Cẩm nang chất lượng về xử lý nhiệt và đóng gói vô trùng sản phẩm có hạn dùng dài bernhard von bockelmann

Cuồn sách này trình bày một cách hệ thong về các nguyên lý hoạt động và cách thức tiêu diệt các hệ vi sinh vật có trong thực phàm hằng nhiệt độ siêu cao và thời gian cực ngắn tiệt trừng

CÔNG TY TETRA PAK VIỆT NAM Tác giả: TS Bernhard von Bockelmann

TS Irene von Bockelmann Nhóm dịch giả: Vũ Thu Trang, Nguyễn Long Duy

CÔNG TY TETRA PAK VIỆT NAM Tác giả: TS Bernhard von Bockelmann

TS Irene von Bockelmann Nhóm dịch giả: Vũ Thu Trang, Nguyễn Long Duy

CÔNG TY TETRA PAK VIỆT NAM

CẨM NANG Chất lượng về xử lý nhiệt và đóng gói vô trùng

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

Địa chỉ: 70 Trần Hưng Đạo - Quận Hoàn Kiếm - TP Hà Nội

ĐT: 04 3942 2443; Fax: 04 3822 0658

Website: h ttp ://w w w nxbkhkt.com vn Email: nxbkhkt@ hn.vnn.vn

CHI NHÁNH NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

Địa chỉ: 28 Đồng Khởi - Quận 1 - TP Hồ Chí Minh

ĐT: 08 3822 5062

Đ Ơ N V Ị LIÊN KẾT - CÔNG TY TETRA PAK VIỆT N A M

Địa chỉ: Lầu 14, M etropolitan Building, số 235 Đồng Khởi - Quận 1 - TP Hồ Chí Minh

In 5.000 bản, khổ A4, tại Công ty cố phần in Gia Định

Địa chỉ: 9D Nơ Trang Long - Phường 7 -Q uận Bình Thạnh -TP.HỒ Chí Minh

LỜI NÓI ĐẦU

Mục đích của cuôn sách này là giới thiệu một sô kiến thức đã thu thập từ thực tê nhiêu năm qua trong công tác kiêm soat chất lượng và đám bao chát lượng cho các sán phãm có hạn dùng dùi Chúng tỏi nhận thây có nhiêu yêu tô khác nhau như tiêu chuân cua nguyên vật liệu, thiết

bị sư dụng, công đoạn sán xuất, quy trình vận hành, cách lap đặt dãv chuyên sán xuât đêu anh hương đên chát lượng sán phàm Vì vậy, sự hiêu bìêt thâu đáo vê những yêu tô này là rát cân thiết đê có thê sán xuất một sàn phâm có chát lượng cao Trong cuốn sách, nhỏm tác già đã co gang giới thiệu các kiên thức một cách dê hiéu, chù yếu tập trung vào các khía cạnh vi sinh Khái niệm HACCP (QACP) đã được sử dụng như một

mỏ hình cho công túc kiêm soát quá trình san xuất.

Các san phâm tiệt trùng UHT và đóng gói vô trừng trên thế giới đă được sản xuất với số lượng lớn trong thời gian tương đoi dài Nhưng tỏi nay, các tài liệu săn có chi chủ yếu tập trung đề cập một sổ khía cạnh cụ thẻ nào đỏ của sán phàm và các đặc tính của thiết bị, cũng như công nghệ có liên quan Dưcrng như còn thiếu một tài liệu trình bày một cách

tông quát hơn về các van đề này Nhỏm tác giả hy vọng cuốn sách “Cấm nung chất lượng vê xử lý nhiệt và đóng gỏi vô trùng - Sản phấm có hạn dùng dài" sẽ giúp thu hẹp khoang cách đó.

Trong quá trình biên soạn, chúng tỏi dã tham kháo phần lớn các tài liệu đa củ từ trước đủv cũng như sử dụng những dữ liệu mới Thêm vào

dỏ, chúng tôi đưa vào trong cuốn sách những kinh nghiệm thực tiền được tích lũy trong suôt 25 năm hoạt động trong lĩnh vực này.

Sách đẽ cập đên nhiêu chủ đê khác nhau, được sắp xếp thành từng chương riêng biệt Điều này có thê dẫn đến một sổ nội dung được nhắc lọi, giai thích hay làm rồ hơn Nhóm tác gia mong rang cuốn sách sẽ phục vụ cho việc nâng cao hiên biết của bạn đọc về công nghệ sản xuất các sán phàm có hạn dùng dcú với chat lượng cao.

Cuỏi cùng, chúng tôi xin bày tỏ sự cảm ơn đên các chuyên gia cùa Tập đoàn Tetra Pak đã giúp đỡ trong công tác chuân bị sách và đóng góp những ỳ kiên hêt sức giá trị về nội dung cùa cuốn sách Đặc biệt xin cam ơn ông Gõsta Odelberg, Giám đốc vùng phụ trách mang Tư vấn đám bao chất lượng (FiSQA) và TS Charles Sizer.

Ảkarp, tháng 8/1998

TS Bernhard von Bockelmann TS Irene von Bockelmann

LỜI G IỚ I T H IỆ U

Câm nang chát lượng vê xử lý nhiệt và đỏng gói vô trùng đôi với các sán phàm thực phàm có hạn dùng dài là một tài liệu học thuật và thực hành có giả trị trong việc phô cập kiến thức, thiết

kê san phâm , vận hành sản xuât cũng như đàm hảo chát lượng san phàm thực phàm.

Cóng nghẹ UHT ra đời và đã dược ừng dụng từ gần 100 năm nay, nhưng vần còn tồn tại như một trong những quá trình cơ ban nhắt trong toàn hộ các dây chuyền sản xuất các loại thực phàm /óng vô trừng, chú yếu là sữa và các loại nước trái cây.

Cuồn sách này trình bày một cách hệ thong về các nguyên lý hoạt động và cách thức tiêu diệt các hệ vi sinh vật có trong thực phàm hằng nhiệt độ siêu cao và thời gian cực ngắn (tiệt trừng sán phàm); nguyên lý hoạt động cua thiét bị chiết rót vô trùng, tiệt trùng bao bì bằng nhiệt và H2O2Ỉ nguyên ly tiệt trung thiết bị chế bién và tiệt trùng thiết bị chiết rót; nguyên lý vệ sinh thiết bị bàng dòng hóa chát vệ sinh tuần hoàn; vật liệu bao bì phức họp của Tetra Pak (chương 1-5).

Đê thực hiện các nguyên lý đó, phái sử dụng các thiết bị, dây chuyền san xuất phù hợp (chương 7), bao gôm cá môi trường sán xuât tốt như không gian nhà xưởng (chương 8).

Muôn đám bảo được chát lượng sán phâm thực phàm trong quá trình sản xuất chế biến, bao gôm ca các quá trình xử lý nhiệt, cần thiết thực hiện một hệ thống kiêm soát chất lượng (QC), hệ thống đám bao chất lượng (QA) và phân tích mối nguy và các diêm kiểm soát tói hạn (HACCP) Các nội dung này được giới thiệu một cách tông quát cho người quan lý san xuất thực phàm, trong dó có các sán phùm được sán xuất theo công nghệ UHT (chương 9-10) Cách điều tra nguyên nhân gây hư hong sán phàm do vi sinh một cách hệ thống cũng được đề cập trong sách nùv (chương I ì).

Mơ rộng các kiên thức và kinh nghiệm sư dụng UHT trong công nghệ ché biến sữa là các quy trình công nghệ sán xuảt các sán phàm thực phàm có độ axit thấp (chương 12), các sản phàm axit hóa (chương 13) và các san phàm có độ axit cao (chương 14) cũng như các san phảm chế biên có giá trị cao như các loại nước trái cây (chương 15) và các sàn phàm chế biến từ đậu nành (chương 16).

Nội dung cuôn sách phong phú, được trình bày dưới dạng cảm nang nên dề tra cứu Các sơ

đô, mô hình dược đơn gián hóa Các báng sô liệu dân chứng dược chọn lọc Các thuật ngừ được phô cập hóa.

Vì vậy cuỏn sách sẽ được người đọc đón nhận, nhắt là các cán bộ nghiên cứu và vận hành quan lý sàn xuảt các sán phâm thực phâm nói chung, đặc biệt trong sản xuất các thực phâm dạng long, vô trũng, có sử dụng công nghệ UHT và công nghệ chiết rót vô trùng.

Tập đoàn Tetra Pak toàn câu và Công tv Tetra Pak Việt Nam đã lựa chọn cuốn sách này làm cám nang đê dào tạo những người có liên quan đên công tác vận hành thiêt bị, bào dưỡng thiết

bị, kiêm tra chát lượng và dam bao chát lượng cho các dây chuyền sản xuất thực phàm dạng lóng, vô trừng ờ những nhà máy có sử dụng thiết bị và công nghệ cùa Tetra Pak, nhằm giúp những nhò máy này dam báo chất lượng, uy tín và thương hiệu của sàn phâm của họ Đó là những lợi ích thiêt thực cua nhà sản xuảt, cùng như đáp ứng được sự quan tâm về chất lượng,

sự an toàn và giá trị dinh dưỡng cùa người tiêu dùng.

GS TSKH Lưu Duẩn

Phó Chủ tịch Hội Khoa học và Công nghệ lương thực, thực phâm Việt Nam

Muc luc

Tóm tãt

2 Các hệ thống UHT gián tiếp 4

3 Hệ thống tiệt trùng UHT trực tiếp 5

3 Dư lượng hydro peroxid 22

4 Hydro peroxid trong môi trường 23

2 Tương tác giữa sán phâm và bao bì 25

3 Các khía cạnh vi sinh 29

6 ủ ng dụng vi sinh trong công nghệ tiệt trùng U H T

và công nghệ đóng gói vô trùng 31

3 Làm sạch tại chồ (C1P) 44

B Vệ sinh nhà xương 49

1 Vệ sinh bên ngoài 49

2 Vệ sinh bên trong 50

6 Kiêm soát vệ sinh 69

10 Đảm bảo chất luọng (Q A) và HACCP 71

3 Tiêu chuẩn ISO 9000 115

4 Đề xuất ké hoạch áp dụng hệ thống ISO 9000116

1 Giới thiệu chung 175

2 San xuất sừa chua 176

14 Sản phẩm có độ axỉt cao có hạn dùng dàỉ 179

1 Giới thiệu chung 179

2 V i sinh vật trong thực phâm có độ axit cao

3 Vi sinh vật trong đường và các loại xi rô 1 81

4 Nước đê hoàn nguyên 182

5 Các yếu tố ảnh hưởng đen hạn sư dụng 183

6 Nước quả và phụ phẩm 183

7 Tiêu chuân necta trái cây 188

15 Quá trình chế biến và thành phần nuóc quả 191

1 Giới thiệu chung 191

4 San phâm từ cà chua 199

5 Nước quả nam việt quất 201

6 Nước quá dâu tây, phúc bồn tử, mâm xôi đen201

3 Cải thiện chât lượng 212

4 Các phương pháp vô hoạt yêu tố “ phàn'’

dinh dường (chất kìm hãm trypsin) 21 3

Mồ đẩu

San phàm tiệt trùng đã có mặt trên thị trường trong một thời gian dài Cồng

nghệ tiệt trùng UHT (xử lý nhiệt độ cực cao ultra high temperature) trực tiêp đã

được giới thiệu vào đâu thê kv 20 Vào thời diêm đó, công nghệ này chi được sử

dụng như một quá trình tiền xư lý cho các san phàm được rót và đóng lon,

chuân bị cho công đoạn hâp tiệt trùng tiêp theo Các sản phâm tiệt trùng UHT

và dỏng gói vô trùng lân đâu tiên được giới thiệu tại một triẻn lãm nông nghiệp

ư London vào giữa nhừng năm 1920

Lúc đó, san phàm (sừa) chưa được thương mại hóa thành công Vào đâu

những năm 1930, công nghệ đóng lon vô trùng (aseptic canning) đã được phát

triẻn tại Mỹ [69] Năm 1961, công nghệ đóng gói vô trùng đã được giới thiệu

[74, 93, 243], sứ dụng vật liệu bao bì linh hoạt (màng ép phức hợp bao gồm lớp

sáp, lớp giây và lớp nhựa Polyethylen): hệ thông máy rót vò trùng Tetra Pak đầu

tiên, cỏ tên ỉà hệ thông rót 'Tetra Classic Aseptic" hoặc gọi tăt là hệ thống rót

TCA Bao bì giấy với màu tối cho phép bao vệ san phâm chông lại sự xâm nhập

cua ánh sáng Tuy nhiên, các đặc tính ngăn cản khí là khá yếu Vào thời điếm

đó, công nghệ chế biển tiệt trùng U H T đã dược sử dụng phò biến hơn Sau

những vấn đề gặp phai han đâu, sự kêt hợp giữa công nghệ chế biến tiệt trùng

UHT và công nghệ đóng gói vô trùng trong hệ thống rót TCA đã thành công

trên thị trường ("san phâm có hạn dùng dài")

Num 1969, bao bì hình hộp (giống cục gạch) dã được giới thiệu (hệ thống

"Tetra Brik Aseptic" hoặc hệ thông TBA) Câu trúc cua vật liệu đóng gói lúc

này đìi phức tạp hơn: một lớp ghép cua polyethylen - giấy - polyethylen - màng

nhỏm - màng polyethylen Loại vật liệu như vậy có thê chống lại sự xâm nhập

cua ánh sáng và ngăn can khí hiệu qua Hình dạng cua bao bì có ưu điếm đáng

kế trong bao quan, vặn chuyên và câm năm Đây là một sự đột phá thực sự trong

công nghệ chê biến tiệt trùng UHT và công nghệ đóng gói vô trùng Ngày nay,

một lượng lớn các san phâm cỏ độ axit cao và các san phàm có độ axit thâp, có

chắt lượng ôn định, được xử lý băng các công nghệ UHT cho dịch long và được

dỏng gỏi trong các điêu kiện vô trùng Sữa và các san phâm từ sữa là nlùrng san

phâm thực phàm đâu tiên có hạn dùng dài và hiện van là loại hàng hóa thương

mại nhiều nhât tính vê thê tích

Hình 1: Đóng lon

Hình 2: Bao b¡ Tetra Classic Aseptic

(TCA)

