III. GIẢI THÍCH QUY TRÌNH
7.Cô đặc chân không
Cô đặc là quá trình nâng cao nồng độ chất khô các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nước. Đối với sản phẩm thực phẩm là quá trình làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sôi, đó là quá trình vật lý và hóa lý.
7.1 Mục đích:
Mục đích công nghệ: khai thác, bảo quản
+ Khai thác: nhằm làm tăng độ khô dịch quả theo mong muốn.
+ Bảo quản: tăng nồng độ dung dịch nên hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản.
7.2 Biến đổi nguyên liệu và sản phẩm trong quá trình cô đặc:
Trong quá trình cô đặc tính chất chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm thay đổi không ngừng.
Tính chất vật lý và hóa lý:
Khi nồng độ tăng: tính chất dung dịch thay đổi phụ thuộc vào thời gian cô đặc đó là. Giảm:
• Nhiệt dung C • Hệ số cấp nhiệt α • Hệ số truyền nhiệt K Tăng:
• Khối lượng riêng ρ • Độ nhớt η
• Tổn thất do nồng độ ∆ • Nhiệt độ sôi T
Keo tụ protein, phân hủy chất pectin. Các biến đổi hóa lý khác.
Các phản ứng hóa học:
Thay đổi pH môi trường:
+ Thường giảm độ kiềm do tiếp tục các phản ứng phân hủy amit.
+ Và do phân hủy đường: đường khử, và các chất khác tạo thành các acid. Đóng cặn do:
+ Trong dung dịch còn chứa một số muối caxi vô cơ và hữu cơ ít hòa tan. + Một số muối canxi hòa tan rất chậm trong dung dịch có nồng độ cao. + Phân hủy các muối của một số acid hữu cơ tạo thành kết tủa.
Phân hủy chất cô đặc làm tăng tổn thất.
Ảnh hưởng tới màu của sản phẩm: do phân hủy các sản phẩm cô đặc dưới điều kiện nhiệt độ và pH.
+ Do kết quả của phản ứng Maillard là phản ứng ngưng tụ giữa đường khử và amino acid, tạo thành các chất màu dạng keo có chứa Nitơ.
+ Do sự tác dụng tương hỗ giữa sản phẩm phân hủy đường với các aminoacid. Một số vitamin có thể bị phân hủy (ví dụ vitamin C).
Về sinh học:
Hạn chế khả năng hoạt động của vi sinh vật ở nồng độ cao. Tiêu diệt vi sinh vật (khi nhiệt độ sôi trong nồi cao).
Chất lượng sản phẩm và giá trị sinh hóa tăng:
Yêu cầu của quá trình cô đặc là phải thực hiện với một chế độ nghiêm ngặt để: Bảo đảm các cấu tử quí của sản phẩm, vị và mùi đặc trưng được giữ nguyên đồng thời. Đạt được nồng độ yêu cầu.
7.3 Phương pháp thực hiện quá trình:
Phụ thuộc trước hết vào
Yêu cầu công nghệ như nhiệt độ sôi của dung dịch, % chất khô đầu và cuối, tính chất hóa lý của sản phẩm.
Đồng thời phụ thuộc vào các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng như quy mô sản xuất, tình hình thiết bị, năng lượng, hơi, lực lượng công nhân, trình độ thao tác, dẫn đến nhiều phương pháp thực hiện quá trình cô đặc khác nhau
⇒ Sử dụng thiết bị cô đặc một nồi dưới chân không. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cô đặc một nồi thường dùng khi năng suất nhỏ và khi nhiệt năng không có giá trị kinh tế lớn.
Quá trình cô đặc có 3 thông số cơ bản là: nhiệt độ, thời gian, cường độ bốc hơi.
+ Nhiệt độ: Lúc mới cô đặc sản phẩm có độ khô thấp (5 – 15%) nên nhiêt độ sôi của nó xấp xỉ với nhiệt độ sôi của nước. Sau đó, độ khô tăng lên nên nhiệt độ sôi cũng tăng, khi độ khô đạt tới 70 – 75% thì nhiệt độ sôi đạt 105 – 110oC.
+ Thời gian: Cường độ bốc hơi của sản phẩm và vận hành của thiết bị ảnh hưởng đến thời gian cô đặc. Thời gian cô đặc kéo dài làm cho chất lượng sản phẩm và hiệu suất sử dụng thiết bị thấp.
+ Cường độ bốc hơi: phụ thuộc chủ yếu vào hệ số truyền nhiệt. Hệ số truyền nhiệt càng lớn khi nồng độ chất khô và độ nhớt thấp, nhiệt độ sôi cao, tốc độ tuần hoàn của sản phẩm lớn, bề mặt truyền nhiệt sạch, lượng không khí và khí trơ trong nước ít, lượng nước ngưng tụ trong buồng đốt được thải ra tuần hoàn và nhanh chóng.
Để cô đặc nước quả thường tiến hành cô đặc ở nhiệt độ thấp trong chân không, nhằm tránh các phản ứng nhiệt của các thành phần hóa học có trong dịch quả (trước hết là phản ứng giữa đường khử và acid amin, tổn thất ít các chất thơm, vitamin).
Dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 100oC, áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển.
Phương án này đơn giản: nạp liệu bằng bơm hoặc nhờ chân không liên tục đến ngập bề mặt truyền nhiệt.
Sản phẩm được xả gián đoạn hoặc liên tục.
Ưu điểm: tuần hoàn tốt, giảm khả năng tạo cặn, sự bay hơi nước xảy ra liên tục.
Khi quá trình cô đặc kết thúc nguyên liệu được vận chuyển bằng bơm đến nồi chứa trung gian cùng với pectin và natri benzoate.
7.4 Thiết bị và thông số:
♣
Yêu cầu thiết bị:
- Sử dụng hệ thống cô đặc chân không một nồi.
- Vật liệu không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (dùng đồng thau, tráng men hoặc thép không rỉ).
- Cường độ truyền nhiệt cao nhất trong giới hạn chênh lệch nhiệt độ nhất định. - Tiêu hao nguyên liệu trên một đơn vị bề mặt truyền nhiệt nhỏ nhất.
- Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, dễ lắp ráp dễ tháo dở. - Phân bố hơi đều trong buồng bốc.
- Dễ làm sạch bề mặt truyền nhiệt.
- Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ và khí không ngưng. - Thu hồi bọt do hơi thứ mang theo.
- Tổn thất năng lượng nhỏ nhất.
Thiết bị: nồi cô đặc chân không (một nồi).
Nồi cô đặc
♣
Thông số: Áp suất hơi đốt 1.25 at
Độ chân không buồng bốc 600 – 700 mmHg Nhiệt độ cô đặc: <100oC
Độ khô: 68 – 70 %