Đề tài: Quy trình và thiết bị sản xuất kem

Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

MỤC LỤC

I. TỔNG QUÁT VỀ KEM------------------------------------------------------------------2
™ Giới thiệu chung ---------------------------------------------------------------- 2
™ Nguyên liệu---------------------------------------------------------------------- 2
II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT----------------------------------------------------------------5
™ Giải thích quy trình công nghệ ------------------------------------------------ 6
1. Chuẩn bò nguyên liệu----------------------------------------------------------- 6
2. Phối trộn ------------------------------------------------------------------------- 6
3. Đồng hoá ------------------------------------------------------------------------- 7
4. Thanh trùng ---------------------------------------------------------------------- 9
5. chín----------------------------------------------------------------------------- 9
6. Lạnh đông sơ bộ -------------------------------------------------------------- 10
III. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ -----------------------------------------------------------------8
1 Thiết bò lạnh đông -------------------------------------------------------------- 8
2 Thiết bò tạo hình, làm cứng -------------------------------------------------- 16
3 Thiết bò tạo vỏ áo chocolate ------------------------------------------------- 28
IV. SẢN PHẨM ------------------------------------------------------------------------------- 29
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO ------------------------------------------------------------- 33

Lớp HC04TP

Trang 1


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

I. TỔNG QUAN VỀ KEM
™ GIỚI THIỆU CHUNG
Ngày nay, kem là một sản phẩm được tiêu thụ rộng rãi ở mọi quốc gia, và thu hút
người tiêu dùng ở mọi lứa tuổi khác nhau, nhưng ít người biết rằng kem có một lòch sử
khá lâu đời. Kem ăn xuất hiện ở thế kỷ thứ 4 trước công nguyên, ở các quốc gia như La
Mã, Trung Hoa phục vụ cho vua chúa bằng cách lấy đá lạnh trên các đỉnh núi cao về
trộn với các loại trái cây hoặc sữa tạo thành món “kem”.
Theo truyền thuyết thì Marco Polo đã mang bí quyết chế biến kem từ Trung Quốc
về Mỹ, sau này người Mỹ đã biến việc sản xuất kem thành một nền công nghệ chế
biến phát triển mạnh mẽ. Năm 1946, bà Nancy Johnson người New York đã phát minh
ra một loại tủ lạnh chuyên dùng để chứa kem, máy làm kem ngày nay được mang tên
“Johnson Patent Ice-Cream Freezer”.
Năm 1962, công nghệ làm kem thương mại lần đầu tiên được cấp bằng sáng chế.
Cùng với thời gian, ngành sản xuất kem phát triển mạnh mẽ cho ra đời nhiều dòng sản
phẩm: kem hộp, kem ly, kem chocolate, kem trái cây, kem vani, kem corneto… kem trở
thành món ăn tráng miệng ưa thích của cả trẻ em lẫn người lớn.
Theo thống kê của Hiệp hội kem ăn thế giới, loại kem phổ biến nhất là kem vani29%, kế đến là kem chocolate-8.9%, kem hạt dẻ và kem dâu-5.3%, kem tổng hợp4.2%, kem bọc chocolate-3.9%, kem vanola kiểu Pháp-3.8%.
Theo số liệu của Hiệp hội các nhà sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa, Mỹ là
quốc gia sản xuất kem ăn lớn nhất thế giơi với 61.3 triệu hectolit/năm, kế đến là Trung
Quốc 23.6 triệu hectolit/năm. Tuy nhiên, New Zealand lại là nước tiêu thụ kem mạnh
mẽ nhất thế giới với 26.3 triệu hectolit/năm, kế đến là Mỹ 22.5 triệu hectolit/năm.
Trung bình, một người New Zealand sử dụng 26.3 lit kem/năm, trong khi đó mức tiêu
thụ kem của người Trung Quốc là 1.8lit/năm. Mức tiêu thụ kem trung bình của người
Việt Nam là 0.3 lit/năm.
™ NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT KEM
1) Sữa và các sản phẩm từ sữa:
Tạo nên giá trò dinh dưỡng và hương vò cho kem. Sữa dùng cho sản xuất kem có thể
là sữa tươi, sữa bột nguyên cream, sữa bột gầy, chất béo từ sữa như cream, bơ, hay chất

béo khan… Yêu cầu quan trọng đối với sữa làm kem là phải có hàm lượng chất béo cao,
lượng chất béo trong sữa là yếu tố giúp tạo nên cấu trúc đặc trưng của sản phẩm.
2) Đường:
Đường giúp tạo vò ngọt, hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, tăng giá trò dinh dưỡng và
góp phần tạo cấu trúc sản phẩm. Ngoài đường lactose có sẵn trong sữa, thường sử dụng
đường saccharose, đường nghòch đảo và syrup giàu fructose.
Ở Mỹ và Châu u còn sử dụng chất ngọt nghèo giá trò dinh dưỡng như sorbitol,
aspartam, polydextrose… để sản xuất kem phục vụ cho người bò tiểu đường hay béo phì.
Lớp HC04TP

