Thanh Trùng PDF

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

THANH TRÙNG ĐỒ HỘP I / MỤC ĐÍCH VÀ PHÂN LOẠI PHƯƠ NG NG PHÁP THANH TRÙNG I.1 / Mụ Mục đích thanh trùng: Thực phẩm tr ướ  ướ c khi cho vào hộ p và đượ c ghép mí kín đã tr ải qua các công đoạn xử lý như r ửa, chần, hấ p, rán, hun khói… Số vi sinh vật bám trên nguyên liệu thực phẩm đã giảm xuống nhiều nhưng vẫn còn một l ượ ng ng lớ n sống xót hoặc xâm nhậ p t ừ môi tr ườ  ng bên ngoài vào thực phẩm ườ ng trong quá trình ch ế  biến. Đồ  hộ p ch ưa đượ c vô trùng vì vậy không thể  bảo qu ản đượ c lâu. Để   bảo quản đồ hộ p trong thờ i gian dài không bị hư hỏng biến chất cần phải tiêu diệt các vi sinh vật sống sót ấy – ngườ i ta gọi đây là quá trình thanh trùng. Thanh trùng bằng nhiệt còn có tác d ụng làm tăng phong vị c ủa đồ hộ p, làm nh ừ k ết c ấu tổ chức của thực phẩm. Có điều c ần l ưu ý v ề  nhiệm v ụ  của quá trình thanh trùng là nh ằm tiêu diệt chỉ các loại vi sinh vật có khả  năng phát triển ở   điều kiện bảo quản bình thườ ng, ng, đồng thờ i làm hư  hỏng đồ  hộ p hoặc tạo ra các chất nguy hại đối vớ i sức khỏe con ngườ i.i. Một số vi sinh vật như  tr ực khuẩn khoai tây Bac.licheniformis hay Bac.subtylis không phát triển đượ c trong đồ hộ p và vô hại. Việc tiêu diệt chúng không có ý ngh ĩ a, a, hơ n nữa chúng r ất bền vớ i nhiệt, cố tình tiêu diệt chúng chỉ có thể dẫn đến hậu quả phung phí năng lượ ng ng và giảm chất lượ ng ng thực phẩm.  Như  vậy quá trình thanh trùng c ần đạt đượ c không phải độ vô trùng tuyệt đối mà chỉ  cần đạt đượ c độ vô trùng côn nghi ệ p, ngh ĩ a là trong đồ hộ p không đượ c tồn tại các vi sinh vật có thể gây hư  hỏng thực phẩm hoặc các loại tạo độc tố, và có thể  gặ p các vi sinh vật không có khả  năng  phát triển và  các ng. ư hng đồ hthanh ộ p ở  các điều kiện bảo quản bình thườ ng. I.2 / Phân loạgây loạ i phươ  phhươ  nỏgngpháp trùng: Để  đạt đượ c m ục đích thanh trùng, đồng thờ i đảm bảo ph ẩm chất c ủa đồ h ộ p thực phẩm, ngườ i ta áp dụng nhiều phươ ng ng pháp thanh trùng như: -  Dùng nhiệt độ để thanh trùng -  Thanh trùng bằng chất kháng sinh, chất hóa học -  Thanh trùng bằng tia tử ngoại -  Thanh trùng bằng dòng điện cao tần -  Thanh trùng bằng sóng siêu âm -  Thanh trùng bằng điện ly Các phươ ng ng pháp trên có thể s ử d ụng độc l ậ p ho ặc k ết h ợ  p ph ươ ng ng pháp này vớ i ph ươ ng ng pháp khác, nhằm nâng cao hiệu quả  thanh trùng (chất kháng sinh + nhi ệt độ, tia tử  ngoại + nhiệt độ…) Hiện nay phươ ng ng pháp thanh trùng phổ  biến nhất là thanh trùng bằng nhiệt. Ngườ i ta chia nó làm ba phươ ng ng pháp nhỏ là: -  thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ thấ p -  thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ cao -  thanh trùng gián đoạn

II / CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG BẰNG NHIỆT

Đồ hộ p sau khi đã đượ c ghép mí kín sẽ đượ c thanh trùng. Quá trình thanh trùng b ằng nhiệt đượ c thực hiện theo thứ tự chung như sau: đồ hộ p đượ c xế p vào thiết bị thanh trùng, trong đó nhiệt độ  tăng từ từ đến mức nhất định. Nhiệt độ cần thiết này đượ c giữ trong khoảng thờ i gian nhất định, sau đó từ từ hạ thấ p. Cuối cùng hộ p đã qua thanh trùng đượ c lấy ra khỏi thiết bị.  Như vậy các thông số cơ   bbản của quá trình thanh trùng là nhiệt độ cần đạt đượ c và duy trì trong thiết bị thanh trùng, và thờ i gian cần thiết nung nấu đồ hộ p. Hai thông số này có thể gọi là thông số  vi sinh vật vì chúng quyết định việc tiêu diệt vi sinh vật. Việc theo dõi kém chặt chẽ, k ỹ  lưỡ ng ng các thông số này dẫn t ớ i s ự h ư h ỏng đồ h ộ p do vi sinh vật sau vài ngày, hay đôi khi vài tuếầun… khi thanhtrùng trùngcao (hiệhnơ ntượ  ngoC ng tạovàkhí, biến chua,  N nhisau  thanh 100 ta dùng hơ i n lên  thanh trùng thì cần ph ải t ạo ra ệt độ ướ cmđểốc…). áp suất cao tươ nngg ứng b ằng cách dùng hơ i n ướ c bão hòa. Áp suất này không đượ c coi là thông số thứ ba. StoneyFace

