Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 49.Đồ thị gia nhiệt của 2 dạng thực phẩm

Hình 49.Đồ thị gia nhiệt của 2 dạng thực phẩm

Tải bản đầy đủ - 0trang

nhiệt các thực phẩm với tính chất vật lý khác nhau, để có thể rút ra các con số kết luận cụ thể. Tuy nhiên

ta có thể đạt được điều này khi thực hiện một số các phép toán học [115].

6.2.2. Tính chất vật lý của vật liệu và độ dày vật liệu

Trước khi nhiệt truyền vào được tới sản phẩm, nó phải vượt qua được nhiệt trở của vật

liệu σ, nhiệt trở σ này phụ thuộc độ dày vỏ hộp δ và độ dẫn nhiệt λ của nó: σ = δ

λ



Như vậy trở



nhiệt của bao bì càng lớn khi bao bì càng dày và độ dẫn nhiệt càng nhỏ. Tuy nhiên để trả lời câu hỏi trên,

thực tế cần chú ý đến yếu tố nào hơn: độ dày mỏng của bao bì hay độ dẫn nhiệt của bao bì  ta phải xem xét

tính chất của các loại bao bì thường sử dụng trong cơng nghệ chế biến các sản phẩm từ sữa [123].

Độ dày mỏng vỏ hộp thủy tinh ảnh hưởng lớn đến nhiệt trở của nó. Tuy nhiên, điều ta quan tâm ở

đây không phải là bản thân nhiệt trở của vỏ bao bì, ta chỉ chú ý đến nó trong chừng mực nhất định nó ảnh

hưởng ra sao đến thời gian truyền nhiệt vào bên trong thực phẩm. Ta chỉ có thể giải quyết được vấn đề ảnh

hưởng của nhiệt trở bao bì đến thời gian truyền nhiệt vào tâm khi so sánh nhiệt trở của một vỏ hộp xác định

đến nhiệt trở của thực phẩm xác định trong hộp [122].

Trong thực tế ta thường gặp hai trường hợp chủ yếu sau:





Khi thanh trùng thực phẩm lỏng, nhiệt được truyền chủ yếu nhờ sự đối lưu, do vậy nhiệt



trở của thực phẩm không lớn [114].





Khi thanh trùng thực phẩm đặc, nhiệt được truyền chủ yếu bằng phương pháp truyền dẫn,



và nhiệt trở của thực phẩm trong trường hợp này lớn đáng kể [114].

6.3.



Thành phần hóa học của thực phẩm



6.3.1. Lipid

Mơi trường càng có nhiều chất béo các vi sinh vật càng chịu được nhiệt độ cao trong thời gian tiêu

diệt kéo dài [120].

Các chất béo có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian tiêu diệt, tuy nhiên khác với các acid và các

phitonxit, chất béo không những không làm giảm bớt chế độ thanh trùng, mà còn có tác dụng tăng sức chịu

nhiệt của vi sinh vật. Người ta giải thích tác dụng bảo vệ vi sinh vật của chất béo trên cơ sở các biến đổi hóa

lý xảy ra ở vùng biên của hai chất lỏng không đồng nhất: dung dịch protide ở dạng keo (tế bào vi sinh vật)

và chất béo. Ta biết rằng khi các chất keo háo nước (protide, xanponin, xà phòng…) gặp chất béo ở phần

tiếp giáp 2 pha lập tức có hiện tượng tạo màng xảy ra, ngăn cách các pha với nhau[115]. Nếu 1 giọt chất béo

rơi vào dung dịch protide, nó sẽ bị màng protide bao lại. Nếu 1 giọt dung dịch protide ở thể keo rơi vào chất

béo, nó cũng sẽ bị



một lớp áo bọc bao lấy ngay lập tức. Các màng bao này gồm các phần tử có cực được định hướng chặt chẽ

trên bề mặt hai pha nhờ các nhóm kỵ nước. Màng dày kỵ nước bao quanh tế bào vi sinh vật ngăn không cho

nước truyền nhiệt vào làm protide chậm bị đông đặc. Vì vậy các loại sản phẩm giàu chất béo (ví dụ: cream,

butter) cần phải thanh trùng lâu hơn các loại khơng chứa hoặc chứa ít chất béo [119].