Hình 3: Bao bì Tetra Brik Aseptic

Ọná trình ôn định thực phâm bằng nhiệt mang lại lợi ích lớn cho

nhân loại nhò cung câp thực phâm có tính ôn định và an toàn Mặc

dù công nghệ đóng lon thương mại có ve là phương pháp bao quan

thực phàm đáng tin cậy và an toàn nhât, nhưng lai không hoàn hảo

Trong nỗ lực đê cai tiến công nghẹ này, đôi khi phai hy sinh các

công nghệ đơn giản với nguy cơ tái nhiễm thấp đế đạt được chất

lượng tốt hơn và đạt hiệu qua kinh tế cao hơn

cỏng nghệ vô trùng (Aseptic technology) có các ưu diêm so với

công nghệ tru vẻn thông như sau:

a) các dạng bao bì mới:

b) tiẻt kiệm nâng lượng và giá thành bao bì;

c) tiện lợi; va

d) chất lượng sán phâm được cai thiện

Việc So sánh giá ca giữa một sô loại bao bì được thê hiện ở bang l

Bao bì giấy vô trùng 50

Bảng 2: Giá thành đóng lon và đóng gói bao bì giấy

vô trùng từ bao bì giấy nhiều lớp

1 Quá trình tiệt trùng UHT

Tóm tắỉ

Các san phâm thực phàm được chế biến bàng các phương pháp tiệt trùng

UHT(Ultra high temperature - Xư lý nhiệt độ cực cao) đế thu được một san

phâm đạt được độ tiệt trùng thương mại Nâng nhiệt nhanh, lưu nhiệt trong thời

gian ngăn và hạ nhiệt nhanh giúp giảm thiêu các thay đồi về hóa học Chương

này sẽ trình bày ngắn gọn về các nguyên lý có liên quan đén các hệ thống UHT

trực tiẻp và UHT gián tiêp

1 Giới thiệu chung

Quá trình tiệt trùng UHT là một quá trình di chuyên dòng lưu chất bên trong

đường ông và gia nhiệt liên tục (continuous in-ílovv process) Quá trình này dựa

trên việc gia nhiệt san phâm nhanh đến nhiệt độ liệt trùng, giữ nhiệt trong thời

gian ngăn sau đó làm lạnh nhanh Mục đích cua quá trình tiệt trùng UHT là thu

được san phâm đạt độ tiệt trùng thương mại Hiệu qua tiệt trùng hoàn toàn đòi

hoi sự truyên nhiệt nhanh mà chi có thẻ đạt được trong các hệ thống thực phẩm

dạng lỏng Nêu nguyên liệu dạng bột được sử dụng trong quá trình phối chế san

phâm rỏi tiệt trùng UHT, cần đặc biệt chú ý đến quá trình ngâm (soaking); tất ca

các hạt bột phải được thâm ướt và tan hoàn toàn

1.1 Thục phẩm lỏng có độ axỉt thấp

Thực phâm có độ axit thâp đặc trưng bơi giá trị pH > 4,5-4,6, phụ thuộc vào

quy định kỹ thuật cua từng nước Những thực phâm này đòi hoi quá trình xứ lý

cân thận vì:

a) các vi sinh vật có thê sinh trưởng và phát triên Các bào tư vi khuẩn cùng có

thê nay mầm và gây hư hóng thực phàm;

b) hầu hết các vi sinh vật gây bệnh đều có thê phát triẻn Do dó, việc sư dụng

loại thực phâm đã hỏng có thể dẫn đến ngộ độc thực phàm hoặc nhiễm các

bệnh từ thực phâm truyền sang

Nhiệt độ cho quá trinh chế biến các thực phẩm có độ axit thấp thường ơ

130-150°c với thời gian lưu nhiệt trong vài giây [60] thường là 4 s

1.2 Thục phẩm lỏng có độ axit cao

Thực phâm có độ axit cao thường có pH 4.5-4,6 hoặc thấp hơn Các loại

thực phâm này thường là các loại nước qua, đô uông từ nước quả và các nước

giai khát thanh nhiệt, nước ngọt Thực phẩm có dộ axit cao thường an toàn hơn

thực phàm có độ axit thâp vì:

a) các thực phâm này không thuận lợi cho vi khuân gây bệnh phát triên, vì vặy

được coi là an toàn trên khía cạnh sức khóe cộng đồng;

b) các bào tử vi khuân khòng thê nay mâm trong điều kiện axit cao, vì vậy

không gây hỏng thực phâm;

c) hiệu quả tiệt trùng cua bất kỳ quá trình xử lý nhiệt nào sẽ tâng khi pH giam

Do vậy, có thê áp dụng các mức nhiệt độ thấp hơn đê đạt được độ tiệt trùng

thương mại;

d) một sô axit hữu cơ thường gặp trong các loại trái cày có kha năng giam tính

bôn nhiệt cua các vi khuân gây hóng sản phẩm;

e) các vi sinh vật gây hỏng sản phâm chủ yêu là nấm men, mốc và một vài vi

khuân (Lactobacilìus, Streptococcus và một số loại khác)

Các mức nhiệt độ chẻ biên cho các loại thực phâm có độ axit cao thường

tương đôi thấp Trừ một số ngoại lệ, cần nhiệt độ 85-95°C và thời gian lưu từ

30-15 s, có khi đên một vài phút [60] Tuy nhiên vẫn có một vài ngoại lệ, ví dụ

các thực phâm từ cà chua có thẻ đòi hoi nhiệt độ cao hơn đáng kê, thường trên

100°c Giá trị pH cua một sô loại quả, nước quả [131] được thề hiện ở bang 1

Mục đích của tiệt trùng UHT

Thực phẩm có độ axit thấp: các điều kiện chế biến

Thực phẩm có độ axit cao: các điều kiện chế biến

Bàng 1: pH của quả và nuúc quà

Sản phầ m

đã được

a x lt hóa

Hình 1: Sơ đồ quá trình sản xuất

sản phẩm thực phẩm được axit hóa

Sản phầm Chất tải nhiệt lạnh

ổng đon ông lồng ống

Hình 2: Các hệ thống tiệt trùng UHT

gián tiếp

Gia nhiệt gián tiếp

1.3 Thực phâni lòng đirọ'c avit hóa

Thực phắm được axit hóa là thực phấm có độ axit thấp, trong đó giá trị pH được giảm xuống tới ngường giá trị có độ axit cao bằng tiền xử lý Những thực phảm loại này có ưu điêm về chât lượng vi sinh giỏng như thực phâm có độ axit cao Xử lý axit hóa rất quan trọng Quá trình này cân thiỏt đê có thê đạt dược giá trị pH thấp, đồng đều ở toàn bộ khối thực phẩm Quá trình axit hóa cỏ thế được thực hiện bằng phương pháp sinh học nhờ cách bô sung và cho phát triên chung khơi động, thường là Lactobacillus và/ hoặc Streptococcus, sau đó là quá trình u

ớ nhiệt độ thích hợp Một cách khác là có thê bô sung hóa chât nhân tạo hoặc quá trình xử lý hóa học bàng axit (thường là axit lactic hoặc axit citric) vã phải hòa trộn đồng đều trong sản phâm (hình 1)

Đe đạt được độ tiệt trùng thương mại, sản phâm được axit hóa cần phai được xừ lý (thường là xử lý nhiệt), sau đó đóng gói

2 Các hệ thống UHT gián tiếp

Bề mặt trao đối nhiệt ngăn cách san phấm và chất tai nhiệt hoặc tải lụnh trong các hệ thống UHT gián tiếp Chất tải nhiệt có thề là hơi nước nóng bão hòa (steam) hoặc nước nóng quá nhiệt (super-heated water) (hình 2)

Biếu đồ nhiệt độ - thời gian cua hệ thống trao đôi nhiệt gián tiếp được biểu diễn trên (hình 3)

Sán phấm đi vào thiết bị tiệt trùng qua một bồn cân bằng và một bơm ly tâm nạp liệu ở 4°c Sau đó được gia nhiệt tới 70-75°C và đồng hóa Chế độ đòng hóa thường sử dụng cho sừa là áp suất 200-250 kg/cm2 (150-200 kg/cm2 ơ cấp một và 50 kg/cm2 ở câp hai) Thiêt bị đông hóa là bơm xilanh có thê đây được sản phấm qua thiết bị còn lại trực tiêp đến máy rót vô trùng (aseptic fillin g machine) hoặc trực tiếp vào bồn chứa vô trùng (aseptic tank) chuân bị cho giai đoạn rót vô trùng Nhiệt độ tiệt trùng thường là 135-140°c Thời gian lưu nhiệt phô biến là 2-6 s Mặc dù đát hơn, nhưng thiết bị đồng hóa vô trùng được lăp đặt

ở phía sau thiết bị UHT có ánh hưởng tốt đến hương vị của một số loại sản phâm

Để giảm nồng độ oxy trong sản phâm, quá trình bài khí có thê thực hiện trước khi đồng hóa đối với thiết bị đồng hóa lắp đặt phía trước thiết bị UHT (gọi

là upstream homogenizer) Sừa đi vào thiết bị tiệt trùng thường có chứa oxy bão hòa Vì các thiết bị tiệt trùng UHT gián tiếp là những hệ thống kín, lượng oxy vào sản phấm và lượng oxy ra khoi san phẩm là như nhau Tùy thuộc vào nhiệt

độ, sữa có thề chứa 6-9 ppm oxy hòa tan (khoang 7 ppm) [ 168] Khi cho sữa qua bình chân không (của thiết bị bài khí) ở nhiệt độ cao trước quá trình dồng hóa (~70°C), hàm lượng oxy hòa tan có thế giam đến < 1 đến 3 ppm (0,3 - 0,9 ppm), [168] Mức độ bài khí phụ thuộc nhiệt độ và áp suất âm sử dụng trong đó Trong quá trình gia nhiệt, các chất cáu cặn từ sừa bám cháy sè hình thành trên các bề mặt trao đối nhiệt, nhất là ở vùng có nhiệt độ > 80°c

N h iệ t đ ộ C

Hình 4: Sơ đồ gia nhiệt gián tiếp

Dẻ giam hiện tượng bám cáu cặn

và kéo dài thời gian chạy sản xuất cua

thiết bị UHT, một ỏng lưu nhiệt đế cố

định dạm có thẻ được su dụng: san

phẩm (sữa) được gi ừ trong một vài

phút o nhiệt độ khoang 90°c (hình 4)

Các hộ thông trao đôi nhiệt gián tiếp

giúp tái sư dụng năng lượng (hồi

nhiệt): các san phâm đau vào (nguội)

được gia nhiệt băng sản phâm đâu ra

(nóng)

Ra Hơi vào

Vào Ra Nước

Trong sơ đồ thiết bị ở hình 5 có xáy

ra sự giảm áp suất Hệ quả là áp suất san

phẩm đầu vào cao hơn áp suất đầu ra

của sản phâm đạt độ tiệt trùng thương

mại Nếu có vân đê thúng hoặc chảy ở

phần gia nhiệt hoặc phần làm nguội cuối

cùng sè dan dên kha năng tái nhiễm

Nguy cơ này có thê ngăn chặn bởi bơm

tăng áp sau phần gia nhiệt cuối cùng ơ

hình 6

Uu diêm cua tiệt trùng U ÍIT gián

tiêp là:

a) dơn gián về kỹ thuật;

b) không quá đắt và đầu tư không cao;

c) cho phép hồi nhiệt ở ty lệ cao (trao đôi nhiệt dạng tấm lên tới 93%);

d) bảo dường đơn giản;

Ưu điếm của

hệ thống UHT gián tiếp

e) chi phí vận hành tương đối thấp

Trong ca hai hệ thống dạng tấm và dạng ống lồng ống cho sản xuất thương mại,

khoang công suất máy hiện có khá rộng, từ 2.000 đén 30.000 //h hoặc cao hơn

3 Nệ thống tiệt trùng UHT trực tiếp

llệ thông tiệt trùng UHT trực tiếp đặc trưng bởi sự tiếp xúc trực

tiẻp giCra chât tai nhiệt và san phâm Chat tai nhiệt thường là hơi nước,

tuy nhiên phương pháp gia nhiệt bàng điện (“ Elecster" “ Ohmic")

cũng được sứ dụng, nhưng rất ít (hình 7)

phương pháp gia nhiệt bàng điện thường là truyền dòng điện qua

san phàm Tuy phương pháp này có thê được sư dụng cho các san

phâm dạng long, nhưng nó chủ yêu được dùng đế tiệt trùng các san

phâm có chứa các hạt nho

phâm dạng long, nhưng nó chu yếu được dùng đế tiệt trùng các sản

phàm có chửa các hạt nho

Hệ th ố n g UHT trự c tiế p

Hình 7: Tiệt trùng UHT:

các hệ thống gia nhiệt trực tiếp

Hình 9: Hệ thống UHT trực tiếp dạng hòa trộn hơi nước nóng

Gia nhiệt bằng điện

Các yêu cầu

đối với hơi nước nóng

Phương pháp này ít được ứng dụng đê san xuât thương mại, mặc dù một số thiết bị dạng này đã được lắp đặt với quy mô nhò trong các trung tâm nghiên cứu và phát triên sản phâm mới của các công ty chẻ biến thực phâm hoặc chế biến thức ăn gia súc Một vấn đề cần quan tâm là có sự khác biệt vê điện trơ có thê xuất hiện giừa các pha lỏng và các pha rắn Các vấn đê khác thường có liên quan đến quá trình chế biến các sán phâm có chứa các hạt nho là các hạt này có thế bị tách ra trong quá trình chế biến và quá trình chuyên vô trùng, và sự phá

vờ co học đối với các hạt bị giam bới quá trình chế biến

Phun hoi trực tiếp vào sàn phẩm (steam injection) cùng là một biện pháp tiệt trùng Trong dây chuyền có hơi nước nóng được hòa vào hệ thống (steam infusion), sản phâm sè được hòa trộn cùng chất tải nhiệt (hơi nước nóng) trong một buồng hơi

Hình 10: Sơ đồ cấp hơi nước nóng vô trùng (culinary steam)

Các hệ thống phun hơi và hệ thống hòa hơi phai sử dụng hơi nước nóng sạch Tiêu chuấn tối thiếu thê hiện ờ hình lơ phải được đáp ứng cho hơi nước nóng sử dụng ớ nhừng dây chuyền có hệ thống hơi này (không cân thiêt đối với hệ gia nhiệt bằng điện) Các thiết bị UHT gián tiêp cũng cằn sứ dụng loại hơi nước nóng vô trùng, nếu chúng được tiệt trùng băng hơi nước nóng Bộ Y

tế và Dịch vụ nhân sinh Hoa Kỳ đà đưa ra nhừng quy định sau cho hơi nước nóng vô trùng:

1 Nước vào nồi hơi: Neu nước vào nồi hơi phai xử lý, quá trình xư lý phai được giám sát bơi nhân viên đã được huân luyện Chi có các chât tương đương với Điều khoan 173.310 của Ọuy định điều 21 CFR [258] mới có thế được sử dụng, đê tránh ăn mòn thiêt bị và đóng cặn

2 Vận hành nồi hơi: cằn thiết phai cung cấp hơi bâo hòa, sạch, khô đê vận hành tốt thiết bị Khuyến cáo nên phân tích định kỳ các mẫu nước ngưng

3 Lap đặt hệ thống ống: Đường cấp hơi phai được lấp đặt như hình l l

Hình 11: Quy trình làm sạch hơi nước

Sơ đô nhiệt độ - thời gian tiêu biêu cho hệ thông UHT gia nhiệt trực tiếp thê

hiện ở hình 12

San phẩm đi vào thiết bị tiệt trùng thông qua bồn cân bằng và bơm ly tâm Hệ thong UHT

cấp sản phẩm ơ nhiệt độ khoảng 4°c San phẩm sẽ được gia nhiệt bơi thiết bị 9 ia ^ ọ t t r ự c t|eP

trao đỏi nhiệt dạng tấm hoặc dạng ống đến 70°c.

