1. Các phơng pháp xác định mức độ thanh trùng
* Các phơng pháp cổ điển để tính toán chế độ thanh trùng
Các thí nghiệm đầu tiên để tính toán chế độ thanh trùng đợc Bigelov Bohard Richarson, Ball thực hiện năm 1920. Các phơng pháp cơ bản này vẫn còn tác dụng đến ngày nay. Phơng pháp của Bigelov dựa trên cơ sở đồ thị đợc biết tới trong các tài liệu nh “Genaral methol” (Phơng pháp cơ bản). Phơng pháp này nêu lên ảnh h- ởng của thanh trùng đợc kết hợp với các t liệu của ngành Vi khuẩn học nh dữ liệu về hủy diệt vi sinh vật, dữ liệu về thấm nhiệt vào đồ hộp… Phơng pháp này dựa trên cơ sở tất cả các điểm của đờng cong khi đun nóng và làm lạnh đồ hộp đều có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật.[12]
* Cơ sở phơng pháp xác định mức độ thanh trùng
Để xác định mức độ thanh trùng thích hợp cho mỗi loại sản phẩm đồ hộp, đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật, không gây nguy hiểm cho ngời tiêu dùng, ổn định các tính chất sinh hóa đồng thời đáp ứng đợc các chỉ tiêu cảm quan (mùi, vị, tinh chất, cấu trúc…) cần phải nghiên cứu có hệ thống các vấn đề cơ bản nh [8]:
+ Nghiên cứu hệ vi sinh vật đồ hộp (chủng loại và số lợng), từ từng loại sản phẩm có thể nghiên cứu xác định loại và lợng vi sinh vật ở các nơi khác nhau. Chủ yếu xác định các loại vi sinh vật điển hình nh Clostridium botulium, Clostridium boturicum, Clostridium sporogene, Bacterium sterothermophilus…
+ Nghiên cứu sức kháng nhiệt của vi sinh vật, bằng thực nghiệm tìm các đại lợng đặc trng sức kháng nhiệt của vi sinh vật là D và Z.
+ Nghiên cứu về truyền nhiệt.
+ Xác định chế độ thanh trùng: Từ nghiên cứu khả năng tiêu diệt vi sinh vật nguy hiểm nh trên, Bigelow, Boll-Flaumenbaum, Hayakawa, Tancsev đã đa ra các phơng pháp thiết lập công thức thanh trùng và kiểm tra. Hiện nay dựa trên những nguyên tắc cơ bản này, chế độ thanh trùng đợc xác định thông qua giá trị tơng đ- ơng F: F > Fc (hiệu quả thanh trùng thực tế phảI cao hơn hiệu quả thanh trùng lý thuyết).
* Phơng pháp xác định chế độ thanh trùng đồ hộp bằng thực nghiệm
của PGS.TS Phạm Công Thành [8]
Cơ sở phơng pháp :
Chỉ số cơ bản để xác định chế độ thanh trùng là độ Axit hoạt động (pH) của đồ hộp. Theo chỉ số này đồ hộp đợc chia làm hai nhóm :
- Nhóm có độ axit thấp (pH ≥ 4,4) : Gồm các loại đồ hộp thịt cá.
- Nhóm có độ axit cao (pH < 4,4) : Gồm các loại đồ hộp rau quả dầm dấm. Xác định chế độ thanh trùng bằng cách so sánh hiệu quả thanh trùng cần thiết (Fz
T) với hiệu quả thanh trùng thực tế (Lz
T), chế độ thanh trùng đợc xác định phải đảm bảo điều kiện Lz
T ≥ Fz T.
Hiệu quả thanh trùng cần thiết Fz
T là thời gian cần thiết (tính bằng phút) mà đồ hộp chịu tác dụng nhiệt ở nhiệt độ tiêu chuẩn để làm giảm số lợng nha bào hoặc hình thái sinh trởng của mỗi loại vi sinh vật đến mức thấp nhất không gây nguy hiểm cho ngời tiêu dùng.