Trang 2


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

3) Chất béo:
Chất béo là thành phần chủ yếu tham gia vào cấu trúc của kem, có thể sử dụng
dầu thực vật như dầu nành, dầu cải, dầu dừa hay dầu hướng dương kết hợp với chất béo
của sữa để sản xuất kem. Hàm lượng dầu thực vật có thể chiếm 6-10% khối lượng kem
thành phẩm.
4) Chất nhũ hóa:
Chất nhũ hóa có vai trò tăng khả năng liên kết giữa các hạt cầu béo, điều này quyết
đònh lớn đến khả năng giữ nước của kem. Trong sản xuất kem có thể sử dụng chất nhũ
hóa thông dụng như lòng đỏ trứng nhưng giá thành thường khá cao, ngòai ra có các loại
chất nhũ hóa khác rẻ tiền hơn như mono hay diglyceride, các ester của sorbitol hay của
các phân tử đường…
5) Chất ổn đònh:
Các chất ổn đònh tạo ra mạng lưới không gian để hạn chế sự chuyển động tự do

của các phân tử nước, nhờ đó trong quá trình lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu để sản
xuất kem, các tinh thể đá xuất hiện sẽ có kích thước nhỏ, kem trở nên đồng nhất.
Chất ổn đònh dùng cho sản xuất kem thường có bản chất protein như gelatin,
casein, albumin, globuline… hay carbohydrate như agar-agar, gum arabic, CMC
(carboxymethylcellulose)…
6) Chất tạo hương:
Hương liệu cùng với sự tạo hình kem tạo ra sự đa dạng cho sản phẩm kem. Các
loại hương liệu thường sử dụng như vanilla, mùi cam, mùi sầu riêng, dâu, chocolate,
mùi cà phê… Chúng được trích ly từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng
hợp hóa học. Ngoài ra, trong sản xuất kem, người ta cũng có thể bổ sung thòt quả cắt
nhỏ, các loại hạt (hồ đào, hạnh nhân, phỉ, hạch, hồ trăn, đậu phộng, điều…), bột cacao,
dòch chocolate… Những nguyên liệu trên ngoài mục đích tạo hương còn giúp tăng giá trò
dinh dưỡng cho kem thành phẩm.
7) Chất màu:
Màu sắc tạo sự lôi cuốn hấp dẫn cho kem từ cái nhìn đầu tiên. Các nhóm sản
phẩm cần tạo màu là các sản phẩm kem có hương vò trái cây. Kem có hương vò trái cây
nào thì cần có màu của loại trái cây ấy, ví dụ như kem nho cần có màu nâu đỏ, kem sầu
riêng có màu vàng… Nhóm chất màu tự nhiên có độ bền màu kém hơn so với chất màu
tổng hợp trong điều kiện sản xuất công nghiệp. Việc sử dụng chất màu tuân theo quy
đònh sử dụng phụ gia ở mỗi quốc gia.
8) Nguyên liệu khác:
ƒ Nước và không khí: Nước có tác dụng tạo tinh thể đá, tạo độ cứng cần
thiết và tạo cảm giác mát lạnh khi sử dụng sản phẩm. Không khí giúp cho
sản phẩm có độ mềm, xốp.

Lớp HC04TP

Trang 3

Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

ƒ Acid: việc bổ sung acid hữu cơ như acid citric, acid tartric…ngoài việc tạo
độ chua thích hợp cho kem, còn có tác dụng ức chế sự phát triển của một
số vi sinh vật có trong sản phẩm.
ƒ Phụ gia chống vi sinh vật: thường sử dụng natri benzoat, tuy nhiên nhiều
nước trên thế giới không cho phép sử dụng phụ gia này.
ƒ Tinh bột: trong công thức kem của nhiều nước trên thế giới thường không
sử dụng, nhưng các nhà sản xuất kem của Việt Nam thường sử dụng tinh
bột bình thường hay tinh bột biến tính nhằm mục đích gia tăng độ kết dính
của khối kem.
II.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Lớp HC04TP

Trang 4


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Nguyên liệu phụ:
chất tạo nhũ, chất ổn
đònh màu, mùi…

