Quy Trình Và Thiết Bị Sản Xuất Kem - Luận Văn, Đồ Án, Đề Tài Tốt Nghiệp

Quy trình và thiết bị sản xuất kem GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mần

Lớp HC04TP Trang 1

MỤC LỤC

I.TỔNG QUÁT VỀ KEM...........................................................................................2♦♦♦ Giới thiệu chung----------------------------------------------------------------------2

♦> Nguyên liệu-------------------------------------------------------------------------------2

II.QUY TRÌNH SẢN XƯÂT........................................................................................5❖ Giải thích quy trình công nghệ------------------------------------------------------6

1. Chuẩn bị nguyên liệu-------------------------------------------------------------------6

2. Phôi trộn------------------------------------------------------------------------------------6

3. Đồng hoá-----------------------------------------------------------------------------------7

4. Thanh trùng-------------------------------------------------------------------------------9

5. Ũ chín--—-----------------------------------------------------------------------------------9

6. Lạnh đông sơ bộ------------------------------------------------------------------------10

III. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ.........................................................................................81 Thiết bị lạnh đông-----------------------------------------------------------------------8

2 Thiết bị tạo hình, làm cứng---------------------------------------------------------16

3 Thiết bị tạo vỏ áo chocolate--------------------------------------------------------28IV. SẲN.................................................................................................PHAM—-

29V.TÀI LIỆU THAM KHẲO.....................................................................................33

I. TỔNG QUAN VẼ 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

lịch sử khá lâu đời. Kem ăn xuất hiện ở thế kỷ thứ 4 trước công nguyên, ở các quôc

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 Quôc

về Mỹ, sau này người Mỹ đã biến việc sản xuất kem thành một nền công nghệ chê

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 thông kê của Hiệp hội kem ăn thế giới, loại kem phổ biến nhất là kem vani-

29%, kế đến là kem chocolate-8.9%, kem hạt dẻ và kem dâu-5.3%, kem tổng hợp-

4.2%, kem bọc chocolate-3.9%, kem vanola kiểu Pháp-3.8%.

Theo sô" 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 Quôc là 1.81it/năm. Mức tiêu thụ kem trung

bình của người Việt Nam là 0.3 lit/năm.

❖ NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUÂT KEM1) Sữa và các sản phẩm từ sữa:Tạo nên giá trị dinh dưỡng và hương vị 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 đốì với sữa làm kem là phải có hàm lượng

chất béo cao, lượng chất béo trong sữa là yếu tô" giúp tạo nên cấu trúc đặc trưng của

sản phẩm.

2) Đường:Đường giúp tạo vị ngọt, hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, tăng giá trị dinh dưỡng

và góp phần tạo cấu trúc sản phẩm. Ngoài đường lactose có sẵn trong sữa, thường sử

dụng đường saccharose, đường nghịch đảo và syrup giàu fructose.

Ớ Mỹ và Châu Au còn sử dụng chất ngọt nghèo giá trị dinh dưỡng như sorbitol,

aspartam, polydextrose... để sản xuất kem phục vụ cho người bị tiểu đường hay béo

phì.

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% khôi

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 định lớn đến khả năng giữ nước của kem. Trong sản xuât 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 định:Các chất ổn định 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 định 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) Chât 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 thịt

quả cắt nhỏ, các loại hạt (hồ đào, hạnh nhân, phỉ, hạch, hồ trăn, đậu phộng, điều...),

bột cacao, dịch chocolate... Những nguyên liệu trên ngoài mục đích tạo hương còn

giúp tăng giá trị dinh dường 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 vị trái cây. Kem có hương vị 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 định sử dụng phụ gia ở mỗi quốc gia.

8) Nguyên liệu khác:■ 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.

■ 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 sô" vi sinh vật có trong sản phẩm.

■ Phụ gia chông vi sinh vật: thường sử dụng natri benzoat, tuy nhiên nhiều

nước trên thế giới không cho phép sử dụng phụ gia này.

■ 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 khôi kem.

