Đề tài Sản xuất kẹo caramel

TỔNG QUAN VỀ KẸO CARAMEL (KẸO CỨNG) Khái niệm về kẹo cứng Kẹo cứng là một thể ở trạng thái vô định hình, cứng, dòn và trong suốt không bị kết tinh sau khi nấu hỗn hợp dịch đường với mật tinh bột đến độ ẩm từ 1 ÷ 3%. Phân loại kẹo cứng Có thể chia làm hai loại: Kẹo cứng có nhân. Kẹo cứng không nhân. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT KẸO Nước Kiểm soát số lượng và chất lượng nước sử dụng trong kẹo là bước đầu tiên để đảm bảo chất lượng của sản phẩm sau cùng. Là thành phần để hòa tan đường do đó khối lượng nước phải được tính toán một cách chính xác đủ để hòa tan đường nhằm tránh lãng phí trong việc bốc hơi nước trở lại trong quá trình cô đặc kẹo sau này. Tính chất của nước có thể ảnh hưởng trong suốt quá trình sản xuất kẹo: Nước nhiễm axit sẽ không kiểm soát được tỉ lệ đường khử và sự thay đổi màu trong suốt quá trình nấu. Nước cứng làm giảm độ hòa tan của đường saccharose và hiệu quả truyền nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt. Bảng 1: Các chỉ tiêu hóa lý của nước trong sản xuất kẹo Tên chất Hàm lượng (mg/l) Amoniac (NH3) < 5,0 Nitrit ( -NO2) 0,0 Muối ăn (NaCl) 70,0 ¸100,0 Chì (Pb) < 0,1 Chất hữu cơ 0,5 ¸2,0 Đồng (Cu) 3,0 Kẽm (Zn) 5,0 Sắt (Fe) 0,3 ¸0,5 Asen (As) < 0,05 Flo (F) 0,7 Iot (I) 5,0 ¸ 7,0 mg/l Chất tạo vị ngọt Chất tạo vị ngọt là thành phần chủ yếu của bất kì loại kẹo nào. Tùy vào tập tục, tập quán hay sở thích của người tiêu dùng mà người ta sử dụng nhiều loại chất tạo ngọt khác nhau. Đường saccharose Đường saccharose rất phổ biến trong tự nhiên, có nhiều trong mía, củ cải đường hay trái thốt nốt, tồn tại dưới dạng tinh thể đôi khi cũng có thể tồn tại dưới dạng vô định hình nhưng không bền. Saccharose có công thức phân tử là: C12H22O11. Khối lượng phân tử: M = 324 đvC. Khối lượng riêng: d = 1,5879 g/cm3. Saccharose có đặc tính quang học. Saccharose trong môi trường axit, đặc biệt là ở nhiệt độ cao rất dễ bị thủy phân cho ra glucose và fructose. Hiện tượng này gọi là sự nghịch đảo đường. Đường saccharose có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao =185oC. Thông thường saccharose ít hút ẩm nhưng khi đun nóng ở nhiệt độ cao (khoảng từ 130oC ) thì lại có khả năng hút ẩm mạnh, còn đến 160oC thì bắt đầu cho phản ứng caramel hóa. Saccharose tan tốt trong nước. Độ hòa tan ở 25oC là 2,04 Kg/Kg nước, đồng thời độ hòa tan này tăng theo nhiệt độ. Độ ngọt của saccharose trong dung dịch phụ thuộc vào sự có mặt của các chất khác và điều kiện môi trường như độ pH, độ nhớt, và hàm lượng NaCl… Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng đường kính loại 1 dùng trong sản xuất kẹo [2] Chỉ tiêu Yêu cầu Hàm lượng Saccharose ³ 99,62% Ẩm £ 0,07% Đường khử ≤ 0,10% Hàm lượng tro £ 0,07% Màu sắc Trắng tinh Đường nghịch đảo Đường nghịch đảo là hỗn hợp đường glucose và fructose sinh ra từ sự thủy phân của saccharose theo phương trình sau: Ngày nay đường nghịch đảo