Page 1 of 37

Thanh trùng đồ hộ p

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

 Nhưng nhiều tr ườ  ng hợ  p quá trình thanh trùng đượ c thực hiện ở  áp   áp suất cao hơ n áp suất cần ườ ng thiết để  đạt đượ c nhiệt độ thanh trùng định tr ướ  c. Điều này thườ ng ng x ảy ra khi thanh trùng h ộ p ướ c. thủy tinh hay hộ p s ắt ở  nhi  nhi ệt độ cao, áp suất bên trong hộ p quá lớ n có thể gây hư h ỏng vỏ h ộ p, làm bung nắ p ra kh ỏi miệng hộ p thủy tinh. Ta cần t ạo ra “áp suất” thêm nhằm cân bằng áp suất  bên trong hộ p, gọi là áp suất đối kháng. Đây là thông số thứ ba của quá trình thanh trùng. Thông số này không gây ảnh h ưở ng ng gì đến s ự tiêu diệt vi sinh vật và là thông số v ật lý. Tuy nhiên có vai trò không kém gì nhi ệt độ và thờ i gian. Đối vớ i mỗi loại đồ hộ p, các thông s ố c ủa quá trình thanh trùng không gi ống nhau. Xét sau đây các yếu t ố  ảnh h ưở nngg đến thông số c ủa quá trình thanh trùng và l ựa ch ọn chế  độ ch ế bi ến nhiệt cho các đồệ h ộ p. thanh trùng – các yế độ định sự  độ thanh II.1 / Nhiệ Nhi t độ thanh yếu ttốố quy  quyếết định sự  lự   lự a chọ chọn nhiệ nhiệt độ  thanh trùng: Các sản phẩm đồ  hộ p là môi tr ườ  ng r ất thuận lợ i cho vi sinh vật phát triển. Tuy nhiên không ườ ng  phải trong mỗi sản phẩm vi sinh vật đều có thể phát triển thuận lợ i như nhau bở i vì chúng r ất nhạy vớ i độ acid hoạt động của môi tr ườ  ng trong đó chúng sống. ườ ng Các thực phẩm đồ  hộ p nói chung đều đượ c coi là môi tr ườ  ng chua, vì độ  pH của chúng nói ườ ng chung đều nhỏ hơ n 7 (tr ừ một số tr ườ  ng hợ  p vô cùng hiếm). Tuy nhiên điều này còn chưa đủ để  ườ ng cho ta khả năng đánh giá về sự hiện diện và tồn tại của vi sinh vật trong môi tr ườ  ng. ườ ng. Các nhà vi sinh v ật h ọc đánh giá độ chua của th ực phẩm dựa trên phẩn ứng c ủa Cl. Botulinium vớ i độ acid của môi tr ườ  ng. ườ ng. Cl.botulinium là vi sinh vật gây hư hỏng nguy hiểm nhất đối vớ i sứa khỏe con ngườ i.i. Nó là loại vi sinh vật k ỵ khí sinh nha bào tùy tiện, có khả  năng tạo ra chất độc. Môi tr ườ  ng thực phẩm ườ ng trong hộ p đã bài khí và ghép mí kín là môi tr ườ  ng thích hợ  p cho Cl. Botulinium phát triển. ườ ng  Ngườ i ta phân biệt 6 loại Cl. Botulinium A, B, C, D, E và F. Trong đó loại A và B là nguy hiểm nhất vì chúng r ất bền vớ i nhiệt. Các loại này có khả  năng phân hủy protid động và thực vật, chúng cũng phân hủy cà glucid và tạo khí. Bản thân Cl. Botulinium không thể gây hại gì cho cơ  th  th ể chúng ta vì chúng không có kh ả n ăng  phát tri ển và gây nguy hại ở   cc ơ   th th ể s ống của chúng ta cũng như  động v ật. Chúng chỉ phát triển  môi tr ườ  đượ c ở  môi ườ nngg đã chết, ngh ĩ a là chúng có thể phát triển đượ c ở  t tất cả thực phẩm tr ừ rau, hoa quả tươ i.i. Trong quá trình sống và phát triển Cl. Botulinium sản sinh ra độc tố vô cùng nguy hại đối vớ i sức khỏe và cuộc sống con ngườ i.i. Nhiều nhà khoa học nhận xét r ằng độc tố  do Cl. Botulinium tao ra mạnh hơ n HCN cả ngàn lần. Tuy nhiên sự so sánh này không đượ c chính xác lắm bở i vì khi nghe như vậy ta có cảm giác độc t ố của Cl. Botulinium tác d ụng nhanh và gây tử  vong nhanh. Thật sự độc t ố c ủa Cl. Botulinium là chất độc hại đối v ớ i h ệ thần kinh và tác dụng chậm, nó có tác dụng sau 8-12h, đôi khi còn chậm hơ n. n. Bệnh nhân chỉ có thể đượ c cứu sống nếu như đượ c truyền huyết thanh chống Cl. Botulinium lúc mớ i bị ngộ độc. Như vậy khi nói đến tác dụng độc h ại c ủa Cl. Botulium ta không nói đến tác dụng nhanh hay chậm mà là nói đến n ồng -5

Chng mg c tsốả này dụng tm lợ nBotulinium biển. độ ếtcchtốế c Th.ườ  nỉg 10 thườ  ngđộ ng các n phcó bị nhi có biểu hiện hư hỏng dễ nhận ẩmtác ễmgiđộ ủaộtCl. thấy: cơ   th thịt r ữa, có mùi khó ch ịu, có hiện tượ ng ng tạo khí do đó nắ p hộ p phồng lên. Tuy nhiên có không ít tr ườ  ng hợ  p sản phẩm đã bị nhiễm độc nh ưng bề ngoài và mùi vị thành phẩm không có ườ ng gì biến đổi, vì vậy dễ dàng bị trúng độc mà không hay bi ết vì triệu chứng biểu hiện việc ngộ độc xuất ra chậm. Độc tố Cl. Botulinium không b ền vớ i nhiệt, chỉ cần đun 20-30’ ở  nhi  nhiệt độ 80oC là có thể  diệt hoàn toàn nó. N ếu tr ướ  ướ c khi sử  dụng đồ  hộ p ta đun nóng thì độc tố này sẽ  tr ởở   nên nên hoàn toàn vô hại. Tuy nhiên phần lớ n đồ hộ p mà trong đó Cl. Botulinium có kh ả năng phát triển lại thườ nngg đượ c sử dụng ở   ddạng nguội (nướ c giải khát làm từ cà chua, đồ hộ p rau thái miếng, cá thái miếng…) vì vậy phươ ng ng pháp đun nóng đồ hộ p tr ướ  ướ c khi dùng ít khi đượ c thực hiện. Trong đồ hộ p không phải chỉ có Cl. Botulinium có khả năng phát triển, còn nhiều vi sinh vật gây hư  hỏng bền nhiệt hơ n như C. sporogenes, C. perfringes, C.putrificum. Các vi sinh v ật k ỵ khí này thườ ng ng là nguyên nhân gây hư hỏng đồ hộ p thịt và cá. Tuy nhiên biểu hiện hư h ỏng của đồ  hộ p bở i các vi sinh v ật này r ất rõ ràng: mùi khó chịu, thực phẩm r ữa nát, bọt khí…  không ai ăn nhầm, và độc tố của các vi sinh v ật này cũng không độc như của Cl. Botulinium. Vì vậy trên toàn thế giớ i ngườ i ta cho r ằng phải thanh trùng để diệt hết Cl. Botulinium trong đồ  hộ p và bảng phân loại thực phẩm cũng dựa trên phản ứng của nó trong môi tr ườ  ng có độ acid. ườ ng StoneyFace

Page 2 of 37

Thanh trùng đồ hộ p

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

Tr ướ  ướ c kia ngườ i ta cho r ằng Cl. Botulinium không thể phát triển trong đồ  hộ p có độ acid nhỏ  hơ n 4.5. Vì vậy các sản phẩm có pH ≤ 4.5 đượ c coi là chua, các sản phẩm có pH > 4.5 đượ c coi là ít chua. Tuy nhiên th ờ i gian sau này các thí nghiệm đã ch ứng t ỏ r ằng chúng có thể phát triển ngay cả ở  môi  môi tr ườ  ng có độ acid cao hơ n. n. Vì vậy giá tr ị pH này dần dần giảm xuống, đầu tiên là ườ ng 4.4 sau đó còn 4.2. Đối vớ i các vi sinh vật khác:   Vi sinh vật k ỵ  khí gây mốc: phát triển tốt nhất là ở   pH ≥  6.0, có thể  phát triển trong khoảng pH 4.5-5.0 mà không sinh khí.   Vi sinh vật k ỵ khí có độ b ền nhiệt cao như C. themosaccharo. cyticum phát tri ển khá tốt  pH 4.5-5.0 gây r ửa nát, tạo th khí, làm ở  pH ậynh ồng hộ p. B. stearothermophilus – bphân làm chua ph ẩvm tạo khí, phát triển ền nhihủệt,y glucid ực do ưngphkhông  môi tr ườ  ng ít chua, đặc biệt là chứa nhiều đườ ng ng và tinh bột. ở  môi ườ ng   Trong đồ hộ p không chua thậm chí cũng có thể phát triển các vi sinh vật b ền nhiệt thuộc nhóm ưa khí sinh nha bào – cho dù trong hộ p ít không khí, chúng gây hư hỏng đồ hộ p cá thịt, ngô đậu, thườ ng ng gây phồng hộ p. Môi tr ườ  ng hoạt động của chúng là môi tr ườ  ng ườ ng ườ ng không chua.   Có r ất nhiều vi sinh vật (các virus, nấm m ốc, n ấm men – có kh ả n ăng t ạo nha bào hoặc không) phát triển mạnh ở   môi tr ườ  ng có độ  acid cao, nhưng chúng lại không bền vớ i ườ ng nhiệt.  Như  vậy các đồ  hộ p thực phẩm có thể phân làm 2 nhóm: ít chua (pH ≥4.2) và chua (pH≤4.2).  Nhóm đồ hộ p ít chua thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ > 100oC, thườ ng ng ngườ i ta hay sử dụng nhiệt độ 112o o 120 C, đôi khi 125-130 C. Nhóm đồ  hộ p chua đượ c thanh trùng ở   nhiệt độ  ≤100oC, nhưng không thấ p hơ n 75-80oC.  Nhóm đồ hộ p ít chua gồm đồ hộ p cá, thịt, sữa, rau.  Nhóm đồ hộ p chua gồm tất cả các đồ hộ p hoa quả, nướ c quả đườ ng, ng, nướ c quả ép… Tuy nhiên sự phân loại đồ h ộ p ra làm 2 nhóm này chỉ là gần đúng. Thờ i gian sau này ngườ i ta tìm ra một loạt những tr ườ  ng hợ  p cần lưu ý khi chọn nhiệt độ thanh trùng. ườ ng    Nướ c cà chua giải khát có pH 4.0-4.5 l ại là môi tr ườ  ườ ng, ng, ở  nh  nh ững điều ki ện xác định, r ất thuận lợ i cho Cl. Botulinium phát triển và tạo độc tố. Từ năm 1973 tr ởở   đi, ngườ i ta thanh trùng nướ c cà chua ở  nhi  nhiệt độ 120oC như là đồ hộ p thuộc nhóm ít chua    Nướ c m ơ   đục có pH 3.8-3.9 cũng là môi tr ườ  ng thích hợ  p cho các botuliz. Vì vậy ngườ i ườ ng ta thanh trùng nướ c mơ   đục (và các độ hộ p sản xuất từ mơ  nói  nói chung) ở  nhi  nhiệt độ 110oC, hoặc hạn hữu ở  100  100oC nếu pH4.2 nhưng lại thườ ng ng thanh trùng chỉ  ở   nhiệt độ  o 100 C vì cà chua cô đặc không phải là môi tr ườ  ng thuận l ợ i cho các botuliz và các loài ườ ng yếm khí phát triển.  Như vậy, ngoài các tr ườ  ng hợ  p đáng lưu ý đã k ể trên, có thể chấ p nhận sự phân chia đồ hộ p thực ườ ng  phẩm theo chỉ số pH thành hai nhóm: •   Nhóm có pH>4.2 : nhiệt độ thanh trùng từ 100oC tr ở lên. ở   lên. o •   Nhóm có pH≤4.2 : nhiệt độ thanh trùng là 100 C hay thấ p hơ n. n. Thanh trùng là thuật ngữ chung chỉ quá trình gia công nhi ệt cho đồ  hộ p ở   một nhiệt độ  bất k ỳ  nào đó, nằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật trong hộ p.  

