Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số đến quá trình tiệt trùng nước mắm bằng tia cực tím

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

Bộ giáo dục và đào tạoTrường đại học nông nghiệp I

Nguyễn văn mạnh

Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số đến quá trình tiệt trùng nước mắm bằng tia cực tím

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong lận văn này là hoàn toàn trung thực và ch−a đ−ợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đ8 đ−ợc cám ơn và mọi thông tin chích dẫn trong luận văn này đều đ8 đ−ợc chỉ dõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn văn mạnh

Lời cảm ơn ! Lời cảm ơn !

Trong thời gian làm đồ án, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo và bạn bè Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông nghiệp

I, Ban chủ nhiệm khoa và các thầy cô trong khoa Cơ Điện đã chỉ bảo

và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Đặc biệt tôi chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: TS Trần

Đình Đông - Trưởng Bộ môn Vật lý - Khoa Cơ Điện và TS Trần Như Khuyên - Trưởng Bộ môn Máy Nông nghiệp - Trường Đại học Nông nghiệp I

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, cùng tập thể nhân viên Công ty Hải sản Thái Bình, Ban lãnh đạo, cán bộ Phòng Hoá sinh – ứng dụng –Viện Sinh học Nông nghiệp – trường Đại học Nông nghiệp I

Mục lục

Mở đầu……… ……….………… ….1

1.Tổng quan nghiên cứu……… … 3

1.1 Đặc điểm và qui trình sản xuất nước mắm …… ………… ….3

1.1.1. Đặc điểm……… ……….……… 3

1.1.2 Quy trình sản xuất nước mắm……… ………… 3

1.1.2. Thành phần hóa học của nước mắm……… …… …… ….8

1.2 ý nghĩa của việc thanh trùng trong bảo quản và chế biến nước mắm. 10

1.3 Các phương pháp tiêu diệt vi sinh vật……… … ….… …10

1.3.1 Phương pháp thanh trùng ( Pasteurisation )……… …11

1.3.2 Phương pháp vô trùng Sterilisation……… ….…….…….…12

1.3.3 Phương pháp vô trùng UHT (Ultra High Temperature) …… …… 13

1.3.4 Phương pháp thanh trùng bằng chiếu xạ………… ….……….15

1.4 Các vi sinh vật có hại trong thực phẩm……… …… …15

1.4.1 Loại gây thối hỏng……… …… …… ……15

1.4.2 Loại gây bệnh cho người……… ……… … …… 16

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tiêu diệt vi sinh vật…….… 16

1.5 Phương pháp chiếu xạ thực phẩm và mục đích của nó….… 17

1.6 Liều hấp thu áp dụng cho từng loại thực phẩm……… ….18

1.7 Tình hình nghiên cứu và sử dụng thanh trùng bằng chiếu xạ trong và ngoài nước……… … … …….20

1.7 1 Sự ra đời và phát triển của phương pháp chiếu xạ thực phẩm… …….20

1.7.2 Tình hình bảo quản nông sản bằng phương pháp chiếu xạ…… …22

1.8 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu……… … 24

1.8.1 Mục đích của đề tài……… ……… …24

1.8.2 Nhiệm vụ của đề tài……… ……….24

2 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu……… … …25

2.1 Đối tượng nghiên cứu……… … …… 25

2.2 Phương pháp nghiên cứu……… … …… 26

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố………… … 26

2.2 2 Phương pháp thực nghiệm đo đạc……….……….….… ….…29

3 Cơ sở lý thuyết của quá trình thanh trùng nước mắm bằng tia cực tím 31

3.1 Cơ chế huỳnh quang……… 31

3.1.1 Hiện tượng huỳng quang……… 32

3.1.2 Phổ huỳnh quang……… ………… … 33

3.2 Các định luật cơ bản của huỳnh quang……… ……… 33

3.2.1 Thời gian sống……… ………… ……… 33

3.2.2 Định luật Stock – Lomen……… …….… … 34

3.2.3 Định luật Vavilop……… …… …….…… …34

3.2.4 ứng dụng của phổ kích thích huỳnh quang……… … …35

3.2.5.Tác dụng của các bức xạ Ion hoá……….… … …35

3.3 Những đại lượng cơ bản dùng trong sinh học phóng xạ … 36

3.3.1 Hệ thống đơn vị của hoạt độ phóng xạ……… … …………36

3.3.2 Đơn vị liều lượng chiếu xạ……….……… …37

3.3.3 Đơn vị liều lượng hấp thụ………38

3.3.4 Đơn vị sinh học Rơnghen……… ………… 38

3.3.5 Các đại lượng đặc trưng của sự hấp thu……… ……38

3.4 Tác dụng của tia cực tím……… ……… …39

3.4.1 Sự phân ly của nước do chiếu tia cực tím……… 40

3.4.2 Tác dụng lên phân tử Protein……… 41

3.4.3 Tác dụng lên axit nucleic……… …… …42

3.5 Hiệu quả của bức xạ ion đối với sản phẩm thực phẩm……… 42

3.5.1 Hiệu quả của các bức xạ Ion hóa đối với vi sinh vật trong sản phẩm được chiếu xạ… 42

3.5.2 Hiệu quả của các bức xạ Ion hoá về mặt vật lý đối với sản phẩm được chiếu xạ……… …45

3.5.3 Hiệu quả hoá học của các bức xạ ion hóa đối với sản phẩm được chiếu xạ……… 46

4.Tính toán thiết kế thiết bị chiếu xạ bằng tia cực tím……… 51

4.1 Tính toán bộ phận chiếu xạ……… ……… 51

4.2 Tính toán bơm vận chuyển chất lỏng……… … ….53

4.2.1.Tính toán bơm vận chuyển chất lỏng……… … …53

4.2.2 Tính công suất và hiệu suất của bơm……… ………57

5 Kết quả nghiên cứu ……… ……… ………59

5.1 Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm……… ……… ……59

5.1.1 Vật liệu thí nghiệm……… …………59

5.1.2 Dụng cụ thí nghiệm……… ….……… 59

5.2 Bố trí thí nghiệm……… ……… …… 59

5.3 Kết quả nghiên cứu ……… ………….……… …….60

5.3.1 ảnh hưởng của tia cực tím đến chỉ tiêu cảm quan……… ……… ……60

5.3.2 ảnh hưởng của tia cực tím đến các chỉ tiêu hóa học của sản phẩm… … … 61

5.3.3 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố……….… …62

5.3.3.1) ảnh hưởng của vận tốc dòng nước mắm đến kết quả thanh trùng…… 62

5.3.3.2 ảnh hưởng của độ mặn tới khả năng thanh trùng……….…… 64

5.3.3.3 ảnh hưởng của công suất nguồn phát tia cực tím…….…… ……… … 65

5.4 Kết quả nghiên cứu ứng dụng trong thực tế sản xuất… 67

5.4.1 Kết quả thực nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong thực tế sản xuất……… ………… …………67

5.4.2 Hiệu quả kinh tế của việc áp dụng thiết bị thanh trùng bằng tia cực tím……… ……… … …68

Kết luận và đề nghị……… … … ……….…70

Kết luận……….……… …………70

Đề nghị……… ……… … …… 70

Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Thành phần các axit amin của nước mắm

Bảng 1.2 Thành phần nitơ trong nước mắm

Bảng 1.3 Mục đích thanh trùng đối với các sản phẩm khác nhau

Bảng 1.4 Nhiệt phân huỷ đối với một số vi sinh vật

Bảng 1.5 liều hấp thụ đối với một số thực phẩm

Bảng 3.1 Giá trị D10 đối với một số VSV (P Loaharanu…(1991))

Bảng 3.3 Những chất thu được sau khi Ion hoá Dmannose( với hàm lượng nước > 20%)

Bảng 4.1 Hệ số an toàn của động cơ ( k)

