Whey protein concentrate and isolate (Whey tập trung và cô lập)

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU I. GIỚI THIỆU CHUNG I.1. Whey I.1.1. Định nghĩa Whey – chất lỏng được tách ra từ quá trình sản xuất phô mai và casein – là một trong những nguồn protein thực phẩm lớn nhất vẫn còn phổ biến ở ngoài kênh tiêu thụ của con người. Tổng đầu ra của whey, xấp xỉ 120 triệu tấn vào năm 1990, chứa khoảng 0.7 triệu tấn protein hoàn hảo, bằng với hàm lượng protein hoàn hảo có trong 2 triệu tấn đậu nành. Whey là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất phô mai cứng, bán cứng, phô mai mềm và casein đông tụ – còn gọi là whey ngọt – có pH từ 5.9 – 6.6. Quá trình sản xuất acid khoáng làm kết tủa casein, sinh ra whey acid có pH từ 4.3 – 4.6. Cho đến nay, mặc dù lượng protein hoàn hảo không đủ cung cấp cho thế giới nhưng một lượng lớn dịch whey vẫn bị lãng phí, tỉ lệ lãng phí khoảng 50% trong giai đoạn 1989 – 1990. I.1.2. Thành phần Whey chiếm 80 – 90% tổng thể tích của sữa được đưa vào sản xuất và chứa khoảng 50% chất dinh dưỡng có nguồn gốc từ sữa nguyên chất như: protein hòa tan, lactose, vitamin và khoáng. Whey thường được pha loãng với nước. Bảng 1 cho biết thành phần của whey không pha loãng. Bảng 1: Thành phần cấu tạo của whey Mặc dù whey chứa những chất dinh dưỡng có giá trị, nhưng chỉ những năm gần đây các quy trình thương mại mới phát triển để sản xuất sản phẩm whey chất lượng cao. I.1.3. Tính chất Whey là 1 phần chất lỏng có trong sữa, được tách ra từ khối sữa đông trong quá trình sản xuất phô mai. Whey có tính ăn mòn. Vật liệu thích hợp cho các vật dụng chứa dịch whey là nhựa, thuỷ tinh, thép không rỉ và gỗ. Whey rất mau hư hỏng. Nếu để trên 36 giờ mà không có phương pháp bảo quản thích hợp, dịch whey trở nên chua (pH giảm) do các phản ứng thuỷ phân tạo nên acid lactic. I.1.4. Các sản phẩm từ whey Bảng 2: Một vài lĩnh vực ứng dụng của whey và sản phẩm từ whey I.2. Whey protein I.2.1. Định nghĩa Whey protein là một protein hoàn hảo với chất lượng rất cao, nó chứa một lượng lớn tất cả các acid amin không thay thế, do đó nó thường được xem là “tiêu chuẩn vàng” (gold standard) trong việc đánh giá chất lượng của protein. Whey protein có trong sữa. Sữa có 2 dạng protein là casein và whey protein. Whey protein tự nhiên có dạng hình cầu, khả năng hòa tan cao hơn casein và có chất lượng cao hơn. Thành phần protein trong sữa bò: casein chiếm 80% và whey protein chiếm 20%, được thể hiện ở bảng 3: Bảng 3: Thành phần của protein trong sữa một số loài động vật Whey protein của sữa được cấu tạo chủ yếu bởi 2 thành phần: α-lactalbumin và b-lactoglobulin. b-lactoglobulin có nhiều nhất trong whey protein, với khối lượng phân tử là 36000. Hình 1: Cấu trúc của b-lactoglobulin Hình 2: Cấu trúc của α-lactalbumin Ngoài ra, trong whey protein còn có serum albumin và immunoglobulin. I.2.2. Whey protein concentrate Whey protein concentrate chứa từ 30 – 80% protein tùy thuộc vào sản phẩm, nó được sản xuất từ whey. Whey protein concentrate sử dụng những phương pháp tiết kiệm hơn (sử dụng thiết bị siêu lọc) để loại bỏ các thành phần không mong muốn của whey như lactose, carbohydrate, natri, cholesterol và chất béo khi so với whey protein isolate. Bảng 4: Hàm lượng một số acid amin có trong whey protein concentrate Acid amin Hàm lượng (g/100g) Lysine 4.9 Histadine 1.1 Arginine 1.7 