không còn được sử dụng làm nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất kẹo, tuy nhiên luôn luôn có một quá trình chuyển hóa sinh ra trong quá trình nấu kẹo. Để sản xuất được kẹo có giá trị cảm quan tốt thì cần hạn chế càng nhiều càng tốt lượng đường nghịch đảo phát sinh này (có thể hạn chế lượng đường nghịch đảo bằng cách tăng độ pH ≥ 6 và giảm nhiệt độ). Đường nha Đường nha (glucose syrups) đã được sử dụng như một nguyên liệu chính trong công nghiệp sản xuất kẹo. Đường nha là sản phẩm của quá trình thủy phân không hoàn toàn tinh bột. Thành phần đường nha gồm Glucose Công thức cấu tạo glucose: C6H12O6. Glucose là đường khử trong mạch nha tồn tại dưới dạng vô định hình. Glucose ít hút ẩm nhưng sau khi được gia nhiệt thì khả năng hút ẩm tăng lên, đặc biệt là khi nó đạt tới nhiệt độ tới hạn (135oC). Thông thường hàm lượng glucose trong mạch nha là 25 ¸ 30%. Maltose Công thức phân tử : C12H22O11. Maltose cũng là đường khử thuộc loại disaccharide. Khi hòa tan vào nước tạo ra dung dịch có tính nhớt. Maltose ít hút nước nhưng khi được đun nóng đến 90 ¸ 100oC thì bắt đầu bị thủy phân và hút nước, khi nhiệt độ đạt tới 102 ¸ 103oC thì quá trình thủy phân diễn ra mãnh liệt và hút nước rất mạnh. Trong mạch nha thì hàm lượng maltose vào khoảng 10 ¸15%. Dextrin Dextrin thuộc loại polysaccharide, không có vị ngọt, có khối lượng phân tử lớn nên dextrin có độ nhớt cao và tính dính. Dextrin có khả năng tạo keo tốt. Trong mạch nha hàm lượng dextrin vào khoảng 35 ¸ 40%. Đặc điểm Đường nha thường dễ bị lên men tạo ra vị chua và mùi rượu. Để tránh tình trạng này người ta thường cô đặc đường nha cho đến nồng độ chất khô khoảng 80%, nếu để nồng độ chất khô cao hơn thì rất khó cô đặc đồng thời cũng khó sử dụng khi lấy đường nha ra khỏi bao bì. Đường nha cũng có thể được phân ra làm 2 nhóm: Nhóm ngọt có chỉ số DE cao bao gồm nhiều maltose, fructose, glucose nên kẹo dễ hút ẩm. Nhóm không ngọt có chỉ số DE thấp, nghĩa là hàm lượng dextrin cao nên kẹo có tính keo, truyền nhiệt kém. Isomalt Isomalt được sử dụng để thay thế cho saccharose. Nó là hỗn hợp của α –D- gluco pyranosyl-1,6-sorbitol và α –D –gluco pyranosyl-1,6-mannitol. Isomalt có tính chất tương tự như saccharose nhưng nó có một số ưu điểm sau: Có năng lượng thấp gần một nửa so với saccharose. Ít chịu tác động của men tiêu hóa. Có nhiệt độ hòa tan âm nên tạo cảm giác mát lạnh khi kẹo tan trong miệng, đồng thời ít ảnh hưởng đến các hương vị khác. Do khó bị phân hủy ở nhiệt độ cao, vì vậy sản phẩm có màu sáng hơn so với sử dụng saccharose. Do không hút nước ngay cả sau khi được đun nóng, vì vậy sản phẩm làm ra có thể bảo quản lâu hơn. Chất tạo vị chua Các axit hữu cơ thường được sử dụng làm chất điều vị cho các loại kẹo trái cây. Tuy nhiên khi sử dụng axit sẽ làm tăng lượng đường nghịch đảo trong kẹo. Để hạn chế sự nghịch đảo đường này cần hạn chế thời gian tiếp xúc của axit với đường ở nhiệt