớn.
- Chế độ nhiệt ổn định khi làm việc.
- Có thể tăng thêm hay giảm bớt bề mặt truyền nhiệt bằng cách lắp thêm hoặc giảm bớt
số tấm truyền nhiệt một cách nhanh chóng và dễ dàng.
- Dễ tháo, lắp khi làm vệ sinh bề mặt truyền nhiệt bằng phương pháp cơ học.
- Nước sữa gạo khi bị xử lý nhiệt độ cao dẫn tới thay đổi hương vị của sản phẩm, đặc
biệt là thời gian xử lý nhiệt kéo dài, thanh trùng kiểu tấm bản là một biện pháp rút ngắn
thời gian xử lý nhiệt độ. Nước sữa gạo có thể nâng tới nhiệt độ 72-80 oC trong thời gian

dưới 1 phút.
Nhược điểm: của thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản là không chịu được áp suất cao, nhiệt
độ cao hoặc quá thấp. Giới hạn áp suất và nhiệt độ mà đệm kín có thể chịu được là:
P ≤ 1,5 MN/m2;

-150oC < t < 450oC

Thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản được sử dụng nhiều trong các dây chuyền công nghệ
sản xuất nước gạo sữa, nước giải khát, điều hịa khơng khí, chế biến thủy sản, chế biến
thịt. Trong trường hợp chế biến thủy sản hoặc thịt gia súc cắt nhỏ đóng khay, thì tấm
truyền nhiệt thường là hợp kim nhơm, phẳng và nhẵn, có chiều dày khoảng 3cm, chiều
rộng và dài tính bằng m. Tác nhân lạnh bay hơi bên trong tấm để làm đông lạnh thịt,
thủy sản trong khay đặt giữa hai tấm. Các tấm bay hơi được treo liên tiếp với nhau và
nâng lên hạ xuống nhờ hệ thống thủy lực. Các tấm bay hơi được đặt trong tủ bọc cách
nhiệt, vì vậy nó cũng được gọi là tủ lạnh đơng nhanh tiếp xúc.
Ngồi ra ta cũng phải kể đến những khó khăn khi dùng các loại thiết bị này như: khi sử
dụng các thiết bị hàn thành khối hoặc lắp ghép, cần phải thường xuyên kiểm tra hệ số
truyền nhiệt cũng như trở kháng thủy lực của hệ thống, vì khi sử dụng lâu, do cặn bẩn
đóng lại trên bề mặt ống, gây ra các trở kháng phụ làm giảm hệ số truyền nhiệt. Khi trở
kháng thủy lực đã lên tới mức tối đa cần phải tráng rửa thiết bị, nếu không thiết bị sẽ bị
hư hỏng.
Thiết bị thanh trùng Carvallo
- Thiết bị này được dùng để thanh trùng đồ hộp rau quả, thịt cỏ… Đây là thiết bi
làm việc liên tục ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển.


- Cấu tạo: thiết bị có hai nhánh cột nước I và III cao 10 đến 20m chứa đầy nước
nóng, ngăn II chứa đầy hơi nước nóng, ngăn IV chứa nước lạnh, dây chuyền xích
có nhiệm vụ đưa hộp vào và ra khỏi thiết bị thanh trùng. Điều kiện bình thường,
áp suất khí quyển 1kg/cm2 nhiệt độ sơi của nước là 100 oC, khi áp suất tuyệt đối

