BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ NHIỆT THỰC PHẨM CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG BẰNG HƠI NƯỚC NHÓM: NHÓM 5 LỚP : 53-CNTP3 GVHD : KHỔNG MINH TRƯỞNG Năm học: 2014- 2015 1 MỤC LỤC: I. Phần mở đầu: 3 II. Công nghệ tiệt trùng trong sản xuất sữa tiệt trùng UHT: 2.1. Quá trình tiệt trùng UHT trong sản xuất sữa: 3 2.2. Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng UHT: 4 2.3 Phương pháp tiệt trùng UHT : 5 III. Thiết bị tiệt trùng UHT dạng bản mỏng: 3.1 Cấu tạo: 6 3.2 Nguyên tắc hoạt động : 7 IV Kết luận: 9 TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh sách hình: Hình 3.1: Cấu tạo thiết bị tiệt trùng dạng bảng mỏng 7 Hình 3.2 : Dòng chảy của lưu chất trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 7 Hình 3.3: Sơ đồ quy trình tiệt trùng sữa bằng phương pháp trực tiếp 8 Hình 3.4: Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tiết trùng bằng phương pháp gián tiếp 9 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 5: 1. BÙI VĂN NAM 53130991 2. VÕ VĂN HẬU 53130485 3. NGUYỄN GIA PHONG 53131282 4. TRẦN NGỌC TRỌNG 53131855 5. ĐẬU NGỌC HIẾU 53130547 2 I. Phần mở đầu: - Nhiều loài VSV khác nhau được tìm thấy trong thực phẩm và nguyên liệu chế biến thực phẩm có khả năng sinh tổng hợp độc tố và gây bệnh. Nếu thực phẩm bị nhiễm nhóm VSV này thì có thể gây ngộ độc cho người sử dụng. Đứng từ góc độ VSATTP thì đây là nhóm VSV có hại và chúng ta cần phải áp dụng những giải pháp kỹ thuật trong quy trình sản xuất để chúng không bị nhiễm vào thực phẩm. - Tiệt trùng là quá trình tiêu diệt toàn bộ VSV ( ở dạng TB sinh dưỡng hoặc bào tử) và ức chế không thuận nghịch các enzyme trong thực phẩm. Sau quá trình tiệt trùng, sản phẩm sẽ trở thành vô trùng. Như vậy quá trình tiệt trùng không những đảm bảo cho thực phẩm an toàn về mặt vệ sinh mà còn kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm, giúp ổn định các chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm sau 1 thời gian dài sau sản xuất. II. Công nghệ tiệt trùng trong sản xuất sữa tiệt trùng UHT: 2.1. Quá trình tiệt trùng UHT (untra high- temperature) trong sản xuất sữa: - Sữa có thể được tiết trùng để trở thành thực phẩm vô trùng công nghiệp với nhiệt độ vượt quá 100 o C và đóng gói trong những bao bì kín. UHT là phương pháp tiệt trùng trước khi bao gói sản phẩm sau đó sữa sẽ được rót vào trong bao bì đã được vô trùng trước trong điều kiện khí quyển vô trùng. Sữa được sản xuất theo cách này nhiệt độ có thể vượt quá 135 0 C, thời gian giử nhiệt được rút ngắn lại(3-5s) và dòng sản phẩm được hoạt động liên tục. - Một số sản phẩm trong quy trình sản xuất có sử dụng phương pháp tiệt trùng UHT như: sản phẩm dạng lỏng từ sữa, nước trái cây … 3 2.2. Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng UHT:  Thuyết minh quy trình: - Công nghệ tiệt trùng UHT (ultra high temperature) xử lý sữa tươi ở nhiệt độ cao (từ 135-140 o C) trong thời gian rất ngắn (từ 2 đến 5 giây) rồi làm lạnh ngay xuống 20- 25 o C. Quá trình sản xuất được thực hiện trên dây chuyền tự động hóa cao, an toàn và tiệt trùng. Nhờ đó, sản phẩm tươi ngon trong 6 tháng mà không cần trữ lạnh hay dùng chất bảo quản. -Yêu cầu nguyên liệu: Sữa bò tươi được lấy từ những con bò khỏe mạnh làm lạnh xuống 4 – 6 o C, không chứa vi khuẩn