C s ca qua trinh thanh trung d hp t

Cơ sở trình trùng đồ hộp thực phẩm Module by: ThS Lê Mỹ Hồng E-mail the author Summary: Trong sản xuất đồ hộp thực phẩm, trùng q trình quan trọng, có tác dụng định tới khả bảo quản chất lượng thực phẩm Đây biện pháp cất giữ thực phẩm theo nguyên lý tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm (nguyên tắc đình sống) nhiều phương pháp khác nhau: dùng dòng điện cao tần, tia ion hóa, siêu âm, lọc trùng tác dụng nhiệt độ CÁC HỆ VI SINH VẬT TRONG ĐỒ HỘP Các hệ vi sinh vật tồn đồ hộp nguy hiểm loại vi khuẩn, sau đến nấm men nấm mốc Vi khuẩn Các loại vi khuẩn phổ biến thường thấy đồ hộp a Loại hiếu khí + Bacillus mesentericus : có nha bào, khơng độc, nước bề mặt rau Nha bào bị phá hủy 1100C Loại có tất loại đồ hộp, phát triển nhanh nhiệt độ quanh 370C + Bacillus subtilis : có nha bào khơng gây bệnh Nha bào chịu 1000C giờ, 1150C phút Loại có đồ hộp cá, rau, thịt Không gây mùi vị lạ, phát triển mạnh 25 - 350C b Loại kỵ khí + Clostridium sporogenes: cố định trạng thái tự nhiên mơi trường Nó phân hủy protid thành muối NH3, thải NH3,, sản sinh H2S, H2 CO2 Nha bào chịu đựng nước sơi Clostridium sporogenes có độc tố, song bị phá hủy đun sơi lâu Loại có đồ hộp, phát triển mạnh 27 - 580C Nhiệt độ tối thích 370C + Clostridium putrificum: loại vi khuẩn đường ruột, có nha bào, không gây bệnh Các loại nguyên liệu thực vật đề kháng mạnh với Clostridium putrificum có phitonxit Loại có đồ hộp, nhiệt độ tối thích 370C c Loại vừa hiếu khí vừa kỵ khí + Bacillus thermophillus: có đất, phân gia súc, khơng gây bệnh, có nha bào Tuy có đồ hộp khó loại trừ Nhiệt độ tối thích 60 - 70oC + Staphylococcus pyrogenes aureus : có bụi nước, khơng có nha bào Thỉnh thoảng gây bệnh sinh độc tố, dễ bị phá hủy 60 - 70oC Phát triển nhanh nhiệt độ thường d Loại gây bệnh, gây ngộ độc nội độc tố + Bacillus botulinus : cịn có tên Clostridium botulinum Triệu chứng gây bại liệt đặc trưng : làm đục điều tiết mắt, làm liệt điều khiển thần kinh sọ, sau tồn thân bị liệt Người bị ngộ độc sau - ngày chết Loại bị nhiễm không tuân theo nguyên tắc vệ sinh trùng tối thiểu Nha bào có khả đề kháng mạnh: 100oC 330 phút, 115oC 10 phút, 120oC phút Độc tố bị phá hủy hồn tồn đun nóng 80oC 30 phút + Salmonella: thuộc nhóm vi khuẩn gây bệnh, hiếu khí, ưa ẩm, khơng có nha bào có độc tố Nấm men, nấm mốc + Nấm men: chủ yếu Saccharomyces ellipsoides, diện rộng khắp thiên nhiên Nấm men thường thấy đồ hộp có chứa đường Bào tử nấm men khơng có khả chịu đựng nhiệt độ cao, chúng chết nhanh nhiệt độ 60oC + Nấm mốc : thấy đồ hộp Nói chung men, mốc dễ bị tiêu diệt nhiệt độ thấp dễ loại trừ cách thực vệ sinh công nghiệp tốt PHƯƠNG PHÁP THANH TRÙNG VẬT LÝ Thanh trùng tia ion hóa Nguyên lý Tác dụng diệt trùng tia ion hóa thay đổi cấu trúc số phân tử protein tế bào vi sinh vật làm ion hóa dung mơi Hiệu trùng tia ion hóa phụ thuộc vào thời gian xử lý, chiều dày thực phẩm lượng vi sinh vật nhiễm vào thực phẩm Các tia ion hóa Căn vào tần số dao động điện từ, người ta chia tia sáng làm loại : Bảng 4.1 Tần số dao động điện từ tia ion hóa Tia Tia hồng ngoạiTia sáng trông thấyTia tử ngoạiTia XTia Rongel cứng, tia Tần số dao động điện từ (Hz) 1012 - 101410151016 - 1017 1018 10201021 - 1022 BẢNG (Nguyễn Vân Tiếp 2000) tia ion hóa có tác dụng diệt