2kg/cm2, nhiệt độ sôi của nước là 120oC, khi áp suất tuyệt đối 3kg/cm2, nhiệt độ
sôi của nước là 133oC. Khi độ cao cột nước I và III là 10m thì áp suất trong ngăn
2 là 2 at nhiệt độ là 120oC. Khi tăng nhiệt độ cao cột nước sẽ làm giảm thể tích và
tăng áp suất ngăn 2, nhờ đó sẽ làm tăng nhiệt độ. Vì vậy để điều chỉnh nhiệt độ
thanh trùng người ta điều chỉnh mức độ nước ở hai cột I và III.
Băng tải xích vận chuyển đồ hộp vào nhánh 1, ở đây sản phẩm được làm nóng
dần và vào ngăn 2 để thanh trùng, qua nhánh 3 để làm nguội dần và đến ngăn 4 sẽ
làm nguội hẳn và được đưa ra ngoài. Và việc điều chỉnh thời gian thanh trùng
được thực hiện bằng cách thay đổi tốc độ của băng chuyền.
Nhiệt độ thanh trùng của thiết bị là 115- 126oC, năng suất 200- 300 hộp/phút.
Thiết bị thanh trùng kiểu trống OPD – 1M
Thiết bị thanh trùng kiểu trống OPD - 1M là loại thiết bị thanh trùng trực tiếp,
làm việc liên tục trong điều kiện áp suất hơi nước lớn hơn áp suất khí quyển. Loại
thiết bị này được sử dụng chủ yếu để thanh trùng sữa trước khi đóng hộp hoặc để
bảo quản tạm thời trong thời gian chờ chế biến.
Cấu tạo máy gồm một trống lõm 4 dạng paraboloit có chuyển động quay, bên
ngồi là áo bao trống 5. Giữa trống và áo trống có khe hở nhỏ được nối thơng với
bình chứa sữa. Hơi nước nóng từ lị tạo hơi theo ống 24 được dẫn vào trong trống
và bên ngoài áo bao trống.
Sữa được đổ vào bình chứa sữa và chảy vào khe hở giữa trống và áo bao trống
25. Khi trống quay sữa bị dồn ép, theo khe hở dâng lên phía trên. Do tiếp xúc với
hai bề mặt đốt nóng, sữa nhận nhiệt và nóng lên. Càng đi lên trên, thời gian tiếp
xúc với bề mặt đốt nóng càng lớn nên nhiệt độ sữa tăng dần. Khi tới mặt trên của
áo bao trống thì nhiệt độ sữa đạt tới 85  95oC, có các cánh gạt 10 đẩy sữa thốt
ra theo ống 23. Theo dõi nhiệt độ sữa bằng nhiệt kế 16, nếu chưa đạt nhiệt độ cần
thiết thì vặn khóa ba ngả ở đầu ống thoát sữa 23 để sữa chảy theo ống quay trở lại
phễu cấp sữa 17 và đưa vào trong máy.


Hình II-6 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy thanh trùng kiểu trống

1- đế máy; 2- động cơ điện; 3- trục đứng; 4- trống dồn ép sữa; 5- áo bao trống; 6vỏ máy; 7- áo hơi nước; 8- buồng hơi nước; 9- ống dẫn nước đọng trong trống;
10- cánh gạt sữa; 11- các vành đai ngăn nước đọng; 12- bộ phận xả nước đọng;
13- buồng phao; 14- phao; 15- ống dẫn sữa; 16- nhiệt kế; 17- thùng đựng sữa; 18van an toàn; 19- van hơi nước; 20- nắp máy; 21- ống dẫn nước đọng; 22- áp kế;
23- ống thoát sữa; 24- ống dẫn hơi nước; 25- khe sữa chảy.
Hầm thanh trùng
Đây là biện pháp thanh trùng nước gạo sữa sau khi đã được rót vào chai hay lon.
Trong q trình này chai được dẫn qua thiết bị thanh trùng trong thời gian khoảng
1 giờ. Thiết bị thanh trùng có thể tích lớn chiếm chỗ trong phân xưởng, đồng thời
giá thành chúng cao, đòi hỏi nhiều năng lượng.Việc đảm bảo đồng đều trong chai
không phải là đơn giản. Do vỏ chai làm bằng thủy tinh dẫn nhiệt kém, đồng thời
do không có sự chuyển động của nước gạo sữa trong chai nên khi lớp nước gạo
sữa sát thành chai đã được nóng lên thì ở giữa chai, nhiệt độ của bai vẫn còn thấp.
Điểm tăng nhiệt độ chậm nhất trong nước gạo sữa thường cách 1,5 cm từ đáy


