- Nhược điểm
4. THANH TRÙNG BẰNG ÁP SUẤT CA O High Pressure Processing (HPP)
Chế biến thực phẩm bằng nhiệt sẽ diệt được vi khuẩn song lại ảnh hưởng tới mùi vị màu sắc, hình thức và nhất là làm mất các vitamin trong thực phẩm. Các thực phẩm được bảo quản bằng phương pháp chế biến nhiệt ít nhiều cũng gây ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng, màu sắc, mùi vị, đặc biệt là hình dạng của sản phẩm nếu chọn chế độ thanh trùng, tiệt trùng không hợp lý. Để có được các loại thực phẩm chất lượng tốt người ta đã chú ý đến phương pháp chế biến, bảo quản dưới áp suất cao.
Vào năm 1980, Nhật Bản đã thành công trong việc áp dụng áp suất cao trong chế biến các loại thực phẩm như: mứt, nước hoa quả, salat, nước sốt v.v...để chúng có mùi vị tươi ngon như khi mới hái. Thành phần các chất trong thực phẩm cũng ảnh hưởng tới khả năng kháng áp của các vi sinh vật. Môi trường acid góp phần giết chết các tế bào vi sinh đã bị tổn thương do áp suất gây nên và trong thực tế người ta đã rất thành công khi xử lý và chế biến ở áp suất cao các loại thực phẩm có tính acid như nước quả. Thường thường áp suất ở khoảng 300 - 700 MPa sẽ tiêu diệt được các loại vi khuẩn.
Ngày nay việc áp dụng HPP trong công nghệ thực phẩm được quan tâm nhiều, đặc biệt là thực phẩm tươi sống. Khi tác động áp suất cao lên thực phẩm thì mọi điểm trong thực phẩm đều bị tác động như nhau trong cùng một thời điểm. Điều này không thực hiện được trong công nghệ chế biến nhiệt vì luôn có sự biến thiên nhiệt độ trong sản phẩm. Đối với hầu hết các loại thực phẩm đều có thể chịu áp suất cao đến 600Mpa. Khi áp suất tăng thực phẩm sẽ bị giảm kích thước theo áp suất nhưng hình dáng hầu như không bị ảnh hưởng.
Đối với các thực phẩm có mô mềm như nho thì áp suất cao đến 600 Mpa có thể gây ra một số tổn thương vật lý cho sản phẩm nhưng hình dáng vẫn không đổi.
4.1. Cơ sở lý thuyết
Phương pháp sử dụng áp suất cao ≥300 MPa (1Mpa = 106 Pa) được dùng để diệt khuẩn trong thực phẩm vì rằng khi áp suất tác động lên cơ thể vi sinh vật, các phân tử trong màng tế bào bị biến đổi và ảnh hưởng tới các chức năng và khả năng bền vững của chúng. Áp suất cao có thể tiêu diệt vi sinh vật gồm cả vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật gây hư hỏng nhờ đó có thể giữ được thực phẩm đã làm lạnh với chất lượng tốt trong thời gian dài và an toàn hơn.
Thực phẩm khi được đóng gói chân không sẽ được nhúng vào trong các thùng nước. Sau đó các thùng này sẽ được đóng kín lại và bơm thêm nước vào. Khi áp suất của nước tăng lên, thực phẩm sẽ bị nén lại. Quá trình này sẽ giúp tiêu diệt các loại vi khuẩn, nấm mốc, enzym chính sẽ bị mất hoạt tính và một số loại protein bị biến đổi do áp suất cao làm bẻ gãy các cấu trúc phân tử và làm vỡ thành tế bào của chúng. Sau khi dừng nén áp suất, thực phẩm sẽ quay trở lại kích thước và hình dạng ban đầu. Lý do thực phẩm không bị nghiền nát là vì áp suất nén được trãi đều trên khắp bề mặt của sản phẩm.
4.2. Ảnh hưởng của áp suất cao đến sản phẩm thực phẩm
dưỡng của thực phẩm vì rằng các liên kết cộng hóa trị của các hợp chất có phân tử lượng thấp tham gia vào việc tạo mùi, vị, chất lượng dinh dưỡng không bị ảnh hưởng bởi áp suất.
