ĐỒNG HÓA ÁP LỰC CAO VÀ SÓNG SIÊU ÂM HIỆN ĐẠI BẬC NHẤT THẾ GIỚI
ĐỒNG HÓA ÁP LỰC CAO VÀ SÓNG SIÊU ÂM HIỆN ĐẠI BẬC NHẤT THẾ GIỚI
Đồng hóa là một trong các quá trình quan trọng trong Công nghệ thực phẩm, và sau đây sẽ giới thiệu đến các bạn về quá trình này:
Khái niệm
Đồng hoá là phương pháp được áp dụng để làm cho sản phẩm lỏng hoặc hơi lỏng có độ đồng nhất bằng cách xé nhỏ nguyên liệu có kích thước cỡ µm. Sản phẩm sau đồng hoá sẽ có độ mịn cao, tăng độ tiêu hoá khi ăn vào cơ thể và ít bị phân lớp, phân tầng khi bảo quản sau này. Trong công nghiệp thực phẩm, quá trình đồng hóa được thực hiện trên hệ nhũ tương hoặc huyền phù. Phương pháp này làm giảm kích thước các hạt thuộc pha phân tán và phân bố đều chúng trong pha liên tục để hạn chế hiện tượng tách pha dưới tác dụng của trọng lực.
Mục đích của quá trình đồng hóa
Chuẩn bị:trong một số trường hợp, quá trình đồng hóa có mục đích xử lý nguyên liệu để hỗ trợ cho các quá trình sản xuất tiếp theo được thực hiện tốt hơn. Ví dụ, trong công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng, quá trình đồng hóa có thể được thực hiện trước quá trình tiệt trùng. Khi đồng hóa, các hạt cầu béo sẽ được xé nhỏ và phân bố đều trong pha liên tục. Biến đổi này làm tăng hệ số truyền nhiệt của sữa. Do đó quá trình tiệt trùng sữa đã qua đồng hóa sẽ diễn ra tốt hơn. Cần lưu ý là quá trình đồng hóa trong sản xuất sữa tiệt trùng có nhiều mục đích công nghệ khác nhau. Một trong những mục đích công nghệ đó là chuẩn bị cho quá trình tiệt trùng. Bảo quản:đồng hóa sẽ làm tăng độ bền của các thực phẩm dạng nhũ tương và huyền phù. Nhờ đó, thời gian bảo quản sản phẩm sẽ gia tăng.
Ví dụ: trong công nghệ sản xuất các sản phẩm nhũ tương như sữa cô đặc, mayonnaise, hoặc các sản phẩm huyền phù như nước trái cây dạng đục, puree… quá trình đồng hóa có mục đích có mục đích là bảo quản.
Hoàn thiện: đồng hóa làm phân bố đều các hạt thuộc pha phân tán trong pha liên tục của nhũ tương và huyền phù. Do đó, độ đồng nhất của sản phẩm sẽ gia tăng, đồng thời cải thiện một số chỉ tiêu cảm quan như trạng thái, vị… Ví dụ: trong công nghệ sản xuất sữa đậu nành, đồng hóa sẽ làm cho sản phẩm trở đồng nhất. Mục đích công nghệ của quá trình là hoàn thiện sản phẩm.
Đối với quá trình đồng hóa các sản phẩm lỏng
Quá trình đồng hóa được sử dụng với mục đích ổn định hệ nhũ tương, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực nên còn được gọi là quá trình nhũ hóa. Ngoài ra, quá trình đồng hóa còn được sử dụng với mục đích ổn định hệ huyền phù như nước quả đục… trong công nghệ chế biến rau quả. Đối với quá trình đồng hóa các vật liệu nhão – quánh. Mục đích nhằm tạo một hỗn hợp đồng nhất giữa pha rắn và pha lỏng. Trong công nghệ thực phẩm, quá trình đồng hóa được dùng để trộn các loại bột làm bánh mì, bánh kẹo bằng cách nhào bột để trộn hay khuấy khối bánh kẹo (kem, váng sữa, trướng…).
Vật liệu và các biến đổi
Vật liệu
Quá trình đồng hóa thường được thực hiện chủ yếu ở hệ huyền phù và hệ nhũ tương.
Hệ nhũ tương
Trong công nghiệp thực phẩm, các hệ nhũ tương thường gặp gồm hai chất lỏng đại diện: nước và dầu. Có 2 dạng nhũ tương cơ bản:
– Nước trong dầu: trong đó nước là pha phân tán, dầu là pha liên tục.
– Dầu trong nước: dầu là pha phân tán, nước là pha liên tục.
Hệ huyền phù
Nếu để yên dịch huyền phù, chất rắn có kích thước thích hợp (dựa vào sự khác nhau về tỉ trọng của chất rắn và của chất lỏng trong dung dịch) sẽ lắng xuống đáy tạo thành một lớp cặn (sa lắng). Hiện tượng này sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng một số sản phẩm.