gây bệnh, có mùi vị tự nhiên, không có mùi lạ, không có chất kháng sinh. -Công đoạn Chuẩn hóa: là quá trình hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa. Quá trình được thực hiện trên các thiết bị tự động gồm thiết bị ly tâm và bộ phận phối trộn. - Công đoạn Bài khí: là quá trình “đuổi” bớt chất khí trong sữa vì khí làm thể tích 4 sữa không chính xác, gây giảm hiệu quả truyền nhiệt và giảm độ chính xác trong tiêu chuẩn hóa sữa. - Công đoạn Đồng hóa: Là quá trình làm giảm kích thước của các cầu mỡ, giúp chúng phân bố đều trong sữa từ đó ổn định được hệ nhũ tương giúp cho sữa được đồng nhất, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực. - Công đoạn Tiệt trùng: Tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh vật (bao gồm toàn bộ các vi sinh vật gây bệnh và không gây bệnh) và vô hoạt không thuận nghịch các enzym có trong thực phẩm. Các phương pháp tiệt trùng bao gồm: + Phương pháp gia nhiệt gián tiếp: Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng. + Phương pháp trực tiếp: Sữa sau quá trình chuẩn hóa có nhiệt độ 4 o C từ thùng cân bằng đi qua bơm vào ngăn hoàn nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng khung bản và được nâng nhiệt độ lên 80 o C. Áp suất của sữa được nâng lên 4 bar bằng bơm và đi qua vòi phun. Hơi nóng nâng nhiệt độ của sữa lên khoảng 140 o C (với áp suất 4 bar sẽ ngăn không làm cho sữa bị sôi) và giữ ở nhiệt độ này vài giây ở ống lưu nhiệt. - Công đoạn Rót sản phẩm: Trước khi rót sữa phải kiểm tra các tiêu chuẩn hoá lý, tiêu chuẩn cảm quan. Việc rót sản phẩm được tiến hành trong các hệ thống chuyên dùng với điều kiện vô trùng, có thể là dây chuyền tự động công suất lớn. 2.3 Phương pháp tiệt trùng UHT : - Gồm có hai phương pháp chính: phương pháp gia nhiệt trực tiếp và gia nhiệt gián tiếp:  Hệ thống gia nhiệt trực tiếp: - Sản phẩm sẽ được gia nhiệt bằng cách tiếp xúc trực tiếp với hơi nước vô trùng. - Ưu điểm của phương pháp này là sản phẩm sẽ được đạt được nhiệt độ cao trong thời gian ngắn. Có thể gia nhiệt trực tiếp bằng hai phương pháp: + Sử dụng vòi phun hơi nước để đưa hơi nước áp suất cao vào chất lỏng đã được gia nhiệt trước để nhiệt độ sản phẩm tăng lên một cách nhanh chóng. Sau giai đoạn giữ nhiệt,sản phẩm sẽ được làm lạnh nhanh trong chân không để loại bỏ nước tương đương với lượng hơi nước đã sử dụng.Với phương pháp này,sản phẩm được gia nhiệt và làm lạnh nhanh và loại được hơi nước.Tuy nhiên, phương pháp này chỉ phù hợp với một số sản phẩm.Vì phương pháp này tiêu hao năng lượng khá lớn, mặt khác sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với thiết bị ở nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm. + Dòng sản phẩm sẽ được bơm vào buồng chứa hơi nước áp suất cao bằng vòi. Điểm nổi bật của hệ thống này là lượng hơi nước lớn còn thể tích dòng sản phẩm nhỏ được phân bố trên một diện tích bề mặt lớn của sản phẩm. Nhiệt độ sản phẩm được kiểm soát chính xác thông qua áp suất. Bên cạnh đó, giai đoạn giữ nhiệt sẽ được thực hiện bằng việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng hoặc dạng ống.Tiếp theo sản phẩm sẽ được làm lạnh nhanh trong buồng chân không. Ưu điểm của phương pháp này là sản phẩm được gia nhiệt và làm lạnh nhanh chóng, quá trình trao đổi nhiệt xảy ra đồng đều trong dòng sản phẩm, thích hợp