Quá Trình Thanh Trùng | Môn Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế

lOMoAR cPSD| 59540283
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ
CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CƠ BẢN
TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI
QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG
Giáo viên hướng dẫn: ThS.Trần Ngọc Khiêm
Thành viên nhóm 7 : Trương Viết Tính Nguyễn văn Toàn Huỳnh Ngọc Trâm
Trương Hoàng Bảo Trân Lớp:
Công nghệ thực phẩm 56B
Huế, tháng 12 năm 2024 lOMoAR cPSD| 59540283 MỤC LỤC
A. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG ...............................................................3
1. Khái niệm thanh trùng .............................................................................................. 3
2. Mục đích của quá trình thanh trùng ....................................................................... 3
3. Yêu cầu của quá trình thanh trùng .......................................................................... 5
4. Cơ sở thiết lập chế độ thanh trùng : ........................................................................ 7
Nhiệt độ: ..................................................................................................................................7
Thời gian: .................................................................................................................................8
Áp suất đối kháng: ...................................................................................................................9
5. Các biến đổi xảy ra đối với nguyên liệu ................................................................... 9
6. Phạm vi ứng dụng của thanh trùng trong sản xuất thực phẩm : ........................ 11
B. MỘT SỐ DẠNG THIẾT BỊ THANH TRÙNG .....................................................................13
1. Thiết bị thanh trùng sản phẩm trong bao bì ......................................................... 13
1.1. Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn .....................................................................13
1.2. Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục .........................................................................13
2. Thiết bị thanh trùng sản phẩm ngoài bao bì ......................................................... 15
2.1. Thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng (kiểu tấm) ........................................................16
2.2. Thiết bị thanh trùng dạng ống lồng ống......................................................................17
C. ỨNG DỤNG CỦA QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG TRONG SẢN XUẤT THỰC
PHẨM ...........................................................................................................................................18
1. Sản phẩm thịt hộp : ................................................................................................. 18
2. Sản phẩm sữa tiệt trùng UHT ................................................................................ 20
3. Sản phẩm bia chai: .................................................................................................. 22
Tài liệu tham khảo: .......................................................................................................................24 lOMoAR cPSD| 59540283
QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG
A. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG 1. Khái niệm thanh trùng
Cơ sở khoa học: Nhiều loài vi sinh vật khác nhau được tìm thấy trong thực
phẩm và nguyên liệu chế biến thực phẩm. Dựa vào khả năng sinh tổng hợp
độc tố và gây bệnh, hệ vi sinh vật trong thực phẩm có thể được chia thành hai nhóm:
Nhóm vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp độc tố và gây bệnh cho người:
Nếu thực phẩm bị nhiễm nhóm vi sinh vật này thì có. thể gây ngộ độc cho
người sử dụng. Đứng từ góc độ vệ sinh an toàn thực phẩm thì đây là nhóm vi
sinh vật có hại và chúng ta cần phải áp dụng những giải pháp kỹ thuật trong
quy trình sản xuất để chúng không bị nhiễm vào thực phẩm.
Nhóm vi sinh vật không có khả năng sinh tổng hợp độc tố: Nhóm vi sinh vật
này hoặc không có ảnh hưởng xấu hoặc có ảnh hưởng tốt đến sức khỏe của
người tiêu dùng (ví dụ như Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus
thermophilus trong sữa chua yaourt có ảnhhưởng tốt đến quá trình tiêu hóa
thức ăn trong đường ruột ở người). Tuy nhiên, khi nhóm vi sinh vật này có
mặt trong thực phẩm, chúng sẽ thực hiện quá trình trao đổi chất, từ đó gây ra
những biến đổi về thành phần hóa học và giá trị cảm quan của thực phẩm. Kết
quả là chất lượng thực phẩm nhanh chóng bị biến đổi theo thời gian bảo quản.
Ngoài ra, chúng ta cũng cần lưu ý đến sự có mặt của các enzyme trong thực
phẩm vì chúng sẽ gây ra những biến đổi hóa sinh và cảm quan, từ đó làm thay
đổi các chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm trong quá trình bảo quản Khái niệm thanh trùng:
Thanh trùng (pasteurization) là quá trình làm nóng thực phẩm hoặc đồ uống
đến một nhiệt độ nhất định trong một khoảng thời gian đủ lâu để đình chỉ hoặc
làm giảm đáng kể số lượng vi sinh vật gây bệnh mà không làm ảnh hưởng
đáng kể đến chất lượng của thực phẩm.