trùng Liều lượng sử dụng tùy thuộc vào chất loại vi sinh vật.Các tia có tần số dao động cao có lực đâm xun cao Tia X, tia Chiều dày tối đa thực phẩm đem chiếu tia X tia âm cực 127mm (nếu chiếu mặt) Tia hồng ngoại tia tử ngoại tia xạ Tác dụng tia hồng ngoại làm nóng sản phẩm để diệt vi sinh vật Tia tử ngoại có tác dụng sát trùng làm đông tụ protid phá hủy hệ thống men vi sinh vật Thanh trùng sóng siêu âm Dưới tác dụng siêu âm, mơi trường lỏng truyền âm bị xô đẩy, bị ép tạo chân không liên tiếp, sinh nhiều khoảng trống Lúc đó, chất hịa tan chất lỏng dồn vào khoảng trống ấy, gây tác dụng học làm chết vi sinh vật mơi trường Mặt khác q trình ấy, phần chất khí hịa tan bị ion hóa tạo nước oxy già (H2O2), Nitrogen oxy (NO) chất độc vi sinh vật Trong loại vi sinh vật vi khuẩn dễ bị siêu âm tác dụng Thanh trùng dòng điện cao tần Thanh trùng cách đặt sản phẩm điện trường dịng điện xoay chiều (có tần số cao) Các phần tử tích điện sản phẩm (ion, điện tử) dao động tác dụng điện năng, chuyển điện hấp thu thành nhiệt để làm chết vi sinh vật Khả hấp thu điện tùy thuộc vào:  kích thước bao bì đựng thực phẩm,  điện áp  tần số dòng điện Tần số dịng điện lớn hay bước sóng ngắn trình trùng nhanh (Tần số thích hợp 3.108 - 3.107 Hz) Thời gian trùng vài mươi giây đến vài phút Thanh trùng sử dụng áp suất cao Áp lực 300 - 600MPa có khả vơ họat vi sinh vật khơng hình thành bào tử Trong để vô họat vi khuẩn sinh bào tử cần áp lực cao (1800MPa) Tuy nhiên, áp suất thấp 200 - 400MPa làm giảm sản sinh bào tử Thanh trùng xung điện từ m.Trường xung điện (áp dụng cho lọai thực phẩm lỏng, thời gian xử lý từ vài micro tới mili giây) tiêu diệt vi sinh vật tạo xốp màng tế bào Lực điện trường địi hỏi để vơ họat vi sinh vật thay đổi từ 0,1 - 2,5 V/ Lọc Thanh trùng Sản phẩm lỏng, nước loại trừ vi sinh vật cách lọc Bản lọc, thường màng sứ xốp, có lỗ đủ nhỏ cho sản phẩm qua, giữ lại vi sinh vật Sau lọc, sản phẩm rót vào bao bì sát trùng, ghép kín Quá trình phải tiến hành điều kiện vệ sinh cao Bằng phương pháp này, sản phẩm hoàn tồn giữ tính chất tự nhiên THANH TRÙNG BẰNG TÁC DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ Thanh trùng nhiệt độ cao nước nóng nước nóng phương pháp trùng phổ biến sản xuất đồ hộp Khi nâng nhiệt độ môi trường nhiệt độ tối thích vi sinh vật hoạt động vi sinh vật bị chậm lại Ở nhiệt độ cao, protid chất nguyên sinh vi sinh vật bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết Q trình đơng tụ protid khơng thuận nghịch, nên hoạt động vi sinh vật không phục hồi sau hạ nhiệt Động học trình tiêu diệt vi sinh vật nhiệt Từ thực nghiệm tiêu diệt vi sinh vật thể phương trình: (1)- dNdt =kT.Nn Trong : N : lượng vi sinh vật sản phẩm sau thời gian t (cfu/ml) kT: hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật nhiệt T, tùy theo loại vi sinh vật tính chất đồ hộp mà trị số k thay đổi t : Thời gian xử lý (phút) n : Bậc phản ứng Trong hầu hết trường hợp, bậc phản ứng 1, tiến trình vơ hoạt bậc viết sau: (2)- dNdt =kT.N Hay dNN=−kT.dt (3) Với phương trình vi phân (3) lấy tích phân theo điều kiện thời điểm ban đầu t = N = No thời điểm t = t N = N ∫N NdNN=−∫0tkT.dt (4) Khi thực tiêu diệt vi sinh vật nhiệt độ không đổi, kT = số (q trình đẳng nhiệt) Phương trình (4) viết sau: (5) ∫N NdNN=−kT∫0tdt ln (N) – ln (No) = - kT