Trong ký hiệu Fz T
Trong đó z là đại lợng bền nhiệt biểu thị sự thay đổi của nhiệt độ để làm giảm 10 lần số lợng vi sinh vật, đại lợng z không đổi với mỗi loại vi sinh vật.
T : là nhiệt độ tiêu chuẩn (0C)
Đối với nhóm có độ Axit thấp thờng chứa các loại vi sinh vật là : Clostridium butulinum có Z = 7,8
Clostridium sporogenes có Z = 12
Đối với nhóm có độ Axit cao, vi sinh vật chủ yếu kém chịu nhiệt thờng có z = 8,8. Khi nghiên cứu loại này ngời ta không chọn ở 1210C mà chọn ở T = 93,30C.
Hiệu quả thanh trùng cần thiết đợc tính theo công thức : Fz
T = DT . log Trong đó :
V: là thể tích của hộp (cm3)
C : là số lợng nha bào trong một gam sản phẩm trớc khi thanh trùng. S : là % đồ hộp bị h hỏng do vi sinh vật, thông thờng s = 0,01%
DT : là thời gian cần thiết để giảm lợng vi sinh vật đi 10 lần khi xử lý ở nhiệt độ T ( nhiệt độ tiêu chuẩn) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với những loại có độ axit thấp thì T = 1210C và z = 12 Đối với những loại có độ axit cao thì T = 93,3
Kết quả nghiên cứu ở nớc ta cũng nh các nớc có khí hậu nhiệt đới các loại đồ hộp có độ axit thấp cha thanh trùng thờng chứa vi sinh vật điển hình Bac.stearothermophilus. Vì vậy thờng sử dụng đại lợng bền nhiệt z = 12. Còn các loại đồ hộp có axit cao, đại lợng bền nhiệt z = 8,8.
Hiệu quả thanh trùng thực tế Lz
T là tổng các hiệu quả thanh trùng ở những nhiệt độ khác nhau trong thời gian thanh trùng. Hiệu quả thanh trùng ở những nhiệt độ khác nhau đợc xác định dựa trên nhiệt độ ghi ở điểm đun nóng chậm nhất của đồ hộp trong thời gian thanh trùng. Đối với các sản phẩm đặc, điểm này ở sâu 1/3 theo trục đứng của đồ hộp. Đối với các sản phẩm lỏng, điểm này ở trung tâm của đồ hộp. Xác định nhiệt độ ở điểm đun nóng chậm nhất của đồ hộp bằng nhiệt kế kẹp đôi.
Bảng phụ lục 1.3 và 1.4 ghi rõ hiệu quả thanh trùng ở những nhiệt độ khác nhau ứng với các loại vi sinh vật điển hình ở nớc ta.
Nh vậy, từ nhiệt độ ghi đợc ở điểm đun nóng chậm nhất của đồ hộp trong thời gian thanh trùng và khoảng thời gian đọc nhiệt độ trong bảng đó, ra kết quả bảng 3 và 4, ta tính đợc hiệu quả thanh trùng thực tế Lz
T theo công thức: Lz
T = τ . lz T Trong đó: Lz
T : là hiệu quả thanh trùng thực tế τ : là khoảng thời gian đọc ra nhiệt độ lz
T : là hiệu quả thanh trùng tra đợc trong bảng nhiệt độ khác nhau ghi đợc trong thời gian thanh trùng.
Những chế độ thanh trùng đặt ra đảm bảo hiệu quả thanh trùng thực tế cao hơn hoặc bằng hiệu quả thanh trùng cần thiết đợc tiến hành kiểm tra thực nghiệm. Quá trình kiểm tra thực nghiệm qua hai bớc :
Ngoài yêu cầu hiệu quả thanh trùng thực tế phải cao hơn hoặc bằng hiệu quả thanh trùng cần thiết, chế độ thanh trùng phải đảm bảo sản phẩm có chất lợng tốt, đạt tiêu chuẩn trị số vi sinh vật, các chỉ tiêu công nghệ và cảm quan.
