Bài giảng quá trình và thiêt bị nhiệt

BÀI GIẢNG
QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ NHIỆT
PHẦN II: CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG
NGHỆ CÓ SỬ DỤNG NHIỆT

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

1


PHẦN II: CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CÓ SỬ
DỤNG NHIỆT
Chương 1: QUÁ TRÌNH ĐUN NÓNG
I.1 Bản chất: là quá trình làm tăng nhiệt độ từ nhiệt độ
đầu đến nhiệt độ cuối cùng theo yêu cầu công nghệ
- Nhiệt độ ban đầu thường bằng nhiệt độ môi trường
xảy ra quá trình đun nóng, nhiệt độ cuối cùng là
nhiệt độ được xác định bởi yêu cầu công nghệ của
quá trình đun nóng
VD: - Đun nóng để diệt VSV thì tcuối = 100 - 120°C
- Đun nóng để làm mềm cà chua, làm bột, mứt cà
chua : tcuối = 85 - 90°C
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

2

- Trong qt hoạt hóa enzym α – amylaza (quá trình
đường hóa tinh bột) thì tc = 65 - 70°C (nhiệt độ tối ưu
để α – amylaza hoạt động).
+ Quá trình đun nóng thỏa mãn điều kiện:
Δt = tc – tđ > 0
Khi quá trình đun nóng liên tục thì Δt luôn luôn >
0

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

3


VD: Khi sử dụng enzym để
tăng hiệu suất ép dầu từ quả,
đầu tiên đun dịch enzym lên
nhiệt độ tối ưu (50°C) rồi giữ
ở 50°C để enzym tác dụng với
cơ chất rồi đun nóng để diệt
enzym, sau khi diệt để nhiệt
độ hạ xuống.
1-2-3-4 qt đun nóng gián đoạn
4-5’ qt làm nguội
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

4

I.2 Mục đích công nghệ: Trong thực tế sản xuất người
ta chia ra các loại mục đích công nghệ như: mục đích
chuẩn bị, mục đích khai thác, mục đích chế biến, mục
đích bảo quản, mục đích hoàn thiện.
- Một quá trình được thực hiện nhằm mục đích chuẩn
bị khi kết quả của nó làm cho quá trình tiếp theo được
dễ dàng hơn, năng suất hơn.
VD: chần cam trước khi bóc vỏ, băm nhỏ trước khi
ép…
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

5


- Một quá trình được thực hiện nhằm mục đích khai
thác khi kết quả thực hiện quá trình đó nhằm mục
đích thu nhận được sản phẩm.
VD: quá trình ép dầu, quả…
- Một quá trình được thực hiện nhằm mục đích chế
biến khi kết quả thực hiện quá trình đó làm cho chất
lượng của sản phẩm từ chỗ không dùng được trở nên
dùng được, từ chưa tốt trở nên tốt hơn. VD…
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

6


- Một quá trình được thực hiện nhằm mục đích bảo
quản khi kết quả thực hiện quá trình đó làm cho sản
phẩm được bảo quản lâu ngày. VD…?
- Một quá trình được thực hiện nhằm mục đích hoàn
thiện khi quá trình thực hiện quá trình đó làm cho
chất lượng sản phẩm trở nên tốt hơn.
QT này thường ở cuối, gần cuối công đoạn sản xuất
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

7


Như vậy: các mục đích trong 1 quy trình sản xuất 1
hay nhiều loại sản phẩm thực phẩm thường theo sơ
đồ:

Chuẩn bị

Khai thác

Chế biến

Bảo quản
08/24/17

Hoàn thiện
NGUYỄN TÂN THÀNH

8


I.2.1 Mục đích chuẩn bị của quá trình đun nóng:
Trong thực tế có khi tiến hành quá trình đun nóng chỉ
nhằm mục đích chuẩn bị cho các quá trình khác:
 Đun nóng trước khi cô đặc sản phẩm lỏng để quá
trình bốc hơi nước bắt đầu nhanh hơn.
 Để bóc vỏ cam, vỏ cà chua cho dễ người ta thường
chần trong nước sôi trong khoảng thời gian 5-10 phút.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