t(6) ln NN =−k t T (7) Hoặc (8)Từ ta có : N = No e -kt Trong đóN : lượng vi sinh vật sản phẩm thời điểm t (cfu/ml) No: lượng vi sinh vật ban đầu (cfu/ml) kT : hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật nhiệt độ T t : Thời gian gia nhiệt (phút) Ở nhiệt độ tiêu diệt vi sinh vật không đổi, lượng vi sinh vật giảm theo hàm số mũ theo thời gian Điều có nghĩa tổng số vi sinh vật khơng thể giảm đến Vì vậy, khơng thể đảm bảo tuyệt đối tất vi sinh vật bị tiêu diệt q trình Nếu vẽ đường biểu diễn mức độ tiêu diệt vi sinh vật theo thời gian phương trình (8) ta có đồ thị theo hình 4.1 Hình Hình 4.1 Sự tiêu diệt vi sinh vật nhiệt theo thời gian Cũng viết : lgNN =−k2,303t (9) Nếu biểu diễn theo hàm logarite thập phân phương trình (9) đồ thị - k2,303 đường thẳng, có hệ số góc biểu thị qua hình 4.2 Đường lý thuyếtĐường thực nghiệm Hình Hình 4.2 Thời gian tiêu diệt vi sinh vật theo mối quan hệ logarite Với giá trị D thời gian cần thiết nhiệt độ xác định để tiêu diệt 90% lượng vi sinh vật ban đầu Được gọi “thời gian tiêu diệt thập phân” Theo hình 4.2 phương trình (9), ta xây dựng mối quan hệ hệ số vận tốc k thời gian D : - 1D =−k2,303 Phương trình (9) viết : (10) lgNN =−1Dt Vậy thời gian tiêu diệt vi sinh vật t=DlgN N (11) Tính tốn ảnh hưởng trình xử lý nhiệt (Giá trị trùng F) Để xác định mức độ tiêu diệt vi sinh vật, cần phải biết trị số D z biểu thị cho loài vi sinh vật cần tiêu diệt (Đường hiệu chỉnh)(Đường thực nghiệm) Hình Thời gian tiệt trùngNhư ta biết đường “thời gian chết nhiệt” vi sinh vật trình xử lý nhiệt đường thẳng, ta vẽ đồ thị biểu diễn (hình 4.3) Hình 4.3 Biểu diễn “thời gian chết nhiệt” vi sinh vật - F : thời gian cần thiết (tính phút) để tiêu diệt vi sinh vật, nhiệt độ định - z : khoảng nhiệt độ cần thiết cho đường “thời gian chết nhiệt” thực chu trình logarite (Đối với loại vi sinh vật thực phẩm khác nhau, có giá trị D z khác nhau) Bảng 4.2 Sự kháng nhiệt vi sinh vật q trình xử lý nhiệt Nhóm vi khuẩn D (phút) Sản phẩm khơng chua chua(pH > 4,5)- Vi khuẩn chịu nhiệt2,0 - 5,0 (1)0,1 (bào tử) - Vi khuẩn không chịu nhiệt (bào tử) 1,5 (1) Sản phẩm chua (pH 4,0 - 4,5)- Vi khuẩn chịu nhiệt (bào tử)- Vi 0,01 - 0,07 khuẩn không chịu nhiệt (bào tử) (1)0,1 - 0,5 (2) Sản phẩm chua (pH < 4,0)Vi sinh vật không chịu nhiệt (vi 0,5 - 1,0 (3) khuẩn không sinh bào tử, nấm men, nấm mốc) BẢNG z (OC) - 128 10 - 107 10 5-7 (Carla,1992) Ghi (1): xử lý 121,1OC (2): xử lý 100OC (3): xử lý 65OC Bảng 4.3 Sự vô hoạt vi sinh vật (bào tử) trình tiệt tùng LỒI VI SINH VẬT(Type of microorganism)MƠI TRƯỜNG(Medium)z-value (oC)D121,1 (min)Bacillus stearothermophilusGeneral7,6-10,31,84,7Bacillus subtilis 5230General7,4-130,3-0,76Bacillus coagulanssolution8,2-9,00,2-2,5Bacillus cereusGeneral9,70,0065Bacillus megateriumGeneral8,80,04Clostridium perfringensGeneral10,0/Clostridium sporogenesGeneral8,0-12,00,481,4Clostridium botulinumGeneral9,90,21(Carla.1992) Bảng 4.4 Sự vô hoạt vi sinh vật (Tế bào sinh dưỡng) q trình trùng LỒI VI SINH VẬT(Type of microorganism)MÔI TRƯỜNG(Medium)z-value (oC)DT (min)Escherichia coli/4,94,5 (56oC)Pseudomonas fluoresens/7,53,2 (60oC)Streptococcus faecalisFish6,715,7 (60oC)Staphylococcus aureusPea soup4,610,4 (60oC)Salmonella senftenbergPea soup5,710,6 (60oC)Lactobacillus plantarumTomato soup12,511,0 (70oC)Listeria monocytogenesCarrots6,70,27 (70oC)Closstridium botulinumNonproteolytic type BNon-proteolytic type EBuffer pH 7,0Water9,79,432,3 (82oC)3,3 (80oC)Bacillus cereusBuffer pH 7,010,58,0 (100oC)Bacillus subtilisBuffer pH 6,89,80,57 (121oC)(Carla.1992) Bảng 4.5 Sự kháng nhiệt enzyme trình xử lý nhiệt Enzyme PeroxydasePolygalacturonaseOdiphenoloxydaseLipoxygenaseCatalaseLipaseProtease BẢNG D (phút) z (OC) 232 (1)20 (1)0,82 (1)0,09 286,85,58,58,32628 (1)0,02 (1)25 (2)300 (2) Ở nhiệt độ trùng định, vi sinh vật đồ hộp thường không bị tiêu diệt tức thời, mà cần phải có thời gian định gọi thời gian trùng hay thời gian tác dụng nhiệt, ký hiệu t (phút) Trong trình trùng, sản phẩm đựng đồ hộp, khơng đun nóng tức thời tới nhiệt độ trùng cần đạt được, mà nhiệt lượng phải truyền dần từ mơi trường đun nóng, qua bao bì vào lớp sản phẩm bên ngoài, vào tới khu vực trung tâm đồ hộp Quá trình phải thời gian, gọi thời gian truyền nhiệt (ký hiệu t1) Khi khu vực trung tâm đồ hộp đạt tới nhiệt độ trùng, giữ nhiệt độ thời gian định, gọi thời tiêu diệt (ký hiệu t2) Như thời gian trùng tổng quát đồ hộp (hay thời gian đồ hộp chịu tác dụng nhiệt) bao gồm thời gian truyền nhiệt (t1) thời gian tiêu diệt (t2) t = t1 + t2 (phút) Nhưng thực tế, thời gian truyền nhiệt, số vi sinh vật có đồ hộp bị tiêu diệt, tác dụng nhiệt độ cao nhiệt độ phát triển vi sinh vật Vì thời gian trùng thực tế nhỏ tổng thời gian truyền nhiệt thời gian tiêu diệt ttt < t1 + t2 Muốn xác định xác thời gian trùng t, cần phải khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới thời gian truyền nhiệt t1 thời gian tiêu diệt t2 đồ hộp cần trùng c Áp suất đối kháng Thực phẩm đựng hộp bao gồm thành phần : chất rắn, chất lỏng, chất khí Dưới tác dụng nhiệt độ cao, áp suất riêng phần dãn nở cấu tử tăng lên, làm cho áp suất chung bao bì đựng sản phẩm tăng lên Áp suất (có thể tới atm) làm cho bao bì sắt tây bị biến dạng, bao bì thủy tinh bị nứt, Vì ta cần tạo áp suất thiết bị trùng (căn vào tính chất bao bì, thành phần sản phẩm đựng hộp nhiệt độ trùng) hay gần áp suất dư tăng lên hộp, áp suất gọi áp suất đối kháng, thường vào khoảng 0,4 - 1,4 atm Áp suất (Bar) Hình Ghi Sản phẩmThiết bị Hình 4.4 Sự thay đổi áp suất q trình trùng(khơng có áp suất đối kháng)Hình 4.5 Sự thay đổi áp suất q trình trùng(có áp suất đối kháng)Áp suất (Bar) Hình * Khi xác định thông số chế độ trùng đồ hộp, ta ghi lại thành công thức trùng tổng quát : aA−B−CT P o a: Thời gian đuổi khơng khí khỏi thiết bị trùng (bằng nước), tính phút Thời gian đuổi khí thường kéo dài : - 10 phút Nếu trùng thiệt bị hở (bằng nước) khơng có thời gian đuổi khí a A: Thời gian nâng nhiệt độ, thiết bị trùng chứa đồ hộp, từ nhiệt độ ban đầu tới nhiệt độ trùng cần thiết (phút) B: Thời gian giữ nhiệt độ không đổi thiết bị trùng (phút) C: Thời gian hạ nhiệt từ nhiệt độ trùng tới nhiệt độ lấy đồ hộp (phút) To: Nhiệt độ trùng (oC) p: Áp suất đối kháng cần tạo thiết bị trùng (atm) Hình Hình 4.6 Đồ thị trùng tổng quát Các yếu tố ảnh hưởng đền thời gian trùng a Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt trình trùng + Tính chất vật lý sản phẩm Các loại đồ hộp có tính chất vật lý khác độ nhớt trọng lượng riêng Do loẵi đồ hộp có thời gian truyền nhiệt khác - Các loại đồ hộp sản phẩm lỏng (như nước quả) có