6.3.2. Độ acid (chỉ số pH)

Độ acid cao (chỉ số pH nhỏ) thì ở nhiệt độ thanh/tiệt trùng nhất định, thời gian tiêu diệt vi sinh vật

càng ngắn [125].

Ở phần trên ta đã biết rằng độ chua của mơi trường có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của vi

sinh vật. Trong số các yếu tố của mơi trường ngồi ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của vi sinh vật thì nồng độ

ion H+ trong mơi trường đươc đun nóng là quan trọng hơn cả [118]. Các cơng trình nghiên cứu khác đã xác

định được rằng ở mơi trường gần trung tính pH 6-7 các virus có khả năng tạo nha bào chịu nhiệt tốt nhất.

Độ chịu nhiệt này giảm rất nhanh khi độ pH xê dịch sang phía thấp hơn và cao hơn. Tuy nhiên cũng cần

phải nói rằng quy tắc chung thời gian tiêu diệt tỷ lệ nghịch với độ acid hoạt động của môi trường không phải

luôn luôn đúng. Khi pH>5.0 có yếu tố nào đó ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt còn mạnh hơn cả nồng độ

ion H+ [120]

Khơng tìm ra sự liên hệ nhất định nào giữa độ pH của môi trường thực phẩm và thời gian tiêu diệt

đối với Cl. Botulinium trong khoảng pH 5.2 – 6.8, còn ở pH 4.9, sức chịu nhiệt của nó giảm rõ rệt. Theo số

liệu của A. Rogatrov khơng chỉ độ acid hoạt động của môi trường mà bản chất của acid cũng có ảnh hưởng

lớn đến độ bền nhiệt. Ở cùng một giá trị pH acid lactic có tác dụng diệt khuẩn mạnh nhất, sau đó là acid

malic. Acid Acetic và acid citric tác dụng lên vi sinh vật yếu hơn một chút [109].

6.3.3. Nồng độ đường và muối

Nếu thành phần thực phẩm có nhiều đường thì thời gian tiêu dệt vi sinh vật càng kéo dài

[108].

Nếu tăng nồng độ muối thì độ bền nhiệt của vi sinh vật càng giảm, chúng dễ bị tiêu diệt

bởi nhiệt độ hơn [107].

Nếu nồng độ đường hay muối quá cao thì do tác dụng của hiện tường tiêu nguyên sinh, các vi sinh

vật yếu đi nhiều và dễ bị tiêu diệt [107].

Các nhà khoa học nhận thấy rằng đường có tác dụng bảo vệ vi sinh vật khi đun nóng. Người ta tìm

ra rằng nấm men dễ bị tiêu diệt ở nhiệt độ 100oC khi ở trong nước cất khi ở trong



siro. Thời gian tiêu diệt trong siro có nồng độ 24% nhỏ hơn nhiều so với trong siro có nồng độ 36% (tương

ứng với 6 và 28 phút). Thời gian tiêu diệt của vi sinh vật Escherichia Coli ở 70oC trong nước là 4 phút,

trong siro đường 30% là 30 phút[116]. Người ta giải thích tác dụng bảo vệ vi sinh vật của đường xảy ra như

sau: trong dung dịch siro đường xảy ra quá trình các vi sinh vật mất nước do thẩm thấu và chính việc hàm

lượng nước giảm này làm phần lớn vi sinh vật bền vững khi đun nóng. Nồng độ muối khơng cao trong sản

phẩm thực phẩm có tác dụng bảo vệ vi sinh vật khi đun nóng, còn nồng độ muối tương đối cao lại có tác

dụng làm vi sinh vật bị tiêu diệt nhan hơn. Người ta làm thí nghiệm và thu được các kết quả về khả năng

sống sót của vi sinh vật trong dung dịch nước muối của đồ hộp đậu bi ở 115oC như sau [126]:

Nồng độ muối (%)

Mức độ sống sót VSV (%)



0

15.0



0.5

37.8



1.0

86.7



1.5

73.3



2.0

75.6



2.5

78.9



3.0

40.0



4.0

13.3



6.3.4. Thành phần hóa học khác

Phitonxit là chất có tính kháng sinh có thể làm giảm thời gian thanh trùng tiệt trùng.

