Đề tài ứng dụng các quá trình nhiệt trong chế biến rau trái

ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
I.

GIỚI THIỆU:
Xử lý nhiệt là một quá trình quan trọng trong việc chế biến và bảo quản thực
phẩm trong những năm gần đây. Nhiệt góp phần kéo dài thời gian bảo quản thực
phẩm, tiêu diệt vi sinh vật, ức chế enzyme đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Một
trong những yếu tố quan trọng khác của quá trình xử lý nhiệt là sự thay đổi về cấu
trúc và mùi vị của thực phẩm từ đó tạo ra những dòng sản phẩm mới lạ và đặc trưng
góp phần đa dạng hóa sản phẩm giúp người tiêu dùng có nhiều sự lựa chọn. Đặc biệt
trong lĩnh vực rau trái có nguồn nguyên liệu rất phong phú, tuy nhiên để tăng giá trị
và khai thác tiếm năng thì gần đây các nhà sản xuất đã tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng
có giá trị thương mại rất cao như mứt trái cây, jelly, jam, nước quả cô đặc ... Xử lý
nhiệt là một quá trình không thể thiếu được trong các quy trình sản xuất đó, từ đó ta
thấy việc tiếp cận tìm hiểu và ứng dụng các quá trình xử lý nhiệt là một trong những
vấn đề rất cần thiết. Bài báo cáo xin giới thiệu một số quá trình cơ bản ứng dụng nhiệt
trong ngành công nghệ rau quả.
II.
CHẦN
1. Nguyên tắc:
Chần là một phương pháp xử lý nhệt tương đối nhẹ nhàng. Nguyên liệu được
nhúng vào dung dịch chần hay hơi nước trong khoảng thời gian nhất định để đạt được
một số biến đổi mong muốn. Dung dịch chần có thể là nước nóng, dung dịch đường,
muối ăn hay acid nóng có hay không có bổ sung thêm một số hóa chất khác. Quá
trình xử lý bằng hơi nước còn được gọi là hấp.
2. Mục đích:

Chần, hấp giúp đình chỉ các quá trình sinh hóa của nguyên liệu để màu sắc
của nguyên liệu không bị xấu . Các nguyên liệu sau khi được sơ chế rất dễ bị sẩm
màu do phản ứng oxy hóa polyphenol thành quinon dưới tác dụng của các enzyme
oxy hóa như peroxydase, polyoxydase làm giảm giá trị cảm quan. Nhiệt độ chần ức

chế hệ enzyme oxy hóa và các enzyme khác trong nguyên liệu nhằm hạn chế các quá
trình hô hấp, sinh khí ethylen của rau trái tươi tránh tổn thất chất dinh dưỡng.

Hình 1: Bông cải tươi

Hình 2: Bông cải sau khi chần


Làm thay đổi thể tích, khối lượng nguyên liệu để các quá trình chế biến tiếp
theo được thuận lợi hơn.
 Khi chần đậu khô, tinh bột hút nước trương nở và tăng thể tích 2 lần, tăng khối
lượng 1,5 lần nên khi thanh trùng sẽ nhanh chín, dung dịch rót vào hộp không bị hút
vào nguyên liệu, do đó có thể đảm bảo tỉ lệ cái nước cho sản phẩm.
1


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
 Khi chần, protopectin thủy phân thành pectin hòa tan làm cho việc bóc vỏ bỏ
hạt được nhanh và ít phế liệu.

Hình 3: Cà chua sau khi chần
 Trong sản purée, cà chua được chần trước lúc chà để quá trình bóc vỏ được dễ
dàng .
 Một số loại rau, trái như vải, nhãn, súp lơ khi chần sẽ dẻo dai, không bị nhừ,
nhũn hoặc giòn, gãy thuận tiện cho việc xếp hộp và hạn chế tổn thất các chất hòa tan
trong quá trình chế biến tiếp theo.

Đuổi bớt khí trong gian bào của nguyên liệu nhằm hạn chế những ảnh hưởng
bất lợi của oxy như: gây phồng hộp, ăn mòn hộp sắt (trong sản xuất rau trái đóng
hộp), oxy hóa vitamin hay xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khác.


Loại trừ một số mùi vị không tốt của nguyên liệu.
 Trong sản xuất đồ hộp cam, quýt, quá trình chần làm giảm hàm lượng các
glucoside gây vị đắng.
 Chần giảm vị đắng trong măng, măng tây, cà tím; vị cay của ớt; giảm các hợp
chất lưu huỳnh trong bắp cải, súp lơ…

Chần làm tăng độ thẩm thấu chất nguyên sinh nên dịch bào dễ thoát ra khi ép
(sản xuất nước ép trái cây) hay dịch rót dễ ngấm vào rau quả (sản xuất quả nước
đường, mứt miếng, rau dầm giấm..)

Khi chần trong dung dịch muối ăn hay acid, một số chất màu của nguyên liệu
bị phá hủy làm cho rau trái có màu sáng hơn.

Hình 4: Sản phẩm sau khi chần

2


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Tiêu diệt một phần vi sinh vật, chủ yếu là lượng vi sinh vật bám trên bề mặt
hỗ trợ quá trình thanh trùng, tránh sự biến đổi của nguyên liệu do nguyên nhân vi sinh
vật khi quá trình chế biến kéo dài.