độ nhớt thấp tỉ trọng nhỏ, nên truyền nhiệt sản phẩm xảy nhanh dòng đối lưu Nhiệt độ hộp đạt tới nhiệt độ trùng chậm thiết bị đạt tới nhiệt độ trùng khoảng 13 - 15 phút - Các loại đồ hộp sản phẩm đặc (như paté, thịt hầm) truyền nhiệt sản phẩm cách dẫn nhiệt Vì hệ số dẫn nhiệt thực phẩm nhỏ nên đun nóng sản phẩm xảy chậm Nhiệt độ trùng hộp đạt chậm nhiệt độ trùng thiết bị khoảng 40 phút - Các loại đồ hộp sản phẩm có phần thể đặc, có phần thể lỏng (như đồ hộp nưóc đường, cá ngâm dầu) Sự truyền nhiệt xảy theo hai cách : đối lưu dẫn nhiệt Nhiệt độ trùng hộp đạt chậm nhiệt độ trùng thiết bị khoảng 28 phút Ngoài dung dịch có chứa nhiều đường, tinh bột, pectin, cellulose làm ảnh hưởng đến tính chất vật lý nên ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt Có thể kéo dài thời gian truyền nhiệt + Tính chất bao bì Các loại sản phẩm thực phẩm đựng loại bao bì làm vật liệu khác nhau, có độ dầy khác nhau, kích thước khác Nên thời gian truyền nhiệt chế độ trùng khác - Ảnh hưởng tính chất vật lý bao bì Nhiệt trở chung lớn thời gian truyền nhiệt kéo dài./) Nhiệt trở biểu thị tỉ số ) hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm bao bì (Khi truyền nhiệt từ mơi trường đun nóng bên ngồi vào khu vực trung tâm bao bì Trước hết phải khắc phục nhiệt trở thành bao bì, nhiệt trở phụ thuộc vào độ dầy bao bì ( Bảng 4.9 Tính chất vật lý loại bao bì Loại bao bì Sắt tâyThủy tinh BẢNG (m)Chiều dày trung (w/m.oC)Độ dẫn bình nhiệt 0,24 – 0,26.10-32 46 - 520,6 - 0,9 6.10-3 ( oC.m2/w)/Nhiệt trở 4,6 - 7,8.10-5200 1000.10-5 (Nguyễn Vân Tiếp 2000) Nhưng q trình trùng, khơng thể nghiên cứu riêng rẽ ảnh hưởng nhiệt trở bao bì, mà phải xét ảnh hưởng khối sản phẩm : Trường hợp sản phẩm lỏng đựng bao bì sắt tây: truyền nhiệt từ mơi trường đun nóng tới thành hộp sắt truyền nhiệt chủ yếu đối lưu Thời gian truyền nhiệt sàn phẩm lỏng đựng bao bì sắt tây ngắn Trường hợp sản lỏng đựng bao bì thủy tinh: truyền nhiệt gồm đối lưu dẫn nhiệt Thời gian truyền nhiệt chế độ trùng lớn thời gian truyền nhiệt trường hợp Trường hợp sản phẩm đặc đựng bao bì sắt tây : truyền nhiệt bên hộp chủ yếu dẫn nhiệt Thời gian đun nóng trường hợp kéo dài trường hợp Và coi thời gian chủ yếu phụ thuộc vào tính chất nhiệt trở sản phẩm đặc Trường hợp sản phẩm đặc đựng bao bì thủy tinh : Sự truyền nhiệt chủ yếu dẫn nhiệt Thời gian truyền nhiệt trường hợp dài phụ thuộc vào tính chất bao bì thủy tinh sản phẩm, tính chất sản phẩm giữ vai trị chủ yếu Tóm lại trường hợp: Tính dẫn nhiệt độ dầy bao bì có ảnh hưởng đáng kể đến thời gian truyền nhiệt chế độ trùng có dòng đối lưu mạnh Trường hợp đồ hộp chứa sản phẩm đặc, nghĩa truyền nhiệt chủ yếu dẫn nhiệt đặc điểm bao bì có ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt Mà chủ yếu tính chất sản phẩm, sản phẩm đặc, có hệ số dãn nhiệt nhỏ bề dầy lớp sản phẩm từ vào lớp hộp lớn, thời gian truyền nhiệt kéo dài - Ảnh hưởng kích thước hình học bao bì Các loại bao bì có hình dạng kích thước hình học phức tạp Nên việc nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hình học bao bì tới thời gian truyền nhiệt chưa đầy đủ Loại bao bì có kích thước hình học đơn giản bao bì hình trụ Dựa kiến thức lý thuyết truyền nhiệt, tính thời gian truyền nhiệt bao bì hình trụ theo công thức : to = A (8,3HD + D2) Với n