-



Một số rau gia vị có chứa nhiều phitonxit như: hành, tỏi có allyxin, cà chua có tomatin, ớt



có capcaicin, tiêu có piperin, … [125]

6.4.



Nhiệt độ ban đầu của thực phẩm

Nhìn vào phuơng trình trơ nhiệt 𝑇 = �ℎ. 𝑙𝑔



𝑇𝑎−𝑇ℎ



𝑇𝑎−𝑇�



có thể thấy rõ rằng nếu ta tăng nhiệt độ



thực phẩm lúc bắt đầu thanh trùng Th, thành phần logarit sẽ giảm, do đó thời gian nâng nhiệt chung T cũng

giảm theo. Việc tăng nhiệt độ ban đầu của thực phẩm nhằm giảm thời gian nâng nhiệt sử dụng hiệu quả nhất

đối với thực phẩm đặc bởi nó có độ trơ nhiệt lớn. Riêng đối với thực phẩm lỏng được gia nhiệt bằng đối lưu

nên sự khác biệt không lớn lắm [119].

Người ta cho thấy rằng việc nâng nhiệt độ ban đầu của thực phẩm không chỉ có tác dụng tốt về mặt

lý nhiệt cho q trình thanh trùng mà còn có tác dụng tốt về mặt vi sinh, bởi vì nhiệt độ thực phẩm lúc bắt

đầu thanh trùng càng lớn thì số lượng vi sinh vật trong đó càng ít, như vậy q trình thanh trùng tiếp theo sẽ

diễn ra với hiệu quả cao hơn [108].

6.5.



Nhiệt độ cuối của thực phẩm

Nhìn vào phuơng trình trơ nhiệt 𝑇 = �ℎ. 𝑙𝑔



𝑇𝑎−𝑇ℎ

𝑇𝑎−𝑇�



có thể thấy rõ rằng khi nhiệt độ cao



nhất của thực phẩm lúc thanh trùng Tk tăng thì thành phần logarit của cơng thức cũng tăng. Do đó, thời gian

cần thiết để đạt nhiệt độ cao nhất cuối cùng này cũng tăng lên [117].

Sau này chúng ta sẽ thấy rằng việc cố gắng tăng nhiệt cao nhất trong vùng trung tâm thực phẩm

khơng phải ln ln có thể thực hiện được. Sự chênh lệch 1-2oC là hoàn tồn khơng lớn



nếu đứng trên phương diện độ vơ trùng đạt được, còn thời gian thanh trùng thì lại tăng hay giảm đáng kể

[120].

6.6.



-



Phương pháp thanh trùng, tiệt trùng nhiệt

Xử lý sản phẩm trong bao bì: Sản phẩm được rót vào bao bì và đóng nắp trước khi đem đi



thanh/tiệt trùng. Vật liệu bao bì có thể là kim loại, nhơm, thủy tinh hoặc plastic [119].

-



Xử lý sản phẩm ngồi bao bì: Được sử dụng cho sản phẩm thực phẩm dạng lỏng với mục



đích gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội [119].

-



Phân loại phương pháp khử trùng [125]







Khử trùng bằng dòng điện cao tần







Dùng nhiệt độ để khử trùng







Thanh trùng bằng chất kháng sinh, chất hóa học







Thanh trùng bằng tia tử ngoại







Thanh trùng bằng sóng siêu âm







Thanh trùng bằng điện ly







Tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa ở nhiệt độ cao áp suất cao







Tiệt trùng khí khơ nhiệt độ cao







Phương pháp chiếu xạ



-



Các phương pháp trên có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp phương pháp này với phương



pháp khác, nhằm nâng cao hiệu quả khử trùng (chất kháng sinh + nhiệt độ, tia tử ngoại + nhiệt

độ…) Hiện nay phương pháp khử trùng phổ biến nhất là khử trùng bằng nhiệt. Người ta chia nó

làm các phương pháp nhỏ là [123].