Acid aspartic 5.6 Threonine 3.6 Serine 3 Acid glutamic 9.2 Proline 3 Glycine 1.1 Alanine 2.7 Valine 2.9 Methionine 1.2 Isoleucine 2.8 Leucine 6.1 Tyrosine 1.9 Phenylalanin 2.1 Tryptophan 0.9 Cystine 1.3 Tổng cộng 55 I.2.3. Whey protein isolate Whey protein isolate là dạng tinh sạch nhất và cô đặc của whey protein sẵn có. Nó chứa hơn 90% hàm lượng protein , trong khi hàm lượng chất béo và lactose lại chiếm rất ít. Whey protein isolate có chất lượng cao hơn whey protein concentrate do sử dụng thiết bị tiên tiến hơn (thiết bị trao đổi ion). II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Hình 3: Các quy trình sản xuất khác nhau đi từ whey cho ra các sản phẩm khác nhau II.1. Xử lý whey trước khi đưa vào sản xuất Trước khi đưa vào quy trình sản xuất để tạo ra các sản phẩm từ whey, ta phải có quá trình xử lý whey trước gồm tách béo và casein sót, sau đó làm lạnh hoặc thanh trùng. II.1.1. Bảo quản whey sau khi thu nhận Whey phải được xử lý ngay sau khi thu nhận vì thành phần hóa học của whey thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn. Do đó, có thể làm lạnh nhanh dịch whey xuống 5oC để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn. Nếu được cho phép, whey có thể được bảo quản bằng NaH2PO4, hay SO2 0.4%, H2O2 0.2% hoặc dung dịch H2O2 30%. II.1.2. Tách béo và casein sót Casein luôn tồn tại trong dịch whey do quá trình đông tụ chưa hoàn toàn. Chúng ảnh hưởng đến quá trình tách béo, do đó phải được tách ra trước. Có thể áp dụng nhiều phương pháp tách, chẳng hạn như tách bằng ly tâm hoặc lọc. Chất béo được tách bằng thiết bị ly tâm. Casein thường được nén cùng một cách như phô mai, sau đó có thể sử dụng trong chế biến phô mai, cũng như có thể dùng trong nấu ăn sau khi đã ủ chín. Whey cream có hàm lượng chất béo từ 25 – 30 %, có thể tái sử dụng trong quá trình sản xuất phô mai để chuẩn hóa sữa phô mai, điều này làm cho cream tươi có chất lượng phù hợp dùng trong sản phẩm cream đặc biệt. Bồn chứa dịch whey Whey Casein Cream Môi trường nhiệt Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Thiết bị lọc ly tâm Bồn thu hồi casein Thiết bị ly tâm tách cream Bồn chứa cream Dịch whey thu được để xử lý tiếp Hình 4: Quy trình tách casein và tách béo trong whey Mục đích: Chuẩn bị: Chuẩn bị cho quá trình thu nhận protein. Chế biến: Thu nhận casein và whey cream trong whey. Bảo quản: Giảm thiểu các phản ứng oxy hóa chất béo và đông tụ casein trong quá trình bảo quản và chế biến whey nguyên liệu. Những biến đổi trong quá trình: Biến đổi vật lý: Thay đổi khối lượng riêng, tỷ trọng. Biến đổi hóa học: Giảm hàm lượng chất béo, hàm lượng casein. Biến đổi hóa lý: Dịch whey trở nên đồng nhất. Các biến đổi khác không đáng kể. Thiết bị: thiết bị ly tâm dạng đĩa 4 3 5 1 2 Thùng quay Đĩa quay Cửa nạp nguyên liệu Cửa ra cho sản phẩm tỷ trọng thấp (whey cream và casein) Cửa ra cho sản phẩm tỷ trọng cao (whey đã tách béo) Hình 5: Thiết bị ly tâm dạng đĩa Nguyên lý hoạt động: Đây là dạng thiết bị hoạt động liên tục. Dịch whey được nạp vào máy ly tâm, dưới tác dụng của lực ly tâm, dịch whey bị tách thành 2 phần: phần whey cream và casein (hàm lượng chất béo cao nên có khối lượng riêng nhỏ) chuyển động về phía tâm của trục thùng quay, phần whey đã tách kiệt béo (hàm lượng chất béo rất thấp nên có khối lượng riêng lớn) chuyển động về phía biên của thùng quay. Tốc độ quay của thiết bị