Đối với một số loại nguyên liệu, quá trình chần sẽ giữ lại màu sắc nguyên
thủy của nó và tránh sự biến màu khi sấy hoặc lạnh đông.
3. Biến đổi của nguyên liệu:
Trong quá trình chần, nhiệt là nguyên nhân làm thay đổi giá trị cảm quan và dinh
dưỡng của rau, trái. Tuy nhiên, quá trình xử lý nhiệt không quá khắc khe nên biến đổi

không nhiều. Thông thường thời gian và nhiệt độ chần được xem xét để đảm bảo ức
chế được enzyme nhưng vẫn giữa cho nguyên liệu không bị biến đổi xấu.
a. Giá trị dinh dưỡng:
Khoáng, vitamin tan trong nước và một số hợp chất tan trong nước khác dễ mất
mát khi chần. Tổn thất khoảng 40% khoáng và vitamin (đặc biệt là vitamin C và
thiamin), phần lớn vitamin mất mát do nước chần, nhiệt độ chần và phần nhỏ do quá
trình oxy hóa. Đường, protein và acid amin tổn thất khoảng 35%.

Quá trình chần làm tăng thể tích các mao quản nên dịch bào dễ dàng thoát ra
ngoài dẫn đến mất mát chất dinh dưỡng. Vì vậy, để giảm bớt tổn thất chất hòa tan
trong quả, người ta dùng nước đường có nồng độ xấp xỉ nồng độ chất khô của quả để
chần. Tuy nhiên, nếu nồng độ đường cao thì quả dễ bị teo lại khi chần do mất nước.
Nhiệt độ chần còn dẫn đến sự hồ hóa tinh bột, biến tính protein.
Mức độ tổn thất giá trị dinh dưỡng phụ thuộc một vài yếu tố:
- Loại và độ chín của nguyên liệu.
- Phương pháp sơ chế nguyên liệu (giai đoạn gọt vỏ, cắt lát…).
- Tỉ lệ S/V của nguyên liệu.
- Phương pháp chần.
- Thời gian và nhiệt độ chần (ít tổn thất vitamin hơn khi chần ở nhiệt độ cao
trong thời gian ngắn).
- Phương pháp làm nguội, làm nguội nhanh giảm những biến đổi không mong
muốn cho nguyên liệu sau chần.
3


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
-

Tỉ lệ nước chần/nguyên liệu (trong giai đoạn chần và làm nguội).
b. Màu, mùi và vị

Chần làm sáng màu một vài loại rau, trái bằng cách đuổi không khí và bụi bám
trên bề mặt vì vậy làm thay đổi bước sóng của ánh sáng phản xạ. Một số hợp chất
màu biến đổi do ảnh hưởng của nhiệt độ hay hòa tan trong nước chần. Thời gian và
nhiệt độ chần ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi màu sắc.
Người ta thường cho thêm Na2CO3 (0,125% w/w) hoặc CaO vào nước chần tạo
môi trường kiềm để bảo vệ chlorophyll giữ màu cho rau xanh, mặc dù sự tăng pH dẫn
đến tăng mất mát acid ascorbic. Táo và khoai tây đã cắt gọt được chần trong đung
dịch muối loãng (2% w/w) để bảo vệ khỏi tác động của enzyne oxy hóa làm hóa nâu
bề mặt.
Các cấu tử mùi rất nhạy cảm với nhiệt độ, do đó nhiệt độ chần quyết định mức độ
tổn thất mùi của sản phẩm. Thường thời gian chần không quá dài nên mùi vị rau, trái
không bị thay đổi quá sâu sắc.
Như đã đề cập ở trên, quá trình chần giúp loại bỏ một số mùi vị không mong
muốn có trong rau, trái. Một số chất đắng trong nguyên liệu (măng, măng tây, cà tím,
cam, quýt…) có bản chất là glucoside sẽ bị thay đổi dưới tác dụng nhiệt làm mất vị
đắng.
c. Cấu trúc
Dưới tác dụng của nhiệt độ và nước chần, protopectin thủy phân thành pectin hòa
tan làm mềm cấu trúc của rau, trái. Trong sản xuất đồ hộp, đây là một trong những
mục đích chính của quá trình chần để dễ dàng xếp hộp. Đồng thời rau, trái cũng dễ
ngấm dịch rót hơn. Tuy nhiên, khi chần được xem là bước xử lý sơ bộ cho quá trình
sấy hay lạnh đông thì đây là biến đổi không mong muốn. Do vậy, người ta có thể
thêm CaCl2 (1-2%) vào nước chần để tạo thành caxipectate không tan cũng cố sự
vững chắc cho mô tế bào.

Hình 5: Một số sản phẩm sau chần
4. Thiết bị - Thực hiện:
Hai phương pháp chần được sử dụng phổ biến trong công nghiệp là chần bằng hơi
nước và chần bằng dung dịch chần. Ngoài ra, còn có thể chần bằng vi sóng nhưng
không được áp dụng trong sản xuất công nghiệp.