2. Mục đích của quá trình thanh trùng
Mục đích bảo quản: lOMoAR cPSD| 59540283
Thanh trùng là một quá trình quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm, có
tác dụng làm mất hoạt tính của các loại enzyme có trong sản phẩm. Các
enzyme này nếu không bị kiểm soát sẽ gây ra các phản ứng hóa học làm giảm
chất lượng và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm, chẳng hạn như quá trình oxy
hóa lipid gây ra sự thay đổi mùi vị hoặc sự phân hủy protein làm mất chất dinh dưỡng.
Bằng cách thanh trùng, chúng ta có thể ngăn ngừa các biến đổi xấu như mốc,
thối, hay những thay đổi về màu sắc, mùi vị của sản phẩm. Một trong những
lợi ích quan trọng của thanh trùng là khả năng tiêu diệt hoặc làm giảm số
lượng vi sinh vật có hại, bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, và vi rút. Khi
nhiệt độ thanh trùng vượt qua 90°C, hầu hết các vi sinh vật gây hại trong sản
phẩm thực phẩm sẽ bị tiêu diệt, giúp kéo dài thời gian bảo quản và đảm bảo
an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.
Mục đích chế biến:
Thanh trùng cũng là một phương pháp chế biến nhiệt trong công nghệ thực
phẩm, giúp thay đổi cấu trúc vật lý và hóa học của sản phẩm. Đây là quá trình
quan trọng trong việc chế biến các sản phẩm thực phẩm từ nguyên liệu thô
thành các sản phẩm có thể tiêu thụ được, đồng thời giúp cải thiện độ bền, độ
ngon miệng và tính dễ tiêu hóa của thực phẩm.
Quá trình thanh trùng không chỉ tiêu diệt vi sinh vật mà còn giúp sản phẩm có
hương vị ổn định, cải thiện khả năng bảo quản mà không cần thêm chất bảo
quản hóa học. Thực phẩm được thanh trùng sẽ có kết cấu mềm mại hoặc dai
hơn, tùy thuộc vào mục đích của quá trình chế biến, và cũng sẽ dễ dàng hấp
thu chất dinh dưỡng hơn trong quá trình tiêu hóa.
Mục đích hoàn thiện sản phẩm:
Nhiều sản phẩm thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm chế biến sẵn hoặc bán
thành phẩm, cần trải qua quá trình thanh trùng để hoàn thiện về mặt chất
lượng. Quá trình này giúp sản phẩm đạt được sự ổn định về màu sắc, hương
vị, độ tươi ngon và độ an toàn vệ sinh thực phẩm.
Ví dụ, trong ngành chế biến thực phẩm, các sản phẩm như thịt chế biến sẵn,
nước trái cây, sữa hay thực phẩm chế biến từ rau củ cần được thanh trùng để
đạt được chất lượng hoàn chỉnh và lâu dài. Quá trình thanh trùng giúp giảm
thiểu sự phân hủy tự nhiên và giữ cho sản phẩm không bị mất chất dinh dưỡng,
màu sắc hay hương vị theo thời gian. Hơn nữa, việc hoàn thiện sản phẩm qua
thanh trùng cũng giúp sản phẩm trở nên tiện lợi hơn cho người tiêu dùng, dễ lOMoAR cPSD| 59540283
dàng bảo quản và sử dụng lâu dài mà không cần quá nhiều thao tác xử lý bổ sung.
Phân biệt thanh trùng và tiệt trùng Thanh trùng Tiệt trùng 1. Định nghĩa
Thanh trùng là quá trình Tiệt trùng là gia nhiệt
gia nhiệt sản phẩm thực sản phẩm thực phẩm
phẩm đến nhiệt độ dưới đến nhiệt độ trên 100 oC. 100 C 2. Mùi vị Mùi vị thực phẩm Làm thay đổi hương vị vẫn giữ như lúc đầu thực phẩm 3. Tiêu diệt Hê vi sinh vậ
t chỉ tiêu diệt toàn bộ vi sinh
bị ̣ tiêu diêt một phầṇ
vật (ở dạng tế bào sinh
dưỡng hoặc bào tử) và ức chế không thuận nghịch các enzyme trong thực phẩm 4. Hạn sử dụng sản Ngắn Dài phẩm
5. Điều kiện bảo quản Nhiệt độ thấp (Tủ lạnh) Nhiệt độ phòng
3. Yêu cầu của quá trình thanh trùng Nhiệt độ:
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong quá trình thanh trùng, vì nó quyết định
mức độ hiệu quả trong việc tiêu diệt các vi sinh vật có hại, đồng thời đảm bảo
chất lượng sản phẩm thực phẩm. Để thanh trùng đạt hiệu quả, nhiệt độ phải
đủ cao để tiêu diệt hoặc ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hại, đồng thời
đảm bảo rằng lượng vi khuẩn còn sót lại là rất ít và không đủ khả năng phát
triển để làm hỏng sản phẩm trong thời gian bảo quản.