2. Các phơng pháp thanh trùng
Tùy thuộc vào nhiệt độ và phơng pháp thực hiện ngời ta có thể chia thanh trùng nhiệt thành 3 loại
* Phơng pháp thanh trùng gián đoạn kiểu Tyndal
Phơng pháp này đun nóng thực phẩm từ 2 tới 3 lần ở nhiệt độ 630C đến 1000C, mỗi lần cách nhau 24h và nhiệt độ của sản phẩm giữa các đờng gia nhiệt là 370C. Phơng pháp này đợc áp dụng trong trờng hợp thực phẩm bị biến chất dới tác dụng của nhiệt độ cao các tế bào “thực vật” dễ bị phá hủy bởi nhiệt độ cao. Các bào tử vi sinh vật không bị phá hủy trong thời gian đun nóng thanh trùng, nhng sau đó ở giữa các thời gian nhiệt ta duy trì nhiệt độ 370C sẽ làm các bào tử của vi sinh vật nảy mầm thanh tế bào dinh dỡng, khi đó nó sẽ bị phá hủy bởi các lần đun nóng còn lại. Sự nảy mầm của bào tử nhanh hay chậm phụ thuộc vào tính chất của môi trờng (nh các thành phần, pH, nồng độ muối) thậm chí có thể không xảy ra. Do dó không thể coi kiểu Tyndal là phơng pháp tốt để khử trùng cho thực phẩm. [7]
* Phơng pháp thanh trùng kiểu Pasteur
Cũng nh kiểu thanh trùng Tyndal, thanh trùng kiểu Pasteur dùng nhiệt độ thấp ( nhỏ hơn 1000C ) để tiêu diệt các tế bào dinh dỡng của vi sinh vật. Kiểu thanh trùng này có tác dụng phá hủy những tế bào vi khuẩn gây bệnh ( nh bệnh th- ơng hàn, lao, tiêu chảy…) và vi khuẩn hoại sinh gây hỏng thực phẩm không có khả năng tạo bào tử. Kiểu thanh trùng Pasteur chủ yếu nhằm mục đích hạn chế sự ảnh hởng của nhiệt độ cao tới các tính chất của sản phẩm thực phẩm nh màu sắc, độ dai, ròn…
Thờng ngời ta đun nóng thực phẩm ở nhiệt độ thấp (63 – 650C ) trong khá lâu (khoảng 30 phút), làm nguội rồi bảo quản lu thông. Một điều cần lu ý là đối với các sản phẩm thực phẩm để đảm bảo an toàn Vệ sinh an toàn thực phẩm do ph-
vi sinh vật. Trong một số trờng hợp ngời ta cũng có thể đun nóng thực phẩm ở nhiệt độ tơng đối cao (85 – 900C ) nhng trong thời gian ngắn nhất (0,5 – 1 phút) để hạn chế những biến đổi về chất không có lợi của thực phẩm do nhiệt độ cao gây ra.[7]
* Phơng pháp tiệt trùng
Là xử lý nhiệt độ trên 1000C nhằm phá hủy hình thái của vi khuẩn trong đó có cả bào tử. Ngời ta sử dụng nhiệt độ trong khoảng 100 – 1210C tùy theo giá trị pH của thực phẩm và kích thớc của bao bì. Khi độ pH < 4,5 thì vi khuẩn gây hại có khả năng sinh bào tử chịu nhiệt độ cao ( Clostridium botulinum ) cũng không thể nảy mầm và sinh trởng phát triển đợc.
Dới tác dụng của nhiệt độ cao và thời gian gia nhiệt quá dài sẽ dẫn đến tổn hao các thành phần dinh dỡng, thành phần sinh học và làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm thực phẩm. Vì vậy chế độ tiệt trùng thích hợp cần đáp ứng những nhu cầu sau :
+ Đảm bảo tiêu diệt hết hoặc tiêu diệt đủ để ngăn ngừa sự hoạt động của vi sinh vật trong quá trình bảo đảm thực phẩm, tránh sự h hỏng của thực phẩm do vi sinh vật.