phải ổn định thì mới tách kiệt béo trong dịch whey. Cuối cùng, ta thu được 2 dòng sản phẩm: dòng whey cream – casein và dòng dịch whey đã tách kiệt béo theo các kênh riêng thoát ra ngoài. Ưu điểm: Thiết bị hoạt động liên tục nên năng suất cao. Chất lượng sản phẩm cao do không dùng nhiệt, vì khi dùng nhiệt thì các cấu tử mẫn cảm với nhiệt sẽ bị tổn thất. Tiết kiệm năng lượng do không tốn chi phí cho quá trình xử lý nhiệt. Nhược điểm: Không tiêu diệt hay ức chế vi sinh vật. Thông số công nghệ: Hàm lượng casein và whey cream trong dịch tách được: 55%. Tốc độ ly tâm: 2000 – 3000 vòng/phút. Thời gian ly tâm: 10 – 15 phút. II.1.3. Làm lạnh hay thanh trùng Whey được dự trữ để chế biến cần được làm lạnh hay thanh trùng ngay khi chất béo được tách ra. Để bảo quản whey trong thời gian ngắn (10 – 15 giờ), có thể làm lạnh dịch whey để ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Để bảo quản whey trong thời gian dài, ta phải thanh trùng dịch whey. Làm lạnh và thanh trùng đều sử dung thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng. Làm lạnh đến 40C để bảo quản. Thanh trùng: Giữ dịch whey ở nhiệt độ 63 – 650C trong 15 phút. II.2. Quy trình sản xuất whey protein concentrate II.2.1. Quy trình 1 Gia nhiệt Phun hơi Acid Hạ pH Làm nguội Cô đặc Sấy Whey protein concentrate Whey đã xử lý Hình 6: Sơ đồ khối quy trình sản xuất whey protein concentrate Giải thích quy trình: Quy trình trên gồm 2 quá trình chính là thu nhận protein và sấy dịch thu nhận được. II.2.1.1. Thu nhận protein Nhìn chung, whey protein không thể bị kết tủa bởi men dịch vị hoặc acid. Tuy nhiên, có thể làm kết tủa whey protein với acid nếu làm biến tính chúng trước bởi nhiệt. Quá trình này chia làm 2 giai đoạn: Kết tủa protein bởi sự kết hợp của xử lý nhiệt và pH hợp lý. Cô đặc protein bằng ly tâm. Bồn chứa whey Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Bơm phun hơi nước Hệ thống ống giữ nhiệt Bồn chứa acid Thiết bị lọc Bồn thu nhận whey protein biến tính Hình 7: Quá trình thu nhận whey protein biến tính II.2.1.1.1. Gia nhiệt Mục đích: Chuẩn bị: Tăng nhiệt độ sơ bộ dịch whey để chuẩn bị cho quá trình phun hơi. Những biến đổi trong quá trình: Biến đổi vật lý: Nhiệt độ dịch whey tăng. Biến đổi hóa sinh: Một phần enzyme bị vô hoạt. Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Cấu tạo: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng được cấu tạo bởi nhiều đĩa truyền nhiệt rất mỏng, gấp nếp, làm bằng thép không rỉ gắn chặt vào nhau trong khung. Các nếp gấp giúp cho đĩa chống lại sự chênh lệch áp suất, tăng diện tích truyền nhiệt và tạo nên dòng chảy rối trong đường dẫn. Cứ lần lượt như thế, sự chuyển động của dòng chảy rối mang lại hiệu suất truyển nhiệt cao, đây chính là ưu điểm của thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng so với thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ ống truyền thống. Nguyên lý hoạt động: Cứ mỗi giây, ống dẫn mở ra cho lưu chất chảy vào. Giữa mỗi cặp đĩa có một miếng đệm cao su, để ngăn cản lưu chất hòa lẫn vào nhau hoặc rỉ ra bên ngoài. Vì thế, nhiệt được truyền từ lưu chất nóng sang lưu chất lạnh qua các đĩa mỏng làm bằng thép không rỉ. Hình 8: Thiết bị gia nhiệt dạng bản mỏng Ưu điểm: Sử dụng vật liệu mỏng nhất cho bề mặt truyển nhiệt nên quá trình truyền nhiệt đạt tối ưu. Ngoài ra, dòng chảy rối trong môi trường giúp cho quá trình đối