1. Khái quát
Cô đặc là làm bốc hơi nước của sản phẩm bằng cách đun sơi.
Q trình cơ 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...
2. Mục đích
Cơ đặc nhằm mục đích:
- Tăng nồng độ chất khô trong sản phẩm, làm tăng độ sinh năng lượng của thực phẩm.
- Kéo dài thời gian bảo quản (vì hạn chế vi sinh vật phát triển do ít nước, áp suất thẩm thấu cao).
- Giảm được khối lượng vận chuyển.
3. Các yếu tố kỹ thuật của q trình cơ đặc thực phẩm
Q trình cơ đặc thực phẩm có 3 thơng số cơ bản: nhiệt độ sôi, thời gian sản phẩm lưu lại trong thiết bị (thời gian cô đặc) và cường độ bốc hơi.
3.1. Nhiệt độ sôi
- Khi tiến hành một q trình cơ 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 q trình cơ 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 khơ 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 sơi 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 sơi bằng cách thay đổi độ chân không.
Bảng 2.3. Quan hệ giữa độ chân không và nhiệt độ sôi của n ớc Độ chân không (mmHg) Nhiệt độ sôi (0
C) 0 100 0 100 126 95 234 90 326 85 405 80 430 75 526 70 572,5 65 610 60 642 55 667,6 50 690 44,5 (Nguyễn Vân Tiếp và ctv. 2000)
Khi nồng độ chất khô trong sản phẩm càng lớn thì nhiệt độ sơi càng cao. Trong q trình cơ đặc, nồng độ chất khơ tăng dần nên nhiệt độ sôi của sản phẩm cũng tăng dần.
Bảng 2.4. Quan hệ giữa nồng độ chất khô và nhiệt độ sôi ở 760 mmHg Nồng độ chất khô (%) Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg (0
C) 55 102,4 55 102,4 60 103,5 65 104,5 70 105,5 75 107,5 (Nguyễn Vân Tiếp và ctv. 2000)
- Nhiệt độ sơi thấp thì tính chất của thực phẩm ít bị biến đổi như sinh tố ít bị tổn thất, màu sắc ít bị biến đổi, mùi thơm cũng ít bị bay hơi. Nhiệt độ sơi thấp cịn làm giảm tốc độăn mòn và kéo dài thời gian bền của vật liệu làm thiết bị cô đặc.
3.2. 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 đểđạt 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.
3.3. 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 q trình cơ đặc. Hệ số truyền nhiệt càng lớn, cường độ bốc hơi càng cao.
4. Biến đổi của thực phẩm trong q trình cơ đặc
+ Biến đổi vật lý
Thực phẩm cơ đặc là một hệ của nhiều chất hịa tan nhưđường, acid, muối, cịn chứa cả các chất khơng tan như tinh bột, cellulose ở trạng thái huyền phù. Khi cô đặc, dung môi bay hơi, nồng độ chất hịa tan tăng dần, nhiệt độ sơi, độ nhớt, khối lượng riêng tăng, nhưng hệ số truyền nhiệt giảm, hàm lượng khơng khí cịn lại trong gian bào và hịa tan trong sản phẩm cũng giảm.
+ Biến đổi hóa học
- Các loại đường trong rau quả, 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. nhiệt độ 95oC, đường khử có thể bị caramel hóa. nhiệt độ 160oC, q trình caramel hóa xảy ra mạnh. 160oC, saccharose loại 1 phân tử nước tạo ra glucosan và fructosan. 185 – 190oC, glucosan kết hợp với fructosan tạo thành isosaccharosan. Tiếp tục, 2 phân tử isosaccharosan kết với nhau, loại 2 phân tử nước tạo thành caramelan. Caramelan lại kết hợp với isosaccharosan, loại 3 phân tử nước tạo thành caramelen. Khi nhiệt độ tăng cao trên 200oC tạo thành caramelin (mất tính hịa tan) Sơ đồ phản ứng caramel hóa như sau: C12H22O11 160 C6H10O5 + C6H10O5 o C, - H2O 185 – 190oC C12H20O10 190oC - 2H2O
C24H26O13 C36H50O25 C24H36O18
- 3H2O> 200oC