Quy trình công nghệ sản xuất bánh mì

B. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Lựa chọn qui trình công nghệ. *Hiện nay nhìn chung trên thế giới có 4 hệ thống sản xuất bánh mì được sử dụng đại trà trong qui mô công nghiệp phục vụ cho hệ thống bán sỉ. 4 hệ thống này có thể được cải biến dưới nhiều hình thức khác nhau để phù hợp với từng điều kiện sản xuất. Tuy nhiên mỗi hệ thống này cũng đều là sự kết hợp của 5 công đoạn. Nghiên cứu từng công đoạn có thể giúp ta phân loại các thuật ngữ cũng như là so sánh của các hệ thống. *Các công đoạn cơ bản: Preferment: là thuật ngữ chỉ công đoạn ủ, nơi mà nấm men và nước sẽ tương tác với bột mì và đường trước khi chúng được trộn lẫn với lượng còn lại của thành phần. Mục đích của công đoạn này là hoạt hoá nấm men để tăng khả năng sinh khí. Giai đoạn này cũng sản sinh ra các tiền chất tạo hương và phát triển khối bột nhào. Mixing: là công đoạn nhằm tạo ra khối bột nhào đồng nhất bằng cách trộn lẫn các thành phần : lúa mì, nấm men, muối, đường…các phụ gia. “Mixing” giúp phát triển mạng gluten để có thể giữ được lượng khí tối đa trong các công đoạn sau như công đoạn lên men và nướng. Ở công đoạn này cũng góp phần hydrate hóa các phần của bột mì và đưa không khí vào trong khối bột nhào. Make up: công đoạn này bắt đầu với việc chia khối bột nhào thành từng mẫu có khối lượng đồng nhất. Tiếp theo là rounding nhằm loại bỏ phần bề mặt xù xì, dính tạo nên cục bột có bề mặt bóng. Tiếp nữa là “intermediate proofing” nhằm giúp cục bột nhào phục hồi lại cấu trúc. Cuối cùng là “moulding” tạo nên hình dáng mẫu bột theo ý muốn. Proofing: là công đoạn giúp gia tăng thể tích mẫu bột nhào bằng cách cho phép mạng gluten co giãn, giữ khí và nấm men sản xuất ra khí. Baking: chuyển mẫu bột nhào vào trong lò nướng tạo ra sản phẩm. *Tóm tắt QTCN của 4 hệ thống sản xuất bánh mì: Trong khuôn khổ đề tài đồ án này em lựa chọn qui trình sản xuất bánh mì là: Chorleywood Bread Process. I.1 Nguyên tắc của phương pháp. Bột mì cùng với các nguyên liệu phụ khác được nhào trộn với cường độ mạnh trong điều kiện chân không, kết hợp các chất oxi hoá nhằm rút ngắn quá trình dấm chín bột nhào.Ở nước Anh, gần 60% bánh mì được sản xuất theo phương pháp này.Sản xuất bánh mì theo phương pháp nhào với cường độ mạnh không có giai đoạn lên men kéo dài. I.2 Đặc điểm kỹ thuật của phương pháp. Cường độ nhào trộn rất cao do đó chi phí về năng lượng cho chuẩn bị bột nhào lớn gấp 5-8 lần nhào thông thường. Năng lượng cần cho 1g bột nhào là 40J. Thời gian và điều kiện nhào: Thời gian nhào khoảng 5 phút. Nhào trộn được tiến hành trong điều kiện áp suất chân không.Aùp suất chân không trong buồng nhào trộn được điều chỉnh bởi 1 bơm chân không, thường khoảng 0.5bar. Sử dụng axit ascorbic để cải thiện tính chất của khối bột nhào, giúp mạng gluten đàn hồi hơn, khả năng giữ khí tốt hơn nhưng phải kèm theo giai đoạn lên