0 giai đoạn này, hơi nước được phun vảo san phẩm

(steam injection) hoặc sản phâm được hòa trộn (steam

infusion) vào trong buồng hơi Sự ngưng tụ hơi nước

ỉàm nhiệt dộ tăng lên ngay lạp tức (0,1 s trong hệ thống

phun hơi hoặc 0,25 s trong hệ hòa hơi) đến nhiệt độ tiệt

trùng khoáng 145-150°c Thời gian lưu nhiệt trung bình

vào khoáng 4 s Trong cả hai trường hợp phun hơi hoặc

hòa hơi, nước sè ngưng tụ trong san phâm và làm loãng

san phàm Tùy thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ, thế

tích sê tăng lên khoang 10% Lượng nước dư này phai

được tách ra sau đó Đầu ra cua ông lưu nhiệt được kết

nối với một buông làm bay hơi dạng chân không Đê

tránh sán phâm bị đun sôi trong ống lưu nhiệt, phải lấp

đặt thêm thiêt bị thích hợp cung cấp áp suât dương vừa

đu |)ưới tác dụng cua áp suât âm, san phâm bắt đâu sôi

mành liệt và hơi nước sẽ bị đẩy ra Việc điều chỉnh cấn

thận nhiệt độ phun hơi (hoặc hòa hơi) và áp suất âm

trong buồng chân không sè đảm bao nồng độ chất khô

không đôi cho sàn phâm đâu vào và đầu ra Sự giảm áp

suất đòi hoi phai lắp đặt một bơm hút vô trùng (aseptic

extraction pump) để tiếp tục vặn chuyến san phẩm

N h iệ t đ ộ c

hệ thống U HT gia nhiệt trực tiếp

Nhầm tránh sự tích tụ sản phảm trên thiết bị bốc hơi và làm nguội nhanh

(expansion cooler) hoặc khi không có san phấm trên thiết bị, công suất cua ca

hai bơm câp sản phâm ở đâu vào và bơm hút san phấm ờ đầu ra cua thiết bị bốc

hơi và làm nguội nhanh phai tương đương

Sự sui bợt trong quá trình ngưng tụ hơi nước nóng và sự sôi trong thiết bị

bốc hơi và làm lạnh nhar.h sẽ làm mất ổn định protein và chất béo sữa Đe khắc

phục tình trạng này cân phai có quá trình đồng hóa vô trùng lắp đặt sau UHT

(gọi là downstream homogenizer) Áp suất đồng hóa cho sừa thông thường từ

200 đên 250 kg/cm2 (150 - 200 kg/cm2 ơ đông hóa cấp một và khoang

50 kg/cm2 ở đồng hóa cấp hai) Thiết bị đồng hóa đấy sản phẩm qua khu vực

làm lạnh cuôi cùng cua thiêt bị tiệt trùng, sau đó hoặc đi vào bồn tiệt trùng

(aseptic tank) hoặc đưa thăng san phẩm tới thiết bị rót vô trùng

1 rong thiêt bị bôc hơi và làm lạnh nhanh, không chi nước mà còn tất ca các

chất bay hơi khác được tách ra khởi san phâm Hơn nừa, buồng chân không Loại khí:

đóne vai trò như một thiết bị bài khí có hiệu quả đế loại oxy và các chất khí quá trình bài khí

hòa tan khác, chu yếu là C 0 2 Kết qua là điếm đỏng băng (freezing point) sẽ

tăng lên ơ đâu ra cua thiết bị bốc hơi và làm lạnh nhanh, nồng độ oxy trong

sừa giám xuông còn khoảng 0,1 ppm

C‘ác ưu diêm cua hệ thông UHT gia nhiệt phun hơi và UHT gia nhiệt

a) tông lượng tai nhiệt thấp, nên ít gây thay đồi về thành phần hóa học UHT gia nhiẹttrực tiep

cua sản phâm;

b) ít đóng cáu cặn hơn, nhất là ở khoảng nhiệt độ > 70°c nên thời gian chạy sản xuất UHT được lâu hơn (do giảm tần suất làm sạch thiết bị và tiệt trùng thiêt bị);

c) nồng độ oxy trong sản phẩm thấp sê làm tăng độ ổn định của một số vitamin và trong quá trình bao quản, sẽ giảm sự thay đôi mùi vị sản phâm do quá trình oxy hóa;

d) thích hợp với các sản phâm có độ nhớt cao

Gằn đây, các hệ thống trao đôi nhiệt U H T đặc biệt mới được phát triên hăng

Phôi hợp giữa gia nhiệt cách phối hợp giừa gia nhiệt trực tiếp và gia nhiệt gián tiếp Trong cùng một hệ

trực tiếp và gia nhiệt gián tiếp thống, kết hợp trao đồi nhiệt UHT gián tiếp dạng ống và trao đồi nhiệt UHT

trực tiếp bằng phun hơi Sán phẩm đi vào ở 4 °c và được gia nhiệt lên 95°c

bằng các hệ thống trao đồi nhiệt dạng ống long ống Sau đó sản phẩm được chuyển đến ống lưu nhiệt ở cùng nhiệt độ đế cố định một phan lượng protein Hơi nước nóng được phun vào làm tăng nhiệt độ ngay lặp tức lên đến 140-150°c Sản phấm được giừ ở nhiệt độ này trong vòng vài giây trước khiđược làm nguội Quá trình làm nguội sơ bộ được tiến hành trong hệ thông traođổi nhiệt ống lồng ống, nơi mà năng lượng nhiệt được sử dụng đê hồi nhiệt Hơi nước nóng phun vào được đấy ra ở dạng hơi trong thiết bị làm lạnh chân không Nhiệt độ sản phẩm hạ xuống 80°c Quá trình đồng hóa vô trùng là cần thiết Sau đó sản phấm được làm nguội đến nhiệt độ thường và được rót vô trùng

Hình 13: Biểu đồ thời gian - nhiệt độ:

phối hợp gia nhiệt UHT gián tiếp và

Nếu sử dụng nước quá nhiệt đế tiệt trùng các thiết bị thì nhiệt độ, thời gian

và tốc độ dòng chảy là rất quan trọng đê kiềm soát [ 142] Các túi khí (nêu có thề) và phần tiếp xúc giừa thiết bị UHT và dòng tuần hoàn sản phẩm trong bồn

vô trùng là rất quan trọng Không khí được tách ra khỏi hệ thống một cách hiệu quả nếu lưu lượng dòng sản phẩm > l,5 m/s Neu lắp đặt một bồn chứa sản phẩm vô trùng (A-Tank), cần thiết phải thiết kế thêm một hệ thống tiệt trùng thiết bị này Hơi nước được sử dụng đế tiệt trùng thiết bị A-Tank Trong các giai đoạn tiệt trùng bằng hơi nước, có thế gặp vấn đề ơ nước ngưng tụ, nên cần tách nước ngưng tụ ra khỏi hệ thông

Việc tiệt trùng các thiẽt bị rót vô trùng bao giờ cũng

được tiên hành độc lặp so với việc tiệt trùng thiết bị UHT

hoặc tiệt trùng thiết bị A-Tank Hoặc chi dùng nhiệt hoặc

dùng hóa chảt kêt hợp gia nhiệt đỏ tiệt trùne thiết bị rót vô

trùng Cân chú ý đên phần tiếp xúc giừa đường ống sán

2 Công nghệ đóng gói vô trùng

Tóm tắt

( 'hương này mô tả các nguyên tẳc khác nhau trong đóng gói vô trùng, chu

yêu là những nguyên tăc cho các hệ thống đỏng gói sử dụng vặt liệu giấy và sư

dụng chât khư trùng hydro peroxid (H : 0 2) Chương này cùng trình bày các

kiến thức về tiệt trùng vật liệu bao bì, cách tạo môi trường vô trùng đê tạo ống

giây kín, rót sản phàm, hàn kín hộp và quá trình san xuât hộp kín

I.GỈỚi thiệu chung

('Ông nghệ chế biên UHT tạo ra san phấm đạt được độ tiệt trùng thương

mại Nhiệm vụ cua quá trình đóng gói vò trừng là:

a) duy trì chât lượng tốt vê mật vi sinh trong suốt thời hạn sử dụng dự kiến

của sán phàm;

b) báo dam sự châp nhận cua người tiêu dùng đối với hương vị, cấu trúc và giá

trị dinh dường của san phâm trong thời hạn sư dụng cam kết của nhà sản

xuất

Bôn nguyên tắc khác nhau cua quá trình đóng gói vô trùng được phân biệt

như sau [74]:

a) rót sản phâm trong môi trường vô trùng (đường ống san phẩm vô trùng,

chuyên vô trùng và buông vô trùng );

b) rót (sản phâm) vô trùng vào hộp đâ tạo hình;

c) rót (sản phâm) vô trùng vào hộp vô trùng đâ tạo hình;

d) phương pháp rót vô trùng với việc tạo hình hộp - rót vô trùng - tạo mối hàn

kín cho hộp

Nói chung, chi có phương pháp tạo hình hộp - rót vô trùng - tạo mối hàn kín

cho hộp được trình bày ơ đây, vì nó được coi là công nghệ tốt nhất và thành

công nhất Quá trình đóng gỏi vô trùng như trên yêu cầu nhiều bước chức nãng

1 rong quá trình đóng gói vô trùng, việc tiệt trùng bao bì (có bề mặt tiếp xúc

với thực phâm) được thực hiện bằng phương pháp hóa học, trừ một số trường

hợp ngoại lệ [61] Tính đến nay, hóa chất sư dụng phố biến nhắt cho mục đích

này là hydro peroxid (H2O2) [93, 142] Điều quan trọng ờ đây chính là hiệu qua

vi sinh cua quá trình tiệt trùng và việc loại bo dư lượng hóa chất có thế nhiễm

vào sán phâm

Tùy thuộc vào cách chê tạo thiết bị đóng gói vô trùng mà có nhiều phương

thức sư dụng chất tiệt trùng (H 20 2) khác nhau:

1) phun sương H20 2;

2) dùng hơi H20 2;

3) sứ dụng các hệ thống con lãn;

4) dùng bẻ ngâm H:0 2,

2.1 Biện pháp phun suong

Việc phun ("phun sương mù") hydro peroxid được sứ dụng trong một số

hệ thông đóng gói vô trùng hoạt động không liên tực với bao bì đã được tạo

hình [61, 74, 93 J 71]

ứng dụng của hydro peroxỉd

Hình 2: Sơ đồ ứng dụng biện pháp phun sương H20 2

trong quá trình tiệt trùng bao bì

Hydro

peroxid

Hình 3: Sơ đồ quy trình: bốc hơi và ngưng tụ hydro peroxid

trong tiệt trùng bao bì

Hình 4: ứng dụng hydro peroxid bàng hệ thống con lăn

Đê đạt được chức năng tiệt trùng phù hợp, bê mặt tiêp xúc với thực phâm cua hộp cân phai được bao phu hoàn toàn bằng dung dịch phun

Do đặc tính kỵ nước cua vật liệu nhựa nói chung và polyethylen nói riêng, các tài liệu nghiên cứu trước đây [91, 145] cho rằng chỉ có 20-30% bề mặt giấy bị thấm ướt Mặc dù vậy, quá trình này đã đạt được hiệu quá tiêu diệt

vi sinh vật tốt: giảm tới 6 log khi thử nghiệm với các bào tử Bacillus sub tills

chịu nhiệt [145], có thê do quá trình bốc hơi sau đó Hơi nóng vô trùng được thỏi vào hộp để đạt được nhiệt độ cần thiết cho quá trình tiệt trùng và đê loại bo các

dư lượng H 20 2 trên bề mặt tiêp xúc với thực phâm Khi sư dụng không khí vô trùng ở 180°c để làm khô, bào tư

Bacillus subtil is đã giảm 5-7 log thập phân [91, 113] Hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật cua hydro peroxid ở nông độ thấp (-0 ,5 % hoặc ít hơn) được tâng lên rất nhiều khi sử dụng đồng thời tia cực tím [44,45]

2.2 Sử dụng hoi H2O2

Trong hệ thống sử dụng H2O2 bàng phun hơi, H20 2 dạng lỏng được phun vào dòng không khí nóng tiệt trùng, sau

đó bị hỏa hơi và ngưng tụ trên các bề mặt cằn tiệt trùng [93] Mức độ bao phu các bề mặt sẽ tốt hơn nếu giọt ngưng tụ

ở kích thước nhỏ Sau đó H20 2được gia nhiệt và bay hơi nhờ dòng không khí nóng tiệt trùng thôi vào hộp bao bì (hình 3)

2.3 Sử dụng hộ thống con lăn

Các hệ thông con lăn (hình 4) cho phép phù hydro peroxid long trên bề mặt bao bì phăng tiêp xúc với thực phâm [59, 60, 74, 93] Nhờ vậy có thể tiệt trùng tấm bao bì dạng phăng trước khi tạo hình thành dạng hộp (hình 4)

Đê tạo thành một lớp màng mong dung dịch H 20 2 bao phủ hoàn toàn bề mặt tiêp xúc với thực phâm, chât làm

ấm PSM (polyoxyethylen - sorbitan - monolaurat) nồng độ 0,2-0,3% - hoặc lượng tương đương, được khuyên cáo thêm vào dung dịch H20 2 Sau khi phu chất tiệt trùng lên bề mặt tiếp xúc với thực phâm, vặt liệu bao bì từ dạng cuộn được tạo hình thành dạng ông và hàn theo chiều dọc

Tiệt trùng bao bỉ

Qua trình tiệt trùng thực te đòi hỏi H2O2 bao phu bồ mặt tiép xúc với thực

phâm cua vật liệu bao bì phai ờ nhiệt độ cao Một cuộn điện trơ dạng ruột gà

(gia nhiệt ông giấy) cho phép nâng nhiệt đén nhiệt độ cần thiết (105-1 10°C)

cho quá trình tiệt trùng và nhờ đỏ fB 0 2được loại bo hoàn toàn (hình 5)

2.4 Sú (lụng bể ngâm H2O2

1 ương tự nhu vậy, việc su dụng bẻ chứa hydro peroxid cho phép tiệt trùng

cuộn bao bì phăng [59,61,69,73,74,93,1711 trước khi tạo hình thành dạng hộp

Bao bì được tiệt trùng bàng cách đưa qua H20 : long Nhiệt độ cần thiết cho quá

trình tiệt trùng đạt dược bang cách gia nhiệt dung dịch H20 2gián tiếp trong bẽ

nước dược gia nhiệt đặt bên trong bế H2O2 (hình 6) Đê đạt hiệu qua tiêu diệt

nội bào tư vi khuân cần nồng độ H:0 2 30%, nhiệt độ 70°c và thời gian tiếp xúc

khoang 10 s [74] Trong một số mô hình H20:được loại bò khỏi bao bì bằng

cách:

a) hãng cặp con lăn ép (pressure rollers) đế cuốn ép hóa chất còn dư trơ lại bê

| i 20 2;

b) băng cặp dao giỏ (air-knife) đê thỏi khi nóng và tiệi trùng lên ca hai mặt

của cuộn bao bì

Sau khi đi qua bê ngâm và loại bo hết H20 2, cuộn bao bì phang đâ vô trùng sê

dược tạo thành một ông giây và hàn theo chiều dọc cua ống giấy

3 Môi trường vô trùng

Sau khi tiệt trùng sản phẩm và baio bì (mặt tiếp xúc với thực phâm), phai

tránh tối đa sự tái nhiềm khuân Các hộp phai được tạo hình, rót và hàn kín

trong một môi trường vô trùng Đẻ đạt được điều này, khu vực diễn ra toàn bộ

các quá trình trên phải được tiệt trùng và mức độ tiệt trùng phai được duy trì

trong suốt quá trình sản xuât

3.1 Tỉệt trùng máy rót

Quá trình tiệt trùng thành công lặp> di lặp lại đòi hoi các bề mặt sạch và do

đó thiêt bị phai được làm sạch trước k hi dược tiệt trùng Phụ thuộc vào cấu tạo

và mức độ phức tạp cua thiết bị rót vc> trùng, quá trình tiệt trùng thiết bị có thề

thực hiện được bằng:

Loại bỏ hydro peroxid

1) xư lý nhiệt; hoặc

2) kêt hợp xư lý nhiệt và hóa chất

3 / / Xử ¡ỷ nhiệt

M ột số hệ thống hoặc một phân hệ

thống chơ phép tiệt trùng bàng nhiệt chì cần

dùng hơi nước nóng hoặc/và khí nóng Một

ví dụ được thê hiện ờ hình 7

Trong các hệ thống như vậy, người ta

thường phối hợp giữa hơi nước và khí khô

ở nhiệt độ cao Khí tiệt trùng được tạo ra

bàng cách nung ở nhiệt độ 330-360°C [75],

và khí nóng tiệt trùng được đưa vào thiết bị

qua một hệ thống van (valve cluster) Óng

rót và ‘N ùng vô trùng" dơ đỏ được tiệt trùng

bàng nhiệt khô ơ nhiệt độ ít nhất 2 40°c

trong 30 ph Bộ ngăn cách bàng hơi (steam

barrier) ngăn cách thiết bị rót vô trùng với

đường ông câp sản phâm Khoang hơi nước

ngăn cách này và van san phâm được tiệt

Hình 8: Sơ đồ tiệt trùng máy rót

bàng phối hợp nhiệt và hóa chất

3.1.2 Tiệt trùng hằng phối hợp nhiệt vù hóa chât

Các hệ thống rót vô trùng phức tạp hơn không thẻ được tiệt trùng đơn gian chi băng nhiệt Các càu tạo như vòng định hình, các con lăn dẫn hướng, có thê không chịu được nhiệt độ cao Câu tạo của máy cùng quá chắc chắn nên không chịu được toàn bộ thời gian gia nhiệt cũng như hạ nhiệt đê làm nguội sau đó Nhừng hệ thống như vậy đòi hỏi kêt hợp giừa nhiệt và hóa chất đế tiệt trùng V ì lý do đó, hóa chât phỏ biến nhất thường dùng là hydro peroxid [73,75]

H20 2 có thế sử dụng bang hai cách:

- Phun sương; hoặc

- Làm bay hơi như chất khí sau đó ngưng tụ trên các bề mặt đê tiệt trùng [75]

Trong bất kỳ trường hợp nào, cùng đều cần câp khí tiệt trùng âm hoặc nóng vào hệ thống đế đạt được nhiệt độ cần thiết cho quá trình tiệt trùng được hiệu quá và để đấy H20 2 dư thừa ra khỏi hệ thống (hình 8) Nhưng vùng không nằm trong vùng tiệt trùng cua H20 2 sè phai tiệt trùng bàng nhiệt khô hoặc ướt

Tiệt trùng không khí

bằng phương pháp lọc

Hình 9: Sơ đồ bảo đảm tiệt trùng

bằng áp suất dương và không khi vô trùng

3.2 Duy trì điều kiện vô trùng trong suốt quá trình sản xuất

Trong phần lớn các hệ thống đóng gói vô trùng, áp suất dương của không khí vô trùng được sử dụng bao kín khu vực tạo hình, rót và hàn mí đê ngãn can

sự tái nhiềm từ môi trường không vô trùng [73,142] (hình 9)

Độ tiệt trùng cua không khí có thế đạt được bàng cách lọc [142], hoặc nung nóng hoặc kết hợp cả hai Trong quá trình lọc khí người ta thường sử dụng các lưới lọc theo tiêu chuẩn HEPA (không khí hiệu qua đặc biệt) Nhừng đặc diêm sau được khuyên cáo:

- cấp khí bàng các máy thôi khí áp suât thâp;

- vận tốc dòng khí 0,5 m/s (dòng chảy tằng); và

- giữ lại 99,99% các phẩn tứ kích thước lớn hơn 0,3 pm.Neu sử dụng phương pháp nung, nhiệt độ 340°c là nhiệt độ cần thiết đế tiệt trùng không khí Sau đó, khí tiệt trùng có thê được làm nguội bãng nước hoặc băng hệ thống trao đôi nhiệt tái sử dụng năng lượng, ở đó không khí đi vào (nguội) được gia nhiệt sơ bộ bằng khí đi ra khỏi thiết bị nung

Độ kín của hộp bao bì sán phẩm được tạo ra, phụ thuộc vào:

- hàn chính xác mối hàn ơ đinh và đáy hộp (môi hàn ngang);

- hàn kín theo chiêu dọc (mối hàn dọc);

- cấu trúc các lớp cua bao bì không bị tổn thương (thung, rách, trầy xước )Các lồi về độ kín bao bì không đạt có thề do chất lượng vật liệu bao bì, do bị điều chỉnh sai trẻn máy rót, do khâu bảo dường và vận hành thiết bị rót vô trùng chưa đúng và do rách hỏng lúc vận chuyên Đe giam thiêu tác động của nhưng yếu tố này, cần đưa ra các quy trình phù hợp, ví dụ như:

a) kiểm tra đặc tính chức năng của mồi lô bao bì nhập vê;

b) bao trì, bao dường tốt thiết bị rót;

c) huấn luyện đằy đu cho các nhân viên vặn hành máy rót;

d) giám sát chặt chê tay nghè của nhân viên;

e) thiết bị bao bọc bên ngoài (thiết b đóng gói hoàn thiện) cân được bao

dường đẩy đu;

0 vật liệu bao bì bên ngoài (màng co, thùng carton ) phai đu tôt đê bao vệ

các hộp san phâm bên trong khi vặn chuyên và thao tác;

g) thòng tin đầy đu tới các bộ phận hên quan về việc thao tác với các sản

phàm vô trừng;

h) bao quản vật liệu bao bì trước khi sư dụng ơ nơi phù hợp, đám bao điêu

kiện vệ sinh (nhiệt độ và độ âm) và íhời gian (như khuyên cáo cua nhà san

xuất) phù hợp

Một số quy trình thứ nghiệm và kiêm tra độ kín bao bì thường sứ dụng hiện

nay, gồm:

a) quy trình kiểm tra bàng mực đo [12,86];

b) kiêm tra độ tăng hàm lượng oxy [12];

c) đo độ dan điện;

d) quy trình xé bao bi kiêm tra môi hàn dọc và môi hàn ngang

Thí nghiệm sinh học (ngâm toàn bộ bao bì trong dung dịch chứa nhiêu vi

sinh vặt (hỉnh 10) không dược khuyên cáo, do quy trình này làm anh hương

đến vật liệu bao bì: gây ra lồi và ảnh hương đèn việc diễn giai kêt quả thí

nghiệm

Một số vi khuân có thê đi qua nhừng vết nứt có kích thước rất nhỏ mà kiêm

tra bang cam quan cùng không phát hiện ra rò ri [86] Trong các thí nghiệm mô

hình sư dụng vật liệu nhựa, người ta quan sát thấy các vi khuân di động

Escheríchia coli, Pseudomonas aeruginosa và Baciìỉus subtiỉis có thê di

chuyên động xuyên qua các ống mao dẫn đầy chất lỏng với đường kính trong

khoảng 10 ịiin hoặc hơn và đạt tốc độ hơn 10 mm trong vòng 24 h Quá trình

chuyên động sè chậm đi nếu đường kính cua các vêt nứt (channels) giám

Đường kính trong nhó nhât cho phép vi khuân đi qua là giừa 1,3 và 2 pm Vi

khuân không di động Staphylococcus aureus và Baciỉlus megaterium, cùng

như nấm men Debaryomyceshansenii, Candida parapsilosis và Torulopsis

candida chuyên động với tôc độ rât chậm Tốc độ cua chúng nho hơn 0,5 mm

trong 24 h trong các ống mao dan với dường kính trong khoảng 10 pm Tùy

thược kích thước tê bào, các ông mao dẫn nho nhât mà vi khuân không di động

vẫn có thế đi qua có dường kính trong khoang 2-5 pm [275]

Độ kín bao bì: các phương pháp kiểm tra

Hình 10: Thử bắng phương pháp sinh học:

không thích hợp cho bao bì giấy nhiều lớp

3 Hiệu quả tiệt trùng

Tóm tắt

(/Lia trình tiêu diệt vi sinh vặt không phai là một quá trình tuyệt đối; không

phai tât cả các vi sinh vật đều bị tiêu diệt cùng một lúc Thực ra với cùng một

quy trình diệt khuân (cùng nhiệt độ), một lirợng vi sinh vật bằng nhau sẽ bị tiêu

diệt trong nhừng khoáng thời gian khác nhau Hiểu rõ điều này là vô cùng quan

trọng Do vậy, hiệu quá của bất kỳ quá trình tiệt trùng nào cùng đirợc xác định

bằng các thòng số công nghệ và lượng vi sinh vật ban đâu trong san phẩm Đôi

khi khong thê thay đôi thông số công nghệ đê đám báo quá trình tiệt trùng hiệu

qua hon Trong trường hợp đó hiệu qua tiệt trùng tăng chỉ khi giam lượng vi

sinh vặt (thường là sô bào tử vi khuân) trong sản phàm đem đi tiệt trùng

Qỉdi Ihỉệy Chung

Thuật ngừ “ tiệt trùng” (sterility) cua thực phâm đóng gói hoặc san phàm

thực phâm vân còn nhiều tranh cài Một mặt, các quy định pháp lý có xu hướng

băt buộc định nghĩa sự tiệt trùng băng nhừng khái niệm tuyệt dối, như “ sự

không cỏ mặt cua ” Mặt khác, người ta đã công nhận vi sinh vật khi được đưa

vào quá trình tiệt trùng sẽ bị giam theo qu> luật bán logarit [60,69] Quá trình

tiêu diệt vi sinh vật nói chung và đặc biệt là nội bào tư vi khuân đã được nghiên

cửu rât nhiêu Đối với hầu hết các loại vi sinh vật, ty lệ tiêu diệt bán logarit

được thê hiện như trên hình 1 không phụ thuộc vào quá trình tiệt trùng do nhiệt

hay do hóa chất

log (No/N) = thời gian tiếp xúc với tác nhân tiệt trùng/D

Trong đó: No = tông số vi sinh vặt ban đầu; N = số vi sinh vặt sống sau một

thời gian tiêp xúc với tác nhân tiệt trùng; và D thời gian giam mười lần (tức

là thơi gian cân thiêt đẽ làm giảm 1 log vi sinh vật sống) Tác nhân tiệt trùng có

thê là nhiệt hoặc hóa chất

Hiệu quả tiêu diệt các bào tử từ vi khuẩn

Tỷ lệ tiêu diệt bán logarit

Hoàn toàn không có vi khuẩn

là không thể đạt được

Giá trị D, F và z

Hiệu quả tiệt trùng

Hiệu quả tiệt trùng

đạt đưạc nhờ quá trình UHT

Hiệu quả tiệt trùng:

Bacillus

Có thề thu được kết qua kha quan hơn khi giảm số lượng bào tư ban đầu trong sán phấm (hình la) hoặc áp dụng điều kiện tiệt trùng nghiêm ngặt hơn (hình 1 b), tức là nhiệt độ tiệt trùng cao hơn hoặc/và thời gian giừ nhiệt dài hơn

Độ tiệt trùng được hiếu là hoàn toàn không có mặt tất cả các vi sinh vật sống trong bất kỳ thề tích nào cua sản phẩm Biểu diễn băng đô thị bán logarit, tỷ lệ chết cua vi sinh vật sẽ được hiếu là log X = 0 Tuy nhiên đăng thức log X = 0 ( 10x = 0) không tồn tại nên độ tiệt trùng tuyệt đối không thế đạt được, mà chi dược tiệm cận Vì vậy, mồi quá trình tiệt trùng đều phai còn một vài bào tử còn sống sót sau quá trình tiệt trùng [91,176] M ỗi quy trình tiệt trùng đặc trưng bơi tác động của quá trình tiệt trùng hay hiệu qua tiệt trùng Hiệu quả tiệt trùng biêu diền bơi số log vi sinh vật giam được do quá trình tiệt trùng Ví dụ một quá trình UHT bình thường đạt hiệu qua là giam 10'' lần (9 log), tức là từ 10' bào tư ban đầu chỉ còn 1 bào tử sống sót

109 bào tử vi khuẩn -> UHT -> 10° = 1

Điều này đúng và không phụ thuộc vào thê tích sán phâm

Giá trị D là thời gian cằn thiết ơ một nhiệt độ nhất định làm giảm sô bào tư

vi sinh vặt đi 10 lần Giá trị F cua một quá trình là số ph cần thiết đê tiêu diệt một số lượng vi sinh vật đã biết trong thực phẩm nhất định trong những điều kiện đà biết Giá trị Fo là giá trị ở 12D Khi ký hiệu Fo được sử dựng, giá trị z được coi là 18°F (10°C) với nhiệt độ tiệt trùng 250°F ( l2 l, l° C ) Giá trị z biếu diền khoảng nhiệt độ tăng cần thiết để giam giá trị D đi 10 lằn, tức là từ I ph giam xuống còn 0 ,l ph Giá trị Qiolà độ tăng tôc độ phan ứng nêu nhiệt độ của

hệ thống tăng lên I0°c Giá sử giá trị z =10,5 và giá trị Qio băng 9, gia nhiệt trực tiếp UHT đến 140°c với thời gian lưu là 4 s thì giá trị Fo sê là 4,2 s [105].