II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ



Nguyên liệu phụ: chất

tạo nhũ, chất ổn đinh

màu. mùi...

Nguyên liệu chính:

Sữa, cream, bột sữa

gầy, syrup đường



❖ GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:1) Chuẩn bị nguyên liệuNguyên liệu được định lượng theo đúng công thức phôi 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 định hàm lượng cần sử dụng.

Đôi với chất béo phải được gia nhiệt lên 35-50°C để dễ phôi trộn.

2) Phôi trộnNguyên liệu được đưa vào thiết bị phôi trộn theo một trật tự nhất định, sử dụng

quá trình cơ học để làm nguyên liệu được đồng nhất, sử dụng thiết bị phôi trộn hình

trụ đứng với bộ phận điều nhiệt và cánh khuấy hoạt động ở tốc độ cao, nhiệt độ phôi

trộn thường là 50-65°C.

Có thể kết hợp lọc và bài khí sau phôi trộn nhằm mục đích tăng hiệu quả truyền

nhiệt, hỗ trợ quá trình đồng hóa và thanh trùng.

Simple hopper device for incorporating dry ingredients into recirculating liquids



Hình 1: Hệ thông bồn phôi trộn của Tetra Pak

3) Đồng hóaTrong 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 bô đều chúng trong hỗn hợp.

Ta sử dụng thiết bị đồng hóa hai cấp, áp suất dao động trong khoảng 140-

250bar. Hỗn hợp được gia nhiệt lên 65-75°C trước khi vào thiết bị 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:

Đồng hóa áp suất cao Đồng hóa áp suất thấp

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

A) Mầu tham khảo, 141-35 kg/cm2;

B) Không đồng hoá; C) 281-35 kg/cm 2 ; D) 35 kg/cm 2. x800.



Kích thước

Tính chất, cảm quan

Chất tạo nhũ Sự tan

chảy

Chi phí năng lượng Áp

suất

Khôi kem sau pha trộn

Đôi tượng sản phẩm

Chi phí thiết bị Chi phí

vận hành

Kích thước của các hạt cầu

béo phân tán nhỏ đến mức

tối đa (0.1-0.3 ìm)

Giúp ổn định bọt khí

và tạo sự trơn bóng bề mặt

kem.

Sự phân bô" pha

phân tán trở nên đồng đều,

cấu trúc ổn định.

Giảm độ nhớt Tránh

hiện tượng kết tinh đá.Cần chất tạo nhũ nhiều hơn

Không tác động đến sự tan

chảy nhưng làm mất mát 1

lượng nhỏ chất béo.Tiêu tôn năng lượng nhiều.

Áp suất cao từ 4000-30000

psi, tùy lượng béo trong

khôi trộn.

Đặc biệt đôi với khôi ít béo

(pha phân tán ít) muôn tạo

sự đồng nhất hơn nữa thì

bắt buộc phải sử dụng

phương pháp này.

ứng dụng cho dòng sản

phẩm cao cấp, đòi hỏi chất

lượng cảm quan sâu sắc.

Cao, đòi hỏi độ kết cấu

vững chắc của thiết bị.

Cao

Kích thước hạt cầu béo lớn

hơn, tùy theo yêu cầu sản

phẩm.

Bề mặt kem không ổn

định.

Sự phân bô" không đồng

đều.

Yêu cầu chất tạo nhũ

không caoLàm chậm sự tan chảy kem

Tiết kiệm 1 phần năng

lượng

Áp suất thấp từ 500-2500

psi

Đôi với khôi có hàm lượng

chất khô cao và nhiều béo,

sản phẩm không đòi hỏi độ

đồng nhất tôi đa thì có thể

áp dụng phương pháp này

cho đỡ tốn năng lượng, ứng

dụng đôi với sản phẩm có

sự kết hợp pha phân tán ở mức độ vừa phải.

Đòi hỏi ít hơn

Thấp



4) Thanh trùngHỗn 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 83-85°C trong 15 giây, hoặc

thanh trùng ở 63°c 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 bị trao đổi nhiệt để

hiệu chỉnh nhiệt độ, sau đó được dẫn vào thiết bị đồng hóa, rồi lại được quay trở lại

thiết bị trao đổi nhiệt để thanh trùng và làm nguội.