Nguyên liệu chính:
Sữa, cream, bột sữa
gầy, syrup đường

Chuẩn bò

Phối trộn

Chuẩn bò

Đồng hóa
Thanh trùng
Ủ chín
Lạnh đông sơ bộ
Hộp /ly

Thùng

Rót hộp/ly

Đổ khuôn

Lạnh đông kết thúc

Lạnh đông trung gian

Xếp vào thùng

Que

Kem hộp/ly

Đặt que vào khuôn
kem
Lạnh đông kết thúc
Tháo khuôn
Tạo màng bao
chocolate

Bao bì
Thùng

Bao gói
Xếp vào thùng
Kem que

Lớp HC04TP

Trang 5


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

™ GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:
1) Chuẩn bò nguyên liệu
Nguyên liệu được đònh lượng theo đúng công thức phối trộn cho mỗi loại kem sản
xuất. Nguyên liệu khô được đem cân, nguyên liệu dạng lỏng có thể cân hay đo thể tích
để xác đònh hàm lượng cần sử dụng.

Đối với chất béo phải được gia nhiệt lên 35-50oC để dễ phối trộn.
2) Phối trộn
Nguyên liệu được đưa vào thiết bò phối trộn theo một trật tự nhất đònh, sử dụng
quá trình cơ học để làm nguyên liệu được đồng nhất. Sử dụng thiết bò phối trộn hình trụ
đứng với bộ phận điều nhiệt và cánh khuấy hoạt động ở tốc độ cao, nhiệt độ phối trộn
thường là 50-65oC.
Có thể kết hợp lọc và bài khí sau phối trộn nhằm mục đích tăng hiệu quả truyền
nhiệt, hỗ trợ quá trình đồng hóa và thanh trùng.

Lớp HC04TP

Trang 6


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 1: Hệ thống bồn phối trộn của Tetra Pak
3) Đồng hóa
Trong sản xuất kem, hỗn hợp nguyên liệu thường có chứa hàm lượng chất béo cao,
do vậy phải sử dụng quá trình đồng hóa nhằm làm giảm kích thước các hạt béo và phân
bố đều chúng trong hỗn hợp.
Ta sử dụng thiết bò đồng hóa hai cấp, áp suất dao động trong khoảng 140-250bar.
Hỗn hợp được gia nhiệt lên 65-75oC trước khi vào thiết bò đồng hóa.
Giai đoạn đồng hóa đầu tiên thường sử dụng 2/3 đến 3/4 áp lực tổng, kích thước
hạt phân tán sau đồng hóa là 10-12 microns.
Tác động của áp suất đến quá trình:

Hình 2: Tác nhân áp suất ảnh hưởng đến các hạt cầu béo trong hệ nhũ tương.

A) Mẫu tham khảo, 141-35 kg/cm2;
B) Không đồng hoá; C) 281-35 kg/cm 2 ; D) 35 kg/cm 2. ×800.
Lớp HC04TP

Trang 7


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

Kích thước

Tính chất, cảm quan

Chất tạo nhũ

Đồng hóa áp suất cao
Kích thước của các hạt cầu
béo phân tán nhỏ đến mức
tối đa (0.1-0.3 ìm)
Giúp ổn đònh bọt khí
và tạo sự trơn bóng bề mặt
kem.
Sự phân bố pha phân
tán trở nên đồng đều, cấu
trúc ổn đònh.
Giảm độ nhớt
Tránh hiện tượng kết
tinh đá.
Cần chất tạo nhũ nhiều hơn

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Đồng hóa áp suất thấp
Kích thước hạt cầu béo lớn
hơn, tùy theo yêu cầu sản
phẩm.
Bề mặt kem không ổn
đònh.
Sự phân bố không đồng
đều.

Yêu cầu chất tạo nhũ
không cao
Sự tan chảy
Không tác động đến sự tan Làm chậm sự tan chảy kem
chảy nhưng làm mất mát 1
lượng nhỏ chất béo.
Chi phí năng lượng
Tiêu tốn năng lượng nhiều. Tiết kiệm 1 phần năng
lượng
Áp suất
Áp suất cao từ 4000-30000 Áp suất thấp từ 500-2500
psi, tùy lượng béo trong
psi
khối trộn.
Khối kem sau pha trộn Đặc biệt đối với khối ít béo Đối với khối có hàm lượng
(pha phân tán ít) muốn tạo chất khô cao và nhiều béo,
sự đồng nhất hơn nữa thì bắt sản phẩm không đòi hỏi độ
buộc phải sử dụng phương đồng nhất tối đa thì có thể
pháp này.

