Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất mứt dứa năng suất 1 tấn nguyên liệu/ngày

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 11: Các loại dứa: (a). Queen (b). Cayenna lisa 8 Hình 12: Công thức cấu tạo Saccharose 10 Hình 13: Các sản phẩm jam dứa 12 Hình 14: Bản đồ hành chính tỉnh Tiền Giang 14 Hình 31:Lựa chọn – phân loại quả trên băng tải 25 Hình 32: Thiết bị ngâm rửa xối tưới 25 Hình 33: Thiết bị máy cắt gọt quả dứa 27 Hình 34: Công đoạn cắt gọt quả dứa 27 Hình 35: Máy nghiền xé ABPS 1000 của công ty Alvan Blanch của Anh 28 Hình 36: Băng tải chuyển dứa vào máy nghiền xé 29 Hình 38: Máy chà cánh đập 30 Hình 39: Nồi chuẩn bị dung dịch acid citric 31 Hình 310: Bồn phối trộn 32 Hình 311: Thiết bị cô đặc 33 Hình 312: Lò hơi 34 Hình 313: Thiết bị rót, đóng nắp và dán nhãn 35 Hình 314: Thiết bị rửa lọ thủy tinh 36 DANH MỤC BẢNG Bảng 11: Thành phần hóa học của các loại dứa. 8 Bảng 12: Chỉ tiêu về khối lượng quả dứa để sản xuất jam dứa. 8 Bảng 13: Các chỉ tiêu cảm quan của quả dứa 9 Bảng 14: Tiêu chuẩn chất lượng đường saccharose (Theo TCVN 1696-75) 10 Bảng 15: Chỉ tiêu cảm quan của acid citric ( Theo TCVN 5516-1991) 11 Bảng 16: Tiêu chuẩn vi sinh vật trong jam dứa 13 Bảng 21: Công thức phối trộn sản xuất jam dứa 18 Bảng 31: Hàm lượng chất khô nguyên liệu 20 Bảng 32: Các tính chất sản phẩm jam dứa 20 Bảng 33: Tổn thất trong quá trình sản xuất jam dứa 20 Bảng 34: Tổng kết cân bằng vật chất của các quá trình 24 Bảng 35: Chỉ tiêu chất lượng nước 26 Bảng 36: Bảng tổng hợp thiết bị trong phân xưởng 37 Bảng 37 : Công suất thiết bị của dùng trong phân xưởng 39 Bảng 41: Nguyên liệu sản xuất jam dứa trong 1 ca (8 giờ) 42 Bảng 42: Năng lượng tiêu tốn cho 1 ca (8 giờ) 42 LẬP LUẬN THIẾT KẾ Lập luận kinh tế kĩ thuật Nước ta là nước nhiệt đới với nhiều trái cây chủ đạo được trồng cho năng suất lớn và đem lại thu nhập cho quốc gia thông qua xuất khẩu như chuối, cam, bưởi, dứa… Trong đó, dứa là loại trái cây được trồng khá dễ dàng và là một trong những sản phẩm được xuất khẩu khá nhiều, đặc biệt được ưa chuộng ở các nước công nghiệp phát triển. Dứa được trồng dễ dàng ở nhiều nơi khắp đất nước ta, diện tích trồng dứa ở một số tỉnh như sau: Kiên Giang (12006 ha), Minh Hải (4704 ha), Tiền Giang (3889 ha), Long An (381 ha), Bình Định (597 ha), Khánh Hoà (260 ha), Nghệ Tĩnh (654 ha)… Trong đó, miền Nam có diện tích trồng lớn nhất (chiếm 75,43%), miền Bắc chiếm khoảng 24,56% diện tích trồng dứa cả nước. Giá trị kinh tế của cây dứa khá cao: Giá trị sử dung: Quả dứa có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp calo khá lớn, có đủ các loại vitamin ngoại trừ vitamin D, giàu khoáng, nhất lá Kali, enzyme Bromelin giúp tiêu hoá tốt protein nên người ta hay trộn dứa với các món ăn khai vị hoặc dùng làm mềm thịt trong y học, dứa được chỉ dẫn làm thuốc trong các trường hợp thiếu máu, thiếu khoáng chất. Nó giúp sự sinh trưởng và dưỡng sức, dùng