độ cao. Hương liệu Mùi thơm của kẹo được hình thành từ mùi thơm bản thân các nguyên liệu có trong kẹo, mùi từ sản phẩm của các phản ứng xảy ra trong quá trình nấu kẹo và mùi hương liệu đưa vào. Hương liệu có thể tồn tại dưới dạng lỏng, bột hay tinh thể. Hương liệu có các dạng mùi thơm khác nhau mà con người ưa thích. Hương liệu dùng cho sản xuất kẹo là những hợp chất ester, andehyt, rượu… Lượng hương liệu đưa vào trong kẹo phải vừa phải. Nếu cho quá nhiều hương liệu thì khi ăn kẹo ta sẽ có cảm giác xốc mũi, khó chịu, mất cảm giác hài hòa, êm dịu của hương thơm; còn nếu cho quá ít hương liệu thì hương thơm không đủ, không đạt hiệu quả cần có. Một đặc điểm cần lưu ý là các hương liệu phần lớn là các chất dễ bay hơi nên cần sử dụng các chất định hương để cố định các thành phần của hương liệu làm cho hương liệu được phân bố đều trong kẹo. Màu thực phẩm Trong sản xuất, người ta có thể nhuộm màu cho thực phẩm bằng cách sử dụng màu tự nhiên hay màu tổng hợp. Tuy nhiên dù sử dụng loại màu nào thì cũng phải đảm bảo không gây ngộ đôïc cho người; sau đó mới quan tâm đến màu sắc, độ tan, độ bền màu và các phản ứng biến màu khác. Màu tự nhiên thường không gây hại cho cơ thể người, tuy nhiên chúng lại thường không bền màu và có độ pH ổn định khác nhau, chúng dễ dàng bị oxy hóa và biến màu. Các chất màu tổng hợp thường không gây ngộ độc cấp tính mà có tác dụng tích lũy lâu dài cho nên việc ngộ độc thực phẩm rất khó phát hiện và điều trị. Các chất phụ gia khác Khi nấu dung dịch đường có nồng độ cao, trong thiết bị chân không dễ có hiện tượng tạo bọt nhiều trên bề mặt, làm tổn thất sản phẩm. Người ta có thể dùng dầu thực vật để giảm sức căng bề mặt hay phá bọt. Các chất phụ gia dùng trong bảo quản bánh kẹo thường được dùng bao gồm các chất kháng vi sinh vật (chất bảo quản) như axit sorbic (chống mốc), axit benzoic và các muối. Người ta cũng có thể sử dụng các muối sunfit (NaHSO3, Na2SO3) vừa có tác dụng tẩy trắng và lại vừa có thể loại trừ SO2 dư trong khi đun nóng. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TRONG SẢN XUẤT KẸO CỨNG Sơ đồ quy trình công nghệ Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất kẹo cứng bằng phương pháp nấu chân không Đường đã tách tạp chất Mật tinh bột Nước Phối trộn Làm nguội 1 Lăn Vuốt Tạo hình Acid thực phẩm Kẹo đầu đuôi Tinh dầu Phẩm màu Làm nguội 2 Chọn kẹo Bao gói Nấu hòa tan Lọc Cặn Cô đặc chân không Sản phẩm Kẹo đầu đuôi Hình 1: Quy trình công nghệ sản xuất kẹo cứng bằng phương pháp cô đặc chân không Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất kẹo cứng bằng phương pháp nấu ở áp suất thường Đường đã tách tạp chất Mật tinh bột Nước Phối trộn Làm nguội 1 Lăn Vuốt Tạo hình Acid thực phẩm Kẹo đầu đuôi Tinh dầu Phẩm màu Làm nguội 2 Chọn kẹo Bao gói Nấu hòa tan Lọc Cặn Cô đặc áp suất thường Sản phẩm Kẹo đầu đuôi Hình 2: Quy trình công nghệ sản xuất kẹo cứng bằng phương pháp cô đặc áp suất thường