Nhiệt độ thanh trùng thường phụ thuộc vào độ acid (pH) của sản phẩm. Các
sản phẩm có độ pH thấp (axit) dễ bị tiêu diệt vi sinh vật hơn và có thể thanh
trùng ở nhiệt độ thấp hơn. Ngược lại, các sản phẩm có độ pH cao cần phải sử
dụng nhiệt độ cao hơn để đảm bảo vi sinh vật bị tiêu diệt hoàn toàn. Cụ thể: •
Độ pH < 4.6: Nhiệt độ thanh trùng thường từ 80°C đến 100°C, vì vi
khuẩn gây hại (như vi khuẩn Clostridium botulinum) ít có khả năng
phát triển trong môi trường axit mạnh. •
Độ pH > 4.6: Nhiệt độ thanh trùng cần phải ở mức 105°C đến 121°C,
vì các vi sinh vật, đặc biệt là các loại vi khuẩn có hại như Salmonella lOMoAR cPSD| 59540283
hay E. coli, có thể tồn tại và phát triển tốt hơn ở môi trường có độ pH cao hơn. Thời gian:
Thời gian là yếu tố không thể thiếu trong quá trình thanh trùng, vì hệ vi sinh
vật trong thực phẩm không thể bị tiêu diệt ngay lập tức khi nhiệt độ tăng lên.
Thay vào đó, cần có một thời gian nhất định để đảm bảo hiệu quả của quá
trình thanh trùng. Thời gian thanh trùng bao gồm hai giai đoạn chính:
Thời gian truyền nhiệt: Là thời gian cần thiết để nhiệt độ đạt đến mức
yêu cầu trong toàn bộ khối sản phẩm. Quá trình này phụ thuộc vào kích
thước và hình dạng của sản phẩm, cũng như khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị.
Thời gian tiêu diệt vi sinh vật: Là thời gian mà sản phẩm phải duy trì ở
nhiệt độ cao để tiêu diệt các vi sinh vật có hại. Thời gian này có thể
thay đổi tùy thuộc vào loại sản phẩm và loại vi sinh vật cần tiêu diệt.
Ví dụ về các thời gian thanh trùng cho một số sản phẩm thực phẩm: •
Sữa: Được thanh trùng ở 72°C trong 15 giây (phương pháp HTST High
Temperature Short Time). Phương pháp này giúp tiêu diệt vi khuẩn mà
không làm mất đi nhiều giá trị dinh dưỡng của sữa. •
Nước ép trái cây: Có thể thanh trùng ở 85°C trong khoảng 10 - 20 giây,
nhằm tiêu diệt vi sinh vật mà không làm mất hương vị và chất dinh dưỡng của nước ép.
Kiểm soát môi trường và thiết bị:
Để quá trình thanh trùng đạt hiệu quả cao, việc kiểm soát môi trường và thiết
bị là rất quan trọng. Các thiết bị thanh trùng phải được làm sạch và vô trùng
trước khi sử dụng để tránh nhiễm khuẩn chéo. Đồng thời, hệ thống trao đổi
nhiệt phải hoạt động hiệu quả, giúp kiểm soát nhiệt độ chính xác, tránh tình
trạng sản phẩm không đạt đủ nhiệt độ yêu cầu hoặc quá nóng, làm mất chất lượng thực phẩm.
Việc bảo trì và kiểm tra thường xuyên các thiết bị thanh trùng, bao gồm bộ
trao đổi nhiệt và máy thanh trùng, là cần thiết để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Các thiết bị này cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo không có sự cố trong
quá trình vận hành, tránh việc vi sinh vật còn sót lại trong sản phẩm sau thanh trùng. lOMoAR cPSD| 59540283
Đảm bảo thời gian bảo quản của sản phẩm:
Quá trình thanh trùng không chỉ giúp tiêu diệt vi sinh vật mà còn có tác dụng
quan trọng trong việc kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm mà không cần
dùng chất bảo quản hóa học. Sản phẩm sau khi thanh trùng cần được đóng gói
và bảo quản đúng cách để giữ được chất lượng lâu dài.
Tùy vào loại sản phẩm, sau khi thanh trùng, các thực phẩm có thể được bảo
quản ở nhiệt độ lạnh (như sữa, nước ép trái cây) hoặc ở điều kiện khô ráo,
thoáng mát (như thực phẩm đóng hộp). Mục tiêu là ngăn ngừa sự tái nhiễm vi
khuẩn hoặc các tác nhân gây hại khác trong quá trình lưu trữ, đảm bảo sản
phẩm không bị hỏng và vẫn giữ được chất lượng trong suốt thời gian bảo quản.