men sơ bộ kéo dài khoảng 10-15 phút.Acid Ascorbic là chất khử hay chất chống oxyhoá, trong quá trình nhào bột, acid ascorbic bị oxyhoá thành dehydroascorbic (DHA) dưới tác dụng của O2 và xúc tác của enzym ascorbic oxidase có sẵn trong bột mì.Chính DHA sẽ chuyển nhóm sunfidril thành disunfit, làm số liên kết ngang của phân tử protid tăng lên,mạng gluten đàn hồi hơn: -RSH -RS +O + H2O -R1SH -R1S Nước trộn bột. Vì cường độ nhào rất cao, nhiệt độ bột nhào tăng khoảng 14-150C so với nhiệt độ ban đầu, do đó nước trộn bột phải ở nhiệt độ thấp khoảng 15-200C. Lượng nước dùng nhiều hơn so với thông thường (3,5%) Nấm men. Lượng nấm men cần dùng lớn hơn ½-1 lần so với lượng nấm men dùng trong quá trình sản xuất bánh mì thông thường. I.3 Ưu nhược điểm của phương pháp. Ưu điểm: Rút ngắn chu kì sản xuất.Do nhào với cường độ mạnh kết hợp với tác dụng của acid ascorbic nên rút ngắn thời gian lên men (chỉ còn 1-1,2 giờ) Nhào bột với cường độ mạnh trong điều kiện chân không làm cho bánh nở đều hơn, xốp hơn, đẹp hơn. Bột có hàm lượng protid không cao lắm vẫn cho bánh tốt. Diện tích mặt bằng sản xuất giảm Nhược điểm: Cấu tạo thiết bị tương đối phức tạp. Chi phí năng lượng gấp từ 5-8 lần nhào thông thường I.4 Phương pháp khắc phục nhược điểm của phương pháp. Trong đồ án này em chọn phương pháp là sử dụng thành phụ gia là “ADD improver” khi đó: Chất lượng bánh mì có thể đạt được tương đương với QTCN sản xuất có công đoạn lên men bột đầu. Chi phí năng lượng giảm xuống đáng kể. Có thể sử dụng máy nhào trộn bình thường mà không cần ở điều kiện chân không cũng như là tốc độ quay nhanh mà vẫn đảm bảo được chất lượng của bánh. ADD improver bao gồm: - L-cysteine-HCl monohydrate 35-40ppm - Potassium bromate 25ppm - L-ascorbic acid 50ppm Chức năng của từng thành phần: L-cysteine-HCl monohydrate là một acid amin có hoạt tính khử cao. Khi được thêm vào bột nhào nó sẽ ngăn cản quá trình kết tụ của các phân tử protein bằng cách cắt đứt các liên kết –SS- giữa các phân tử protein trong khối kết tụ do đó làm giảm năng lượng và thời gian nhào trộn đồng thời làm thay đổi độ chặt và cấu trúc khối bột nhào. Potassium bromate là phụ gia làm chín bột nhào được phát hiện vào năm 1916. Khi được thêm vào bột nhào nó sẽ giúp cắt giảm thời gian lên men sơ bộ. L-ascorbic acid. Sử dụng axit ascorbic để cải thiện tính chất của khối bột nhào, giúp mạng gluten đàn hồi hơn, khả năng giữ khí tốt hơn nhưng phải kèm theo giai đoạn lên men sơ bộ kéo dài khoảng 10-15 phút.Acid Ascorbic là chất khử hay chất chống oxyhoá, trong quá trình nhào bột, acid ascorbic bị oxyhoá thành dehydroascorbic (DHA) dưới tác dụng của O2 và xúc tác của enzym ascorbic oxidase có sẵn trong bột mì.Chính DHA sẽ chuyển nhóm sunfidril thành disunfit, làm số liên kết ngang của phân tử protid tăng lên,mạng gluten đàn hồi hơn, tính chất vật lý của khối bột nhào trở nên tốt hơn đồng thời độ xốp và