Trong một số quá trình sản xuất như chế biến thực phẩm tươi (fresh-cut produce - rau củ và hoa quả tươi cắt lát và chế biến sẵn đóng hộp), có rất nhiều quy định yêu cầu dư lượng clo tự do trong nước xử lý ở nồng độ lớn hơn 50 mg / L. Đây là mức Clo được sử dụng trong quá trình rửa siêu Clo hóa.
Là quá trình tiêm định lượng Clo với số lượng lớn để rửa, làm sạch và loại bỏ các vật chất nitơ trong nước và đạt được "điểm đột phá" (breakpoint).
Để hiểu "điểm đột phá", chúng ta cần có khả năng phân biệt giữa chlorine tự do và liên kết.
Clo tự do thường tồn tại trong nước dưới dạng axit hypochlorous (HOCl) hoặc ion hypochlorit (-OCl), với tỷ lệ phụ thuộc vào độ pH của mẫu.
Khi các chất nitơ như amoniac có trong dung dịch, các hợp chất chloramines sẽ hình thành.
Có ba loại hợp chất chloramines; monochloramine (NH2Cl), dichloramine (NHCl2) và trichloramine (còn được gọi là nitơ triclorit) (NCl3).
Dư lượng Clo tự do trong mẫu, cộng với nồng độ các hợp chất chloramines sẽ bằng tổng lượng clo:
Phân biệt giữa Clo tự do và Clo liên kết dưới tác dụng của "điểm đột phá" (breakpoint)) là rất quan trọng trong việc đảm bảo khả năng khử trùng thích hợp.
Các hợp chất Chloramines là các chất khử trùng yếu hơn so Clo tự do vì vậy thường cần thời gian tiếp xúc dài hơn hoặc nồng độ cao hơn khi được sử dụng làm chất khử trùng.
Nếu một quá trình diệt trùng sử dụng Clo tự do để khử trùng một nguồn nước có chứa amoniac, chất nitơ hữu cơ hoặc chloramines, thì nhà quản lý cần có hiểu biết về hóa học và một số kiến thức về xử lý nước.
Clo được thêm vào mẫu nước và hòa tan để tạo thành hypochlorous acid và ion hypochlorit:
Cl2 + H2O -> HOCl + -OCl
Vùng 1
Khi thêm Clo, nước sẽ hòa tan số clo này. Lượng Clo mà nước hòa tan được gọi là 'nhu cầu Clo' (the chlorine demand) của nước.
Vùng 2
Sau giai đoạn đầu, nước sẽ hấp thụ tiếp Clo bằng amoniac, clo phản ứng với ammonia tự do và hình thành monochloramines NH2Cl và một lượng nhỏ hợp chất clo hữu cơ:
HOCl + NH3 ↔ NH2Cl + H2O
Vùng 3
Một khi tất cả các amoniac trong dung dịch đã được hấp thụ để tạo thành
các hợp chất chloramines NH2Cl thì các hợp chất dichloramines NHCl2 và nitrochloride NCl3 bắt đầu hình thành. Nồng độ monochloramine NH2Cl và hợp chất Clo hữu cơ giảm dần:
HOCl + NH2Cl ↔ NHCl2 + H2O
HOCl + NHCl2↔ NCl3 + H2O
Vùng 4
Khi càng nhiều Clo được thêm vào, Clo tự do sẽ tiếp tục oxy hoá các hợp chất chloramines.
Điểm mà tại đó tất cả các dichloramine NHCl2 bị oxy hóa thành NCl3 được gọi là "điểm đột phá" (breakpoint) và là điểm mà hầu hết các kỹ thuật siêu Clo hóa cố gắng để xác định, vì từ điểm này, bất cứ lượng Clo nào được thêm đều sẽ tồn tại trong nước dưới dạng ion Clo tự do và có đặc tính diệt khuẩn cao .
Nhìn chung, tỷ lệ clo:nitơ cần thiết để đạt điểm đột phá thường là 7:6 và trong một số quy trình có thể cao hơn nếu nồng độ nitơ cao. Điều này có thể đúng với trường hợp chế biến thực phẩm tươi.
Trên đây là mô tả đơn giản để giải thích lý thuyết của điểm đột phá trong quá trình siêu Clo hóa. Trong thực tế, có rất nhiều phản ứng phụ và phức tạp xảy ra tùy thuộc vào các điều kiện khác nhau, chẳng hạn như pH, và rất khó để dự đoán chính xác những gì được hình thành và nồng độ chlorine bị phân hủy. Tương tự, dư lượng Clo tự do khó có thể được đoán trước bằng việc tính toán.
Để kiểm tra và đo nồng độ dư lượng Clo trong thực phẩm xin tìm hiểu thêm trong bài: Giải pháp thay thế Clo trong quy trình làm sạch thực phẩm tươi
Sử dụng công nghệ cảm biến tiên tiến chuyên sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm để kiểm soát Clo bằng máy đo nồng độ Clo Palintest ChloroSense và máy đo nồng độ Clo kép Palintest PTS027 - PTH027