4. Cơ sở thiết lập chế độ thanh trùng :
Thiết lập chế độ thanh trùng là quá trình quan trọng nhằm xác định nhiệt độ
và thời gian cần thiết để vừa đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật có hại, vừa giữ được
giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm thực phẩm. Quá trình này cần
phải tính toán kỹ lưỡng để đạt được sự cân bằng giữa việc bảo đảm an toàn
thực phẩm và không làm giảm chất lượng sản phẩm. Việc này phụ thuộc rất
nhiều vào các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và tính chất hóa học của sản phẩm. Nhiệt độ:
Nhiệt độ trong quá trình thanh trùng cần phải được lựa chọn sao cho đủ cao
để tiêu diệt vi sinh vật có hại nhưng không làm phá hủy các thành phần dinh
dưỡng và đặc điểm cảm quan của sản phẩm. Mục tiêu là đảm bảo lượng vi
sinh vật còn sống sau quá trình thanh trùng rất thấp, đến mức không thể phát
triển lại và làm hư hỏng sản phẩm trong suốt thời gian bảo quản.
Khả năng sinh trưởng và hoạt động của vi sinh vật phụ thuộc nhiều vào độ pH
của sản phẩm. Vì vậy, việc lựa chọn nhiệt độ thanh trùng phải căn cứ vào độ
acid (pH) của sản phẩm thực phẩm, vì môi trường acid hay kiềm sẽ có ảnh
hưởng trực tiếp đến khả năng tiêu diệt vi sinh vật: •
Nhóm thực phẩm không chua (pH > 6): Đây là nhóm thực phẩm có pH
trung tính hoặc kiềm, thường đòi hỏi nhiệt độ thanh trùng cao hơn để
tiêu diệt vi sinh vật. Nhiệt độ thanh trùng thường phải từ 105°C đến 121°C. lOMoAR cPSD| 59540283 •
Nhóm thực phẩm ít chua (pH = 5,6 - 6): Các thực phẩm này cần nhiệt
độ thanh trùng khoảng 100°C đến 105°C để đạt hiệu quả tiêu diệt vi
sinh vật mà không làm giảm chất lượng sản phẩm. •
Nhóm thực phẩm chua (pH < 6): Thực phẩm có độ acid cao (pH thấp)
có thể thanh trùng ở nhiệt độ thấp hơn, thường từ 80°C đến 100°C, vì
vi sinh vật trong môi trường acid khó phát triển và hoạt động hơn. Thời gian:
Thời gian thanh trùng là yếu tố quyết định khác, vì vi sinh vật trong thực phẩm
không thể bị tiêu diệt ngay lập tức khi nhiệt độ tăng lên. Do đó, cần phải có
một thời gian nhất định để đảm bảo hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật.
Thời gian thanh trùng bao gồm hai yếu tố quan trọng:
Thời gian truyền nhiệt: Thời gian cần thiết để nhiệt độ của sản phẩm
đạt đến nhiệt độ yêu cầu trong toàn bộ khối sản phẩm. Thời gian này
phụ thuộc vào loại sản phẩm, kích thước, hình dạng của sản phẩm và
khả năng dẫn nhiệt của thiết bị.
Thời gian tiêu diệt vi sinh vật: Sau khi nhiệt độ đã được duy trì trong
một khoảng thời gian nhất định, vi sinh vật cần một khoảng thời gian
để bị tiêu diệt hoàn toàn.
Các giai đoạn tiến hành để xác định chế độ thanh trùng cụ thể bao gồm:
Phân tích thành phần hóa học của thực phẩm: Đặc biệt là độ acid (pH),
nhưng cũng cần xem xét các yếu tố khác như hàm lượng chất béo,
đường, protein, và thành phần hóa học khác có thể ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng.
Lựa chọn nhiệt độ thanh trùng căn cứ vào độ pH của sản phẩm thực phẩm, ví dụ như: •
Độ pH < 4.6: Nhiệt độ thanh trùng từ 80°C đến 100°C. •
Độ pH > 4.6: Nhiệt độ thanh trùng từ 105°C đến 121°C.
Xác định tốc độ truyền nhiệt vào trung tâm sản phẩm: Sử dụng các thiết
bị như nồi hấp thí nghiệm để xác định tốc độ truyền nhiệt từ ngoài vào
trong của sản phẩm, từ đó vẽ đồ thị truyền nhiệt và xác định được thời
gian cần thiết để toàn bộ sản phẩm đạt nhiệt độ thanh trùng.
Phân lập vi sinh vật: Cần xác định loại vi sinh vật có mặt trong sản
phẩm để tính toán tốc độ tiêu diệt chúng dưới tác dụng của nhiệt độ và lOMoAR cPSD| 59540283
thời gian thanh trùng. Các dữ liệu này sẽ giúp xác định chính xác thời
gian thanh trùng cần thiết.
