Quá trình chiên trong công nghệ sản xuất mì ăn liền

Quá trình chiên trong sản xuất mì ăn liền diễn ra ở nhiệt độ cao (150-180°C) dẫn đến độ ẩm của vắt mì sau khi chiên được giảm xuống mức thấp nhất, giúp sản phẩm có thể bảo quản trong thời gian dài ở nhiệt độ phòng. Với kinh nghiệm của một kỹ sư tham gia sản xuất thực tế, lý thuyết về công nghệ chiên, các biến đổi và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiên mì ăn liền sẽ được giải thích chi tiết trong bài viết này.

1. Mục đích của quá trình chiên

Chiên là quá trình gia nhiệt mà dầu hoặc mỡ vừa là chất tải nhiệt, vừa là thành phần của sản phẩm cuối cùng, đây là phương pháp chế biến thực phẩm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Mục đích của quá trình chiên bao gồm:

• Mục đích chế biến: Quá trình chiên làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm do hàm lượng chất khô tăng và sự hấp thụ dầu mỡ vào sản phẩm, đồng thời tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm với những đặc tính như: giòn, vị đặc biệt, màu đặc trưng, … Đây là kết quả của sự biến đổi các thành phần hóa học và cấu trúc vật lý của sản phẩm.
• Mục đích bảo quản: Do quá trình chiên được tiến hành ở nhiệt độ cao (120 tới 180°C), làm cho hầu hết các loại vi sinh vật đều bị tiêu diệt.

2. Các công nghệ chiên trong sản xuất thực phẩm

2.1. Công nghệ chiên ở áp suất thường

Với công nghệ chiên thực phẩm ở áp suất thường, có hai phương pháp cơ bản đó là chiên bề mặt và chiên bề sâu.

2.1.1. Phương pháp chiên bề mặt: Trong phương pháp này, thiết bị chiên có một mặt phẳng nằm ngang được gọi là bề mặt chiên, dầu chiên được đổ lên phía trên bề mặt chiên. Trong phương pháp này, chiều cao mức dầu trên bề mặt chiên sẽ thấp hơn chiều cao mẫu thực phẩm. Hiện nay, phương pháp chiên bề mặt ít được sử dụng trong sản xuất công nghiệp.

2.1.2. Phương pháp chiên bề sâu: Trong phương pháp này, toàn bộ sản phẩm cần chiên sẽ ngập trong dầu ở nhiệt độ cao, các thiết bị chiên bề sâu có thể hoạt động gián đoạn hoặc liên tục:

– Thiết bị chiên bề sâu gián đoạn: Thực phẩm cần chiên được cho vào bên trong các giỏ lưới, hệ thống sẽ nâng đặt các giỏ lưới vào nồi chiên, nhúng ngập dầu. Sau quá trình chiên, các giỏ lưới được lấy ra khỏi thiết bị và thực phẩm được lấy ra để làm nguội.

– Thiết bị chiên bề sâu liên tục: Thiết bị còn gọi là chảo chiên, dầu được cho vào đầy chảo, sản phẩm được ngập trong dầu chiên sẽ liên tục đi vào và ra khỏi chảo. Có hai phương pháp gia nhiệt chảo chiên:

• Phương pháp thứ nhất: truyền nhiệt từ nguồn nhiệt tới đáy chảo, rồi từ đáy chảo truyền nhiệt tới dầu trong chảo, phương pháp gia nhiệt này ít được sử dụng.
• Phương pháp thứ hai: sử dụng một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống để gia nhiệt dầu rồi bơm và hút liên tục ra vào chảo. Trong chảo chiên sẽ có băng tải có gắn các khuôn, chuyển động tuần hoàn để liên tục đưa sản phẩm ra và vào chảo, trong quá trình hoạt động, toàn bộ nguyên liệu cần chiên sẽ được ngập trong chảo.

Hiện tại, trong công nghiệp sản xuất mì ăn liền, hầu hết các nhà máy đều sử dụng thiết bị chiên bề sâu liên tục theo phương pháp thứ hai.

