- Tách chất béo ra khỏi sữa để hiệu chỉnh hàm lượng lupid trong sản phẩm.
e) Ứng dụng của thiết bị trong công nghệ thực phẩm:
2.2.10 Tiệt trùng và làm nguội:
( Tiệt trùng sữa ngoài bao bì sử dụng phương pháp UHT (ultra high
temperature )):
Tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật chịu nhiệt và bào tử của nó, kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm, đảm bảo an toàn tuyệt đối về mặt vi sinh cho sản phẩm.
Quá trình tiệt trùng có thể thực hiện trước hoặc sau khi rót sản phẩm vào bao bì.
Có hai phương pháp tiệt trùng:
• Phương pháp tiệt trùng trong hộp: sản phẩm được rót vào hộp,
hàn kín, sau đó được gia nhiệt đến 115-120oC và giữ trong 20-30 phút.
• Phương pháp tiệt trùng trên dòng chảy: sản phẩm được tiệt trùng ở nhiệt độ rất cao ở 135-150oC trong thời gian 3-6 giây, sau đó mới được làm nguội và rót vào hộp.
Phương pháp tiệt trùng trên dòng chảy còn gọi là phương pháp UHT (Ultra High Temperature- nhiệt độ siêu cao) được chia thành hai phương pháp:
• Tiệt trùng gián tiếp : tác nhân gia nhiệt thường là nước nóng
truyền nhiệt cho sữa thông qua bề mặt trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ của sữa đến nhiệt độ tiệt trùng.
• Tiệt trùng trực tiếp: tác nhân gia nhiệt thường là hơi nước, tiếp
xúc trực tiếp với sữa để nâng nhiệt độ của sữa đến nhiệt độ tiệt trùng bằng cách phun hơi vào sữa hay phun sữa vào hơi.
Hai phương pháp tiệt trùng trong hộp và tiệt trùng trong dòng chảy đều có hiệu quả tiệt trùng như nhau, tuy vậy hiện nay các nhà máy đều sử dụng phương pháp tiệt trùng UHT, do phương pháp này giảm thiểu được các biến đổi hóa lý.
Cách tiến hành:
Hình 2.1 Nguyên lý hoạt động của thiết bị tiệt trùng Laguilharre 1-hệ thống đun nóng; 2-hệ thống tiệt trùng ở áp suất thường; 3- hệ thống tiệt trùng chân không; 4,5-hệ thống làm lạnh; 6-bơm đẩy; 7- bơm ly tâm; 8-bơm chân không; 9,12-hệ thống ống dẫn sữa; 10,13-bộ phận phân phối; 11-ống dẫn hơi
Sữa được hút vào hệ thống bơm 6 và được đẩy vào hệ thống đun nóng dạng ống 1, ở đây sữa được đốt nóng đến khoảng 75oC. Tiếp theo sữa được đưa vào hệ thống tiệt trùng ở áp suất thường 2 nhờ hệ thống ống 9 và bộ phận phun 10. Ở đây sữa chịu tác động của hơi nước có nhiệt độ cao và chịu sự phân đoạn phụ, nhiệt độ của hơi nước 140oC. Sữa được tiếp tục đưa sang hệ thống tiệt trùng chân không 3 bởi hệ thống ống 12 và bộ phận phân phối 13. Thiết bị tiệt trùng 3 này sau khi thực hiện tiệt trùng sẽ làm lạnh sữa đến nhiệt độ 75oC. Hơi nước từ thiết bị được ngưng tụ trong hệ thống đun nóng 1 và thực hiện quá trình làm nóng sữa, bơm chân không 8 tháo nước ngưng.Sữa sau khi ra khỏi thiết bị 3 nhờ bơm ly tâm 7 được đưa vào các giàn làm lạnh 4 rồi đến 5. Sữa tiệt trùng sau khi ra khỏi hệ thống có nhiệt độ từ 5 – 8oC.
Hoặc là sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Alphalaval có nhiều ngăn. Quá trình được thực hiện qua 4 công đoạn chính:
• Tiệt trùng
• Hạ nhiệt sơ bộ
• Hạ nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu
Dịch sữa mới vào sẽ trao đổi nhiệt với dịch sữa sau tiệt trùng để nâng nhiệt sơ bộ lên khoảng 85-90oC. Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để nâng nhiệt lên nhiệt độ tiệt trùng là 137-140oC và sẽ được lưu ở nhiệt độ này trong thời gian 3 giây, áp suất tiệt trùng là 6 bar. Sau đó, dịch sữa sau tiệt trùng sẽ được trao đổi nhiệt với dịch sữa mới vào để hạ dần nhiệt độ. Cuối cùng dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với nước lạnh 2oC để đạt nhiệt độ yêu cầu khi ra khỏi thiết bị.