áp dụng phương pháp này
cho đỡ tốn năng lượng.
Ứng dụng đối với sản phẩm
Đối tượng sản phẩm
Ứng dụng cho dòng sản
phẩm cao cấp, đòi hỏi chất có sự kết hợp pha phân tán
ở mức độ vừa phải.
lượng cảm quan sâu sắc.
Chi phí thiết bò
Cao, đòi hỏi độ kết cấu
Đòi hỏi ít hơn
vững chắc của thiết bò.
Chi phí vận hành
Cao
Thấp

Lớp HC04TP

Trang 8


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

4) Thanh trùng
Hỗn hợp nguyên liệu cần được thanh trùng để tiêu diệt hoặc ức chế hệ vi sinh vật
và enzyme, chế độ thanh trùng thường được chọn là 83-85oC trong 15 giây, hoặc thanh
trùng ở 63oC trong 30 phút.
Trong thực tế sản xuất 2 quá trình thanh trùng và đồng hóa thường được tiến hành

xen kẽ. Đầu tiên hỗn hợp nguyên liệu được dẫn vào thiết bò trao đổi nhiệt để hiệu chỉnh
nhiệt độ, sau đó được dẫn vào thiết bò đồng hóa, rồi lại được quay trở lại thiết bò trao
đổi nhiệt để thanh trùng và làm nguội.

Hình 2: Thiết bò thanh trùng HTST
5) chín
Nguyên liệu sau khi thanh trùng và đồng hóa được làm lạnh về 2-4oC, sau đó đem
đi ủ chín. Mục đích của quá trình này là làm cho hỗn hợp nguyên liệu đạt được một số
tính chất hóa lý cần thiết, chuẩn bò cho quá trình lạnh đông tiếp theo: các chất protein
sẽ được hydrate hóa hoàn toàn, một phần chất béo kết tinh, một số phân tử protein sẽ
hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc pha giữa các hạt cầu béo và pha liên tục. Kết quả làm cho
kem thu được sau quá trình lạnh đông sẽ có cấu trúc mòn và đồng nhất.
Quá trình ủ chín được thực hiện trong thiết bò vỏ áo trong 4-24 giờ, ở nhiệt độ 2o
4 C. Lớp vỏ áo bên ngoài có tác dụng làm lạnh và cách nhiệt, hạn chế sự tổn thất năng
lượng, bên trong thiết bò có cánh khuấy hoạt động liên tục, khuấy chậm và đều đặn.
Lớp HC04TP

Trang 9


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 3: Thiết bò ủ chín
6) Lạnh đông sơ bộ
Quá trình này có hai mục đích quan trọng:
Thổi một lượng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thể tích của
chúng.
Lạnh đông một phần nước trong hỗn hợp để tạo các tinh thể đá với kích thước thật

nhỏ và đồng nhất, đồng thời phân bố đều các tinh thể đá này trong hỗn hợp.
Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm mà lượng không khí thổi vào hỗn hợp là khác nhau.
Thông thường, thể tích hỗn hợp sau khi nạp không khí tăng từ 80-100%. Các bọt khí
thật mòn xuất hiện trong kem sẽ tạo nên cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm. Không khí
được sử dụng trong sản xuất kem cần được xử lý bởi hệ thống lọc nhằm loại các tạp
chất như bụi và vi sinh vật… nhằm đảm bảo chất lượng của kem thành phẩm.
Trong giai đoạn lạnh đông sơ bộ có khoảng 30-70% lượng nước kết tinh, tuỳ theo
phương pháp tạo hình kem mà người ta sẽ hiệu chỉnh tỷ lệ nước kết tinh ở giai đoạn này
cho phù hợp.
Sau quá trình lạnh đông sơ bộ ta thu được kem bán thành phẩm với cấu trúc rất
mềm và xốp. Tiếp theo tuỳ theo từng quá trình tạo hình sẽ thực hiện theo các phương
pháp khác nhau, sẽ được trình bày chi tiết ở phần giới thiệu thiết bò sản xuất.
III.
GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SẢN XUẤT
1) Thiết bò làm lạnh
Lạnh đông là hạ nhiệt độ của sản phẩm xuống dưới nhiệt độ kết tinh của nước
trong sản phẩm đó. Có 3 phương pháp làm lạnh đông chính là:
+ Lạnh đông bằng thiết bò hoạt động theo chu trình lạnh.
+ Lạnh đông bằng cách tiếp xúc với chất tải lạnh bằng kim loại.
+ Lạnh đông bằng cách nhúng trong khí nén lỏng.