khi ăn uống không tiêu, khi bị ngộ độc, bị xơ cứng động mạch, viêm khớp, thống phong, sỏi than và trị chứng béo phì. Giá trị xuất khẩu và thu ngoại tệ: Hiện nay, dứa và các sản phẩm chế biến từ dứa đứng ở vị trí hàng đầu trong rau quả xuất khẩu ở các tỉnh phía Nam và nó ngày càng được ưa chuộng ở nhiều nước trên thế giới. Đầu tư và thu nhập: Dứa là một loại trái cây rất mau thu hoạch, từ khi trồng đến lúc hái trái trung bình khoảng 12 – 14 tháng, đồng thời cho thu hoạch lớn. Theo các số liệu thống kê từ các các nước trồng dứa phát triển trên thế giới cho biết với năng suất khoảng 80 tấn/ha. Nếu chỉ đóng hộp để bán thì lợi nhuận trung bình hàng năm trên một hecta là 10.000 USD. Mở rộng diện tích và phát triển sản xuất: Dứa là cây rất dễ trồng, có thể trồng được trên nhiều loại đất, kể cả các vùng đất đồi dốc, sỏi đá lẫn các vùng đất thấp, nhiễm phèn, có độ pH = 3 – 3,5 có nhiều độc chất mà nhiều loại cây khác không sống được. Vì vậy có thể mở rộng và phát triển diện tích trồng dứa rất dễ dàng trên các vùng đất chua xấu, nhất là các loại đất phèn, hoang hoá. Dứa cũng được sử dụng làm nguồn nguyên liệu để chế biến các loại thực phẩm quen thuộc với người tiêu dùng như: nước dứa ép, dứa ngâm đường, dứa sấy, mứt dứa, dứa lạnh đông… Thực phẩm từ dứa cũng đem lại nhiều vitamin can thiết cho cơ thể như vitamin C, vitamin nhóm B như B1, B2, B3,… Vitamin E và một số khoáng đa lượng (như K, Ca…), vi lượng (như Fe, Cu, Zn…). Hương vị của dứa cũng thơm ngon phù hợp với khẩu vị của nhiều người. Vì thế, em chọn thiết kế phân xưởng sản xuất mứt jam dứa để tận dụng từ nguồn nguyên liệu thuận lợi của đất nước, đáp ứng nhu cầu sử dụng của xã hội và xuất khẩu là chủ yếu. Phân loại mứt Mứt là sản phẩm chế biến từ nước quả trong, puree, hay miếng quả nấu với nước đường đến độ khô 65 - 70% và được tạo đông bằng pectin, hoặc agar hay hỗn hợp agar và pectin. Sản phẩm mứt quả có đặc điểm nổi bật là vị ngọt mạnh và có hương vị tự nhiên, tinh khiết của quả. Chia làm 3 loại: Mứt đông (Jelly): chế biến từ nước quả trong với đường, pectin, acid thành sản phẩm có trạng thái đông đặc và trong suốt. Mứt Jam: chế biến từ puree quả, có thể dùng riêng một chủng loại hoặc hỗn hợp nhiều loại quả. Tùy theo độ đặc của sản phẩm mà quy định tỉ lệ đường pha vào puree quả. Người ta pha thêm pectin hoặc agar để tạo thành dạng khối đông đặc và nhuyễn. Mứt Marmalade: thịt quả ở dạng miếng, có pha hoặc không pha thêm axit thực phẩm và pectin. Sản phẩm là một khối đông đặc, trong đó quả kết cấu với nước đường đã kết đông hóa. Dạng mứt này được ưa thích nhất vì có tính chất gần với nguyên liệu quả hơn cả. Nguyên liệu chính Quả dứa Nguồn gốc và phân loại Dứa là một loại cây ăn trái nhiệt đới có tên khoa học là Ananas comosus, thuộc họ tầm gửi Bromeliaceae. Nguồn gốc cây dứa là từ Nam Mỹ, trong khu vực tứ giác bao gồm vùng phía Nam Brazil và Bắc Argentina, Paragoay, nơi người da đỏ bản xứ đã tuyển