9


I.2.2 Mục đích khai thác của quá trình đun nóng:
Qúa trình đun nóng có thể làm tăng hiệu suất thu
nhận sản phẩm từ một loại nguyên liệu nào đó.
Nhiệt độ cao có thể làm trích li các chất hòa tan
như đường từ mía, dịch từ quả, làm tăng hiệu suất ép,
tăng sự hòa tan chất màu.
VD: khi không đun nóng, ép chỉ thu được 40 – 50%
dịch quả, còn khi đun nóng thu được 70 – 80 % dịch
qủa.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

10


I.2.3 Mục đích chế biến của quá trình đun nóng:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, nhiều loại nguyên
liệu bị biến đổi về cấu trúc, tính chất hóa học, hóa lý...
làm cho nguyên liệu bị biến đổi hẳn.
Những biến về chất lượng có thể tốt lên hoặc xấu
đi, trong công nghệ CBTP, người ta lợi dụng những
biến đổi tốt của chất lượng để tạo ra sản phẩm có ích.
VD: Nhiệt độ cao làm cho sản phẩm chín, loại bỏ
những thành phần gây mùi, vị lạ...làm tăng giá trị
dinh dưỡng và khả năng hấp thụ dinh dưỡng của cơ
thể cho nên làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

11


I.2.4 Mục đích hoàn thiện của quá trình đun nóng:
Một số loại thực phẩm thường tồn tại ở dạng bán
thành phẩm. Để chất lượng của các loại này đạt tới
mức hoàn thiện hơn nhiều khi phải gia nhiệt. Đun
nóng làm cho sản phẩm chín sử dụng được. Trong
SXTP có thể kết hợp bảo quản và hoàn thiện như gia

nhiệt đồ hộp thịt cá…

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

12


I.2.5 Mục đích bảo quản của quá trình đun nóng:
Khi đun nóng => mất hoạt tính của các enzym
trong nguyên liệu, làm cho VSV bị tiêu diệt => chất
lượng sản phẩm được bảo quản lâu dài
Do đó trong SXTP thường đun nóng sản phẩm ở
nhiệt độ và thời gian nhất định nhằm tiêu diệt VSV,
ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm. Đó là quá trình thanh
trùng nhiệt.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

13


I.3 Những biến đổi khi đun nóng
I.3.1 Biến đổi vật lý
a) Biến đổi nhiệt độ
- Khi đun nóng, nhiệt độ của vật
liệu sẽ tăng lên nhằm cân bằng với
nhiệt độ của môi trường đun nóng.

Tốc độ tăng nhiệt ở từng thời điểm
khác nhau trong VL sẽ khác nhau.
Điểm nào càng xa vật liệu => tốc
độ tăng nhiệt càng chậm.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

t0

t3

t2

t1

14


- Những điểm có cùng khoảng cách đến nguồn nhiệt
thì nhiệt độ sẽ bằng nhau. Do vậy trong vật liệu sẽ hình
thành trường nhiệt độ.
- Điểm tăng nhiệt độ chậm nhất của vật liệu trong quá
trình đun nóng có thể là trung tâm vật lý của vật liệu
nếu vật liệu đó là chất rắn và đồng nhất.
- Điểm tăng nhiệt độ chậm nhất của vật liệu lỏng nằm
trên trục của hộp trụ cách đáy 1/3 chiều cao của hộp.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

15


+ Ý nghĩa của việc xác định điểm tăng nhiệt độ chậm
nhất: xây dựng chế độ gia nhiệt thích hợp nhằm đạt tới
mục đích ta cần mà không làm ảnh hưởng đến chỉ tiêu
chất lượng khác.
VD: Phải xác định thời gian cần thiết để tiêu diệt VSV
trong 1 vật liệu cụ thể:
Nếu không biết điểm tăng nhiệt độ chậm nhất => đun
nhanh quá thì VSV chưa bị tiêu diệt tại điểm này hoặc
đun quá lâu thì tốn nhiệt và làm giảm chất lượng
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

16


b) Biến đổi khối lượng
Khối lượng của vật liệu khi bị đun nóng bị biến đổi
theo công thức: m = mo + α.t + ybh + ηht
-m : k/lượng trong và sau khi đun nóng
-mo : k/lượng vật liệu trước khi đun nóng
-α : hệ số biến đổi khối lượng
-t: nhiệt độ đun nóng
-ηht: khối lượng bốc hơi
-Ybh : khối lượng hòa tan vào môi trường
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