A=19−1lgd−0,01973λ ; δ=T −T T −T H : chiều cao hộp, (cm) D : đường kính ngồi hộp, (cm) T1 : nhiệt độ ban đầu hộp, (oC) T2 : nhiệt độ cuối hộp, (oC) Tn : nhiệt độ trùng, (oC) : hệ số dẫn nhiệt chung đồ hộp, (w/moC) to : thời gian đun nóng hộp từ nhiệt độ T1 đến T2, (phút) Nếu trùng sản phẩm đựng bao bì có kích thước hình học khác nhau, ta có tỉ lệ đơn giản : t01t02=8,3H1D1+D218,3H2D2+D22 Cơng thức cho ta tính gần thời gian truyền nhiệt loại đồ hộp có kích thước khác biết thời gian truyền nhiệt sản phẩm đựng bao bì xác định Cơng thức truyền nhiệt khơng cho biết thời gian truyền nhiệt mà cịn khảo sát ảnh hưởng loại đồ hộp Cùng thể tích, hộp dẹt (H/D< 0,25 1) tức hộp có đưịng kính lớn truyền nhiệt nhanh hộp cao Vận tốc truyền nhiệt cực đại H/D + Ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đồ hộp Thời gian truyền nhiệt đồ hộp phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu đồ hộp trước trùng nhiệt độ thiết bị trùng - Đối với sản phẩm lỏng, truyền nhiệt chủ yếu dòng đối lưu, nên nhiệt độ ban đầu có ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt - Đối với sản phẩm đặc, truyền nhiệt chủ yếu dẫn nhiệt, nên nhiệt độ ban đầu sản phẩm có ảnh hưởng nhiều đến vận tốc truyền nhiệt sản phẩm Đồ hộp lúc trùng nguội thời gian truyền nhiệt kéo dài Từ công thức to = A (8,3 HD + D2), với giả thiết nhiệt độ trùng khoảng 110 - 120oC, nhiệt độ hộp sau đun nóng thấp nhiệt độ thiết bị 1oC, để lập cơng thức tính gần thời gian truyền nhiệt đồ hộp sau Đối với đồ hộp loại nguội (có nhiệt độ ban đầu : 20 - 45oC) t0=0,072(8,3HD+D )λ Đối với đồ hộp loại nóng ( có nhiệt độ ban đầu : 45 - 90oC) t0=0,061(8,3HD+D )λ Theo cơng thức đun nóng đồ hộp nóng rút ngắn 18% thời gian truyền nhiệt Vậy đồ hộp có nhiệt độ ban đầu nguội, vận tốc truyền nhiệt nhỏ, thời gian truyền nhiệt kéo dài + Ảnh hưởng trạng thái chuyển động đồ hộp trùng Trong sản xuất đồ hộp phần lớn thiết bị trùng loại không làm chuyển động hộp làm việc Vì thời gian truyền nhiệt loại đồ hộp tương đối dài Khi tạo đối lưu nhân tạo cách làm chuyển động hộp truyền nhiệt tăng lên Giảm thời gian truyền nhiệt chế độ trùng Muốn tạo đối lưu nhân tạo đó, người ta chế tạo loại thiết bị trùng có băng tải đồ hộp, thường thiết bị làm việc liên tục Tùy theo cấu tạo loại thiết bị mà đồ hộp có vận tốc chuyển động quay khác hay phương pháp quay khác b Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật trình trùng + Ảnh hưởng nhiệt độ trùng Ở nhiệt độ 60OC loại vi sinh vật bắt đầu bị tiêu diệt Nhưng nhiệt độ trùng thấp phải kéo dài thời gian tiêu diệt Ngược lại, nhiệt độ trùng cao thời gian tiêu diệt ngắn Giữa thời gian tiêu diệt vi sinh vật nhiệt độ trùng có mối quan hệ logarite Người ta xác định mối liên hệ theo phương trình sau: T2 - T1 t2 = t2’ 10 Z t2 : thời gian tiêu diệt vi sinh vật tương ứng với nhiệt độ T1 (phút) t2’: thời gian tiêu diệt vi sinh vật tương ứng với nhiệt độ T2 (phút) z : hệ số nhiệt đơ, tùy theo tính chất loại vi sinh vật mà có trị số z khác (loại tiêu biểu nhất, chế độ trùng đồ hộp, phải loại trừ Clostridium botulinum có trị số z = 10OC) + Ảnh hưởng thành phần hóa học sản phẩm Vi sinh vật sống môi trường sản phẩm thực phẩm khác nhau, nhiệt độ tiêu diệt loại vi sinh vật khơng giống Vì cần khảo sát thành phần hóa học mơi trường thực phẩm đến khả tiêu