StoneyFace

Page 3 of 37

Thanh trùng đồ hộ p

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

Ta phân biệt ba dạng thanh trùng:  nhiệt độ cao – thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ >100oC •  Thanh trùng ở  nhi •  Thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ thấ p – thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ ≤100oC •  Thanh trùng gián đoạn hay thanh trùng lặ p l ại – đồ hộ p đượ c x ử lý gia công nhiệt 2 hay 3 lần, khoảng thờ i gian giữa các lần nấu là 20-28h. Phươ ng ng pháp thanh trùng gián đoạn khác vớ i các phươ ng ng pháp thanh trùng thông thườ ng ng ở  ch  ch ỗ  mỗi lần gia công nhiệt ở  đây không đạt đượ c độ vô trùng cần thiết. Ví dụ ngườ i ta thanh trùng ở   nhiệt độ  như bình thườ ng ng nhưng mỗi lần chỉ n ấu trong thờ i gian r ất ngắn. Hoặc ngườ i ta cũng nấu trong khoảng thờ i gian như bình thườ ng ng nhưng ở  nhi  nhiệt độ thấ p hơ n so vớ i nhiệt độ cần thiết cho loại đồ hộ p này. Ví dụ: ng: •  Đồ hộ p mơ  đào nướ c đườ ng: Thanh trùng 1 lần 40-50’ ở  nhi  nhiệt độ 100oC. Thanh trùng 3 lần ở  100  100oC, mỗi lần 5’   Quả không bị r ữa nát, có độ chắc cứng. •  Đồ hộ p “thịt lợ n phi lê” Theo bảng chọn nhiệt độ thanh trùng phụ thuộc độ acid phải thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ 115120oC – Ngườ i ta thanh trùng ở  nhi  nhi ệt độ 100 oC. Nấu 60-70’ ở  nhi  nhi ệt độ này, sau đó làm nguội và để giữ 20-28h ở  nhi  nhiệt độ phòng (18-20oC) r ồi nấu 60-70’ lần hai. Thanh trùng ở   nhiệt độ th ấ p h ơ n nh ư v ậy cho phép ta giữ  đượ c độ m ềm mà dai chắc c ủa th ịt – điều ta khó đạt nếu thanh trùng một lần ở  nhi  nhiệt độ 115-120oC. Trên cơ   sở  vi   vi sinh vật học, nguyên tắc của phươ ng ng pháp thanh trùng gián đoạn này đượ c giải thích   llần khi nấu môi số lượ  ng lchuy ng t số ít đthu ã k   np lchuy ư sau: đầu tiên ơ n viểkhu ẩn bchi ị tiêu ệt. ng ển sang dnh nhaở bào tr ườ  ngộtbên ng ngoài n sang hướ  nM g ộkhông ạng ườ m ều di ậị p ợ i cho chúng, ngh ĩ a là nhiệt độ  tăng lên như  vậy. Trong thờ i gian giữ  đồ  hộ p ở   nhiệt độ phòng (1820oC) tr ướ  ng và bị tiêu diệt do tác ướ c khi đem nấu lần 2 các nha bào s ẽ tr ở  ở  llại tr ạng thái bình thườ ng dụng của nhiệt độ trong lần nấu thứ 2. Tuy nhiên có điều cần lưu ý là các đồ  hộ p sản xuất từ  thịt, do yêu cầu cảm quan không nên thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ >100oC và đượ c thanh trùng lặ p lại ở  nhi  nhiệt độ   TK   V ậ y khi t ăng nhi ệt độ thanh trùng thì chúng ta sẽ  gi   gi ảm đượ c othờ i gian nâng nhi ệt.

Ví dụ : Đồ hộ p cá sốt cà chua đượ c thanh trùng ở  nhi  nhiệt độ 112 C trong hộ p số 8 (thể tích 350g). o o  = 110 C Cho  f h  = 50 phút, Ta = 50 C, TK  = 112 − 50  Như vậy : T  =  = 50. lg  = 50x1.49 = 75 phút 112 − 110  Nếu tăng nhiệt độ thanh trùng : TH = 120oC 120 − 50 T  =  = 50. lg  = 50x0.85 ∼ 43 phút 120 − 110 o  Chỉ cần tăng nhiệt độ thanh trùng lên 8 C, thờ i gian gia nhiệt cho đồ hộ p giảm hơ n 40% Phần tổng k ết ở  trên  trên dựa trên cơ  s  sở  c  của phươ ng ng pháp thanh trùng theo giai đoạn (thanh trùng bậc thang) do D.Samin đề  xuất vài chục năm tr ướ  ướ c đây. Phươ ng ng pháp này như sau: ngườ i ta nâng o o nhiệt độ trên mức bình thườ ng ng (ví dụ  từ  112 C thành 120 C hay từ  120oC thành 130oC) trong vài phút đầu của quá trình thanh trùng. Lúc đó sự chênh lệch nhiệt độ tăng và đồ th ị nâng nhiệt sản phẩm sẽ nhanh chóng tiến đến gần vớ i đồ thị nhiệt độ của thiết bị làm việc theo chế độ th ấ p giống như bình thườ ng. ng. Khi đạt đượ c nhiệt độ thanh trùng cao tạm thờ i này (chẳng hạn 120oC), ngườ i ta duy trì nó trong vài phút, sau đó hạ  xuống theo “bậc thang” đến nhiệt độ thanh trùng