2.2. Công nghệ chiên chân không

Khi chiên thực phẩm ở điều kiện chân không, sẽ hạn chế được sự tiếp xúc của oxy với dầu, do đó, hạn chế được sự hư hỏng do chất béo bị oxy hóa. Ngoài ra, trong điều kiện áp suất chân không, nhiệt độ chiên sẽ thấp hơn, từ đó sẽ hạn chế được những biến đối không mong muốn của sản phẩm do quá trình chiên ở nhiệt độ cao mang lại.

3. Lý thuyết về quá trình chiên trong sản xuất mì ăn liền

Chiên là quá trình trao đổi nhiệt giữa môi trường tải nhiệt là dầu và vắt mì, quá trình chuyển khối diễn ra: Ẩm từ sản phẩm ra môi trường và dầu từ môi trường vào sản phẩm. Động lực của những quá trình này là sự chênh lệch nhiệt độ, áp suất nội tại và hàm lượng ẩm giữa sản phẩm và môi trường (dầu).

Dầu được nâng nhiệt độ lên khoảng 150 – 180°C để tạo sự chênh lệch nhiệt độ giữa vắt mì và dầu. Trước khi cho vắt mì vào chiên, nhiệt độ của chúng hầu như bằng với nhiệt độ môi trường nhà xưởng, cho nên chênh lệch nhiệt độ giữa mì với dầu là rất lớn.

Khi cho mì vào chiên, nhiệt độ mì tăng nhanh, đến khi chênh lệch nhiệt độ giữa mì và nhiệt độ sôi của nước không còn, trong mì không tăng nhiệt độ nữa, thời gian này, nhiệt lượng chỉ cung cấp cho quá trình bay hơi nước trong sản phẩm. Đây là giai đoạn bay hơi nước mạnh nhất.

Khi nước đã bốc hơi gần hết, nếu quá trình chiên vẫn tiếp tục thì nhiệt độ trong sản phẩm bắt đầu tăng lên để đạt tới cân bằng với nhiệt độ dầu. Trong thực tế, quá trình chiên kết thúc ở cuối thời kỳ bay hơi nước, ẩm vắt mì khoảng 2-5%, trong thực tế sản xuất, độ chiên biểu kiến khoảng 35-38%, độ chiên thực tế khoảng 45-48%.

Lưu ý: Độ chiên biểu kiến và độ chiên thực tế là hai chỉ số được sử dụng để đánh giá quá trình chiên.
Độ chiên biểu kiến: Chỉ tỉ lệ nguyên liệu giảm đi sau khi chiên, so với nguyên liệu trước khi chiên. Được xác định theo công thức:

Độ chiên thực tế: Chỉ lượng nước bay hơi trong nguyên liệu sau khi chiên. Độ chiên thực tế bằng tổng độ chiên biểu kiến với lượng dầu đã thấm vào vật liệu.

Trong đó: M : Trọng lượng nguyên liệu trước khi chiên (kg); M’ : Trọng lượng nguyên liệu sau khi chiên (kg); m : Tỉ lệ dầu hút vào sản phẩm (%). Độ chiên biểu kiến luôn thấp hơn độ chiên thực tế, vì trong khi chiên một phần nước đã bốc hơi nhưng nguyên liệu lại hút một phần dầu chiên vào.

4. Các biến đổi của vật liệu trong quá trình chiên

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (150-180°C) quá trình chiên làm cho sản phẩm có những biến đổi sâu sắc về tính chất vật lý, hóa học, sinh học, cảm quan,…

4.1. Biến đổi về tính chất vật lý và cấu trúc vật liệu

Quá trình thay đổi tính chất vật lý và cấu trúc của vắt mì tại quá trình chiên gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn đầu tiên: là khi nhiệt độ của vắt mì (sau phun dịch) thấp hơn nhiều so với nhiệt độ dầu chiên. Sản phẩm tăng nhiệt độ hướng tới cân bằng với nhiệt độ dầu. Ở giai đoạn này, dầu bắt đầu có hiện tượng thấm vào vắt mì.