thể tích của bánh mì cũng được tăng lên: -RSH -RS +O + H2O -R1SH -R1S II. Thuyết minh qui trình công nghệ. II.1 Nhào bột. a.Mục đích: Chuẩn bị : Phân bố đều các nguyên liệu tạo thành khối bột nhào đồng nhất. Khai thác :Tạo thành mạng gluten có tính đàn hồi và nhớt dẻo, có khả năng giữ khí b.Những biến đổi xảy ra trong quá trình nhào trộn: *Biến đổi hoá lý: Từ hai pha rắn (bột mì) – lỏng (nguyên phụ liệu ở dạng dung dịch) chuyển thành một pha nhão – bột nhào dạng paste. Trong khối bột nhào đồng thời với pha lỏng gồm: nước tự do, protein hoà tan, đường và các chất khác, còn có pha khí được tạo nên do sự tích luỹ các bọt không khí khi nhào. Ở 25-400C: Các protit không hòa tan trong nước liên kết với nước trong khi nhào tạo thành gluten.Protit trong bột nhào trương lên và tăng thể tích lên nhiều lần. Sự trương lên của hợp chất protit tạo thành bộ khung có cấu tạo xốp, do đó bột nhào có tính chất đàn hồi và dẻo. Tinh bột trong bột mì chiếm khoảng 70% khối lượng, ở nhiệt độ bột nhào từ 250 đến 400C, Tinh bột cũng hấp thụ đến 30% nước nhờ hoạt tính của các nhóm háo nước. Ơû 600C: Sự trương nở của khối bột phần lớn là nhờ sự liên kết của nước với tinh bột. Vai trò chính trong việc tạo ra bột nhào là gliadins và glutenins. Khi nhào trộn bột mì, nếu đủ lượng nước thì gliadins và glutenins sẽ hấp thụ nước, tương tác với nhau và với các thành phần khác trong khối bột nhào, tạo ra những sợi chỉ mỏng và màng mỏng dính các hạt tinh bột thấm nước lại với nhau, tạo thành hệ keo. Theo lý thuyết trương nở của các phân tử keo thì tác dụng tương hỗ của keo háo nước với nước gồm hai pha liên kết chặt chẽ với nhau. Pha thứ nhất: Liên kết hydro hình thành giữa nước và các nhóm háo nước tạo ra vỏ solvat bao quanh chất háo nước.Liên kết hydro của nước với nhóm háo nước xảy ra trên bề mặt và cả bên trong hạt keo (misen). Pha thứ nhất của sự trương nở là quá trình tỏa nhiệt và không kèm theo sự tăng thể tích quá lớn của hạt keo, vì lượng nước liên kết không nhiều, chỉ khoảng 30%. Pha thứ hai: Xảy ra nhờ hiện tượng khuếch tán phân tử nước vào trong hạt keo. Do trong hạt keo có những phần tử hoà tan có phân tử lượng thấp nên đã tạo ra sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa trong và ngoài hạt keo, cho phép nước lọt vào bên trong.Sự khuếch tán của nước dẫn đến sự tăng thể tích hạt keo. Pha thứ 2 của sự trương nở xảy ra không tỏa nhiệt, làm tăng thể tích của các hạt keo rất lớn, vì lượng nước liên kết với protit theo cách này là 200% Bảng 5 : Sự phân phối nước trong khối bột nhào (%) Thành phần Hàm lượng Tinh bột 45.5 Protein 31.2 Pentosans 23.4 *Biến đổi hóa sinh: Dưới tác dụng của các enzyme Proteaza, Amylaza và Lipaza có sẵn trong bột mì nguyên liệu,các hợp chất protein, tinh bột, lipid sẽ bị thủy phân thành những hợp chất đơn giản hơn. Enzym proteaza thủy phân làm mất cấu trúc bậc ba của phân tử protein, do đó làm