Bảng 5.1 ảnh hưởng của tia cực tím tới các chỉ tiêu cảm quan

Bảng 5.2 ảnh hưởng của tia cực tím đến các chỉ tiêu hóa học

Bảng 5.3 ảnh hưởng của vận tốc dòng nước mắm

Bảng 5.4 ảnh hưởng của độ mặn

Bảng 5.5 Giá trị thí nghiệm xác định ảnh hưởng của công suất nguồn phát

Danh mục các hình

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo thiết bị thanh trùng

Hinh 2.2 Cấu tạo bộ phận thanh trùng

Hình 3.1 Sự chuyển mức điện tử và các quá trình quang lý

Hình 3.2 Hấp thụ huỳnh quang

Mở đầu Trong những năm qua kể từ khi đất nước ta thực hiện công cuộc đổi mới

và mở cửa, nền kinh tế nước ta đ8 đạt được những thành tích vô cùng quan trọng Trong các ngành kinh tế của Việt Nam, thì ngành thủy sản đóng một vai trò rất quan trọng, không những phục vụ nhu cầu trong nước mà còn tham gia xuất khẩu thu ngoại tệ cho đất nước.Tổng thu nhập từ thủy sản tăng lên một cách liên tục và đều đặn năm sau cao hơn năm trước Để đạt được những thành tích đó là nhờ sự l8nh đạo đúng đắn của Đảng và nhà nước cũng như của

bộ Thủy Sản đ8 giải quyết tốt các khâu giữa nuôi trồng, đánh bắt với tiêu thụ

và chế biến sản phẩm Tuy vậy những sản phẩm thủy sản của Việt Nam vẫn chưa dành được chỗ đứng trên thị trường một phần là do quy trình chế biến của chúng ta còn yếu và chưa đồng bộ.[1]

Trong các sản phẩm của ngành Thủy Sản thì nước mắm là một trong những sản truyền thống được người tiêu dùng trong nước yêu thích và ngày càng được nhiều nước ưa chuộng Chính vì vậy đòi hỏi các sản phẩm nước mắm ngày càng phải được nâng cao về chất lượng dinh dưỡng và an toàn về mặt sinh – hoá học, hấp dẫn về mặt cảm quan.… Để đáp ứng những yêu cầu trên đòi hỏi chúng ta phải có những quy trình chế biến thích hợp, những trang thiết bị hiện đại và đồng bộ nhằm khẳng định chỗ đứng của sản phẩm trên thị trường.[2]

Trong nước mắm có rất nhiều loại vi sinh vật có hại gây thối hỏng sản phẩm hoặc gây bệnh trực tiếp cho con người, để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn cho người sử dụng thì nhất định phải thanh trùng sản phẩm

Đối với quy trình sản xuất nước mắm theo phương pháp nấu b8, khâu quan trọng và tốn nhiều thời gian cũng như tiền của nhất chính là khâu thanh trùng (nấu) nước mắm Đây là một khâu hết sức nặng nhọc và độc hại bởi người công nhân phải trực tiếp tiếp xúc với khí than Chất lượng sản phẩm không cao, thường có mùi ôi khét, sản phẩm thường có độ mặn cao…do đó

phải có những phương pháp thanh trùng thích hợp nhằm làm giảm thiểu những hạn chế của phương pháp thanh trùng truyền thống

Một vài năm gần đây trên thị trường Việt Nam có nhập một số thiết bị thanh trùng bằng tia cực tím do Mỹ sản xuất Qua nghiên cứu thực tế cho thấy chúng có một số ưu điểm nổi bật như: Khả năng tiêu diệt hầu hết vi sinh vật, ít biến đổi chất lượng sản phẩm …Bên cạnh đó vẫn tồn tại một số nhược điểm: công chi phí cao, năng xuất thấp …

Từ những yêu cầu trên Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đ8 giao cho TS TRầN đình đông- Trưởng Bộ môn Vật lý – khoa Cơ Điện - Trường Đại học Nông nghiệp I làm chủ trì đề tài “nghiên cứu ứng dụng chiếu xạ vào việc bảo quản một số nông sản" Được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm khoa Cơ Điện, cùng thầy giáo hướng dẫn TS TRầN đình đông, tôi

đ8 tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số

đến quá trình tiệt trùng nước mắm bằng tia cực tím”

1.Tổng quan nghiên cứu

1.1.Đặc điểm và qui trình sản xuất nước mắm

1- Nước mắm là hỗn hợp các axit amin, các axit amin này được tạo thành

do sự thuỷ phân của proteaza, Các proteaza này là so các VSV tổng hợp nên 2- Muốn có tác dụng ức chế VSV gây thối, tỷ lệ muối thích hợp là 20ữ25% 3- Tác dụng làm ngấu và tạo hương ngoài proteaza của VSV còn do các enzim tiêu hoá cơ trong nội tạng cá

4- Nhiệt độ có tác dụng rất lớn đến hoạt động của các enzim trong quá trình sản xuất làm nước mắm, nhiệt độ thích hợp là 36 ữ 440C

5- Trong quá trình thuỷ phân, độ axit tăng Thời gian đầu của quá trình làm nước mắm, môi trường kiềm yếu có tác dụng rất tốt

* Chượp chín : là quá trình ta ướp cá với tỷ lệ muối nhất định và để cho cá ngấu, nhừ Sau khi chượp ta thu được b8 chượp và nước cốt Khối chượp chín phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Về chỉ tiêu cảm quan: khối chượp phải có màu nâu đỏ, mùi thơm tự nhiên, vị ngọt, trạng thái nước - cái tách nhau và lắng mặt

Về hàm lượng đạm toàn phần: Đảm bảo hàm lượng đạm toàn phần > 17,5 g N/kg

*Kéo rút: Sau khi chượp chín, khối chượp được đưa vào bể đ8 đắp lù muối, để lắng 3- 4 ngày, cho khối chượp ổn định, tiến hành kéo rút nước cốt Nước cốt được chuyển vào bể riêng để kiểm tra chất lượng cảm quan, hoá học

sử dụng vào việc pha đấu nước mắm thành phẩm Nước cốt được tách riêng, còn b8 chượp ta tiếp tục tiến hành đánh đăng

* Đánh đăng: Người ta đưa vào b8 chượp nước muối b8o hoà, hoặc nước nấu từ b8 chượp đ8 đăng nhiều lần, dùng cào đánh đảo kỹ, sau đó để lắng

và tiếp tục rút nước từ bể chượp đó, lấy nước rút lần 1, lần 2 pha đấu với nước cốt ra nước mắm thành phẩm

Hiện nay có hai phương pháp để chuẩn bị nước đánh đăng:

- Phương pháp 1: Dùng b8 đ8 qua rút nhiều lần (hàm lượng đạm toàn phần trong b8 chỉ còn 8 - 10gN/kg) đưa vào nấu với nước giếng khơi Lọc lấy nước nấu, đem hâm cô Nước hâm cô phải có chất lượng và đạt yêu cầu như chất lượng nước mắm Tiến hành rút từ 3 - 4 lần như vậy ta có nước mắm từ 8 - 15gN/kg đạm Dùng nước cốt đấu với các loại nước mắm đ8 được rút ta được nước mắm thành phẩm

+ Nhược điểm:

- Lao động của người công nhân nặng nhọc, độc hại do phải thường xuyên tiếp xúc với khói than và nhiệt của lò nấu

- Mùi than cháy, khí độc làm ô nhiễm môi trường

- Nước mắm có mùi hơi khét do quá nhiệt

- Độ mặn của sản phẩm cao

- Phương pháp 2: Dùng nước muối đánh với nước giếng khơi đến khi đủ độ mặn ( 24 - 250Be) đem làm nước đăng Cho nước muối b8o hoà vào đăng nhiều lần đến khi hàm lượng đạm toàn phần trong b8 chỉ còn 3- 4 gN/kg + Ưu điểm:

- Nước mắm có độ dịu hơn

- Màu sắc của sản phẩm đẹp hơn

- Không độc hại cho người sản xuất, không ô nhiễm môi trường

+ Nhược điểm:

- Thời gian bảo hành thấp, dễ bị lắng cặn

- Mùi của nước mắm không thơm đặc trưng có mùi của nước muối

* Quy trình sản xuất nước mắm bằng phương pháp nấu b4:

nước cốt

B8 thải

Mô tả quy trình :

- Cá và muối được trộn lẫn với nhau theo một tỷ lệ nhất định tạo ra khối chượp chín sau đó khối chượp được đưa vào bể đ8 được đắp lù muối, để lắng

3 - 4 ngày, cho khối chượp ổn định, tiến hành rút nước cốt Nước cốt được chuyển vào bể riêng để kiểm tra chất lượng cảm quan, hoá học dùng vào việc pha đấu nước mắm thành phẩm

- Trong khi rút nước tiến hành chuẩn bị nước đánh đăng Sử dụng b8 đ8

đăng nhiều lần đưa vào nấu với nước giếng khơi Nước nấu đạt tiêu chuẩn chất lượng đưa lên nồi hâm cô Nước sau khi hâm cô đạt tiêu chuẩn nước mắm Dùng nước hâm cô đưa lên các bể có b8 chượp tốt Đánh đăng từ 1 - 3 lần tuỳ thuộc vào chất lượng b8 chượp Mỗi lần đánh đăng là mỗi lần ta kéo rút và thu

được nước đăng lần 1 đến lần 3 Sử dụng nước đăng pha đấu với nước cốt thu

được nước mắm thành phẩm

Khi sử dụng quy trình này, nhiều cơ sở sản xuất đ8 cải tiến để nâng cao chất lượng song vẫn chưa khắc phục được một số tồn tại như đ8 nêu ở trên

• Quy trình sản xuất nước mắm dùng nước muối chưa qua xử lý

Mô tả quy trình: Người ta dùng nước giếng khơi đánh với muối cho đến khi đạt nồng đủ Chượp chín Kéo rút Nước cốt Pha đấu N/M bán TP Nước mắm B8 chượp Đánh đăng

B8 thải

N/m Tp X/l tia cực tím

Nước muối Nước giếng khơi

Cá + muối

Lần 1 Lần 2 Lần 3

độ mặn ( 24 – 250Be) đem làm nước đánh đăng Tiến hành đưa nước muối b8o hoà vào đánh đăng nhiều lần và rút ra nước mắm Sử dụng nước mắm này đấu với nước cốt ta được nước mắm thành phẩm Đây là một phương pháp truyền thống, không đòi hỏi yêu cầu cao về kỹ thuật chính vì vậy mà chất lượng của sản phẩm thường không cao Nước đưa vào đánh đăng là nước được lấy trực tiếp từ giếng khơi không qua xử lý nên không đảm bảo an toàn về mặt kim loại có mặt trong thực phẩm

∗∗∗∗ Quy trình sản xuất nước mắm tiệt trùng nước đ4 qua xử lý bằng tia cực tím

Mô tả quy trình:

- Hỗn hợp cá + muối được đưa vào bể chượp chín khoảng 3 - 4 ngày, sau

đó tiến hành kéo rút để tách nước cốt Nước cốt chuyển ra bể riêng để kiểm chất lượng và để pha đấu với nước mắm thấp đạm ra nước mắm thành phẩm

- Sử dụng nước qua xử lý (nước đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt và thực phẩm) đánh với muối (NaCl) được lưu kho từ 6 tháng trở lên, khi nồng độ dung dịch đạt 24,5 - 250Be là được

- Nước muối để lắng 3 ngày, sử dụng máy bơm chạy qua hệ thống xử lý tia cực tím ta có nước muối tiệt trùng Đưa nước muối đ8 tiệt trùng lên bể có b8 chượp tốt Tiến hành đánh đăng và kéo rút bình thường

X/l tia cực tím Nước muối

Cá+ muối

Lần 1 Lần 2 Lần 3

Nước qua xử lý lọc B8 thải

- Sử dụng nước mắm đánh đăng pha với nước cốt, ta được nước mắm bán thành phẩm Đưa nước mắm bán thành phẩm qua hệ thống xử lý tia cực tím ta

được nước mắm thành phẩm ở phương pháp trên ta nhận thấy nước mắm sau khi pha đấu, lại được thanh trùng thêm một lần nữa chính vì vậy sẽ đảm bảo

an toàn hơn so với hai phương pháp trên.[2]

1.1.3 Thành phần hóa học của nước mắm

a) Thành phần axit amin

Trong nước mắm đ8 tìm được 17 loại axit amin Kết quả phân tích 3 mẫu nước mắm được xem trong bảng 1.1.[7]

Bảng 1.1 Thành phần các axit amin của nước mắm

tt Axit amin Mẫu số 1 Mẫu số 2 Mẫu số 3

b) Hîp chÊt v« c¬

Ngoµi NaCl trong n−íc m¾m cßn cã P, K Ca Mg S Trung b×nh mét lÝt

n−íc m¾m cã: P (0,266÷0,566 g); Ca(0,439÷0,541); Mg(2,208÷2,310g): S(0,546÷1,163 g) Ngoµi ra trong n−íc m¾m cßn cã Br, I2 ë d¹ng muèi v« c¬

hoÆc d¹ng tù do Mçi lÝt n−íc m¾m cã: I2(5,08÷7,62 mg); Br(68,80÷97,50

N−íc m¾m c¸

biÓn(ph−¬ng ph¸p cæ truyÒn)

N−íc m¾m c¸

biÓn(ph−¬ng ph¸p ng¾n ngµy

N−íc m¾m c¸ n−íc ngät

- Nitơ toàn phần và đạm hữu cơ cao nước mắm ngon

- Nitơ formol so với đạm toàn phần có tỷ lệ 75% nước mắm đ8 chín và tự thủy phân tương đối hoàn toàn

- Nitơ ammoniac so với đạm toàn phần có tỷ lệ 20,8%, chứng tỏ nước mắm tốt không thể thối được

- Nitơ amin so với đạm toàn phần có tỷ lệ 54,2% chứng tỏ nước mắm chứa nhiều đạm bổ ích cho cơ thể

1.2 ý nghĩa của việc thanh trùng trong bảo quản và chế biến nước mắm

Lượng cá dùng cho sản xuất nước mắm ở Miền Bắc nước ta được nhập vào hai đợt chính trong năm là từ tháng 4 đến tháng 7 và từ tháng 10 đến tháng 12 Để sản phẩm không bị hư hỏng thì nhất định phải có các biện pháp bảo quản sản phẩm phù hợp.[12]

Nếu dùng nước đăng là nước muối đặc (24-250Be) thì sản phẩm thường

có độ mặn cao Còn nếu dùng nước đăng với nồng độ nhỏ hơn thì nước mắm rất rễ thối không bảo quản được lâu.[4]

Nước mắm là một sản phẩm rất nhạy cảm về nhiệt nên khi sử dụng nhiệt để thanh trùng thì chất lượng, màu sắc và mùi vị nước mắm không được tốt Do đó muốn nâng cao chất lượng sản phẩm ta phải áp dụng kỹ thuật tiên tiến vào quá trình thanh trùng, hiện nay một số cơ sở sản xuất nước mắm của ta đ8 áp dụng kỹ thuật thanh trùng bằng tia cực tím vào trong sản xuất như Công Ty Hải Sản Thái Bình và một số Công ty khác ở miền Bắc [6]

Nhờ có sự tiến bộ của khoa học trong việc sử dụng những kỹ thuật tiên tiến vào thanh trùng những sản phẩm nông sản Ngành sản xuất nước mắm đang bắt

đầu áp dụng những kỹ thuật đó vào việc chế biến và bảo quản sản phẩm

1.3 Các phương pháp tiêu diệt vi sinh vật

Mục đích chủ yếu của phương pháp là tiêu diệt những vi sinh vật có hại, nên người ta gọi là phương pháp tiệt trùng hay vô trùng Tuỳ thuộc theo yêu

cầu công nghệ và mức độ tiêu diệt vi sinh vật mà người ta dùng những phương pháp sau:

1.3.1 Phương pháp thanh trùng ( Pasteurisation )

Thanh trùng là một quá trình xử lý nhiệt nhẹ thường ở mức nhiệt độ <

1000c, phù hợp cho các thực phẩm sử dụng trong vài ngày (VD: sữa) hoặc vài tháng (nước quả đóng chai) Phương pháp này bảo quản thực phẩm bằng cách hạn chế hoạt động của các enzyme và các vi khuẩn nhạy cảm với nhiệt (các vi khuẩn không ở dạng spore, bào tử) nhưng không gây thay đổi lớn với giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.Tuổi thọ của sản phẩm thanh trùng phụ thuộc vào

độ PH của thực phẩm Thực phẩm có độ PH > 4,5 mục đích chính là tiêu diệt VSV gây bệnh, trong khi đó các thực phẩm có độ PH < 4,5 mục đích chính lại

là tiêu diệt các vi khuẩn gây thối hoặc hạn chế động của các enzyme.[18] Bảng 1.3 Mục đích thanh trùng đối với các sản phẩm khác nhau

Loại thực

phẩm

Mục đích chính Mục đích phụ Điều kiện xử lý tối

thiểu PH< 4,5

Nước quả

Hạn chế hoạt động của các enzyme

Phá huỷ VS gây thối rữa

650C trong 30p

770C trong 1p

Bia

Phá huỷ VSV gây thối và các loại men

650C – 680C trong 20p (thực phẩm đóng chai)

630 C trong 30p

Dung dịch

trứng

Diệt VSV gây bệnh

Diệt VSV gây thối

64,40 C trong 2,5p

600C trong 3,5p Kem Diệt VSV gây

bệnh

Diệt VSV gây thối

65oC trong 30p

Sau đó làm lạnh nhanh sản phẩm xuống 3-7oC, việc thanh trùng làm yếu các VSV gây bệnh sốt cao dựa theo tài liệu của Frieker (1984), Wiggins và Baclay (1984), Lund (1975) Với nước mắm không sử dụng phương pháp này

1.3.2 Phương pháp vô trùng Sterilisation

Trong các sản phẩm có tính axit thấp (PH >4.5), Clostridium là VSV kháng nhiệt nguy hiểm nhất, bên cạnh đó các cấu trúc spore, các VSV gây bệnh hiện có trong thực phẩm dưới tình trạng yếm khí phía bên trong hộp chứa vẫn có thể phát triển tạo ra chất độc khá mạnh Yêu cầu của quá trình tiệt

là phải đảm bảo số lượng vsv ở mức độ thấp nhất cho phép Trong nhiều thực phẩm có tính axit (PH 4.5-3.7), người ta sử dụng các vi sinh vật khác (các loại men, nấm mốc) hoặc các enzym kháng nhiệt để nhằm thiết lập một cấp nhiệt

độ - thời gian chế biến Với những thực phẩm có (PH<3.7), các enzym không hoạt động vì vậy mà yêu cầu về nhiệt độ đỡ nghiêm ngặt hơn

Nhiệt phân huỷ của các vsv tuân theo hàm logarit Sự gia tăng thông tin

đối với khả năng kháng nhiệt của VSV là rất cần thiết để lựa chọn các dữ liệu mô tả tỷ lệ nhiệt thẩm thấu vào trong thực phẩm theo yêu cầu nhằm tính toán thời gian chế biến cần thiết cho quá trình tiệt trùng trong bảng 1.4.[18]

Bảng 1.4 Nhiệt phân huỷ đối với một số vi sinh vật

Các loại VSV Giá trị

Z (0C)

Giá trị D121 (phút)

Các loại thực phẩm Thermophilic(35-550C)

Như vậy, mức độ tiệt trùng của phương pháp này cao hơn so với phương pháp thanh trùng Sản phẩm được xử lý bằng phương pháp này có độ an toàn

vi sinh vật cao hơn có thể bảo quản trên dưới sáu tháng

1.3.3 Phương pháp vô trùng UHT (Ultra High Temperature)

Một vấn đề quan trọng đối với tiệt trùng các sản phẩm rắn hoặc nhớt trong hộp là tỷ lệ trao đổi nhiệt tới tâm sản phẩm là rất lâu điều này gây nguy hiểm cho chất dinh dưỡng và các yếu tố cảm quan của thực phẩm ở gần vỏ hộp, thời gian chế biến lâu Việc tăng nhiệt độ môi chất sẽ làm giảm thời gian,

đồng thời bảo về chất dinh dưỡng và các yếu tố cảm quan nhưng việc này thường không được sử dụng; áp suất cao hơn sẽ yêu cầu các thiết bị phải khoẻ hơn và vì thế các chi phí cho vỏ hộp và trang thiết bị cũng đắt hơn Nhiệt độ cao hơn trong một khoảng thời gian ngắn hơn là hoàn toàn có thể nếu sản phẩm được tiệt trùng trước khi được đổ vào các hộp tiệt trùng sơ bộ trong một vùng không khí đ8 tiệt trùng (vô trùng) điều này là cơ sở của quá trình chế biến UHT Chúng được sử dụng trong phạm vi khá rộng cho các thực phẩm lỏng (sữa, nước quả cô đặc, kem, yoghurp, rượu, trứng….) và các thực phẩm được đựng trong các ngăn nhỏ tách riêng (nho, pho mát, thực phẩm trẻ

em, các sản phẩm của khoai, cà chua, rau quả, súp và cháo) Việc chế biến cho các thực phẩm trong ngăn lớn hơn ít thông dụng UHT có một ích lợi rất quan trọng đó là tuổi thọ của sản phẩm được gần 6 tháng mà không cần để trong tủ lạnh, tiện ích thứ 2 là các điều kiện chế biến không phụ thuộc kích thước hộp

Ví dụ: môi chất đối lưu của loại hộp A2 đối với súp rau yêu cầu 10 phút tại 1210c để đạt được giá trị Fo của 7 phút tiếp theo mất khoảng 50 phút làm mát Quá trình tiệt trùng một bề mặt trạo đổi nhiệt đ8 được làm sạch tại 1400c trong khoảng 5 giây cho quá trình Fo bằng 9 phút Tăng kích cỡ hộp lên loại

A10 làm tăng thời gian chế biến lên 218 phút khi mà với quá trình chế biến thời gian tiệt trùng là như nhau Điều này cho phép sử dụng các loại hộp rất

lớn (ví dụ các loại túi 1T của cà chua (nước cốt cà chua) dùng như một thành phần cho các quá trình chế biến khác)

Các lợi ích khác bao gồm: Việc đóng gói rẻ hơn thành phẩm nhiều hơn,

do kết quả của việc tự động hoá, năng lượng hiệu quả hơn UHT là một phương pháp kinh tế đối với chế biến sữa bởi vì việc chia thành các phần nhỏ

có thể tạo một bán kính khoảng chia rộng hơn

Hạn chế chính của phương pháp UHT là giá cả và sự phức tạp của hệ thống do yêu cầu của vật liệu đóng gói để tiệt trùng Sự kết hợp giữa các ống nối với bể chứa, sự duy trì không khí tiệt trùng và bề mặt của các máy đóng hộp, và yêu cầu trình độ kỹ năng trong chế biến và bảo quản cao hơn

Để làm tăng nhiệt độ tới một nhiệt độ cho trước Tỷ lệ vi sinh vật bị phá huỷ tăng rất nhanh so với tỷ lệ phân huỷ dinh dưỡng và các chế độ cảm quan Việc tính toán thời gian chế biến thỉnh thoảng dựa trên số Enzyme bị phân huỷ bởi vì ở nhiệt độ vượt quá 132 – 1430c một số Enzyme có khả năng kháng nhiệt cao hơn so với các VSV, trái ngược với tiệt trùng trong các hộp chứa ở