Tại Vương quốc Anh, Bộ Y tế và An sinh xã hội ban hành hướng dẫn cho việc xử lý thực phẩm đóng hộp có độ axit thấp, trong đó quy định răng một quá trình nhiệt tối thiều đạt yêu cẩu phải giam khả năng sông sót cua bào tư

Clostridium botulinum xuống ít hơn 1 trong 1012 hộp sản phâm [70] Tiêu chuân này tương đương với quá trình tiêu diệt bàng cách gia nhiệt trong 3 ph ơ 12l° c (Fo =3) [23] Trong thiết bị trao đối nhiệt tấm bản, thời gian lưu khoáng 2 s ở nhiệt độ 142°c cho hiệu quả tiệt trùng (số log giảm đi) là 7 khi sư dụng bào tư

Baciỉlus stearothermophiỉus làm chi thị [70] Tuy nhiên, kêt qua thu được bằng cách xử lý nhiệt bào tử Bacillus stearothermophiỉus trong sừa cùng phải tính đến yếu tố ức chế [78] vì xử lý nhiệt sừa có thê dẫn đên việc hình thành các hợp chất có thể ức chế sự nảy mầm của bào tư vi khuân nói chung và Baciilus stearothermophiỉus nói riêng

Trong sữa và kem nhiễm lượng lớn bào tư Bacillus ỉicheniformis, giá trị z được tìm thấy vào khoảng 7,4 - 8,0°c [46] Trong khoang nhiệt độ tiệt trùng UHT, giá trị Qio băng 11 đôi với Bacillus stearothermophìlus và băng 30 đôi với Baciỉỉus subtilis [70] Gia nhiệt bào tử Baciỉlus subtỉlìs đên nhiệt độ UHT (129 -135°C) đối với sữa tách béo, giá trị z vào khoảng từ 6,7°c - 18°c [111].Đường suy vong bán logarit của bào tư Baciỉlus stearothermophiỉus là tuyên tính ở nhiệt độ giữa 104,4°c và 137,8°c tại giá trị pH từ 6,0 đên 7,0 Giá trị z tương ứng là 8,7°c và 10,3°c [70]

Trong quá trình sử dụng hệ thống UHT trực tiếp bằng phun hơi nước nóng, thời gian lưu nhiệt là 4 s ở các mức nhiệt độ lưu nhiệt khác nhau, các giá trị tiêu diệt vi sinh vặt theo bán logarit (hiệu quả tiệt trùng) được ghi nhận nhu bèn dưới (bảng 1) [250, 257]

Bàng 1: Hiệu quả quá trinh tiệt trùng: phun hơi trực tiếp

Bacillus subtil is Bacillus stearothermophilus

Nhiệt độ

C

Số bào tử ban đầu

Số bào tử cuối cùng Log giảm

Số bào tử ban đầu

Số bào tử cuối cùng Log giảm

Trong một dây chuyên UHT quy mô phòng thí nghiệm, dịch sừa gẩy được

gia nhiệt lên đên I35°c sư dụng các nội bào tư từ các chúng khác nhau cua

B cỉc M usstearothermophilus như vi sinh vật đê thư nghiệm, “ giá trị z chưa bao

giờ rớt xuống thấp hơn giá trị 6,7°c (12°F) và chưa bao giờ vượt quá I8°c

(32CF)" [82]

Sự ức chê bào tử Clostridìum per/ringens loại A ớ nhiệt độ siêu cao đã

được nghiên cứu Dịch bào tư trong nước được gia nhiệt ơ 85-l35°C bàng

phương pháp ống mao dẫn Ớ nhiệt độ trên I00°c [1] két qua cho thấy bào tư

bị vò hoạt rât nhanh Thời gian giảm 10 lân (giá trị D) ơ bào tử bền nhiệt nhất

cua Cỉostridium botuỉìnum ơ 140°c là 0,1 s Ớ nhiệt độ cao hơn 120-140°c,

giá trị X là 1 l° c khi bào tứ được hòa trong dung dịch đệm phosphat pF17 [23]

Bằng phương pháp thứ mao dẫn, giá trị z tăng đáng kể khi tăng nhiệt độ trong

khoáng 85-160°C [70]

Hiệu quả tiệt trùng:

Clostridium

Số bào tư Clostridium sporogenes có thể giam tới 10l: lần trong 3,42 s ơ

148.9°c Đây là số liệu đối với dịch bào tư có giá trị X là 19,4°c và giá trị D ớ

148 9 °c lcà 0.285 s [70]

Sô lượng bào tử c/ botulinum trong nguyên liệu

có thê thay đồi từ 104 trong mồi hộp san phẩm, trong

trường hợp san phấm nấm; đến 10'*, tương dương

mức độ có trong thịt; cho đến mức thấp 10° đổi với

vật liệu bao gói cho sản phâm vô trùng [201] Giá trị

giảm thập phân thực ra ít được quan tâm trừ khi cần

đề ý đên lượng vi sinh vật ban đầu Nói chung thực

phẩm chứa nhiêu bào tư hơn rât nhiêu so với vặt liệu

bao gói Có một nguy cơ tiêm tàng khi biêu diễn

hiệu quả quá trình thông qua giá trị 12D vì khi đó

chi có độ giam bào tư được chỉ rõ trong khi đó kết

quả cuôi cùng sè thay đôi rât nhiều tùy thuộc vào

mật độ bào tử C i botulinum và các vi khuân khác

ban dầu [201]

Bảng 2: Hiệu quả của nhiệt độ đến Bacillus subtilis 786:

bào từ trong sữa

sự giảm lượng

Nhiệt đô

°c

Số khuẩn lạc ban đằu/ml

Số khuẩn lạc cuối cùng/ml

Giảm thập phân

8,2 X 106 < 0,0004 > 9

Sự thay đôi nhiệt độ đột ngột do phối trộn trực tiếp hơi nước và sừa và quá

trình bỏc hơi chân không băng gia nhiệt trực tiếp, làm tăng hiệu qua phá huy

bào ư do sôc nhiệt Sự phá huy bào tư có thê cao hơn mong đợi khi so sánh với

kết quá thu được trong phòng thí nghiệm bằng cách cho dịch bào tử tiếp xúc

với nhiệt độ thâp hơn Vì vậy kêt quả trong phòng thí nghiệm không nên ngoại

suy dê áp dụng trong điêu kiện tiệt trùng UHT [86] Tât ca các kêt quả thí Hiệu quả sốc nhiệt

nghiệm thu được với mô hình sư dụng dịch bào tử vi khuân thuần khiết đà

được xác định trước là có tính bền nhiệt Hơn nữa các bào tử này được sư dụng

ơ m;it độ rât cao Vì vậy kẻt qua thu được chi có thê chuyên giao ra điêu kiện

thực tien ơ một mức độ nhất định

4 Khử trùng bằng hydro Peroxid

Tóm tắt

I rong hệ thông đóng goi tiệt trùng, hydro peroxid (IIT Y ) thưởng được sư

dụng đê tiệt trùng băng hóa học cho vật liệu bao bì (bê mặt tiêp xúc với thực

phám) Các vân đê liên quan khi dùng hydro peroxid trong trường hợp này như

kha nàng còn dư lượng trong san phấm, điều kiện môi trường cung như hiệu

qua vi sinh cua nó đêu phai được giai quyết tốt

1 Giói thiệu chung

'I rong hâu hết hệ thống đóng gói tiệt trùng và hệ thống đóng gói kéo dài thời

hạn sư dụng (ESL), hydro peroxid được sư dụng đề tiệt trùng hoặc sát trùng bề

mặt bao bì tiếp xúc với thực phẩm Những hóa chất như vậv cằn phai đám bao

nhưng yêu củu nhât định Cụ thô, một chất khư irùỉig hoan hảo càn đảm báo [61]:

a) dê dàng thực hiện;

b) sử dụng được trên dây chuyền liên tục;

c) khỏng còn dư lượng sau khi sử dụng;

d) tiêu diệt các vi sinh vật gây hư hòng, như nội bào tư vi khuân một cách hiệu

Yêu tô quan trọng nhât là đám bao hiệu quá vi sinh và không có dư lượng

trong sản phâm đã được đóng gói Tuy xét về các tiêu chí khác, và trong một số

trường hợp, nhiều hỏa chất khác mang lại hiệu qua tốt hơn nhưng hydro

peroxid van là lựa chọn tốt nhất

2 Tiêu chí vỉ sinh

Hiệu quá vi sinh cua hydro peroxid đâ được nghiên cứu với bào tư Bacillus

subtilis (NCDO 736, ATCC 95244) tại nhiều nhiệt độ khác nhau và với nồng

độ hydro peroxid tương đối thấp (bang 1) [247]

1 ồng quan tài liệu nghiên cứu cho thấy nhiệt độ và nồng độ có ánh hưởng

đến kha năng diệt bào tư cua hydro peroxid [63] Với hydro peroxid nồng độ

10% ơ 60°c, giá trị Ọ10 vào khoáng 1,6 Tăng nồng độ từ 10% lên 15% và từ

15% lên 20%, giá trị này tăng khoảng 50% ở mồi giai đoạn [247] Tại 80°c,

dung dịch hydro peroxid nồng độ 30% có khả năng làm giam vài lần thập phân

vi khuân sinh bào tư [91] trong vòng vài giây

Bảng 1: Thời gian (giây) cần thiết để

giảm 4 log bào tử Bacillus subtilis ở những nồng độ và nhiệt độ hydro peroxid khác nhau

Kêt quả so sánh kha năng sống sót của bào tư Clostridium

botulinum và Bacillus với hydro peroxid thê hiện trong bang 2

[ 148]

Bảng 2: So sánh khả năng sống sót của bào tử

Cl Botulinum và Bacillus ở 35% H20 ?, 71,1°c và 87,8°c,

1x104 bào tử

Kha năng diệt bào tư cua hydro peroxid được xác định ớ

nồng độ từ ÌO - 41% và ơ nhiệt độ 24-76°C Bacillus subtilis

SA 22 có khả năng chịu tác động lớn nhất và Staphylococcus

aurciis nhạy cảm nhât trong số các vi sinh vật thử nghiệm

Dư lượng hydro peroxid:

giới hạn pháp lý

Hydro peroxid: độc tính

3 Dư lượng hydro peroxid

Khi tiệt trùng vật liệu bao bì (bề mặt tiếp xúc với thực phấm), nồng độ hydro peroxid thường dùng là 15% và 35% [74] Trong bất cứ hệ thống nào, không thẻ loại bo hoàn toàn hóa chất đã được sử dụng Do đó, không thế tranh khỏi dư lượng rất nhỏ khi sư dụng hydro peroxid trong trường hợp này Câu hoi đặt ra là: ngường cho phép cua dư lượng là bao nhiêu? về khía cạnh này, các nhà lập pháp cần phải được tư vấn M ột số quốc gia đã thông qua điều luật về vân đề này, một số thì không, về cơ bản, nhừng tình huống sau có thê xay ra:

0 Chưa có bất kỳ quy định nào, (vì thế) dư lượng hydro peroxid là van đề thanh tra y tế cộng đồng cằn phai giai thích

0 Pháp luật hiện hành quy định: hydro peroxid có the được sư dụng với thực phẩm miền là dư lượng trong sản phẩm không vượt quá hàm lượng “ không thể tránh khỏi về mặt kỹ thuật” Nhưng thế nào là “ không thê tránh khoi về mặt kỹ thuật” '?

0 Hydro peroxid có thế được sử dụng trong công nghiệp thực phâm miên là được loại bo hoặc bị triệt tiêu trước khi quá trình chế biên này kêt thúc Hai câu hỏi đặt ra là: a) "Được loại bo" nghĩa là gì? Rõ ràng, điều này nên được hiếu theo nghĩa là "không thể phát hiện bằng các phương pháp chuân" Vì vậy, dư lượng hydro peroxid cho phép được xác định bới độ nhạy cua phương pháp thử nghiệm chính thống Neu phương pháp này không có, hàm lượng bao nhiêu là được phép? Một lằn nữa, điêu này ít nhiêu là vân đê các cán bộ y tế cộng đồng cần giái thích cặn kê b) "Quá trình chê biên kết thúc"

có nghĩa là gì? Trong trường hợp hệ thống bao bì TB A , liệu có phải đây là thời điếm sản phẩm được hàn kín? Hay là thời diêm bao bì đựng sản phẩm

đà rời công đoạn hàn tai đỉnh hộp và tai đáy hộp, rời khu vực lưu kho, hoặc tới các cửa hàng hay thậm chí đến thời điếm sản phẩm được tiêu thụ?

0 Dư lượng hydro peroxid tối đa cho phép theo quy định thường đi cùng với các phương pháp xác định chuấn [260] Tại thời điếm hiện tại, các quy định của FDA Hoa Kỳ (21 CFR 177,1520) về dư lượng hydro peroxid, áp Cụng cho tiệt trùng bề mặt nhựa PE cua vật liệu bao bì, là hoàn thiện nhất va tốt nhất

Quy định đầu tiên được thông qua vào năm 1981 [1 10] và công bỏ hydro peroxid có thế được sử dụng, với điêu kiện [259]:

- chỉ sử dụng cho nhừng bề mặt nhựa PE trong danh mục quy định;

- tất cả các chất phụ gia sử dụng trong hydro peroxid (như các chât ôn đ ịn i và các tác nhân làm ẩm , ) phái được cho phép hoặc theo quy định và/lioặc theo GRAS (được coi là an toàn);

- nồng độ hydro peroxid nằm trong giới hạn quy định; và

- ngay sau khi đóng gói, dư lượng hydro peroxid không vượt quá hàm liợng quy định (hiện nay là 0,5 ppm) khi kiếm tra bằng một trong hai phương pháp tiêu chuấn đâ quy định [67] (hoặc một phương pháp tương đương)

Tất cả các điều tra cho đến nay đều không chỉ ra bất kỳ độc tính nào nêi sứ dựng lượng nhở hợp lý hydro peroxid Lượng lớn hơn có thể dẫn đen kích ứng màng nhầy nhưng không tác động mãn tính Te bào mô người chứa emym catalase và peroxidase, giúp hydro peroxid được phân huy thành:

2H2O2 = 2H2 ơ + 0 2

Độc tính cua hydro peroxid đã được nghiên cứu rộng rãi Cụ thẻ, các san phấm phân hủy cua H20 2 là nước và oxy là nhừng chất vô hại Hydro penxid không tích lùy trong cơ thế, không gây độc màn tính Hydro peroxid có the tây tóc và gây kích ứng màng nhầy tạm thời Vì tạo thành khí, khi hít phai một lượng lớn hydro peroxid có thê gây ra một sô vân đê

Phương pháp xác định dư lượng hydro peroxid bằng peroxidase được giới

thiệu [270]

Ọuá trình phân huy dư lượng hydro peroxid đà được nghiên cứu trong sừa Hydro peroxid' sư phản hủy

nguyên liệu, sừa thanh trùng và thí nghiệm chi tiết trên san phẩm sừa có hạn

dùng dài (bảng 4)

Bàng 3: Sự phân hủy H20 2 trong sữa

+ = có (phát hiện); - = không có (không plhát hiện;) ụg/ml = ppm = mg/l

Bàng 4: Sự phân hủy H20 2 trong sữa bảo Quản dài hạn ở điều kiện nhiệt độ thường

+ = CÓ (phát hiện); - = không có (không phát hiện) ụg/ml = ppm = mg/l

4 Hydro peroxid trong mồi trường

Một vân đê quan tâm khác là hydro peroxid trong môi trường, ví như lượng

hydro peroxid có trong môi trường làm việc Tại một số quốc gia, vấn đề này

đà được pháp luật quy định Cụ thế: Hydro peroxid trong không khí ơ nhừng

khu vực có người hoặc khu vực làm việc trong thời gian dài không được vượt

quá hàm lượng tối đa 1 ppm

Hít phai hydro peroxid, dù không thực sự độc hại, có thể gây kích thích

niêm mạc (măt, phôi ) Ngoài ra, hydro peroxid là một chất tẩy trắng và có

thê anh hương đến màu sắc cua tóc

Hydro peroxỉd trong môi trường

5 Vật liệu bao bì

Tóm tắt

( hương này chi đê cặp đến bao bì giấy nhiều lớp Bất cứ khi nào thực phấm

tiep xúc với vật liệu bao bì hoặc bất kỳ đối tượng nào khác, tương tác sẽ xảy ra:

từ bc mặt vặt liệu vào thực phâm đỏ, và các thành phần của thực phâm có thẻ bị

hâp thụ do tiỏp xúc Nhiêu tương tác khác nhau giừa các vặt liệu làm bao bì và

thực phàm đóng gói củng được bàn luận Trong đóng gói tiệt trùng, cân đặc biệt

quan tâm tới vi sinh vặt trên vặt liệu làm bao bì (bê mặt tiếp xúc thực phẩm)