giảm khả năng liên kết với nước của protein, ảnh hưởng bất lợi rõ rệt đến tính chất của bột nhào.Các chất khử có tác dụng tăng cường hoạt động của proteaza còn các chất oxyhoá có tác dụng kìm hãm.Trong quá trình nhào, do có sự xâm nhập của oxy không khí nên làm giảm đáng kể ảnh hưởng của proteaza. Enzym amylaza có ảnh hưởng ở mức độ ít hơn.Còn enzym lipaza thủy phân lipid có tác dụng làm tăng độ acid của khối bột nhào *Biến đổi vật lý: Trong quá trình nhào, do năng lượng cơ học chuyển thành năng lượng nhiệt nên nhiệt độ khối bột có tăng lên. Nhưng nếu tốc độ cánh máy nhào khoảng 25-40 vòng/phút thì nhiệt độ tăng không đáng kể.Trường hợp nhào với cường độ mạnh thì nhiệt độ khối bột tăng lên từ 14-150C. *Biến đổi sinh học: Sự tổng hợp, trao đổi chất của nấm men để tạo các thành phần cần thiết cho khối bột nhào như CO2, một số sản phẩm phụ của quá trình lên men góp phần tạo mùi vị cho khối bột nhào. c.Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của bột nhào: Aûnh hưởng của nguyên liệu: Bột mì Hàm lượng và chất lượng gluten của bột mì có ảnh hưởng lớn đến tính chất của bột nhào và chất lượng của sản phẩm. Chất lượng Gluten càng tốt thì độ trương nở, dai, đàn hồi của khối bột nhào càng cao. Lực nở của bột mì: khả năng của bột mì tạo thành gluten hoặc tạo thành bột nhào với những tính chất xác định được gọi là lực nở của bột mì. Lực nở của bột mì do hệ protit – proteaza quyết định. Bột mì “mạnh” có chứa nhiều protit, hút nước nhiều và tạo thành bột nhào có tính đàn hồi, dễ gia công cơ học. Trong bột nhào từ bột mì mạnh, enzym thủy phân protit hoạt động rất chậm. Bánh mì sản xuất từ bột mì mạnh sẽ có tính thể tích lớn, hình dáng đúng yêu cầu, xốp đều. Khả năng sinh đường và tạo khí của bột mì: đường là chất cần thiết để tạo thành CO2 làm nở bột nhào trong quá trình lên men. Lượng đường có trong bản thân bột mì chỉ khoảng 2 – 3% không đủ để làm ra bánh mì có chất lượng bình thường, lượng đường sinh ra thêm trong bột mì là do khả năng đường hóa tinh bột của enzym Amylaza trong quá trình chuyển thành bột nhào. Khả năng tạo khí của bột được đặc trưng bằng lượng CO2 thoát ra trong một thời gian nhất định và ứng với một lượng bột nhào nhất định. Khả năng tạo khí phụ thuộc vào hàm lượng đường và khả năng sinh đường của bột. Độ mịn của bột cũng ảnh hưởng đến tính chất của bột nhào: bột càng thô khả năng hút nước càng thấp; bột mì càng mịn thì quá trình thủy phân tinh bột và protein càng dễ, khả năng tạo khí cao, tuy nhiên khả năng giữ khí giảm. Tỉ lệ lấy bột càng cao thì khả năng hút nước của khối bột càng tăng, do tăng các thành phần có khả năng giữ nước trong khối bột như Pentosan, Cellulose…(tỉ lệ lấy bột hay hạng của bột là tỉ lệ % giữa khối lượng bột lấy từ lõi và lớp sát vỏ của hạt lúa mì trên khối lượng của toàn hạt) Bảng 6: Khả năng hút nước và tỉ lệ lấy bột Loại bột Tỉ lệ lấy bột Khả năng hút nước Bột mì