lưu diễn ra thuận lợi hơn, dẫn đến tăng hiệu quả truyền nhiệt giữa các môi trường. Hệ quả của hệ số truyền nhiệt cao trên từng khu vực không chỉ đòi hỏi một bề mặt truyền nhiệt nhỏ hơn mà còn mang lại hiệu quả cao trong quá trình chế biến. Sự chảy rối mạnh giúp khả năng tự lau sạch hiệu quả hơn, giảm thiểu sự đóng cặn trên bề mặt truyền nhiệt. Điều này có nghĩa là thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng giữ cho thời gian bảo dưỡng được lâu hơn. Vì thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng được cấu tạo bởi một khung chứa các đĩa, nên ta có thể thêm nhiều đĩa vào khung để tăng năng suất, và có thể tách các đĩa ra dễ dàng khi vệ sinh thiết bị. Nhược điểm: Không làm việc dưới áp suất cao và không thích hợp cho quá trình chế biến các sản phẩm dạng nhão và dạng hạt. Những nếp gấp trên đĩa tạo nên những điểm tiếp xúc mà tại đó đòi hỏi độ cứng, và những điểm “tựa” được tạo nên đã giữ các chất dạng bột nhão và dạng hạt ở lại đó. Vì thế, giữ cho thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng sạch trước khi chạy sản phẩm mới là điều vô cùng khó khăn, thậm chí bất khả thi. Thông số công nghệ: Dòng lạnh là dịch whey cần gia nhiệt. Dòng nóng là dịch whey sau khi ra khỏi bộ phận giữ nhiệt. Nhiệt độ đầu ra của dòng nóng là 400C. Quá trình gia nhiệt được thực hiện đồng thời với quá trình làm nguội để thu hồi nhiệt. II.2.1.1.2. Phun hơi Mục đích: Chuẩn bị: Chuẩn bị cho quá trình kết hợp với chỉnh pH để làm biến tính hoàn toàn protein. Chế biến: Làm biến tính protein.. Những biến đổi trong quá trình: Biến đổi vật lý: Nhiệt độ dịch whey tăng. Biến đổi hóa học: Hàm lượng chất khô tăng lên do độ ẩm giảm. Biến đổi hóa lý: Một phần whey protein bị kết tủa và nước bay hơi. Các cấu tử mẫn cảm với nhiệt bị tổn thất. Biến đổi sinh học: Phần lớn vi sinh vật bị tiêu diệt. Biến đổi hóa sinh: Enzyme bị vô hoạt. Thiết bị: Bơm phun hơi nước Thông số công nghệ: Nhiệt độ của dịch whey sau quá trình phun hơi: 90 – 95oC. II.2.1.1.3. Hạ pH Mục đích: Chế biến: Kết hợp với nhiệt độ cao để làm biến tính toàn bộ whey protein. Những biến đổi trong quá trình: Biến đổi vật lý: pH giảm. Biến đổi hóa lý: Phần lớn whey protein bị kết tủa. Biến đổi sinh học: Vi sinh vật bền nhiệt bị tiêu diệt trong môi trường pH acid. Cách tiến hành: Sử dụng acid là acid hữu cơ (acid lactic) hay acid vô cơ (HCl). Bổ sung acid trong quá trình giữ nhiệt để kết hợp với tác dụng của nhiệt độ. Acid được đưa trực tiếp vào hỗn hợp bằng bơm định lượng. Thiết bị: Bồn chứa acid và bơm định lượng. Thông số công nghệ: pH trong dịch whey: 4.6 Thời gian cho sự kết hợp của nhiệt độ và acid: 3 – 4 phút. II.2.1.1.4. Làm nguội Mục đích: Chuẩn bị: Chuẩn bị cho quá trình lọc. Những biến đổi trong quá trình: Chủ yếu là biến đổi vật lý (nhiệt độ giảm). Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Thông số công nghệ: Làm nguội đến nhiệt độ: 40oC. II.2.1.1.5. Cô đặc Bản chất: Tách whey protein biến tính bằng phương pháp ly tâm, loại bỏ hỗn hợp whey và acid. Mục đích: Chuẩn bị: Tăng hàm lượng whey protein biến tính trong hỗn hợp, chuẩn bị cho quá trình sấy. Những biến đổi trong quá trình: Biến đổi vật lý: Khối lượng riêng của hỗn hợp tăng, dịch lỏng giảm, nhiệt độ giảm. Biến đổi hóa học: Hàm lượng whey protein biến tính tăng. Thiết bị: thiết bị ly tâm dạng đĩa Thông số công nghệ: Thời gian lọc: 3 phút Nồng độ whey