1 Giới thiệu chung

Bao bì tiệt trùng được làm từ nhiều loại vặt liệu khác nhau, chăng hạn:

• hộp kim loại;

• chai thúy tinh;

• vật liệu nhựa tinh khiết (chai, ly, bịch);

• bao bì giây nhiều lớp

Chương này chi đê cập đôn bao bì giấy nhiều lớp Trên quan điềm chức năng

cua bao bì cấu trúc nhiều lớp [60, 69] thường thấy thế hiện trên hình 1 [237]

Lớp polyethylen ngoài cùng (có nhiệm vụ) bao vệ sán phấm trước độ ấm

môi trường Các lớp giấy tạo độ cứng và bền cua vật liệu bao bì Các lớp

polycthylen tiếp theo ("lớp màng") tạo liên két các lớp giấy với lớp màng

nhỏm, với vai trò như hàng rào ngăn can sự xâm nhập cua ánh sáng và khí qua

lớp vật liệu, đông thời ngăn không cho các thành phần san phẩm từ bên trong

bị thâm thâu Lớp polyethylen đầu tiên bèn trong liên két lớp cuối cùng bằng

một lớp màng nhôm Đê đạt được độ bám dính thích hợp cằn sư dụng

polyethylen oxy hóa mức độ cao Cuối cùng, lớp trong cùng, thường là

polyethylen, có tác dụng tạo mối hàn và là bề mặt tiếp xúc với thực phẩm Đê

đảm bao chức năng của nỏ, vặt liệu làm bao bì phai được bảo quan ở nhiệt độ

và đọ âm theo khuyên cáo cua nhà san xuất một cách chính xác [142] Với các

sản phâm khác nhau, thành phản đặc biệt trong cấu trúc vặt liệu làm bao bì có

thể dược yêu cảu chăng hạn:

• nước trái cây;

Lớ p m àng nhôm Polyethylen Polyethylen

Vật liệu làm bao bì: cấu trúc và chức năng

C'ác vặt liệu làm bao bì được lựa chọn dựa trên sản phấm và yếu tố công

nghệ [85] Cân thực hiện các thí nghiệm về lưu kho để xác định thời hạn sư

dụng thích hợp cua sản phấm và bao bì Thí nghiệm về lưu kho, sứ dụng nhiệt

độ cao hơn điêu kiện bảo quan thông thường thì thường không được khuyến

cáo vì nhừng phan ứng vốn không diễn ra trong điều kiện nhiệt độ thông

thường, có thê và thường là sẽ làm thay đối sản phấm

2 Tương tác giữa sản phẩm và bao bì

Tương tác luôn luôn diễn ra giữa bao bì và san phẩm Có thế phân biệt bốn

loại tương tác như trong hình 2

2.1 Sự di chuyển

Sự di chuyên được hiêu là các hợp chất có nguồn gốc từ vật liệu làm bao bì

và hòa tan trong sản phâm Nêu màng nhôm dược sư dụng trong sự cấu thành

cua vật liệu làm bao bì thì sự di chuyên dien ra chu yếu từ các lớp phía trong

Các tiêu chuẩn pháp lý hiện tại đề cập đến tính độc hại, sự thay đôi hương vị

có thế nhận biết được và "lượng di chuyển tồng số" nghĩa là tông lượng hợp chất từ vật liệu bao gói (có tác động) vào thực phẩm lỏng (nước hoặc dâu) trong điêu kiện thí nghiệm cụ thê

2.1.1 Di chuyến từ các lớp poỉyethylen bao phu

Vật liệu polyme hữu cơ như polyethylen được quy định rât nghiêm ngặt vê hàm lượng và thành phần di chuyến vào thực phâm Giới hạn hàm lượng di chuyển tổng số từ lớp polyethylen vào trong thực phâm sau 10 ngày bảo quán ờ

40°c trong quy định cua Liên minh châu Ảu là 60 ppm Hàm lượng tiêu chuẩn tối đa cho vật liệu bao gói tiệt trùng là 5 ppm [237] Tuy nhiên, giá trị hàm lượng di chuyến tống số 0,5 ppm không phai là hiếm Giá trị như vậy là thấp hơn nhiêu so với tiêu chuân quy định

Ngoài ra, các sản phẩm di chuyên vào thực phâm phải không độc Vê vân đê này, vật liệu polyethylen đã được nghiên cứu rất nhiêu Cho đên nay, chưa phát hiện tình trạng ngộ độc cấp tính và mân tính có liên quan tới vật liệu này Trên thực tế, ethylen oxid đã được sử dụng trong thời gian dài đề kéo dài thời hạn bảo quan trái cây, đặc biệt là táo Thành phần di chuyển phải không gây ra ảnh hưởng dề nhận ra trong hương vị cua sản phẩm Loại thực phâm càng ít hương

vị càng dề bị ảnh hưởng Nhừng thay đôi dễ nhận biết về hương vị của sản phẩm có thề do một lượng nho các hợp chất di chuyên vào trong nó Trong các sản phẩm bồ sung hương vị, mùi thơm của thực phẩm sẽ giúp giấu đi sự thay đối về hương vị về khía cạnh này, nước là sán phâm khó nhât Do vậy, việc dùng vật liệu đóng gói đặc biệt là cần thiết đế ngăn ngừa tác động đến hương vị.Loại polyethylen không dùng phụ gia sử dụng trong san xuât các vật liệu làm bao bì thì không gây ra các vấn đề liên quan đến việc di chuyên các thành phần đặc biệt như các tác nhân tăng tính trượt, chất hoá dẻo hoặc chất chống oxy hóa

Nếu trước khi sử dụng, vặt liệu bao bì được tiệt trùng - cá bằng gia nhiệt hay kết hợp giữa gia nhiệt và hóa chất, như trong bao bì vô trùng, thì ảnh hường của quá trình tiệt trùng tới sự dịch chuyển phải được hiếu rõ [234], được thử nghiệm

và diễn giải Ọuy trình như vậy có thể làm thay đổi bề mặt tiếp xúc cua vặt liệu

đó, dẫn tới có thê anh hưởng đên sự dịch chuyên

2.1.2 Di chuyên từ lớp mực in

In ấn có thể là một phần của cấu trúc vặt liệu làm bao bì theo những cách khác nhau Hai ví dụ được trình bày dưới đây (hình 3)

Tùy thuộc vào loại vật liệu làm bao bì (phôi, cuộn và câu trúc của nó, mà

sự di chuyến từ lớp mực in có thể là trực tiếp hoặc gián tiếp (vào thực phẩm chứa trong bao bì) Do đó, cần quan tâm đến thành phần cua mực in cùng như các dung môi sử dụng Các vấn đề về tính độc và anh hưởng tới tính chât cảm quan phải được xem xét Điều này đặc biệt quan trọng nếu cấu trúc vật liệu đóng gói không bao gôm lớp màng nhôm

Hình 3: cấu trúc vật liệu bao bi

2 ì y Sự di chuyên từ l&p giấy

Mặc dù sự tiếp xúc trực tiếp giữa các lớp giây và san phàm được ngăn ngừa

bởi các lớp màng plastic, hoặc lớp màng nhôm khi thích hợp tuy nhiên không Di chuyển từ lớp giấy

thê loại trừ kha năng di chuyên gián tiếp Hai yếu tố cần được xem xét:

a) hàm lượng nước cua lớp giấy; và

b) hóa chất

f)ộ âm cao (trên ~~ 9%) có thê dẫn đến những thay đôi hương vị dễ nhận biết

do các hợp chât từ lớp giấy di chuyên qua lớp plastic bên trong vào san phâm

Hóa chất có thế bát nguồn từ các sợi tái chế, từ chắt diệt khuân sư dụng

trong các nhà máy giây và các nguồn khác Mối quan tâm lớn về môi trường

dẫn đẻn việc sư dụng giây tái sinh một cách rộng rãi và phát triên hệ thống

nước khép kín trong các nhà máy giấy Đây là yêu cầu cần chú ý cân thận trong

việc lựa chọn giây tái sinh đê sư dụng cũng như các tiêu chuân vệ sinh trong

sản xuất giấy

2.2 Sự hấp phụ

llâp phụ là sự gan kết các thành phần thực phàm vào bê mặt bên trong cua

bao bì Điều này thường thấy với các san phấm giàu chất béo, đặc biệt là chất Sự hấp phụ bằng các hợp

béo sừa và có thê gây ra vân đề với các san phẩm có hàm lượng chất béo cao, chất gắn trên bề mặt

đặc biệt là kem tươi Đồng hóa thích hợp sản phâm sẽ làm giảm hoặc loại trừ

được van đề này

2.3 Sự hấp thụ

Trong trường hợp hấp thụ, các thành phẩn cua thực phâm hòa

tan vào câu trúc vật liệu bao bì Một ví dụ về sự hấp thụ là mât

thành phần limonen trong nước cam [108, 181,237] Hiện tượng

này được mô tả trong hình 4 Tại thời điểm ban đâu của quá trình

bao quán, các hợp chât hòa tan vào lớp màng bên trong Qua thời

gian, ngày càng nhiêu các hợp chất được hấp thụ bơi vật liệu

Mặt khác, khi nông độ cua các chât hòa tan tăng trong lớp

plastic, các chât này quay trớ lại vào thực phâm càng nhiều Cuối

cùng, trạng thái cân băng đạt được và không có thay đôi nào nữa

về nòng độ được ghi nhận Sô lượng và loại vật liệu hâp thụ phụ

thuộc vào độ dày loại màng plastic [237] Bô sung hợp chất như

vậy vào sản phâm trước khi chế biến và bao gói có thê bù lại

lượng hòa tan vào màng plastic

Sự hấp thụ bằng các hợp chắt hòa tan vào vật liệu làm bao bì

Sự thẩm thấu bằng các hợp

chất thấm qua vật liệu bao bì

Thấm thấu IĨ1Ô ta sự dịch chuyên các thành phân sản phâm qua bao hì từ phía trong và phía ngoài Khi quá trình thâm nhập và đặc biệt là sự chuyên dịch của các phân tử khí dược quan tâm, cân phân biệt giữa độ kín của vật liệu bao gói và độ kín cua bao bì Thông thường vật liệu làm bao bì kín hơn nhiều

so với bao bì

2.4 Sự thấm thấu

/

Vật liệu bao gói '

tỷ trọng cao - polyethylen ty trọng thâp Màng nhiều lớp với đặc tính ngăn can khí tốt sẽ làm giám sự thâm thâu khí qua, ví dụ như oxy

Sự thâm thâu khí qua môi hàn ngang ít quan trọng hơn Vật liệu plastic gan chắc trong vùng mối hàn ngang có đường kính rất nhỏ và độ dày khá lớn (hình 6) Quá trình thẩm thấu khí chậm M ột phương pháp đã được đề xuìt để kiểm tra sự thâm thấu khí qua các lớp vật liệu phú trên mặt lớp màng nkôiri Kha năng thâm thâu oxy của sản phâm đóng gói 250 ml được xác định là thấp hơn 0,17 ml CK/tháng

Giá trị thâm thấu khí oxy cho các loại bao bì vô trùng khác nhau đưựf thỏ hiện trên bảng 1 [198] Sự di chuyến một lượng hạn chế khí oxy qua bao bì giấy

có thê chu yêu do các nêp cuộn, môi hàn, năp (nêu có) và các nêp gâp Bio bì giấy tiệt trùng Tetra Brik 250 ml được rót đầy nước đà loại khí và sự tăng hàm lượng oxy được xác định tại các nhiệt độ bảo quan khác nhau (hình 7) Tce độ truyền khí tăng lên theo thời gian và ở các nhiệt độ cao hơn

Hình 6: Sự thẩm thấu khí

qua mối hàn ngang

Bảng 1: Giá trị thẳm thấu oxy

Kiểu bao bì Thể tích Sự xâm nhí

của oxy mg/l/năm

Tetra Brik 1.000 ml 3,7

O xy (ppm)

3 Các khía cạnh vi sinh

Hệ vi sinh trẽn giây dược sử dụng trong sán xuât vật liệu bao bì nhiêu lớp

chu yêu là vi khuân gram dương Không tìm thây vi sinh vật Gram âm Trong

quá trình san xuât, vi sinh vật Gram âm thực tê được loại trừ trong giai đoạn

làm khò hộp Hơn một nứa số mầu kiếm tra có vi sinh vật tông số < 200/g [64],

Hệ thông nước khép kín trong nhà máy giây, việc hạn chê sư dụng các chât diệt

khuân và tái ché giấy thai là các nguyên nhân làm tăng đáng kê lượng vi sinh

vật trong nước chê biên Nguyên liệu hòa tan dan đen sự gia tăng cua vi sinh

vật Sục khí trong hệ thông nước, kct hợp sư dụng lọc sinh học, cai thiện vệ

sinh và sư dụng đúng mức chất diệt khuân giúp kiêm soát lượng vi khuân trong

nước chẽ biên Và chính điêu này sê làm giám bớt các vân đê (xay ra trong)

vặn hành và tránh được chất lượng giấy giảm [123]

Nguyên liệu plastic ép đùn và cán mỏng thường vô trùng [74, 136] vì

nhiệt được áp dụng trong quá trình sản xuât bao bì giấy [86] Tuy nhiên, sau

khi chê biên, có một lượng nho vi sinh vặt từ khòng khí nhiễm vào số lượng

và loại vi sinh vật phụ thuộc vào mức độ vệ sinh hiện hành tại nhà máy sản

xuất bao bì giây Hệ vi sinh trên bô mặt tiêp xúc với thực phârn cua vật liệu

làm bao bì không nên vượt quá tông số khuân lạc 5/100 cm2 [142] hoặc nên ít

hơn 1/100 em' [12] Trên vật liệu plastic, lượng vi sinh vặt tông số từ 0,4 tới

10/100 em2 [12], 0 đến 10/100 em2 [76] và 2 đến 10/100 em2 đã được đề cặp

Lượng vi sinh vật tông số trên các bê mặt tiếp xúc với thực phẩm của plastic ít

hơn 1/m2 cùng đã được báo cáo (230) Neu có các điều kiện "vô trùng" sau khi

ép đùn thì có thê đạt được lượng vi sinh v ật tông số thấp từ 0,2 đến 0,8/100 em2