Tuy nhiên, trường hợp tính chất cảm quan của thực phẩm được quyết định bởi cấu trúc hay do tính chất của các hợp chất có phâm tử lượng lớn, có cấu trúc không gian, đặc biệt là protein, thì áp suất có thể ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của sản phẩm. Ví dụ: trong thịt đỏ như thịt bò, thịt cừu do trong cấu trúc có chứa nhóm hemoglobin thì khi xử lí ở 400Mpa màu đỏ sẽ biến thành màu nâu giống thịt đã qua chế biến nhiệt. Nhưng trong trường hợp này các hợp chất có phân tử lượng nhỏ thì không bị biến đổi nên khi nấu thịt vẫn có hương vị như bình thường.
Trong trường hợp tính chất cảm quan của thực phẩm là do các phản ứng enzim tạo ra thì quá trình HPP làm ảnh hưởng đến chất ượng cảm quan của sản phẩm vì chúng ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim.
4.3. Ưu điểm, hạn chế của phương pháp
4.3.1. Ưu điểm
- Bảo vệ thực phẩm tốt hơn dùng các loại phụ gia hoá học đối với các vi khuẩn gây bệnh như Samonella hay Listeria. Nếu kết hợp nhiệt độ (60 - 90oC) và áp suất để xử lý thực phẩm thì sẽ tiêu diệt được toàn bộ các loại vi khuẩn. Vì vậy không cần sử dụng các hoá chất bảo quản.
- Bảo quản hoa quả bằng cao áp cho hương vị, các loại vitamin, giá trị dinh dưỡng và cấu trúc sản phẩm không bị suy giảm. Giữ được độ tươi của thực phẩm, đặc biệt là hương vị và cấu trúc của các sản phẩm như: nước quả, các loại sò, các sản phẩm thịt đã qua chế biến, các sản phẩm ngâm, xúc xích, salad bơ…
- Áp suất cao có thể làm biến đổi các đặc tính của thực phẩm như thay đổi cấu trúc protein, cấu trúc của cơ và làm keo hóa tinh bột do đó tiêu hóa dễ dàng hơn.
- Việc xử lý bằng áp suất cao có thể cải thiện được tính chất các loại thực phẩm, đặc biệt là sữa chua hoặc phomat. Ví dụ: sữa chua tăng độ đặc, khả năng gel hóa. Phomat rút ngắn quá trình ủ chín khi xử lý bằng áp suất cao.
- Kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm. Sản phẩm đóng gói chân không được xử lý bằng công nghệ cao áp và giữ lạnh có khả năng giữ được vị tươi ngon trong vòng 30 ngày.
- Tiết kiệm chi phí lao động - Tiêu thụ ít năng lượng
- Không sử dụng nhiệt độ cao nên giữ được độ tươi của nhiều loại thực phẩm - Tác động của áp suất đồng đều đến mọi phần của thực phẩm không như sự phân bố nhiệt trong quá trình chế biến nhiệt
4.3.2. Hạn chế
- Tiệt trùng ở áp suất cao yêu cầu chi phí quá cao và sản phẩm sau xử lý vẫn cần phải giữ lạnh. Ngoài ra, công nghệ này không đạt hiệu quả cao đối với các sản phẩm rau và nó có thể làm phai màu thực phẩm nếu áp suất quá cao.
- Một số nước chưa thừa nhận những sản phẩm chế biến bằng công nghệ HPP
4.4. Phương pháp thực hiện
Thông thường xử lý thực phẩm ở áp suất 100 - 900 MPa (tương đương 1000 - 9000 atm). Kỹ thuật chế biến ở áp suất cao cần hai loại thiết bị chính là thùng chịu áp và thiết bị tạo áp. Môi chất tạo áp thường là nước được bơm vào thùng từ dưới đáy. Khi áp suất trong thùng đạt tới mức quy định, quá trình bơm ngừng lại. Thời gian nâng áp thường ngắn không quá 15 phút.
Thực phẩm đóng gói chân không sẽ được nhúng vào trong các thùng nước. Sau đó các thùng này sẽ được đóng kín lại và bơm thêm nước vào. Khi áp suất của nước tăng lên, thực phẩm sẽ bị nén lại. Sau khi dừng nén áp suất, thực phẩm sẽ quay trở lại kích thước và hình dạng ban đầu. Lý do thực phẩm không bị nghiền nát là vì áp suất nén được trải đều trên khắp bề mặt của sản phẩm.