chọn và trồng trọt dứa lâu đời. Ngày nay dứa được trồng phổ biến ở Hawaii, Thái Lan, Philipines, Brazil, Mexico, Đài Loan, Cuba, Úc, Nam Phi và Malaysia. Phân loại dứa Dứa có tất cả khoảng 60 – 70 giống, có thể chia làm 3 loại: Loại Hoàng hậu (Queen) : thịt quả vàng đậm, dòn, thơm, ngọt. Mắt quả lồi, quả nhỏ. Loại dứa này có phẩm chất cao nhất. Dứa hoa (hay dứa tây, ở miền Nam gọi là thơm thuộc loại dứa này). Loại Cayenne : thịt quả vàng ngà, nhiều nước, ít thơm và vị kém ngọt hơn dứa hoa. Quả rất to vì thế ta gọi là dứa độc bình. Ở Hawaii trồng chủ yếu loại Cayenne Liss để làm đồ hộp. Ơû Việt Nam có rất ít, ở Phú Quì (Nghệ An) và ở Cầu Hai (Vĩnh Phú). Loại Tây Ban Nha (Spanish) : thịt quả vàng nhạt, có chỗ trắng, vị chua, hương kém thơm và nhiều nước hơn dứa hoa. Quả trung bình, mắt sâu. Dứa ta, dứa mật… thuộc loại dứa này. (a) (b) Hình 11: Các loại dứa: (a). Queen (b). Cayenna lisa Thành phần hóa học Bảng 11: Thành phần hóa học của các loại dứa. Giống dứa, nơi trồng Độ khô (%) Đường khử (%) Saccharose (%) Độ acid (%) pH Dứa hoa Phú Thọ 18 4,19 11,59 0,51 3,8 Dứa hoa Tuyên Quang 18 3,56 12,22 0,57 3,8 Dứa Victoria nhập nội 17 3,2 10,9 0,5 3,8 Dứa Hà Tĩnh 12 2,87 6,27 0,63 3,6 Dứa mật Vĩnh Phú 11 2,94 6,44 0,56 3,9 Dứa Cayenne Phủ Quì 13 3,2 7,6 0,49 4,0 Dứa Cayenne Cầu Hai 13,5 3,65 6,5 0,49 4,0 Khóm Đồng Nai 15,2 3,4 9,8 0,31 4,5 Khóm Long An 14,8 3,3 8,6 0,37 4,0 Khóm Kiên Giang 13,5 2,8 7,5 0,34 4,1 Tiêu chí chọn lựa nguyên liệu Bảng 12: Chỉ tiêu về khối lượng quả dứa để sản xuất jam dứa. Giống Khối lượng quả nhỏ nhất (g) Loại 1 Loại 2 Loại 3 Dứa hoa 550 450 350 Dứa ta 1000 800 500 Dứa tây 1200 900 600 Bảng 13: Các chỉ tiêu cảm quan của quả dứa Các chỉ tiêu Yêu cầu kỹ thuật Hình dáng bên ngoài Hình dáng phát triển tự nhiên, nguyên vẹn chồi ngọn (trừ thơm ta) và cuống. Chồi ngọn chiếm 25% so với khối lượng toàn quả. Cuống quả cắt bằng, dài 2 - 3cm. Không dập, xước và gãy cuống, không có vết thối, ủng. Không bị lên men và những quả bị sâu bệnh. Trạng thái bên trong Thịt quả cứng chắc, không nhớt, không ủng hoặc khô nước, không thâm lõi. Mùi vị Quả thơm bắt đầu có mùi thơm nhẹ, vị hơi ngọt: không được phép có mùi úng, mùi rượu. Độ chín thu hoạch Độ chín 1 : Vỏ quả đã chuyển sang xanh nhạt, hai hàng mắt phía gốc đã kẻ vàng. Thịt quả không còn nhớt và có màu phớt vàng, chiếm diện tích so với mặt cắt ngang không nhỏ hơn 1/3 đối với thơm mùa hè, không nhỏ hơn ½ đối với thơm mùa đông. Độ chín 2: Vỏ quả đã có 1 – 3 hàng mắt, phía gốc chuyển sang màu vàng, thịt quả có màu vàng trên mặt cắt ngang. Độ chín 3 : Các hàng mắt từ gốc đến ngang nửa quả đã chuyển sang màu vàng, thịt quả đã có màu vàng. Độ chín 4 : các hàng mắt từ gốc đến quá nửa quả (2/3 quả) có màu vàng, thịt quả màu vàng. Đường Ngoài lượng đường có sẵn trong nguyên liệu, người ta bổ sung vào mứt đông một lượng đường đáng kể. Lượng đường này không chỉ để tăng vị ngọt và giá trị dinh dưỡng (năng lượng) mà còn có tác dụng tạo ra áp lực thẩm thấu ức chế các vi sinh vật để bảo quản sản phẩm. Ngoài ra, đường cho vào mứt cũng có tác dụng tăng độ đông. Nồng độ đường trong mứt cần đạt đến gần với nồng độ bão hòa (khoảng 65% đối với saccharose) nên đường dễ kết tinh. Để tránh hiện tượng này, người ta thay thế một phần saccharose bằng đường khử (glucose, fructose) vì độ hòa tan của hỗn hợp saccharose và đường khử cao hơn độ hòa tan của riêng saccharose. Tuy nhiên, hàm lượng glucose trong mứt cao quá thì mứt cũng bị lại đường do glucose kết tinh. Tỷ lệ giữa saccharose và đường khử trong mứt quả tốt nhất là 1:1. Saccharose có dạng tinh thể màu trắng, được biết đến như là một loại đường ăn rất phổ biến trong đời sống hằng ngày. Mía và củ cải đường là hai nguyên liệu tự nhiên phổ biến để sản xuất đường ăn. Saccharose cấu tạo từ a-D-glucose và β-D-fructose nối nhau bằng liên kết glucoside giữa hai nhóm –OH glucoside của cả hai C-anomer của chúng (C-1 của glucose và C-2 của fructose). Hình 12: Công thức cấu tạo Saccharose Bảng 14: Tiêu chuẩn chất lượng đường saccharose (Theo TCVN 1696-75) Loại đường RE RS Hàm lượng saccharose ³ 99,65 ³ 99,45 Độ ẩm £ 0,07 £ 0,12 Hàm lượng tro £ 0,15 £ 0,17 Hàm lượng đường khử £ 0,1 £ 0,15 Nguyên liệu phụ Pectin Có nhiều tác nhân tạo đông khác nhau như Natri alginate, Agar, gum, CMC, gelatin, pectin… nhưng trong sản xuất các loại nước rau quả đục và mứt đông, người ta thường sử dụng pectin hơn vì pectin là chất tạo đông tốt về mặt chất lượng cấu trúc cũng như cảm quan. Pectin được dùng nhiều trong công nghệ chế biến rau quả do nó trung tính về mùi vị, không gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị thơm ngon tự nhiên của quả. Nó được xem là một phụ gia thực phẩm an toàn, có thể dùng dưới dạng nguyên liệu giàu pectin hay ở dạng chế phẩm. Chế phẩm pectin Chế phẩm pectin là một sản phẩm phụ của công nghiệp chế biến rau quả. Pectin được sản xuất bằng cách trích ly từ các phế liệu như vỏ quả có múi (chanh, cam, bưởi…) hay bã táo. Để trích ly pectin, vỏ táo khô, vỏ quả có múi (dạng khô hay còn ẩm) được đun nóng cẩn thận dưới sự kiểm soát về điều kiện pH, nhiệt độ của hỗn hợp acid và nước. Sau khi thủy phân bằng acid nguồn nguyên liệu thô ban đầu, người ta tiến hành trích ly pectin bằng các phương pháp cơ học (ép, lọc, cô đặc). Quá trình cô đặc thường được thực hiện trong thiết bị cô đặc chân không để tránh pectin bị phân hủy bởi nhiệt độ cao. Dịch cô đặc được cho vào thiết bị đông tụ để kết tủa pectin bằng cồn. Sau đó, kết tủa pectin sẽ được rửa nhiều lần bằng cồn. Để hoàn tất quá trình sản xuất pectin, người ta tiếp tục sấy khô, nghiền hoặc ép thành viên chế phẩm (nếu cần) để tạo thuận tiện cho việc bảo quản và mua bán. Acid citric Acid citric dùng trong sản xuất mứt đông có tác dụng chỉnh pH về acid tạo điều kiện cho pectin tạo gel hóa. Acid citric có nhiều trong rau quả tự nhiên, nhất là trong quả có