chai lên và nằm trong đường tâm của chai nước gạo sữa. Quá trình thanh trùng sẽ
chưa đạt nếu nhiệt độ của tâm này vẫn thấp hơn nhiệt độ thanh trùng.
Trong quá trình thanh trùng, áp suất cảu nước gạo sữa trong chai sẽ tăng lên do
sự giải phóng CO2. Do vậy, khoảng không trong chai phải tối thiểu là 5% so với
tổng thể tích chai. Chính bởi sự giải phóng CO 2 này, khi làm nguội nước gạo sữa
về nhiệt độ phịng, lượng CO2 sẽ khơng hịa tan trở lại nước gạo sữa như ban đầu
nên hàm lượng của nó trong nước gạo sữa sẽ giảm đi.
Thanh trùng là một biện pháp đảm bảo tiêu diệt các tế bào vi sinh vật khi sản
phẩm tới tay người tiêu dùng. Nước gạo sữa sau khi được chiết chai sẽ được xử
lý nhiệt trong thiết bị thanh trùng dạng hầm (thanh trùng tunel).
Các chai khi đi qua hầm thanh trùng sẽ được trải qua các chế độ nhiệt độ khác
nhau trong khoảng thời gian xác định nhờ hệ thống băng tải dạng thanh chuyển
động liên tục. Ở trên băng tải dạng này, chai được di chuyển một cách từ từ về
phía trước khi các thanh nâng và hạ đều đặn theo chuyển động tịnh tiến tròn. Sử
dụng dạng băng tải này có ưu điểm là tránh thay đổi nhiệt độ của từng vùng, bởi

các thanh này chỉ chuyển động tịnh tiến trịn trong một khoang nhiệt độ mà
khơng sang các khoang khác như trường hợp băng tải dạng xích.
Chai được nạp vào một đầu và được di chuyển dưới các vùng có phun nước ở
nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ của các khoang được bố trí sao cho nước gạo sữa
dần được nâng tới nhiệt độ thanh trùng. Chế độ thanh trùng địi hỏi là 80 oC/15
phút. Sau đó, chai tiếp tục được làm nguội dần xuống nhiệt độ thường.
Thiết bị thanh trùng dạng tunel phổ biến hiện nay là dạng có 2 tầng. Chai di
chuyển tới cuối tầng trên và đi xuống tầng thấp hơn. Nhờ cấu tạo 2 tầng. nước
nâng nhiệt độ sơ bộ cho chai tầng trên sẽ được sử dụng làm nước lạnh cho chai
tầng dưới.
Việc kiểm sốt một cách chính xác nhiệt độ thanh trùng rất quan trọng. Mục tiêu
của quá trình này là tiêu diệt một cách hiệu quả các vi sinh vật với sự tiêu tốn
năng lượng ít nhất. Nhiệt độ của tất cả cỏc vựng đều được ghi lại. Tổng thời gian
chai qua máy thanh trùng thường khoảng 1 giờ. Máy thanh trùng là thiết bị có
kích thước lớn nhất trong dây chuyền hồn thiện sản phẩm. Năng suất máy thanh
trùng có thể tới thấp nhất là 150000 chai/h.


Nước sử dụng thanh trùng phải được làm sạch và có pH khoảng 8, nếu khơng
máy thanh trùng sẽ nhiễm nhiều loại vi khuẩn và nấm mốc và các vòi phun nhanh
chóng bị đóng cặn, các chai đi ra sẽ nhiễm bẩn. Độ cứng của nước thanh trùng
phải thấp càng tốt để tránh đóng cặn trong các đường dẫn nước. Các chất sát
trùng và clo đôi khi được bổ sung vào nước.
Thanh trùng hầm tunnel là phương pháp an toàn để đảm bảo sự vô trùng cho
nước sữa gạo. Tuy nhiên đây là phương pháp tốn kém, cả về chi phí đầu tư ban
đầu và chi phí vận hành thiết bị, có thể gấp đơi so với chi phí phương pháp lọc vơ
trùng và gấp ít nhất là 5 lần so với phương pháp thanh trùng nhanh. Hơn nữa, đối
phương pháp thanh trùng này, một dạng lỗi hay gặp đó là nước gạo sữa bị quá
thanh trùng. Do vậy làm mất đi hương vị tươi của nước gạo sữa, đặc biệt là khi
hàm lượng O2 lớn hơn gấp 0,2 mg/l.