Các thiết bị chính trong hệ thống HPP dùng trong công nghệ thực phẩm gồm: một buồng áp lực, môi trường truyền áp lực và một nguồn áp lực. Môi trường truyền áp lực thường là nước sạch, nó tách biệt với thực phẩm thông qua màng dẻo hoặc bao bì.
- Hệ thống liên tục
Hình 6.7. Dây chuyền tiệt trùng nước quả bằng phương pháp áp lực cao (HHP) 1- Nguyên liệu vào; 2- Thùng chứa; 3- Bơm vận chuyển áp suất thấp;
4- Bơm cao áp; 5- Các buồng áp lực; 6- Thùng điều hòa; 7- Máy chiết rót; 8- Sản phẩm đã bao gói 1 2 3 4 5 6 7 8
Hình 6.8. Buồng tạo áp
Đối với thực phẩm dạng lỏng hoặc có thể bơm được liên tục như nước quả thì hệ thống xử lí áp suất liên tục thường có 3 buồng áp lực (isolator) trở lên được lắp song song nhau. Các buồng áp lực này hoạt động luân phiên với nhau để đảm bảo tính liên tục của hệ thống.
Mỗi buồng áp lực thường gồm: một buồng kết hợp với một piston và một bộ van
Khi hoạt động, nước quả được bơm vào buồng áp lực ở áp suất thấp, nước quả đẩy piston xuống. Khi van nạp nước quả được đóng lại, nước được bơm cao áp bơm xuống dưới piston để đẩy piston đi lên và nén lên nước quả. Sau khi đạt giá trị áp suất và thời gian yêu cầu thì nước áp lực cao được chảy ra, van xả nước quả sẽ mở để đẩy nước quả chảy vào dây chuyền sản xuất đến bồn chứa nhờ một dòng nước áp lực thấp đẩy vào phía dưới piston. Nước quả sau khi xử lí ở áp suất cao được bao gói. Nếu muốn tạo sản phẩm có thể bảo quản lạnh trong thời gian dài thì phải chiết rót và phải bao gói trong điều kiện vô trùng.
Hệ thống liên tục áp dụng phù hợp với các thực phẩm có thể bơm được và thiết bị này có thể thay thế thiết bị chế biến nhiệt trong dây chuyền sản xuất thực phẩm
* Hệ thống gián đoạn
Hệ thống gián đoạn gồm buồng thể tích từ 35-680 lít, sử dụng tác nhân truyền áp suất là nước và hệ thống này có thể áp dụng cho cả một số sản phẩm chưa bao gói
Nguyên tắc là khi nước có chứa thực phẩm được đưa lên áp suất yêu cầu nó sữ nén thực phẩm và làm giảm thể tích thực phẩm từ 10-15% tùy thuộc vào loại thực
phẩm và cấu trúc của chúng. Do tác nhân truyền áp suất là nước nên bao bì phỉ có khả năng chống thấm nước, chịu được áp suất cao và thay đổi thể tích được như chai nhựa, bao bì hút chân không hoặc túi plastic.
Hệ thống gián đoạn phù hợp cho nhiều chủng loại sản phẩm thực phẩm là hỗn hợp lỏng- rắn như: thịt hầm, các loại sò, hầu, thịt tươi, thực phẩm ăn liền như gà nướng…
Hình 6.9. Buồng áp lực làm việc gián đoạn với qui mô nhỏ
4.5. Phạm vi ứng dụng
Tiệt trùng bằng áp suất cao được sử dụng chủ yếu đối với các loại thực phẩm cần giữ hương vị, các loại vitamin, giá trị dinh dưỡng và cấu trúc sản phẩm như nước quả, hoa, quả, rau…, các sản phẩm sau khi tiệt trùng không làm thay đổi kết cấu cơ thịt như thịt gà, hàu và đồ ăn sẵn như thịt gà nướng. Tiệt trùng bằng áp suất cao còn tăng chất lượng của sản phẩm như sản xuất sữa chua dưới tác động của áp lực sẽ làm tăng khả năng gel hóa do đó sản phẩm đặc hơn những loạl sản phẩm làm theo cách thông thường. Trong sản xuất phomat nhờ xử lý ở áp suất cao mà quá trình chín của phomat sẽ nhanh hơn.