Thanh trùng ở nhiệt độ thấp







Thanh trùng ở nhiệt độ cao







Thanh trùng gián đoạn







Tiệt trùng







UHT



Trạng thái đứng yên hay chuyển động khi gia nhiệt

Phần lớn các thiết bị khử trùng được sử dụng trong công nghiệp đều cấu tạo theo kiểu tuần hoàn

6.7.



trong suốt thời gian thanh trùng. Vì vậy thời gian nâng nhiệt cho đồ hộp là do các điều kiện truyền nhiệt tự

nhiên quyết định như đã trình bày ở phần trước [125].



Đặc trưng cho thiết bị tại chỗ nồi thanh trùng áp suất hai vỏ - trong đó có các giỏ sắt hay khay sắt

xếp đầy đồ hộp. Người ta đóng nắp nồi lại, dẫn hơi nước vào và thực hiện quá trình gia nhiệt cho sản phẩm

ở trạng thái đứng yên. Khi quá trình thanh trùng kết thúc, người ta mở nắp và lấy các giỏ đựng đầy ra. Như

vậy nồi áp suất là thiết bị hoạt động gián đoạn theo chu kỳ [119].

Trong sản xuất lớn người ta hay sử dụng các thiết bị thanh trùng hoạt động liên tục. Trong các thiết

bị này, sản phẩm nằm trên băng tải, chuyển động qua chất mang nhiệt (hơi hay nước nóng) nhưng vị trí của

sản phẩm so với băng tải không thay đổi trong suốt quá trình thanh trùng. Ở điều kiện như thế, sự truyền

nhiệt thật ra cũng không khác so với khử trùng tại chỗ vì hệ số trao đổi nhiệt từ hơi hay nước nóng cho hộp

phụ thuộc rất ít vào vận tốc chuyển động không lớn lắm của sản phẩm trong thiết bị [116-118].

Ngồi ra còn một loại thiết bị khác trong đó bao bì chuyển động quay, đơi khi với tần số rất lớn khi

thanh trùng. Khi quay, thực phẩm bị xáo trộn, vì vậy quá trình nâng nhiệt xảy ra nhanh hơn. Các thiết bị

thanh trùng đó được gọi là thiết bị thanh trùng kiểu roto. Tùy vào cấu trúc của thiết bị mà khi thanh trùng

hộp quay quanh trục của nó, hay quay quanh trục nào đó ở ngoài. Phương pháp sau này được coi là mang lại

hiệu quả lớn nhất [121].

Thực tế hiệu quả của quá trình quay phụ thuộc rất nhiều vào tần số. Thường khi tần số quay tăng thì

hiệu quả xáo trộn thực phẩm cũng tăng. Tuy nhiên nếu tần số tăng quá mức độ nhất định nào đó, hiệu qủa

xáo trộn bắt đầu giảm. Một số nhà nghiên cứu cho rằng hiệu quả xáo trộn đạt được là do sự di chuyển của

bóng khí (nghĩa là khơng khí ở phần vùng trung gian chưa bị thực phẩm lắp đầy trong hộp) trong thực

phẩm. Tùy thuộc tần số quay có thể xảy ra 3 trường hợp [107]:





Lực ly tâm lớn hơn trọng lực (c>g) : thực phẩm nằm ở phần trên bao bì, lớp khơng khí ở



dưới và khơng xảy ra sự xáo trộn.





Lực ly tâm nhỏ hơn trọng lực (c


trên và cũng không xảy ra sự xáo trộn.





Lực ly tâm bằng trọng lực (c=g) : bóng khi chuyển động xuyên qua trực phẩm và tập



trung ở đâu đó bên trong thực phẩm. Đây là cách tốt nhất để đạt được hiệu quả xáo trộn cao.

Tóm lại, việc tăng cường sự trao đổi nhiệt trong các thiết bị thanh trùng kiểu roto là do: khi thực phẩm bị

bóng khí xáo trộn sẽ xuất hiện sự đối lưu cưỡng bức. Điều này dễ dàng nhận ra ở các trường hợp thanh

trùng thực phẩm mà sự nâng nhiệt bằng con đường truyền dẫn, ở đây hồn tồn



khơng có sự đối lưu tự nhiên  Thanh trùng kiểu roto đạt hiệu quả cao trong các trường hợp có hằng số trơ

nhiệt lớn: thực phẩm đặc đóng trong các bao bì hộp lớn[125].

