bai giang ve ky thuat thanh trung tiet trung

KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2 Food Engineering (II)
GV: TS.Bùi Tấn Nghĩa
email: btnghia109@yahoo.com Facebook: Tan Nghia Bui
Group: Chemical Engineering_Nghia Tan Bui 1 Chương 4:
Kỹ thuật thanh trùng, tiệt trùng trong
chế biến thực phẩm 3 tiết
4.1. Kỹ thuật thanh trùng 4.1.1. Tổng quan
4.1.2. Phương pháp và thiết bị thanh trùng
4.2. Kỹ thuật tiệt trùng 4.2.1. Tổng quan
4.2.2. Phương pháp và thiết bị tiệt trùng 2
4.1. Kỹ thuật thanh trùng
Pasteurization methods and equipment 3 4.1.1. Tổng quan
 Thanh trùng (Pasteurization): một trong những giai
đoạn quan trọng nhất trong việc bảo quản và cần
thiết cho an toàn thực phẩm.
 Thực phẩm phải được thanh trùng để tiêu diệt vi sinh
vật gây bệnh và giảm đáng kể sinh vật gây hư hỏng.
 Thanh trùng được sử dụng trong các ngành công
nghiệp thực phẩm và đồ uống khác nhau, nhưng chế
biến sữa sử dụng thanh trùng nhiều nhất.
 Thanh trùng được sử dụng như một CCP (Critical
Control Point) trong các nhà máy HACCP (Hazard
analysis and critical control points).
 Pasteurization còn được gọi là “xử lý nhiệt vừa phải-
moderate heat treatment” để ngăn chặn sự suy giảm do enzyme và vi sinh vật. 4 4.1.1. Tổng quan
 Bằng cách sử dụng nhiệt lên tới 100 °C, các sinh vật
gây hư hỏng không bền với nhiệt như vi khuẩn
không hình thành bào tử, nấm men và nấm mốc sẽ
bị loại bỏ, nhưng không tiêu diệt được bào tử.
 Do nhu cầu gia nhiệt và làm mát cao nên thanh trùng
thường là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng.
 Thanh trùng hiệu quả nhất khi kết hợp với các kỹ
thuật bảo quản khác như cô đặc, acid hóa và ức chế hóa học.
 Trong quá trình thanh trùng, có thể sử dụng hai quy
trình: chậm và nhanh. Thanh trùng chậm sử dụng
nhiệt độ thấp hơn và thời gian dài hơn. 5 4.1.1. Tổng quan
 Quá trình thanh trùng vô hiệu hóa tất cả các vi khuẩn
gây bệnh không hình thành bào tử, hầu hết các vi
sinh vật gây hư hỏng thực vật và làm chậm hoặc
ngừng hoạt động của vi sinh vật và enzyme.
 Quá trình thanh trùng thường được sử dụng để loại
bỏ tất cả các sinh vật gây bệnh (như trong trường
hợp sữa tiệt trùng) hoặc để giảm số lượng sinh vật
gây hư hỏng thực phẩm, như trong trường hợp giấm.
 Thanh trùng giúp kéo dài thời hạn sử dụng của thực
phẩm ở nhiệt độ thấp, thường là 4°C trong vài ngày
(ví dụ: sữa) hoặc vài tháng (ví dụ: trái cây đóng chai).
 Mục tiêu của thanh trùng không phải là loại bỏ tất
cả vi khuẩn khỏi thực phẩm: giảm số lượng vi
trùng sống, hạn chế khả năng lây lan bệnh. 6 4.1.1. Tổng quan
Louis Pasteur, sinh 27-12- 1822; mất 28-9-1895), nhà
hóa học và nhà vi trùng học
người Pháp nổi tiếng với
những khám phá về nguyên
tắc tiêm chủng, lên men vi sinh vật và thanh trùng.