Thuyết minh quy trình công nghệ Sản xuất kẹo cứng bằng phương pháp nấu chân không Giai đoạn nấu hòa tan Mục đích Chuẩn bị: đồng nhất dung dịch đường và mật tinh bột. Các biến đổi trong quá trình nấu hoà tan Biến đổi vật lý: Nhiệt độ khối dung dịch tăng. Tỷ trọng dung dịch tăng. Biến đổi hoá lý: Sự hoà tan mật tinh bột và đường vào nước. Sự bốc hơi nước. Biến đổi hoá học: Phản ứng thủy phân đường saccharose tạo đường nghịch đảo. Tăng nồng độ chất khô. Biến đổi sinh học: Vi sinh vật bị ức chế. Thiết bị Hình 3: Sơ đồ thiết bị nấu hòa tan và lọc Thiết bị bao gồm: (1) Cửa nhập liệu của đường saccharose. (2) Thiết bị cân đường. (3) Vít tải. (4) Động cơ quạt hút. (5) Cửa sổ quan sát. (6) Tủ điều khiển. (7) Bồn chứa trung gian. (8) Cửa ra của dung dịch nấu hòa tan. Tất cả thiết bị này được gắn trên khung thép. Hình 4: Thiết bị nấu hòa tan Hình 5: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nấu hòa tan Chú thích: (4) Cửa nước vào. (6) Cửa vào của mật tinh bột. (7) Cửa vào hơi gia nhiệt cho mật tinh bột. (9) Điện trở gia nhiệt cho dung dịch đường. (8) Khoang số 1. (14) Khoang số 2. (13) Khoang số 3. (12) Khoang số 4 Cấu tạo nồi cô đặc gồm 4 khoang (đồng trục): Khoang trong cùng (khoang 1) được lắp thiết bị gia nhiệt cho mật tinh bột (dùng hơi nước). 2 khoang ngoài cùng (khoang 4 và 3) có lắp cuộn dây điện trở. Để đảm bảo vệ sinh thì tất cả những phần của thiết bị tiếp xúc trực tiếp với các thành phần nguyên liệu sản xuất kẹo phải được làm bằng thép không gỉ hoặc bằng những vật liệu phù hợp. Quy trình vận hành: Đường sau khi qua cân sẽ được vít tải đưa vào nồi, sau đó đường sẽ rớt vào khoang ngoài cùng của nồi (khoang 4). Đồng thời cũng tại khoang này, nước được bơm vào. Hỗn hợp nước và đường được gia nhiệt nhờ cuộn dây điện trở, nhờ đó đường được hòa tan hoàn toàn. Sau đó, dung dịch đường được đưa vào khoang kế (khoang 3). Tại đây nó được gia nhiệt để đạt nồng độ chất khô khoảng 80%. Sau đó dung dịch đường được đưa vào khoang kế tiếp (khoang 2). Để ngăn hơi nước (do bốc hơi) đi vào vít tải người ta lắp một quạt thông gió ở ống thoát hơi nước. Ở khoang trong cùng (khoang 1), mật tinh bột được gia nhiệt sau đó được đưa vào khoang 2, tại đây nó được trộn với dung dịch đường. Dung dịch cuối cùng này sẽ được tháo ra liên tục và cho đi qua lưới lọc. Thông số công nghệ Nhiệt độ nước dùng để hoà tan đường (nước trong khoang 4): 80oC (nhiệt độ càng cao tốc độ hòa tan đường càng nhanh, tốt nhất là ở 80oC). Nồng độ dung dịch đường sau khi được gia nhiệt ở khoang 3 khoảng 80%. Nhiệt độ sôi của dung dịch đường ≈ 106oC. Nồng độ dung dịch sau khi ra khỏi thiết bị: 85%. Lượng đường khử khi kết thúc quá trình hoà tan ≤ 15 ÷16%. Trong phối liệu nếu chứa nhiều mật tinh bột và dextrin, lúc hòa tan đường sẽ tạo nhiều bọt. Thường cho vào một ít dầu hạ bọt (dầu lạc) mỗi lần khoảng 5 ml. Một số lưu ý trong quá trình nấu hoà tan Nếu hoà tan không triệt để, những