Đánh giá chất lượng sản phẩm: Sau khi thanh trùng, cần tiến hành đánh
giá chất lượng của sản phẩm về cảm quan (màu sắc, mùi vị, kết cấu) và
về vi sinh vật (mức độ giảm vi sinh vật và an toàn thực phẩm). Cũng
cần xem xét đến hiệu quả kinh tế trong việc áp dụng các chế độ thanh
trùng khác nhau, từ đó chọn ra chế độ thanh trùng tốt nhất.
Áp suất đối kháng:
Khi thực phẩm bị thanh trùng dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các thành phần
trong sản phẩm như chất rắn, chất lỏng và chất khí sẽ có sự thay đổi về áp
suất. Cụ thể, dưới nhiệt độ cao, các áp suất riêng phần của từng thành phần
(chất lỏng, chất khí) sẽ tăng lên, dẫn đến áp suất tổng thể trong bao bì đựng
sản phẩm cũng tăng theo.
Áp suất này có thể đạt đến mức 2 atm hoặc cao hơn, đủ để làm biến dạng bao
bì sắt tây hoặc làm vỡ các bao bì thủy tinh. Vì vậy, để tránh tình trạng này,
cần phải điều chỉnh áp suất trong thiết bị thanh trùng sao cho gần với áp suất
dư đã tăng lên trong bao bì thực phẩm. Áp suất này được gọi là áp suất đối
kháng, thường dao động trong khoảng 0,4 - 1,4 atm. Việc điều chỉnh này giúp
bảo vệ bao bì và giữ cho sản phẩm không bị hỏng hoặc mất chất lượng trong quá trình thanh trùng.
Tóm lại, quá trình thiết lập chế độ thanh trùng đòi hỏi phải căn cứ vào nhiều
yếu tố như nhiệt độ, thời gian, tính chất hóa học của thực phẩm, và các yếu tố
vật lý như áp suất trong bao bì. Quá trình này cần được thực hiện một cách
chính xác và cẩn thận để đảm bảo chất lượng, an toàn của sản phẩm và hiệu quả kinh tế.
Sự thay đổi áp suất trong quá trình thanh trùng được biểu diễn:
5. Các biến đổi xảy ra đối với nguyên liệu Vật lý: lOMoAR cPSD| 59540283
Một số chỉ tiêu vật lý của thực phẩm sẽ thay đổi như khối lượng giảm, thể
tích giảm, nhiệt độ tăng,… Hóa học:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy các phản ứng hóa học xảy ra như
các phản ứng phân hủy vitamin, phản ứng hóa học phi enzyme,…
Phản ứng hóa học phi enzyme phổ biến nhất là phản ứng Maillard. Sản phẩm
của phản ứng được gọi tên chung là melanoidin. Những hợp chất này có màu
sẫm và ảnh hưởng đến màu sắc thực phẩm.
Tùy theo đối tượng nguyên liệu và mục đích sản xuất mà phản ứng Maillard
có những ảnh hưởng khác nhau (có lợi – không có lợi)
Ví dụ : Trong sản xuất sữa tiệt trùng, nếu phản ứng Maillard xảy ra mạnh mẽ
thì sữa sẽ bị sẫm màu, giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm bị giảm
đi đáng kể. Tuy nhiên, trong sản xuất bia phản ứng Maillard tạo ra màu sắc
đậm đà đặc trưng Hóa lý:
Sự gia tăng và giảm nhiệt độ trong quá trình thanh trùng có thể gây ra những biến đổi như :
Gây ra những biến đổi về pha:
• Nước và một số chất dễ bay hơi sẽ chuyển sang pha khí.
• Protein hòa tan trong thực phẩm lỏng có thể bị đông tụ và chuyển sang pha rắn.
Thay đổi về độ hòa tan và tính trương nở của sản phẩm Hóa sinh:
Nhiệt độ cao sẽ làm biến tính không thuận nghịch các enzyme có mặt trong
thực phẩm, do đó chúng sẽ bị vô hoạt. Sinh học:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao sẽ làm cho quá trình trao đổi chất của tế bào
sinh vật ngừng lại, các vi sinh vật trong thực phẩm sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt.
Ngoài ra còn một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng Hệ
vi sinh vật trong sản phẩm thực phẩm :
Mỗi loại vi sinh vật thì có khả năng chịu nhiệt khác nhau trong cùng điều kiện môi trường :
• Vi sinh vật ưa nhiệt hay vi sinh vật có nha bào sẽ cần nhiệt độ thanh
trùng cao để tiêu diệt.
