Quá trình đồng hóa áp suất cao [1], [2].

 Mục đích công nghệ

- Chuẩn bị: đồng hoá làm đồng nhất hệ nhũ tương và làm giảm kích thước hạt, tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trình thanh trùng, hỗ trợ quá trình sấy.

- Hoàn thiện: cải thiện cấu trúc sản phẩm, làm cho dịch trứng đồng nhất.

 Các biến đổi

- Hoá học: do quá trình đồng hoá tiến hành ở nhiệt độ không cao nên các biến đổi về thành phần hoá học cũng ít xảy ra.

- Hoá lý: áp lực cao trong quá trình đồng hoá sẽ làm nhiệt độ của hệ gia tăng thêm khoảng 4- 60C, tức nhiệt độ của hệ khoảng 560C. Ở nhiệt độ này protein trong lòng đỏ không bị kết tủa do các protein này chỉ bị biến tính ở nhiệt độ lớn hơn. Sự va đập mạnh, tạo bọt khí, sự chuyển động xoáy của các hạt cầu béo khi đi qua khe hẹp của thiết bị đồng hoá làm vỡ cấu trúc, phân tán chúng thành các hạt có kích thước nhỏ hơn vào pha phân tán. Kích thước các hạt sau đồng hoá nhỏ hơn 30µm.

- Đặc biệt thành phần lecithin và một số protein có trong lòng đỏ đóng vai trò là chất nhũ hoá hỗ trợ hiệu quả quá trình đồng hoá. Khi các hạt cầu béo bị giảm kích thước, lecithin nằm trong các hạt cầu này sẽ phân bố lại trên bề mặt của chúng làm giảm sức căng bề mặt giữa các hạt cầu và pha nước, hình thành nên một màng bảo vệ xung quanh các hạt cầu béo, làm cho chúng không thể kết hợp lại với nhau. Đồng thời với quá trình này, các chất hoà tan như protein, vitamin cũng thoát ra khỏi hạt cầu hoà tan vào trong nước. Một số phức lipoprotein cũng có thể bị phá vỡ tạo các protein và chất béo phân tán tự do trong hệ.

Hình 2.12: Sự giảm kích thước các hạt sau đồng hoá

- Vật lý: nhiệt độ tăng thêm khoảng 4-60C, độ nhớt hệ giảm một phần.

Sinh học: do quá trình đồng hoá tiến hành ở nhiệt độ khoảng 560C nên các vi sinh vật cũng bị ức chế, áp lực cao cũng có tác dụng làm tổn thương tế bào vi khuẩn.

- Vấn đề đáng lo ngại là nếu dịch trứng bị nhiễm Salmonella thì chúng vẫn còn tồn tại do chúng có thể sống ở 600C trong vòng 1 giờ.

 Cấu tạo thiết bị đồng hóa áp lực cao

- Sử dụng thiết bị đồng hoá áp lực cao hai cấp ở áp suất 100 - 150bar.

- Dịch trứng vào đồng hoá ở dạng nhũ tương dầu trong nước, hàm lượng dầu khoảng 27%, độ nhớt khoảng 0.2N/s.m2, hàm lượng chất khô khoảng 30%.

- Thiết bị đồng hoá sử dụng áp lực cao gồm hai bộ phận chính: bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp.

Hình 2.13: Thiết bị đồng hoá áp lực cao

(1) motor chính, (2) bộ truyền đai, (3) đồng hồ đo áp suất, (4) trục quay, (5) piston, (6) hộp piston, (7) bơm, (8) van, (9) bộ phận đồng hoá, (10) hệ thống tạo áp suất thuỷ lực.

Bộ phận đồng hóa (9) được cấu tạo như sau:

Hình 2.14: Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hoá áp lực cao

1-bộ phận sinh lực (forcer) thuộc hệ thống tạo đối áp; 2-vòng đập (impact ring); 3-bộ phận tạo khe hẹp (seat); 4-hệ thống thuỷ lực tạo đối áp (hydraulic actuator);

5-khe hẹp

Hình 2.15: Thiết bị đồng hoá hai cấp 1-Cấp một; 2-Cấp 2

 Phương pháp thực hiện

- Đầu tiên dịch trứng được bơm vào trong thiết bị đồng hoá bởi một bơm piston. Bơm sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương lên đến 100-150bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe hẹp (5). Người ta sẽ tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3). Đối áp này được duy trì bởi một bơm thuỷ lực sử dụng dầu. Khi đó, áp suất đồng hoá sẽ cân bằng với áp suất dầu tác động lên piston thuỷ lực.

- Vòng đập (2) được gắn với bộ phận tạo khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp. Như vậy một số hạt của pha phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập (2) bị vỡ ra và giảm kích thước. Bộ phận tạo khe hẹp (3) được chế tạo với góc nghiêng trung bình 50 trên bề mặt để gia tốc hệ nhũ tương theo hướng vào khe hẹp và tránh sự ăn mòn của các chi tiết có liên quan. Đi ngang qua khe hẹp tốc độ chuyển động của hệ nhũ tương có thể được tăng lên đến 50-200m/s và quá trình đồng hoá chỉ diễn ra trong khoảng 10-15 giây. Trong suốt thời gian này, toàn bộ năng lượng áp suất được cung cấp từ bơm piston sẽ được chuyển hoá thành động năng. Một phần năng lượng này sẽ được chuyển hoá thành áp suất để đẩy hệ nhũ tương đi tiếp sau khi rời khe hẹp. Một phần khác được thoát ra dưới dạng nhiệt năng. Theo tính toán, chỉ có 1% năng lượng được sử dụng phục vụ cho mục đích đồng hoá: phá vỡ các hạt của pha phân tán.

- Thiết bị đồng hoá hai cấp bao gồm một bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, hai khe hẹp và hai hệ thống thuỷ lực tạo đối áp. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng chung một bể dầu cho hai hệ thống thuỷ lực trên.

- Sau khi đi qua khe hẹp thứ nhất, các hạt phân tán bị phá vỡ và giảm kích thước. Tuy nhiên, chúng có thể bị kết dính với nhau và tạo thành chùm hạt. Việc thực hiện giai đoạn đồng hoá tiếp theo nhằm duy trì đối áp ổn định cho giai đoạn đồng hoá cấp một, đồng thời tạo điều kiện cho các chùm hạt của pha phân tán tách ra thành từng hạt phân tán riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản hệ nhũ tương sau này.

 Yêu cầu

- Dịch trứng đạt được độ đồng nhất, không tách pha, chỉ số NIZO nằm trong khoảng 60-80%.

 Thông số công nghệ

- Áp suất bơm cao áp cấp 1 (bar): 100-150

- Áp suất bơm cao áp cấp 2 (bar): 50

- Kích thước khe hẹp (µm): 15-300

- Kích thước hạt sau đồng hoá (µm): ≤ 30µm

Quá trình đồng hóa áp suất cao [1], [2].

So sánh hai quy trình