hạt đường nhỏ còn sót lại sẽ là mầm mống phát sinh sự kết tinh trở lại khi dung dịch ở trạng thái quá bão hòa. Nếu ít nước quá thì hòa tan không hết. Nếu hòa tan với lượng nước quá nhiều thì sẽ hòa tan triệt để nhưng tốn nhiều thời gian và nhiệt năng để làm bốc hơi nước, ảnh hưởng đến hiệu suất nồi nấu kẹo, ngoài ra còn làm tăng lượng đường khử và khiến kẹo dễ chảy. Khi dung dịch đường sôi phải kịp thời đem lọc nếu không nước bốc hơi nhiều, dung dịch đường nhanh chóng đặc lại rất khó lọc. Giai đoạn lọc Mục đích Chuẩn bị: loại bỏ tạp chất trong dung dịch sau khi nấu hoà tan. Các biến đổi trong quá trình lọc Chủ yếu là biến đổi về vật lý: tách các tạp chất nhờ lưới lọc. Thiết bị Sử dụng lưới lọc loại120 lỗ/cm2. Giai đoạn cô đặc chân không Mục đích Chế biến: giảm độ ẩm của khối kẹo về độ ẩm cần thiết. Các biến đổi trong quá trình cô đặc chân không Biến đổi vật lý: Nhiệt độ khối kẹo giảm. Tỷ trọng khối kẹo tăng. Độ nhớt khối kẹo tăng. Biến đổi hoá học: Xảy ra phản ứng caramel hóa. (Theo [4]: Phản ứng caramel hoá xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường. Ví dụ với glucose ở 146 ÷ 150oC, fructose 95 ÷ 100oC, saccharose 160 ÷ 180oC. Tuy nhiên phụ thuộc vào nồng độ đường, thành phần pH của môi trường, thời gian đun nóng… mà người ta vẫn tìm thấy các sản phẩm của sự caramel hoá ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của đường. Ví dụ saccharose có thể bắt đầu có sự biến đổi ngay khi nhiệt độ là 135oC. Các sản phẩm caramel hoá đều có vị đắng, nó sẽ ảnh hưởng không tốt đến tính chất cảm quan của sản phẩm, do đó cần hạn chế phản ứng caramel hoá). Phản ứng thủy phân saccharose tạo đường nghịch đảo. Tăng nồng độ chất khô. Biến đổi hoá lý: Sự bốc hơi nước. Biến đổi sinh học : Sự tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ cao. Thiết bị Hình 6: Sơ đồ nguyên lý thiết bị cô đặc chân không Chú thích: (1) Đường dẫn hơi đốt. (2) Thiết bị gia nhiệt. (3) Đường vào của dung dịch đường. (4) Ngăn tách hơi. (5) Khoang tháo sản phẩm. (6) Đường dẫn nước ngưng. (7) Ngăn bốc hơi chân không. (8) Ống thoát hơi (đi đến thiết bị ngưng tụ). (9) Bơm chân không. (10) Ống thoát khí. Nồi nấu cô đặc chân không liên tục là nồi nấu liên tục với hệ thống bốc hơi chân không và sản phẩm được xuất ra theo mẻ, nồi nấu này được sử dụng nhiều trong sản xuất kẹo cứng. Thiết bị hòa tan và thiết bị gia nhiệt sơ bộ được đặt trước nồi cô đặc còn bộ phận làm nguội và thiết bị nhào trộn thì được đặt sau nồi cô đặc. Nồi cô đặc chân không liên tục gồm thiết bị gia nhiệt, buồng bốc hơi chân không và 2 nồi tháo sản phẩm. Thiết bị nấu liên tục (thiết bị gia nhiệt sơ bộ) gồm: Ống xoắn trong thiết bị nấu được làm bằng thép không rỉ. Thiết bị nấu được gia nhiệt bởi dòng hơi bão hòa có áp suất cao khoảng 8 bar (cao nhất khoảng 10 bar). Áp suất vận hành phụ thuộc vào lượng sản phẩm ra của thiết bị. Thiết bị bốc hơi gồm: Ngăn bốc hơi chân không được chế tạo bằng