[263] Lượng vi sinh vật tông sô trên bê mặt tiêp xúc thực phàm của các màng

plastic giây trong phạm vi 0-5 khuân lạc/100 em2 Thành phân cua hệ vi sinh

vật này được thẻ hiện trong báng 2 [60, 61] Đây là kêt qua thu được ngay sau

khi vật liệu bao bì được sản xuât

Cân chú ý đen anh hương cua quá trình bảo quan và sự nhiễm khuân tại vị

trí vặn hành máy rót và sư dụng vật liệu Nhừng thay đôi về số lượng và thành

phần cua hệ vi khuân trong thời gian bảo quan vần chưa được nghiên cứu

Thông thường, hydro peroxid được sư dụng cho việc tiệt trùng bê mặt vật liệu

đóng gói (tiêp xúc với thực phâm) [86], Những yêu tô cần thiết cho tiệt trùng

các vật liệu đóng gói (bề mặt tiôp xúc với thực phâm) phụ thuộc vào kích thước

hộp (bè mặt tiêp xúc), mức độ nhiễm khuân bê mặt và mức chất lượng cho

phép (A Ọ L ) [76] Giá trị giam thập phân tối thiều cần thiết để khư trùng bề mặt

vật liệu đỏng gói (tiẽp xúc với thực phâm) thay đôi trong khoảng 4 và 6, khi

thư nghiệm với bào tử Baciỉỉus subtilỉs A [134] Độ giảm thập phân được đề

xuất là 4 [91 ] Bào tử Clostndium hotulinumđược báo cáo là nhạy cảm hơn 2,5

lần với hoạt tính diệt khuân hydrơ pcroxid so với bào tư của Bacilỉus subtilis,

giá trị giam thặp phân là 4 đôi với Baciiỉus subtilistương ứng giá trị là 10 đối

vói Clostridium botuỉinum [76] Đê đạt được mức độ sản phấm khuyết tật cho

phép 1/10.000 gỏi sán phâm, cằn hiệu qua tiệt trùng tối thiếu là 4 [76] Báo cáo

như vặy là vô nghĩa trừ khi quan tâm tới chất lượng của các sán phâm trung

gian (số lượng bào tư vi khuân) cùng như các điêu kiện vệ sinh chung hiện

hành trong khu vực, nơi nguyên liệu dễ bị tác động, ví dụ như là khu vật liệu

bao bì được xử lý và sử dụng Ty lệ khuyết tật ơ dây chuyền san xuất tiệt trùng

không thê xác định chỉ bơi công đoạn đóng gói tiệt trùng

Hệ vi sinh vật của lớp giấy

Hệ vi sinh vật của bề mặt tiếp xúc thực phẩm

Bảng 2: Thành phần của hệ vi sinh vật

trên vật liệu bao bì plastic

Hệ vi sinh vật

Phần trăm

6 ứng dụng vi sinh trong cồng nghệ tiệt trùng UHT

và cồng nghệ dóng gói vồ trùng

Tóm tắt

V i sinh vặt thường được sư dụng trong công nghiệp thực phârn đê san xuât

một sô san phâm khác nhau Nhiêu loại vi sinh vặt có thê gây bệnh cho con

người (các vi sinh vật gây bệnh hoặc gây ngộ độc thực phâm) Tùy vào loại

thực phâm hâu hết các loại nấm (fungi) và vi khuân là nguyên nhân gây hư

hỏng thực phàm Các loại vi sinh vật được quan tâm trong công nghệ sản xuất

vô trùng (aseptic technology) là nâm (nâm môc, nấm men) và vi khuân Các

nhóm sinh vật này cũng như một số khía cạnh vê tiệt trùng san phâm và tiệt

trùng vặt liệu bao bì sè được đề cập dưới đây

1 Gìớì tlĩiệu chung

V i sinh vật bao gôm nhiều loại khác nhau mà con người không thế nhìn

thấy băng mắt thường Nhừng sinh vật này có thê được chia thành các nhóm

chính như sau: vi sinh vật đơn bào (protozoa), tao (algae), nấm (nâm môc, nấm

men), vi khuân và virut Các vi sinh vật đơn bào, tao và virut không liên quan

hoặc lien quan rât ít tới công nghệ san xuât vô trùng nên sê không được bàn

tới

1.1 Nấm mốc

Nâm môc là một nhóm lớn các vi sinh vật Chúng có thê sinh sôi ơ dai pH

rộng (^ 1,5 - - 8), ở hoạt độ nước thấp (aw), ơ những mức nhiệt độ tương đối

thấp và có nhừng nhu cầu dinh dường thâp Tuy nhiên, nâm mốc vẫn cần có

oxy đê phát triên Nâm môc hình thành câu trúc phát triên điên hình có thê

quan sát và định tên đến giống (chi) bằng kính hiến vi Trong điều kiện thiếu

hoặc không có oxy (như trong các môi trường long), chúng sè tăng trương

chậm và thường không sinh bào tư (hình ]1)

Hình 1: Sự phát triến điển hình của nấm móc

Mặc dù khá mong (đường kính chi một vài micromet), các sợi nấm có thê

trở nên rât dài Khi có oxy, câu trúc đặc biệt (bọc bào tứ) được hình thành có ^ ^ am moxc:thể chứa một lượng lớn bào tư Sau một thời gian, các bào tử nảy mầm và được s,n^ trươn9 va phat trien

phóng thích vào môi trường, đông thời nâm môc lây lan rất nhanh Vì vậy, khi

thấy có bât cứ diêm nho có chứa nâm mốc nào phát triẻn trong nhà xương thì

phai loại bo ngay lặp tức Nhùng bào tư này không chịu được nhiệt hoặc hóa

chất

Trong một số điều kiện nhất định, một số loài mốc có thể hình thành dạng

bào lử khác cỏ khá năng chông chịu tương đối tôt (nang bào tử, bào tư vách

dày), là nguyên nhân cùa nhiêu vân đê trong ngành công nghiệp chê biên nước

trái cây, trong một thời gian dài

Trong công nghiệp thực phâm, nấm mốc được SƯ dụng trong sản xuất một

số loại pho mát (Camembert, phô mai xanh và một vài loại khác) Chúng cùng

là một nguồn kháng sinh quan trọng Tuy nhiên, một số loài sinh độc tố

(mycotoxin) tích lũy trong cơ thê con người và có thê gây ung thư

Nấm men thường hình thành các tế bào hình trứng với đường kính khoảng

3 đên 6 pin và chiều dài từ 5 đến 10 pm Chúng phát triên trong dai nhiệt độ 10-30°c và có kha năng phát triển ở độ pH thấp Một số chịu hoạt độ nước rất thấp (aw 0,6) nhưng nhu cằu dinh dường cao hơn nấm mốc Thông thường, nấm men sinh trương bằng cách nay chồi, một chồi con sẽ hình thành trên tế bào mẹ

Nấm men: Chồi này phát triền nhanh về kích thước và cuối cùng tách ra khỏi tế bào mẹ

sinh trưởng và phát triển (hình 2) Khi đó, một vết sẹo sẽ xuất hiện trên bề mặt cua tế bào mẹ, giới hạn số

lượng tế bào con sán sinh ra Một tế bào có thể hình thành khoang 8-10 tê bào con trước khi kết thúc quá trình nhân lên

Nhiều loại nấm men được sử dụng trong công nghệ thực phâm cho các san phấm sữa lên men ("keíìr" và các sản phâm khác) và trong sản xuât rượu

về cơ ban, vi khuân có ba hình dạng khác nhau:

a) vi khuân hình cầu (cocci);

b) vi khuân hình que; vàc) phấy khuấn

Vi khuân sinh sản bằng phân chia tế bào (hình 3)

Trong một số điều kiện thuận lợi, tốc độ sinh san của vi khuân có thê rât cato Chang hạn, chi cần từ 10 - 15 ph một tế bào vi khuân có thẻ phát triên thành haii Cùng thời gian như vậy cho 1 triệu tế bào thành 2 triệu Đơn vị thời gian nàiy dược gọi là thời gian cho một thế hệ nhân đôi (generation time)

Vì nhiều lý do thực tế, vi khuấn có thể được chia thành hai nhóm:

a) không hình thành bào tử, vi khuân sinh dường thường dề dàng bị tiêu diiệt bằng các phương thức xử lý hóa chât hoặc vật lý; và

b) sinh bào tư Chúng có thê phát triên thành dạng không hoạt động - nội bàio

tư, có khá năng chịu nhiệt và chịu hóa chât tốt Chúng có thê sông sót tronig thời gian dài ngay cả trong những điều kiện không thuận lợi

Hình 3: Sự nhân lên của vi khuẩn

Nhuộm màu Gram:

cách để phân loại vi khuẩn

Bằng cách sử dụng quy trình nhuộm màu đặc biệt, có thê phân loại vi khuâni Gram dương và Gram âm (Gram là tên một bác sĩ người Đan Mạch, vào dâu thiê

ky 2 0, ông đă cô gắng nhuộm màu vi khuân trong mô người)

Sự khác biệt khi tiến hành nhuộm màu là do sự khác biệt trong câu trúc n.ànig

tế bào Màntĩ té bào cua vi khuân Gram dương bao gồm chu yếu là protein, tnnig

1.4 Công nghệ tiệt trùng U H T và công nghệ dóng gỏi vô trùng

Còng nghệ che biến tiệt trùng UHT và công nghệ đỏng gói vô trùng bao

gồm rât nhiêu quá trình tiệt trùng khác nhau (hình 4) [61 ]

Mục đích cua quá trình tiệt trùng là giúp đạt được độ tiệt trùng thương mại

cho sản phâm thiết bị hoặc bất kỳ đôi tượng nào khác Đê đạt được điêu này,

ca quá trình vậí lý (nhiệt, bức xạ) và hóa học đêu được sư dụng đê loại bo tât ca

các vi sinh vật có thê phát triên gây hư hỏng sán phâm

Với các sản phâm thực phâm có độ axit cao, cần phai tièu diệt nam men,

nâm mốc và các vi khuân sinh dường Trong khi đó, các san phàm thực phâm

có (tộ axit thâp đòi hoi phai tiêu diệt các bào tư vi khuân của cả hai dòng:

Bacillus và Cỉostridium. Các bào tứ có kha năng đẽ kháng cao đối với các quá

trình tiệt trùng bằng nhiệt cao hoặc tiệt trùng bàng hóa học Các bào tư ơ trạng

thái nghỉ ngơi, không có kha năng nhân lên Tuy nhiên chúng có thê sông sót

trong thời gian rât dài ngay cá dưới các điều kiện vô cùng khăc nghiệt Những

diều kiện khăc nghiệt liên tục dẫn tới tình trạng ngu càng sâu cùng với sức chịu

đựng tàng lên (hình 5) Neu điều kiện môi trường trơ nèn thuận lợi, bào tư có

thê bãt đâu quá trình nảy mâm chuyên từ trạng thái bào tư nghỉ ngơi (ngủ)

sang trạng tê bào thái sinh dường (hình 5), có kha năng sinh san được

B acillus

Bước đầu tiên cua quá trình nảy mầm của bào tư là hấp thụ nước Quá trình

này khiến các bào tư trở nên nhạy cam hơn, đặc biệt là nhạy cam với quá trình

tiệt trùng băng nhiệt Vì quá trình khư trùng giúp giảm các bào tử vi khuân

(phụ thuộc vào các thông sô cua quá trình và kha năng chịu nhiệt của các bào

tư), kêt quá vi sinh sau khi thực hiện quá trình này dược xác định bơi:

• các thông số cua quá trình:

• lượng vi sinh vặt ban đâu; và

• loại và kha năng chông chịu cua các bào tứ trước khi vào quá trình tiệt

trùng [224]

Với quá trình xử lý nhiệt, các thông số sau cân được xem xét:

• thời gian; và

• nhiệt độ

Trên cơ sơ này, sự dam bao hiệu qua của dây chuyên chi có thê có được

nếu nhiều thông sô cân thiêt được xác định một cách rõ ràng Không phai tât ca

thông số này được kiêm soát bởi nhà cung cảp thiết bị Tuy nhiên, các nhà sản

xuất thiêt bị đóng gói vô trùng cân dam bao xử lý vi sinh đạt mức chỉ còn một

san phàm khiêm khuyêư 10.000 đơn vị sản phâm được sản xuât ra [14]

2 Quá trình tiệt trùng sản phẩm

Giá trị Q|(| cua các phản ứng hóa học thường ơ mức 2 đến 3 Sự tiêu diệt các

bào tư vi khuân được đặc trưng bởi một giá trị ọ lù cao hơn, thường từ 8 đến 30

(81): khi tăng nhiệt độ, tôc độ tiêu diệt vi sinh vặt tăng nhanh hơn nhiều so với

nhưng biên đôi hóa học do quá trình này gàv ra

Tiệt trùng;

độ axỉt thấp và độ axit cao

Hình 4: Sản xuất các sàn phẩm

có hạn dùng dài: các chu trình tiệt trùng được sừ dụng

Hình 5: Bào tử vi khuẩn, sự hình thành bào

tình trạng ngủ và sự này mầm

Các thông số quá trình xử lý nhiệt: thời gian và nhiệt độ

Giá trị Q i0; Hóa học: 2-3 Diệt khuẩn: 10-30

Vì vậy, đê đạt được quá trình xử lý vi sinh tương đương (cùng độ giám thập phân cua vi khuân, cùng hiệu quá tiệt trùng), nhiệt độ tiệt trùng càng cao và hòi gian lưu nhiệt càng ngăn, thì nhừng biên đôi hóa học càng ít xảy ra Hiệu qui tiệt trùng đạt được của một chê độ xứ lý tiệt trùng UHT cho trước được xác cịnh bơi các thông sô của quá trình (thời gian và nhiệt độ), các loại và dạng ngu cui các bào tử, và bởi các đặc tính cua sản phâm như độ pH, aw, độ nhớt Đôi vói một sản phâm nhất định, kết quả thu được có thê được thê hiện bàng nột phương trình đơn giản:

Các vi sinh vật còn sống sót sau quá trình tiệt trùng

= Các thông số của quá trình + Lượng vi sinh vật ban đầu

Lượng vi sinh vật (lượng bào tử) được xác định bởi:

Các nguyên liệu thô: thành , , X ,

7 , I a ) C h a t lương cua các nguyên lieu sư dung; v à

b) mức độ nhiễm, sinh san và tạo bào tư trong suôt quá trình tiên xư lý

Các nguyên liệu là các thành phân sứ dụng trong công thức cua một sản piấm

Các bào tử vi khuẩn trong sữa và các nguyên liệu cân thiết cho quá trình chê biến san phàm đó, bao gồm ca vật

liệu bao bì Hiệu quà vi sinh của quá trình tiệt trùng UHT có thê được cai tliện

x x khi tăng nhiệt độ và/hoặc tăng thời gian lưu nliệt

từ gian san XLiat cua thiêt bị UHT sẽ ngăn lại và nức

độ trâm trọng của các biên đôi hóa học sỗ ting (Cần lưu ý ràng hiệu quả cua quá trình tiệt trùng bao bì thường không thê được tăng lên mà kh)ng gây ra nhừng ánh hương không mong muốn nliều hơn so với nhừng lợi ích về mặt vi sinh)

Sô lượng các bào tư ưa ấm trong sừa chưa chẻ biến (tại Anh) được ghi nhận là có sự thay đôi heo mùa, sô lượng bào tử cao vào mùa đông so vó sô lượng bào tử vào mùa hè Lượng bào tử trongsừa chưa chế bién nằm trong khoáng từ 0 - 700/1 OOml Các loại bào tử khác nhau cũng chiếm ty lệ Ihác nhau trong sữa chưa chê biên: B Iicheni/ornis:

62%; B brevis: 15%; B subtil is: 7% và các oại khác: 9% [5]