17


c) Biến đổi thể tích
Dưới tác dụng của quá trình đun nóng, thể tích V có thể
tăng lên hoặc giảm xuống và được biểu diễn bằng :
V = V0 + βt + ΔVkk
- V và V0 : là thể tích của VL trong và trước khi đun nóng
- βt : hệ số thay đổi thể tích
- ΔVkk : chênh lệch thể tích của không khí có trong VL
V của VL tăng khi trong vật liệu đó có chứa những chất
có khả năng hút nước và trương nở khi đun nóng. VD
như tinh bột…

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

18


d) Biến đổi màu sắc
Khi đun nóng màu sắc của vật liệu có thay đổi, nguyên
nhân thay đổi màu sắc trong sản phẩm thực phẩm nói
chung là do nguyên nhân về hoá học, hoá lý hay vật lý
=> Nguyên nhân vật lý : là do sự thay đổi về cấu trúc vật
lý của vật liệu khi đun nóng từ đó dẫn tới thay đổi khả

năng phản xạ, hấp thụ ánh sáng, làm cho cảm nhận về
ánh sáng bị thay đổi
=> Nguyên nhân hoá học : do yếu tố hoá học làm thay
đổi thành phần hoá học của VL tạo ra các nhóm có màu
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

19


I.3.2 Biến đổi hóa lý
Dưới tác dụng của nhiệt độ đun nóng cũng dẫn tới
thay đổi một số chỉ tiêu hoá lý. VD độ nhớt của vật liệu,
độ hoà tan…
a) Biến đổi về độ nhớt
Độ nhớt của vật liệu khi đun nóng thì phụ thuộc vào
nhiệt độ đun nóng, nhiệt độ càng cao thì thông thường
càng giảm, nhưng sau khi đun nóng thì độ nhớt của
vật liệu có thể giảm hoặc tăng tuỳ thuộc vào tính chất
của vật liệu đó.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

20


- Độ nhớt có thể tăng khi trong vật liệu trước khi đun
nóng có chứa các chất có thể phân giải thành các chất

keo, dưới tác dụng của nhiệt độ cao của quá trình đun
nóng, những chất keo đó làm cho độ nhớt tăng lên sau
khi đun nóng.
VD: khi đun nóng nước quả đục do trong phần thịt quả
có chứa propectin, dưới tác dụng của nhiệt độ cao
phân huỷ thành pectin làm tăng độ nhớt.
08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

21


- Ngược lại độ nhớt giảm khi trong vật liệu trước khi
đun nóng đã chứa tối đa các chất keo tạo độ nhớt.
Trong nhiệt độ cao những chất keo này sẽ bị phân giải
dẫn tới giảm độ nhớt.
VD : khi đun nước quả trong, các chất tạo độ nhớt như
pectin bị phá huỷ thành các galacturonic nên độ nhớt
giảm

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

22


- Ban đầu độ nhớt tăng rồi lại giảm : đó là trường hợp
khi đun nóng hỗn hợp tinh bột và nước, độ nhớt của

vật liệu tăng từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ hồ hoá
của tinh bột, độ nhớt đạt cực đại khi hỗn hợp tinh bột
đã hồ hoá hoàn toàn. Sau khi đã hồ hoá hoàn toàn nếu
ta tiếp tục đun nóng thì độ nhớt sễ giảm dần

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

23


I.3.3 Biến đổi hóa học
Thông thường ở nhiệt độ bình thường các thành phần hoá
học trong thực phẩm rất ít phản ứng với nhau, nhưng khi
đun nóng thì vẩn tốc phản ứng hoá học tăng và có thể dẫn
tới sự thay đổi có thể nhìn thấy được.
VD Đường: khi đun nóng đường có thể tham gia vào các
phản ứng caramel hoá, phản ứng melanoid… ở nhiệt độ
đủ cao đường sẽ biến thành các chất trung gian như :

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

24


to

to

Đường
Caramenlan
- H2O
- H2O

Caramenlen
to

- H2O

Caramenlin
Khi nhiệt độ tăng :
-Vị ngọt của đường => đắng
-Màu của đường => đen

08/24/17

NGUYỄN TÂN THÀNH

25