Ông đã xử lý rượu và bia bằng phương pháp này. Năm 1862, quy trình thanh trùng đầu tiên sử dụng
phương pháp nhiệt độ cao, thời gian ngắn (HTST). 7 Conditions of Stt Food Main Purpose Sub-purpose processing
Tiêu diệt các vi sinh vật Fruit Bất hoạt enzyme gây hư hỏng 65°C for 30 min; 1 juice (pectinesterase, (Salmonella enterica, 77°C for 1 min; 88°C for
(pH < 4.5) polygalacturonase) Cryptosporidium 15 s parvum)
Tiêu diệt các vi sinh vật gây hư hỏng (wild yeasts, 65°C–68°C for 20 min 2. Beer
Tiêu diệt vi sinh vật gây (in bottle);
(pH < 4.5) Lactobacillus species) and hư hỏng. 72°C–75°Cfor 1–4 min (residual yeasts, at 900–1000 kPa Saccharomyces species) Tiêu diệt mầm bệnh: Brucella abortus,
Tiêu diệt vi sinh vật gây 3. Milk
hư hỏng (Streptococcus 63°C for 30 min; (pH > 4.5) Mycobacterium laptis, Streptococcus 71.5°C for 15 s64.4°C tuberculosis, Coxiella cremoris) and enzymes burnetti 4. Liquid Tiêu diệt mầm bệnh
Tiêu diệt các vi sinh vật 64.4°C for 2.5 min; egg (Salmonella seftenburg) gây hư hỏng. 60°C for 3.5 min 65°C for 30 min;
5. Ice cream Tiêu diệt các vi sinh vật gây hư hỏng. Tiêu diệt mầm bệnh. 71°C for 10 min; 80°C for 25 s 8 4.1.1. Tổng quan
Các vi sinh vật (Microorganisms) bị tiêu diệt bằng
phương pháp thanh trùng:
 Microorganisms sản sinh acid: Streptococci,
Lactobacilli, Microbacteria, Coliforms, Micrococci
 Microorganisms sản sinh khí: Coliforms, Clostridium butyricum, Torula cremoris
 Microorganisms lên men dạng sợi hoặc dạng sợi:
Alcaligenes viscolactis, Enterobacter aerogenes
 Microorganisms phân giải protein: Bacillus spp.,
Pseudomonas spp., Proteus spp., Streptococcus liquefaciens
 Microorganisms phân giải lipid: Pseudomonas
fluorescens, Achromobactor lipolyticum, Candida lipolytica, Penicillium spp. 9 4.1.1. Tổng quan
Ví dụ: thanh trùng sữa bằng nhiệt 10 4.1.1. Tổng quan
Ví dụ: thanh trùng sữa bằng nhiệt Nhiệt độ
Thời gian thanh trùng 63°C
30 phút (low temperature long time LTLT)
15 giây (primary high temperature short 72°C time, HTST method) 89°C 1.0 giây 90°C 0.5 giây 94°C 0.1 giây 100°C 0.01 giây 11
4.1.2. Phương pháp và thiết bị thanh trùng
1. Vat Pasteurization or Low temperature or Batch Pasteurization
2. High Temperature/Short Time (HTST)
3. Ultra pasteurization (UP)
4. Ultra-High-temperature (UHT)
5. High-pressure processing (HPP) 12
1. Batch Pasteurization or Vat Pasteurization
 Batch/Vat Pasteurizer thường là một thùng/thiết bị
đóng kín, được kiểm soát nhiệt độ.
 Thanh trùng theo mẻ hoặc thanh trùng ở nhiệt độ thấp trong thời gian dài.
 Sản phẩm thực phẩm được gia nhiệt lên 62÷64°C
và duy trì trong khoảng 30 phút, sau đó làm nguội nhanh.
 Nguyên liệu thô được thêm vào thùng thanh trùng,
đun nóng đến nhiệt độ và duy trì trong thời gian cần
thiết, sử dụng công nghệ làm mát và cuối cùng là
bơm nguyên liệu ra khỏi thùng. 13
1. Batch Pasteurization or Vat Pasteurization
 Thời hạn sử dụng của thực phẩm thanh trùng được
bảo quản trong tủ lạnh từ 2 đến 3 tuần.