5) ủ chínNguyên liệu sau khi thanh trùng và đồng hóa được làm lạnh về 2-4°C, sau đó

đem đi ủ chín. Mục đích của quá trình này là làm cho hỗn hợp nguyên liệu đạt được

một sô" tính chất hóa lý cần thiết, chuẩn bị cho quá trình lạnh đông tiếp theo: các

chất protein sẽ được hydrate hóa hoàn toàn, một phần chất béo kết tinh, một sô

phân tử protein sẽ hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc pha giữa các hạt cầu béo và pha liên

Hình 2: Thiết bị thanh trùng HTST



tục. Kết quả làm cho kem thu được sau quá trình lạnh đông sẽ có cấu trúc mịn và

đồng nhất.

Quá trình ủ chín được thực hiện trong thiết bị vỏ áo trong 4-24 giờ, ở nhiệt độ 2-

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 bị có cánh khuấy hoạt động liên tục, khuấy chậm và đều

đặn.

6) Lạnh đông sơ bộQuá 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 bô 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 mịn 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 thông 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.

Hình 3: Thiết bị ủ chín



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 bị sản xuất.

III. GIỚI THIỆU THIET BỊ SẢN XƯAT1) Thiết bị làm lạnhLạnh 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 bị 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.

Trong công nghệ làm kem thì thiết bị hoạt động theo chu trình lạnh được sử

dụng phổ biến, Thiết bị 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 bị 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 bị ngưng tụ được cho vào

van tiết lưu. Khi đi qua van tiết lưu, tác nhân lạnh lỏng bị giảm áp suất đột

ngột, bốc hơi.

+Giai đoạn 4: Tác nhân lạnh bốc hơi trong thiết bị bốc hơi. Vì quá trình này thu

nhiệt nên môi trường xung quanh thiết bị bốc hơi bị mất nhiệt lượng, giảm

nhiệt độ xuông.

Trong phương pháp lạnh đông bằng thiết bị 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 phôi trộn tại một thời

điểm, liên tục tháo hỗn hợp kem ra. Thiết bị lạnh đông gián đoạn thì ít phức tạp hơn

so với thiết bị 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 bị 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-i~290C 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

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.

Hình 4: Thiết bị 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 bị 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 ông xoắn -30°c, tại nhiệt độ này thì 40% tổng lượng nước trong kem bị

đóng băng Thiết bị lạnh đông liên tục Hoyer của tập đoàn Tetra Pak có dung tích

hoạt động là 101/h-40001/h.

❖ Thiết bị lạnh đông Hoyer KF1) Thiết bị 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 bị Hoyer

KF thì hoàn toàn khác các thiết bị lạnh đông khác ở các yếu tô" cơ bản như: toàn bộ

thiết bị được làm bằng thép không rỉ, có gương quan sát để biết được quá trình lạnh

đông kết thúc, thép không rỉ chịu được sự va chạm và có thể dừng quá trình lạnh



đông một cách dễ dàng.

Mỗi loại model của thiết bị này đều có hệ thông 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 bị lạnh đông hoạt động được điều khiển hoàn toàn tự

động. Ưu điểm của thiết bị này là: dễ dàng vận hành thiết bị, có màn hình vi tính thể

hiện đồ thị và các thông tin như: nhiệt độ và lưu lượng phôi trộn, nhiệt độ của kem,

lưu lượng không khí, độ nhớt của kem...

Model Năng suât (l/h)Hoyer KF 80 10-100Hoyer KF 500N 75-500Hoyer KF 500XC 50-500Hoyer KF 1000N 150-1000Hoyer KF 1000N-2 100-1000Hoyer KF 1000XC 100-1000Hoyer KF 2000N 350-2300Hoyer KF 2000XC 230-2300Hoyer KF 3000XC 300-3000Hoyer KF 4000XC 400-4000

2)Thiết bị lạnh đông Hoyer Figus (gồm các model từ 200-600): là thiết bị 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.