cho cả sản phẩm có độ nhớt thấp và cao. 5  Hệ thống gia nhiệt gián tiếp: - Với phương pháp này, thiết bị gia nhiệt và sản phẩm không tiếp xúc trực tiếp với nhau, cách nhau bởi các thiết bị tiếp xúc bề mặt. Có nhiều kiểu trao đổi nhiệt được áp dụng: thiết bị dạng bản mỏng, dạng ống. - Phương pháp này giúp tiết kiệm được không gian tầng, dễ dàng kiểm tra và có khả năng tái sinh. Thiết bị dạng ống gồm có kiểu ống bọc, kiểu ống xoắn, kiểu ống lồng ống, nhiều ống. Tất cả những thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống không được bịt kín như thiết bị dạng bản mỏng.Nên nó có thể chịu được áp suất cao, do đó tốc độ dòng chảy sẽ cao hơn và nhiệt độ đạt được cao hơn.Nên trao đổi nhiệt diễn ra đồng đều hơn nhưng khó kiểm tra.  Ưu, nhược điểm của phương pháp tiệt trùng UHT: - Ưu điểm: +Sản phẩm đạt chất lượng cao: tiêu diệt được vi sinh vật bằng cách gia nhiệt và làm lạnh nhanh giúp bảo vệ những chỉ tiêu chất lượng và cảm quan của thực phẩm. +Kéo dài thời gian bảo quản:tối thiểu là 6 tháng ở điều kiện thường - Nhược điểm: +Thiết bị tiệt trùng:phức tạp và đòi hỏi nhà máy phải duy trì bầu khí quyển vô trùng giữa khâu chế biến và đóng gói sản phẩm. +Phương pháp này đòi hỏi kĩ năng vận hành cao và quá trình tiệt trùng phải được duy trì cho đến khi sản phẩm được đóng gói trong bao bì vô trùng. + Đối với những sản phẩm dạng dạng rắn, kích thước các hạt lớn thì quá trình tiệt trùng sẽ diễn ra không đồng đều làm cho bề mặt sản phẩm sẽ được truyền nhiệt cao hơn so với những vùng khác của sản phẩm làm cho thực phẩm bị thay đổi chỉ tiêu chất lượng và cảm quan. + Nhiệt độ tiệt trùng quá cao có thể làm cho lipit bị ôi hóa, protein bị biến tính gây đông tụ sữa làm giảm chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm. III. Thiết bị tiệt trùng UHT dạng bản mỏng: 3.1 Cấu tạo: - Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằng thép không rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ có 4 lỗ tại 4 góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. 6 Hình 3.1: Cấu tạo thiết bị tiệt trùng dạng bảng mỏng - Khi ghép các tấm bảng mỏng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành nên những hệ thống đường vào và ra cho mẫu khảo sát và chất tải nhiệt. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các nhà tổ chức sẽ bố trí hệ thống những đường dẫn thích hợp Ưu điểm: - Đảm bảo được hệ số truyền nhiệt cao - Thiệt bị gọn nhẹ - Làm việc đáng tin cậy, không bị rò rỉ, kết hợp giữa 2 yếu tố lắp đặt và bảo dưỡng. Hình 3.2 : Dòng chảy của lưu chất trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 3.2 Nguyên tắc hoạt động : Quá trình tiệt trùng sữa bằng phương pháp UHT có thể thực hiện theo 2 phương pháp: + Phương pháp tiệt trùng trực tiếp. + Phương pháp tiệt trùng gián tiếp. 7 -Nguyên tắc hoạt động của phương pháp tiệt trùng trực tiếp: Sơ đồ quy trình: Hình 3.3: Sơ đồ quy trình tiệt trùng sữa bằng phương pháp trực tiếp Thuyết minh quy trình: - Quá trình tiệt trùng được tiến hành trực tiếp bằng hơi kết hợp với thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản. Theo sơ đồ này, sữa có nhiệt độ 4 0 C từ thùng cân bằng 1 đi qua bơm 2 vào ngăn hoàn nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bảng 3 và được nâng nhiệt độ lên 80 0 C. Áp suất của sữa được nâng lên 4 bar bằng