Ứng dụng kỹ thuật membrane trong công nghệ chế biến nước ép trái cây cô đặc

Chöông 3. ÖÙNG DUÏNG KYÕ THUAÄT MEMBRANE TRONG COÂNG NGHEÄ CHEÁ BIEÁN NÖÔÙC EÙP TRAÙI CAÂY COÂ ÑAËC Hieän nay, kyõ thuaät phaân rieâng baèng membrane ñaõ vaø ñang ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong coâng nghieäp, ñaëc bieät laø lónh vöïc saûn xuaát thöïc phaåm. Öu ñieåm lôùn cuûa kyõ thuaät naøy laø laøm vieäc ñöôïc ôû nhieät ñoä thöôøng neân caùc saûn phaåm thöïc phaåm thu ñöôïc seõ coù chaát löôïng cao, ít bò toån thaát veà maøu saéc, muøi vò vaø caùc caáu töû dinh döôõng maãn caûm vôùi nhieät ñoä. Moät soá öùng duïng chính cuûa kyõ thuaät membrane trong saûn xuaát thöïc phaåm ñöôïc trình baøy trong baûng 3.1. Baûng 3.1. Moät soá öùng duïng cuûa kyõ thuaät membrane trong coâng ngheä thöïc phaåm Ngaønh ÖÙng duïng RO NF UF MF Saûn xuaát ñoà uoáng Taùch coàn ra khoûi bia trong saûn xuaát bia khoâng coàn X Coâ ñaëc caø pheâ X Taùch vi sinh vaät trong nöôùc taùo X Coâ ñaëc nöôùc chanh daây X Coâ ñaëc nöôùc nho X Taùch acid tartaric töø röôïu vang X Coâ ñaëc giaám X Taùch naám men trong röôïu vang X Taùch ion NO3- X Cheá bieán söõa Taùch muoái trong saûn xuaát phoâ mai X Coâ ñaëc nöôùc whey X Coâ ñaëc söõa X Cheá bieán caùc saûn phaåm thöïc phaåm khaùc Coâ ñaëc dòch loøng traéng tröùng X Coâ ñaëc jelly X Coâ ñaëc syrup X Taùch taïp chaát trong saûn xuaát daàu oliu X Tìm hieåu veà caùc kyõ thuaät coâ ñaëc nöôùc eùp traùi caây. Muïc ñích cuûa vieäc coâ ñaëc. Coâ ñaëc laø quaù trình laøm taêng noàng ñoä cuûa chaát hoøa tan trong dung dòch baèng caùch taùch bôùt moät phaàn dung moâi (nöôùc). Saûn phaåm coâ ñaëc coù öu ñieåm: Khaû naêng baûo quaûn taêng leân 6 -7 laàn trong ñieàu kieän baûo quaûn bình thöôøng. Khoâng caàn baûo quaûn trong ñieàu kieän laïnh do saûn phaåm coù haøm löôïng chaát khoâ cao. Saûn phaåm deã daøng ñoùng goùi vaø löu thoâng treân thò tröôøng. Vaän chuyeån deã daøng vaø chi phí vaän chuyeån thaáp. Tieát kieäm dieän tích kho baõi. Saûn phaåm coù giaù trò dinh döôõng cao. Caùc daïng saûn phaåm nöôùc quaû coâ ñaëc Nöôùc quaû coâ ñaëc ñöôïc cheá bieán baèng caùch coâ ñaëc nöôùc eùp quaû töï nhieân. Thaønh phaåm coù ñoä khoâ 40-80%. Hình 3.1: Saûn phaåm nöôùc quaû coâ ñaëc cuûa coâng ty Doi Kham (Thaùi Lan) goàm: nöôùc döùa, nöôùc chanh daây, nöôùc mô.. Saûn phaåm ñöôïc laøm töø traùi caây töôi vôùi caùc vitamin boå döôõng töø thieân nhieân. Khi söû duïng troän nöôùc quaû coâ ñaëc vôùi nöôùc vôùi tyû leä 1:3. Nöôùc quaû coâ ñaëc cuûa coâng ty Doi Kham vaãn giöõ ñöôïc muøi vò cuûa traùi caây töôi cuõng nhö coù tính dinh döôõng cao. Saûn phaåm naøy khoâng coù maøu nhaân taïo, chaát coá ñònh, chaát taïo nhuõ. Saûn phaåm ña daïng: nöôùc daâu, nöôùc chanh daây, nöôùc vaûi, nöôùc mô, ... Hình 3.2: Saûn phaåm nöôùc quaû nhieät ñôùi coâ ñaëc Baron (nöôùc xoaøi, nöôùc me, nöôùc chanh daây). Hình 3 .3: Saûn phaåm nöôùc quaû coâ ñaëc Bello: nöôùc chanh, nöôùc oåi, nöôùc chanh daây, nöôùc me… Hình 3.4: Saûn phaåm nöôùc döùa coâ ñaëc Hình 3.5: Saûn phaåm nöôùc quaû coâ ñaëc Sagiko: nöôùc taùo, nöôùc maän, nöôùc nho, nöôùc cam. Caùc phöông phaùp coâ ñaëc. Phöông phaùp coâ ñaëc boác hôi. Giôùi thieäu chung. Quaù trình coâ ñaëc thöïc phaåm coù theå thöïc hieän baèng phöông phaùp boác hôi. Hieän nay noù ñöôïc coi laø phöông phaùp truyeàn thoáng, ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát ñeå coâ ñaëc nöôùc quaû. Nhìn chung, naêng löôïng söû duïng trong caùc quaù trình coâ ñaëc baèng nhieät thöôøng cao hôn khi ta so saùnh vôùi caùc kyõ thuaät coâ ñaëc khaùc. Tuy nhieân haøm löôïng chaát khoâ trong maãu qua thieát bò coâ ñaëc nhieät coù theå ñaït ñöôïc giaù trò cao maø caùc kyõ thuaät coâ ñaëc khaùc khoâng theå ñaït ñöôïc. Chính vì vaäy maø kyõ thuaät coâ ñaëc baèng nhieät vaãn ñöôïc söû duïng khaù phoå bieán trong coâng nghieäp thöïc phaåm: coâ ñaëc nöôùc traùi caây, söõa caø chua coâ ñaëc, möùt, caùc loaïi suùp khoâ… Cô sôû khoa hoïc. Baûn chaát vaät lyù cuûa quaù trình coâ ñaëc ñöôïc giaûi thích theo thuyeát ñoäng hoïc phaân töû. Toác ñoä chuyeån ñoäng nhieät cuûa caùc phaân töû chaát loûng naèm ôû maët thoaùng ôû moät thôøi ñieåm naøo ñoù (vpt) lôùn hôn vaän toác giôùi haïn neân caùc phaân töû thoaùt khoûi beà maët trôû thaønh traïng thaùi töï do (hôi). Ñeå bay hôi ñöôïc thì phaân töû phaûi khaéc phuïc löïc lieân keát ôû traïng thaùi loûng vaø trôû löïc beân ngoaøi. Khoâng nhöõng chæ coù caùc phaân töû treân maët thoaùng môùi bay hôi maø söï bay hôi chuû yeáu laø do söï taïo thaønh caùc boït hôi trong chaát loûng. Ôû giai ñoaïn ñaàu, quaù trình soâi trong chaát loûng coù moät soá khí hoaø tan, khi ñun noùng chuùng thoaùt ra taïo nhieàu boït, töø boït naøy chaát loûng seõ bay hôi (caùc chaát taïo boït: protit, axit höõu cô vaø caùc muoái cuûa chuùng). Taùch khoâng khí vaø laéng keo (protit) trong khi ñun sô boä seõ ngaên chaën söï taïo boït khi coâ ñaëc. Cuøng vôùi nöôùc, caùc chaát khí vaø caáu töû deã bay hôi coù trong nguyeân lieäu cuõng bò maát ñi. Toác ñoä boác hôi bò aûnh höôûng bôûi toác ñoä truyeàn nhieät trong nöôùc quûa vaø toác ñoä truyeàn khoái cuûa caùc boït hôi. Caùc bieán ñoåi cuûa nguyeân lieäu trong quaù trình coâ ñaëc Bieán ñoåi vaät lyù: Söï thay ñoåi moät soá heä soá vaät lyù: heä soá daãn nhieät, nhieät dung, heä soá caáp nhieät, heä soá truyeàn nhieät thì giaûm coøn khoái löôïng rieâng dung dòch, ñoä nhôùt, toån thaát nhieät do noàng ñoä, nhieät ñoä soâi thì taêng. Bieán ñoåi hoaù hoïc: Thay ñoåi pH moâi tröôøng: thöôøng laø giaûm ñoä kieàm do caùc phaûn öùng phaân huûy amit (Ví duï: asparagin) hoaëc do phaûn öùng phaân huyû ñöôøng vaø caùc chaát khaùc taïo thaønh caùc axit. Ñoùng caën do: Trong dung dòch chöùa moät soá muoái voâ cô vaø höõu cô ít hoaø tan. Moät soá muoái canxi hoaø tan raát chaäm trong moâi tröôøng coù noàng ñoä cao. Phaân huyû caùc muoái cuûa moät soá axit höõu cô taïo thaønh keát tuûa (nhö Oxalat Canxi) Phaân huûy chaát coâ ñaëc laøm taêng toån thaát. Taêng maøu do phaûn öùng Maillard. Phaân huûy moät soá vitamin. Phaân huyû pectin. Bieán ñoåi sinh hoïc: ÖÙc cheá vaø tieâu dieät vi sinh vaät (do nhieät ñoä cao vaø noàng ñoä chaát khoâ cao). Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp coâ ñaëc boác hôi. Nhöõng bieán ñoåi gaây ra bôûi nhieät ñoä aûnh höôûng ñeán tính chaát caûm quan cuûa saûn phaåm, cuï theå laø laøm bieán ñoåi maøu, muøi, vò; ñoàng thôøi laø maát caùc chaát dinh döôõng quan troïng (nhö caùc vitamin tan trong nöôùc). Ñoái vôùi caùc saûn phaåm raén – loûng thì chaát raén coù khuynh höôùng bò chaùy kheùt, baùm treân beà maët thieát bò trao ñoåi nhieät laøm ngheõn ñöôøng oáng. Trong quaù trình coâ ñaëc, coù hieän töôïng keát tuûa, suûi boït laøm giaûm hieäu suaát thaønh phaåm. Moät soá thaønh phaàn seõ bò phaân huyû taïo thaønh nhöõng saûn phaåm khoâng mong muoán neáu thôøi gian coâ ñaëc daøi. Noàng ñoä chaát khoâ caøng taêng thì ñieåm soâi caøng cao. Toån thaát nhieät do söï ñun noùng keùo daøi. Caùc daïng thieát bò coâ ñaëc boác hôi. A: Nguyeân lieäu 1: Ñaàu phaân phoái B: Hôi thöù 2: Caùc oáng taïo maøng rôi C: Saûn phaåm 3: Calandria D: Hôi noùng 4: Keânh daãn hôi vaø saûn phaåm E: Nöôùc ngöng 5: Boä phaän taùch hôi vaø saûn phaåm Hình 3.6: Thieát bò coâ ñaëc daïng maøng rôi (Niro falling film evaporator) vaø sô ñoà nguyeân lyù hoaït ñoäng. Hình 3.7: Höôùng doøng nguyeân lieäu vaø taùc nhaân gia nhieät trong thieát bò coâ ñaëc daïng baûn moûng. Hình 3.8: Thieát bò coâ ñaëc baûn moûng. Hình 3.9: Thieát bò coâ ñaëc nöôùc eùp taùo 5 noài keát hôïp vôùi thu hoài caáu töû höông (falling film evaporator from Unipektin) Kieåu ASV5005 S/2. Naêm 2001. Phöông phaùp coâ ñaëc keát tinh. Giôùi thieäu chung Trong nhöõng naêm cuoái thaäp nieân 1970, moät phöông phaùp môùi ñöôïc phaùt trieån nhaèm phuïc vuï cho quaù trình coâ ñaëc nöôùc quaû thuoäc hoï citrus. Phöông phaùp coâ ñaëc keát tinh naøy coù theå cho ra nhöõng saûn phaåm nöôùc quaû coâ ñaëc hoï citrus vôùi caùc thaønh phaàn vi löôïng khoâng bò bieán ñoåi. Coâ ñaëc baèng keát tinh coù theå tieán haønh moät caùch ñoäc laäp ñeå thu ñöôïc saûn phaåm duøng ñöôïc ngay hay noù ñöôïc xem laø moät giai ñoaïn phuïc vuï cho kyõ thuaät saáy (saáy thaêng hoa hay saáy phun). Nhöõng öùng duïng tieâu bieåu cuûa quaù trình keát tinh: Coâ ñaëc laïnh nöôùc quaû. Keát tinh nhieàu loaïi ñöôøng khaùc nhau (nhö Lactose) töø dung dòch. Keát tinh laïnh thöùc uoáng baèng caùch khöû nöôùc (chaúng haïn nhö traø saáy phun, hay caø pheâ saáy laïnh). Taïo nhöõng tinh theå coù caáu truùc tuyø thuoäc vaøo yeâu caàu cuûa thöïc phaåm. Cô sôû khoa hoïc Nguyeân taéc cô baûn cuûa phöông phaùp naøy laø taùch tinh theå nöôùc ñaù töø dung dòch. Trong saûn xuaát nöôùc quaû coâ ñaëc quaù trình keát tinh goàm 2 böôùc: Taïo tinh theå ñaù töø nöôùc. Taùch tinh theå nöôùc ñaù ra khoûi nöôùc quaû. Trong quaù trình keát tinh thì nöôùc tinh khieát ñöôïc keát tinh ra, neân caøng haï nhieät ñoä cuûa heä thì noàng ñoä chaát khoâ taêng daàn. Söï coâ ñaëc baèng keát tinh döïa treân cô sôû söï thay ñoåi ñieàu kieän caân baèng pha khi laøm laïnh caùc heä ña caáu töû dò theå (khoâng ñoàng nhaát). Heä naøy coù chöùa caùc phaàn töû vó moâ cuûa caùc chaát khoâng tan ñöôïc coù theå ñoùng vai troø nhö chaát khôi maøo cho söï taêng tröôûng tinh theå. Ôû nhieät ñoä thaáp, caùc quaù trình phaân huyû hoaù hoïc vaø sinh hoaù yeáu khoâng ñaùng keå, coøn caùc caáu töû deã bay hôi vaø caáu töû chaát thôm ñöôïc baûo toaøn nguyeân veïn, baûo ñaûm chaát löôïng cho saûn phaåm. Nöôùc saïch laáy töø keát tinh ra coù theå söû duïng vaøo chu trình saûn xuaát. Vì phöông phaùp naøy khoâng söû duïng nhieät neân nöôùc quaû caàn phaûi ñöôïc thanh truøng tröôùc khi keát tinh laïnh ñeå voâ hoaït enzyme vaø giaûm löôïng vi sinh vaät. Phöông phaùp naøy coù nhieàu lôïi theá so vôùi hai phöông phaùp coøn laïi: Nöôùc quaû ñöôïc coâ ñaëc maø khoâng bò thaát thoaùt nhieàu veà: maøu, muøi, vò vaø caùc chaát dinh döôõng. Coù söï cheânh leäch nhoû giöõa nhieät ñoä moâi tröôøng keát tinh vaø nhieät ñoä baûo quaûn. Coù theå taän thu caùc chaát tan baùm treân tinh theå ñaù baèng caùch röûa, sau ñoù ñem taùi keát tinh nöôùc röûa. Trong phöông phaùp naøy, caùc chaát thôm seõ khoâng bò truøng ngöng (bò bieán ñoåi) nhö caùc phöông phaùp nhieät. Tuy nhieân, phöông phaùp treân cuõng coù caùc nhöôïc ñieåm: Toán nhieàu naêng löôïng hôn so vôùi phöông phaùp môùi laø phöông phaùp thaåm thaáu ngöôïc. Noàng ñoä saûn phaåm giôùi haïn trong khoaûng 50-55% w/w vì neáu ñoä nhôùt cao seõ laøm chaäm toác ñoä taïo tinh theå vaø laøm caûn trôû quaù trình taïo tinh theå; cuõng nhö khoù taùch tinh theå ñaù ra khoûi dung dòch ban ñaàu. Phöông phaùp coâ ñaëc boác hôi nhieät ñoä cao thôøi gian ngaén (TASTE). Kyõ thuaät coâ ñaëc boác hôi ñaõ traûi qua nhöõng thay ñoåi maïnh meõ keå töø nhöõng naêm ñaàu cuûa thaäp nieân 1940. Khôi maøo laø nöôùc quaû thuoäc hoï citrus ñöôïc coâ ñaëc trong nhöõng thieát bò coâ ñaëc boác hôi xuoâi chieàu nhieät ñoä thaáp. Nhöõng thieát bò naøy neáu laøm vieäc döôùi aùp suaát cao seõ laøm maát caùc chaát thôm. Khi kyõ thuaät phaùt trieån thì thieát bò coâ ñaëc boác hôi nhieät ñoä cao thôøi gian ngaén TASTE (Thermally Accelerated Short Time) ñöôïc öùng duïng. Thieát bò boác hôi naøy söû duïng nhieàu taàng hay nhieàu noài naâng cao nhieät ñoä cuûa nöôùc quaû trong thôøi gian ngaén hôn. Noù cuõng coù nhöõng heä thoáng ñeå phuïc hoài nhöõng chaát caàn thieát. Nhöõng chaát naøy coù theå ñöôïc theâm laïi vaøo nöôùc quaû thaønh phaåm laøm cho noù gioáng nöôùc quaû nguyeân chaát hôn laø khi ta duøng thieát bò coâ ñaëc maøng xuoâi chieàu. Thieát bò coâ ñaëc boác hôi TASTE coù nhieàu öu ñieåm trong quaù trình saûn xuaát nöôùc quaû hoï citrus: Thôøi gian löu cuûa saûn phaåm ngaén laøm giaûm toái thieåu phaûn öùng Caramel hoaù, oxi hoaù muøi vaø söï thay ñoåi maøu. Nöôùc quaû khi rôøi thieát bò coâ ñaëc thì haàu nhö voâ truøng. Chi phí ban ñaàu cho thieát bò thaáp. Veä sinh thieát bò deã daøng hôn. Tuy nhieân, TASTE cuõng coù nhöõng nhöôïc ñieåm: Ta khoù coù theå ñieàu chænh ñöôïc thieát bò bôûi vì saûn phaåm chæ ñi qua moãi noài moät laàn, vaø nhöõng thay ñoåi trong quaù trình coâ ñaëc nguyeân lieäu ñöôïc phaûn aùnh trong luùc laáy saûn phaåm ra. Khoâng thuaän tieän trong troän “addback” (nhöõng chaát theâm vaøo luùc sau) vôùi nöôùc quaû vì nöôùc quaû coâ ñaëc ñöôïc ñoùng goùi trong nhöõng thuøng nhöïa polyethylene vaø baûo quaûn ôû -18°C. Vaø khi nöôùc quaû coâ ñaëc ñi qua thieát bò seõ khoù khaên hôn vì noàng ñoä taêng cao. Nhieät ñoä cao seõ mau laøm baån caùc thieát bò trao ñoåi nhieät daïng oáng vaø baét buoäc ñoøi hoûi phaûi coù söï lau röûa thöôøng xuyeân. Hình 3.10: Thieát bò coâ ñaëc söû duïng nhieät ñoä cao, thôøi gian ngaén. (Thermally Accelerated Short Time Evaporator (TASTE)) Kyõ thuaät coâ ñaëc baèng membrane. ( Ñaõ trình baøy trong chöông 2) ÖÙng duïng kyõ thuaät membrane trong cheá bieán nöôùc traùi caây coâ ñaëc Vôùi muïc ñích giaûm chi phí baûo quaûn vaø vaän chuyeån, ñeå keùo daøi thôøi gian baûo quaûn, nöôùc quaû eùp thöôøng ñöôïc cheá bieán döôi daïng coâ ñaëc. Caùc phöông phaùp coâ ñaëc truyeàn thoáng thöôøng laø caùc phöông phaùp coâ ñaëc boác hôi nhieàu giai ñoaïn söû duïng nhieät ñoä cao. Phöông phaùp naøy daãn ñeán nhöõng toån thaát cho saûn phaåm gaây giaûm chaát löôïng