Tiệt trùng là quá trình nhằm tiêu diệt tất cả các loại vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc), kể cả dạng bào tử của chúng trong thực phẩm và làm vô hoạt bất thuận nghịch enzyme ở nhiệt độ cao (thường khoảng 120 – 140℃) với thời gian xử lý nhiệt khác nhau. Nhờ đó sản phẩm được tiệt trùng có thể bảo quản trong một thời gian dài mà không cần bảo quản lạnh hoặc sử dụng thêm bất kỳ chất bảo quản nào.
Tiệt trùng UHT là phương pháp tiệt trùng với nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (ultra high temperature/ short time – UHT). Sản phẩm được gia nhiệt đến nhiệt độ rất cao (132 – 140℃) bằng các thiết bị trao đổi nhiệt, quá trình nâng nhiệt và giữ nhiệt chỉ trong khoảng vài giây đến vài chục giây, sau đó sản phẩm được làm nguội nhanh chóng (thường là 25℃). Ưu điểm của phương pháp này là giảm lượng vi sinh vật sống thấp xuống dưới mức chấp nhận được mà lại giúp sản phẩm giữ được chất lượng cảm quan, bảo vệ giá trị dinh dưỡng, giảm thiểu tối đa việc hao hụt vitamin và khoáng chất. Ngoài ra, lượng tiêu thụ năng
15 lượng trong quá trình vận hành thấp giúp bảo vệ môi trường. Nhược điểm là chi phí đầu tư và vận hành cao, hệ thống thiết bị phức tạp.
(Nguyễn Long Duy, 2015) Đồ thị 1.1. Đường cong biểu diễn sự biến đổi hoá học của sản phẩm
và khả năng diệt bào tử khi nhiệt độ tăng 1.4.2. Các hệ thống tiệt trùng UHT trên thị trường
Có 2 loại hệ thống: gián tiếp và trực tiếp. Hệ thống gián tiếp gồm: trao đổi nhiệt dạng ống, trao đổi nhiệt dạng bề mặt (scraped – surface heat exchangers), trao đổi nhiệt dạng tấm bản (vỉ). Hệ thống trực tiếp bao gồm dạng phun hơi và làm lạnh nhanh hoặc dạng hoà hơi và làm lạnh nhanh.
Về thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản
Cấu tạo của thiết bị gồm các tấm thép không gỉ, mỏng, giống nhau được ép song song trên một giá đỡ và được làm kín bởi các gioăng cao su. Gioăng cao su định hướng dòng lưu chất và ngăn hai dòng lưu chất trộn lẫn với nhau.
Các rãnh đặc biệt được thiết kế trên các tấm để tăng cường độ nhiễu loạn của dòng chảy lưu chất do đó truyền nhiệt tốt hơn.
16 Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý sau: hai dòng lưu chất nóng và lạnh này sẽ được định hướng chảy xen kẽ với nhau giữa các tấm kim loại và trao đổi nhiệt nhiệt với nhau. Chiều di chuyển của các lưu chất là xuôi chiều hoặc ngược chiều nhau. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt bằng diện tích của một tấm nhân với số tấm của thiết bị.
Thực phẩm dạng lỏng rất thích hợp để sử dụng thiết bị này miễn là chúng có độ nhớt thấp (μ< 5 Pa s). Nếu là thực phẩm dạng rắn thì có đường kính hạt phải nhỏ hơn 0,3cm, nếu lớn hơn sẽ bị mắc kẹt lại giữa các tấm và bị cháy khi gia nhiệt. Lưu lượng dòng trong thiết bị có thể đạt từ 5000 đến 20 000 kg/h. Hệ số truyền nhiệt đối lưu cao h = 2400 – 6000 W/m2℃.
Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có nhiều ưu điểm, đầu tiên là việc bảo dưỡng sẽ đơn giản. Tiếp theo, nhờ cấu trúc dạng chảy rối nên cáu cặn sinh ra trên tấm là ít hơn so với các loại thiết bị trao đổi nhiệt khác nên việc vệ sinh dễ dàng, không phải làm vệ sinh thường xuyên. Thuận lợi cho việc điều chỉnh công suất bằng cách lắp thêm hoặc tháo bớt các tấm vào khung. Ngoài ra còn giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách tái sử dụng nhiệt.
Tuy nhiên, nhược điểm là chỉ dùng cho thực phẩm có độ nhớt thấp, thực phẩm lỏng, chi phí đầu tư thiết bị lớn, đòi hỏi nhà máy phải duy trì bầu khí quyển vô trùng giữa khâu chế biến và đóng gói sản phẩm, nhiệt độ tiệt trùng quá cao có thể làm cho lipid bị ôi hoá, protein bị biến tính gây đông tụ ở sữa làm giảm chỉ tiêu chất lượng sản phẩm.
17 Hình 2.6. Cấu tạo thiết bị tiệt trùng dạng tấm
Hình 2.7. Dòng chảy của lưu chất trong thiết bị tiệt trùng dạng tấm 1.4.3. Công nghệ vô trùng ASEPTIC
18 Aseptic là công nghệ trong đó sản phẩm đã tiệt trùng được chiết rót và bao gói trong điều kiện vô trùng.