múi. Trước đây, acid citric được sản xuất từ chanh, ngày nay acid này được sản xuất từ mật rỉ theo phương pháp lên men bằng chủng nấm mốc Aspergillus niger. Bảng 15: Chỉ tiêu cảm quan của acid citric ( Theo TCVN 5516-1991) Tên chỉ tiêu Yêu cầu Hình dạng và màu sắc Các tinh thể không màu hay bột trắng không vón cục. Đối với acid citric hạng 1 cho phép hơi có ánh vàng, dung dịch acid citric trong nước cất có nồng độ khối lượng 20g/L phải trong suốt. Vị Chua, không có vị lạ. Mùi Dung dịch acid trong nước cất nồng độ 20g/L không có mùi. Cấu trúc Rời và khô. Tạp chất cơ học Không cho phép. Acid benzoic và muối benzoate Acid benzoic có công thức phân tử C6H5COOH có dạng tinh thể hình kim không màu, khối lượng riêng 266g/cm3, nóng chảy ở 122,4oC. Acid benzoic ít hòa tan trong nước, hòa tan tốt trong rượu và ether. Thực tế người ta thường dùng natri benzoate vì nó hòa tan trong nước tốt hơn. Độ tan của natri benzoate trong nước là 61% ở 25oC và 77% ở 100oC. Trong môi trường acid (tổng acid không nhỏ hơn 0,4% và pH = 2,5-3,5), acid benzoic và natri benzoate có tính sát trùng mạnh. Acid benzoic và natri benzoate dùng để bảo quản thực phẩm thường có nồng độ thấp (khoảng 0,1%) để không gây tác hại cho sức khỏe con người. Trong sản xuất, người ta thường pha natri benzoate thành dung dịch 5% rồi mới đưa vào mứt với liều lượng qui định. Việc sử dụng acid benzoic và natri benzoate trong bảo quản thực phẩm được cho phép và khá hiệu quả nhưng nó có thể làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Ta có thể tham khảo liều lượng natri benzoat cho phép sử dụng trong bảo quản mứt ở các nước: Việt Nam: 0,07% Liên Xô cũ: 0,07 ÷ 0,1% Mỹ: 0,05 ÷ 0,07 Sản phẩm jam dứa (a) (b) (c) Hình 13: Các sản phẩm jam dứa Jam dứa đóng trong lọ thủy tinh Jam dứa dùng làm nhân trong sản xuất bánh biscuit Jam dứa ăn kẹp với bánh mì Tiêu chuẩn của sản phẩm jam dứa: Tiêu chuẩn cảm quan: Có màu tự nhiên của dứa nấu với đường, trong lọ màu sắc đồng nhất. Có mùi tự nhiên của quả dứa nấu với đường, không có mùi vị lạ. Sản phẩm đặc, không bị lỏng, không bị vữa. Tiêu chuẩn hóa lý: hàm lượng chất khô 650Brix, pH= 2.8 Tiêu chuẩn vi sinh Bảng 16: Tiêu chuẩn vi sinh vật trong jam dứa Vi sinh vật Giới hạn cho phép trong 1g hay 1ml thực phẩm Tổng số vi khuẩn hiếu khí 100 Coliform 10 Escherichia Coli 0 Staphylococcus aureus 0 Streptococci 0 Pseudomonas aeruginosa 0 Clostridium perfringens 0 Tổng số bào tử nấm men, mốc 10 Chọn địa điểm xây dựng phân xưởng Tiền Giang thuộc đồng bằng sông Cửu Long, nằm trong tạo độ 1050 50’ – 106045’ độ kinh đông và 10035’- 10012’ độ vĩ Bắc. Phía Bắc và Đông Bắc giáp Long An và TP. Hồ Chí Minh, phía Tây Giáp Đồng Tháp, phía Nam giáp Bến Tre và Vĩnh Long, phía Đông giáp biển Đông. Tiền Giang nằm trải dọc trên bờ Bắc sông Tiền (một nhánh sông Mêkông) với chiều dài 120 Km. Diện tích tự nhiên: 2481,8km2, dân số 1698851 người, số người trong độ tuổi lao động chiếm khoảng 