veà dinh döôõng cuõng nhö veà giaù trò caûm quan cuûa saûn phaåm nhö: maát caùc muøi töï nhieân cuûa traùi caây do söï phaù huûy caùc hôïp chaát maøu töï nhieân döôùi taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä cao; söï xuaát hieän muøi naáu; gaây ra caùc bieán ñoåi caùc thaønh phaàn hoùa hoïc trong saûn phaåm do caùc phaûn öùng hoùa hoïc xaûy ra khi coù söï taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä cao. Möùc ñoä bieán ñoåi caùc thaønh phaàn hoùa hoïc naøy phuï thuoäc vaøo möùc ñoä taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä. Vì saûn phaåm cuoái cuøng thöôøng ñöôïc yeâu caàu phaûi coøn giöõ laïi ñöôïc caùc thaønh phaàn dinh döôõng voán coù trong thaønh phaàn cuûa traùi caây cuõng nhö caùc tính chaát töï nhieân veà caûm quan nhö maøu saéc, muøi, vò… caùc nhaø khoa hoïc ñaõ coá gaéng phaùt trieån caùc coâng ngheä môùi ñeå laøm sao giöõ laïi ñöôïc caùc tính chaát töï nhieân cuûa nöôùc quaû töôi coâ ñaëc. Raát nhieàu giaûi phaùp coâng ngheä ñaõ ñöôïc ñeà nghò ñeå phaùt trieån caùc phöông phaùp tieân tieán nhö coâ ñaëc laïnh, coâ ñaëc baèng phöông phaùp thaêng hoa vaø phöông phaùp duøng membrane (kyõ thuaät sieâu loïc Ultrafiltration - UF vaø kyõ thuaät thaåm thaáu ngöôïc Reverse Osmosis - RO) ñeå cheá bieán nöôùc eùp quaû coâ ñaëc (Chen, Shaw & Parish, 1993). Vaø phöông phaùp cho thaáy coù khaû naêng öùng duïng toát nhaát, nhieàu höùa heïn nhaát vaø coù trieån voïng ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong coâng nghieäp laø coâ ñaëc baèng phöông phaùp duøng membrane. Caùc quaù trình membrane nhö vi loïc (Microfiltration – MF), sieâu loïc (Ultrafiltration – UF) vaø thaåm thaáu ngöôïc (Reverse Osmosis – RO) ñaõ ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong caùc ngaønh coâng nghieäp söõa, thöïc phaåm vaø ñoà uoáng sau khi Loeb vaø Souriragin tìm ra caùc membrane baát ñaúng höôùng ñaàu nhöõng naêm 1960. Öu ñieåm cuûa coâng ngheä coâ ñaëc söû duïng membrane so vôùi caùc kyõ thuaät coâ ñaëc truyeàn thoáng laø giaûm ñeán toái thieåu söï hö hoûng saûn phaåm do nhieät ñoä cao, giöõ laïi toát caùc caáu töû höông, tieâu toán naêng löôïng ít vaø giaù thaønh thieát bò cuõng thaáp hôn. Moät nhöôïc ñieåm chính cuûa phöông phaùp duøng membrane thoâng thöôøng laø khoâng coù khaû naêng ñaït ñeán nhöõng noàng ñoä coâ ñaëc cao nhö phöông phaùp coâ ñaëc truyeàn thoáng bôûi gaëp phaûi söï giôùi haïn veà aùp suaát thaåm thaáu cao. Caùc nghieân cöùu ñaõ chæ ra raèng noàng ñoä cuoái cuøng cuûa nöôùc eùp khi saûn xuaáât baèng phöông phaùp coâ ñaëc baèng membrane (kyõ thuaät RO) bò giôùi haïn chæ ñaït noàng ñoä saûn phaåm töø 25-30oBrix (Gadea, 1987; Medina & Garcia, 1988; Pepper, 1990). Chính vì theá ñaây laø haïn cheá lôùn nhaát cuûa phöông phaùp naøy. Gaàn ñaây, nhöõng tieán boä veà kyõ thuaät vaø nhöõng caûi tieán trong vieäc phaùt trieån caùc membrane môùi vaø coâng ngheä môùi ñaõ giuùp khaéc phuïc caùc haïn cheá naøy. Caùc kyõ thuaät membrane môùi bao goàm membrane distillation (MD) vaø osmotic distillation (OD) vaø ñaëc bieät laø söû duïng heä thoáng membrane lieân hôïp ñaõ coù theå goùp phaàn coù nhöõng caûi tieán ñaùng keå nhöõng haïn cheá cuûa kyõ thuaät membrane trong coâng ngheä cheá bieán nöôùc eùp traùi caây coâ ñaëc. Kyõ thuaät coâ ñaëc nöôùc eùp traùi caây baèng phöông phaùp thaåm thaáu ngöôïc (Reverse Osmosic – RO). Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa membrane RO. Nöôùc traùi caây coâ ñaëc baèng kyõ thuaät RO ñaõ ñöôïc quan taâm öùng duïng trong coâng nghieäp cheá bieán traùi caây töø khoaûng 30 naêm tröôùc. Caùc öu ñieåm cuûa kyõ thuaät membrane RO so vôùi kyõ thuaät coâ ñaëc boác hôi truyeàn thoáng laø giaûm toái thieåu söï hö hoûng do nhieät, giaûm chi phí naêng löôïng vaø giaûm chi phí ñaàu tö ban ñaàu vì quaù trình dieãn ra ôû nhieät ñoä thaáp vaø khoâng coù söï chuyeån pha khi loaïi nöôùc. Hieäu quaû cuûa quaù trình bò aûnh höôûng bôûi hai yeáu toá chính laø loaïi maøng RO söû duïng vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa quaù trình. Caùc nghieân cöùu ñaõ cho thaáy caùc membrane cheá taïo töø cellulose acetate (CA) thì giöõ laïi caùc hôïp chaát thôm tan trong daàu cuûa nöôùc cam eùp toát, coøn caùc hôïp chaát thôm tan trong nöôùc thì bò maát nhieàu hôn. Caùc thaønh phaàn khaùc trong nöôùc eùp traùi caây nhö ñöôøng, caùc acid, khoaùng (K, Ca, Mg, P), acid amin,… ñöôïc giöõ laïi raát toát. Sau ñoù, caùc nghieân cöùu quan taâm ñeán vieäc tieán haønh coâ ñaëc cho caùc loaïi nöôùc eùp traùi caây khaùc nhö taùo, leâ, nho, kiwi, döùa, caø chua… Taát caû nhaèm muïc ñích kieåm tra caùc loaïi membrane khaùc nhau vaø aûnh höôûng cuûa caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa quaù trình ñeán löu löôïng doøng permeate vaø söï giöõ laïi caùc thaønh phaàn cuûa nöôùc eùp trong doøng retentate. Caùc nghieân cöùu cho thaáy raèng membrane laøm baèng vaät lieäu polyamide coù theå giöõ laïi caùc hôïp chaát muøi vaø caùc thaønh phaàn khaùc toát hôn laø membrane CA. Ñoä phaân rieâng caùc hôïp chaát deã bay hôi trong quaù trình coâ baèng phöông phaùp RO tôùi 20oBrix laø khoaûng 80% khi söû duïng membrane coù ñoä beàn hoùa hoïc cao (High resistance membrane – HR) (Sheu & Wiley, 1983). Theo nghieân cöùu khaùc khi so saùnh duøng membrane cheá taïo baèng polyamide (PA) vaø membrane cheá taïo baèng cellulose acetate (CA) cho thaáy khi söû duïng membrane PA cho löu löôïng doøng permeate cao hôn, do ñoù toác ñoä coâ ñaëc cao hôn so vôùi membrane CA, caùc hôïp chaát muøi ñöôïc giöõ laïi cuõng cao hôn raát nhieàu so vôùi khi söû duïng membrane CA (45% so vôùi 23%). Khaûo saùt cuõng cho thaáy khi söû duïng membrane PA coù theå giöõ laïi 93% toång löôïng caùc chaát ñöôøng, acid vaø caùc thaønh phaàn deã bay hôi nhö caùc thaønh phaàn muøi. Trong ñoù ñöôøng ñöôïc giöõ laïi treân 98%, ñoä phaân rieâng cuûa acid laø 85%. Tæ leä oBrix/acid taêng laøm cho saûn phaåm ngoït hôn, deã chaáp nhaän hôn, do ñoù noù cuõng laøm taêng moät chæ tieâu chaát löôïng cuûa saûn phaåm. Ngoaøi ra, membrane PA coøn coù thôøi gian söû duïng laâu hôn membrane CA. Moâ hình membrane khaùc nhau cuõng aûnh höôûng ñeán khaû naêng giöõ laïi caùc hôïp chaát muøi deã bay hôi cuûa nöôùc eùp traùi caây coâ ñaëc. (Chou et al., 1991). Ví duï, moâ hình flate and frame cho doøng permeate chöùa noàng ñoä n-hexanal cao hôn (11.5%) so vôùi moâ hình spiral wound. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giaûi thích döïa vaøo maät ñoä mao quaûn treân membrane vaø toång dieän tích beà maët cuûa membrane (toång dieän tích beà maët cuûa membrane moâ hình spiral wound laø 3.90m2 trong khi cuûa membrane moâ hình flate and frame laø 0.36m2). Moâ hình spiral wound cho noàng ñoä n-hexanal trong doøng permeate thaáp hôn vì taêng löôïng caùc hôïp chaát muøi bò haáp thuï treân beà maët membrane lôùn. Aûnh höôûng cuûa caùc thoâng soá cuûa quaù trình leân löu löôïng doøng permeate vaø ñoä phaân rieâng caùc hôïp chaát höông. Nghieân cöùu treân moâ hình cuoän xoaén (spiral wound module) cho thaáy khi söû duïng membrane PA, ñoä loaïi boû caùc hôïp chaát quan troïng taêng khi aùp suaát vaø toác ñoä doøng vaøo taêng. Caùc hôïp chaát chính hình thaønh leân höông taùo nhö ethyl-2-methyl butanoate, ethylbutanoate vaø hexanol bò loaïi boû tôùi treân 90% khi caùc ñieàu kieän cuûa quaù trình toát nhaát (35bar vaø 600l/h). Söï giöõ laïi caùc hôïp chaát nhö ethyl acetate vaø isopentanol coù aûnh höôûng tieâu cöïc ñeán höông taùo leân ñeán 80.2% vaø 98.4%. Taêng nhieät ñoä cuûa quaù trình cuõng taêng toác ñoä thaåm thaáu cuûa caùc hôïp chaát deã bay hôi, nhöng ñieàu naøy phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa caùc hôïp chaát bay hôi ñoù. Khi taêng nhieät ñoä töø 20oC leân 40oC trong quaù trình coâ ñaëc nöôùc taùo baèng kyõ thuaät RO, membrane polyamide, moâ hình spiral wound laøm cho ñoä phaân rieâng hexanal vaø ethyl-2-methylbutyrate giaûm laàn löôït laø töø 41.7% xuoáng 29.2% vaø töø 56.6% xuoáng 50.8% (Chou et al., 1991). Tuy nhieân, ñoä phaân rieâng caùc hôïp chaát höông trong doøng retentate taêng khoaûng 20% khi taêng aùp suaát cuûa quaù trình töø 35 bar leân 50bar. Taêng aùp suaát coù theå taêng löu löôïng doøng, giaûm thôøi gian cuûa quaù trình vaø giaûm toån thaát caùc hôïp chaát höông do bay hôi vaø haáp thuï leân membrane. Aùp suaát chuyeån qua maøng (Transmembrane pressure – TMP) ñoùng vai troø aûnh höôûng chính ñeán löu löôïng doøng permeate vaø noàng ñoä coâ ñaëc toái ña maø quaù trình membrane ñaït ñöôïc. Ví duï, noàng ñoä coâ ñaëc toái ña nöôùc eùp taùo giôùi haïn seõ laø 19, 23, 27.5oBrix öùng vôùi aùp suaát chuyeån qua maøng laø 35, 45, 55 Bar. Löu löôïng doøng cuõng taêng khi taêng vaän toác doøng nhaäp lieäu nhöng cuõng chæ giôùi haïn töø 1.5 – 2 m/s. Noàng ñoä doøng nhaäp lieäu caøng taêng thì toác ñoä doøng permeate caøng giaûm do aùp suaát thaåm thaáu taêng vaø ñoä nhôùt dung dòch taêng laøm cho möùc ñoä taäp trung noàng ñoä treân beà maët membrane taêng. Khi coâ ñaëc nöôùc taùo, trong khoaûng nhieät ñoä töø 20-600C, neáu nhieät ñoä taêng leân 1oC thì hieäu suaát cuûa quùa trình taêng trung bình 3-4%. Do khi nhieät ñoä cao thì heä soá thaåm thaáu taêng cao hôn, heä soá khueách taùn trong dung dòch cuõng taêng vaø ñoä nhôùt giaûm. Tuy nhieân ôû nhieät ñoä cao hôn nöõa thì quy luaät naøy khoâng coøn ñuùng nöõa. Quaù trình tieàn xöû lyù enzyme (vôùi enzyme pectinase) laøm taêng doøng permeate vaø khoâng aûnh höôûng leân ñoä phaân rieâng. Tieàn xöû lyù enzyme laøm taêng doøng RO leân 15% trong giai ñoaïn ñaàu, sau ñoù thì ñoä taêng giaûm daàn. Doøng permeate giaûm khi vaän toác doøng vaøo giaûm do khi vaän toác doøng vaøo taêng thì hieän töôïng taäp trung noàng ñoä cuõng giaûm. Nhöng söï giaûm doøng naøy coøn tuøy thuoäc tính chaát cuûa caùc loaïi thòt quaû. Maëc duø membrane RO coù khaû naêng giöõ laïi caùc caáu töû vaø ñoä choïn loïc cao nhöng cuõng toàn taïi moät haïn cheá ñaùng keå. Ñoù chính laø aùp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch, laøm cho noàng ñoä chaát khoâ cuûa saûn phaåm khoâng ñaït ñöôïc ñeán noàng ñoä chaát khoâ mong muoán. Vì theá ñaây laø phöông phaùp ñöôïc xem nhö böôùc tieàn coâ ñaëc cho caùc kyõ thuaät coâ ñaëc khaùc nhö: coâ ñaëc laïnh hay coâ ñaëc boác hôi khi caàn saûn phaåm coù noàng ñoä cao hôn. Böôùc tieàn coâ ñaëc naøy giuùp giaûm chi phí veà naêng löôïng vaø taêng khoái naêng suaát cho quaù trình. Baûng 3.2: Ñoä phaân rieâng caùc thaønh phaàn khi qua membrane RO (Gadea – 1987) Thaønh phaàn Noàng ñoä trong nöôùc quaû Trong doøng permeate Toång chaát khoâ hoøa tan (oBrix) 11.2 0.0 Glucose (g/l) 26.6 0.1359 Fructose (g/l) 28.4 0.1552 Saccharose (g/l) 35.1 0.0815 Acid citric (% w/w) 0.85 0.01 Vitamin C (ppm) 480 6.0 Na (ppm) 59 2.0 K (ppm) 1427 47 P (ppm) 200 2.0 Acid Aspartic (mg/100ml) 28 0.35 Asparagine (mg/100ml) 45 1.0 Proline (mg/100ml) 80 2.4 Glycine (mg/100ml) 1.5 Veát Alanine (mg/100ml) 9.9 1.5 Valine (mg/100ml) 1.8 0.034 Leucine (mg/100ml) 0.5 veát Phenylalanine (mg/100ml) 3 0.04 Histidine (mg/ml) 1.1 0.062 Lysine (mg/ml) 2.9 0.14 Arginine (mg/ml) 70 0.42 Nitô toång 1363 11 Öu ñieåm vaø haïn cheá cuûa phöông phaùp RO öùng duïng trong coâ ñaëc nöôùc eùp traùi caây. Öu ñieåm Haïn cheá Veà maët coâng ngheä. ÖÙng duïng roäng raõi trong coâng nghieäp. Nhieät ñoä quaù trình thaáp. Coù theå keát hôïp vôùi coâ ñaëc chaân khoâng, coâ ñaëc boác hôi. Veà maët kinh teá. - Tieát kieäm naêng löôïng vaø hieäu quaû kinh teá cao hôn so vôùi coâ ñaëc nhieät. Hieän töôïng taéc ngheõn membrane (fouling). Aùp suaát ñoøi hoûi cao. Caàn coù quaù trình tieàn xöû lyù ñeå voâ hoaït enzyme. Toån thaát chaát muøi trong quaù trình. Khoù coâ ñaëc nhöõng dung dòch coù huyeàn phuø cao. Giaù thaønh thieát bò membrane cao. Caùc heä thoáng coâ ñaëc baèng kyõ thuaät RO. Nhö ñaõ nôùi ôû treân, phöông phaùp membrane thoâng thöôøng chæ cho pheùp noàng ñoä saûn phaåm ñaït tôùi ñoä coâ ñaëc laø 20 – 25oBrix, ñaây laø moät haïn cheá cuûa phöông phaùp. Tuy nhieân, gaàn ñaây, vôùi söï tieán boä trong thieát keá heä thoáng cuõng nhö trong caùc lónh vöïc khoa hoïc lieân quan khaùc ñaõ cho pheùp coù nhöõng giaûi phaùp raát höõu hieäu ñeå ñaït ñöôïc noàng ñoä coâ ñaëc cao nhö yeâu caàu khi söû duïng kyõ thuaät membrane ñeå cheá bieán nöôùc eùp quaû coâ ñaëc. Trong ñoù ñaùng chuù yù nhaát laø duøng phöông phaùp hoài löu doøng retentate, söû duïng nhieàu giai ñoaïn vaø keát hôïp caùc kyõ thuaät membrane. Moâ hình hoài löu retentate. Moâ hình hoài löu toaøn phaàn retentate. Thieát bò loïc Thieát bò trao ñoåi nhieät Membrane Permeate Retentate Nguyeân lieäu Bôm nguyeân lieäu Hình 3.11: Moâ hình hoài löu toaøn phaàn retentate. Ñaây laø moâ hình ñôn giaûn nhaát. Noù thöôøng ñöôïc söû duïng ôû quy moâ phoøng thí nghieäm vaø quy moâ pilot khi chuùng ta muoán taùch caùc hôïp chaát phaân töû löôïng nhoû vaø laøm taêng noàng ñoä caùc chaát phaân töû löôïng cao trong maãu khaûo saùt. Heä thoâng goàm moät thieát bò membrane, moät boàn chöùa nguyeân lieäu, moät bôm, moät thieát bò loïc vaø moät thieát bò trao ñoåi nhieät. Bôm seõ ñöa nguyeân lieäu qua thieát bò loïc ñeå taùch taïp chaát thoâ roài vaøo thieát bò membrane. Doøng permeate seõ ñöôïc thu hoài rieâng, doøng retentate seõ ñi qua moät thieát bò trao ñoåi nhieät ñeå oån ñònh nhieät ñoä, sau ñoù ñöôïc hoài löu