Giai đoạn hai: khi nhiệt độ đủ cao để làm thay đổi cấu trúc, thể tích của sản phẩm, nước trong mì bắt đầu bay hơi và dầu thấm vào nhanh hơn. Do bị mất nước nên cuối giai đoạn này vắt mì co lại, sản phẩm trở nên khô cứng, giòn.

4.2. Biến đổi về tính chất hóa học

Như đã biết, bột mì có chứa thành phần chính là cacbohydrate và protein. Ngoài ra, nó còn được trộn với nước nghệ và dịch kansui trong quá trình tạo hỗn hợp bột nhào. Sau khi hấp, sợi mì được phun dịch chứa nhiều thành phần gia vị như đường, muối.

Do vậy, vắt mì sẽ có những biến đổi sâu sắc về màu qua phản ứng caramel hóa và melanoidin từ các acid amin và đường.

4.3. Biến đổi về chỉ tiêu vi sinh

Lượng vi sinh vật tổng số trước và sau quá trình chiên đã thay đổi rất rõ rệt từ 10^5 cfu/g về 10^3 cfu/g.

4.4. Biến đổi về giá trị cảm quan

Các tính chất cảm quan như màu, hương, vị đều thay đổi rõ rệt sau quá trình chiên. Trong đó, dầu chiên là thành phần quan trọng ảnh hưởng tới mùi của sản phẩm trong quá trình bảo quản.

5. Biến đổi của dầu trong quá trình chiên và các chỉ số đánh giá chất lượng của dầu chiên

5.1. Biến đổi của dầu trong quá trình chiên

Trong quá trình chiên, dầu bị biến đổi đáng kể làm chất lượng của nó giảm dần, những biến đổi hóa học bao gồm: Thủy phân, sự oxy hóa, sự biến đổi do các yếu tố sinh – hóa.

Quá trình oxy hóa là quá trình xảy ra với sự có mặt của oxy không khí. Nhiệt độ càng cao quá trình xảy ra càng nhanh. Các sản phẩm được tạo thành do quá trình oxy hóa làm giảm chất lượng của dầu và của sản phẩm chiên, giảm khả năng bảo quản.
Quá trình oxy hóa dầu gồm: Quá trình tự oxy hóa, oxy hóa nhiệt, quá trình trùng hợp nhiệt.

5.1.1. Quá trình tự oxy hóa: Đây là quá trình xảy ra trong dầu mỡ ngay cả ở nhiệt độ thường, khi có mặt của oxy không khí, tốc độ phản ứng ngày càng tăng do hiện tượng tự xúc tác của quá trình, vì vậy được gọi là quá trình tự oxy hóa.

Thành phần và cấu trúc phân tử của dầu ảnh hưởng nhiều tới tốc độ phản ứng tự oxy hóa, phân tử dầu càng nhiều nối đôi thì khả năng tự oxy hóa càng lớn và ngược lại.

Sản phẩm cuối cùng hoặc trung gian tạo thành từ phản ứng oxy hóa gồm alcohol, hợp chất epoxit, các aldehyde, ceton, các acid, ester và nhiều hợp chất khác. Những hợp chất này ảnh hưởng rất nhiều tới mùi của sản phẩm, là một trong những yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng cảm quan của sản phẩm.

5.1.2. Quá trình oxy hóa nhiệt: Đây là quá trình oxy hóa xảy ra ở nhiệt độ cao với sự tham gia của oxy không khí. Do phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao nên phản ứng diễn ra nhanh.

Kết quả của phản ứng oxy hóa bởi nhiệt:
– Chỉ số iod của dầu giảm do chất béo chưa bão hòa giảm.
– Chỉ số acid tăng do một số acid được giải phóng ra khỏi phân tử glycerides.
– Sản phẩm tạo thành một số phức hợp dễ bay hơi và phần lớn các polymer không bay hơi. Các phức hợp này tham gia vào sự hình thành hương vị và thay đổi giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Sự có mặt của nước trong dầu cũng là yếu tố xúc tiến quá trình oxy hóa, do vậy, vắt mì trước khi đi vào chiên phải được làm ráo dịch phun.