đó hầu hết hiệu quả tiệt trùng xẩy ra ở cuối quá trình xử lý nhiệt và bắt đầu quá trình làm lạnh Quá trình chế biến nhiệt UHT nhanh chóng đạt tới nhiệt

độ tiệt trùng, các VSV bị tiêu diệt ở một nhiệt độ không đổi, giá trị tiệt trùng

được tính toán bằng việc nhân tỷ lệ tiệt trùng ở nhiệt độ cần giữ với thời gian

để đạt tới nhiệt độ cần thiết và thời gian làm mát là rất ngắn Hầu hết các trường hợp được xử lý an toàn Tiêu chuẩn đối với quá trình UHT là tương tự cho việc đóng hộp, điều này là tiêu chuẩn của quá trình tiệt trùng.[17]

Quá trình chế biến áp dụng thành công cho thực phẩm lỏng và thực phẩm được chia thành các phần nhỏ nhưng khó khăn với các miếng thực phẩm rắn lớn Các khó khăn chính là:

1 Các enzym hoạt động ở trung tâm của miếng thực phẩm và gây ra hiện tượng quá nhiệt đối với bề mặt vì thế kích cỡ các phần là có giới hạn

2 Sự dao động là rất cần để cải tiến tỷ lệ trao đổi nhiệt và giúp tăng thêm nhiệt độ phân phối, nhưng điều này gây nên sự nguy hiểm cho sản phẩm

3 Tới tận gần đây có một sự thiếu hụt về các trang thiết bị phù hợp cho qúa trình chế biến và đóng hộp

4 Việc chế biến các sản phẩm rắn gặp khó khăn nếu trang thiết bị có ít máng (ống) lưu giữ

Trong yếu tố thứ (4) điều này gây ra khó điều chỉnh và làm thời gian giữ nhiệt vượt quá dài và những biến động tương ứng với của khối rắn trong thực phẩm đ8 trút vào hộp

1.3.4 Phương pháp thanh trùng bằng chiếu xạ

Phương pháp này sử dụng các tia chiếu xạ như: tia X, tia gamma, tia tử ngoại,… Phương pháp có khả năng tiêu diệt được hầu hết các loại vi sinh vật, các nha bào có trong sản phẩm Thanh trùng bằng phương pháp này cho chất lượng sản phẩm rất tốt, nó không làm thay đổi các giá trị của sản phẩm như: giá trị cảm quan, thành phần hoá học Đây là một trong những phương pháp thanh trùng tiên tiến nhất hiện nay và trong tương lai không xa phương pháp này sẽ được sử dụng phổ biến.[15]

1.4 Các vi sinh vật có hại trong thực phẩm

Vi sinh vật có hại trong thực phẩm được chia làm hai loại chính: Loại gây thối hỏng thực phẩm và loại gây bệnh cho người:[5]

1.4.1 Loại gây thối hỏng

Hầu hết sản phẩm nước mắm có nguồn gốc từ động vật là tôm, cá Trong quá trình lên men, khối cá lên men có rất nhiều vi sinh vật gây thối, có khả năng phân giải Protit gồm:

- Các loài vi khuẩn thuộc giống Bacillus như Bac.mycoides, Bac.histolicus, Bac.mesentericus, Bac Subtilis, Bac.cerues, Bac Megatherium, các loài vi khuẩn thuộc giống Pseudomonas như Ps.fluorescens, Ps.aeruginosa,

Ps.putrificans, các loài vi khuẩn giống Clostridium như Cl.welchii,

Cl.sporogens,…và các loài vi khuẩn khác như Proteus vulgaris,

Chromobacterium prodigiosum, E.coli,…

- Xạ khuẩn như: Str.griseus, Str.rimosus, Str.fradiae,…

- Các loài nấm mốc thuộc giống Aspergilus như: Asp.oryzae, Asp.flavus, Asp.terricola, Asp.niger, Asp.saitsi, Asp.awamori, Asp.alliaceur và một số loài nấm khác…

Các vi sinh vật trên có sẵn trên da cá, trong mang và trong ruột cá Tuy nhiên trong quá trình muối, chượp cá, do nồng độ muối cao và do điều kiện kỵ khí mà các loài nấm và xạ khuẩn không phát triển được và thường phát triển các loài vi khuẩn có khả năng chịu được nông độ muối cao và có khả năng sinh bào tử như các loài vi khuẩn thuộc giống Pseudomonas (Ps.fluorescens), Proteus.vulgaris, E.coli, các loài của Bacillus ( Bac.subtilis, Bac.ceureus,…)

1.4.2 Loại gây bệnh cho người

Những vi khuẩn khi nhiễm vào thực phẩm gây bệnh cho người khi ăn Chúng có hai loại như sau:

- Loại thứ nhất gây bệnh trực tiếp như: Salmonella, Campylobacter,…

- Loại thứ hai là những vi sinh vật tiết ra những chất độc trong thực phẩm, khi người tiêu dùng ăn vào sẽ mắc bệnh như: Staphylococusaureus và Clotridium và Botulium Thực phẩm lúc này là trung gian cho sự sinh trưởng và phát triển của mầm bệnh, các vi sinh vật này có khả năng chống chịu được nhiệt độ khá cao Các nha bào có thể sống sót ở nhiệt độ lớn hơn

1100C

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tiêu diệt vi sinh vật

Sự tiêu diệt vi sinh vật phụ thuộc vào các yếu tố sau:[18]

- Dạng và số lượng vi sinh vật có mặt

- Đặc tính vật lý hoá học của thực phẩm và vật liệu chứa đựng thực phẩm

- Thời gian xử lý thanh trùng

Khi số lượng vi sinh vật càng lớn, tính chịu nhiệt của chúng càng cao thì thời gian thanh trùng kéo dài Các yếu tố lý hoá đặc biệt là độ pH cũng có ảnh hưởng lớn tới khả năng tiêu diệt vi sinh vật

1.5 Phương pháp chiếu xạ thực phẩm và mục đích của nó

Phương pháp chiếu xạ thực phẩm (còn gọi là xử lý Ion hóa thực phẩm – Traitement Ionisantdes Aliment hoặc sự chiếu xạ - Irradiation) là phương pháp

xử lý thực phẩm bởi các tia Gamma được phát ra từ Cobalt 60 hoặc Césium 137, bởi chùm điện tử được tạo ra từ một máy gia tốc điện tử, hoặc bởi các tia X được tạo ra bởi sự biến đổi của một chùm điện tử Các bức xạ đó được thực phẩm hấp thu và tác động trực tiếp vào các quá trình hoá học, vật lý học và sinh học của thực phẩm dẫn đến gây chết các vi sinh vật và các sinh vật ký sinh, làm mất hoạt tính các Enzyme, ức chế sự sinh trưởng và nhiều hiệu quả khác [14] Vì vậy, phương pháp chiếu xạ được coi là một trong những phương pháp hữu hiệu để kéo dài tuổi thọ chất lượng của nông sản thực phẩm Phương pháp này còn có những

ưu điểm như nó cho những sản phẩm tươi, giữ nguyên mùi vị và chất dinh dưỡng (đối với nhiều loại thực phẩm) mà các phương pháp khác không có được Phương pháp chiếu xạ có thể sẽ thay thế phương pháp bảo quản lạnh (P Loaharanu I A.Brynjalfsson, Food Treservation Section, Joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food I Agricalture, International Atomic Energy Agency, Vienna, Antria).[15]

Mục đích của phương pháp chiếu xạ thực phẩm bao gồm:

-Tiêu diệt các vi sinh vật và sinh vật ký sinh (côn trùng,…) gây hư hỏng và gây độc có mặt trong nông sản thực phẩm

- ức chế hoặc làm hỏng các quá trình sinh lý của VSV

- Làm mất hoạt tính của Enzyme khi cần thiết

Dựa vào mục đích của việc xử lý mà người ta chọn liều chiếu xạ khác nhau để có hiệu quả cao cả về mặt kỹ thuật và kinh tế