Thiết bị chần bằng hơi và nước nóng tương đối đơn giản..
4.1. Thiết bị chần hơi nước
Nhìn chung, chần bằng hơi nước là phương pháp thích hợp cho các loại rau, trái
sơ chế có S/V lớn để tránh tổn thất các thành phần hòa tan trong nước.
* Có thể phân loại thiết bị theo nguyên tắc như sau:

4


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
- Làm việc liên tục hay gián đoạn.
- Làm việc trong áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất cao…

Chế độ chần tùy thuộc dạng sản phẩm:
- Nhiệt độ >= 100oC
- Thời gian: vài phút
- Làm lạnh nhanh.
a. Thiết bị chần tunnel

Hình 6: Thiết bị chần tunnel
Loại thiết bị chần hơi đơn giản nhất gồm một băng tải lưới đưa nguyên liệu xuyên
qua môi trường hơi nước bão hòa trong tunnel. Thời gian lưu của nguyên liệu được
điều khiển thông qua tốc độ băng tải và chiều dài tunnel.
Loại tunnel điển hình dài 15m; rộng 1- 1,5 m.
Hiệu quả sử dụng năng lượng tăng 19% khi có thêm các vòi phun nước ở đầu vào
và đầu ra của nguyên liệu để bổ sung lượng hơi mất mát. Mặt khác, nguyên liệu có
thể đưa vào lấy ra thông qua một bể nước hay van quay roto để tránh tổn thất hơi và
tăng hiệu quả sử dụng năng lượng lên 27%.
b. Thiết bị chần dạng trống:

Hình 7: Thiết bị chần dạng trống
Nguyên liệu và hơi được nạp vào thiết bị dạng trống, hình trụ nằm ngang. Trống
hình trụ quay giúp đảo trộn hơi và nguyên liệu tăng bề mặt tiếp xúc để quá trình
truyền nhiệt diễn ra hiệu quả.

5


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
c. Thiết bị chần sản phẩm dạng rời IQB (Individual Quickly Blanching):

Hình 8: Mô hình thiết bị chần IQB
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. Thiết bị IQB điển hình
có năng suất 4500 Kg nguyên liệu/h.
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 rau, trái.
Thiết bị chần IQB có thể khắc phục nhược điểm nói trên. Nguyên liệu được gia
nhệt nhanh theo từng lớp mỏng để đạt được nhệt 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. Khối lượng nguyên liệu tăng từ 0,5 Kg nguyên liệu/1Kg hơi (thiết bị cũ) lên 6
– 7 Kg nguyên liệu/1 Kg hơi (thiết bị IQB) đối với các sản phẩm như đậu Hà Lan, cà
rốt xắt lát.
Trong thiết bị IQB có thể gia nhiệt sơ bộ bằng không khí nóng (65 oC) giảm tổn

thất dinh dưỡng 85% với đậu xanh, 75% với bắp cải bruxen, 61% với đậu Hà Lan,
50% với đậu Lima và không giảm năng suất chần.
d. Thiết bị chần gián đoạn tầng sôi:
Dùng hỗn hợp không khí và hơi chuyển động với vận tốc 4,5 m/s thổi và gia nhiệt
đồng thời cho nguyên liệu. Thiết bị được thiết kế để nguyên liệu ở trạng thái lơ lửng
và gia nhiệt đồng bộ đến khi đạt yêu cầu.
Thiết bị này không phổ biến trong công nghiêp nhưng chúng có một số ưu điểm:
- Gia nhiệt nhanh và đồng bộ.
- Trộn đều sản phẩm.
- Giảm thể tích mao quản tránh thất thoát dịch bào.
- Rút ngắn thời gian, giảm thiểu sự mất mát vitamin và các thành phần nhạy
cảm với nhiệt độ.
4.2. Thiết bị chần bằng nước nóng
Khi chần bằng dung dịch thường tổn thất chất dinh dưỡng mhiều hơn chần bằng
hơi nước. Nhưng trong thực tiển sản xuất, nó được dùng phổ biến vì thao tác thuận
tiện, thiết bị đơn giản và truyền nhiệt tốt hơn. Mặt khác, trong một số trường hợp cần
6


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
đảm bảo sự hút nước của nguyên liệu, loại trừ vị không thích hợp thì chần bằng dung
dịch nóng sẽ hiệu quả hơn hơi nước.
* Thực hiện:
- Nhiệt độ: 75 – 100oC.
- Thời gian: 3- 15 phút.
- Làm lạnh nhanh.
a. Thiết bị dạng cánh guồng:

Hình 9: Thiết bị chần cánh guồng
Nguyên liệu đưa vào thiết bị nằm ngang chứa nước chần. Cánh guồng quay đẩy

nguyên liệu đi dọc theo chiều dài thiết bị. Tốc độ quay và chiều dài thiết bị quyết định
thời gian chần.
Nước chần có thể được gian nhiệt bằng cách sục hơi trực tiếp hay gia nhiệt gián
tiếp bằng thiết bị bên ngoài.
b. Thiết bị chần IQB:

Hình 10: Thiết bị chần nước nóng IQB
Băng tải sẽ đưa nguyên liệu qua các vùng: gia nhiệt sợ bộ, chần và làm nguội.
Rau, trái được giữ trên băng tải không bị xáo trộn tránh các mối nguy do va chạm cơ
học.
Ở thiết bị này, có sự trao đổi nhiệt giữa các vùng gia nhiệt sơ bộ và vùng làm
nguội sơ bộ. Cụ thể, nước ở vùng làm nguội đầu tiên có thể đem đi gia nhiệt sơ bộ
nguyên liệu để tiết kiệm và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng.