toaøn phaàn veà boàn chöùa nguyeân lieäu. Quaù trình seõ ñöôïc tieáp dieãn cho ñeán khi noàng ñoä caùc caáu töû trong retentate taêng ñeán giaù trò mong muoán. Moâ hình naøy cho pheùp chuùng ta coâ ñaëc maãu khaûo saùt trong moät khoaûng thôøi gian ngaén nhaát vaø tieát kieäm dieän tích membrane söû duïng. Moâ hình hoài löu moät phaàn retentate. Ôû moâ hình naøy moät phaàn retentate seõ ñöôïc cho hoài löu trôû laïi thieát bò membrane nhôø moät bôm hoài löu rieâng. Quaù trình seõ ñöôïc tieáp dieãn cho ñeán khi noàng ñoä caùc caáu töû trong doøng retentate ñaït ñöôïc giaù trò mong. Nhö vaäy seõ caàn hai bôm: moät bôm cho nguyeân lieäu ñeå taïo ra moät aùp löïc chung trong heä thoáng vaø moät bôm cho phaàn retentate – laø ñoäng löïc ñeå daåy caùc caáu töû qua maøng taïo neân doøng permeate. Moâ hình naøy thöôøng ñöôïc söû duïng ôû quy moâ coâng nghieäp vôùi dieän tích membrane trong heä thoáng thieát bò töø 100m2 trôû leân. Membrane Permeate Retentate Nguyeân lieäu Hình 3.12: Moâ hình hoài löu moät phaàn retentate. Moâ hình nhieàu giai ñoaïn. Bôm nguyeân lieäu Nguyeân lieäu Permeate Retentate Bôm hoài löu Hình 3.13: Moâ hình nhieàu giai ñoaïn. Ôû quy moâ coâng nghieäp, ngöôøi ta söû duïng moâ hình tuø 3 ñeán 8 giai ñoaïn. Soá bôm hoài löu söû duïng seõ baèng vôùi soá giai ñoaïn trong moâ hình. Ôû giai ñoaïn ñaàu, toác ñoä doøng ñaït giaù trò cao nhaát nhöng noàng ñoä caáu töû trong doøng retentate thaáp nhaát. Ngöôïc laïi, ôû giai ñoaïn cuoái toác ñoä doøng thaáp nhaát nhöng noàng ñoä caáu töû trong doøng retentate laø cao nhaát. Trong saûn xuaát, caùc moâ hình phaân rieâng lieân tuïc coù theå hoaït ñoäng trong suoát 24 giôø. Sau khoaûng thôøi gian naøy, chuùng ta neân taïm ngöng hoaït ñoäng ñeå taåy röûa vaø veä sinh thieát bò. Neáu khoâng, söï taéc ngheõn caùc loã mao daãn trong membrane deã xaûy ra. Moät soá vi sinh vaät ñöôïc haáp thuï trong membrane seõ phaùt trieån deã laøm hö hoûng saûn phaåm. Söû duïng keát hôïp nhieàu kyõ thuaät membrane. Khaû naêng keát hôïp caùc quaù trình membrane trong coâng nghieäp cheá bieán nöôùc traùi caây coâ ñaëc ñeå saûn xuaát nöôùc eùp traùi caây coù chaát löôïng cao raát ñöôïc chuù yù aùp duïng. Vì nöôùc traùi caây, chaúng haïn nhö cam nöôùc eùp traùi caây coù haøm löôïng chaát raén vaø pectin cao, do ñoù chuùng laøm cho ñoä nhôùt cuûa dung dòch taêng cao, laøm giaûm löu löôïng cuûa doøng permeate. Khi söû duïng heä thoáng membrane RO ñôn giaûn ñeå coâ ñaëc thì noàng ñoä cuoái cuøng cuûa saûn phaåm khoâng theå ñaït ñeán noàng ñoä cao nhö mong muoán (döôùi 30oBrix), nhöng khi keát hôïp kyõ thuaät RO vôùi caùc kyõ thuaät MF vaø UF ñeå taùch caùc thaønh phaàn huyeàn phuø raén hoaëc pectin trong dòch quaû laøm cho ñoä nhôùt cuûa dung dòch giaûm vaø doøng permeate taêng, töø ñoù laøm taêng hieäu quaû cuûa quaù trình membrane vaø ñoä coâ ñaëc taêng leân. Lawhon vaø Lusas moâ taû söï söû duïng UF ñeå taùch thòt quaû vaø huyeát thanh tröôùc khi xöû lyù nhieät vaø giuùp haïn cheá toái ña söï toån thaát caùc chaát muøi vaø söï hö hoûng saûn phaåm. Huyeát thanh (serum) chöùa haàu heát caùc thaønh phaàn muøi vaø maøu ñöôïc coâ ñaëc bôûi membrane RO tôùi treân 42oBrix. Doøng retentate chöùa taát caû caùc huyeàn phuø raén, pectin vaø caùc vi sinh vaät gaây hö hoûng saûn phaåm nhanh choùng ñöôïc qua quaù trình xöû lyù nhieät ñeå öùc cheá caùc vi sinh vaät gaây haïi, sau ñoù tieáp tuïc keát hôïp vôùi thieát bò membrane RO ñeå tieáp tuïc quaù trình coâ ñaëc. Saûn phaåm cho thaáy coù chaát löôïng gaàn vôùi nöôùc eùp traùi caây töôi. Döïa treân neàn taûng cuûa Lawhon vaø Lusas, naêm 1989, Cross ñaõ thieát keá heä thoáng keát hôïp UF – RO ñeå coâ ñaëc nöôùc cam. Sau ñoù, Walker (1990) vaø caùc nhaø saûn xuaát ñaõ phaùt trieån moät heä thoáng membrane keát hôïp ñöôïc goïi laø “FreshNote”, coù theå ñöa noàng ñoä coâ ñaëc leân tôùi 60oBrix trong khi vaãn ñaûm baûo giöõ laïi haàu heát caùc thaønh phaàn mong muoán trong doøng retentate. Heä thoáng naøy laø söï keát hôïp cuûa heä thoáng RO vaø quaù trình MF vaø UF. Trong ñoù traïng thaùi ñaàu laø membrane coù ñoä phaân rieâng cao (high-rejection membrane) vaø traïng thaùi thöù hai laø membrane coù ñoä phaân rieâng thaáp (low-rejection membrane). Hình 3.14: Ví duï veà söï keát hôïp quaù trình RO trong coâ ñaëc nöôùc eùp quaû Nöôùc eùp cam ban ñaàu ñöôïc loïc tröôùc baèng membrane MF hay baèng membrane UF. Sau ñoù doøng permeate ñöôïc nhaäp vaøo thieát bò HR-RO (High-rejection), moâ hình sôïi roãng (hollow fiber module), vaät lieäu membrane laø PA ôû aùp suaát 10.2 – 13.5MPa, nhieät ñoä laø 10oC. Doøng retentate ra khoûi thieát bò HR-RO ñöôïc cho vaøo laøm doøng nhaäp lieäu cuûa thieát bò LR-RO (Low-rejection membrane). Thieát bò LR-RO coù theå laø moät heä lieân tieáp cuûa hai hay nhieàu thieát bò. Ví duï, heä thoáng LR-RO goàm hai thieát bò LR-RO ñaõ ñöôïc nghieân cöùu. Doøng retentate ra khoûi thieát bò LR-RO thöù nhaát coù noàng ñoä ñöôøng laø 50oBrix ñöôïc cho vaøo laøm doøng nhaäp lieäu cuûa thieát bò LR-RO thöù hai. Doøng permeate cuûa thieát bò LR-RO thöù nhaát coøn noàng ñoä ñöôøng khoaûng 18oBrix ñöôïc troän vôùi doøng permeate cuûa thieát bò membrane LR-RO thöù hai, doøng naøy coù ñoä ñöôøng laø khoaûng 40oBrix, ñeå cho ra snar phaåm cuoái coù ñoä ñöôøng laø 31oBrix, sau ñoù doøng permeate naøy ñöôïc cho hoài löu trôû laïi laøm doøng nhaäp lieäu cho thieát bò HR-RO ban ñaàu. Doøng retentate sau khi ra khoûi thieát bò LR-RO thöù hai coù noàng ñoä ñöôøng laø khoaûng 63oBrix ñöôïc troän vôùi doøng retentate cuûa thieát bò UF ñaõ qua thanh truøng ñeå ñöôïc hoãn hôïp saûn phaåm coù noàng ñoä laø 54oBrix. Vaø saûn phaåm coù chaát löôïng veà muøi vò cao hôn raát nhieàu so vôùi caùc phöông phaùp cheá bieán baèng nhieät khaùc, vaø saûn phaåm coù chaát löôïng töông töï vôùi nöôùc eùp traùi caây töôi. Maëc duø chi phí saûn xuaát cao hôn so vôùi caùc phöông phaùp coâ ñaëc thoâng thöôøng nhöng chi phí naøy reû hôn raát nhieàu so vôùi coâ ñaëc baèng phöông phaùp laïnh (Cross, 1989). Nabetani (1996) ñaõ phaùt trieån heä thoáng membrane RO-NF lieân hôïp duøng cho nöôùc eùp traùi caây coâ ñaëc noàng ñoä cao. Theo ñoù, doøng nhaäp lieäu nöôùc eùp traùi caây ñaàu tieân ñöôïc coâ ñaëc tôùi noàng ñoä 30oBrix baèng membrane RO vaø doøng RO retentate sau ñoù ñöôïc coâ ñaëc tieáp ñeán noàng ñoä 45oBrix baèng membrane NF. Doøng permeate cuûa membrane NF ñöôïc ñöa hoài löu laøm doøng nhaäp lieäu cho thieát bò RO. Heä thoáng naøy phuø hôïp cho nhieàu loaïi nöôùc quaû khaùc nhau vôùi öu ñieåm laø khoâng nhöõng giöõ laïi ñöôïc caùc thaønh phaàn deã bay hôi trong saûn phaåm maø chi phí naêng löôïng cho quaù trình laø