Bên cạnh những ưu điểm kể trên, phương pháp này tồn tại một số vấn đề khiến nó phức tạp hơn và ít

được phổ biến rộng rãi so với thanh trùng trong các nồi áp suất bình thường [122].





Thứ nhất – đối với các thực phẩm hoàn toàn lỏng, phương pháp thanh trùng rotor khơng



cho hiệu quả đáng kể vì trong q trình thanh trùng các sản phẩm này, cường độ đối lưu tự nhiên

sẵn có rất lớn. Sự trợ giúp của đối lưu cưỡng bức có tác dụng khơng đáng kể [115].





Thứ hai – các thực phẩm đặc rất cần đến sự đối lưu cưỡng bức nhưng lại không thể tự xáo



trộn được khi quay. Vì vậy, khi thanh trùng rotor, sự chuyển động quay của hộp khơng có tác

dụng kích thích sự trao đổi nhiệt [116-119].





Thứ ba – việc quay một số sản phẩm có thể dẫn tới việc giảm chất lượng của chúng. Ví dụ



như protein đơng tụ khi tác dụng cơ học ,… [124]





Thứ tư – vì hiệu quả xáo trộn phụ thuộc vào kích thước bóng khí nên khi vào thực phẩm



phải chú ý đến mức độ xếp đầy hộp để tránh hiện tượng xếp đầy quá mức, cũng có thể ảnh hưởng

đến sự oxy hóa các hợp chất có sẵn trong sản phẩm [124].





Cuối cùng – hầu như đối với mỗi lô hàng đều cần phải làm thực nghiệm để để tìm tần số



quay hợp lý nhất [126].



Phần 2 : Qúa trình thanh trùng

Các sản phẩm sữa thanh trùng là sản phẩm lỏng được sản xuất từ sữa và kem được sử

dụng trực tiếp bởi người tiêu dùng. Nhóm sản phẩm này bao gồm sữa nguyên chất, sữa gầy, sữa

chuẩn hoá và các loại kem khác nhau. Các sản phẩm nuôi cấy cũng được đưa vào loại này,

nhưng vì chúng được tạo ra bởi các loại vi khuẩn đặc biệt nên chúng sẽ được đề cập ở mục khác.

Ở hầu hết các nước, quá trình làm sạch lọc bỏ cặn, thanh trùng và làm lạnh là các giai

đoạn bắt buộc trong chế biến các sản phẩm sữa tiêu dùng. Ở nhiều quốc gia, chất béo thường

được đồng hoá trước khi đến các giai đoạn xử lý khác, trong khi ở những quốc gia khác quá

trình đồng nhất hóa bị bỏ qua vì một "váng kem" tốt được coi là bằng chứng về chất lượng sản

phẩm. Việc khử khí được thực hiện trong những trường hợp nhất định khi sữa có hàm lượng

khơng khí cao, cũng như khi chứa hàm lượng các chất mùi khơng ổn định có trong sản phẩm.

Điều này có thể xảy ra, ví dụ, nếu thức ăn gia súc có chứa thực vật họ hành.



Chế biến các sản phẩm sữa của thị trường yêu cầu nguyên liệu đầu tiên và các dây

chuyền quy trình được thiết kế chính xác để đạt được các sản phẩm cuối cùng có chất lượng cao

nhất. Nhiệt độ xử lý phải được đảm bảo để các thành phần có giá trị không bị ảnh hưởng xấu

[67].

Để đảm bảo chất lượng sữa, có những tiêu chuẩn về vi sinh đối với việc buôn bán sữa

trong cộng đồng tại Châu Âu, do Hội đồng Liên minh châu Âu (EU) thiết lập để bảo vệ sức khoẻ

con người và động vật.