diệt nhiệt vi sinh vật Ảnh hưởng độ acid: số pH yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt vi sinh vật Nếu mơi trường có độ acid hoạt động cao (chỉ số pH nhỏ) nhiệt độ trùng định, thời gian tiêu diệt vi sinh vật ngắn Tuy nhiên có trường hợp cá biệt số pH khơng có ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật. Bảng 4.10 Ảnh hưởng pH đến kháng nhiệt bào tử vi khuẩn clostridium sporogenes nhiệt độ 115oC pH Thời gian kháng nhiệt tối đa (phút) 5,05,76,06,67,07,58,29121521252015 BẢNG (G Guilmain 1996) Các kết nghiên cứu cho thấy khơng có độ acid hoạt động mơi trường có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt vi sinh vật Mà loại acid mơi trường có ảnh hưởng đáng kể Ảnh hưởng nồng độ đường muối: đường muối chất có khả tạo áp suất thẩm thấu cao nên ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật  Dung dịch đường có tác dụng bảo vệ vi sinh vật làm cho chúng khó bị tiêu diệt đun nóng Nếu thành phần thực phẩm có nhiều đường thời gian tiêu diệt kéo dài Nếu tăng nồng độ muối độ bền nhiệt vi sinh vật giảm, chúng dễ bị tiêu diệt Nhưng nồng độ đường hay muối cao tác dụng tượng tiêu nguyên sinh, vi sinh vật yếu nhiều dễ bị tiêu diệt Ảnh hưởng protid lipid: sản phẩm thực phẩm chứa nhiều protid, lipid thời gian tiêu diệt phải kéo dài Vì chất làm cản trở truyền nhiệt để tiêu diệt tế bào vi sinh vật Hiện tượng dung dịch keo (tế bào vi sinh vật) tiếp xúc với chất béo tạo thành màng Tế bào vi sinh vật màng bảo vệ nên dịch chuyển nước từ môi trường xung quanh vào tế bào để làm đông tụ phần protid tế bào bị cản trở Vì mơi trường nhiều chất béo, vi sinh vật chịu nhiệt độ cao, thời gian tiêu diệt kéo dài  Ảnh hưởng thành phần hóa học khác: ngồi thành phần trên, phitonxit có ảnh hưởng lớn đến chế độ trùng Thời gian trùng đồ hộp giảm xuống cho thêm số rau hay gia vị có chứa nhiều phitonxit như: hành, tỏi có allycin, cà chua có tomatin, ớt có capcaicin, tiêu có piperin chất có tính chất kháng sinh Do chế biến loại đồ hộp thịt, cá ta cho thêm gia vị này, làm tăng hương vị sản phẩm mà giảm mức độ nhiễm trùng đồ hộp trước trùng Và giảm thời gian trùng cần thiết. + Ảnh hưởng loại số lượng vi sinh vật Thời gian tiêu diệt chế độ trùng phụ thuộc  nhiều vào đặc điểm loại vi sinh vật phát triển đồ hộp, khả chịu nhiệt loại vi sinh vật khác Trong mơi trường có độ acid hoạt động, loại vi khuẩn không nha bào bị tiêu diệt nhanh loại vi khuẩn có nha bào Thời gian tiêu diệt phần lớn vi sinh vật không nha bào cần 60 - 80OC vài phút Còn loại vi sinh vật có nha bào phải địi hỏi thời gian kéo dài nhiều hàng Thời gian tiêu diệt chế độ trùng phụ thuộc vào số lượng vi sinh vật nhiễm vào đồ hộp Lượng vi sinh vật nhiễm nhiều thời gian tiêu diệt dài, cho thấy qua công thức : t=DlgN N Cách thiết lập chế độ trùng Thiết lập chế độ trùng cho loại đồ hộp xác định nhiệt độ thời gian trùng cần thiết để vừa đảm bảo yêu cầu tiêu diệt vi sinh vật, vừa giữ giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan đồ hộp Các giai đoạn tiến hành trình tự sau: - Phân tích thành phần hóa học thực phẩm cần đóng hộp, chủ yếu độ acid, hàm lượng đường, muối, chất béo, protid - Chọn nhiệt độ trùng vào độ acid (pH) + Đồ hộp có pH < 4,6 nhiệt độ trùng : 80 - 100OC+ Đồ hộp có pH > 4,6 nhiệt độ trùng :105 - 121OC - Xác định tốc độ truyền