bơm 4 và đi qua injector 5. Hơi nóng nâng nhiệt độ của sữa lên khoảng140 0 C (với áp suất 4 bar sẽ ngăn không làm sữa bị sôi) và giữ nhiệt độ này vài giây ở ống lưu nhiệt 6. Quá trình làm lạnh nhanh xảy ra ở tháp 7, ở đó độ chân không được điều chỉnh bởi bơm 8 sao cho lượng hơi nước bốc đi cân bằng với lượng hơi nước đã dùng để tiệt trùng. Sữa được đưa sang thiết bị đồng hóa vô trùng 10 bằng bơm ly tâm 9. Sau khi đồng hóa, sữa được làm lạnh đến 20 0 C trong thiết bị trao đổi nhiệt 3 và đưa đến máy rót vô trùng hoặc đến thùng tạm chứa trung gian 11 chờ rót. - Nước lạnh dùng cho ngưng tụ chuyển từ thùng cân bằng 1b, sau khi ra khỏi tháp bốc hơi 7 được dùng như tác nhân gia nhiệt sau khi ra khỏi injector. 8 Nguyên tắc hoạt động của phương pháp tiệt trùng gián tiếp: Sơ đồ quy trình: Hình 3.4: Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tiết trùng bằng phương pháp gián tiếp Thuyết minh quy trình: - Sữa có nhiệt độ 4 0 C được bơm từ thùng tạm chứa vào thùng cân bằng 1 và từ thùng này qua bơm 2 sẽ đưa vào ngăn hoàn nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bảng 3 và được nâng nhiệt độ lên khoảng 75 0 C do hấp thụ nhiệt của sữa tiệt trùng đi ra. Từ đó sữa được đưa qua thiết bị đồng hóa với áp suất 180-250 bar. Tiếp đó sữa được đưa qua ngăn tiệt trùng của thiết bị 3 và đạt 137 0 C, giữ ở nhiệt độ này trong vài giây trong ống lưu nhiệt 6. Injector 5 dùng để điều chỉnh lượng nước nóng và nhiệt độ của nó. Sữa được làm lạnh bằng cách trao đổi nhiệt với nước và với sữa lạnh đi vào kết quả làm giảm nhiệt độ sữa tiệt trùng xuống 20 0 C. Cuối cùng sữa được đưa đến bồn chờ rót vô trùng. IV Kết luận: Tiệt trùng là một trong những khâu quan trọng nhất của quá trình chế biến thực phẩm nói chung và trong chế biến sữa nói riêng, tạo cho sữa giữ nguyên hương vị và giá trị dinh dưỡng, kéo dài thời hạn sử dụng. Tuy nhiên, yêu cầu thông thường là nhiệt độ tiệt trùng phải đủ để đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật có hại và vi trùng gây bệnh mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng và mùi vị sản phẩm. Công nghệ tiệt trùng UHT được xem là phát minh quan trọng nhất trong ngành chế biến thực phẩm của thế kỷ 20, giúp hàng tỳ người tiêu dùng trên khắp thế giới có cơ hội tiếp cận với sản phẩm sữa an toàn và chất lượng cao. 9 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1. http://www.cesti.gov.vn/kiot-cong-nghe/cong-nghe-san-xuat-sua-tiet-trung- uht.html 2. http://text.123doc.org/document/293714-cong-nghe-san-xuat-sua-tiet- trung.htm 3. http://khotailieu.com/luan-van-do-an-bao-cao/khoa-hoc-tu-nhien/sinh-hoc/tim- hieu-thiet-bi-tiet-trung-sua-bang-phuong-phap-uht-dang-ban-mong.html 10 . HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ NHIỆT THỰC PHẨM CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG BẰNG HƠI NƯỚC NHÓM: NHÓM 5 LỚP : 53-CNTP3 GVHD : KHỔNG MINH TRƯỞNG Năm. tiệt trùng trong sản xuất sữa tiệt trùng UHT: 2.1. Quá trình tiệt trùng UHT trong sản xuất sữa: 3 2.2. Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng UHT: 4 2.3 Phương pháp tiệt trùng UHT : 5 III. Thiết bị. bằng với lượng hơi nước đã dùng để tiệt trùng. Sữa được đưa sang thiết bị đồng hóa vô trùng 10 bằng bơm ly tâm 9. Sau khi đồng hóa, sữa được làm lạnh đến 20 0 C trong thiết bị trao đổi nhiệt