Hoyer Fngus 600Model Năng suât (l/h)Hoyer Figus 200 90-220Hoyer Figus 300 180-300Hoyer Figus 400 170-450Hoyer Figus 600 150-600Hoyer Figus 1200 106-317

Trong sản xuất kem người ta sử dụng thiết bị lạnh đông có ông chảy

(continous ice cream barral freezer). Đây là thiết bị lạnh đông làm việc liên tục. cấu

tạo của thiết bị lạnh dùng trong sản xuất kem như sau:



Hình 5 : Mô hình cấu tạo của thiết bị lạnh đông sơ bộ Nguyên lý hoạt

động của nó giông 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 ông barrel freezer

có cấu trúc như sau

/ The Continuous/ Ice Cream

/ (Barrel) Freezer

Hình 6: Cấu trúc barrel freezer của máy lạnh đông sơ bộ Đây là một

ông 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. Ớ đầu ra cảu ông còn có thêm

dao cạo và các khe để đẩy kem ra ngoài. Thiết bị này làm việc ở chế độ liên tục, thời

gian để nguyên liệu chảy suốt đường ông khoảng 15-20 phút. Ông 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 kĩ. 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 bị vẫn còn độ sệt, độ mềm nhât định. Vì vậy, thiết bị này

còn được gọi là thiết bị lạnh đông sơ bộ. Nguyên liệu ra khỏi thiết bị ở dạng paste,

sau đó nguyên liệu được phôi trộn với mứt, trái cây miếng, đậu phộng, hạnh nhân...

và chuyển qua giai đoạn tạo hình.



Hình 7: Thiêt bị lạnh đông sơ bộ



Hình 8: Đầu ra của berrel freezer



Hình 9:

2) Thiết bị làm cứng, tạo hình❖ 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 bị lạnh đông sơ bộ có thể được chia thành

hai nhóm:

■ 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.

■ 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.

sơ bộ



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 thông làm cứng.

Hệ thông này có bản chất như một máy lạnh, nhiệt độ giàn lạnh có thể đạt đến -80°c,

thời gian lưu của nguyên liệu không quá 2 phút. Môi chất lạnh thường sử dụng là NH 3

Nitơ lỏng hay đá khô C02.

Hình : Nguyên lý hoạt động của cơ cấu làm cứng.

Nguyên liệu được vận chuyển trong các đường ông, môi chât lạnh hay không khí

lạnh được phun trực tiếp vào khoảng không gian giữa các ông. Cơ cấu tạo hình

thường được tích hợp cùng với cơ cấu làm cứng thành một hệ thiết bị. Có thể tạo hình

rồi làm cứng hoặc ngược lại.

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 thông, băng tải

chuyển động đưa nguyên liệu vào buồng lạnh để làm cứng.



Hình 10: Cơ cấu làm cứng dạng băng tảiTạo hình sau khi làm cứng, sử dụng hệ thông làm cứng dạng ống: nguyên liệu được

nạp vào các ống, hệ thông ông này được đặt trong buồng lạnh, không gian giữa các

ông 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.

Hình 1 l:Thiết bị dạng ống tunnel

❖ Lợi ích của phương pháp làm cứng nhanh:- Chất lượng tốt hơn.

- Cấu trúc kem mịn hơn.

- ít bị ảnh hưởng khi bao gói bằng bìa cứng trong quá trình cất giữ và

phân phôi.

