2. Quy trình công nghệ
2.1.6 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.
- Bảo quản: đồng hóa sẽ làm tăng độ bền hệ nhũ tương. Nhờ đó, thời gian bảo quản sản phẩm sẽ gia tăng.
- Hoàn thiện: đồng hóa làm phân bố đều các hạt thuộc pha phân tán trong pha liên tục của nhũ tương. 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…
Các biến đổi nguyên liệu
- Vật lý: đồng hóa làm giảm kích thước của các hạt phân tán trong hệ nhũ tương. Kích thước của các hạt phân tán càng nhỏ thì khả năng bị tách pha của nhũ tương sẽ khó xảy ra.
- Hóa lý: đồng hóa làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai pha phân tán và liên tục trong hệ nhũ tương. Khi đó các giá trị năng lượng bề mặt và sức căng bề mặt trong hệ phân tán sẽ thay đổi.
- Sinh học, hóa học và hóa sinh: trong quá trình đồng hóa, các biến đổi này ít xảy ra với mức độ không đáng kể.
Thiết bị
- Sử dụng thiết bị đồng hóa áp lực cao hai cấp.
- Thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao gồm hai bộ phận chính: bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp.
Hình 10 . Thiết bị đồng hóa 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 hóa, (10) hệ thống tạo áp suất thủy lực.
- Bơm piston cao áp được vận hành bởi động cơ điện (1) thông qua một trục quay (4) và bộ truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston.
- Các piston (5) chuyển động tịnh tiến ở áp suất cao. Chúng được chế tạo từ những vật liệu có độ bền cơ học cao. Bên trong thiết bị còn có hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc.
Hình 11. Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hóa 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 thủy lực tạo đối áp (hydraulic actuator);
5- khe hẹp.
- Cách thực hiện:
+ Đầu tiên dịch trứng được bơm vào trong thiết bị đồng hóa bởi một bơm piston.
Bơm sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương lên đến 100-150 bar 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 thủy lực sử dụng dầu. Khi đó, áp suất đồng hóa sẽ cân bằng với áp suất dầu tác động lên piston thủy 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.
Thông thường, người ta chọn khe hẹp có chiều rộng khoảng 100 lần lớn hơn đường kính hạt của pha phân tán. Đi ngang qua khe hẹp tốc độ chuyển động của hệ nhũ tương có thể được tăng lên đến 100-400m/s và quá trình đồng hóa chỉ diễn ra trong vòng 10-15 giây. Trong suốt thời gian này, toàn bộ năng lượng áp suất được cung cấp từ bơm piston sẽ được chuyển hóa thành động năng. Một phần năng lượng này sẽ được chuyển hóa 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 hóa: phá vỡ các hạt của pha phân tán.
+ Thiết bị đồng hóa hai cấp bao gồm một bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, hai khe hẹp và hai hệ thống thủy lực tạo đối áp. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng chung một bể dầu cho hai hệ thống thủy lực trên.
Hình 12. Thiết bị đồng hóa hai cấp (1- cấp 1; 2- cấp 2)
+ 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 hóa tiếp theo nhằm duy trì đối áp ổn định cho giai đoạn đồng hóa cấp một, đồng thời tạo điều kiện cho các chùm hạt của pha phân tán tách ra thành từng chùm hạt phân tán riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản hệ nhũ tương sau này.
- Thông số công nghệ:
+ Áp suất bơm cao áp: 100-150 bar + Kích thước khe hẹp: 15-300 m + Kích thước hạt sau đồng hóa: <30 m.