StoneyFace

Thanh trùng đồ hộ p

Page 22 of 37

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

như bình thườ ng ng (ví dụ  112oC), sau đó duy trì giai đoạn thanh trùng thật s ự  ở  nhi  nhi ệt độ này, và cuối cùng ngườ i ta làm nguội thiết bị. Tóm lại, phươ ng ng pháp thanh trùng theo ch ế  độ  bậc thang có thể cho phép ta rút ngắn chu k ỳ  thanh trùng. Chu k ỳ thanh trùng bậc thang có thờ i gian ngắn h ơ n so vớ i chu k ỳ thanh trùng ở  nhi  nhi ệt độ th ấ p như bình thườ ng, ng, cho dù ngườ i ta chỉ  sử  dụng nhiệt độ cao vào đầu quá trình và tác dụng tiệt  nhiệt độ thấ p như bình thườ ng ng tạo nên. trùng chủ yếu vẫn là do chế độ xử lý ở  nhi Phươ ng ng pháp thanh trùng b ậc thang ít đượ c s ử  dụng, nguyên nhân chính là do việc điều khiển quá trình thanh trùng và ki ểm tra theo dõi hoạt động của thiết b ị khá khó khăn. N ếu công thức thanh trùng bình thườ ng ng  A −  Bo − C    gồm 3 thành phần thờ i gian và 1 giá tr ị  nhiệt độ  thì T  C   A1 − B1 − C 1 −  B 2 − C 2

công thức thanh trùng bậc thang

T 1 o C  − T 2 o C 

 lại có có tớ i 5 thành phần thờ i gian và

2 giá tr ị nhiệt độ: A1 : thờ i gian nâng nhiệt tớ i mức nhiệt độ cao tạm thờ i T1oC B1 : thờ i gian thanh trùng thật sự ở  nhi  nhiệt độ cao T1oC C1 : thờ i gian hạ nhiệt độ theo bậc thang xuống tớ i mức bình thườ ng. ng. o B2 : thờ i gian thanh trùng thật sự ở  nhi  nhiệt độ thấ p T2 C C2 : thờ i gian làm nguội thiết bị  Tuy nhiên cần chú ý r ằng nếu có các dụng cụ kiểm tra điều khiển tự động thì việc r ắc r ối này sẽ  tr ởở  nên   nên đơ n giản. Và phưong pháp thanh trùng bậc thang này có thể đượ c áp dụng r ộng rãi trong sản xuất đồ hộ p.

IV.7 / Trạng thái hộp đứ ng ng yên hay chuyển động khi thanh trùng: Phần lớ n các thiết b ị thanh trùgn đượ c sử d ụng trong công nghiệ p đều c ấu tạo theo kiểu đồ h ộ p đứng yên trong suốt thờ i gian thanh trùng. Vì v ậy thờ i gian nâng nhiệt cho đồ hộ p là do các điều kiện truyền nhiệt tự nhiên quyết định như  đã trình bày ở  ph  phần tr ướ  ướ c. c. Đặc tr ưng cho thiết b ị lo ại này là nồi thanh trùng áp suất hai vỏ - trong đó có các giỏ  sắt hay khay sắt xế p đầy đồ  hộ p.  Ngườ i ta đóng nắ p nồi lại, dẫn hơ i nướ c vào và thực hiện quá trình gia nhiệt cho đồ hộ p ở   tr  tr ạng thái đứng yên. Khi quá trình thanh trùng k ết thúc, ngườ i ta mở  n  n ắ p và lấy các giỏ  đựng đầy đổ  hộ p ra. Như vậy nồi áp suất là thiết bị hoạt động gián đoạn theo chu k ỳ. Trong sản xu ất l ớ n ng ườ i ta hay sử d ụng các thiết b ị thanh trùng hoạt động liên tục. Trong các thiết bị  này, hộ p nằm trên băng tải, chuyển động qua chất mang nhiệt (hơ i hay nướ c nóng) nhưng vị trí của hộ p so vớ i băng tải không thay đổi trong suốt quá trình thanh trùng. Ở điều kiện như thế, sự truyền nhiệt thật ra cũng không khác so vớ i khi hộ p không chuyển động vì hệ số trao đổi nhiệt từ hơ i hay nướ c nóng cho hộ p phụ thuộc r ất ít vào vận tốc chuyển động không lớ n lắm của hộ p trong thiết bị.  Ngoài ra còn một lo ại thiết b ị khác trong đó h ộ p chuy ển động quay, đôi khi vớ i t ần s ố r ất l7ón  hình)   khi thanh trùng. (vẽ hình) Khi hộ p quay, thực phẩm trong hộ p bị xáo tr ộn, vì vậy quá trình nâng nhiệt xảy ra nhanh hơ n. n. Các thiết bị thanh trùng trong đó hộ p chuyển động quay đượ c gọi là thiết bị thanh trùng kiểu roto. Tùy vào cấu trúc của thiết bị mà khi thanh trùng hộ p quay quanh tr ục của nó, hay quay quanh tr ục nào đó ở  ngoài  ngoài hộ p (tr ườ  ườ ng ng hợ  p này hai nắ p hộ p sẽ lần lượ t lúc là nắ p, lúc lại là đáy). Phươ ng ng pháp sau này đượ c coi là mang lại hiệu quả lớ n nhất. Sơ  đồ thể hiện trên hình Dễ dàng thấy trên hình vẽ r ằng khi thanh trùng hộ p ở  r   r ất nhiều v ị trí khác nhau và khi quay nó tr ởở  đầu luân phiên nắ p hộ p và đáy hộ p vớ i nhau. Thực tế hiệu quả của quá trình quay phụ thuộc r ất nhiều vào tần số. Thườ ng ng khi tần số quay tăng thì hiệu quả xáo tr ộn thực phẩm cũng tăng. Tuy nhiên nếu tần số tăng quá mức độ nhất định nào qaủ xáo tr ộncứbuắtcho đMó,ộthisệốu nhà đầu r gi ảm.hiệu quả xáo tr ộn đạt đượ c là do sự di chuyển của bóng khí nghiên ằng (ngh ĩ a là không khí ở   phần vùng trung gian ch ưa bị  thực phẩm lắ p đầy trong hộ p) trong thực  phẩm. Tùy thuộc tần số quay có thể xảy ra 3 tr ườ  ườ ng ng hợ  p như hình vẽ:

StoneyFace

Page 23 of 37

Thanh trùng đồ hộ p

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

 

Lực ly tâm lớ n hơ n tr ọng lực (c>g) : thực phẩm nằm ở  ph  phần trên của hộ p, lớ  p không khí ở   dướ i và không xảy ra sự xáo tr ộn.   Lực ly tâm nh ỏ h ơ n tr ọng lực (c 45 phút thì có th ể rút ra k ết luận:   Thứ nhất – chế độ thanh trùng của ta là đạt và còn chứa cả một mức dự tr ữ    Thứ hai – có th ể tính đượ c mức độ dự tr ữ (55-45)/45 = 10/45 = 22.2% Ta có thể quy đổi thờ i gian tác dụng lên vi sinh v ật từ nhiệt độ này sang nhiệt độ khác bằng cách sử dụng biểu thức (3), đượ c viết lại như sau: lg Trong đó

y

T   -

 y T 

=

T C   − T a  z 

  (29)

thờ i gian tác dụng lên vi sinh vật ở  nhi  nhiệt độ xác định nào đó thờ i gian có tác dụng tươ ng ng đươ ng ng y lên vi sinh vật ở  nhi  nhiệt độ chuẩn TC 

z - hằng số sức chịu nhiệt (độ bền nhiệt) , oC Trong ví dụ của chúng ta, 115oC đượ c chọn như là nhiệt độ chuẩn. Thực ra, trên thế giớ i ngườ i ta quy ướ c nhiệt độ chuẩn là 121.1oC  Nguyên nhân lựa chọn nhiệt độ này là do đượ c Boll - nhà bác học Mỹ đề ra: 250oF

StoneyFace

Thanh trùng đồ hộ p

Page 26 of 37

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

o  T C

= 5/9 . (ToF – 32) = 5/9 . (250-32) = 121.1oC vào thờ i gian ấy, đây là nhiệt độ thanh trùng cao nhất trong nồi áp suất.  Nếu chấ p nhận nhiệt độ chuẩn ấy, công thức (29) đượ c viết lại như sau (vớ i các ký hiệu khác): U  121   .1 − T  lg = (30)  F 

Trong đó

F

-

Từ biểu thức (30)

 z 

khoảng thờ i gian ở  121.1  121.1oC có tác dụng lên vi sinh vật tươ ng ng đươ ng ng vớ i khoảng thờ i gian ở  nhi  nhiệt độ xác định nào đó   121.1−T  U  U   F  = = 10  z   121.1−T   F      10  z   

Biểu thức này có thể viết cách khác:

1

 F  = U .