hợp kim crom-niken được gắn vào thùng hình trụ với 2 bồn dưới đáy hình cầu. Giữa ngăn bốc hơi chân không và ngăn tách hơi được lắp van 2 chiều để có thể điều chỉnh tốc độ dòng chảy của sản phẩm. Hệ thống được nối với màn hình điều khiển trung tâm. Hình 7: Thiết bị cô đặc chân không Quy trình vận hành: Dung dịch đường và mật tinh bột sau khi nấu hòa tan được tiếp liên tục vào ống xoắn bởi bơm nhập liệu, nồng độ dung dịch đường lúc này khoảng 80-85%. Phần dưới cùng của ống xoắn được nối với bơm, phần trên cùng nối với ngăn tách hơi. Aùp suất cao nhất của dòng hơi khoảng 10 bar và áp suất lúc vận hành khoảng 8 bar. Vì đồng và thép có khả năng truyền nhiệt cao nên nhiệt độ đường tăng lên nhanh chóng trong một thời gian ngắn. Ở giữa ống xoắn do được gia nhiệt liên tục nên phần trên cùng ống xoắn đầy hơi nước. Sau khi rời ống xoắn, phần dung dịch đường cần cô đặc và phần hơi nước sẽ được đưa vào ngăn tách hơi. Tại đây hơi sẽ được xả ra ngoài và đi đến thiết bị ngưng tụ. Khối đường sẽ được tập trung tại đáy nón của thiết bị bốc hơi. Khi đạt được một khối lượng đường nhất định, van 2 chiều sẽ nâng tự động để khối đường chảy xuống ngăn chân không bên dưới (áp suất chân không khoảng 740 mmHg). Trong điều kiện chân không khối đường được gia nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn, ẩm bốc hơi nhanh hơn làm cho thành phần chất khô của khối đường sẽ tăng lên. Đồng thời với sự giảm nhiệt độ do bay hơi nước. Khối đường trở nên rất nhớt và được tập trung tại bồn tháo sản phẩm. Sau khi bồn tháo sản phẩm đạt được một khối lượng nhất định, van 2 chiều sẽ đóng ngăn chân không và mở van thông hơi. Khi đó bồn chứa sản phẩm sẽ tách sản phẩm ra khỏi ngăn chân không và quay 180o. Đồng thời bồn rỗng cũng sẽ quay 180o vào đúng vị trí bồn đầy sản phẩm lúc nãy để thay thế và tiếp tục cho mẻ sau. Lúc này van 2 chiều lại mở tự động và mẻ tiếp theo bắt đầu được cô đặc ở áp suất chân không. Sản phẩm được tháo ra có độ nhớt cao và độ ẩm khoảng 1% . Các thông số công nghệ Nồng độ dung dịch khi vào :80 ÷85%. Nhiệt độ khối kẹo trong thiết bị gia nhiệt :130 ÷132oC. Nhiệt độ khối kẹo sau khi kết thúc quá trình nấu:120oC. Áp suất hơi:8 bar. Áp suất hơi đốt lớn nhất:10 bar. Áp suất buồng nấu : 740 mmHg. Hàm ẩm khối kẹo khi kết thúc quá trình nấu: 1 ÷3%. Giai đoạn phối trộn Mục đích Hoàn thiện: bổ sung các thành phần khác như tinh dầu, acid, màu, mùi, để tăng giá trị cảm quan cho kẹo. Các biến đổi trong quá trình phối trộn Vật lý: giảm nhiệt độ Hoá học: tăng thành phần các chất dinh dưỡng. Hoá lý: độ ẩm tăng. Thiết bị Hình 8: Sơ đồ nguyên lý thiết bị phối trộn Chú thích: (1) Bồn chứa trung gian. (2) Phễu nhập liệu. (3) Vít tải nhào trộn. Quy trình vận hành: Khối kẹo sau khi cô đặc được chứa vào bình chứa trung gian sau đó sẽ được phối liệu với màu mùi…, rồi được nhào trộn thông qua vít tải, sau đó đưa qua băng tải làm nguội. Cách thức phối trộn: các chất màu phải