- Tính ổn định 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:



S Làm đông lạnh S Nhúng

chìm S Khuôn kim loại (đĩa,

tấm)

S Đôi lưu không khí

S Kết hợp khuôn kim loại và đôi lưu không khí a)

Làm cứng bằng phương pháp lạnh đông:> Ưu điểm:

- Thời gian lưu giữ kem ngắn

- Cấu trúc bề mặt kem rất mịn

- Chất lượng toàn bộ sản phẩm tốt hơn

> Nhược điểm:

- Tôn chi phí

- 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

- 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:> Ưu điểm:



- Quá trình truyền nhiệt hiệu quả cao

> Nhược điểm

- Qui trình hệ thông đơn lẻ

- Yêu cầu khu vực sản xuất tôn kém

- Yêu cầu thiết bị phải đảm bảo vệ sinh

- Một vài bộ phận thiết bị thải nước thừa nhiều

- Sự hao hụt sản phẩm trong quá trình sản xuất tương đôi cao

- Chi phí cho từng bộ phận sản xuất cao

> 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 vớichi phí sản xuất ít tốn kém

- Sự tổn thất trong qua trình làm cứng rất ít

> Nhược điểm:

- Khoảng 5% sản phẩm có hình dạng không đồng đều

- Tôn chi phí cho những sản phẩm không được làm cứng

- Sản phẩm bị ảnh hưởng khi không được rót đầy

- Yêu cầu nhiệt độ làm đông thấp

Hình 12: thiết bị làm cứng bằng phương pháp nhúng chìm c) Làm cứng trong khuôn:



d) Làm cứng trong pallet với luồng không khí lạnh:> ưu điểm:

- Đơn giản về máy móc so vôi các phương pháp đôi lưu không khí khác

- Đầu tư chi phí thấp

- Kích thước bao gói đa dạng

- Chi phí bảo dưỡng máy thấp

> 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 13: thiết bị làm cứng dạng tấm (plate)



Hình 14 : Thiết bị làm cứng trong pallet với luồng không khí lạnh,

e) Làm cứng bằng dây chuyền xoắn ốc:> Ưu điểm:

- Máy móc đơn giản hơn so với phương pháp đôi lưu không khí tự động

- khác

- Hiệu qua’ làm cứng cao vơí các thông sô" 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 sẩn trong hệ thông từ 250GPH

> Nhược điểm:

- Dây đai chở sản phẩm giới hạn 101bs/ft



f) Làm cứng bằng phương pháp sử dụng các khay giữa chuỗi liên tục (Tray between contỉnuos chain):

> Ưu điểm:

- Thiết bị đơn giản nhất so với thiết bị làm cứng bằng phương pháp làm cứng

bằng đôi 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 thông không khí hoạt động hiệu quả nên tiết kiệm năng lượng và giảm

chi phí

- Hệ thống nhỏ 250GPH

> 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

- 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 bị làm cứng bằng dây chuyền xoắn ốc.



Hình 16: Thiết bị làm cứng Tray between continuos chain

g) Làm cứng bằng phương pháp thời gian lưu biến đổi Varible Retention Time(VRT)

> 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


- Tôc độ sản xuất cao (trên 10000 GPH)

> 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 thông kích thươc nhỏ khoảng 1500GPH

- Chi phí bảo dưỡng cao



> ưu điểm:

- Hệ thông không khí dòng đôi giúp làm cứng tốt hơn

- Chi phí baỏ trì thấp với thơi gian sử dụng lâu (trên 30 năm)

- Hệ thông không khí hiệu quả giảm chi phí và năng lượng


- Thiết bị đơn giản nhất so với thiết bị làm cứng bằng phương pháp đôi

lưu không khí sản phẩm loại khay

- Chi phí đầu tư vừa phải

- Hệ thống 10000GPH> Nhược điểm:

- Hệ thông phức tạp hơn so với

- Hệ thông dây đai xoắn

- Hệ thống nhỏ nhất 750GPH

Hình 17: Thiết bị làm cứng VRTh) Làm cứng bằng cách vận chuyển nhiều khay:

Trang 27


❖ Quá trình tạo hình:a) Thiết bị tạo hình cho kem que:Quá trình tạo hình cho kem que có 2 giai đoạn:

Giai đoan phân chia nguvẽn liêu: nguyên liệu có dạng ông dài và được cắt

thành từng thanh (bar) có kích thước phù hợp. Kích thước của các thanh có thể được

điều chỉnh bằng tốc độ chạy của băng tải và tần sô hoạt động của dao cắt. Có 2

dạng phân chia: theo chiều ngang (Horizontal etrusion) và chiều thẳng đứng (

Vertical etrusion).