121 .1−T 

10

 

 z 

Số F đượ c quy ướ c gọi là thờ i gian hiệu quả thanh trùng  1   (31) là hệ số chuyển đổi thờ i gian thực tế (thờ i gian tác dụng lên vi Gọi  K  F  = 121 . 1 − T  10  z  sinh vật ở  nhi  nhiệt độ xác định bất k ỳ TC) thành thờ i gian F ở  121.1  121.1oC có tác dụng tươ ng ng đươ ng. ng.

 F  = U . K  F   

(32)

Biểu th ức đơ n giản (31) giúp ta tính đượ c h ệ s ố chuyển đổi cho nhiệt độ thanh trùng bất k ỳ v ớ i độ chính xác mà ta mong muốn. Trong công thức này, tr ừ T, các đại lượ ng ng khác đều là hằng số. Vì vậy khi thay vào công thức (31) giá tr ị nhiệt độ xác định nào đó vớ i độ chính xác dù chỉ  đến 0.1oC ta sẽ tìm đượ c giá tr ị hệ số chuyển đổi cần thiết. Mỗi nhà nghiên c ứu đều có thể xây dựng  việc sử dụng công thức này. đượ c bảng các hệ số chuyển đổi phục vụ cho nhu cầu của mình nhờ  vi Ví dụ:  Nhiệt độ, oC 111 115 121.1 124 Hệ số K F  0.1 0.25 1 2 Từ các số  liệu này, ta thấy r ằng tác dụng tiêu diệt vi sinh vật của nhiệt độ  111oC yếu hơ n tác dụng c ủa nhiệt độ 121.1oC 10 lần – ngh ĩ a là 1 phút ở  121.1   121.1oC có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật như là 10 phút ở  111  111oC. Tươ ng ng tự cho các nhiệt độ khác. Bảng kê các giá tr ị h ệ s ố chuyển đổi KF cho hằng số b ền nhiệt z = 10oC trong khoảng nhiệt độ  từ 90 – 130oC vớ i độ chính xác đến 0.5oC đượ c dẫn ra ở  b  bảng sau: T oC 90.0 90.5 91.0 91.5 92.0 92.5

K F  0.0008 0.0009 0.0010 0.0011 0.0012 0.0014

T oC

K F 

ToC

K F 

StoneyFace

Thanh trùng đồ hộ p

Page 27 of 37

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

Sử d ụng các hệ s ố chuyển đổi KF, ta có th ể tính đượ c th ờ i gian hiệu qu ả không những chỉ c ủa một khoảng thờ i gian U nào đó ở  1   1 nhiệt độ xác định mà còn có th ể tính đượ c cho cả  chế  độ  thanh trùng từ đầu đến cuối quá trình. Và sự phân tích trên cơ  s  sở  toán  toán học của một chế độ thanh trùng xác định chính là ở   đây: sự  thi   thi ếế  t l ậ p m ố i quan hệ gi ữ  ữ a công thứ c thanh trùng (thể  hi   hi ện các đặc đ i  iể  ể   m bên ngoài của ch ế   độ thanh trùng) và thờ i gian hi ệu quả (xác đị nh nh đượ c theo công thứ c này) xác đị nh nh mứ c độ tiêu di ệt vi sinh vật   Ta t ưở ng ng t ượ nngg đồ th ị gia nhiệt c ủa tâm hộ p trong hệ t ọa độ “th ờ i gian thanh trùng – nhiệt độ” như ở  hình  hình (trang 26). Đồ thị này khắc họa “đườ ng ng đi” của nhiệt độ vào tâm hộ p trong quá trình thanh trùng, tươ nngg ứng v ớ i nhiệt độ t ăng lên từ t ừ, đạt nhiệt độ cao nhất, đôi khi giữ  ở  nhi  nhi ệt độ  này một thờ i gian và sau đó giảm xuống. Vì m ỗi điểm nhiệt độ trên đườ ng ng cong này tươ nngg ứng v ớ i m ột giá tr ị h ệ s ố chuyển đổi K F nh ất định nên ta có thể  vẽ  đồ  thị trong hệ  tr ục “thờ i gian thanh trùng – h ệ  số chuyển đổi” trong đó  biểu di ễn “ đườ nngg đi” c ủa h ệ s ố chuyển đổi t ươ nngg ứng v ớ i ch ế  độ thanh trùng nhất định nào đó. Bở i vì hệ s ố chuyển đổi liên hệ thu ận v ớ i nhiệt độ nên đồ th ị thu đượ c “thờ i gian thanh trùng – hệ  số chuyển đổi” có tính chất gi ống như  đồ th ị gia nhiệt, ngh ĩ a là khi nhiệt độ  tăng thì giá tr ị  các hệ số chuyển đổi cũng tăng tươ nngg ứng và ngượ c lại.   hình sau. Đồ  thị  của hệ  số chuyển đổi có dạng như  ở  hình Phần diện tích giớ i hạn bở i đồ  thị  hệ  số  chuyển đổi đượ c tính bằng tích phân xác định dạng b

∫ K   .d T  chính là hiệu quả  của quá trình thanh trùng  F 

a

trong khoảng thờ i gian từ a đến b. Để  xác định giá tr ị  của tích phân này, ngườ i ta dùng  phươ ng ng pháp tích phân gần đúng: chia thờ i gian a  b thành n phần bằng nhau, biểu thị  bằng T P. K ẻ  các ng thẳng vuông góc tr ục hoành đi qua các điểm đườ ng chia này, cắt đồ thị hệ số chuyển đổi tại các điểm khác nhau – và như  vậy ta đã chia cả  diện tích F thành n  phần và ký hiệu là f 1, f 2, f 3…, f n  Căn cứ theo hình vẽ có thể thấy mỗi phần diện tích nhỏ đượ c tạo thành là một hình thang vuông, và do đó có thể tính diện tích của m ỗi hình r ồi công các k ết quả thu đượ c ta có diện tích chung giớ i h ạn b ở i đồ th ị K F – T . Tuy nhiên, nếu ch ấ p nh ận m ột sai số không lớ n l ắm, ta có thể cho r ằng các diện tích nhỏ  đượ c t ạo thành ở  trên   trên có hình chữ  nhật (h ơ n n ữa ph ần lớ n các hình chữ  nhật ấy thật sự  giống hình chữ  nhật, chỉ  có một số  r ất nhỏ  ở   đầu và cuối quá trình là có hình thang). Chiều r ộng của mỗi hình chữ nhật như vậy đều giống nhau : T P – còn chiều dài là hệ số  chuyển đổi K F ở    th thờ i điểm nhất định nào đó của quá trình. b

  2 + .... + K  F  )    Như vậy : F = ∫ K  F  .d T   = T   P ( K   F 1 + K   F  n

(33)

a

Lưu ý : các giá tr ị  đầu và cuối của hệ  số chuyển đổi cần ph ải lấy cho nhiệt độ không nhỏ  hơ n 95oC vì các giá tr ị nhiệt độ thấ p hơ n tác dụng r ất y ếu lên nha bào vi sinh vật và các giá tr ị hệ s ố  chuyển đổi trong khoảng nhỏ h ơ n 95 oC th ật ra vô cùng nhỏ. Nh ư v ậy hi ệu quả thanh trùng của một chế độ thanh trùng nào đó có thể tính theo công thức: b

