II. Quy trình công nghệ
4. Quá trình đồng hóa
4.1 Mục đích quá trình: bảo quản và hoàn thiện sản phẩm
Ðồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác dụng lên các hạt béo .Tác dụng của việc đồng hóa lên cấu trúc hóa học và vật lý của sữa có rất nhiều ưu điểm
- Phân tán đồng đều chất béo trong sản phẩm
- Làm bền hệ nhũ tương, huyền phù
- Màu sắc trắng hơn, kích thích cảm quan và sử dụng
Quá trình đồng hóa: Ổn định hệ nhũ tương trong sữa, xé nhỏ các hạt cầu béo và phân bố chúng thật dều trong hệ nhũ tương, làm tăng độ đồng nhất do dó hạn chế hiện tuợng tách pha, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm
4.2 Các biến đổi xảy ra
Cơ sở khoa học: giảm kích thước hạt phân tán, phân bố đều trong pha liên tục, sử dụng chất tạo nhũ thích hợp để hỗ trợ.
Sau khi đồng hóa: kích thước của các hạt cầu béo giảm, khó hình thành chùm hạt cream, Ở kích thuớc nhỏ tốc độ kết hợp của những hạt béo giảm rất lớn do đó sản phẩm được đồng hóa ổn định theo thời gian.
- Vật lý: kích thước của hạt cầu béo trong sữa sẽ giảm đi, nhiệt độ của sữa tăng nhẹ do tác động của áp suất
- Hóa lý: diện tích bề mặt giữa hai pha dầu và nuớc trong hệ nhũ tương sẽ gia tăng, từ đó làm tăng sức căng bề mặt của các hạt dầu béo trong hệ.
4.3 Thiết bị
Đồng hóa áp lực cao hai cấp
Hình 2.6: Thiết bị đồng hóa áp lực cao
Nguyên lý hoạt động: Hệ nhũ tương sữa được bơm qua 1 khe hẹp với tốc độ cao, kích thuớc các hạt cầu béo giảm do các cơ chế:
Va đập giữa các hạt phân tán với nhau: khe hẹp có tiết diện giảm dần, do dó tốc độ dòng sản phẩm đi qua khe hẹp ngày một tăng cao đạt đến chế dộ chảy rối, các hạt phân tán va đập với nhau khiến chúng bị vỡ ra tạo thành các hạt phân tán có kích thước nhỏ hơn.
Va đập giữa các hạt phân tán với bong bóng khí: tốc độ dòng cao còn làm xuất hiện những bong bóng khí, va đập vào hạt phân tán làm giảm kích thước hạt.
Va đập giữa các hạt phân tán vào bề mặt cứng của thiết bị. Quy trình công nghệ theo thiết bị:
Dịch trộn đã gia nhiệt bơm nâng áp suất sữa nén sữa qua khe hẹp sản phẩm sữa được đồng hóa
Chế độ:
- Nhiệt độ: 700C, nhà máy chọn nhiệt độ này vì :
+ Ở 30-450C: Chất béo hóa rắn, đồng hóa sẽ không hiệu quả và không phân tán hoàn toàn được các hạt cầu béo.
+ Ở 700C: nhiệt độ thích hợp để phân tán hoàn toàn đuợc các hạt cầu béo, các cầu béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình thuờng với sữa. Lúc này đồng hóa xảy ra hiệu quả nhất. Ðồng thời ở nhiệt độ này, sự biến đổi thành phần hóa học xảy ra không đáng kể
- Áp suất:<100 bar, tuỳ thuộc vào độ nhớt yêu cầu của sữa bán thành
phẩm.
- Ðể tăng độ nhớt bán thành phẩm, cần tăng áp suất đồng hóa , tuy
nhiên áp suất này không được vượt quá 110 bar để đảm bảo độ an toàn của thiết bị.
- Bơm nhũ tương qua khe hẹp với tốc độ cao.
- Tiết diện khe hẹp giảm dần – tốc độ hệ nhũ tương tăng dần.
- Có thể đồng hóa nhiều cấp - Cấp 1 Kích thước khe hẹp: 15 – 300µm Tốc độ dòng nhũ tương: 100 – 400 m/s - Cấp 2 Kích thước khe hẹp: 15 - 30µm Tốc độ dòng nhũ tương: 50 – 200m/s Kích thước hạt phân tán: 0,1µm
Hình 2.7: Cầu béo được phá vỡ qua khe hẹp của thiết bị đồng hoá dưới áp suất cao
Hạt cầu béo trước và sau khi đồng hóa:a)sữa tươi b)Sữa tươi bảo quản sau 1 giờ c) Sữa đã đồng hóa trong thời gian bảo quản
4.4 Thông số công nghệ Cấp 1 - Kích thước khe hẹp: 15 – 300µm - Tốc độ dòng nhũ tương: 100 – 400 m/s Cấp 2 - Kích thước khe hẹp: 15 - 30µm - Tốc độ dòng nhũ tương: 50 – 200m/s Nhiệt độ: 650C Áp lực đồng hóa: 150 – 250 bar
Kích thước hạt cầu béo sau đồng hóa < 1µm.