Toàn bộ quá trình tiệt trùng và làm nguội được điều khiển bằng chương trình cài lập sẵn.
Một số hình ảnh và thông số kỹ thuật của thiết bị trao đổi nhiệt bản
mỏng
Gia nhiệt gián tiếp
Thiết bị gia nhiệt và làm nguội dạng bản mỏng
Nhà sản xuất: Tetra Pack Thông số kỹ thuật:
Áp suất thiết kế: 10 bar Nhiệt độ thiết kế 150oC
Hình 2.2 Tetra plex C
• Tiêu chuẩn về vật liệu
Bản mỏng: Thép không rỉ AISI 316 được tôi sáng hoàn toàn, titan hoặc SMO.
Tấm điệm: Nitrile-FDA, Nitrile-FDA chịu nhiệt hay EPDM-FDA.
Khung: làm bằng thép không rỉ, những đai ốc có thể dịch chuyển được trên những con bulông lắp chặt được làm bằng đồng mạ crôm.
Thông số kỹ thuật
Chỗ nối: SMS hay DIN male parts. Đối với tetra Plex MS15 thường sử dụng mối ghép bích bằng DIN hay AINSI.
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật
Áp suất làm việc tối đa Tetra Plex
MS6
Tetra Plex MS10
Tetra Plex MS15 Khung SR, MPa (bar) trên áp
suất
Khung SM, MPa (bar) trên áp suất 1.0 (10) 1.8 (18) - 1.6 (16) 1.0 (10) 1.9 (19)
• Một số dạng thiết bị gia nhiệt và làm nguội dạng ống lồng ống Vật liệu Ống và vỏ: thép chịu lực AISI 316(L) Nhiệt độ thiết kế 160C. vật liệu ống thép chịu lực AISI 316 (L) vỏ thép chịu lực AISI 304 nhiệt độ thiết kế 160oC
áp suất thiết kế 5Mpa (740psi)
Hình 2.4 Tetra Therm Aseptic Flex 1
Hình 2. 5 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng
Gia nhiệt trực tiếp
Hình 2.6 Tetra Therm Aseptic VTIS 10
So sánh giữa thiết bị gia nhiệt trực tiếp và gián tiếp
Gia nhiệt trục tiếp
• Ưu điểm
Gia nhiệt và làm nguội nhanh, sản phẩm ít bị biến đổi, hư hỏng về mặt cảm quan trong suốt quá trình gia nhiệt.
Tiết kiệm năng lượng
• Nhược điểm
Do gia nhiệt bằng một lượng lớn hơi nước nên cần phải cô đặc, hệ thống gia nhiệt trực tiếp khó điều khiển hơn.
Nước thêm vào làm tăng thể tích khoảng 1% khi tăng thêm 10oF so với nhiệt độ ban đầu khi đưa vào thiết bị gia nhiệt.
Hơi gia nhiệt trực tiếp phải đảm bảo độ vệ sinh sử dụng trong thực phẩm. Do đó cần kiểm tra kỹ hơi gia nhiệt trước khi đưa vào gia nhiệt.
Gia nhiệt gián tiếp
• Ưu điểm
Có thể điều khiển nhiệt độ của thực phẩm khi gia nhiệt.
Có thể áp dụng cho các sản phẩm có độ nhớt cao mà không làm cháy sản phẩm.
Tiết kiệm năng lượng ( sử dụng các sản phẩm đã tiệt trùng xong để gia nhiệt cho các sản phẩm chưa tiệt trùng và cũng để làm nguội sản phẩm sau tiệt trùng).
• Nhược điểm
Sản phẩm có thể bị biến đổi chút ít.
Quá trình sử dụng nhiệt độ cao (137-140oC) trong thời gian ngắn (3-5s) nên hạn chế được mức tối thiểu những biến đổi xấu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà vẫn tiêu diệt được hầu hết các vi sinh vật và bất hoạt hầu như hoàn toàn enzyme. Sữa tiệt trùng được bảo quản ở nhiệt độ phòng. Thời gian bảo quản sản phẩm có thể kéo dài từ 3-6 tháng. Nhờ đó tiết kiệm được chi phí cho việc bảo quản và vận chuyển sản phẩm.
Chỉ tiêu cảm quan của sữa tiệt trùng UHT tương tự như sữa thanh trùng, sản phẩm không bị sậm màu và không có sự thay đổi đáng kể so với sữa tươi.
Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ rót vô trùng. Bồn là một thiết bị kín có cánh khuấy. Toàn bộ hoạt động của bồn được điều khiển bằng một máy tính được lập trình sẵn.