Lớp HC04TP

Trang 10


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Trong công nghệ làm kem thì thiết bò hoạt động theo chu trình lạnh được sử dụng
phổ biến, Thiết bò này hoạt động theo chu trình lạnh gồm 4 giai đoạn:
+Giai đoạn 1: Tác nhân lạnh được máy nén khí nén dưới áp suất cao để hóa
lỏng.
+Giai đoạn 2: Tác nhân lạnh lỏng được cho qua thiết bò ngưng tụ để toả ẩn nhiệt
(ngưng tụ) ra môi trường bên ngoài (dàn nóng).
+Giai đoạn 3: Tác nhân lạnh lỏng sau khi đi qua thiết bò ngưng tụ được cho vào
van tiết lưu. Khi đi qua van tiết lưu, tác nhân lạnh lỏng bò giảm áp suất đột ngột,
bốc hơi.
+Giai đoạn 4: Tác nhân lạnh bốc hơi trong thiết bò bốc hơi. Vì quá trình này thu
nhiệt nên môi trường xung quanh thiết bò bốc hơi bò mất nhiệt lượng, giảm nhiệt
độ xuống.
Trong phương pháp lạnh đông bằng thiết bò hoạt động theo chu trình lạnh ta có 2
phương pháp lạnh đông kem thường được sử dụng là:
™ Lạnh đông gián đoạn: lạnh đông từng lượng hỗn hợp phối trộn tại một
thời điểm, liên tục tháo hỗn hợp kem ra. Thiết bò lạnh đông gián đoạn thì ít phức tạp
hơn so với thiết bò lạnh đông liên tục. Trong mỗi mẻ thực hiện quá trình lạnh đông thì
sản phẩm được đo lường, bổ sung màu, mùi và lạnh đông riêng biệt từng phần. Kiểu
lạnh đông này được chọn sử dụng khi sản xuất kem ở quy mô nhỏ hoặc thử nghiệm sản
xuất sản phẩm trong phòng thí nghiệm. Lạnh đông gián đoạn thì ít tốn kém chi phí lắp
đặt hơn lạnh đông liên tục và nó cho phép tạo ra những sản phẩm kem có mùi đặc biệt
với thể tích nhỏ, quá trình đóng gói được thực hiện thủ công. Lạnh đông gián đoạn
thông thường được thực hiện trong thiết bò hình trụ nằm ngang có sức chứa nguyên liệu
từ 15-40 lit. Nhiệt độ của môi chất làm lạnh thường được hạ xuống -23°C÷-29°C để
hình thành những tinh thể đá nhỏ, tuy nhiên các tinh thể đá tạo ra trong sản phẩm khi
thực hiện quá trình lạnh đông gián đoạn vẫn lớn hơn so với phương pháp lạnh đông liên
tục.
Lạnh đông gián đoạn thường được sử dụng cho mẻ kem có thể tích 2-40L, mỗi mẻ mất
15-20 phút để thực hiện quá trình lạnh đông.

Lớp HC04TP

Trang 11


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 4: Thiết bò lạnh đông sơ bộ hoạt động gián đoạn
™ Lạnh đông liên tục là phương pháp được phát triển gần đây, phương pháp
này có thể đạt được năng suất lên đến 150-3000L/h. Phương pháp này được áp dụng
cho sản xuất quy mô lớn. Phương thức vận hành: hỗn hợp kem được bơm liên tục vào
thiết bò lạnh đông hình tru, khí sẽ được cung cấp bởi máy nén. Nhiệt độ trung bình của
kem khi lạnh đông liên tục là khoảng -5°C khi nhiệt độ tác nhân lạnh của dàn bay hơi
ống xoắn -30°C, tại nhiệt độ này thì 40% tổng lượng nước trong kem bò đóng băng
Thiết bò lạnh đông liên tục Hoyer của tập đoàn Tetra Pak có dung tích hoạt động là
10l/h-4000l/h.
™ Thiết bò lạnh đơng Hoyer KF
1) Thiết bò Hoyer KF được cung cấp cho những nhà máy sản xuất kem trên quy
mô lớn, được tự động hóa và sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng cao. Thiết bò Hoyer
KF thì hoàn toàn khác các thiết bò lạnh đông khác ở các yếu tố cơ bản như: toàn bộ
thiết bò được làm bằng thép không rỉ, có gương quan sát để biết được quá trình lạnh
đông kết thúc, thép không rỉ chòu được sự va chạm và có thể dừng quá trình lạnh đông
một cách dễ dàng.
Mỗi loại model của thiết bò này đều có hệ thống điều khiển, vận hành khác
nhau. N-model được điều khiển bằng cách nhấn các nút điều khiển chính như: moto,
lạnh đông và bơm. Overrun control đạt được bằng cách thường xuyên duy trì áp lực
không khí ….
XC-model là một thiết bò lạnh đông hoạt động được điều khiển hoàn toàn tự

động. Ưu điểm của thiết bò này là: dễ dàng vận hành thiết bò, có màn hình vi tính thể
hiện đồ thò và các thông tin như: nhiệt độ và lưu lượng phối trộn, nhiệt độ của kem, lưu
lượng không khí, độ nhớt của kem…
Model
Hoyer KF 80
Hoyer KF 500N
Hoyer KF 500XC
Hoyer KF 1000N
Hoyer KF 1000N-2
Hoyer KF 1000XC
Hoyer KF 2000N
Hoyer KF 2000XC
Hoyer KF 3000XC
Hoyer KF 4000XC
Lớp HC04TP

Năng suất (l/h)
10-100
75-500
50-500
150-1000
100-1000
100-1000
350-2300
230-2300
300-3000
400-4000
Trang 12

Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

2) Thiết bò lạnh đông Hoyer Figus (gồm các model từ 200-600): là thiết bò hình
trụ được làm lạnh theo chiều dọc, bề mặt được mạ Cr. Một bơm piston dùng để đo
lượng hỗn hợp kem và lượng khí vào.