F =

∫ K   .d T   ≅ T  ( K   F 

 P 

 F 

a b

Hay

F =

95 o C 

+ K  F 2  + K  F 3 + .... + K  F  )  

1

∫

121.1−95

a

 z 

 K  F  .d T   ≅  T   P (

10

95 o C 

1

+

1

121  .1−T 2 + .... +

121.1−95

 z 

10

 z 

10

) 

StoneyFace

Page 28 of 37

Thanh trùng đồ hộ p

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

 Như vậy hi ệu quả F, hay còn g ọi là thở i gian hiệu quả của m ột chế  độ thanh trùng nào đó đượ c gọi là khoảng thờ i gian kéo dài một ch ế  độ gia nhiệt ổn định có tác dụng lên vi sinh vật t ươ ng ng ng như  chế  độ thanh trùng trên thực tế  ở  trong   trong khoảng nhiệt độ  thay đổi vớ i điều kiện là đươ ng lượ ng ng thực phẩm trong hộ p đượ c nâng nhiệt ngay từ đầu đến 121.1oC, sau đó giữ ở  nhi  nhiệt độ này trong khoảng F phút, cuối cùng làm lạnh nhanh đến nhiệt độ cuối cần thiết. Như vậy hiệu quả F hay thờ i gian hiệu quả đo bằng phút quy ướ c ở  121  121oC So sánh chế  độ thanh trùng bình thườ ng ng vớ i hiệu quả  F, hay thờ i gian hiệu quả tươ ng ng đươ ng ng  hình bên  Nhìn đồ  thị ta thấy rõ ràng quá trình gia công x ử  lý nhiệt cho đồ h ộ p trên thực t ế lúc thanh trùng kéo dài trong thờ i gian U ở   chế  độ  nhiệt độ  thay đổi theo ng cong gồm 1 nhánh lên và một nhánh xuống. đườ ng Chế  độ thanh trùng quy ướ c F diễn ra ở   nhiệt độ  cố  định 121.1oC từ  đầu tớ i cuối trong thờ i gian là F  phút. Thờ i gian F này nhỏ  hơ n một chút so vớ i thờ i gian thanh trùng thực tế U nhưng tác dụng của nó lên vi sinh vật cũng tươ ng ng đươ ng ng vớ i tác dụng của chế  độ thanh trùng thật lên vi sinh v ật khi đồ thị nhiệt độ  trong thờ i gian U có nhánh tăng và giảm.

Viờ ệicgian sử  dkéo chỉkhác   số này tiệcnủlaợ quá i ở   ch có thtrùng nhauvivệớ ci ụngdài ỗ tathanh ể  biểuthdiậtễnsựt ch ậ p ỉh bợ  p ệt độ th nhau trình mộnhi t con số khác . Bản thân ằngcác tính con số này còn chưa cho phép ta k ết lu ận ch ế  độ thanh trùng nhất định nào đó là đủ, ch ưa đủ hay dư  thừa. Nhưng để  đi đến k ết luận đó (đây cũng chính là mục đích của phép phân tích toán học) ta chỉ cần biết đượ c một số duy nhất: đó là nhiệt độ 121.1oC cần thờ i gian bao lâu để  tiêu diệt vi sinh vật.  Phép so sánh đơ n gi ản: thờ i gian F (xác định theo công thức (33), (34)) tươ ng ng ứng v ớ i chế  độ  thanh trùng cho tr ướ  c, tức là thờ i gian hiệu quả thực tế của chế độ cho tr ướ  c, vớ i thờ i gian F cần ướ c, ướ c, thiết cho ta dễ dàng rút ra k ết luận về mức độ tiêu diệt vi sinh vật của chế độ thanh trùng. Việc xác định thờ i gian hiệu quả thực tế của một chế độ thanh trùng đượ c tiến hành như sau: Gắn nhiệt k ế vào tâm khối lượ ng ng thực phẩm trong hộ p, nơ i khó đượ c nung nóng lên nhất: đối vớ i các thực phẩm đặc – đấy là tâm hình học của hộ p; đối vớ i thực phẩm lỏng – 1/3 khoảng cách giữa đáy và tâm hình học của hộ p. Thả hộ p vào n ồi thanh trùng, thanh trùng theo công th ức cần thử nghiệm, đo nhiệt độ của thực phẩm và nhiệt độ trong thiết bị qua mỗi khoảng thờ i gian nhất  phép tích phân gần đúng phụ thuộc mức độ  định. Độ chính xác của k ết qu ả mà ta thu đượ c nhờ  phép  phân chia thang thờ i gian, ngh ĩ a là phụ thuộc giá tr ị tuyệt đối của các các khoảng thờ i gian bằng nhau về giá tr ị  T P. D ễ th ấy là T P càng nhỏ, ngh ĩ a là càng thườ ng ng xuyên đo, tính toán nhiệt độ  k ết qu ả thu đượ c s ẽ càng chính xác. Tuy nhiên việc ch ọn giá tr ị  T P quá nhỏ không có ý ngh ĩ a  bở i vì khi ta giảm khoảng thờ i gian T P này xuống từ 5 phút còn 2 phút thì độ chính xác tăng chỉ  có 0.5-1%. Cùng lúc đố, nếu tăng T P lên đến 20 phút thì độ chính xác giảm xuống 5-10%. Như   nh ỏ, đượ c đun nóng vậy, t ốt h ơ n c ả là ta chọn T P = 5 phút, và ch ỉ  đối vớ i các đồ  hộ p kích cỡ  nh nhanh, giá tr ị này có thể giảm hơ n 5 phút. Từ các điểm nhiệt độ  đo đượ c, c, d ựa vào bảng ở  trang   trang 27, ta tra tìm hệ  số chuyển đổi K F t ươ ng ng o ng h ợ  p cho các nha bào vi khuẩn ở   ứng ( đối vớ i các nhiệt độ không thấ p h ơ n 95 C, trong tr ườ  ườ ng môi tr ườ  ng ít chua). Sau đó áp dụng công thức (34) ta cộng các giá tr ị  K F và cuối cùng nhân ườ ng tổng s ố tìm đượ c này vớ i khoảng thờ i gian T P. Ta tìm đượ c giá tr ị th ờ i gian hiệu qu ả hay hiệu quả F của chế độ thanh trùng nhất định nào đó vớ i đơ n vị tính là phút quy ướ c F (ngh ĩ a là phút ở   121.1oC)

StoneyFace

Thanh trùng đồ hộ p

Page 29 of 37

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

Trong tr ườ  ng hợ  p cần thiết phải phân tích tiế p tục và so sánh công th ức thanh trùng thử nghiệm, ườ ng ngườ i ta xây dựng đồ th ị gia nhiệt c ủa thiết b ị thanh trùng và của th ực ph ẩm; đồ th ị hi ệu qu ả F (thườ ng ng là trên cùng một đồ th ị). Lúc đó tr ục hoành biểu di ễn th ờ i gian thanh trùng (tính bằng  phút), còn tr ục tung 1 biểu diễn nhiệt độ, tr ục tung 2 biểu diễn hệ số chuyển đổi. Ví dụ: Cần phải phân tích làm rõ hiệu quả thanh trùng của chế độ thanh trùng: 25 − 50   − 25   đồ hộ p “cà tím băm nhỏ” trong hộ p thủy tinh 0.5lit theo công thức   120 o C  20 − 25   − 25     đồ hộ p nướ c ép cà r ốt trong lọ thủy tinh 0.2lit theo công thức o Bảng tườ ng ng trình k ết quả  thực nghiệm thu đượ c đối vớ i chế  độ thanh 120 trùngC “cà tím băm nhỏ” đượ c tổng k ết trong bảng sau: (maδu 20.c.229)  không có Từ đó ta thu đượ c F = 5 x 0.38 = 1.9 phút quy ướ c. c. Các đồ th ị t ươ nngg ứng v ớ i ch ế  độ thanh trùng “cà tím băm nh ỏ” và “nướ c ép cà r ốt” đượ c trình có)   bày ở  hình  hình sau (pic55  không có)   Như vậy ta đã tìm ra đượ c k ết quả: -  hiệu quả thanh trùng thực tế đối vớ i “cà tím băm nhỏ” là 1.9 phút quy ướ cc.. -  hiệu quả thanh trùng thực tế đối vớ i “nướ c ép cà r ốt” là 1.2 phút quy ướ cc.. Tuy nhiên ta chỉ có thể rút ra k ết luận về  hiệu quả  của các chế  độ thanh trùng này khi đã xác  121.1oC để  đạt độ vô trùng của chúng. Nói định đượ c thờ i gian gia nhiệt cần thiết cho đồ h ộ p ở  121.1 cách khác, ta cần xác định đượ c hi ệu qu ả thanh trùng cần thiết, và việc so sánh hiệu qu ả thanh trùng thực tế vớ i nó sẽ cho ta khả năng đi đến k ết luận.