Bảng 4.Tiêu chuẩn EU về tổng lượng vi sinh vật tối đa trong sữa

Sản phẩm



Tổng VSV (CFU/ml)



Sữa thô



100 000



Sữa thô trữ ở 6oC trong silo trong hơn 36h



300 000



Sữa thanh trùng đã lưu trữ ở 6oC trong silo trong 5 ngày



50 000



Sữa UHT và sữa tiệt trùng đã lưu trữ ở 30oC trong silo trong 15 ngày



10/0.1 ml



CFU = Colony Forming Units



Biện pháp khác để đánh giá chất lượng sữa thô là lượng tế bào soma có thể được dung nạp trong sữa.

Số lượng tế bào Soma được sử dụng làm tiêu chí để xác định sữa bất thường. Sữa thơ dành cho thương mại

trong cộng đồng không được chứa quá 400.000 tế bào soma trên mỗi ml theo chỉ thị của EU.

1.



Mục đích, yêu cầu kỹ thuật, phân loại



1.1.



Mục đích

Thanh trùng là q trình tiêu diệt các loại vi khuẩn có hại trong sản phẩm.



Trong dây chuyền công nghệ chế biến thực phẩm (CBTP), thanh trùng là khâu quan trọng có tác

dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng sản. Thanh trùng được áp dụng phổ biến trong các

ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp rau quả, thịt cá ,sữa và công nghiệp sản xuất rượu bia, nước giải khát …

Việc thanh trùng được thực hiện trước hoặc sau khi chế biến,có thể trực tiếp hoặc gián tiếp.

Hiện nay,có rất nhiều phương pháp thanh trùng: thanh trùng bằng phương pháp nâng cao nhiệt độ,

thanh trùng bằng thuốc sát trùng,bằng siêu âm, bằng các tia ion hố…trong đó



phương pháp thanh trùng bằng cách nâng cao nhiệt độ là có nhiều ưu điểm và được sủ dụng phổ biến hơn

cả. Vì vậy, dưới đâychỉ giới thiệu thiết thanh trùng bằng nhiệt.

1.2.



Yêu cầu kỹ thuật



Các máy thanh trùng bằng tác dụng của nhiệt độ phải đáp ứng các yêu cầu kĩ thuật sau:





Phải tiêu diệt được các loại vi khuẩn có hại trong sản phẩm, đảm bảo lượng vi khuẩn còn



sống sót thấp đến mức khơng thể phát triển để làm hỏng sản phẩm trong thời hạn [45].





Không được làm giảm giá trị sản phẩm bao gồm cả về giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm



quan [44].





Các bộ phận làm việc của máy khi tiếp xúc với sản phẩm không gây hại cho sản phẩm và



ngược lại không bị sản phẩm ăn mòn [42].

1.3.



Phân loại



Theo cấu tạo: Thiết bị thanh trùng loại băng tải, loại trục quay, loại thuỷ lực.

Theo áp suất tạo ra trong thiết bị: thiết bị thanh trùng ở áp suất khí quyển còn gọi là thiết bị thanh trùng hở

nắp và thiết bị thanh trùng làm việc ở áp suất cao hay thết bị thanh trùng có nắp.

Theo cách làm việc: thiết thanh trùng làm việc liên tục, thiết thanh trùng làm việc gián đoạn.

2.



Các phương pháp thanh trùng



Các thiết bị thanh trùng đều làm việc theo ngun lí nâng cao nhiệt độ để có thể tiêu diệt dược vi trùng

.Căn cứ vào nhiệt độ thanh trùng sản phẩm mà người ta có phương pháp:

Phương pháp Pastureisation: nguồn nhiệt được cung cấp là hơi nước có nhiệt độ từ 751000C.Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật,nhưng các loại vi khuẩn chịu nhiệt( spore)

thì vẫncòn sống sót.

Phương pháp Sterilisation: nguồn nhiệt được cung cấp bằng hơi nước nóng ở nhiệt độ 1101300C.Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật và phần lớn các spore chịu nhiệt.Như vậy

mưc độ tiệt trùng của phương pháp này cao hơn, độ an toàn vi sinh vật cao hơn.

Phương pháp Ultra High Temperature( phương pháp nhiệt độ siêu cao kí hiệu UHT): nguồn nhiệt là

hơi nước có nhiệt độ 140-1600C trong thời gian ngắn,khoảng vài giây hoặc vài chục giây.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 49.Đồ thị gia nhiệt của 2 dạng thực phẩm

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×