3 Tiệt trùng vật liệu bao bì

Thuật ngừ “ đóng gói vô trùng" không được định nghĩa rõ ràng Có thê lieu răng đó là bất kỳ công ty nào có thê đưa ra thị trường một máy rót trang b hệ thông tiệt trùng vặt liệu bao bì như một hệ thống tiệt trùng hoàn chinh Hiệu qua của quá trình tiệt trùng như thế nào lại là một câu hói khác

Tỷ lệ tiêu diệt các vi sinh vật nói chung và tiêu diệt các bào tư vi khuân nói riêng thường (nhưng không luôn luôn) tuân theo hàm bán logarit, dù áp dqng quá trình nhiệt hay quá trình hóa học [63, 90, 247] Cũng giống như khi xr lý nhiệt, kết quá thu được bàng quá trình tiệt trùng hóa học thường được xác tịnh bởi sô lượng, loại và kha nâng chịu đựng của vi sinh vặt (bào tử vi khuân bị đem đi xư lý [13]

Các vi sinh vật còn sống sót sau quá trình tiệt trùng

= Các thông số của quá trình + Lượng vi sinh vật ban đầu

> Các đường cong biêu diễn khả năng sông sót cua các loại bào tử Bucillu và

Cac bao tư VI khuan: kha nang Clostridium rất khác nhau khi xử lý bằng hydro peroxid [148] Phần cuồi:ua

khang hydro peroxid đường cong diệt khuân đã được quan sát, và được giai thích là do sự hình thnh

Kha năng kháng hydro peroxid tương ứng cửa các loại vi khuân với hydro

peroxid 24°c và 25,8% là: Baciỉìus subtiHs SA22 > Bacillus subtilis (globigii)

> tíuciHiỉs coagulans > BaciUus stearothennophiỊus > Closlriclium sp >

Staphylococcus aureus với các giá trị thời gian “ D" tương ứng là 7,3, 2,0, 1.8,

1,5, 0,8 và 0,2 ph [251] Tuôi cùa bào tử không anh hương đén tính nhạy cảm

của chúng, nhưng các bào tứ khô có kha năng kháng hydro peroxid gảp đôi so

với các bào tư ướt [166,167] Tuy nhiên, tác động đối nghịch cùng đà được

nghiên cứu [251] Hiệu qua cua một quá trình tiệt trùng cụ thê được xác định

bơi hiệu quả tiệt trùng thẻ hiện băng độ giám thập phân cua các bào tứ vi khuân

nhờ quá trình tiệt trùng đó Các phương pháp và quy trình cho thí nghiệm này

cùng đà được mô ta [2 1]

Sự tái hoạt hóa cua các bào tư Bacillus subtilis được xử lý bàng dung dịch

hydro peroxid 15-35% ơ 24°c đã được báo cáo Hơn 90% cua các bào tứ có

thế dược tái hoạt hóa bơi quá trình xử lý nhiệt tiếp theo ớ 80°c trong 5 ph Tuy

nhiên, gia nhiệt tới 100°c, nhiệt độ mà hầu hết các quá trình tiệt trùng bao bì

đạt dược, khiên các bào tư vĩnh viễn không hoạt dộng tro lại [89] Trong các hệ

thống dóng gói vỏ trùng, ngoại trừ một vài ngoại lệ, vặt liệu bao bì (bề mặt tiếp

xúc với thực pnâm) được tiệt trùng băng cách SƯ dụng quá trình hóa học với

hydro peroxid [93] Các thông số sau cần phai được quan tâm:

• loại hóa chất SƯ d ụ n g ;

• nông độ cua hóa chất;

• sự tiêp xúc giừa hóa chât và đối tượng được tiệt trùng;

• thời gian tiep xúc; và

• nhiệt độ trong suốt thời gian tiếp xúc

Cân phai nhân mạnh rằng, sư dụng bơm phun hKO: không mang lại két

quá bao phu toàn bộ các bê mặt bao bì tiêp xúc với thực phẩm Phụ thuộc vào

cấu tạo cua các đâu phun, chi 30-40% bề mặt bao bì được tiếp xúc với hydro

peroxid Tuy nhiên, người ta SƯ dụng không khí tiệt trùng nóng (xấp xi 180°C)

ngav sau đó đê loại trừ chât tiệt trùng khói bỏ mặt vật liệu bao bì, vì vậy làm

giam dư lượng hydro peroxid tới mức cho phép, mang lại quá trình tiệt trùng

an toàn nhờ sự tăng nhiệt độ và [93] lan toa hơi H:0 : tạo điều kiện cho sự tiếp

xúc cân thiêt của H2O2 lên bề mặt vật liệu bao bì Đê đạt được hiệu quả vi sinh

tối tru, dung dịch hydro peroxid 50% (khối lượng/thể tích) được khuyến cáo

Tại nhiệt độ khoảng 8 0 °c hoặc cao hơn, thấy có sự tiêu diệt nhanh chóng hầu

hết các bào tư BacỉUus có tính chịu nhiệt cao nhất Các bào tử mốc, vi khuân

sinh dường và tế bào men dề dàng bị tiêu diệt bằng hydro peroxid ơ các mức

nhiệt độ thấp hơn nhiều [90] Giá trị D cua bào tứ Bacillns subtiỉis giam nhanh

chóng khi tăng nông độ và nhiệt độ cua H2O2 (bang 3)

Mặt khác, nghiên cứu trước [247] cùng mang lại kết quá tương tự (bảng 4)

Với các nồng độ và nhiệt độ khác nhau cua H2O2, các giá trị Q10 tìm được thấy

khá ôn định từ 1,36 đèn 1,74 [247] Cỉosíridium botulinum nhạy cảm hơn với

tác dộng cua hydro peroxid 35% so với Bacillus subtiỉis (bang 5) [ 148]

Các thông số của quá trình hóa học: nồng độ, hóa chất,

Bàng 5: Thời gian tính bằng giây cằn thiết để tiêu diệt 106 bào tử

tại các mức nhiệt độ khác nhau (H20 2 35%)

Hiệu quả cộng hưởng:

H2O2 + tia ú v

Sử dune hydro peroxid là chất khư trùng, các giá tri I) và z sau được tìm tlhấv (bang 6) [252]

Bảng 6: Các giá trị D và z cho các vi sinh vật khác nhau

Vi sinh vật % h 2 o 2 Nhiêt đô

Cục Ọuan lý Thực phẩm và Dược phấm Hoa Kỳ (US FDA) yêu cầu tối thiểu

số giảm thập phân là 4 cho tiệt trùng vật liệu bao bì khi kiêm nghiệm với bào tư

Bacillus subtilis (thông tin cá nhân) Hiệu quả tiệt trùng của hydro peroxid ơ nồng độ thấp có thể tăng mạnh khi kết hợp với tia cực tím (UV) Tác động của tia uv lên bào tử khi có mặt hydro peroxid tiêu diệt tốt hơn 2 0 0 0 lằn khi sử dụng tia cực tím đơn lẻ Tác động của tia cực tím lên bào tư khi sử dụng 2,5 g

H20 2/100 ml nước và xứ lý nhiệt 85°c ngay sau đó giúp tiêu diệt 99,99% (giảm

4 lần thập phân) tất cả 15 chúng Bacillus và Clostridium [44, 45] Hiệu qua kết hợp cua tia uv và hydro peroxid ít phát huy trong hệ thống mà hóa chất được phun lên bề mặt nhựa PE Có thế giai thích là khi phun hóa chất chi phú được một phần bề mặt bao bì [148, 251 ]

7 Lắp đặt thiết bị

Tóm tắt

L.ăp đặt thiêt bị rát quan trọng vì không chI liên quan tới không gian sẵn có

và cách thức bỏ trí, mà còn quyỏt định đến các kết qua vận hành và các chi tiêu

chât lượng đạt được Cân chú ý đẽn tât ca các khía cạnh và một vài trong số đỏ

sẽ được thao luận dưới đây bao gồm: các môi trường xung quanh nhà máy,

cách bò trí các thiết bị, lựa chọn và lãp đặt thiết bị Các yêu tố có ánh hướng

đến hiệu qua vi sinh cùng sè được đê cập đến

1 Giới thiệu chung

Khi lập kê hoạch, lẳp ráp và xây dựng một dây chuyền, phai tuân thu tất

cả các yêu câu pháp lý liên quan đến trang thiết bi, môi trường xung quanh,

bôn ngoài và bên trong phân xương Quy hoạch bất kỳ một dây chuyền nào,

cụ thê là dây chuyên tiệt trùng UHT, đòi hoi cân xem xét rất thận trọng các

yếu to sau [32]:

a) nghiên cứu tính khả thi đế chắc chẩn sản phấm sừa phai có được hạn dùng

dài và/hoặc là các sản phâm sừa tiệt trùng UHT có khá năng đáp ứng đu

nhu câu hiện tại và nhu cầu lớn hơn trong tương lai;

b) tông vôn sẵn có hoặc có thê được cung cấp cho dự án và dự toán kinh phí

thích hợp đê đánh giá tính khả thi cua dự án;

c) đánh giá tính kinh tế cua toàn bộ chi phí lắp đặt và các chi phí vặn hành đề

cung cấp thông tin về lợi nhuận;

d) vị trí của nhà máy liên quan đến: (i) khu vực nguồn sừa được thu mua hoặc

cung câp, và ( ii) các khu vực phân bố cua sừa và các san phấm sữa có hạn

dùng dài có tính đên các điều kiện khí hậu, các khó khăn về địa hình, nhừng

thay đôi theo mùa đôi với nguôn cung câp sừa

e) nguôn lực chuyên viên kỹ thuật, đội ngủ nhân lực có tay nghê cao, nhân

công không có tay nghề và các chuyên gia tư vấn chuyên môn, cùng như

các nhà thâu phụ có liên quan trong lĩnh vực vặn hành và bao trì các dây

chuyền chế biển và thiết bị phụ trợ;

0 các thiêt bị trong khu vực cấp nước, chất đốt và nguồn cung cấp điện, xử lý

nước thai, liên quan đến ca các nhu cầu trước mắt và các yêu cầu có thể có

trong tương lai

Các nguyên tắc cơ bản về đảm bao chất lượng phai được đặt ra trong giai

đoạn bàt đầu vẽ dự án, và rộng hơn nừa, sè được tích hợp khi thiết bị được lắp

ráp và lãp đặt Việc thiết kê, công suất và vị trí cua từng thiết bị, cách két nối

và hợp nhât các thiết bị với nhau thành dây chuyền hoàn chỉnh là một số trong

nhiều yếu tô có thê có anh hưởng lâu dài đến các tiêu chuẩn chất lượng [33]

Việc lăp đặt thiết bị cần phù hợp với mục đích dự kiến Do đó, chỉ thiết kế

lãp đặt thiết bị một cách tối ưu khi đă xác định rồ mục tiêu, yếu tố này thường

được thực hiện vẽ khía cạnh số lượng nhưng không tách rời mối quan tâm về

yếu tô chất lượng Nên quyết định các yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng san

phâm trước khi quyêt định vị trí nhà máy sẽ được xây dựng Rõ ràng, các yêu

câu dặt ra vê lăp đặt thiết bị và môi trường xung quanh phụ thuộc vào nhưng

tiêu chí mong muỏn đạt được, ví dụ như trong số các tiêu chí này, có mức AỌL

Các yêu cầu bên ngoài

Môi trường xung quanh

Nhà xưởng:

các yêu cầu

Vệ sinh nhà xưởng

2 Môi trường xung quanh nhà máy

Môi trường bên ngoài sè ánh hướng đến chắt lượng của các sản phâm chế biến Cơ sở nhà xương chế biến và sán xuât phải được đặt trong các khu vực không chịu ảnh hưởng bởi lũ lụt, mùi khó chịu, khói, bụi, chât gây ô nhiêm khác [1 0] Cần lưu ý:

• Bụi, yếu tố phụ thuộc vào hướng gió chu đạo, có thê vào nhà máy vói sô lượng quá nhiều sè gây ra nhiều vấn đê vi sinh và chất lượng khác;

• Nước bị ô nhiễm từ nước thai Nước thái của hộ gia đình và nhà máy sản xuất có thê gây ô nhiềm không khí nặng, đôi khi mang ca các vi sinh vật gây bệnh;

• Hệ thống lọc nước sản xuất tạo ra các khí phun (aerosol) bị nhiềm lượrg vi sinh vật khá lớn;

• Sự hiện diện cua lò mô, nước thải từ lò mổ thường bị ô nhiễm nghiêm tọng, thậm chí chửa nhiều vi sinh vặt gây bệnh, và do đỏ có thê là nguy cơ đô với sức khỏe cộng đồng Ngoài ra, mùi cũng có the ảnh hưởng đến chât lcợng sản phẩm;

• Các động vật gây hại (côn trùng, động vật gặm nhấm có thê xâm nhập vào nhà máy và gây thiệt hại sản phâm không mong muôn

Môi trường xung quanh cua bất kỳ nhà máy chế biến thực phâm nào, đặc biệt

là các nhà máy chế biến sản phấm có hạn dùng dài phải sạch và giữ đúng quy trình vệ sinh thích họp Khu vực tiếp giáp trực tiếp với nhà máy nên lát bằng bêtông hoặc vật liệu thích hợp đế có bề mặt cứng, dề lau chùi Cân tránh tâtcả ô nhiềm không cần thiết Vật liệu phế thải, pallet, sản phẩm bị trả lại, các sản phấm không đạt yêu cầu cằn được loại bo nhanh chóng khỏi khu vực lân cận cua nhà xưởng Xư lý các san phâm bị tra về, các sản phâm hư hong và/ioặc quá thời hạn sư dụng phai được thực hiện trong một khu vực xác định, tách biệt với môi trường xung quanh nhà máy

3 Cách bô trí dây chuyển

Điều quan trọng là nhà xương phải được thiết kế và hoàn thành sao ch) dề dàng vệ sinh và có thế được giữ gọn gàng mọi lúc Phía bên trong tường cân mịn, không xốp, không có kẽ hờ Sàn nhà máy phải dề thoát nước và có kha năng chống chịu sự tác động hoặc chong chịu sự ăn mòn bởi dung dịch axit và kiềm cũng như dư lượng sản phảm Nhà xướng cằn được bao vệ thích hợp chống lại sự xâm nhập cua động vật gặm nhấm, côn trùng, chim và các động vật khác [34]

Dây chuyền được bố trí sao cho sàn và tường xung quanh thiêt bị chê biến, thùng chứa có thế làm sạch và quan lý dễ dàng Bất cứ nơi nào có thê, thết bị cần được nâng lên trên mặt sàn đế làm sạch mặt dưới thiết bị và sàn nhà 34] Thiết bị không đặt trên cống thoát, cần phai cân nhắc khi thiết kế hệ thôn* xử

lý nước thải, vị trí của các rãnh thoát, dòng sản phẩm và thông gió Các quá trình chế biến/rót "hớ" và "kín" phái được xác định rõ ràng Trong các quá rình chế bién/rót hở, san phâm không tách rời khỏi môi trường; không khí ;ung quanh có thê tiếp xúc với sản phâm Trong các quá trình chê biên/rót kín san phấm phái được bảo vệ tách biệt khỏi môi trường Vận hành "hở" kêt nô với ống thoát nước chính trước UHT, ngược với vận hành " kín" (hình 1)