Ả THANH TRÙNG CẦN THIẾT  IV / XÁC ĐỊNH trên, HIỆtaUbiQU  Như đã trình bày ở  trên, ết r ằng không thể tiêu diệt đượ c tất c ả các nha bào khi thanh trùng và ta chỉ có thể nói về  một độ vô trùng nào đó mà thôi. Để tính đượ c th ờ i gian cần thiết nh ằm đạt đượ c độ vô trùng nhất định nào đó n, ta có thể sử dụng công thức (15) Ta biết lg

 N o  N  K 

= n   thờ i gian cần thiết để đạt độ vô trùng nhất định là:

= n.D (36)

 Nếu ta thế vào phưong trình (15) giá tr ị  hằng số  D đối vớ i nhiệt độ 121.1oC thì thờ i gian tính đượ c theo công thức này sẽ là thờ i gian F, ngh ĩ a là ta tính đượ c thờ i gian hiệu quả của quá trình thanh trùng đồ hộ p xác định. Trong tr ườ  ng hợ  p này, ta có thể viết: ườ ng  N F = D121.1.lg o  N K  Hay:

(37) F = n . D 121.1

Vì đối v ớ i m ột lo ại vi sinh vật xác định ở   dd ạng đồ h ộ p nh ất định, giá tr ị D =const nên dễ dàng thấy đượ c để tính thờ i gian hiệu quả FH ta cần xác định đượ c mức độ vô trùng cần thiết n.  Nếu cho r ằng giá tr ị N K  ph  ph ải th ật nhỏ và có thể bi ểu di ễn ở  d  d ạng lũy th ừa v ớ i c ơ  s  s ố là 10 và số  -a mũ là một số âm nào đó (NK =10 =10 ), thì độ vô trùng: n

=

lg

 N o

10

−a

=

Do đó hiệu quả thanh trùng cần thiết là: FH = D121.1 . (a + lgNo)

lg(No.10a)

(39)

=

a + lgNo 

(38)

StoneyFace

Page 30 of 37

Thanh trùng đồ hộ p

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

Trên cơ  s  sở  nào,  nào, ngườ i ta xác định độ vô trùng cần thiết? Có hai nguyên tắc cơ  b  bản. 1 / Nguyên tắc đầu tiên của ngành công nghệ sản xuất đồ hộ p thực phẩm – đó là sản xuất ra các sản phẩm có chất lượ ng ng tốt, hoàn toàn không có xác suất gây ngộ độc. Vì vậy, khi giải quyết câu hỏi v ề  độ vô trùng của đồ h ộ p thì đầu tiên ngườ i ta xem xét trên c ơ  s  s ở  b  b ảo v ệ s ức khỏe: chế  độ  thanh trùng nhất thiết phải bảo đảm tiêu diệt 100% botuliz. Trên lý thuyết, việc tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật là không thể  đượ c. c. Vì vậy, đã t ừ lâu các nhà vi sinh vật học ở  kh  khắ p các quốc gia trên toàn thế giớ i đã phê chuẩn giải pháp: phải thực hiện việc thanh trùng nghiêm ngặt sao cho xác suất sống sót của một nha bào trong hộ p là 1x10-12. (ngh ĩ a là khi sản xuất 1 lô hàng gồm 1012 hộ p thì chỉ còn sống sót 1 nha bào, t ồn tại trong 1 hộ p nào đó). Do đó nếu ta sản xuất ra lô hàng có số l ượ ng ng nhỏ hơ n 1012 hộ p thì không cho phép còn sống sót dù chỉ một tế bào Cl.botulinium. Thực tế trên thế gi ớ i,i, không có nướ c nào sản xu ất ra số  lượ ng ng đồ h ộ p l ớ n nh ư v ậy. Do đó n ếu cho giá tr ị a trong công thức (38) bằng 12 thì thật ra ta đã có thể tin r ằng trong các đồ hộ p đượ c thanh trùng theo chế độ như trên bảo đảm không còn 1 t ế bào Cl.botulinium nào sống sót.  sở  cho  cho r ằng Để tính đượ c độ vô trùng, ta c ần biết giá tr ị thứ hai là No. Từ các thông số và trên cơ  s độ nhi ễm vi sinh vật ở   m m ức l ớ n nh ất có thể, ta chấ p nh ận gi ả thi ết vào lúc bắt đầu thanh trùng, trong mỗi hộ p có một nha bào Cl.botulinium. Giá tr ị N o = 1 đượ c ch ấ p nhận ở  trên   trên là chỉ s ố nhi ễm vi sinh vật r ất l ớ n. n. Trong tr ườ  ng h ợ  p này ườ ng nó đượ c chọn trên cơ   ss ở  sau:   sau: số l ượ ng ng vi sinh vật t ổng quát trong đồ h ộ p vào lúc b ắt đầu thanh trùng theo nguyên tắc r ất lớ nn,, gồm nhiều triệu tế bào. Tuy nhiên phần lớ n chúng ở   dạng sinh dưỡ ng. ng. Lượ ng ng vi sinh vật ở   dd ạng nha bào có không nhiều. C ần chú ý là cho tớ i tr ướ  ướ c khi thanh trùng, vi sinh vật trong thực phẩm bao gồm r ất nhiều loại khác nhau, và ở  nh  những điều kiện thuận lch chúng nbào g xuyên công, lẫnỉ  chi nhau. y,ầsnố lr ấượ  ngỏm ng nào bào ợ i,iẳ, ng ườ ng ột loạsiốnha đó, hạn th nha k ỵ khítấngây thốitiêu r ữadisệẽt  ch mộvt ậph t nh  trong   lượ bào ng nha ng ếm Do tổng quát chung trong h ộ p (khi tính toán ta phải chú ý đến hoạt động của các nha bào này ở  v  vị trí hàng đầu vì tr ướ  ướ c khi đượ c ghép mí kín, đồ h ộ p đã qua quá trình bài khí, một ph ần l ớ n không khí đã b ị lo ại ra khỏi h ộ p và các nha bào này sẽ có thể phát triển gây hư h ỏng cho thực ph ẩm). Các botuliz lại chỉ chiếm một phần hoàn toàn nhỏ trong số nha bào k ỵ khí gây thối r ữa nhỏ này. n. Thực ra thì   đó là lý do vì sao con s ố 1 nha bào Cl.botulinium tróng hộ p là con số  r ất lớ n. ngay cả  trong tr ườ  ng hợ  p độ  nhiễm khuẩn nói chung vô cùng lớ n, n, thông thườ ng ng trong số  50 ườ ng thậm chí 100 hộ p mớ i có một hộ p chứa 1 nha bào Cl.botulinium.  Như vậy, độ vô trùng cần thiết tính theo Cl.botulinium là n = a + lgN o = 12 + lg 1 = 12  Thờ i gian hiệu quả cần thiết của quá trình thanh trùng đồ hộ p tính theo Cl.botulinium phải là: FH = D121.1 (a+lgNo) = 12D

Sản phẩm thanh trùng

pH

HằngoCsố, D  121.1 phút ở  121.1

Dung dịch đệm Đồ hộ p từ đậu bi (*) Đồ hộ p từ bầu (*) Súp rau Súp cà chua  Nướ c ép cà r ốt Tươ ng ng cà chua chà

7.1 6.0 6.0 5.8 5.4 5.2 4.4

0.210 0.055 0.058 0.041 0.044 0.043 0.033

Ghi chú

(*) Thực phẩm đã đồng hóa, dùng cho tr ẻ em

 Như đã trình bày, giá tr ị hằng số D phụ thuộc vào độ acid hoạt động của môi tr ườ  ng, bở i vậy đối ườ ng, vớ i các đồ h ộ p khác nhau h ằng s ố D cũng không giống nhau (xem bảng) do đó hi ệu qu ả thanh trùng cần thiết c ũng khác. Trên thế  giớ i,i, d ựa vào thực tế, ng ườ i ta chấ p nhận đối v ớ i phần l ớ n các đồ  hộ p ít chua khuynh hướ ng ng dựa trên giá tr ị  hằng số  D đối vớ i Cl.botulinium ở  121.1   121.1oC theo dung dịch đệm.