toái thieåu. Ví duï, khi söû duïng heä thoáng naøy ñeå coâ ñaëc nöôùc quaû töø 10oBrix ñeán 45oBrix , naêng löôïng tieâu thuï chæ baèng 1/8 so vôùi coâ ñaëc boác hôi vaø baèng 1/5 so vôùi coâ ñaëc laïnh. Lyù thuyeát cô baûn cuûa quaù trình treân ñöôïc hieåu la aûnh höôûng cuûa aùp suaát thaåm thaáu caàn phaûi vöôït qua khoâng baèng vôùi aùp suaát thaåm thaáu cuûa doøng retentate, nhöng ñöôïc xaùc ñònh bôûi söï cheânh leäch noàng ñoä qua membrane (Girard & Fukumoto, 2000). Vieäc söû duïng caùc loaïi membrane low-retentate cho pheùp ñaït tôùi noàng ñoä chaát khoâ trong doøng retentate cao vì moät phaàn chaát hoøa tan chuyeån qua membrane vaø do ñoù laøm giaûm aûnh höôûng cuûa söï cheânh leäch aùp suaát thaåm thaáu. Ñoä phaân rieâng chaäm (low retentate) coù nghóa laø moät löôïng lôùn chaát tan bò maát vì ñaõ chuyeån vaøo trong doøng permeate. Vieäc thu laïi phaàn chaát tan ñoù coù theå ñöôïc tieán haønh baèng caùch hoài löu laïi doøng permeate tôùi moâ hình coù ñoä phaân rieâng cao (high retention module). Chìa khoùa cuûa vieäc thay ñoåi laø ñoä phaân rieâng cuûa membrane, lieân quan ñeán tæ leä khaû naêng thaåm thaáu cuûa chaát tan : dung moâi. Trong quaù trình naøy thì moâ hình sôïi roãng phuø hôïp hôn moâ hình cuoän xoaén. Moâ hình sôïi roãng coù hieäu öùng taäp trung noàng ñoä thaáp hôn vaø löu löôïng doøng cuõng thaáp hôn thì ñöôïc caân baèng bôûi “ larger packing density” (Walker, 1990). Trong phöông phaùp naøy tæ leä giöõ laïi laø 15 – 20% khi coâ ñaëc ñeán noàng ñoä 55- 60oBrix. Dieän tích membrane caàn ñeå coâ ñaëc ñeán noàng ñoä 60oBrix khi söû duïng moâ hình sôïi roãng laø gaáp khoaûng 2 laàn dieän tích caàn söû duïng khi söû duïng heä thoáng membrane RO thoâng thöôøng ñeå coâ ñaëc dung dòch ñeán noàng ñoä 20oBrix, trong khi ñoù naêng löôïng tieâu thuï gaáp xaáp xæ 3 laàn. (Gostoli, Bandini, Di Franscesca & Zardi, 1995). Tuy nhieân, moät khuyeát ñieåm cuûa heä thoáng naøy laø coù söï toån thaát caùc thaønh phaàn quan troïng mong muoán ñöôïc giöõ laïi trong saûn phaåm nöôùc eùp traùi caây coâ ñaëc. Ñeå khaéc phuïc vaán ñeà naøy, Johnson vaø caùc coäng söï ñaõ keát hôïp söû duïng membrane vaø boác hôi ñeå öùng duïng trong vieäc caûi tieán phöông phaùp coâ ñaëc nöôùc cam. Moät membrane UF ñöôïc söû duïng ñeå taùch dòch eùp thaønh phaàn huyeàn phuø thòt quaû(retentate) vaø phaàn nöôùc trong (permeate). Phaàn nöôùc trong sau ñoù ñöôïc coâ ñaëc baèng phöông phaùp boác hôi thoâng thöôøng, söû duïng thieát bò boác hôi nhanh trong thôøi gian ngaén (TASTE). Phaàn retentate chöùa thòt quaû coù theå ñöôïc ñöa qua thieát bò trao ñoåi nhieät ñeå thanh truøng. Vôùi phöông phaùp naøy, noàng ñoä cuûa saûn phaåm coù theå ñaït raát cao (treân 80oBrix), cao hôn haún khi duøng thieát bò coâ ñaëc nhanh (TASTE) ôû cuøng ñieàu kieän. (Hernandez, Chen, Johnson, 1995). Vaø khi noàng ñoä cao nhö vaäy thì tieát kieäm ñöôïc ñaùng keå chi phí naêng löôïng trong quaù trình baûo quaûn vaø phaân phoái vì söï giaûm theå tích vaø söï phaùt trieån cuûa caùc vi sinh vaät gaây hö hoûng ôû nhieät ñoä baûo quaûn bình thöôøng. Alvarez et al. (2000). Ñeà xuaát quy trình membrane lieân hôïp ñeå coâ ñaëc nöôùc taùo nhö sau: Hình 3.15: Moâ hình keát hôïp kyõ thuaät RO vaø boác hôi trong coâ ñaëc nöôùc traùi caây eùp Quy trình naøy bao goàm caùc quaù trình sau ñaây: moät thieát bò enzyme membrane ñeå laøm saïch dung dòch nguyeân lieäu; membrane RO ñeå tieàn coâ ñaëc dung dòch ñeán noàng ñoä 25oBrix; thieát bò boác hôi thaåm thaáu ñeå giöõ laïi vaø coâ ñaëc caùc thaønh phaàn höông; moät böôùc boác hôi cuoái cuøng ñeå coâ ñaëc dung dòch leân 72oBrix. Vôùi phöông phaùp naøy, höùa heïn ñaây laø moät phöông phaùp ñöôïc öùng duïng trong coâng ngheä cheá bieán nöôùc traùi caây trong maø vôùi chi phí söû duïng enzyme thaáp. Löu löôïng khoâng giaûm ñaùng keå sau 3 tuaàn hoaït ñoäng lieân tuïc cuûa quaù trình ñoái vôùi nöôùc taùo eùp. Ñoä phaân rieâng caác caáu töû höông mong muoán leân tôùi treân 90%. Hieän töôïng fouling cuõng raát ít vaø quaù trình laøm saïch cuõng khoâng aûnh höôûng ñaùng keå ñeán quaù trình. Saûn phaåm cuoái cuøng coù ñoä saïch vaø saùng hôn saûn phaåm cheá bieán baèng caùc phöông phaùp truyeàn thoáng. Ñoàng thôøi toång chi phí cho quaù trình saûn xuaát cuõng thaáp hôn so vôùi phöông phaùp thoâng thöôøng. Chi phí cho quaù trình saûn xuaát 3500 taán nöôùc eùp taùo nhö sau: Theo ñoù, cho phí cho caû quaù trình giaûm 6% so vôùi phöông phaùp thoâng thöôøng. Baûng 3.3: Chi phí ñaàu tö ban ñaàu vaø saûn xuaát cuûa 2 phöông phaùp coâ ñaëc. Muïc Chi phí (Euro) Quaù trình truyeàn thoáng Quaù trình membrane Ñaàu tö - Baûo quaûn taùo - Laøm saïch - Nghieàn - Laøm trong - Tieàn coâ ñaëc baèng RO - Boå sung Höông vaø coâ ñaëc chính. Toång Toång ñaàu tö chính Chi phí quaù trình - Nguyeân lieäu - Membrane - Khaùc Toång chi phí khaùc PTN, baûo döôõng, söûa chöõa Toång chi phí saûn xuaát 1.7 x 105 0.1 x 105 0.4 x 105 6.4 x 105 4.2 x 105 13.73 x 105 47.72 x 105 810.0 EURO/ taán 99.9 EURO/ taán 909.9 EURO/ taán 151.9 EURO/ taán 1068.8 EURO/ taán 1.7 x 105 0.1 x 105 0.1 x 105 3.9 x 105 1.3 x 105 5.1 x 105 12.48 x 105 43.38 x 105 810.0 EURO/ taán 19.7 EURO/ taán 50.2 EURO/ taán 879.9 EURO/ taán 145.0 EURO/ taán 1024.9 EURO/ taán (Munir Cheryan, Ph.D. Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technomic publishing co., inc, 527,1998) Moät keát quaû so saùnh khaùc cho thaáy khaû naêng tieát kieäm chi phí khi söû duïng kyõ thuaät membrane so vôùi kyõ thuaät truyeàn thoáng: Muïc Chi phí (USD/naêm) Kyõ thuaät truyeàn thoáng Kyõ thuaät membrane Naêng löôïng ñieän Hôi Nöôùc Hoùa chaát Thí nghieäm Toån thaát chaát khoâ Chaát haáp thuï Chi phí thay theá membrane 9,000 3,000 9,000 45,000 5,000 80,000 35,000 0 19,000 2,000 2,000 4,000 5,000 9,000 10,000 75,000 Toång $186,000 $126,000 Chi phí cho 1 taán saûn phaåm coâ ñaëc ñeán 68oBrix $34 $23 (Nguoàn: Norman (1994)) Moät moâ hình keát hôïp nöõa ñaõ ñöôïc Cassano (2002, 2003) ñeà nghò ñeå saûn xuaát nöôùc eùp traùi caây coâ ñaëc cho chaát löôïng cao nhö moâ hình döôùi ñaây: Hình 3.16: Moâ hình heä thoáng keát hôïp kyõ thuaät UF, RO vaø OD trong coâ ñaëc nöôùc quaû eùp Ñaàu tieân quaù trình UF taùch hoãn hôïp nguyeân lieäu dòch eùp ra laøm 2 phaàn: dòch eùp trong vaø thòt quaû. Quaù trình naøy coøn giuùp traùnh caùc nguy cô gaây fouling cho thieát bò RO cuõng nhö OD sau naøy. Phaàn dòch eùp trong ñöôïc tieàn coâ ñaëc ñeán noàng ñoä 20 - 25oBrix baèng kyõ thuaät RO, phaàn retentate sau ñoù ñöôïc coâ ñaëc tôùi noàng ñoä 60oBrix baèng kyõ thuaät chöng caát thaåm thaáu (Osmosic Distillation – OD). Phaàn retentate cuûa thieát bò UF coù theå ñöôïc cho quaù xöû