QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG, TIỆT TRÙNG

- Là quá trình nhằm tiêu diệt tất cả các loại vi sinh vật vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, kể cả dạng bào tử của chúng trong thực phẩm - Chế biến nhiệt ở nhiệt độ cao: > 100°C, với thời gian

CHƯƠNG 5 QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG, TIỆT TRÙNG

THANH TRÙNG (Pasteurization)

- Là 1 quá trình sử dụng nhiệt nhằm loại trừ các vi sinh vật gây bệnh và các yếu tố gây hư hỏng thực phẩm nhằm đảm bảo sự an toàn và kéo dài thời hạn bảo quản cho thực phẩm

- Chế biến nhiệt ở điều kiện nhẹ nhàng: 60 – 100°C, với thời gian xử lý nhiệt khác nhau

Ví dụ: thanh trùng sữa, nước quả

- Kéo dài thời hạn bảo quản của sản phẩm từ vài ngày tới vài tuần

- Ít ảnh hưởng tới thành phần dinh dưỡng và tính chất cảm quan của thực

phẩm

- Là quá trình nhằm tiêu diệt tất cả các loại vi sinh vật (vi khuẩn, nấm

men, nấm mốc), kể cả dạng bào tử của chúng trong thực phẩm

- Chế biến nhiệt ở nhiệt độ cao: > 100°C, với thời gian xử lý nhiệt

khác nhau

Ví dụ: tiệt trùng các thực phẩm đóng hộp (= thanh trùng đồ hộp)

- Tiệt trùng thương phẩm (commercial sterilization) hay tiệt trùng

công nghiệp = không nhất thiết phải tiệt trùng tuyệt đối

- Sản phẩm sau tiệt trùng có thể để ở điều kiện nhiệt độ thường

trong vài tháng đến vài năm

CHẾ ĐỘ THANH TRÙNG

Hai thông số cơ bản: thời gian thanh trùng & nhiệt độ thanh trùng

Hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật phụ thuộc vào sự kết hợp của cả hai thông số này

Các yếu tố chính ảnh hưởng tới nhiệt độ và thời gian thanh trùng:

A: thời gian nâng nhiệt (phút)

B: thời gian giữ nhiệt (phút)

C: thời gian hạ nhiệt (phút)

T: nhiệt độ thanh trùng (°C)

P: áp suất đối kháng (atm)

TM: nhiệt độ của chất tải nhiệt

ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN: GIÁ TRỊ D

Trong suốt quá trình chế biến nhiệt, số lượng vi sinh vật có mặt trong thực phẩm (như

E.coli, Salmonella, hay Listeria monocytogenes) sẽ giảm theo mô hình giống như trong

Hình 5.2

Hình 5.2 Đường cong sống sót của một lượng

vi sinh vật

Vận tốc tiêu diệt vi sinh vật

tuân theo quy luật toán

Nếu đường cong sống sót của vi sinh vật được biểu diễn trên hệ tọa độ bán

logarit (trục tung với các giá trị và logarit của số lượng vi sinh vật; trục

hoành vẫn là trục thời gian)  đường thẳng

Hình 5.3 Đường thẳng biểu thị số vi

sinh vật sống sót trên hệ tọa

độ bán logarit

Biến đổi và tích phân phương trình (5.1), ta có:

t : thời gian tiêu diệt vi sinh vật từ số lượng ban đầu N0 xuống còn N

ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN: GIÁ TRỊ D

Khi biểu diễn phương trình (5.3) trên trục tọa độ bán logarit, ta có đường thẳng với

(5.4)

(5.5)

Hình 5.4 Đồ thị biểu diễn số lượng vi sinh

vật sống sót trong thời gian gia nhiệt tại một nhiệt độ xác định không đổi

Giá trị D = thời gian cần thiết để tiêu diệt 90% lượng vi sinh vật ban đầu

= thời gian ứng với 1 chu kz logarit trên trục biểu diễn số lượng vi sinh vật = thời

gian để số lượng vi sinh vật giảm xuống 10 lần = thời gian tiêu diệt thập phân

- Đường cong sống sót của vi sinh vật ở dạng logarit:

>> Số lượng vi sinh vật trong nguyên liệu ban đầu càng lớn, thời gian

cần thiết để tiêu diệt vi sinh vật tới 1 số lượng nhất định càng dài

>> Về mặt lý thuyết thì việc tiêu diệt tất cả vi sinh vật chỉ có thể đạt

được sau thời gian gia nhiệt vô hạn

- Khái niệm tiệt trùng thương phẩm: Trong sản phẩm không được tồn

tại các vi sinh vật gây hư hỏng hay tạo ra các độc tố, có thể còn sống sót

các vi sinh vật không có khả năng phát triển và gây hư hỏng thực phẩm

ở điều kiện bảo quản bình thường

Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hằng số tốc độ trong động học hóa học được biểu diễn

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ: GIÁ TRỊ Z

Phương trình (5.10) được biểu diễn

trên đồ thị với trục tung là ln k, trục

hoành là 1/TA , khi đó độ dốc của

đường thẳng là Ea/Rg (Hình 5.5)

Hình 5.6 Đồ thị logarit của giá trị D theo nhiêt độ, dùng để

Hình 5.5 Đồ thị Arrhenius của hằng số tốc độ (k)

với nghịch đảo của nhiệt độ tuyệt đối

Hằng số chịu nhiệt z = sự tăng

nhiệt độ cần thiết để làm giảm

90% giá trị D

Hằng số chịu nhiệt z : mô tả ảnh

hưởng của nhiệt độ tới thời gian

D

13

Theo định nghĩa, hằng số z được xác định như sau:

Thời gian chết do nhiệt F = tổng thời gian cần thiết để thực hiện sự tiêu diệt làm

giảm số lượng vi sinh vật (cả ở ở dạng tế bào sinh dưỡng và dạng bào tử)

Giá trị này được biểu diễn theo tích số của giá trị D

Ví dụ:

Sự giảm 99,99% số lượng vi sinh vật tương đương với sự giảm 4 lần chu kz logarit

>> F = 4D

Thời gian chết do nhiệt điển hình thường gặp trong chế biến thực phẩm là F = 12D,

với giá trị D của loài Clostridium botulinum

F thường được biểu diễn như sau: Fz

THỜI GIAN CHẾT DO NHIỆT F

Dựa vào mối quan hệ giữa F và D, phương trình (5.11) được biến đổi thành:

F : thời gian chết do nhiệt tại nhiệt độ T bất kz

FR : thời gian chết do nhiệt tại nhiệt độ tham chiếuTR , đã biết

Phương trình (5.14): tỷ lệ của thời gian chết do nhiệt tại nhiệt độ T trên thời

gian chết do nhiệt tại nhiệt độ tham chiếu TR

= tốc độ gây chết (lethal rate, LR)

Xem Hình 5.7

(5.15)

Hình 5.7 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ gây chết (LR)

với thời gian chế biến nhiệt

Diện tích phía dưới đường cong tốc

độ gây chết được gọi là thời gian

gây chết (L):

Thời gian gây chết = sự ảnh

hưởng kết hợp của thời gian và

nhiệt độ lên số lượng vi sinh vật

Thông thường, L được coi như F: ảnh hưởng của

quá trình chế biến nhiệt với 1 profile nhiệt độ và

thời gian xác định

KHẢ NĂNG HƯ HỎNG (Spoilage probability)

Khả năng hư hỏng được dùng để ước tính số đồ hộp hư hỏng trong tổng số đồ hộp

Do mục đích của quá trình là khả năng chỉ có 1 vi sinh vật sống sót trong tất cả các đồ hộp:

Phương trình (5.20) :

1/r : 1 hộp bị hư hỏng trong tổng số r hộp

Có thể được sử dụng để tính thời gian chết do nhiệt F

Nhiệt độ tại khu vực tăng nhiệt chậm nhất của 1 thực phẩm lỏng trong đồ hộp đo được như sau:

Quá trình xử lý nhiệt này được áp dụng cho vi sinh vật có giá trị D121 = 1,1 phút và z = 11°C Hãy tính thời gian gây chết F121 cho quá trình chế biến nhiệt này

Thời gian (phút)

THIẾT BỊ

HỆ THỐNG TIỆT TRÙNG

Hệ thống tiệt trùng gián đoạn:

Hình 5.8 Hệ thống tiệt trùng gián đoạn

HỆ THỐNG TIỆT TRÙNG

Hệ thống tiệt trùng gián đoạn:

+ Thân hình trụ đặt nằm ngang; đáy và nắp hình chỏm cầu

+ Nắp có các chốt ghép chặt với thân thiết bị

+ Bên trong thân thiết bị có các đường ray để đẩy các xe đựng

đồ hộp

+ Có các đường ống dẫn hơi nóng, nước nóng; ống xả nước ngưng và các van …