+ Hạn chế đến mức tối thiểu những ảnh hởng xấu của chế độ nhiệt đến chất lợng cảm quan và các chỉ tiêu chất lợng khác của sản phẩm đồ hộp thực phẩm.[12, 15]
3. Các yếu tố ảnh hởng tới chế độ thanh trùng
* ảnh hởng của chủng loại số lợng vi sinh vật
Đồ hộp trớc khi thanh trùng bao giờ cũng có chứa một lợng vi sinh vật đáng kể, nó là nguyên nhân gây h hỏng cho đồ hộp không thanh trùng hoặc thanh trùng không đầy đủ.
Số lợng vi sinh vật trong đồ hộp phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, điều kiện vệ sinh trong chế biến, số lợng vi sinh vật càng nhiều càng khó khăn cho quá trình thanh trùng. Trong cùng một thể tích nhất định sản phẩm nếu có số lợng vi sinh vật càng lớn thì thời gian cần thiết để tiêu diệt chúng càng lớn. Giữa thời gian
thanh trùng và số lợng vi sinh vật trong môI trờng có mối quan hệ logarit đợc biểu diễn bằng biểu thức sau = (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó :
C1 : là số lợng vi sinh vật ban đầu trong sản phẩm C2 : là số lợng vi sinh vật sống sót sau khi thanh trùng t : là thời gian tác dụng nhiệt lên vi sinh vật (phút) K : là hệ số tốc độ diệt vi sinh vật ( 1/phút)
Mỗi loại sản phẩn thực phẩm có một hệ vi sinh vật đặc trng riêng, tính chịu nhiệt của mỗi loại vi sinh vật cũng khác nhau và phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh trạng thái sinh lý, dạng tồn tại, đặc điểm thành phần môi trờng..[7, 12]
* ảnh hởng của nhiệt độ thanh trùng
Để tiêu diệt toàn bộ khối lợng xác định của một loại vi sinh vật nào đó cần duy trì ở một chế độ nhiệt độ không đổi trong một thời gian nhất định. Thời gian tiêu diệt một loại vi sinh vật nào đó phụ thuộc vào nhiệt độ, nếu nhiệt độ thấp thì thời gian thanh trùng dài và ngợc lại nhiệt độ càng cao thì thời gian thanh trùng càng ngắn. Mối quan hệ giữa thời gian thanh trùng và nhiệt độ thanh trùng không phải là quan hệ tuyến tính. ở nhiệt độ cao thời gian tiêu diệt vi sinh vật giảm còn rất ngắn. Theo số liệu đã nghiên cứu việc tiêu diệt hết ( kể cả Bào tử của trực khuẩn Clostridium butulinum ) trong môi trờng pH là 7 : ở 1100C thời gian tiêu diệt là 32 phút, ở 1210C thời gian tiêu diệt là 2,4 phút.
Quan hệ giữa thời gian tiêu diệt vi sinh vật và nhiệt độ thanh trùng là quan hệ phụ thuộc logarit. Khi tăng nhiệt độ thanh trùng lên thì thời gian tiêu diệt vi sinh vật sẽ giảm, mức độ giảm phụ thuộc vào mức độ nhạy cảm của mỗi loại vi sinh vật. Mức độ này đợc thể hiện bằng hệ số Z là khoảng chênh lệch nhiệt độ để làm giảm hoặc tăng thời gian tiêu diệt vi sinh vật xuống hoặc lên một chu kì logarit.[7, 12]
* ảnh hởng của pH và thành phần hóa học của môi trờng
Độ bền nhiệt của vi sinh vật phụ thuộc rất nhiều vào độ Axit hoạt động (pH) của sản phẩm. Vi sinh vật có độ kháng nhiệt lớn ở pH gần với pH trung tính. Vì
vậy khi pH của sản phẩm lớn hơn hoặc bằng 5,5 ngời ta cần xác định nhiệt độ cao hơn và thời gian thanh trùng dài hơn . Các nghiên cứu cho thấy đối với các đồ hộp có pH nhỏ hơn hoặc bằng 4,5, các tế bào vi khuẩn hiếu khí, nấm men, nấm mốc có độ bền nhiệt thấp hơn và bị tiêu diệt ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000C. Nh vậy pH càng thấp tính chịu nhiệt càng kém, đồng thời vi sinh vật càng khó phát triển. Trên cơ sở khác, về độ pH có thể phân loại sản phẩm thực phẩm theo các cách sau :
- Nhóm chua ít (pH > 4,5) chỉ cần chế độ thanh trùng ở 1000C trở lên vì có nhiều loại vi sinh vật chịu nhiệt sống ở môi trờng có độ pH cao, kể cả vi sinh vật độc và gây bệnh.