• Ngoài ra mật độ vi sinh vật ban đầu trong sản phẩm lớn thì cũng cần
nhiệt độ cao và thời gian thanh trùng dài để xử lý
Tùy loại vi sinh vật phổ biến trong sản phẩm và mật độ vi sinh vật mà lựa
chọn chế độ thanh trùng hợp lý Thành phần hóa học trong thực phẩm : lOMoAR cPSD| 59540283
Trong thực phẩm có 2 nhóm thành phần hóa học có tác dụng khác nhau đối thời gian thanh trùng :
• Nhóm có tác dụng rút ngắn thời gian thanh trùng : Các sản phẩm có độ
pH thấp, các sản phẩm có nồng độ đường, muối cao, các chất có tính sát trùng (phitonxit)
• Nhóm có tác dụng kéo dài thời gian thanh trùng : Chủ yếu là các sản
phẩm từ protein, lipid, sản phẩm có nồng độ đường, muối thấp. Ngoài
ra thành phần hóa học trong thực phẩm cững ảnh hưởng đến nhiệt độ
của quá trình thanh trùng : Ảnh hưởng của độ acid (độ pH):
Có vai trò quan trọng ảnh hưởng tới độ bền nhiệt của vi sinh vật cũng như sự
tồn tại và phát triển của chúng. Ví dụ :
Những thực phẩm lỏng có giá trị pH cao như sũa tươi (pH> 4.6) thì giá trị
nhiệt độ xử lý thường không thấp hơn 100oC.
Những sản phẩm có giá trị pH khá thấp (pH = 3.7 – 4.5) như nước ép từ nhóm
trái cây có múi thì có thể thanh trùng ở nhiệt độ thấp mà vẫn đẩm bảo được
độ vô trùng công nghiệp. Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường:
Đường và muối trong đồ hộp cũng có khả năng tạo ra áp suất thẩm thấu của
dung dịch cho nên cũng ảnh hưởng đến tính chịu nhiệt của các vi sinh vật.
Ảnh hưởng của protein và lipid :
Trong các thực phẩm chứa nhiều protein và lipid như thịt cá, … thì chế độ
thanh trùng phải nâng cao hơn.
Ảnh hưởng của chất sát trùng thực vật (phitonxit):
Trong quá trình chế biến sản phẩm thực phẩm, ta có sử dụng thêm các chất
như: gia vị, hương liệu, chất màu, … những chất đó vào vừa có tác dụng gia
vị vừa có tác dụng sát trùng và như vậy ta có thể giảm được nhiệt độ thanh trùng của đồ hộp.
6. Phạm vi ứng dụng của thanh trùng trong sản xuất thực phẩm :
Thanh trùng là một công đoạn không thể thiếu trong quá trình sản xuất thực
phẩm và thường được ứng dụng trong quy trình sản xuất các loại thực phẩm như :
Sản xuất sữa và các loại thực phẩm từ sữa : Sữa tươi tiệt trùng, sữa đặc
thanh trùng, sữa bột và sữa chua,… lOMoAR cPSD| 59540283
Một số hình ảnh về ứng dụng thanh trùng trong sản xuất sữa
Sản xuất nước giải khát và đồ uống : Nước ép trái cây, trà đóng chai, bia,…
Một số hình ảnh về ứng dụng thanh trùng trong sản xuất đồ uống
Sản xuất thực phẩm đóng hộp : Thịt hộp, cá hộp, các loại rau củ đóng hộp, …
Một số hình ảnh về ứng dụng thanh trùng trong sản xuất đồ hộp lOMoAR cPSD| 59540283
B. MỘT SỐ DẠNG THIẾT BỊ THANH TRÙNG
1. Thiết bị thanh trùng sản phẩm trong bao bì
1.1. Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn
a. Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn tại áp suất khí quyển
Là dạng thiết bị thanh trùng kiểu hở nắp, có cấu tạo đơn giản như nồi
nấu, dùng môi trường truyền nhiệt là nước được đun sôi bằng hơi hoặc trực tiếp bằng nhiên liệu
Dùng để thanh trùng các loại đồ hộp không quá 100oC.
b. Thiết bị thanh trùng áp suất cao làm việc gián đoạn
Hay còn gọi là nồi hấp tiệt trùng, dùng để thanh trùng các loại đồ hộp
có nhiệt độ thanh trùng từ 100oC trở lên, có nắp đậy kín.
1.2. Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục
a. Thiết bị thanh trùng thủy lực hydrostatic
Thiết bị thanh trùng thủy lực hydrostatic
Cấu tạo chính là năm bánh xe được kết nối với nhau bằng một hệ thống
băng tải dạng ống lưới. Bên trong thiết bị có ba khoang liên thông với nhau
nhờ đó tạo ra được ba vùng nhiệt độ khác nhau bên trong thiết bị để gia nhiệt,
giữ nhiệt và làm nguội sản phẩm.