7


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

•
•
•
•

5. Ứng dụng:
Chần các loại rau, trái trước khi lạnh đông hay sấy để giữ màu sắc cho sản
phẩm như cà rốt sấy,
Xử lý trái cây trước khi ép: sản xuất nước ép trái cây đặc biệt là cam,
quýt..
Sản xuất puree cà chua, xoài…

Sản xuất rau, trái đóng hộp, ngâm tẩm
 Một số ví dụ ứng dụng quá trình chần:

 Sản xuất đồ hộp súp lơ tự nhiên:

8


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Súp lơ
Gọt, rửa
Cắt nhánh

Chần

Xếp hộp

Rót nước muối

Ghép nắp

Thanh trùng

Sản
phẩm
Quá trình chần phá hủy chất màu tránh làm cho súp lơ có sắc vàng hay xanh, và
loại trừ những hợp chất sunfua tránh cho sản phẩm có màu nâu (do tạo ra SnS) hay
màu đen (do tạo ra FeS) do phản ứng của hợp chất sunfua với thiếc và sắt của vỏ hộp.
Sau khi rửa, súp lơ được cắt rời những nhánh hoa rồi đem chần 2 – 3 phút trong

nước sôi có pha 2% NaCl và 0,05% acid citric. Nước và muối dùng chần không được
chứa sắt và đồng.
Để giữ màu trắng có thể ngâm súp lơ trong dung dịch SO 2 0,12 – 0,15% trong 30
phút, sau đó khử SO2 bằng cách chần lại trong nước sôi. Hàm lượng acid sunfurơ tự
do trong sản phẩm không quá 0,002%.
 Sản xuất đồ hộp cà rốt tự nhiên:
Cà rốt sau khi được rửa sạch, phân loại theo kích thước và màu sắc, cắt núm,
được đem chần nước nóng 90oC trong 2- 4 phút để dễ bóc vỏ.
 Sản xuất bơ đậu phụng

9


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Hình 11: Đậu phụng sau chần

10


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

III.

CHIÊN:
1. Bản chất:
Chiên là quá trình xử lý nhiệt trong đó chất béo vừa là tác nhân gia nhiệt vừa là
thành phần của sản phẩm.
2. Nguyên tắc:
Khi cho thực phẩm vào trong dầu nóng thì nhiệt độ bề mặt của sản phẩm sẽ tăng

nhanh, nước sẽ bốc hơi từ đó tạo gradient ẩm trong lòng vật liệu, giúp cho sự dịch
chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu lên trên bề mặt. Khi tốc độ bay hơi trên bề mặt sản
phẩm thấp hơn tốc độ dịch chuyển ẩm thì bề mặt sản phẩm sẽ từ từ khô đi, nhiệt độ
của nó tăng dần lên đến nhiệt độ của dầu (150 0-1800C) và từ đó hình thành lớp vỏ
cứng bên ngoài (crust) đặc trưng cho sản phẩm chiên. Cơ chế của quá trình tách ẩm
tương tự như trong quá trình sấy nhưng do nhiệt độ cao của dầu nên sẽ tạo ra nhiều
biến đổi phức tạp hơn. Chính những biến đổi này sẽ làm cho sản phẩm chiên có cấu
trúc, màu sắc và mùi vị đặc trưng.
Hiệu quả của quá trình truyền nhiệt phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa
dầu và vật liệu chiên, hệ số truyền nhiệt của sản phẩm. Lớp vỏ cứng bên ngoài sau
khi được hình thành sẽ có cấu trúc xốp bao gồm nhiều mao quản có kích thước khác
nhau. Trong suốt quá trình chiên thì nước sẽ bay hơi theo các mao quản từ đó dầu sẽ
khuếch tán vào trở thành một thành phần của sản phẩm chiên.

Hình 12: Giản đổ truyền nhiệt và ẩm trong suốt quá trình chiên.

11


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Hình 13: Biểu đồ thể hiện vị trí của dầu trong sản phẩm.
3. Mục đích:
Chiên đóng vai trò chế biến làm thay đổi thành phần sản phẩm, dưới tác dụng của
nhiệt độ cao thì protein và một số chất khác sẽ bị biến đổi trở nên dễ tiêu hoá và hấp
thụ hơn. Bên cạnh đó dưới tác dụng của nhiệt độ cao thì toàn bộ enzyme và vi sinh
vật sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn, sự bốc hơi nước làm giảm hàm ẩm trong sản phẩm góp
phần kéo dài thời gian bảo quản. Thông thường đối với một số sản phẩm chiên như
khoai tây chiên hay snack thì thời gian bảo quản khoảng 12 tháng ở nhiệt độ thường.
4. Các biến đổi trong quá trình chiên:

a. Đối với nguyên liệu:
Khi sản phẩm được nhúng vào trong dầu thì trong lòng vật liệu sẽ xuất hiện một
gradient nhiệt độ từ bề mặt vào đến tâm của sản phẩm, từ đó sẽ làm bay hơi nước tạo
điều kiện cho dầu khuếch tán vào bên trong sản phẩm làm thay đổi thể tích và tỉ trọng
của sản phẩm. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao thì một số phản ứng hoá học xảy ra
như phản ứng Maillard, phản ứng caramel và một số phản ứng khác như phản ứng oxi
hóa khử phân hủy các vitamin, các phản ứng thủy phân từ đó tạo ra các tính chất đặc
trưng cho sản phẩm về cấu trúc, mùi vị và màu sắc.
b. Đối với dầu:
Trong quá trình chiên thì dầu cũng sẽ bị biến đổi. Ba biến đổi chính của dầu là:

Thủy phân:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao thì dầu sẽ bị thủy phân tạo ra các sản phẩm có
phân tử lượng thấp như acid béo tự do, các monoglyceride, diglyceride và glycerol, từ
đó làm tăng chỉ số acid của dầu thúc đẩy quá trình oxi hóa làm giảm chất lượng của
dầu, ảnh hưởng gián tiếp đến chất lượng sản phẩm.

Oxi hóa:
Dưới tác dụng của các tác nhân oxi hóa như oxi trong không khí, ánh sáng … thì
dầu sẽ bị biến đổi tạo thành các hợp chất monomer, polymer làm tăng lượng tạp chất
trong dầu đồng thời tạo ra một số sản phẩm dễ bay hơi như hydrocarbon, aldehyde,
ketone, alcohol và acid gây mùi khó chịu cho sản phẩm làm giảm chất lượng.
12


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Hình 14: Phản ứng oxi hóa xảy ra trong dầu.

Phản ứng polymer hoá:

Do trong quá trình oxi hóa có tạo ra một số hợp chất không bay hơi như dimer
hay polimer từ đó chúng sẽ biến đổi dưới tác dụng của nhiệt độ tạo ra các hợp chất
mạch vòng làm tăng độ nhớt của dầu. Trong giai đoạn đầu sự tạo thành các hợp chất
này giúp hỗ trợ cho việc tạo lớp vỏ cứng bên ngoài vật liệu tuy nhiên nếu các hợp
chất này tạo ra quá nhiều thì sẽ làm tăng độ nhớt của dầu từ đó làm giảm hiệu quả
truyền nhiệt, giảm hiệu quả của quá trình chiên.

13


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Hình 15: Phản ứng tạo các hợp chất mạch vòng.
5. Các biện pháp để cải thiện chất lượng của sản phẩm chiên và kéo dài
thời gian sử dụng của dầu:
Khi thực hiện quá trình chiên thì nhà sản xuất luôn quan tâm đến ba vấn đề là
giảm tối đa hàm lượng acrylamide (một hợp chất sinh do ta phản ứng của asparagine
với các acid amin ở nhiệt độ trên 1250C), giảm hàm lượng acid béo dạng trans và
giảm tối đa lượng chất béo sử dụng.
Để tăng hiệu quả của quá trình chiên người ta có thể dùng một số biện pháp sau:
•
Chọn phương pháp thực hiện và tổ chức hợp lý.
•
Sử dụng chất phụ gia: nhằm mục đích giúp cho dầu ít bị biến đổi dưới tác
dụng của nhiệt độ và các tác nhân oxi hóa, kéo dài thời gian sử dụng của dầu; đối
với sản phẩm thì giúp cho sản phẩm có hương vị và cấu trúc tốt hơn, giảm tối đa
hàm lượng các chất độc hại có mặt trong sản phẩm, giảm thiểu lượng dầu sử dụng
cho quá trình.
•
Chất chống oxi hoá như (BHT, BHA, gallate, TBHQ…)

•
Các hợp chất chelating như DMPS để hấp thu các ion kim loại.
•
Chất tạo nhũ như: các ester của acid béo; citric ester, lactic ester, tartaric
ester của mono- và diglycerides, lecithine, polyglycerolester. Vai trò của chất tạo
nhũ là làm tăng sự tương tác giữa vật liệu chiên và dầu, cải thiện cấu trúc của sản
phẩm chiên, giảm sự sủi bọt và dầu bị bắn ra nhưng nó có nhược điểm là làm tăng
hàm lượng dầu có trong sản phẩm.

14


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Hình 16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa tốc độ tạo thành acrylamide với số lần tái sử
dụng dầu

Hình 17: so sánh giữa sản phẩm có và không có phun chất tạo nhũ.
Ngoài ta ta còn sử dụng một số chất hấp phụ giúp hỗ trợ cho quá trình lọc dầu khi
ta hoàn lưu dầu tái sử dụng như calcium silicate, calcium carbonate, magenium
silicate, silica, betonite, cellulose …
5. Các yếu tố ảnh hưởng:

Ảnh hưởng của quá trình:
15


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
•
•

•

Nhiệt độ chiên
Thời gian chiên
Phương pháp thực hiện: gián đoạn hay liên tục.