 Trong ngành kinh doanh sữa, sữa được thanh trùng
kỹ lưỡng trong thùng trước khi làm kem, pho mát,
sữa chua và các mặt hàng thực phẩm điển hình khác.
 Ngày nay, các doanh nghiệp nhỏ sử dụng Batch/Vat
Pasteurization để thanh trùng các mặt hàng khác sữa.
 Tuy nhiên, các tập đoàn lớn thỉnh thoảng sử dụng
Batch Pasteurization (ví dụ: nước ép trái cây). 14
1. Batch Pasteurization or Vat Pasteurization  Advantages
 Vat pasteurization hoạt động hiệu quả đối với các mặt hàng có
năng suất thấp ở các doanh nghiệp lớn và các nhà máy nhỏ.
 Vat pasteurization đặc biệt thích hợp để chế biến các sản phẩm
nuôi cấy như bơ sữa và kem chua, những sản phẩm đòi hỏi
phải trộn để kết hợp chất khởi đầu, giữ yên trong vài giờ để ủ,
khuấy để phá vỡ sữa đông và làm nguội thùng chứa lần cuối.  Disadvantages
 Vat pasteurization hoạt động theo mẻ do đó diễn ra chậm.
 Mặc dù sử dụng điều khiển bằng tay nhưng người vận hành
phải luôn hết sức chú ý để tránh quá nhiệt, thời gian lưu quá dài và quá nhiệt.
 Vat pasteurizer không thể hồi nhiệt nên việc gia nhiệt và làm
nguội tương đối tốn kém. 15
1. Batch Pasteurization or Vat Pasteurization Product Temperature Time Milk 62 °C 30 minutes Cream, yogurt 65 °C 30 minutes Eggnog, frozen 69 °C 30 minutes dessert mixes 16
1. Batch Pasteurization or Vat Pasteurization Batch/Vat Pasteurizer
Thiết bị gia nhiệt thuộc loại vỏ áo (vỏ bọc) Tác nhân gia nhiệt: hơi nước bão hòa hoặc dầu tải nhiệt hoặc điện trở hoặc dòng điện cảm ứng hoặc đốt bằng nhiên liệu,… Làm nguội: nước lạnh hoặc chất tải nhiệt lạnh. 17 Batch/Vat Pasteurizer 18
2. High Temperature/Short Time (HTST)
 HTST còn được gọi là phương pháp thanh trùng nhanh hoặc phương pháp liên tục.
 HTST là một trong những kỹ thuật thanh trùng phổ biến nhất hiện nay.
 Chất lỏng được làm nóng đến nhiệt độ từ 71,5°C đến 74°C
trong khoảng 15 đến 30 giây hoặc từ 74°C đến 76°C trong
15 đến 20 giây, sau đó làm lạnh nhanh đến nhiệt độ từ 4°C
đến 5,5°C bằng cách sử dụng bộ trao đổi nhiệt liên tục.
 HTST tiêu diệt các bào tử vi khuẩn có hại chịu nhiệt (bào tử Clostridium botulinum).
 Quá trình thanh trùng HTST sẽ loại bỏ gần như tất cả các
loại nấm men, nấm mốc, các hư hỏng thông thường và vi
khuẩn có hại bằng cách giảm được 5-log số lượng vi sinh vật sống trong sữa. 19
2. High Temperature/Short Time (HTST)
 Loại thiết bị gia nhiệt:
 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate heat exchanger)
 Thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ống (shell-tube heat exchanger)
 Thiết bị vỏ áo (Jacketed vessel heat exchanger)
 Bể cân bằng (Balance tank) - ổn định lưu lượng và
hoàn lưu sữa nếu nhiệt độ không đạt yêu cầu.
 Các đầu dò (sensor/detector) và điều khiển hệ thống
 Thời hạn sử dụng điển hình trong tủ lạnh của sữa tiệt
trùng HTST là từ 2 đến 3 tuần. 20