72,9% dân số. Tiền Giang là tỉnh bản lề nối liền miền Tây với TPHCM và các tỉnh miền Đông Nam Bộ. Quốc lộ 1A về miền Tây qua Tiền Giang đã nâng cấp xong , cầu Mỹ Thuận đã đưa vào sử dụng. Vì thế, giao thông đường bộ cũng như giao thông đường thuỷ của Tiền Giang rất thuận tiện, đáp ứng được nhu cầu vận chuyển, trao đổi nguyên liệu và hàng hoá với cả nước. Tiền Giang có diện tích trồng cây ăn quả lớn nhất so với các địa phương trong cả nước với các giống cây có giá trị xuất khẩu cao: xoài cát Hòa Lộc, vú sữa Vĩnh Kim, nhãn xuồng cơm vàng, sơri Gò Công,… Tiền Giang có vùng chuyên canh trồng dứa: nông trường Tân Lập, diện tích 3500ha, chuyên canh dứa, sản lượng hàng năm 50000 – 60000 tấn. Hình 14: Bản đồ hành chính tỉnh Tiền Giang Ta chọn tỉnh Tiền Giang trong khu công nghiệp Mỹ Tho làm địa điểm đặt phân xưởng sản xuất mứt Jam dứa vì: Gần nguồn cung cấp nguyên liệu. Giao thông thuận lợi. Lực lượng lao động dồi dào. Chính sách kêu gọi đầu tư của tỉnh Tiền Giang vào khu công nghiệp. Phân xưởng sản xuất mứt đông dứa sản xuất nhằm mục đích trong nước, thị trường chủ yếu là Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh miền tây nam bộ. Dự án thiết kế phân xưởng sản xuất mứt đông dứa: Năng suất sản phẩm 300 tấn/năm. Một năm làm việc 300 ngày. Phân xưởng sản xuất ngày 1 ca/8 giờ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Quy trình sản xuất jam dứa Dứa Rửa Quả không đúng quy cách Cắt gọt Cuống, chồi, vỏ, cùi, mắt Nghiền xé Phối trộn Chà Bã Tạo đông Rót nóng, đóng nắp Đường RE Cô đặc Jam dứa Acid citric 30% Pectin Natri benzoate 30% Nước Ngâm P:N=1:49 Phân loại, lựa chọn Thuyết minh quy trình công nghệ Lựa chọn - phân loại Mục đích công nghệ: chuẩn bị. Quá trình lựa chọn – phân loại nhằm loại bỏ những trái hư dập, ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm; chọn nguyên liệu có độ chin phù hợp. Các biến đổi của nguyên liệu: nguyên liệu trở nên đồng đều về kích thước và độ chín. Rửa Mục đích công nghệ: chuẩn bị. Quá trình rửa sẽ làm sạch đất cát, bụi bẩn, vi sinh vật bám ngoài vỏ. Các biến đổi của nguyên liệu: nguyen liệu sạch và giảm bớt lượng vi sinh vật trên bề mặt vỏ. Cắt gọt Mục đích công nghệ: Khai thác: quá trình này trước tiên là để loại bỏ những phần không sử dụng được của trái dứa như cuống, bông, vỏ, cùi, mắt. Các biến đổi của nguyên liệu: nguyên liệu bị thay đổi hình dạng và kích thước; lớp vỏ bảo vệ đã bị gọt bỏ, nên tốc độ hô hấp của dứa tăng nhanh, trái sẽ mau bị nhũn. Dịch bào tiết ra trên bề mặt là nguyên nhân tăng cường các phản ứng oxy hóa làm thâm bề mặt quả dứa, và cũng là môi trường tốt cho vi sinh vật hoạt động. Vì vậy sau khi cắt gọt, nguyên liệu phải được nhanh chóng đưa qua quá trình xử lý tiếp theo, nhằm tránh hư hỏng sản phẩm. Thông số công nghệ: Đường kính đột lõi: 25mm Kích thước dao cắt hai đầu dứa: 85mm Nghiền xé Mục đích công nghệ: chuẩn bị. Nghiền xé sẽ cắt nhỏ quả dứa, phá vỡ lớp vỏ tế bào, hỗ