Ảnh hưởng của dầu chiên:
•
Đặc điểm và thành phần của dầu, lượng tạp
chất và phụ gia có trong dầu.

Ảnh hưởng của sản phẩm chiên:
•
Đặc điểm vật lý và thành phần hoá học của sản phẩm
•
Một số gia vị và phụ gia có trong nguyên liệu.
6. Phương pháp thực hiện:
a.
Chiên bề mặt:
Phương pháp này thích hợp cho các sản phẩm có diện tích bề mặt lớn. Nhiệt được
truyền qua thực phẩm chủ yếu qua cơ chế dẫn nhiệt từ bề mặt nóng của chảo chiên
qua lớp dầu rồi đến sản phẩm. Hiệu quả truyền nhiệt phụ thuộc vào bề dày của lớp
dầu trong chảo.
Trong quá trình chiên, bọt khí tạo thành trong dầu do sự bay hơi sẽ nâng sản phẩm
lên khỏi bề mặt truyền nhiệt của chảo chiên từ đó sẽ làm cho nhiệt độ của sản phẩm
không được đồng đều. Hệ số truyền nhiệt của phương pháp này vào khoảng 200-450
W/m2K.

Hình 18: Chiên bề mặt và chiên bề sâu.
b.

Chiên bề sâu:
Sản phẩm được nhúng ngập trong dầu vì thế mà toàn bộ sản phẩm đều được gia
nhiệt đồng đều từ đó tạo ra cấu trúc đồng nhất cho sản phẩm về màu sắc và mùi vị.
Phương pháp này có thể sử dụng cho mọi loại thực phẩm với hình dáng và kích thước
khác nhau, tuy nhiên đối với một số sản phẩm có diện tích bề mặt lớn thì lượng dầu
có mặt trong sản phẩm sẽ rất cao. Hệ số truyền nhiệt của phương pháp này từ 250300W/m2K đến 800-1000W/m2K.
Chiên bề sâu có thể thực hiện theo phương pháp gián đoạn hay liên tục:

16


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

 Thiết bị chiên gián đoạn:

 Thiết bị chiên liên tục:

17


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Hình 19: Ảnh một số thiết bị chiên.
Ngoài ra để tăng giá trị cảm quan và dinh dưỡng của sản phẩm người ta có thể
tiến hành chiên chân không dưới tác dụng của nhiệt độ thấp để hạn chế các quá trình
biến đổi trong sản phẩm đồng thời hạn chế quá trình oxi hóa của dầu giúp làm tăng
thời gian sử dụng, giảm lượng dầu trong sản phẩm gần 42% so với cách thông
thường.

18

ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Hình 20: Một số sản phẩm sấy chân không
7. Một số quy trình sản xuất sản phẩm:
 Khoai tây chiên:

Khoai tây  rửa  gọt vỏ  cắt miếng tạo hình  rửa  chần  tách nước 
chiên  tách dầu  kiểm tra  tẩm gia vị  đóng gói.

Hình 21:Quy trình sản xuất khoai tây chiên (chip)
 Thuyết minh quy trình:
Bước 1: vận chuyển toàn bộ khoai tây từ nơi trồng trọt đến nhà máy.

19


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
Bước 2-gọt vỏ: phương pháp sử dụng chủ yếu là dùng hơi nước, ta cho toàn bộ củ
khoai tây vào một nồi thanh trùng lớn có nhiệt độ rất cao. Sau một khoảng thời gian
ngắn lớp vỏ khoai tây sẽ tự động tróc ra.
Bước 3- kiểm định nguyên liệu lần 1: sau khi vỏ đã được gọt, toàn bộ nguyên liệu
sẽ được vận chuyển qua băng chuyền để kiểm định chất lượng.
Bước 4 – tạo hình: toàn bộ khoai tây được bơm qua một con dao cắt để tạo hình
sản phẩm với vận tốc khoảng 80 km/h.
Bước 5 – kiểm định lần 2: quá trình kiểm định này sẽ loại bỏ toàn bộ những mảnh
khoai tây vụn hay những miếng khoai tây được cắt ra từ hai đầu của củ cũng như
nhưng mảnh khoai tây bị thâm đen không phát hiện được trong lần kiểm định đầu.
Việc loại bỏ các miếng khoai tây bị thâm đen được tự động hóa nhờ camera và

detector.
Bước 6 – Chần: nguyên liệu đạt tiêu chuẩn sẽ được cho qua một thùng lớn chứa
nước nóng để thực hiện quá trình chần.
Bước 7 – làm khô: nguyên liệu sau khi chần sẽ được vận chuyển trên băng tải qua
một thiết bị làm khô. Thiết bị này sẽ thổi luồng không khí nóng ra để loại một phần
nước có trong nguyên liệu.
Bước 8 – chiên: sản phẩm sẽ được đi qua thiết bị chiên trong khoảng thời gian từ
3-4 phút.
Bước 9 – làm ráo dầu và tẩm gia vị: sản phẩm sẽ được tẩm gia vị đưòng muối để
tạo hương vị hài hoà cho sản phẩm.
Bước 10 – đóng gói.
 Sản xuất tortilla từ bắp và bột mì:
 Bắp:

Ngâm bắp (corn steeping)

Xử lý nhiệt

20


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Nghiền thành bột (rồi tạo hình)

Nướng sản phẩm

 Bột mì:
Chuẩn bị bột

Tạo hình

Nướng sản phẩm

21


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

IV.