1.6 Liều hấp thu áp dụng cho từng loại thực phẩm

Tuỳ thuộc vào mục đích của việc xử lý mà liều xạ được hấp thu của sản phẩm được chia làm 3 mức:[11]

* Liều thấp (Radurisation) < 1 kGy, có tác dụng làm giảm số lượng của mầm bệnh ở dạng dinh dưỡng (không ở dạng spore – nonsporule’s) và VSV hoại sinh Điều đó có tác dụng kéo dài thời gian bảo quản nông sản – thực phẩm Song với liều hấp thu này không có khả năng phá hủy các Enzyme và cũng không gây ra những biến đổi bởi Oxy trong không khí đối với sản phẩm Đôi khi người ta kết hợp xử lý liều xạ hấp thu ở mức thấp này với xử lý nhiệt và xử

lý lạnh để kéo dài tuổi thọ chất lượng của sản phẩm Người ta dùng liều xạ hấp thu này cho các thực phẩm tươi, rau quả, ngũ cốc và một số sản phẩm biển

* Liều trung bình (Radiersation) (1- 10 kGy), liều xạ này phá huỷ hết các vi sinh vật gây bệnh ở dạng dinh dưỡng cho phép kéo dài tuổi thọ chất lượng của sản phẩm Liều xử lý này còn gọi là Radiopasteurisation

* Liều cao (Radappertisation) (10 – 50 kGy) Liều hấp thu này có khả năng tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật kể cả những vi sinh vật chịu nhiệt nhất (Spore của Clostridium botulinum) và những vius gây bệnh Liều xử lý này còn được gọi là Radioste’rilisation

Với liều xử lý này cần chú ý:

- Sản phẩm cần được đóng gói để tránh sự lây nhiễm về sau và để tránh sự tiếp xúc giữa sản phẩm với Oxy của không khí (ngăn cản phản ứng Oxy hoá)

- Với liều xạ này làm mất hoạt tính của các Enzyme, có thể gây ra sự biến đổi

về mùi vị, màu sắc và kết cấu của sản phẩm Vì vậy, liều xạ này chỉ được áp dụng khi cần thiết

Một số tác giả khác, sự phân loại liều xạ hấp thu có thay đổi một chút (xem bảng 1.5).[10]

Các loại củ, Hạt ngũ cốc, hạt đậu, quả tươI và khô, thịt và

cá khô

Thịt lợn tươI, cá tươI,

thịt bò

Liều trung bình (1-10Kgy)

a Kéo dài tuổi thọ bảo

đông lạnh Nho (tăng năng suất nước ép)

Rau khô (giảm thời gian nấu)

Liều cao (10 – 50 KGy)

đ8 chế biến, thức ăn kiêng của bệnh viện

được vô trùng Các gia vị, các chế phẩm Enzyme…

1.7 Tình hình nghiên cứu và sử dụng thanh trùng bằng chiếu xạ trong và ngoài nước

1.7 1 Sự ra đời và phát triển của phương pháp chiếu xạ thực phẩm

Vào năm 1895 Komad Roentgen phát minh ra tia X, đến năm 1898 Reider chỉ ra rằng các tia X có khả năng giết chết các vi sinh vật, và đến năm 1904 một người Mỹ tên là Green chứng minh đặc tính tiệt trùng của Rradium

Sau đó người ta đ8 sử dụng những tia này để tiệt trùng cho các dụng cụ

y tế và bảo quản thực phẩm Vào khoảng năm 1930, Wust đ8 có giấy phép của chính phủ Pháp về việc bảo quản thực phẩm bằng phương pháp chiếu xạ nhờ bằng phát minh “thức ăn ở tất cả các thể loại được đóng gói trong hộp kim loại hàn kín và được đặt dưới tác dụng của tia Roentgen “cứng” với cường độ cao để tiêu diệt vi khuẩn”

Vào những năm 40, việc nghiên cứu về chiếu xạ thực phẩm được tăng cường Vào năm 1943, lần đầu tiên việc tiệt trùng bằng phương pháp chiếu xạ (Radiosterilisation) được tiến hành với một loại thịt băm (Hamburger) với tia

X bởi Proctor Nhưng m8i đến năm 1950 các nhà sinh học mới có các nguyên

tố đồng vị phóng xạ và các máy gia tốc điện tử được xây dựng do nhu cầu của vật lý hạt nhân

Trong khoảng từ 1945-1960, người ta đặt nhiều hy vọng to lớn vào phương pháp này Người ta hình dung rằng phương pháp này có thể thay thế cho tất cả các phương pháp bảo quản cổ điển (như phương pháp sấy, phương pháp xử lý lạnh, xử lý nhiệt,…) Rất nhiều cơ quan và tổ chức ở Mỹ (Massachusset Institure of Technology MIT, Electrorized Chemicals Corporation ADN Swift & Company, Atomic Energy Comission AEC,…) đ8 tiến hành những chương trình nghiên cứu lớn về lĩnh vực này Ngay trong quân đội của Mỹ cũng có chương trình nghiên cứu đó nhằm có được một loại

thịt hoàn toàn ổn định về chất lượng cao hơn loại thịt được bảo quản bằng phương pháp cổ điển và có thời gian bảo quản lâu dài hơn

Nhiều nước trên thế giới cũng dốc vào nghiên cứu trong lĩnh vực này: Nước Pháp và Anh năm 1950; Canada và Nhật Bản năm 1958; Liên Xô và Argentina năm 1957 và Israel năm 1960 Các nước này đều chú ý nghiên cứu

về việc xác định những điều kiện để áp dụng phương pháp xử lý này và những nguy hiểm có thể xảy ra

Từ năm 1960-1968 là thời kỳ những nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá độc tính của phương pháp

ở Mỹ, uỷ ban năng lượng nguyên tử AEC và một trung tâm nghiên cứu thuộc quân đội Mỹ ở Nabek thuộc thành phố Massachusset được thành lập vào năm 1963 tiến hành những chương trình nghiên cứu

Năm 1964, FAO (Food ADN Agricultural Organisation) và IAEA (International Atomic Energy Agency) có một chương trình nghiên cứu chung

và được phép trao đổi những thông tin có liên quan đến việc chiếu xạ nông sản thực phẩm Người ta đưa ra những nhận xét trái ngược nhau về độc tính của những sản phẩm được xử lý bằng phương pháp chiếu xạ Điều đó tạo ra sự lẫn lộn, mập mờ trong tinh thần công chúng và người tiêu thụ Ngày 23 tháng 10 năm 1968, tổ chức FDA (Food ADN Drugg Administration) của Mỹ đ8 rút lại giấy phép buôn bán thịt lợn hun khói được chiếu xạ đ8 cấp ngày 15 tháng 2 năm 1963

Hậu quả xấu của bom nguyên tử đ8 đưa đến những hình ảnh xấu của kỹ thuật này và tạo điều kiện cho những chương trình nghiên cứu sâu hơn Tổ chức FDA đ8 ngừng một cách đột ngột việc bành trướng kỹ thuật này Đến năm 1968 theo thống kê của cục thương mại Mỹ đ8 có 76 nước có chương trình nghiên cứu về chiếu xạ thực phẩm

Vào thời kỳ sau năm 1968, các công trình nghiên cứu sâu về hậu quả của những thực phẩm được chiếu xạ và hậu quả của các bức xạ đến khả năng gây ung thư và gây đột biến

Đầu năm 1971, 25 quốc gia đ8 xây dựng “Đề án quốc tế về chiếu xạ thực phẩm” (International Project in the Field of Food Irradiation – Project International en Matiere d’Irradiation des Aliments) ở Karlsrume dưới sự bảo trợ của OCDE, AIEA và OAA Đề án này đ8 nêu lên sự vắng mặt của độc tính trong những thực phẩm được chiếu xạ đối với người tiêu dùng Cuối cùng, vào năm 1980, một uỷ ban hỗn hợp các chuyên gia của FAO, OMS và AIEA đ8 kết luận rằng: Sự xử lý Ion hoá thực phẩm với liều trung bình 10 kGy(=1Mrad) không biểu hiện nguy hiểm cho người tiêu dùng Vì vậy, bắt