Hình 19: Thiết bị ép đùn

Hình 18: Thiết bị làm cứng bằng cách vận chuyển nhiều khay



ngang Lớp HC04TP

Hình 20: thiết bị ép đùn đứng.

Hình 21: Thiết bị tạo hình làm cứng kết hợp

Giai đoan tao hình cho các phần nhỏ: các phần nhỏ được máy ép khuôn định

hình thành các hình dáng đa dạng như hình que, hình thú vật...

b) Thiết bị tạo hình cho kem conerto:Corneto là kem được rót trong bánh xốp (cone). Quy trình tạo kem conerto không

cần máy phân chia nguyên liệu hay máy ép khuôn, chỉ cần máy rót kem. Nguyên tắc

hoạt động cũng gần như máy rót kem hộp.



Hình 22: Thiết bị rót kem conerto với 8 đầu rót.

Thiết bị trên có thể rót cùng lúc cho 8 bánh cone. Mỗi ông rót kem cho một bánh

cone có nhiều ông nhỏ bên trong, mỗi ông nhỏ được nạp nhiều loại kem, chúng khác

nhau về màu sắc, mùi vị. Khi được bơm đến đầu ra các loại kem này sẽ hoà quyện lại

với nhau, tạo cho sản phẩm có hình thức rất bắt mắt với nhiều lớp kem xem kẽ.

Hình dáng kem đa dạng còn được tạo ra bởi đầu phun, các đầu phun khác nhau sẽ

tạo ra hình dáng kem khác nhau, ví dụ như hình xoắn ốc, hình vỏ sò, hình tháp...

Hình 23: Một sô" loại đầu phun và sản phẩm của nó

3) Thiết bị tạo lớp áo chocolateThiết bị tạo lớp áo chocolate bao gồm một bồn chứa chocolate được pha với một

sô" các nguyên liệu phụ khác như đậu phộng, hạnh nhân...Kem cây sau khi được tách

khuôn, đưa qua bồn chứa dung dịch chocolate ở 40°c để tạo ra một lớp áo chocolate cho

sản phẩm rồi được đưa vào thiết bị bao gói.Hình 24: Các que kem được áo chocolate, hoặc 1 lớp màu cam.

Hình 25: Dây chuyền phân chia, ép khuôn, gắn que và bao áo chocolate

IV. SẢN PHẨM1) Bảo quản:Kem thành phẩm được bảo quản trong phòng lạnh ở -30°c, do đặc thù riêng về cấu

trúc, kem thành phẩm cần được bảo quan trong điều kiện đúng quy định để tránh

những biến đổi và hư hỏng về mặt chất lượng.

Tại cơ sở sản xuất, nhiệt độ bảo quản là -30°c. Kem được vận chuyển bằng xe lạnh

25°c từ nhà máy đến nơi phân phôi và tiêu thụ. Người tiêu dùng nên trữ kem ở nhiệt độ

không lớn hơn -18°c.



Nếu nhiệt độ tăng cao khi bảo quản, sẽ làm cho lớp kem bề mặt chảy ra, gây biến

dạng sản phẩm và ảnh hưởng đến cấu trúc của kem. Khi ta tiến hành lạnh đông trở lại,

một phần đường lactose trong sữa có thể bị kết tinh, và người tiêu dùng sẽ cảm nhận

được các tinh thể này khi sử dụng kem.

Bảo quản đúng quy định, thời gian bảo quản có thể kéo dài từ 6-9 tháng.

2) Đánh giá chất lượng sản phẩm:> Chỉ tiêu cảm quan: sản phẩm giữ nguyên hình dáng, màu mùi vị đặc trưng.

> Chỉ tiêu vi sinh: hàm lượng các vi sinh vật gây bệnh như Samonella, Listeria, Staphyloccoccus aureus không lớn hơn 10 khuẩn lạc/ml sản phẩm.