SẤY:
1. Bản chất:
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình này
có thể tiến hành bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời, năng lượng gió.
Ngoài ra ta còn có thể tiến hành bằng các quá trình sấy nhân tạo (dùng nguồn năng
lượng do con người tạo ra)
2. Nguyên tắc:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao thì hơi nước từ bề mặt vật liệu sấy sẽ di chuyển và
khuếch tán vào lớp không khí ngay sát trên bề mặt vật liệu sấy. Quá trình khuếch tán
này có thể di chuyển được 90% lượng ẩm. Khi bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu sấy thì
trong lòng vật liệu xuất hiện gradient độ ẩm tạo điều kiện cho sự di chuyển ẩm từ các
lớp bên trong vật liệu đến bề mặt. Ở giai đoạn đầu của quá trình sấy thì do độ ẩm bên
trong vật liệu lớn đảm bảo cho vận tốc di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu ra bề mặt vật
liệu lớn hơn vận tốc khuếch tán ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường không khí xung
quanh. Nhưng sau đó bề mặt vật liệu giảm dần đến độ ẩm hút nước của vật liệu và tiếp
tục giảm. Bắt đầu từ giai đoạn này thì vật liệu thường co ngót không đều và bề mặt bay
hơi thường di chuyển sâu dần vào bên trong lòng vật liệu lúc đó thì ẩm mao quản và
một phần ẩm liên kết hấp phụ di chuyển ở dạng hơi. Các lớp vật liệu được khô dần từ
bề mặt vật liệu trở vào tâm.

3. Mục đích:
Quá trình sấy làm giảm hàm ẩm của vật liệu từ đó góp phần ức chế vi sinh vật, tăng
thời gian bảo quản sản phẩm. Bên cạnh đó dưới tác dụng của nhiệt độ thì sẽ có một số
biến đổi xảy ra góp phần tạo cấu trúc cho sản phẩm.
Mục đích chính của quá trình sấy là kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm bằng cách
giảm hoạt độ của nước, từ đó ức chế sự phát triển của vi sinh vật và hoạt động của
enzyme. Tuy nhiên quá trình sấy chỉ mang tính ức chế tạm thời chứ không vô hoạt hoàn
toàn hoạt động của chúng. Vì thế nếu trong quá trình bao gói hay vận chuyển ta làm
tăng hàm ẩm thì sẽ hoạt hóa sự hoạt động trở lại của vi sinh vật. Bên cạnh đó quá trình
sấy còn có mục đích làm giảm khối lượng và thể tích của sản phẩm từ đó giúp giảm
thiểu chi phí vận chuyển, bao gói và bảo quản. Bên cạnh những ưu điểm đó thì quá
trình sấy sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng mùi vị, màu sắc và giá trị dinh dưỡng
của sản phẩm. Vì vậy trong sản xuất ta phải tìm mọi cách giảm thiểu tối đa những tác
động xấu này.

22


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
4. Các yếu tố ảnh hưởng:
•
Nhiệt độ của tác nhân sấy (không khí nóng)
•
Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy
•
Vận tốc của tác nhân sấy: khi không khí nóng được thổi qua bề mặt của sản
phẩm thì hơi nước sẽ khuếch tán qua lớp giới hạn mỏng của không khí xung quanh
vật liệu sấy vào không khí. Từ đó tạo gradient ẩm để nước bốc hơi. Lớp không khí
giới hạn này ngăn cản sự truyền nhiệt và ẩm của quá trình. Chiều dày của lớp không

khí này được quyết định bởi vận tốc của dòng khí, vận tốc dòng khí càng nhỏ thì
lớp giới hạn này càng dày từ đó hiệu quả truyền nhiệt và tốc độ tách ẩm càng kém.
•
Bên cạnh đó, đối với một số sản phẩm nhà sản xuất đã tăng cường khả năng
tách ẩm của vật liệu bằng cách nhúng sản phẩm vào trong dung dịch có nồng độ
đường hay muối cao tạo áp suất thẩm thấu giúp hỗ trợ cho quá trình tách ẩm của
nguyên liệu.
•
Thành phần và cấu trúc của thực phẩm: cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả
năng tách ẩm ví dụ như cấu trúc từng bó sợi của cellulose trong rau hay protein
trong thịt xếp thành từng thớ giúp cho quá trình tách ẩm theo chiều dài sẽ dễ hơn
theo chiều ngang. Tương tự như vậy thì ẩm nằm trong gian bào sẽ dễ dàng bay hơi
hơn so với lượng ẩm nằm trong tế bào sinh vật. Các quá trình chần hay nghiền, cắt
làm giảm kích thước của vật liệu sấy cũng làm tăng tốc độ của quá trình sấy.
•
Lượng sản phẩm đặt vào trong thiết bị sấy: lượng sản phẩm càng nhỏ thì quá
trình sấy càng nhanh nhưng sẽ làm cho năng suất thiết bị thấp, vì thế ta nên chọn
lượng thực phẩm phù hợp để đem lại hiệu quả cao nhất.
•
Thiết bị sấy sử dụng: mỗi thiết bị có năng suất và nguyên tắc hoạt động khác
nhau, từ đó thời gian sấy và cấu trúc sản phẩm sẽ khác nhau.
5. Phương pháp thực hiện:
a.
Máy sấy kiểu băng tải:
Gồm một phòng sấy hình khối chữ nhật, phía trong có một hoặc một số băng vô tận
chuyển động nhờ tang quay chủ động và bị động (tang chủ động là tang lắp với cơ cấu
truyền động của động cơ để kéo băng vô tận, còn tang bị động là tang quay theo. Băng
được tựa trên các con lăn để băng không bị võng. Băng thường làm bằng sợi bông tẩm
cao su, bằng thép hay lưới kim loại. Không khí được hút vào cửa phía dưới và đốt nóng
đến nhiệt độ cần thiết nhờ caloriphe. Vật liệu sấy được cấp vào liên tục ở phễu nạp liệu

