Điểm eutectic là gì?
Điểm eutectic là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó một hỗn hợp các thành phần vẫn đông đặc hoàn toàn. Dưới nhiệt độ đó, mọi thành phần đều ở thể rắn; trên nhiệt độ đó, một phần hỗn hợp bắt đầu tan chảy trong khi phần còn lại vẫn đông. Trong sấy thăng hoa, sản phẩm phải được duy trì dưới nhiệt độ này trong giai đoạn sấy sơ cấp để tránh tan chảy và sụp cấu trúc.
Vì sao điều này quan trọng trên thực tế
Sấy sơ cấp loại bỏ nước đá bằng thăng hoa: nước đông chuyển trực tiếp thành hơi mà không đi qua giai đoạn lỏng. Điều đó chỉ hiệu quả khi sản phẩm vẫn đông đặc hoàn toàn. Nếu nhiệt độ khay hoặc áp suất buồng đẩy sản phẩm vượt qua điểm eutectic của nó, một phần nước đá chuyển thành lỏng, các kênh dẫn hơi mở lại, và cấu trúc đang được hình thành trở nên mềm. Kết quả nhìn thấy được là co ngót, vón cục hoặc một khối đặc, khó hoàn nguyên nước. Vận hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với điểm eutectic giúp tránh điều này, đổi lại là chu trình dài hơn, nên mục tiêu là một biên an toàn làm việc chứ không phải nhiệt độ thấp nhất có thể đạt được.
Đo điểm eutectic
Có thể xác định điểm eutectic bằng phương pháp quét nhiệt lượng vi sai (DSC) hoặc đo điện trở. DSC cho thấy một biến đổi nhiệt khi mẫu đông được làm ấm dần; phương pháp điện trở dựa trên sự thay đổi độ dẫn điện xảy ra khi xuất hiện pha lỏng. Cả hai đều được thực hiện trên chính công thức thực tế, vì giá trị thay đổi theo hàm lượng đường, muối và chất khô.
Giá trị điển hình với sản phẩm thực phẩm
Nhiệt độ eutectic thường gặp với sản phẩm thực phẩm nằm trong khoảng -10°C đến -40°C.
- Trái cây: thường từ -15°C đến -25°C
- Rau củ: thường từ -10°C đến -20°C
- Thịt và cá: thường từ -15°C đến -30°C
- Dịch chiết cà phê: khoảng -20°C
Sử dụng giá trị này trong một chu trình
Sau khi đo được, điểm eutectic đặt mức trần cho nhiệt độ khay trong giai đoạn sấy sơ cấp, với biên an toàn được chọn theo mức độ đồng đều của mẻ. Theo dõi nhiệt độ sản phẩm thay vì nhiệt độ khay mới cho thấy vị trí thực tế so với giới hạn. Việc phát hiện điểm kết thúc — tức là liệu chênh lệch giữa áp suất sản phẩm và áp suất dàn ngưng đã ổn định hay chưa — sau đó đánh dấu thời điểm chuyển sang sấy thứ cấp, khi lượng ẩm liên kết còn lại được loại bỏ. Các mẻ có khối lượng, cách xếp khay hoặc công thức khác nhau sẽ có hành vi khác nhau, nên một giá trị đo một lần cần được xác nhận lại khi sản phẩm thay đổi.
Giới hạn của một con số duy nhất
Điểm eutectic mô tả hành vi kết tinh. Nhiều hệ thực phẩm, đặc biệt là những hệ giàu đường, chỉ ở trạng thái vô định hình một phần và được mô tả tốt hơn bằng nhiệt độ sụp cấu trúc hoặc nhiệt độ chuyển thủy tinh. Khi cả hai đều áp dụng, việc xác nhận ở quy mô sản xuất sẽ xác định giới hạn nào chi phối chu trình.