Do đó, người ta cần thực hiện quá trình đồng hóa đối với một số loại sản phẩm chẳng hạn như dịch quả… nhằm phân tán đều các cấu tử rắn lơ lửng vào dung dịch tạo một khối sản phẩm đồng nhất.
Để đồng hóa được hệ huyền phù, người ta cũng thực hiện các quá trình tương tự như ở hệ nhũ tương.
Hệ bọt và các dạng hỗn hợp nhão – đặc quánh
Trong các hệ này pha rắn có hàm lượng khá cao phân bố vào pha lỏng. Ví dụ: bột nhão trong sản xuất bánh, phô mai… Biến đổi của nguyên liệu sau quá trình đồng hóa
Vật lý: đồng hóa làm giảm kích thước của các hạt phân tán trong hệ nhũ tương hoặc huyền phù. Đây là biến đổi quan trọng nhằm hạn chế hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản sản phẩm. Kích thước của các hạt phân tán càng nhỏ thì khả năng bị tách pha của huyền phù hoặc nhũ tương càng khó xảy ra. Số lượng hạt vật liệu rắn trong huyền phù tăng lên, hình dạng và độ lớn của các hạt vật liệu sẽ thay đổi làm ảnh hưởng đến tính chất dẻo cũng như độ nhớt của huyền phù. Đối với hệ nhũ tương, sau khi đồng hóa các chất lỏng trong hệ thì độ nhớt của hệ sẽ lớn hơn độ nhớt của hệ ban đầu. Kết quả đồng hóa chất lỏng làm cho sự tiếp xúc lẫn nhau giữa các cấu tử được tăng lên và các cấu tử này có thể xảy ra các phản ứng hóa học với nhau.
Việc sử dụng áp lực cao để thực hiện quá trình đồng hóa sẽ làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu. Kết quả thực nghiệm cho thấy nếu như áp lực sử dụng tăng 40 bar thì nhiệt độ nguyên liệu sẽ tăng 1oC. Trong công nghiệp thực phẩm, giá trị áp lực sử dụng thường dao động trong khoảng 200 – 300 bar tương đương với khoảng tăng nhiệt độ nguyên liệu trong quá trình đồng hóa là (5,0 – 7,5)oC. Như vậy, mức độ làm tăng nhiệt cho nguyên liệu là không lớn.
Hóa lý:đồng hóa làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai pha phân tán và liên tục trong hệ nhũ tương hoặc huyền phù. Khi đó các giá trị như năng lượng bề mặt và sức căng bề mặt trong hệ phân tán sẽ thay đổi.
Khi có sử dụng chất nhũ hóa, chúng sẽ phân bố tại vị trí bề mặt tiếp xúc pha trong hệ phân tán, nhờ đó mà độ bền pha phân tán của sản phẩm sẽ gia tăng.
Hóa học, hóa sinh và sinh học: trong quá trình đồng hóa, các biến đổi này xảy ra không đáng kể.
SẢN PHẨM
Siêu âm: các ứng dụng và các quá trình
Siêu âm được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như homogenizing hoặc tan rã, trong sonochemistry, khử khí hoặc làm sạch.
Siêu âm đồng nhất và Blending
Khi bộ vi xử lý siêu âm được sử dụng như pha trộn, mục tiêu là để giảm các hạt nhỏ trong một chất lỏng để cải thiện tính đồng nhất và tính ổn định. Những hạt (phân tán giai đoạn) có thể là chất rắn hay chất lỏng.Giảm đường kính trung bình của các hạt làm tăng số lượng của các hạt riêng lẻ.Điều này dẫn đến giảm khoảng cách hạt trung bình và làm tăng diện tích bề mặt hạt.
Cơ chế phổ biến nhất cho đồng nhất là đồng nhất áp suất cao. Ở đó, chất lỏng được ép ở áp suất cao (khoảng 2000bar) thông qua một van homogenizing. Khi đi qua các van, chất lỏng phải trải qua một thời gian ngắn (khoảng 50microsec..) Chu kỳ áp suất cao, áp suất thấp.
Trong khi cơ chế này làm việc tốt, các hạt nhỏ mềm, chẳng hạn như các giọt chất béo trong sữa, nó có giới hạn của nó khi được sử dụng để phân tán các vật liệu cứng và mài mòn, chẳng hạn như bột màu, đánh bóng hoặc oxit kim loại hoặc chất xơ và xơ, như purees trái cây, tảo hoặc bùn. Điều này là do tốc độ chất lỏng cao (lên đến 120mtr/giây)
Tác giả: Nguyễn Tấn Dũng