Model
Hoyer Figus 200
Hoyer Figus 300
Hoyer Figus 400
Hoyer Figus 600
Hoyer Figus 1200

Năng suất (l/h)
90-220
180-300
170-450
150-600
106-317

Trong sản xuất kem người ta sử dụng thiết bò lạnh đông có ống chảy (continous
ice cream barral freezer). Đây là thiết bò lạnh đông làm việc liên tục. Cấu tạo của thiết
bò lạnh dùng trong sản xuất kem như sau:

Lớp HC04TP

Trang 13

Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 5 : Mô hình cấu tạo của thiết bò lạnh đông sơ bộ
Nguyên lý hoạt động của nó giống như máy lạnh công nghiệp, tuy nhiên cấu tạo
của nó khác với máy lạnh công nghiệp. Điểm khác nhau chính là cơ cấu làm lạnh dạng
ống barrel freezer có cấu trúc như sau

Hình 6: Cấu trúc barrel freezer của máy lạnh đông sơ bộ
Đây là một ống dài có nhiều lớp. Trong đó có lớp cách nhiệt, lớp tải lạnh và
phần lõi chứa hỗn hợp nguyên liệu. Trong phần lõi này có cánh khuấy. Ở đầu ra cảu
ống còn có thêm dao cạo và các khe để đẩy kem ra ngoài. Thiết bò này làm việc ở chế
độ liên tục, thời gian để nguyên liệu chảy suốt đường ống khoảng 15-20 phút. Ống có
thể đóng băng khoảng 50-70% nước trong nguyên liệu. Hỗn hợp nguyên liệu khi đi vào
ống vừa được lạnh đông, vừa được khuấy trộn kó. Điều này làm cho các tinh thể đá rất
nhỏ, tạo nên độ xốp cho sản phẩm. Mặt khác, do nước trong sản phẩm chưa đóng băng
hết nên nguyên liệu ra khỏi thiết bò vẫn còn độ sệt, độ mềm nhất đònh. Vì vậy, thiết bò
này còn được gọi là thiết bò lạnh đông sơ bộ. Nguyên liệu ra khỏi thiết bò ở dạng paste,

Lớp HC04TP

Trang 14


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

sau đó nguyên liệu được phối trộn với mứt, trái cây miếng, đậu phộng, hạnh nhân… và
chuyển qua giai đoạn tạo hình.

Hình 7: Thiết bị lạnh đơng sơ bộ

Lớp HC04TP

Trang 15


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 8: Đầu ra của berrel freezer

Hình 9: sản phẩm dạng paste sau q trình lạnh đơng sơ bộ
2) Thiết bò làm cứng, tạo hình
Lớp HC04TP

Trang 16


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

™ Quá trình làm cứng:
Quá trình làm cứng tạo độ vững chắc cho cấu trúc kem và tạo hình cho sản phẩm.
Sản phẩm kem sau khi ra khỏi thiết bò lạnh đông sơ bộ có thể được chia thành hai

nhóm:
ƒ
Nhóm không cần làm cứng tạo hình: bao gồm kem hộp, kem tươi, cung
cấp cho các máy bán kem lưu động, kem cung cấp cho nhà hàng, nhà sản
xuất thức ăn để bổ sung vào sản phẩm của mình. Với nhóm sản phẩm này,
kem sau khi làm lạnh đông sơ bộ được rót trực tiếp vào hộp, bình chứa… để
trong kho lạnh hay vận chuyển trực tiếp đến nơi sử dụng.
ƒ
Nhóm cần làm cứng tạo hình: nhóm này gồm kem cây, các loại kem có
hình dáng, kem sau khi được làm lạnh đông sơ bộ sẽ được đưa vào máy làm
cứng tạo hình.
Làm cứng thực chất là quá trình kết tinh hoàn toàn nước trong sản phẩm, quá trình
này phải được thực hiện nhanh, tạo ra các tinh thể đá rất nhỏ; điều này làm cho kem có
cấu trúc cứng chắc nhưng vẫn có độ xốp khi sử dụng.
Nguyên liệu sau khi được làm lạnh đông sơ bộ được đưa qua hệ thống làm cứng.
Hệ thống này có bản chất như một máy lạnh, nhiệt độ giàn lạnh có thể đạt đến -80oC,
thời gian lưu của nguyên liệu không quá 2 phút. Môi chất lạnh thường sử dụng là NH3,
Nitơ lỏng hay đá khô CO2.