lyù thanh truøng vaø sau ñoù troän vôùi phaàn coâ ñaëc cuoái cuøng cuûa thieát bò OD. Keát quaû cho thaáy moâ hình naøy coù khaû naêng giöõ laïi raát toát caùc chaát anthocianin vaø vitamin C, haøm löôïng caùc chaát naøy gaàn nhö ñöôïc giöõ nguyeân nhö trong nöôùc eùp töôi ban ñaàu. Beân caïnh ñoù caùc chaát maøu saéc vaø caùc hôïp chaát höông cuõng ñöôïc giöõ laïi toát. Öu ñieåm cuûa kyõ thuaät boác hôi thaåm thaáu (OD - Osmotic distillation hay OE (Osmotic evaporation) laø ñieàu kieän thöïc hieän quaù trình ôû nhieät ñoä bình thöôøng vaø noàng ñoä chaát khoâ coù theå ñaït ñöôïc leân tôùi 65%, chaát löôïng veà maøu saéc hay muøi vò cuûa saûn phaåm gaàn nhö khoâng ñoåi so vôùi nöôùc eùp nguyeân lieäu töôi ban ñaàu. Moät moâ hình nöõa cho thaáy hieäu quaû cuûa söï keát hôïp caùc kyõ thuaät membrane khaùc nhau ñeå cheá bieán nöôùc eùp quaû coâ ñaëc, cuï theå laø laøm taêng chaát löôïng nöôùc eùp cam coâ ñaëc veà caùc chæ soá nhö caùc thaønh phaàn hoùa hoïc, vitamin C, caùc hôïp chaát höông vaø caùc tính chaát caûm quan ñaõ ñöôïc trieån khai nhö sau: Hình 3.17: Moâ hình coâ ñaëc nöôùc eùp cam baèng heä thoáng membrane MF – OD (Nguoàn: Mady Cisse, Fabrice Vaillant, Ana Perez, Manuel Dornier & Max Reynes Journal of Food Science and Technology 2005, 40) Theo moâ hình treân, ñaàu tieân dòch eùp ñöôïc loïc baèng kyõ thuaät vi loïc (Cross flow Microfiltration - CFM), vaät lieäu membrane laø ceramic vôùi ñöôøng kính loã trung bình laø 0.21 µm vaø dieän tích loïc laø 0.22m2. Khoâng coù quaù trình tieàn xöû lyù vôùi enzyme. Quaù trình MF laø quaù trình lieân tuïc, khi tæ leä giaûm theå tích ñaït 3.5 thì laáy doøng retentate lieân tuïc ñeå VRR ñöôïc giöõ ôû moät giaù trò oån ñònh, nguyeân lieäu ñöôïc ñöa vaø lieân tuïc vaø saûn phaåm ñöôïc thaùo lieân tuïc. Phaàn permeate ñöôïc thu vaø sau ñoù ñöôïc coâ ñaëc baèng thieát bò OD. Quaù trình coâ ñaëc baèng OD ñöôïc tieán haønh qua hai traïng thaùi, ñaàu tieân coâ ñaëc ñeán ñoä khoâ 45% chaát khoâ vaø traïng thaùi thöù hai laø coâ ñaëc ñeán ñoä khoâ 62%. Hình 3.18: Quy trình cheá bieán nöôùc cam nöôùc eùp traùi caây coâ ñaëc ñaëc baèng phöông phaùp MF –OD keát hôïp Keát quaû cho thaáy: Ñoái vôùi quaù trình loïc MF. Caùc tính chaát veà dinh döôõng vaø hoùa lyù raát gaàn gioáng vôùi nöôùc eùp ban ñaàu. Haøm löôïng ñöôøng vaø caùc acid höõu cô khoâng khaùc nhieàu so vôùi trong nöôùc eùp töôi. Tæ leä ñöôøng/acid trong doøng permeate khoâng ñoåi. Haøm löôïng vitamin C khoâng thay ñoåi ñaùng keå. Trong doøng permeate khoâng coù carotenoid. Ñoái vôùi quaù trình coâ ñaëc: Haøm löôïng vitamin C giaûm trong 3h ñaàu cuûa quaù trình, sau ñoù thì taêng trôû laïi vaø ñaït giaù trò töông ñoái khoâng thaáp hôn nhieàu so vôùi luùc ban ñaàu. Maøu saéc khoâng thay ñoåi nhieàu so vôùi dung dòch trong ban ñaàu do ñieàu kieän xaûy ra quaù trình ôû nhieät ñoä thaáp (< 28oC) neân caùc phaûn öùng maillard khoâng xaûy ra. Sau 10 giôø dieãn ra quaù trình, söï toån thaát caùc hôïp chaát höông coù xaûy ra nhöng caùc phaân tích tính chaát caûm quan cuûa saûn phaåm cho thaáy coù söï thay ñoåi laø khoâng ñaùng keå. Hình 3.19: Söï thay ñoåi toång haøm löôïng chaát khoâ, löu löôïng nöôùc, vaølöu löôïng retentate trong quaù trình coâ ñaëc nöôùc cam eùp baèng phöông phaùp OD Hình 3.20: Söï thay ñoåi haøm löôïng vitamin C trong traïng thaùi ñaàu cuûa quaù trình coâ ñaëc Hình 3.21: Söï thay ñoåi haøm löôïng caùc hôïp chaát höông trong quaù trình coâ ñaëc nöôùc cam eùp baèng kyõ thuaät OD Töø caùc keát quaû nghieân cöùu treân ñaây cho thaáy, nöôùc cam eùp coù theå ñöôïc loïc toát qua membrane ceramic 0.2 µm ôû vaän toác trung bình laø khoaûng 62lít/h.m2 ôû VRR laø 3.5. Doøng permeate seõ chöùa caùc chaát hoøa tan ôû haøm löôïng raát gaàn vôùi nöôùc eùp ban ñaàu. Söï thay ñoåi caùc thaønh phaàn hoùa hoïc dieãn ra khoâng ñaùng keå, tröø carotenoid vaø moät soá chaát höông coù tính khoâng phaân cöïc, vì caùc chaát naøy ñaõ bò membrane giöõ laïi hoaøn toaøn. Phaàn permeate naøy sau ñoù coù theå ñöôïc coâ ñaëc tieáp ñeán noàng ñoâï cao leân ñeán 62% vaø ôû nhieät ñoä thaáp, vaän toác bay hôi ñaït khoaûng 0.6 lít/h.m2. Chaát löôïng cuûa saûn phaåm raát töông töï vôùi nöôùc eùp ban ñaàu. Quaù trình OD khoâng laøm bieán tính caùc thaønh phaàn trong dòch eùp nhö ñöôøng, acid. Söï giaûm nheï haøm löôïng vitamin C trong giai ñoaïn ñaøu cuûa quaù trình coâ ñaëc chuû yeáu laø do söï oxy hoùa, tuy nhieân sau ñoù thì haøm löôïng vitamin C laïi coù xu höôùng taêng leân gaàn vôùi giaù trò ban ñaàu. Maøu saéc cuûa saûn phaåm khoâng thay ñoåi. Söï toån thaát caùc thaønh phaàn caáu taïo höông cuõng xaûy ra trong thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình coâ ñaëc. Söï toån thaát naøy coù theå ñöôïc khaéc phuïc moät phaàn baèng caùc ñieàu kieän loïc trong ban ñaàu vaø traùnh söï aûnh höôûng cuûa söï tuaàn hoaøn nhieät trong dung dòch nöôùc muoái trong quaù trình coâ ñaëc. Caùc phaân tích, ñaùnh giaù caûm quan cho keát quaû veà chaát löôïng veà höông vò thì khoâng coù söï khaùc bieät roõ raøng giöõa nöôùc eùp töôi vaø phaàn saûn phaåm ñaõ phoái troän phaàn retentate ñaõ qua thanh truøng. Moâ hình keát hôïp MF – OD cho saûn phaåm coù chaát löôïng nöôùc eùp traùi caây coâ ñaëc toát hôn so vôùi phöông phaùp coâ ñaëc boâc hôi truyeàn thoáng vì noù cho saûn phaåm coøn giöõ ñöôïc caùc tính chaát töï nhieân cuûa nöôùc eùp traùi caây ban ñaàu. Söï aûnh höôûng cuûa quaù trình tieàn xöû lyù ñeán hieäu suaát cuûa quaù trình membrane. Söï toån thaát caùc caáu töû höông vaø chi phí tieâu thuï naêng löôïng lôùn laø maët haïn cheá cuûa phöông phaùp coâ ñaëc theo phöông phaùp boác hôi truyeàn thoáng. So saùnh vôùi coâ ñaëc boác hôi, kyõ thuaät RO taùch nöôùc döïa vaøo söï cheânh leäch aùp suaát maø khoâng daãn ñeán söï thay ñoåi pha naøo, yeâu caàu veà naêng löôïng thaáp hôn, cuøng vôùi nhöõng nguy cô thaáp veà söï hö hoûng do nhieät. (Sheu & Wiley). Tuy nhieân, moät haïn cheá cuûa kyõ thuaät Membrane laø hieän töôïng taéc ngheõn doøng trong quaù trình thöïc hieän quaù trình . ñeå khaéc phuïc haïn cheá naøy, caùc phöông phaùp tieàn xöû lyù nguyeân lieäu tröôùc khi thöïc hieän quaù trình membrane laø raát caàn thieát. AÛnh höôûng cuûa caùc phöông phaùp tieàn xöû lyù khaùc nhau ñaõ ñöôïc khaûo saùt. Ñoùng vai troø nhö laø moät quaù trình tieàn xöû lyù chuaån bò cho quaù trình coâ ñaëc, quaù trình loïc trong caàn ñöôïc tieán haønh ñeå laøm giaûm ñoä nhôùt cuûa dung dòch eùp giuùp cho quaù trình coâ ñaëc dieãn ra thuaän lôïi hôn, haïn cheá söï taéc ngheõn do fouling vaø söï taäp trung noàng ñoä. Loïc trong thöôøng ñöôïc tieán haønh baèng caùc phöông phaùp vaät lyù, hoùa hoïc, xöû lyù vôùi enzyme, vôùi caùc chaát laøm trong vaø phöông phaùp söû duïng membrane. Söû duïng kyõ thuaät sieâu loïc UF laø moät phöông phaùp loïc trong ñang daàn daàn ñoùng vai troø laø moät phöông phaùp loïc quan troïng trong coâng ngheä cheá bieán thöïc phaåm. Naêm 1991, Koseoglu ñaõ nghieân cöùu vaø ñöa ra quy trình keát hôïp kyõ thuaät membrane sieâu loïc RO vaø kyõ thuaät membrane thaåm thaáu ngöôïc RO ñeå saûn xuaát nöôùc traùi caây coâ ñaëc vaø oâng cuõng so saùnh hieäu quaû cuûa phöông phaùp membrane vôùi phöông phaùp coâ ñaëc truyeàn thoáng. Ñaàu tieân, nguyeân lieäu thu nhaän ñöôïc sau khi qua caùc quaù trình xöû lyù nhö röûa, caét, nghieàn, eùp...