Hầm thanh trùng được lắp đặt hệ thống phun nước và hệ thống băng tải. Để có
thể kiểm sốt và đánh giá hiệu quả quá trình thanh trùng, nhiệt độ của sản phẩm
thanh trùng luôn được kiểm tra bởi hệ thống điều khiển điện tử. Bộ điều khiển
điện tử cịn có thể xác định được các thông số khác như nhiệt độ của các tia nước,
áp suất bên trong của sản phẩm thanh trùng. Bộ điều khiển thanh trùng (PU
monitors) PU monitors là các nhiệt kế điện tử đặc biệt. Pin của thiết bị được đặt
trong hộp kín chống nước.
Thiết bị có giá đỡ và bộ phận giữ vững bộ cảm ứng nhiệt trong chai thanh trùng.
Nhờ cấu trúc thiết kế vững chãi, PU monitors có thể chuyển động theo sản phẩm
trong suốt quá trình thanh trùng trờn băng tải, hoạt động tốt ngay cả ở điều kiện
nhiệt độ cao, ẩm, độ rung mạnh. Bộ kiểm soát PU - Haffmann RPU 353 tự động
đưa ra toàn bộ các giá trị PU ghi nhận được từ sản phẩm thanh trùng.
Thiết bị này còn cho phép lựa chọn được các giá trị cơ bản tương ứng cho từng
loại sản phẩm được thanh trùng.


CHƯƠNG II. CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GẠO
I.

Quy trình cơng nghệ
Gạo lức

Làm sạch
Rang (130oC, 10p)
Nghiền
0,02% Enzyme
Nước

2% dầu lạc

Thủy phân

Lọc
Cặn
Phối trộn

7,5% đường
Đồng hóa
Tiệt trùng

Làm lạnh10oC

Rót chai
Hồn thiện sản phẩm

Sữa gạo


II.

Thuyết minh quy trình cơng nghệ
Làm sạch
Gạo lức ngun liệu khi đưa đến nhà máy sản xuất có thể lẫn tạp chất. Lượng tạp
chất này tùy thuộc vào chất lượng nguyên liệu của gạo lức. Thành phần tạp chất
thường là vỏ trấu cịn sót lại, đá cát, có thể lẫn kim loại do q trình đóng gói,
vận chuyển. Các loại tạp chất này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Ngồi
ra kim loại đá cát có thể làm hỏng thiết bị trong q trình nghiền. Do đó mục đích
chính của quá trình làm sạch là loại các tạp chất ra khỏi nguyên liệu gạo lức
nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm sau này.
Phương pháp thực hiện, thiết bị, thông số kỹ thuật

Hình III-7 Thiết bị sàng tạp chất
Quá trình phân loại dựa vào sự khác biệt về kích thước được thực hiện bằng sàng.
Thơng thường q trình phân loại được thực hiên trên hai sàng nối tiếp nhau. Gạo
lức được cho vào sàng thứ nhất, phần tạp chất có kích thước lớn được giữ lại trên
sàng, phần đi qua sàng sẽ tiếp tục chuyển đến sàng thứ hai. Tại đây, các tạp chất
có kích thước nhỏ hơn lỗ sàng sẽ đi qua, hạt gạo lức có kích thước theo yêu cầu
sẽ được giữ lại trên sàng. Kích thước lỗ sàng của hai mặt sàng này tùy thuộc vào
từng loại nguyên liệu gạo lức khác nhau.


Gạo lức sau khi sàng xong sẽ được chuyển sang cơng đoạn tiếp theo là làm sạch
bằng khí động. Tại đây các tạp chất có khối lượng nhẹ hơn hạt gạo lức sẽ được
tách ra do bị dịng khí lơi cuốn đi.
Gạo lức sau khi làm sạch bằng khí động sẽ được đưa sang thiết bị tách từ để tách
kim loại. Quá trình tách kim loại sẽ tách các kim loại có từ tính ra khỏi gạo lức.
Hình III-8 Thiết bị tách từ

Rang
Mục đích: tạo mùi hương đặc biệt, tạo màu cho sản phẩm, chuẩn bị cho quá trình
nghiền.
Quá trình rang làm nước bay hơi, độ ẩm của hạt giảm giúp bột gạo sau khi nghiền
dễ bảo quản; quá trình rang làm trương nở các cấu tử trong hạt gạo làm hạt gạo
sau rang nở, xốp hơn nên quá trình nghiền sẽ cho bột rất mịn. Ngồi ra trong q
trình rang cũng xảy ra các phản ứng hóa sinh tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc
trưng của gạo rang.
Khi gạo rang với nhiệt độ cao tinh bột và protein của gạo lức bị biến tính, nên sẽ
giúp cho dịch hồ sau này ở trạng thái đồng nhất, độ nhớt thấp, ổn định.
Thực hiện: 130oC, 10 phút.