Cô đặc là làm bốc hơi nước của sản phẩm bằng cách đun sôi. Quá trình cô đặc được sử dụng nhiều trong công nghiệp đồ hộp để sản xuất cà chua cô đặc, mứt, nước quả cô đặc, các loại soup khô, sữa đặc...
Mục đích công nghệ:
- Khai thác: quá trình cô đặc làm tăng hàm lượng chất khô trong sản phẩm.
- Chuẩn bị: quá trình cô đặc là quá trình chuẩn bị để tạo điều kiện thích hợp cho việc tạo đông của pectin.
- Bảo quản: do hàm lượng chất khô tăng nên góp phần ức chế hoạt động của hệ vi sinh vật trong sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.
Các biến đổi của nguyên liệu:
Vật lý: Puree nho cô đặc là một hệ của nhiều chất hòa tan như đường, acid, muối, còn chứa cả các chất không tan ở trạng thái huyền phù. Khi cô đặc, dung môi bay hơi, nồng độ chất hòa tan tăng dần, nhiệt độ sôi, độ nhớt, khối lượng riêng tăng, nhưng hệ số truyền nhiệt giảm, hàm lượng không khí còn lại trong gian bào và hòa tan trong sản phẩm cũng giảm.
Hóa học:
- Phản ứng Caramel: Các loại đường do chịu tác dụng của nhiệt độ cao ở bề mặt truyền nhiệt của thiết bị cô đặc, nên bị caramel hóa. Hiện tượng caramel hóa tạo ra các sản phẩm có màu đen và vị đắng làm sản phẩm có chất lượng kém. Ở nhiệt độ 95oC, đường khử glucose,fructose có thể bị caramel hóa. Ở nhiệt độ 160oC, quá trình caramel hóa xảy ra mạnh. Ở 160oC, saccharose loại một phân tử nước tạo ra glucosan và fructosan. Ở 185 – 190oC, glucosan kết hợp với fructosan tạo thành isosaccharosan. Tiếp tục, hai phân tử isosaccharosan kết với nhau, loại hai phân tử nước tạo thành caramelan. Caramelan lại kết hợp với isosaccharosan, loại ba phân tử nước tạo thành caramelen. Khi nhiệt độ tăng cao trên 200oC tạo thành caramelin (mất tính hòa tan).
- Phản ứng Maillard: Hiện tượng sậm màu còn do phản ứng Maillard giữa protein (nhóm –NH2) và đường khử (nhóm –CHO) tạo các melanoidin. - Pectin trong nguyên liệu bị thủy phân nên giảm tính tạo đông trong nấu mứt.
- Các chất thơm và các chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ bốc theo hơi nước làm giảm hương vị của sản phẩm.
- Hàm lượng vitamin trong sản phẩm giảm do tác dụng của nhiệt độ cao. Do đó để tránh tổn thất vitamin, ta dùng thiết bị cô đặc chân không.
Hóa lý: Biến đổi hóa lý quan trọng là sự chuyển pha của nước. Nước tồn tại ở trạng thái lỏng sẽ chuyển sang trạng thái hơi trong quá trình cô đặc
Hóa sinh và sinh học:
- Do nhiệt độ cô đặc chân không thấp nên một số enzyme và vi sinh vật chịu nhiệt có thể vẫn còn hoạt động, các bào tự vi khuẩn có thể được hoạt hóa ở 700C.
- Nhưng do nhiệt độ cô đặc cao, thời gian cô đặc kéo dài (gần giống chế độ thanh trùng), nồng độ chất khô cao, pH thấp nên sẽ hạn chế được vi sinh vật.
Các yếu tố kỹ thuật của quá trình cô đặc
- Nhiệt độ sôi: Khi tiến hành một quá trình cô đặc thực phẩm người ta đun nóng khối sản phẩm tới nhiệt độ sôi. Nước trong sản phẩm bốc hơi cho đến khi nồng độ chất khô đã đến nồng độ yêu cầu thì ngừng quá trình cô đặc và cho sản phẩm ra khỏi thiết bị. Nhiệt độ sôi của sản phẩm phụ thuộc áp suất hơi ở trên bề mặt, nồng độ chất khô và tính chất vật lý, hóa học của sản phẩm.Khi áp suất hơi trên bề mặt của sản phẩm càng thấp thì nhiệt độ sôi của sản phẩm càng thấp. Vì vậy việc tạo độ chân không trong thiết bị cô đặc sẽ giảm được nhiệt độ sôi của sản phẩm. Hay nói cách khác là điều chỉnh nhiệt độ sôi bằng cách thay đổi độ chân không.
- Nhiệt độ sôi thấp thì tính chất của thực phẩm ít bị biến đổi như vitamin ít bị tổn thất, màu sắc ít bị biến đổi, mùi thơm cũng ít bị bay hơi. Nhiệt độ sôi thấp còn làm giảm tốc độ ăn mòn và kéo dài thời gian bền của vật liệu làm thiết bị cô đặc.
- Thời gian cô đặc: là thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết bị cô đặc cho sự bốc hơi nước ra khỏi nguyên liệu để đạt đến độ khô yêu cầu. Thời gian cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm việc của thiết bị và cường độ bốc hơi của sản phẩm. Các thiết bị cho nguyên liệu vào, sản phẩm ra liên tục và sản phẩm có cường độ bốc hơi lớn thì thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết bị càng ngắn.
- Cường độ bốc hơi: Cường độ bốc hơi của sản phẩm phụ thuộc cường độ trao đổi nhiệt giữa hơi nóng và sản phẩm bốc hơi. Cường độ trao đổi nhiệt được đặc
trưng bằng hệ số truyền nhiệt của quá trình cô đặc. Hệ số truyền nhiệt càng lớn, cường độ bốc hơi càng cao.
Thiết bị: thiết bị cô đặc chân không hình cầu hai vỏ
Hình 13: Thiết bị cô đặc chân không hình cầu hai vỏ