Nguyên lý hoạt động: lOMoAR cPSD| 59540283
Các sản phẩm (đồ hộp) được đưa vào hệ thống băng tải và được chuyển lần
lượt qua khoang thứ nhất, tại đây sản phẩm được đun nóng dần sau đó tiếp
tục qua buồng thứ hai, đây là nơi thực hiện quá trình thanh trùng. Điều chỉnh
áp suất buồng hai nhờ vào chiều cao của cột chất lỏng (P= .g.h) và có thể
chiều chỉnh thời gian thanh trùng nhờ vào tốc độ của băng tải. Sau khi thanh
trùng, sản phẩm được đưa đến nhánh thứ 3, tại đây có hệ thống phun nước để
làm nguội sản phẩm trước khi đưa vào thùng lạnh để làm nguội hẳn. Ưu điểm:
• Có thể thanh trùng nhiều dạng bao bì và kích thước khác nhau
• Hạn chế sự thay đổi đột ngột về áp suất và nhiệt độ cho thực phẩm
trong quá trình tiệt trùng
• Mức độ tự động hóa cao
• Công suất thiết bị lớn Nhược điểm :
• Giá thành cao, chỉ thích hợp cho nhà máy công suất lớn
• Thiết bị lớn khó khăn trong quá trình vận chuyển
• Hoạt động liên tục nên nếu xảy ra sự cố ở một công đoạn sản xuất sẽ
làm gián đoạn hoạt động của thiết bị.
b. Thiết bị thanh trùng kiểu tunnel phun tự động
Thiết bị thanh trùng kiểu tunel phun tự động
1. Vùng nâng nhiệt sơ bộ; 2. Vùng thanh trùng; 3. Vùng làm nguội;
4. Vùng làm mát; 5. Vùng làm lạnh; 6. Giàn ống phun nước;
7. Băng tải lưới; 8. Sản phẩm cần thanh trùng; 9. Bể thu hồi nước
Hệ thống thường được sử dụng để thanh trùng các bao bì dạng chai thủy tinh.
Thiết bị bao gồm 5 vùng hoạt động với các nhiệt độ khác nhau.
Nguyên lý hoạt động: lOMoAR cPSD| 59540283
Các chai được băng tải lưới đưa liên tục từ đầu thiết bị đến cuối thiết bị và lần
lượt qua các vùng hoạt động của thiết bị. Vì sử dụng băng tải lưới nên nước
phun ở vùng nào thì được thùng gom ngay vào bể chứa tương ứng phía dưới.
Các bể chứa nước được trang bị đường ống dẫn hơi để thường xuyên bổ sung nhiệt bị thất thoát. Ưu điểm :
• Thiết bị làm việc liên tục nên hiệu suất cao
• Mức độ tự động hóa cao
• Tiết kiệm được năng lượng Nhược điểm :
• Chi phí đầu tư ban đầu cao Giới hạn các loại bao bì
• Chiếm diện tích không gian lớn.
Một số hình ảnh về thiết bị thanh trùng tunnel phun tự động
2. Thiết bị thanh trùng sản phẩm ngoài bao bì
Là các thiết bị thường được sử dụng để thanh trùng, tiệt trùng các sản phẩm ở dạng lỏng lOMoAR cPSD| 59540283
2.1. Thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng (kiểu tấm)
Thiết bị thanh trùng bản mỏng Alfa – Laval
a) thiết bị thanh trùng; b) bản mỏng lượn sóng; c) sơ đồ làm việc
1- đòn ngang; 2- ngăn làm nguội; 3- ngăn nâng nhiệt độ sơ bộ; 4- ngăn duy
trì; 5- ngăn thanh trùng; 6- khung ép; 7- chân máy; 8- khung của ngăn duy
trì; 9- tấm ngăn; 10- bản mỏng; 11- đai ốc
Là loại thiết bị làm việc liên tục ở áp suất hơi nước cao hơn áp suất khí quyển.
Thường được sử dụng để thanh trùng nước quả hoặc sữa trước khi rót vào hộp.
Cấu tạo thiết bị (hình a) gồm có 4 ngăn: ngăn nâng nhiệt độ sơ bộ I, ngăn
thanh trùng II, ngăn làm nguội sơ bộ III và ngăn làm nguội hoàn toàn IV. Mỗi
ngăn gồm nhiều bản mỏng được xiết chặt lại với nhau tạo thành các rãnh
thông kín (khoang). Các khoang chứa nguyên liệu cũng như khoang chứa chất
tải nhiệt được bố trí đan xen nhau và chuyển động chảy ngược chiều nhau.