mùa đông 75 85 96 50,0 54,0 62,84 Bột mì mềm mùa xuân 75 85 96 60,24 64,0 66,0 Bột mì cứng mùa xuân 75 85 96 70,42 73,53 78,0 Đường Làm tăng độ mềm nhớt của khối bột nhào do phân tử đường có kích thước nhỏ, dễ tan vào nước khiến khối bột trở nên linh động hơn. Làm giảm khả năng trương nở Protein, do đó làm giảm hàm lượng gluten ướt do đường hút nước, cạnh tranh nước của protein. Bảng7 : Aûnh hưởng của đường đến gluten ướt Độ mạnh gluten ướt Lượng gluten ướt saccharose (%) 0 10 20 30 40 Mạnh Trung bình Yếu Rất yếu 41,1 36,7 32,6 28,7 39,0 36,0 32,3 28,5 38,1 35,1 31,8 27,8 37,5 34,0 31,3 27,1 35,0 32,8 30,0 25,3 (Gluten ướt là gluten thu được sau khi rửa cục bột nhào cho tinh bột trôi đi và lau khô.Trong Gluten ướt chứa khoảng 60-70% nước) Chất béo: Làm tăng tính dẻo của khối bột nhào Tạo 1 lớp màng bao bên ngoài, tăng khả năng giữ khí, nước, làm bột nhào xốp Giảm tính đàn hồi của gluten do làm giảm liên kết giữa các phân tử protein. Muối: Làm chặt mạng gluten do làm tăng số liên kết ion trong mạng gluten. Giảm hoạt tính của enzym thuỷ phân protein, khung gluten ít bị cắt đứt hơn Hàm lượng gluten giảm do muối ăn cạnh tranh nước với protein. Nhiệt độ nhào trộn: Trong thời gian chuẩn bị bột nhào, lượng gluten ướt và khả năng giữ nước tăng đến giới hạn nhất định theo thời gian và cường độ nhào. Giới hạn này đạt nhanh nhất ở 40vì ở nhiệt độ này gluten trương nở triệt để nhất. Để kiểm soát nhiệt độ của bột nhào trong quá trình nhào bột cần biết rõ các thông số sau: Nhiệt độ mong muốn của khối bột Nhiệt độ thích hợp của nước nhào bột, lượng nước sử dụng Nhiệt độ của phòng nhào bột Nhiệt độ của bột đem nhào Thông thường nhiệt độ nhào bột vào khoảng 300C.Giảm nhiệt độ nhào thì Gluten trở nên chặt hơn, tăng nhiệt độ nhào thì gluten nở nhanh nhưng khả năng giữ khí kém đi và bánh nở ít hơn. Hiện nay một số nhà máy có trang bị thiết bị nhào trộn với hệ thống nước làm nguội, tuần hoàn hoặc dùng các chất làm lạnh đi xuyên qua nhanh những khúc quanh giữa các vách của các bồn nhào bột. Thời gian nhào bột: Thời gian yêu cầu để phát triển mạng gluten phụ thuộc vào loại bột (độ dai của bột), vào tốc độ của thiết bị. Nói chung protein bột mì càng bền tốc độ nhào càng cao, thời gian nhào bột càng ngắn. Thường mỗi mẻ nhào kéo dài khoảng 4-9 phút trong máy nhào tốc độ chậm. Trong thời gian đó bột hoàn toàn được trộn lẫn với nước và bột nhào trở thành dính. Độ dính này giảm xuống khi nhào đến một thời gian xác định. Đó là do protit và các chất khác có trong bột đã liên kết với nước và lượng tự do trong bột nhào giảm xuống. Độ nhớt, dẻo, đàn hồi của bột nhào giảm xuống đến một thời gian nhất định. Nhào càng lâu, khả năng giữ nước của gluten sẽ giảm vì protein bị biến tính dưới tác dụng cơ học. Vì vậy trong quá trình nhào phải xác định thời gian dừng thích hợp. Cường độ nhào: Cường độ nhào có ảnh hưởng đến tính chất vật lý và sự lên