Hình : Nguyên lý hoạt động của cơ cấu làm cứng.
Nguyên liệu được vận chuyển trong các đường ống, môi chất lạnh hay không khí
lạnh được phun trực tiếp vào khoảng không gian giữa các ống. Cơ cấu tạo hình thường
được tích hợp cùng với cơ cấu làm cứng thành một hệ thiết bò. Có thể tạo hình rồi làm
cứng hoặc ngược lại.
Lớp HC04TP

Trang 17


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Tạo hình trước, làm cứng sau, cơ cấu làm cứng dạng băng tải: nguyên liệu sau
khi tạo hình được đặt lên băng tải, không khí lạnh được thổi trực tiếp vào hệ thống,
băng tải chuyển động đưa nguyên liệu vào buồng lạnh để làm cứng.

Hình 10: Cơ cấu làm cứng dạng băng tải
Tạo hình sau khi làm cứng, sử dụng hệ thống làm cứng dạng ống: nguyên liệu
được nạp vào các ống, hệ thống ống này được đặt trong buồng lạnh, không gian giữa
các ống cũng được thổi không khí lạnh với tốc độ cao. Tuy nhiên nguyên liệu không
tiếp xúc trực tiếp với chất tải lạnh, ngày nay người ta sử dụng môi chất lạnh bay hơi
trực tiếp ở phần không gian này, điều này giúp giảm tổn thất nhiệt và chi phí cho quạt
gió. Tuy nhiên cấu tạo của buồng làm cứng dạng này phức tạp hơn, đòi hỏi độ kín
nghiêm ngặt để tránh làm thoát môi chất lạnh.

Lớp HC04TP

Trang 18


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 11:Thiết bò dạng ống tunnel
™ Lợi ích của phương pháp làm cứng nhanh:
- Chất lượng tốt hơn.
- Cấu trúc kem mòn hơn.
- Ít bò ảnh hưởng khi bao gói bằng bìa cứng trong quá trình cất giữ và

phân phối.
- Tính ổn đònh kem tốt hơn trong các bao bì có kích thước và hình dáng .
- Chi phí nhân công và vận chuyển thấp hơn.
™ Các phương pháp làm cứng thông dụng:
9 Làm đông lạnh
9 Nhúng chìm
9 Khuôn kim loại (đóa, tấm)
9 Đối lưu không khí
9 Kết hợp khuôn kim loại và đối lưu không khí
a) Làm cứng bằng phương pháp lạnh đông:
¾ Ưu điểm:
- Thời gian lưu giữ kem ngắn
- Cấu trúc bề mặt kem rất mòn
- Chất lượng toàn bộ sản phẩm tốt hơn
¾ Nhược điểm:
- Tốn chi phí
Lớp HC04TP

Trang 19


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

- Quy trình yêu cầu khu vực sx rất tốn kém
- Các bộ phận máy móc phải đảm bảo vệ sinh

Hình : Làm cứng bằng phương pháp lạnh đông (cryogenic hardening)
b) Làm cứng bằng phương pháp nhúng chìm:

¾ Ưu điểm:
- Phương pháp tốt nhất để làm sản phẩm dạng que
- Thời gian lưu giữ sản phẩm ngắn nhất
- Tốc độ sản xuất nhanh với mức độ tự động hóa cao
- Chất lượng sản phẩm cao
- Quá trình truyền nhiệt hiệu quả cao
¾ Nhược điểm
- Qui trình hệ thống đơn lẻ
- Yêu cầu khu vực sản xuất tốn kém
- Yêu cầu thiết bò phải đảm bảo vệ sinh
- Một vài bộ phận thiết bò thải nước thừa nhiều
- Sự hao hụt sản phẩm trong quá trình sản xuất tương đối cao
- Chi phí cho từng bộ phận sản xuất cao

Lớp HC04TP

Trang 20


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 12: thiết bò làm cứng bằng phương pháp nhúng chìm
c) Làm cứng trong khuôn:
¾ Ưu điểm
- Sản xuất sản phẩm có dạng hình vuông hay hình chữ nhật
- Thời gian lưu giứ sản phẩm ngắn nhất
- Quá trình truyền nhiệt hiệu quả
- Yêu cầu khoảng không gian nhỏ với chi phí sản xuất ít tốn kém

- Sự tổn thất trong qua trình làm cứng rất ít
¾ Nhược điểm:
- Khoảng 5% sản phẩm có hình dạng không đồng đều
- Tốn chi phí cho những sản phẩm không được làm cứng
- Sản phẩm bò ảnh hưởng khi không được rót đầy
- Yêu cầu nhiệt độ làm đông thấp