và được cấp định lượng qua cơ cấu cấp liệu. Nếu máy sấy có một băng thì sấy không
đều vì vật liệu không được đảo trộn. Do đó thiết bị sấy có nhiều băng tải được sử dụng
phổ biến hơn. Ở loại thiết bị này vật liệu từ băng trên di chuyển đến cuối thiết bị bên
phải thì đổ xuống băng chuyền dưới chuyển động theo hướng ngược lại, đi đến băng
cuối cùng thì vật liệu khô được đổ ra ngăn chứa sản phẩm.
Không khí nóng đi ngược với chuyển động của băng hoặc đi từ dưới lên xuyên qua
băng chuyền và vật liệu sấy. Để quá trình sấy được tốt, cho tác nhân sấy chuyển động
với vận tốc lớn khoảng 3m/s, còn băng di chuyển với vận tốc 0.3-0.6 m/ph.

23


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI

Vùng nhập liệu

Vùng chuyển tiếp

Hình 22: Máy sấy băng tải.

24

Vùng tháo liệu


ỨNG DỤNG CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT TRONG CHẾ BIẾN RAU TRÁI
Hệ thống trên khi vận hành thì không khí vào thiết bị sẽ được đốt nóng qua thiết bị
trao đổi nhiệt. Sau đó không khí nóng sẽ đi qua lớp vật liệu sấy để tách ẩm rồi dưới tác
dụng của quạt hút, không khí sẽ được lưu chuyển đồng đều trong thiết bị rồi đi ra ngoài.
Thông thường trong một quy trình sản xuất, người ta thường bố trì từ hai vùng trở lên

để tăng hiệu quả của quá trình tách ẩm. Ưu điểm của hệ thống này là tính linh động, ta
dễ dàng điều khiển các thông số để phục vụ cho các quy trình và nguyên liệu khác
nhau, ngoài ra còn đảm bảo các giá trị cảm quan và dinh dưỡng cho sản phẩm đặc biệt
là đối với các sản phẩm rau quả.

Hình 23: Một số sản phẩm sấy.
b.
Sấy buồng (cabinet dryer hay tray drier):
Buồng sấy được cách nhiệt, trong đó có xếo những khay đục lỗ , vật liệu sấy sẽ
được đặt trên khay với bề dày từ 2-6 cm. Không khí nóng sẽ được quạt thổi với vận tốc
khoảng 0.5-5 m/s qua một hệ thống các ống dẫn và các tấm chắn để định hướng dòng
không khí nóng chuyển động theo phương nằm ngang giữa các giá đựng vật liệu.
Không khí nóng có thể được gia nhiệt thêm bằng các bộ phận đốt nóng trung gian đặt ở
phía trên hay dọc thiết bị. Thiết bị này thường được sử dụng cho quy mô sản xuất nhỏ
(khoảng 1-20 tấn/ ngày). Ưu điểm của thiết bị này là cấu tạo đơn giản nhưng nó có
nhược điểm là vật liệu sấy không được đảo trộn đều trong quá trình sấy; quá trình
truyền nhiệt không đều do những khay tiếp xúc trước với tác nhân sấy sẽ được gia nhiệt
trong thời gian dài hơn, vì thế để khắc phục ta phải thường xuyên đổi vị trí các khay với
nhau; quá trình không liên tục nên khi nạp vật liệu vào và tháo vật liệu ra tổn thất nhiệt
lớn vì phải mở cửa phòng; điều kiện làm việc nặng nhọc không đảm bảo vệ sinh, khó
kiểm tra quá trình.

Hình 24: Thiết bị sấy xoài
Hình 25: Khoai tây sấy
Hình 26: Rau quả sấy
c.
Thiết bị sấy phun:
Thiết bị này thường dùng để sấy các vật liệu dạng lỏng hoạt động theo nguyên tắc
phun vật liệu lỏng thành bụi. Quá trình sấy xảy ra nhanh đến mức không kịp đốt nóng
vật liệu đến giới hạn cho phép, sản phẩm thu được ở dạng bột mịn sau đó không cần

nghiền như bột trái cây, sữa bột.

25