đầu từ năm 1980 người ta đ8 được phép chiếu xạ một số thực phẩm

Vào năm 1986, đ8 có một số giấy phép được cấp trên thế giới cho phép ứng dụng kỹ thuật này Sau đó, rất nhiều nước tiến hành chiếu xạ thực phẩm và

được người tiêu dùng chấp nhận ở Anh và Canada, người tiêu dùng đ8 làm quen

và tin tưởng vào những sản phẩm chiếu xạ ở Mỹ có khoảng 30 - 50% người tiêu dùng chấp nhận và mua những sản phẩm được chiếu xạ

Hiện nay trên thế giới có khoảng 30 nước có cơ sở chiếu xạ và có tới hàng trăm mục sản phẩm (bao gồm rau quả, thịt, bột, hành tỏi, các loại gia vị và các sản phẩm khô) được chiếu xạ Đồng thời FAO (Food and Agriculture Organization) và WHO (World Health Organization) đ8 công nhận phương pháp này và đ8 có những quy định cụ thể bằng văn bản để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thương mại đối với những sản phẩm được chiếu xạ giữa các quốc gia.[15]

1.7.2 Tình hình bảo quản nông sản bằng phương pháp chiếu xạ

Bảo quản nông sản bằng phương pháp chiếu xạ tuy chưa được phổ biến rộng r8i nhưng xu hướng của nó là đầy triển vọng vì nó cho những sản phẩm tươi, giữ nguyên mùi vị và chất dinh dưỡng mà các phương pháp khác không

thể có được Nhiều nhà khoa học cho rằng phương pháp chiếu xạ là một thử thách đối với bảo quản lạnh

Những nghiên cứu về khả năng ứng dụng của các tia bức xạ trong bảo quản đ8 có gần 50 năm nay nhưng ở thời gian đầu không được triển khai trong thương mại do nguồn phát ra các tia bức xạ đắt và hiếm Một phần do người tiêu dùng cho rằng ăn thực phẩm bảo quản bằng chiếu xạ sẽ nhiễm chất phóng xạ Nhưng đến năm 1991 đ8 có 37 nước trên thế giới cho phép chiếu xạ trong khoảng 40 loại thực phẩm như: các loại hạt, gia vị, rau, củ tươi… Trong đó 24 nước đ8 thương mại hoá phương pháp ứng dụng này như: Mỹ, Liên Xô (cũ), Anh, Canada, Pháp, Nhật Bản, ấn Độ,… Năm 1989 Bộ Y tế Việt Nam đ8 cho phép tiêu thu 7 loại thực phẩm chiếu xạ là: khoai tây, tỏi, hành tây, hạt ngô, cá khô, đậu xanh và bột ớt Ngoài 7 loại thực phẩm trên hiện nay Bộ Y tế cho phép Bệnh Viện Dịch tế Trung ương sử dụng thiết bị thanh trùng bằng tia cực tím vào việc thanh trùng nước

Hội nghị quốc tế tại Gơnevơ 1980 do tổ chức FAO, tổ chức Y tế Quốc tế (WHO) và tổ chức năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đ8 kết luận về tính không độc hại của sản phẩm chiếu xạ, có khi còn khử được một số chất độc hại như khử Solamin trong lớp vỏ củ khoai tây.[14]

Theo tính toán thì việc sử dụng các chất chiếu xạ thường để chống sự nẩy mầm hay để tăng cường thời gian bảo quản cho nhiều loại thực phẩm khác nhau do tính chất sát trùng của bề mặt, tiêu diệt các vi sinh vật

Tia bức xạ có thể làm mất khả năng tích tụ ATP, thậm chí phá vỡ liên kết ATP, giảm hoạt động của các enzin tổng hợp ARN và ADN, là những yếu tố sinh năng lượng và nhân tố sinh sản trong phát triển tế bào

Tác dụng tiêu diệt vi sinh vật của tia bức xạ không xảy ra ngay lúc chiếu

mà sau vài giờ đến vài ngày, nhưng đối với sâu mọt lại xảy ra ngay khi chiếu xạ, tuy vẫn tiếp tục diễn ra trong thời gian tiếp theo Tác dụng này càng mạnh

khi có oxy và độ ẩm cao Nhiệt độ tăng làm giảm tính bền của bức xạ vì khi ấy tốc độ hình thành các ion và các phản ứng hoá học xảy ra mạnh

Một số thành phần có tính bảo vệ vi sinh vật khi bị chiếu xạ là xistin (có khả năng tạo liên kết với nhóm - OOH sinh ra), các liên kết chứa sunfit-xisteamin (tạo liên kết bền với ADN, liên kết với oxy) , các axit hữu cơ, đường

và etanol

Từ những cơ sở khoa học trên, có thể thấy rằng phương pháp thanh trùng

vi sinh vật bằng tia cực tím là một phương pháp đơn giản, có hiệu quả và không gây ảnh hưởng đến môi trường cũng như sức khỏe con người Chính vì vậy, chúng tôi đ8 tiến hành nghiên cứu, thử nghiệm áp dụng cho việc thanh trùng nước mắm bằng tia cực tím

1.8 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

1.8.1 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số tới quá trình thanh trùng nước mắm bằng tia cực tím nhằm làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo thiết bị thanh trùng bằng tia cực tím Đồng thời xác định được các thông số tối ưu (cường độ chiếu xạ, thời gian xử lý, độ mặn của sản phẩm) cho quá trình thanh trùng nước mắm

1.8.2 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến thành phần hóa học và tính chất vật lý của sản phẩm thanh trùng

- Nghiên cứu, đánh giá khả năng tiêu diệt VSV của tia cực tím

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của cường độ chiếu xạ, thời gian xử lý, độ mặn của sản phẩm tới chất lượng của sản phẩm và thời gian bảo quản

B

V

2 đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Trong quy trình chế biến nước mắm thì khâu thanh trùng là một khâu khá quan trọng vì nó làm tăng chất lượng của sản phẩm, tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm

E - Nguồn điện cung cấp cho đèn Cấu tạo của bộ phận thanh trùng:

1- Đèn phát tia cực tím 4- Đệm cao su

2- ống thuỷ tinh thạch anh 5- Nắp

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố

Trong quá trình thanh trùng bằng tia cực tím có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng

đến kết quả thanh trùng như: Thời gian thanh trùng, vận tốc chất lỏng chảy qua thiết bị chiếu xạ, nồng độ muối của nguyên liệu, công suất nguồn phát chiếu xạ, kích thước ống dẫn chất lỏng,… Trong các yếu tố trên thì: Vận tốc chất

lỏng, nồng độ muối của nguyên liệu, công suất nguồn phát chiếu xạ có tính chất quyết định đến khả năng tiêu diệt vi sinh vật, cũng như quết định đến khả năng thanh trùng Do đó ta khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố trên

Nguyên tắc của phương pháp đơn yếu tố là khảo sát từng yếu tố một Khi

ta xét yếu tố nào thì cho yếu tố đó thay đổi còn các yếu tố khác cố định

a) Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Để gia công và xử lý các số liệu thực nghiệm chúng tôi dùng phương pháp thống kê toán học Sau n lần lặp ta được các giá trị đo đạc xi (i = 1 n), giá trị trung bình của các phép đo được tính theo công thức:[8]

i i

b) Phương pháp gia công số liệu thực nghiệm [8]

Trong nghiên cứu thực nghiệm máy, các kết quả đo đạc thường là các đại lượng ngẫu nhiên, xác suất tin cậy thường dùng trong khoảng 0,7ữ0,9 Xác suất tin cậy của dụng cụ đo trong khoảng 0,95ữ0,99 Vì vậy để đảm bảo độ tin cậy, các thí nghiệm cần lặp lại ít nhất 3 lần Để gia công số liệu ta dùng các qui tắc của lý thuyết xác suất và thống kê toán học