protein biến tính khi ra khỏi thiết bị: 45 – 55%. II.2.1.2. Sấy Mục đích: Chế biến: Tạo sản phẩm dạng bột. Bảo quản: Quá trình sấy làm giảm hàm ẩm, từ đó ức chế vi sinh vật. Những biến đổi trong quá trình sấy: Biến đổi vật lý: Thay đổi khối lượng riêng, tỷ trọng. Biến đổi hóa học: Độ ẩm giảm, xảy ra các phản ứng oxy hóa… Biến đổi hóa lý: Nước bay hơi, hỗn hợp chuyển sang pha rắn. Thiết bị: Hệ thống sấy phun 2 giai đoạn: sấy phun và sấy tầng sôi. Whey Môi trường nhiệt Bột whey Bộ phận gia nhiệt không khí cho buồng sấy phun. Buồng sấy phun. Buồng sấy tầng sôi. Bộ phận gia nhiệt không khí cho buồng sấy tầng sôi. Quạt cung cấp không khí làm nguội. Quạt cung cấp không khí có độ ẩm thấp để làm nguội. Rây bột sản phẩm. Hình 9: Hệ thống sấy phun 2 giai đoạn Giai đoạn đầu: sấy phun sử dụng đầu phun khí động. Quá trình sấy phun gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: phun sương Dịch sau cô đặc – có nồng độ chất khô 45 – 55% – qua cơ cấu phun sương sẽ chuyển thành dạng giọt lỏng với kích thước rất nhỏ (giống như sương mù). Giai đoạn 2: trộn mẫu và tác nhân sấy Làm tăng diện tích tiếp xúc giữa mẫu và tác nhân sấy (không khí nóng), từ đó thúc đẩy quá trình bay hơi nước, đây là giai đoạn chính của quá trình sấy phun. Giai đoạn 3: thu hồi sản phẩm Tách bột sản phẩm ra khỏi dòng khí thoát. Nguyên lý hoạt động: Whey protein concentrate được nạp vào thiết bị thông qua cơ cấu phun sương sử dụng đầu phun khí động, còn gọi là đầu phun 2 dòng (đầu phun này có ưu thế hơn đầu phun 1 dòng và đầu phun ly tâm vì không xảy ra hiện tượng sản phẩm bị tắc nghẽn ở cửa ra). Đầu phun 2 dòng hoạt động dựa trên nguyên tắc: nguyên liệu được bơm vào đầu phun theo ống trung tâm, tác nhân sấy (không khí nén) sẽ theo ống ở phần biên của đầu phun, dòng không khí đi ra tiếp xúc dòng nguyên liệu chảy xuống và tán nhỏ nguyên liệu thành hạt, do đó hỗn hợp sẽ được phân tán dưới dạng sương mù trong buồng sấy. Ở thiết bị này, góc phun nằm trong khoảng từ 20 – 600, phụ thuộc vào cấu tạo của đầu phun và dạng sản phẩm cần tạo thành. Khi dịch ra khỏi đầu phun và đi vào buồng sấy, không khí nóng sẽ tách nước từ dịch đến độ ẩm cần thiết. Sau đó, bột sẽ được tách ra trong cyclone thu hồi sản phẩm bằng phương pháp lắng xoáy tâm. Giai đoạn sau: sấy tầng sôi Sản phẩm whey protein concentrate dạng bột yêu cầu độ ẩm thấp (< 5%), do đó phải sấy phun sử dụng đầu phun khí động trước để độ ẩm của nguyên liệu giảm xuống 10 – 12%, sau đó tiếp tục sấy tầng sôi. Ưu điểm: Quá trình tách ẩm diễn ra nhanh hơn và nhiệt độ tác nhân sấy thấp hơn so với hệ thống sấy phun 1 giai đoạn, do đó giảm 10% năng lượng tiêu hao so với hệ thống sấy phun 1 giai đoạn. Nhược điểm: Tốn tiền mua thêm thiết bị sấy tầng sôi. Tốn nhiều diện tích nhà xưởng nên chỉ áp dụng ở quy mô sản xuất lớn. Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ sấy 80oC. Độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy: < 4%. II.2.2. Quy trình 2 Quy trình 1 tách whey protein bằng các kỹ thuật gây kết tủa, do đó whey protein thu được ở dạng biến tính, đó là phương pháp cổ điển, ngày nay người ta sử dụng phương pháp dùng màng membrane để thu nhận protein. Quy trình 2 thu whey protein tự nhiên, quy trình này hiện nay được áp dụng rộng rãi do whey protein tự nhiên có những thuộc tính, chức năng tốt như tan trong nước, có khả năng tạo bọt, hình thành nhũ tương và