> Chỉ tiêu hoá lý: hàm lượng protein, lipid, glucid tổng, lactose, độ ẩm, hàm

lượng khoáng, vitamin... dao động trong một khoảng lớn phụ thuộc vào

dạng sản phẩm và quy định chung của mỗi nước.

3) Các dạng sản phẩm kem:❖ Việt Nam:

Thị phần kem Việt Nam được phân chia như sau: Kido’s chiếm thị phần cao nhất

45,8%, tiếp đến là Vinamilk 20,8%, Thủy Tạ là 20,8%... Tại TPHCM, kem Ki Do dẫn đầu

với thị phần hơn 50%, đứng thứ 2 là Vinamilk 40% và thứ 3 là Monte Rosa 8%. Ở thị

trường kem trung và cao cấp, Kido’s chiếm hơn 60% thị phần.

Hiện tại, chuyện phân khúc thị trường kem với các tên tuổi lớn đã khá rõ ràng,

với những ưu thế riêng. Vinamilk đang có ưu thế về các loại kem hộp, kem mang về

nhà, Monte Rosa lại có ưu thế về nhóm kem cao cấp bán ở hệ thông cửa hàng, còn

Kido’s với 2 nhãn hiệu Merino và Kido’s Premium lại có vị thế dẫn đầu ở mảng thị trường

kem cây.

Sản phẩm kem Vinamilk

+ Kem sữa 2500vnd/cây, hương chocolate, đậu phộng và kem vani + Kem ly

Dino 100ml 3000 vnd/ly, các loại: dâu, sầu riêng, vani, chocolate, côm, trái cây,

khoai môn, cà phê, đậu xanh, dừa.

+ Kem cao cấp Vinamilk hộp 450ml 15000vnd/hộp, 26000vnd/hộp loại 11 có các

loại: dâu, sầu riêng, vani, chocolate, cốm, trái cây, khoai môn, cà phê, đậu xanh,

dừa.

0-



(

m Âcoe£3í£>

Sản phẩm kem Kido

Hiện nay, KIDO’S

đang có 2 nhãn chính

là Merino và Kido’s

Premium với hơn 36

sản phẩm, trong đó có

16 sản phẩm mới so

với kem Wall’s gồm các

chủng loại: kem hộp,

kem hũ, kem bánh và

kem que. Các sản

phẩm kem rất đa dạng

gồm: Kem Xoài, Kem

Mãng cầu bên cạnh

những khẩu vị quen

thuộc của quôc tế như:

Kem Chocolate, Kem

dâu và kem Vani.❖ Nưởc ngoài:Sản phẩm kem cây

lịpnVMiĩ/tóỳ

*0*

■' 'ĩì I £S®g ỄSáÊầ'



Sản phẩm kem hộp



Sản phẩm kem conertoTÀI LIỆU

THAM KHẢO

1. Nhật An, Việt Hoa,

Đường vào nghề-Công nghệ thực phẩm, NXB Trẻ, 2007.



2. Lê Văn Việt Mần,

Công nghệ sản xuất

các sản phẩm từ sữa,

tập l y NXB ĐH

Quốc gia TPHCM,

2004

3. Robert T. Marshall,

H. Douglas Goff,

Richad W.Hartel, Ice Cream, 6th edition,



Kluwerr

Academic/Pleum

Publishers, May

2003.

4. Tetra Pak, Dairy Processing Handbook, Published by Tetra

Pak Processing

Systems AB, S-221



86 Lund, Sweden.

5. www.whiteysicecream

.com.facility.asp

6. www.florenceicecream

.it/index.htm

7. www.tcpionneer.com.t

w.products03.htm

http://www.tcpionneer.com.tw.products03.htm/

http://www.tcpionneer.com.tw.products03.htm/

http://www.florenceicecream.it/index.htm

http://www.florenceicecream.it/index.htm

http://www.whiteysicecream.com.facility.asp/

http://www.whiteysicecream.com.facility.asp/

Documents

Quy Trình Và Thiết Bị Sản Xuất Kem - Luận Văn, Đồ Án, Đề Tài Tốt Nghiệp