nhiệt vào trung tâm hộp theo nhiệt độ trùng chọn nồi hấp thí nghiệm: nồi hấp đặt hộp sản phẩm, nắp hộp có đặt nhiệt kế, bầu thủy ngân nhiệt kế cắm trung tâm hộp Cho vào nồi hấp sau khoảng thời gian (thường khoảng phút) đọc nhiệt độ cột nhiệt kế Sau đo nhiệt độ hộp thời điểm người ta vẽ đồ thị truyền nhiệt Từ xác định thời gian truyền nhiệt - Phân lập vi sinh vật để xác định loại vi sinh vật nguy hiểm bao gồm loại gây bệnh, loại có độc tố, loại chịu nhiệt Tìm tốc độ tiêu diệt theo số liệu có Trên sở vẽ đồ thị thời gian tiêu diệt Thiết lập thời gian trùng - Kiểm tra chế độ trùng theo phương pháp biểu đồ Biegelow, hay theo phương pháp hiệu ứng Ball - Flaumenbaum - Từ mẫu đồ hộp trùng theo chế độ khác nhau, người ta kiểm tra chất lượng đồ hộp cảm quan vi sinh vật Sau xét đến hiệu kinh tế chế độ trùng, mà chọn chế độ trùng tốt Giới thiệu thiết bị trùng a Thiết bị trùng hở nắp Có cấu tạo đơn giản nồi nấu, dùng môi trường truyền nhiệt nước đun sôi đun trực tiếp nhiên liệu Dùng để trùng loại đồ hộp có nhiệt độ trùng không 100OC b Thiết bị trùng có áp suất cao làm việc gián đoạn Dùng để trùng loại đồ hộp có nhiệt độ trùng từ 100oC trở lên, có nắp đậy kín, cịn gọi nồi hấp trùng Có loại nồi hấp: loại đặt thẳng đứng loại đặt nằm ngang + Thiết bị hấp trùng loại thẳng đứng Có thân hình trụ, đáy nắp hình chõm cầu, nắp có chốt ghép chặt với thân thiết bị, đáy có lắp ống phun nóng để trùng Bên thiết bị có giá đỡ để đặt giỏ đựng đồ hộp, có loại có giỏ, loại giỏ, loại giỏ + Thiết bị hấp trùng loại đặt nằm ngang Thân thiết bị đặt nằm ngang, bên khơng có giá đỡ giỏ mà có đường rây xe đựng giỏ đồ hộp đẩy vào Loại có khả làm việc cao, thao tác phức tạp, chu kỳ làm việc kéo dài, tốn nước nhiều Hình Hình Hình vẽ: Thiết bị tiệt trùng dạng nằm ngang c Thiết bị trùng làm việc liên tục dùng áp suất thủy tĩnh Thiết bị gồm có nhánh cột nước cao 12 - 20 m chứa đầy nước nóng Giữa cột nước phịng chứa đầy nước nóng Cuối cột nước thứ II thùng nước lạnh Đồ hộp chuyển băng tải xích Áp suất phịng điều chỉnh cách điều chỉnh chiều cao mực nước nhánh cột nước Thời gian trùng điều chỉnh vận tốc băng tải Thiết bị làm việc với suất cao có nhược điểm cấu tạo cồng kềnh Hình d Thiết bị trùng mỏng Đây loại thiết bị làm việc liên tục áp suất nước cao áp suất khí Cấu tạo thiết bị nhờ khoang chứa nước đặt xen kẻ với khoang chứa chất tải nhiệt, nước chảy khoang kín lớp mỏng, lại truyền nhiệt từ mặt nên thời gian trùng nhanh Thiết bị trùng mỏng dùng để trùng nước trước rót vào hộp phải rót hộp điều kiện vơ trùng Hình 10 Hình 11 Hình 12 http://cnx.org/content/m30414/latest/ ... c? ? t? ?c d? ??ng di? ?t trùng Liều lượng s? ?? d? ??ng t? ?y thu? ?c vào ch? ?t loại vi sinh v? ?t. ? ?C? ?c tia c? ? t? ??n s? ?? dao động cao c? ? l? ?c đâm xuyên cao Tia X, tia Chiều d? ?y t? ??i đa th? ?c phẩm đem chiếu tia X tia âm c? ? ?c. .. (56oC)Pseudomonas fluoresens/7,53,2 (60oC)Streptococcus faecalisFish6,715,7 (60oC)Staphylococcus aureusPea soup4,610,4 (60oC)Salmonella senftenbergPea soup5,710,6 (60oC)Lactobacillus plantarumTomato... trình logarit tiêu di? ?t vi sinh v? ?t) nhi? ?t độ th? ?c trình tiêu di? ?t vi sinh v? ?t Điểm k? ?t th? ?c trình trùng thường x? ?c định theo “X? ?c su? ?t vi sinh v? ?t c? ??n s? ??ng s? ?t? ?? (PNSU: Probability of a Non-Sterile