men sau này của bột nhào: nếu tăng cường độ nhào thì độ dính và độ đàn hồi của bột nhào giảm xuống, nhưng tốc độ lên men của bột nhào lại tăng lên. Nhào với cường độ mạnh sẽ rút ngắn thời gian lên men của bột nhào trước khi chia. Chất lượng của sản phẩm được tăng lên rõ rệt. Thể tích của bánh tăng lên khoảng 10-20%, ruột bánh mịn hơn và có nhiều lỗ nhỏ hơn. Nhào với cường độ mạnh có tác dụng làm giảm tổn thất đường khi lên men mà bề ngoài của bánh, màu sắc của bánh được cải thiện rõ rệt. Dùng máy nhào tốc độ nhanh sẽ làm tăng cường độ nhào. Yêu cầu của bột nhào: Bột sau khi trộn phải dẻo, dai Bề mặt khối bột phải tơi, xốp Khối bột phải không vón cục Khối bột không được quá khô hoặc quá ướt Bột cần có độ dẻo, mềm nhưng không dính tay Bột có màu vàng, vàng nhạt hay trắng ngà tuỳ mục đích sản xuất. Bột không được có màu, mùi, vị lạ. d.Thiết bị nhào trộn Các thiết bị nhào bột là thiết bị có một bồn chứa có cánh khuấy đảo trộn bột. Bồn chứa có thể nằm ngang hoặc thẳng đứng. Cánh khuấy có nhiều hình dạng khác nhau. Tùy theo hình dạng cánh khuấy mà có quỹ đạo nhào trộn khác nhau. Bảng8 : Điều kiện nhào trộn đối với một số loại máy trộn Loại máy nhào Tốc độ (rpm) Thời gian nhào (phút) Chênh lệch nhiệt độ (oC) Máy nhào tốc độâ nhanh 60 – 75 20 2 Máy nhào tăng cường 120 – 180 10 5 Máy nhào tốc độ cao 450 1440 2900 3 – 5 1 0,75 7 9 14 e.Cách nhận biết bột nhào đạt yêu cầu: Lấy một ít bột nhào ra khỏi máy, trải giữa các ngón tay. Nếu bột nhào đã đạt yêu cầu, nó sẽ không bị dính vào ngón tay. Có thể kéo miếng bột thành dạng một tờ giấy, mỏng, trong suốt và có thể nhìn xuyên qua. Không hình thành mạng gluten Có hình thành mạng gluten Hình 8: Kiểm tra bột nhào II.2 Chia bột nhào. a.Mục đích công nghệ: Hoàn thiện: tạo hình bán thành phẩm. Nguyên tắc: Bột nhào được chia nhỏ ra thành từng cục theo trọng lượng khác nhau tùy loại bánh.Sai số cho phép khi chia là 1-1.5%.Trong khi chia phải tính đến các tổn thất về trọng lượng: Sự giảm trọng lượng trong khi nướng Sự giảm trọng lượng sau khi nướng b.Biến đổi chủ yếu: Biến đổi vật lý: khối lượng, thể tích cục bột giảm. Biến đổi sinh học: diện tích tiếp xúc với không khí nhiều hơn nên dễ bị nhiễm vi sinh vật. II.3 Vê bột nhào. a.Mục đích công nghệ: hoàn thiện: làm cho cấu trúc của bột nhào trở nên tốt hơn và ruột bánh xốp đều hơn. b.Các biến đổi chủ yếu: Biến đổi hóa lý: cấu trúc bột nhào ổn định hơn và ruột bánh xốp đều hơn. . II.4 Lên men ổn định sơ bộ: Cục bột nhào sau khi đã lăn vê thì được để yên trong khoảng thời gian nhất định, đó là giai đoạn lên men ổn định. a.Mục đích công nghệ: Hoàn thiện bán thành phẩm : cục bột nhào sẽ khôi phục lại cấu trúc do lăn vê làm cho thay đổi.. b.Biến đổi chủ yếu: Biến đổi hóa sinh: Tiếp tục lên men rượu tạo ra một lượng nhỏ khí CO2 góp phần vào quá trình làm nở bột nhào, cán tạo hình dễ dàng hơn, ngoài ra còn có sự lên men lactic.Thực tế, tron