Nguyên lý hoạt động :
Nguyên liệu được đưa vào ngăn I được nâng sơ bộ nhiệt độ từ t1 đến t2. Sau
đó, nước quả được đưa vào ngăn thanh trùng II để tiếp tục nâng từ nhiệt độ t2
đến nhiệt độ thanh trùng t3 và duy trì ở nhiệt độ này trong khoảng thời gian
thích hợp tùy theo từng loại sản phẩm. Sản phẩm sau khi thanh trùng đi vào
ngăn III để làm nguội sơ bộ bằng cách truyền nhiệt cho sản phẩm mới vào
thiết bị. Sản phẩm sau thanh trùng sẽ được làm nguội hẳn ở ngăn làm lạnh IV. lOMoAR cPSD| 59540283 Ưu điểm : • Hiệu suất làm việc cao • Tiết kiệm năng lượng •
Làm việc liên tục, mức độ tự động hóa cao •
Cấu trúc gọn nhẹ, dễ vệ sinh Nhược điểm : •
Chi phí đầu tư ban đầu cao • Đòi hỏi kỹ thuật cao
Hình ảnh thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng
2.2. Thiết bị thanh trùng dạng ống lồng ống
Cấu tạo thiết bị thanh trùng dạng ống lồng ống
Thiết bị làm việc liên tục, sử dụng phương pháp gia nhiệt gián tiếp, có cấu tạo
gồm một chùm ống hình trụ song song, có cùng đường kính và được đặt bên
trong một hình trụ lớn. Ứng dụng nhiều trong sản xuất sữa, trà, nước trái cây.
Nguyên lý hoạt động: lOMoAR cPSD| 59540283
Khử trùng trước, khử trùng cho đường ống mà vật liệu sẽ chạm vào sau đó hạ
nhiệt độ đường ống, bắt đầu khử trùng vật liệu.
Nguyên liệu sẽ được bơm vào bên trong các ống trụ nhỏ, còn chất tải nhiệt đi
vào khoảng không gian được tạo ra giữa bề mặt ngoài của các ống hình trụ
nhỏ và bề mặt trong ống hình trụ lớn và thực hiện quá trình thanh trùng.
Sau khi quá trình thanh trùng hoàn thành có thể thực hiện quá trình chiết rót
nóng hoặc đưa sản phẩm đường ống giữ, sau đó vào đường ống làm mát và
đưa đến máy chiết rót.
C. ỨNG DỤNG CỦA QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM
1. Sản phẩm thịt hộp :
Quy trình sản xuất: Mục đích :
Bảo quản: Ức chế và tiêu diệt các vi sinh vật có khả năng phát triển, làm hư
hỏng đồ hộp hay có thể gây ngộ độc như Cl. Botulinum, Salmonella,…
Chế biến : Ngoài ra còn tăng mùi vị, làm nhừ kết cấu tổ chức, tạo nét hấp dẫn riêng cho sản phẩm.
Chế độ thanh trùng : lOMoAR cPSD| 59540283
Đồ hộp thịt thuộc nhóm sản phẩm đồ hộp không chua và ít chua, tức là có môi
trường pH > 4,5 nên cần sử dụng nhiệt độ thanh trùng >100 C.
Các loại vi sinh vật thường nhiễm vào sản phẩm thịt thường là các chủng
Clostridium, Bacillus cereus và là loại vi sinh vật gây thối, có hại đến sức
khỏe con người, ưa nhiệt nên nhiệt độ tiệt trùng là 115-121oC trong thời gian là 15-30 phút.
Thiết bị sử dụng :
Thiết bị thanh trùng áp suất cao, có nhiệt độ thanh trùng từ 100oC trở lên để
thanh trùng sản phẩm thịt hộp.
Thường sử dụng hai loại : Loại đặt thẳng đứng và Loại đặt nằm ngang.
Thiết bị thanh trùng áp suất cao dạng đứng
Thiết bị thanh trùng áp suất cao dạng thẳng nằm ngang lOMoAR cPSD| 59540283
2. Sản phẩm sữa tiệt trùng UHT
Quy trình sản xuất: Mục đích:
Bảo quản : Tiêu diệt tất cả các vi sinh vật gây bệnh trong sữa, bao gồm cả các
loại vi sinh vật có nha bào như : Mycobacterium bovis, Bacillus cereus, …
Sữa tiệt trùng UHT có thể được bảo quản ở nhiệt độ thường trong khoảng 6-
9 tháng mà không cần bảo quản lạnh.
Cải thiện hương vị và chất lượng sữa : Thanh trùng giúp loại bỏ một số vi
khuẩn có thể gây chua sữa và cải thiện chất lượng của sữa.
Chế độ thanh trùng:
Sữa là một sản phẩm giàu dinh dưỡng vì thế môi trường sữa là môi trường
thuận lợi để phát triển của vô số các loài vi sinh vật.