Sau khi thí nghiệm, xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới các thông số mục tiêu và tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm để chứng tỏ thực sự các ảnh hưởng khác đối với thông số nghiên cứu là không đáng kể hoặc không có Thuật toán của phân tích phương sai như sau:

- Để xác định độ tin cậy cần phải tính phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm

- Phương sai yếu tố là tổng bình phương sai lệch ở từng thí nghiệm giữa giá trị trung bình của tổng thể Y của các hàm mục tiêu với giá trị trung bình của hàm đó ứng với mỗi mức của từng yếu tố xi (ký hiệu Y.j)

Phương sai yếu tố được xác định theo công thức:

1

) (

1 2

k

j j

k-1 là bậc tự do

Phương sai thí nghiệm là tổng bình phương các sai lệch giữa các giá trị trung bình Y.j ứng với mỗi mức của yếu tố xi với giá trị Yij ứng với mỗi lần đo lặp lại với mỗi mức của yếu tố

Phương sai thí nghiệm được xác định công thức:

k N

Y Y S

n

i k

j

j ij tn

) (

(2-5) N-k là bậc tự do

Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỷ số:

2 2

tn

yt S

α tra bảng, với α=0,05; f1=k-1; f2=N-k Nếu F> Fb

2

1 , ,f f

α thì yếu tố đó có ảnh hưởng đến thông số mục tiêu và không ảnh hưởng trong trường hợp ngược lại

Để đánh giá tính thuần nhất của phương sai ta phải tính phương sai thí nghiệm ngẫu nhiên đối với mỗi mức biến thiên của yếu tố xi (ký hiệu S2

j )

1

) (

1

2 2

n

i

j ij

Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tỷ số:

=

j j

j

S

S G

1 2

α với α=0,05; f1=n-1; f2=k

Nếu G<G2

2

1 , , f f

α các phương sai được coi là đồng nhất, không có phương sai nào vượt nhiều so với phương sai khác Kết quả đo đạc đảm bảo độ tin cậy

Các số liệu đo đạc thực nghiệm đều được gia công theo phương pháp trên Phương pháp nghiên cứu đơn yếu tố giúp ta nghiên cứu ảnh hưởng của từng yếu tố vào tới các thông số ra, qua đó tìm được mức biến thiên, khoảng biến thiên và khoảng nghiên cứu thích hợp của từng yếu tố, làm cơ sở cho phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố

2.2 2 Phương pháp thực nghiệm đo đạc

a) Phương pháp xác định mức tiêu thụ điện năng riêng

Mức tiêu thụ điện năng riêng Nr được xác định bằng phương pháp đo

điện thông dụng : dùng công tơ điện để đo điện năng trong mỗi lần thí nghiệm Oát kế để xác định công suất cần thiết, các đồng hồ điện: Vôn kế,

Ăm pe kế, Cosϕ kế, để xác định điện áp U và dòng điện I và hệ số cosϕ Các chỉ số này cho phép kiểm tra điện áp, tính toán công suất và điện năng, kiểm tra đối chiếu với chỉ số của oát kế và công tơ điện

Để tăng độ chính xác trên đĩa công tơ điện chúng tôi chia đĩa của công tơ ra làm 8 khoảng nhỏ, do hệ số đo của công tơ là k = 240 vòng/kwh nên mỗi

khoảng có giá trị tương ứng là

240

* 8

1

(kwh)

Như vậy sau mỗi thí nghiệm các giá trị trung bình của các mức tiêu thụ

điện năng riêng mà chúng tôi đo được có sai số rất bé đảm bảo độ tin cậy

Dùng đồng hồ bấm giây để xác định thời gian t (giờ) cho mỗi lần thí

nghiệm ứng với thời gian t đó lấy được khối lượng sản phẩm q (m3/h) và đếm

103

= (kwh/m3) b) Phương pháp xác định độ mặn

Độ mặn của nước mắm được xác định bằng tỷ trọng kế (Boume) và đơn

vị tính là Be (1 Be = 12 - 13 gam muối/lít nước mắm).[3]

Thả Boume vào thùng nước mắm, đợi cho đến khi mặt nước ổn định ta

đọc giá trị trên Boume tại vị trí mặt nước Độ mặn của nước mắm chính là giá trị tương ứng trên Boume

c) Phương pháp xác định thời gian bảo quản

Thời gian bảo quản τ được xác định bằng cách phân tích mẫu Nước mắm sau khi xử lý được đưa đi bảo quản trong một thời gian nhất định Sau đó được

đưa đi kiểm tra lượng vi khuẩn có trong 1ml nước mắm và so sánh đối chứng với

số vi sinh vật tối đa cho phép theo tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm của Bộ Y tế (phụ lục 4) Khi lượng vi khuẩn trong sản phẩm > 104 bào tử/ml thì sản phẩm đó không đảm bảo vệ sinh thực phẩm.[11]

3 cơ sở lý thuyết của quá trình thanh trùng nước mắm bằng tia cực tím

Hình 3.1 Sự chuyển mức năng lượng điện tử và các quá trình quang lý Phân tử chất huỳnh quang sau khi hấp thụ năng lượng chuyển sang trạng thái kích thích: Dù là trạng thái kích thích S2* hoặc S1*, cuối cùng đều chuyển

về mức năng lượng dao động thấp nhất ở trạng thái S0 Tuy nhiên, trước đó còn có các quá trình chuyển những mức năng lượng dao động cao trong mỗi trạng thái điện tử xuống mức dao động thấp nhất thoả m8n quy luật phân bố Bôn-xơ-man ( Boltzman ) ( hình 3.1).[15]

S/ d vào P/ứ quang hoá

> 10-12s-1

> 10-12s-1

1015-1016s-1

106-10-9s-1

Các quá trình chuyển mức năng lượng nói trên xảy ra rất nhanh trong khoảng từ 10-8 ữ 10-9s, năng lượng dư trong các bước chuyển đó sẽ chuyển thành nhiệt làm nóng môi trường Từ mức S1* có thể xảy ra các quá trình quang lý cạnh tranh lẫn nhau và cuối cùng dẫn đến sự khử hoạt tính của phân

tử kích thích

* Từ mức S1* :

- Xảy ra bước chuyển bức xạ S1*

S0, năng lượng dư chuyển thành nhiệt năng

- Chuyển sang mức kích thích Triplet

- Dẫn truyền năng lượng sang các phân tử khác

- Năng lượng kích thích được sử dụng vào các phản ứng quang hoá

- Xảy ra bước chuyển bức xạ S1* S0 năng lượng dư chuyển thành năng lượng dư huỳnh quang

3.1.1 Hiện tượng huỳng quang

Hiện tượng huỳnh quang ở các vật có nhiệt độ bình thường hoặc thấp, khác với bức xạ nhiệt, muốn vật phát bức xạ nhiệt có cùng bước sóng (λ) trong vùng trông thấy như bức xạ huỳnh quang ta phải đốt nóng vật lên nhiệt

độ rất cao ( hàng nghìn độ ), bởi vậy sự huỳnh quang còn gọi là sự phát ánh sáng lạnh

ánh sáng huỳnh quang cũng phân biệt với ánh sáng tán xạ, phản xạ trên cây Các loại ánh sáng này sẽ tắt ngay khi cắt nguồn kích thích vật Trái lại

ánh sáng huỳnh quang còn kéo dài một khoảng thời gian ít nhất là 10-10s Trên cơ sở vừa phân tích, Vavilôp đ8 đi đến định nghĩa như sau: Huỳnh quang là hiện tượng phát bức xạ còn dư so với bức xạ nhiệt của vật trong cùng điều kiện về bước sóng và bức xạ còn dư này có thời gian kéo dài trong khoảng 10-10s hoặc lâu hơn