- Nhóm chua có pH = 4 – 4,5 : chỉ cần chế độ thanh trùng vừa phải - Nhóm rất chua pH < 4 : chỉ cần thanh trùng Pasteur.
Thành phần hóa học của sản phẩm nh đờng, muối, chất béo gây ảnh hởng khác nhau đến tính chịu nhiệt của vi sinh vật. Nồng độ đờng càng cao thì vi sinh vật càng chịu nhiệt, đến khi nồng độ đờng đủ cao để ức chế vi sinh vật thì lúc đó không có nguy cơ h hỏng sản phẩm nữa. Về nồng độ muối, nếu nồng độ tăng 2 – 3% tính chịu nhiệt càng tăng, khi nồng độ muối tăng lên khoảng 6% thì vi sinh vật bị ức chế. Chất béo cũng là yếu tố bảo vệ vi sinh vật lên trong môi trờng chứa chất béo vi sinh vật chịu nhiệt tốt hơn trong môI trờng không có chất béo.
Vậy cùng một loại vi sinh vật nhng trong môi trờng khác nhau (độ pH, thành phần hóa học) thời gian cần thiết để tiêu diệt vi sinh vật đó cũng khác nhau. Điều đó cho thấy sự cần thiết phải xác định tính chịu nhiệt của vi sinh vật trong môi trờng cụ thể khi phải xác định chế độ thanh trùng cho sản phẩm thực phẩm đó.[7, 12]
* ảnh hởng của loại bao bì đồ hộp
Chế độ thanh trùng của cá thịt phụ thuộc vào thể tích và hình dạng của hộp và một số tính chất của vật liệu làm bao bì đồ hộp (tính đàn hồi, tính dẫn nhiệt). Nhiệt truyền qua sắt tây vào sản phẩm nhanh hơn 30 lần so với thủy tinh, kim loại dùng làm bao bì đồ hộp nh sắt trắng, sắt đen có sơn, hoặc nhôm có độ dẫn điện
Hộp có thể tích càng lớn thì việc đun nóng sản phẩm đóng trong hộp càng chậm. Khi đun nóng, phần trung tâm hình học của hộp sẽ là chỗ đun nóng chậm nhất và là chỗ có khả năng vi sinh vật còn sống sót. Phần trung tâm hình học hộp theo kết quả nghiên cứu thì đó là điểm 1/3 từ dới lên đối với sản phẩm lỏng và 1/2 từ dới lên đối với sản phẩm rắn – lỏng.
* ảnh hởng tính chất vật lý học của sản phẩm
Vận tốc thấm nhiệt vào tâm hộp phụ thuộc vào tính chất nhiệt lý của sản phẩm nh tỷ lệ pha rắn và pha lỏng của sản phẩm, đồ hộp càng đặc thì nhiệt thấm vào trong tâm hộp càng chậm.
4. ảnh hởng của chế độ thanh trùng đến chất lợng sản phẩm
Trong quá trình thanh trùng, dới tác dụng của nhiệt độ cao, chất lợng của sản phẩm ít hay nhiều cũng bị thay đổi :
Màu của sản phẩm (màu tự nhiên của nguyên liệu) thờng xấu đi sau khi