tạo gel. Người ta thu whey protein tự nhiên bẳng cách lọc qua màng membrane hoặc qua thiết bị trao đổi ion (sản xuất whey protein isolate). Từ whey protein tự nhiên, có thể dễ dàng tạo ra whey protein dạng bột bằng kỹ thuật sấy. Whey đã xử lý Cô đặc Lọc UF Sấy Whey protein concentrate Dịch lọc Hình 10: Sơ đồ khối quy trình sản xuất whey protein concentrate Thiết bị siêu lọc Whey và whey retentate Bồn thu nhận dịch lọc Retentate đã cô đặc Bồn trung gian chứa whey protein Permeate Thiết bị cô đặc Phần ngưng tụ Thiết bị sấy Hơi nước Thiết bị đóng bao bì Hơi thứ Hình 11: Sơ đồ dạng thiết bị quy trình sản xuất whey protein concentrate Giải thích quy trình: II.2.2.1. Lọc UF Mục đích: Chế biến: Tăng hàm lượng whey protein tính trên tổng lượng chất khô. Những biến đổi trong quá trình: Biến đổi vật lý: Khối lượng riêng hỗn hợp giảm. Biến đổi hóa học: Thành phần phần trăm whey protein tăng, hàm lượng tro và lactose giảm, hàm lượng chất khô giảm. Thiết bị: thiết bị lọc UF Hình 12: Thiết bị lọc UF Cấu tạo thiết bị: Thiết bị membrane có dạng hình trụ, bên trong chứa nhiều ống trụ nhỏ đặt song song với nhau. Mỗi ống trụ nhỏ thường được chế tạo bằng thép không rỉ, có đường kính dao động từ 12.5 – 75mm, chiều dài khoảng 0.6 – 6.4m và được đục các lỗ nhỏ trên than. Các membrane cũng có dạng hình trụ được lồng ép sát thành trong của các ống trụ nhỏ trên. Nguyên lý hoạt động: Hình 13: Module phân riêng với membrane ceramic Nguyên liệu sẽ được bơm vào từ một đầu của thiết bị và được phân phối vào bên trong các ống trụ nhỏ. Dòng ra retentate sẽ tiếp tục đi hết theo chiều dài các ống trụ nhỏ và thoát ra bên ngoài các ống trụ nhỏ, sau đó được tập trung theo cửa ra chung nằm phía trên thân của thiết bị. Bên trong thiết bị membrane có thể được chia thành nhiều khoang, mỗi khoang gồm một số ống trụ nhỏ song song nằm cạnh nhau. Đầu tiên nguyên liệu sẽ được bơm vào một khoang trong thiết bị. Dòng retentate thoát ra khỏi khoang này và đi tiếp vào khoang thứ hai, còn dòng retentate thoát ra từ khoang thứ hai sẽ đi tiếp vào khoang thứ ba, … Như vậy, dòng retentate thoát ra từ khoang cuối cùng sẽ có nồng độ đạt giá trị yêu cầu. Ưu điểm: Dễ tạo ra dòng chảy rối trong quá trình vận hành. Đơn giản khi vệ sinh, thay thế membrane sử dụng và bảo trì thiết bị. Màng membrane từ vật liệu ceramic có rất nhiều ưu điểm: trơ với các hóa chất như acid, kiềm, chlorine, …, khoảng nhiệt độ và pH hoạt động rất rộng (Tmax ≤ 350oC, pH = 0.5 – 13), do đó có thể sử dụng hơi để vô trùng thiết bị. Nhược điểm: Thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều không gian nhà xưởng. Tốn nhiều năng lượng sử dụng do có sự tụt áp của dòng nguyên liệu trong các ống hình trụ nhỏ. Membrane từ vật liệu ceramic dễ vỡ bởi những va chạm cơ học, giá thành cao và đường kính lỗ mao dẫn các membrane ceramic hiện nay không thể nhỏ hơn 10-2µm. Thông số công nghệ: Áp lực thẩm thấu: 6.9 bar. Nhiệt độ phòng. II.2.2.2. Cô đặc Mục đích: Chuẩn bị: Tăng hàm lượng chất khô, chuẩn bị cho quá trình sấy phun. Bảo quản: Giảm hàm ẩm, do đó hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. Những biến đổi trong quá trình: Biến đổi vật lý: Nhiệt độ tăng, độ nhớt tăng nhẹ. Biến đổi hóa học: Đổ ẩm giảm, hàm lượng chất khô tăng. Tổn thất các cấu tử mẫn cảm với nhiệt. Biến đổi hóa lý: Sự bay hơi nước Thiết bị: thiết bị cô đặc màng chân không hai hoặc nh