5.1.3. Quá trình trùng hợp nhiệt: Quá trình xảy ra khi đun nóng dầu ở nhiệt độ cao, trong môi trường không có không khí. Do phương pháp chiên sử dụng trong khi chiên mì là phương pháp chiên bề sâu liên tục ở môi trường có không khí nên phản ứng này không được giải thích rõ trong bài viết này.

5.2. Các chỉ số đánh giá chất lượng của dầu chiên

• Chỉ số acid (AV) của dầu chiên: Đây là một trong những tiêu chuẩn để đánh giá mức độ oxy hóa của dầu và được tính bằng số mg KOH cần để trung hòa các gốc acid béo tự do trên mỗi gram dầu. Theo TCVN 5777:2004 mức AV cho phép đối với mì chiên là ≤ 2mg KOH/gram dầu.

• Chỉ số peroxit (PoV): Là giá trị đo lượng oxy liên kết hóa học với dầu hoặc mỡ dưới dạng các peroxit, đặc biệt là các hydroperoxit, được tính bằng lượng chất có trong mẫu làm oxy hóa kali iodua trên khối lượng mẫu thử trong điều kiện kiểm nghiệm. Chỉ số peroxit được biểu thi bằng số mili đương lượng oxy của peroxit trên 1000 gam mẫu (meq/kg).
  Theo TCVN 5777:2004 mức PoV cho phép đối với mì chiên là ≤ 20 meq/kg.

6. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiên

Cấu trúc của sợi mì: ảnh hưởng rất nhiều tới mức độ ngấm dầu trong quá trình chiên, do vậy trong quá trình chiên cần lưu ý tới chất lượng bột mì. Lượng dầu ngấm vào mì quá nhiều sẽ ảnh hưởng tới chi phí trong sản xuất và chất lượng của sản phẩm.

Công đoạn hấp: Sau khi được cán, tạo sợi, mì đi qua công đoạn hấp. Hấp cũng là quá trình rất quan trọng, ảnh hưởng rất lớn tới quá trình chiên phía sau. Nếu hấp không tốt thì dẫn tới sợi mì không được hồ hóa hoàn toàn gây nên tình trạng ngấm dầu. Độ ẩm mì sau hấp khoảng 35-40%.

Công đoạn phun dịch: Sau khi hấp xong, mì qua công đoạn phun dịch, dịch phun có thể có thành phần như muối, đường, bột ngọt, … tạo thêm hương vị cho sợi mì. Sau khi phun dịch, một phần dịch sẽ ngấm vào mì, phần dịch không ngấm được cần phải thổi ra khỏi sợi mì, tránh đi cùng mì vào chảo chiên, gây ảnh hưởng tới chất lượng dầu chiên. Sau công đoạn này sẽ tới công đoạn chiên mì.

Đổ khuôn: Mì khi đổ vào khuôn để chiên phải gọn, tránh nhiều vụn rơi vào chảo gây cặn chảo.

Dầu chiên (Shorterning): là nguyên liệu sử dụng để chiên vắt mì và là thành phần của vắt mì thành phẩm. Vì vậy chất lượng của dầu, chế độ chiên (nhiệt độ chiên, thời gian chiên) cũng ảnh hưởng đến chất lượng của vắt mì thành phẩm.
Dầu shorterning có nhiệt độ nóng chảy từ 48 – 52°C khá cao nên sẽ giúp vắt mì sau khi chiên có bề mặt khô ráo.

TỪ VỰNG TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM:

Frying Technology: Công nghệ chiên
Vacuum Frying Technology: Công nghệ chiên chân không
Shallow frying method: Phương pháp chiên bề mặt
Deep fat frying method: Phương pháp chiên bề sâu
Continuous deep frying machine: Thiết bị chiên bề sâu liên tục
Discontinuous deep frying machine: Thiết bị chiên bề sâu gián đoạn