ñeå thu ñöôïc dòch quaû eùp. Traùi caây Boû cuoáng, choài Xöû lyù Xöû lyù nhieät Nghieàn, xeù EÙp Loïc trong Phoái cheá Cuoáng, choài Coâ ñaëc Laøm nguoäi Ñoùng chai 80oC, 3-4 phuùt Baõ eùp Chaát trôï loïc Ñöôøng, phuï lieäu Saûn phaåm Quaù trình laøm trong laø moät quaù trình quan troïng, ôû ñaây taùc giaû tieán haønh xöû lyù laøm trong dòch eùp quaû vôùi nhieàu cheá ñoä vaø phöông phaùp khaùc nhau. Xöû lyù enzyme (FA) – sieâu loïc (UF). Xöû lyù vôùi chaát laøm trong (FA) – sieâu loïc (UF). Xöû lyù enzyme (ET) – xöû lyù vôùi chaát laøm trong (FA) Trong quy trình naøy, moät öu ñieåm raát noåi troäi cuûa kyõ thuaät membrane coøn ñöôïc theå hieän trong quaù trình loïc trong. Ñaây laø moät quaù trình cöïc kì quan troïng trong coâng ngheä cheá bieán nöôùc traùi caây eùp. Quaù trình naøy ñoùng vai troø quan troïng chuaån bò cho quaù trình coâ ñaëc sau naøy. Trong kyõ thuaät membrane, dòch eùp caàn ñöôïc laøm saïch ñeå traùnh caùc hieän töôïng giaûm doøng, daãn ñeán giaûm hieäu suaát quaù trình membrane do fouling, taäp trung noàng ñoä. Khi öùng duïng kyõ thuaät membrane vaø coâng ngheä cheá bieán nöôùc eùp quaû coâ ñaëc ta seõ thaáy raát nhieàu öu ñieåm so vôùi kyõ thuaät truyeàn thoáng. Nhö sô ñoà döôùi ñaây: 95 – 99% 2 – 4 giôø Khoâng caàn Membrane Li taâm Xöû lyù enzyme Laøm saïch Li taâm, loïc Loïc Khoái löôïng 80 – 94% Thôøi gian 12 – 36 giôø Caùc quaù trình Caùc quaù trình membrane Quaù trình truyeàn thoáng Taùch huyeàn phuø raén Thuûy phaân pectin/tinh boät Taùch caùc chaát keo Loaïi caùc chaát laøm saïch Loïc keát thuùc Nöôùc eùp saïch (trong) Hình 3.22: Söï saûn xuaát nöôùc eùp cam bôûi kyõ thuaät truyeàn thoáng vaø kyõ thuaät membrane UF Dung dòch eùp quaû sau khi ñaõ ñöôïc xöû lyù qua caùc cheá ñoä xöû lyù khaùc nhau: Xöû lyù enzyme (FA) – sieâu loïc (UF); xöû lyù vôùi chaát laøm trong (FA) – sieâu loïc (UF) ; Xöû lyù enzyme (ET) – xöû lyù vôùi chaát laøm trong (FA) ñöôïc coâ ñaëc baèng hai phöông phaùp: kyõ thuaät membrane vaø kyõ thuaät coâ ñaëc boác hôi. Vôùi kyõ thuaät membrane, taùc giaû keát hôïp kyõ thuaät sieâu loïc (UF) vaø thaåm thaáu ngöôïc (RO), söû duïng membrane ñöôïc cheá taïo baèng vaät lieäu polysulfone – PSO (50.000 MWCO) vaø lôùp film conposite coù ñoä phaân rieâng cao (HR-95) – cho pheùp ñoä muoái thaåm thaáu qua laø 5%. Boán membrane vôùi toång dieän tích laø 0.072m2 ñöôïc duøng trong caû hai heä thoáng sieâu loïc UF vaø thaåm thaáu ngöôïc RO, aùp suaát cuûa hai quaù trình UF vaø RO laàn löôït laø 10Bar vaø 50Bar. Quaù trình UF ñöôïc tieán haønh ñeán khi Tæ leä coâ ñaëc theå tích (VCR) ñaït 6 – 7 thì quaù trình ñöôïc tieáp tuïc vôùi kyõ thuaät RO cho ñeán khi löu löôïng doøng permeate laø 5 – 9 lit/m2.h. Kyõ thuaät coâ ñaëc boác hôi ñöôïc thöïc hieän treân thieát bò boác hôi taïi nhieät ñoä 60 – 65oC. Sau ñoù ngöôøi ta tieán haønh phaân tích: toång haøm löôïng chaát raén hoøa tan (Total soluble solids – TSS); pH cuûa dung dòch coâ ñaëc; haøm löôïng ñöôøng toång (Total sugar - TS) vaø löôïng ñöôøng giaûm (Reducing sugar – RS); pectin; ñoä trong cuûa dung dòch; cöôøng ñoä maøu. Keát quaû cho thaáy: Löu löôïng doøng permeate: giaûm nhanh töø 70 -80 lít/m2h xuoáng 45-55 lít/m2h. Hình 3.23: Söï thay ñoåi khaû naêng thaåm thaáu trong quaù trình coâ ñaëc baèng kyõ thuaät RO ôû caùc cheá ñoä tieàn xöû lyù nghuyeân lieäu khaùc nhau. Ñoái vôùi phöông phaùp laøm trong coù quaù trình tieàn xöû lyù ET-UF hay FA-UF thì giaù trò VCR taêng töø 1 tôùi 1.5. sau ñoù ñaït tôùi giaù trò VCR laø 2.5. Sau ñoù thì caùc keát quaû naøy tieäm caän nhau, töùc söï thay ñoåi löu löôïng doøng permeate laø ít khaùc bieät. Löu löôïng doøng permeate trung bình trong tröôøng hôïp UF-FA ñaït ñöôïc laø cao nhaát (55.1 lít/m2h), tieáp theo laø trong tröôøng hôïp ET-UF (50.35 lít/m2h) vaø cuoái cuøng laø tröôøng hôïp khoâng qua quaù trình xöû lyù cho löu löôïng doøng thaáp nhaát (44.34 lít/m2h). Söï thay ñoåi doøng naøy laø do keát quaû cuûa söï tích luõy caùc chaát raén laøm taêng hieän töôïng taäp trung noàng ñoä vaø fouling theo thôøi gian, beân caïnh ñoù laø söï hình thaønh lôùp gel do söï tích tuï cuûa caùc chaát cao phaân töû hay caùc hôïp chaát pectin. Khi coâ ñaëc baèng kyõ thuaät RO, doøng permeate cuõng giaûm theo thôøi gian tieán haønh quaù trình tuøy thuoäc vaøo töøng cheá ñoä tieàn xöû lyù trong quaù trình loïc trong. Theo thôøi gian dieãn ra quaù trình, noàng ñoä dung dòch taêng, daãn ñeán aùp suaát thaåm thaáu cuûa quaù trình taêng, hieân töôïng taäp trung noàng ñoä cuõng dieãn ra, ñoàng thôøi coøn coù söï taéc ngheõn do fouling, caùc hieän töôïng naøy thöôøng dieãn ra trong quaù trình membrane. Keát quaû cho thaáy khi quaù trình saûn xuaát coù cheá ñoä tieàn xöû lyù vôùi ET-UF thì löu löôïng doøng permeate ñaït cao nhaát (36.08 lít/m2h) vaø thaáp nhaát khi khoâng coù quaù trình tieàn xöû lyù baèng kyõ thuaät UF. Lee ñaõ baùo caùo raèng löu löôïng doøng permeate ñaït ñöôïc laø 58.2 lít/h khi coâ ñaëc cuû caûi ñöông baèng kyõ thuaät RO vaø coù cheá ñoä tieàn xöû lyù loïc trong baèng enzyme keát hôïp kyõ thuaät membrane UF. Hình 3.24: Söï thay ñoåi doøng permeate theo noàng ñoä chaát raén hoøa tan trong quaù trình coâ ñaëc baèng kyõ thuaät RO ôû aùp suaát 50Bar Khi so saùnh keát quaû thu ñöôïc töø hai phöông phaùp coâ ñaëc khaùc nhau cho thaáy: pH giaûm khoâng ñaùng keå vaø ñoä giaûm trong hai phöông phaùp laø töông töï nhau. Khi coù cheá ñoä xöû lyù vôùi ET-UF thì löôïng ñöôøng giaûm (RS) cao nhaát. Tuy nhieân vaãn thaáp hôn phöông phaùp duøng nhieät do khi duøng nhieät ñoä cao coâ ñaëc ñaõ xaûy ra caùc phaûn öùng caramen hoùa, gaây toån thaát ñöôøng. Toång löôïng ñöôøng cuõng cao hôn so vôùi phöông phaùp duøng nhieät ñoä cao. Veà maøu saéc, keát quaû thu ñöôïc cho thaáy chaát löôïng saûn phaåm cuûa quaù trình coâ ñaëc phuï thuoäc khaù nhieàu vaøo cheá ñoä tieàn xöû lyù dòch eùp nguyeân lieäu. Neáu coù quaù trình loïc baèng kyõ thuaät UF thì saûn phaåm dòch coâ ñaëc seõ cho chaát löôïng veà caûm quan raát toát.