Trong bài viết trước về quá trình ly tâm, Foodnk đã trình bày về các quá trình ly tâm trong công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa. Nội dung bài viết này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp xác định hiệu quả của quá trình ly tâm, hãy cùng tìm hiểu nhé!
Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả của quá trình ly tâm
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình ly tâm bao gồm kích thước cầu mỡ, độ sạch và độ tươi của sữa, tốc độ dòng sữa vào thiết bị và nhiệt độ sữa.
Kích thước cầu mỡ
Trong sữa, chất béo tồn tại ở dạng các giọt cầu mỡ có kích thước từ 0,1 đến 20 µm (trung bình 3 – 4 µm). Cầu mỡ có kích thước càng nhỏ, sự chênh lệch về tỷ trọng giữa cream và sữa gầy càng thấp. Điều này làm cho việc tách cream khó khăn hơn, thời gian ly tâm dài hơn. Thông thường, thiết bị ly tâm chỉ tách được những cầu mỡ có kích thước lớn hơn 1 µm.
Trong thiết bị ly tâm, những cầu mỡ có kích thước lớn thường tập trung gần về phía trục quay (do có tỷ trọng nhỏ). Càng xa trục quay, cầu mỡ có kích thước càng nhỏ. Với những cầu mỡ có kích thước dưới 1 µm, gần như không có sự chênh lệch tỷ trọng giữa chất béo và dung dịch sữa. Do vậy, quá trình ly tâm không thể tách những cầu béo này ra khỏi sữa nguyên liệu. Đây cũng là lý do giải thích tại sao sau khi ly tâm, trong sữa gầy vẫn chứa 0,05% chất béo.
Độ sạch của sữa
Sữa có độ sạch càng cao thì hiệu quả ly tâm càng tốt. Nếu sữa đem ly tâm tiêu chuẩn hóa có độ sạch thấp, chứa nhiều tạp chất sẽ cản trở quá trình ly tâm.
Trong quá trình ly tâm, khoảng không gian chứa tạp chất sẽ nhanh chóng bị lấp đầy. Khi đó, các tạp chất sẽ tập trung ở các đĩa và bề mặt thiết bị. Điều này làm cản trở đường đi của cream, ngăn cản cream tập trung về phía trục quay, do đó giảm hiệu quả tách cream.
Độ tươi của sữa
Trong sữa, các giọt cầu béo được bao bên ngoài bởi một màng bao cầu mỡ. Đây là một màng mỏng được cấu tạo từ các phosphatide, lipoprotein, axit nucleic… Màng bao cầu mỡ có vai trò bảo vệ chất béo, chống lại các tác động từ enzyme, đặc biệt là các enzyme oxy hóa chất béo.
Sữa nguyên liệu có độ tươi càng tốt thì hiệu quả ly tâm càng cao. Nếu sữa không tươi, các thành phần protein của màng bao cầu mỡ bị biến đổi và suy giảm chức năng. Kết quả là làm thay đổi tính chất của chất béo và làm giảm khả năng phân tách chất béo trong quá trình ly tâm.
Tốc độ dòng sữa vào thiết bị
Nếu tốc độ dòng sữa vào thiết bị quá lớn sẽ làm cho sự chuyển động của sữa trong thiết bị ly tâm diễn ra nhanh hơn. Điều này là giảm thời gian tác động của lực ly tâm lên dung dịch sữa. Khi đó, phần chất béo ít chịu tác động của lực ly tâm sẽ không kịp tách ra khỏi sữa. Do đó, hàm lượng chất béo trong sữa gầy vần còn cao, hiệu suất thu hồi cream thấp.
Ngược lại, dòng sữa vào thiết bị với tốc độ thấp sẽ kéo dài thời gian tác động của lực ly tâm lên dung dịch sữa. Điều này làm tăng hiệu quả tách cream nhưng nếu vận tốc dòng sữa quá thấp sẽ làm giảm năng suất thiết bị.
Thông thường, sữa được đưa vào thiết bị ly tâm với vận tốc 2 – 3 cm/s.
Nhiệt độ sữa
Trước khi ly tâm, sữa được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 4oC. Sữa ở nhiệt độ thấp có độ nhớt cao làm giảm hiệu quả của quá trình ly tâm. Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt của dung dịch sữa giảm. Điều này làm giảm trở lực, giúp thiết bị ly tâm hoạt động hiệu quả hơn.
Để quá trình ly tâm đạt hiệu quả cao, sữa trước khi ly tâm thường được gia nhiệt đến 40 – 45oC.
Xác định hiệu quả của quá trình ly tâm
Hiệu quả của quá trình ly tâm được xác định thông qua hàm lượng chất béo còn lại trong sữa gầy. Quá trình ly tâm được coi là đạt hiệu quả cao khi trong sữa gầy có chứa không quá 0,05% chất béo.
Phương pháp xác định hàm lượng chất béo trong sữa: sử dụng mỡ kế (butyrometer).
Các bước tiến hành xác định hàm lượng chất béo trong sữa
Đặt mỡ kế lên giá, sau đó lấy định lượng vào mỡ kế 10 ml H2SO4 đặc, 10,77 ml sữa và 1 ml isoamilic. Sau đó, đóng chặt mỡ kế bằng nút cao su, quấn vải xung quanh mỡ kế và lắc từ từ đến khi dung dịch trong mỡ kế chuyển thành màu đen.
Tiếp theo, đặt mỡ kế vào nồi đun cách thủy ở 70oC trong 5 phút. Lấy mỡ kế ra và đặt vào máy ly tâm lắc với tốc độ 1000 vòng/phút trong 5 phút. Kế tiếp lại tiếp tục đặt mỡ kế vào nồi đun cách thủy ở 70oC trong 5 phút. Khi đó, dung dịch trong mỡ kế được phân thành hai lớp, trong đó lớp chất béo nổi lên trên.
Cuối cùng, lấy mỡ kế ra và dùng nút cao su để đẩy dung dịch trong mỡ kế lên phía trên sao cho lớp phân cách giữa chất béo và phần chất lỏng bên dưới nằm ở vị trí vạch 0 của mỡ kế. Khi đó, chỉ số đọc được trên mỡ kế trùng với chiều cao của lớp chất béo chính là hàm lượng chất béo có trong sữa.
Tài liệu tham khảo
L. X. Thanh, Giáo trình Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2003.
Thu Hương Nguyễn