Hình 13: thiết bò làm cứng dạng tấm (plate)
Lớp HC04TP

Trang 21


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

d) Làm cứng trong pallet với luồng không khí lạnh:
¾ Ưu điểm:
- Đơn giản về máy móc so vối các phương pháp đối lưu không khí khác
- Đầu tư chi phí thấp
- Kích thước bao gói đa dạng
- Chi phí bảo dưỡng máy thấp
¾ Nhược điểm:
- Hiệu quả làm cứng thấp
- Yêu cầu theo dõi nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng sản phẩm
- Chi phí nhân công cao
- Sự hao hụt sản phẩm cao
- Hình dạng đóng gói không đẹp

Hình 14 : Thiết bò làm cứng trong pallet với luồng không khí lạnh.
e) Làm cứng bằng dây chuyền xoắn ốc:
¾ Ưu điểm:
- Máy móc đơn giản hơn so với phương pháp đối lưu không khí tự động
- khác
- Hiệu qua ûlàm cứng cao vơí các thông số cài trước
- Đầu tư vốn từ thấp tới vừa phải
- Làm cứng đồng thời các sản phẩm có kích cỡ khác nhau
- Sự hao hụt sản phẩm thấp
- Kích thước có sẵn trong hệ thống từ 250GPH
¾ Nhược điểm:
- Dây đai chở sản phẩm giới hạn 10lbs/ft
Lớp HC04TP

Trang 22


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

- Quạt sử dụng yêu cầu năng lượng cao
- Khó khăn trong quá trình đóng gói tự động khi năng suất cao
- Chi phí bảo dưỡng cao( chi phí dây đai =35% tổng chi phí máy)

Hình 15: thiết bò làm cứng bằng dây chuyền xoắn ốc.
f) Làm cứng bằng phương pháp sử dụng các khay giữa chuỗi liên tục
(Tray between continuos chain):
¾ Ưu điểm:
- Thiết bò đơn giản nhất so với thiết bò làm cứng bằng phương pháp làm

cứng bằng đối lưu không khí sản phẩm loại khay
- Sự di chuyển dòng đôi giúp quá trình làm cứng hiệu quả hơn
- Chi phí đầu tư vừa phải
- Làm cứng đồng thời các sản phẩm kích thươc khác nhau
- Sự tổn thất trong qua trình làm cứng rất ít
- Hệ thống không khí hoạt động hiệu quả nên tiết kiệm năng lượng và
giảm chi phí
- Hệ thống nhỏ 250GPH
¾ Nhược điểm:
- Tốc độ vật liệu:2500GPH
- Không thích hợp cho sản xuất đồng thời nhiều dây chuyền
- Chi phí bảo dưỡng cao hơn so vơí phương pháp tray/transport type
systems

Lớp HC04TP

Trang 23


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 16: Thiết bò làm cứng Tray between continuos chain
g) Làm cứng bằng phương pháp thời gian lưu biến đổi Varible
Retention Time(VRT)
¾ Ưu điểm:
- Cho phép thay đổi thời gian lưu sản phẩm với hệ thống có kích thước
khác nhau
- Dễ dàng hoạt động với các dây chuyền tự động

- Làm cứng đồng thời các sản phẩm kích thươc khác nhau
- Tôc độ sản xuất cao (trên 10000 GPH)
¾ Nhược điểm:
- Chi phí cho các khay cao
- Chương trình vận hành phức tạp
- Yêu cầu áp suất cao, không thay đổi, năng lượng cao
- Hệ thống kích thươc nhỏ khoảng 1500GPH
- Chi phí bảo dưỡng cao

Lớp HC04TP

Trang 24


Quy trình và thiết bò sản xuất kem

GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn

Hình 17: Thiết bò làm cứng VRT
h) Làm cứng bằng cách vận chuyển nhiều khay:
¾ Ưu điểm:
- Hệ thống không khí dòng đôi giúp làm cứng tốt hơn
- Chi phí baỏ trì thấp với thơì gian sử dụng lâu (trên 30 năm)
- Hệ thống không khí hiệu quả giảm chi phí và năng lượng
- Làm cứng đồng thời các sản phẩm kích thươc khác nhau
- Thiết bò đơn giản nhất so với thiết bò làm cứng bằng phương pháp đối
lưu không khí sản phẩm loại khay
- Chi phí đầu tư vừa phải
- Hệ thống 10000GPH
¾ Nhược điểm:

- Hệ thống phức tạp hơn so với
- Hệ thống dây đai xoắn
- Hệ thống nhỏ nhất 750GPH

Lớp HC04TP

Trang 25