StoneyFace

Thanh trùng đồ hộ p

Page 31 of 37

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

 Lúc này, theo “nguyên t ắc 12D”, thờ i gian hi ệu quả cần thi ếế t  theo Cl.botulinium: F = 12x0.21 = 2.52 phút 3 phút quy ướ c  ị  này Giá tr    này cũng chính là chuẩ n mự c th ờ i gian hi ệu qu ả chung cho các ch ế   độ thanh trùng đồ hộ p ít chua theo Cl.botulinium.

 Nếu ta nghiên cứu thờ i gian hiệu quả đối vớ i vi khuẩn này cho từng loại đồ hộ p cụ thể, ở  m   m ột s ố  tr ườ  ng hợ  p giá tr ị D nhỏ hơ n so vớ i D c ủa dung dịch đệm (xem bảng). Lúc này, chuẩn mực thờ i ườ ng gian hiệu quả cần thiết đối vớ i Cl.botulinium có thể nhỏ hơ n 3 phút quy ướ cc.. Ví dụ : đối vớ i “cà chua chà” chuẩn mực thờ i gian hiệu quả cần thiết là: F = 12x0.033 = 0.4 phút quy ướ c ng tính toán chế độ thanh trùng trên cơ   2 / Nguyên tắc thứ  hai  hai – như đã trình bày, việc định hướ ng sở  xác   xác định thờ i gian hiệu quả  cần thiết là nhiệm vụ quan tr ọng hàng đầu. Tuy nhiên, chỉ  một vấn đề ấy thôi thì còn chưa đủ để thiết lậ p chế độ thanh trùng. Vấn đề là ở  ch  chỗ trong đồ hộ p còn có r ất nhiều vi sinh vật bền nhiệt hơ n so vớ i Cl.botulinium dù không nguy hiểm bằng. Các vi sinh vật này cũng có thể gây hư h ỏng đồ h ộ p. Có thể  đến các vi sinh v ật k ỵ khí gây mốc thuộc dạng C.sporogenes; chúng làm r ữa thực phẩm và tạo khí, do đó làm cho đồ  hộ p bị  phồng lên. Phồng khí là dấu hiệu dễ thấy nhất khi thực phẩm trong hộ p kín đã bị hư hỏng. Khi mở  các  các hộ p này, ngườ i ta cảm nhận ngay có mùi khó ch ịu, đó là lý do vì sao dạng hư hỏng này không bị coi là nguy hiểm so vớ i sự tạo thành độc tố c ủa Cl.botulinium (khi ăn thực phẩm đã bị h ư, ngườ i ta có thể không cảm nhận thấy các mùi vị lạ) ng đồ  Đồ hộ p bị phồng – ngh ĩ a là bị hư hỏng, và ngườ i ta cần chú ý đến điều này để giảm số lượ ng hộ p bị hư phồng hộ p, nhằm tránh sự thiệt hại về kinh tế trong sản xuất.  Như v ậy, khi xác lậ p m ột ch ế  độ thanh trùng cần ph ải tính toán cả trên cơ  s  s ở  kinh   kinh tế, tuân theo số phần tr ăm cho phép đồ h ộ p bị “h ư h ỏng do nguyên nhân thuộc v ề sinh học”. Các thực phẩm khác nhau đều có các vi sinh vật đặc tr ưng gây hư hỏng đặc tr ưng. Ví dụ: đối v ớ i ph ần l ớ n đồ  hộ p rau quả, th ịt cá, vi sinh vật đặc tr ưng này là C.sporogenes, đối vớ i nướ c cà chua ép là B.coagulas – làm cà chua bị hóa chua mà không th ấy phồng hộ p, đối vớ i đồ hộ p dạng bột lỏng dành cho tr ẻ em, B.stearothermophilus cũng làm thực phẩm hóa chua. Khi tính thờ i gian hiệu quả c ần thiết theo vi sinh vật gây hư h ỏng đặc tr ưng, ngườ i ta thấy r ằng k ết quả thu đượ c cao hơ n nhiều so vớ i giá tr ị  hiệu quả  F cần thiết tính theo Cl.botulinium mà nguyên nhân chính là do các vi sinh v ật này có sức chịu nhiệt lớ n hơ n nhiều. Thật ra, độ  vô trùng n ở  đây nhỏ hơ n so vớ i n đối vớ i Cl.botulinium, nhưng không thể tr ội hơ n sự gia tăng đáng k ể  của hằng số  D. Các vi sinh v ật gây nên các dạng hư  hỏng đặc tr ưng thườ ng ng gặ p trong tự  nhiên hơ n Cl.botulinium. Vì vậy, ngườ i ta chấ p nhận độ nhiễm khuẩn ban đầu N o không phải là 1 nha bào / 1 đồ hộ p mà là 0.1 – 3 nha bào / 1g sản phẩm.  Nhưng trên quan điểm kinh tế, ngườ i ta cho r ằng không nhất thiết phải thanh trùng đồ hộ p trong 12

tr ườ  ng hhợ  ng mnh  ch hư hỏNói ng trong  hộth  p.ể ch nhgư h hưỏ h ườ  ức hđộ ố 10 có Ở ấđ pây,nhlậượ  do sinh ngỉ cho ng trongphép giớ i 1hạhnộ p0.01%. cách skhác, n ng ngỏng do ọ pc này đượ cở   m đị ướ  -4 sinh học ở  ph  phạm vi 1 hộ p hư trong lô hàng 10000 h ộ p. (NK  =  = 10 ).  Như vậy, trong công thức (39) độ nhiễm khuẩn ban đầu phụ thuộc vào thể tích hộ p G (đượ c tính  bằng gram) và mật độ vi sinh vật C (tế bào / g) trong sản phẩm tr ướ  ướ c lúc bắt đầu thanh trùng. Do đó, công thức (39) có thể viết ở   ddạng tổng quát như sau: FC = D ( a + lg CG ) Vớ i lý do trong tất cả các tr ườ  ng hợ  p tính toán (tr ừ tính toán theo Cl.botulinium) đều chấ p nhận ườ ng 0.01% hư hỏng do sinh học (ngh ĩ a là NK   = = 10-4 và a = 4), hiệu qu ả thanh trùng cần thiết có thể  tính theo công thức sau: FC = D ( 4 + lg CG ) (40) Ví dụ: Tính hiệu quả  thanh trùng cần thiết đối vớ i vi sinh vật gây hư  hỏng đặc tr ưng C.sporogenes có hằng số D = 0.9 phút, nếu độ nhiễm khuẩn ban đầu là 1 nha bào/10g sản phẩm; thực phẩm đượ c đóng trong hộ p có thể tích 500g Theo công thức (40), hiệu quả thanh trùng cần thiết là: FC = 0.9x[4+lg(0.1x500)] = 0.9 x 5.7 = 5.2 phút quy ướ cc..

StoneyFace

Page 32 of 37

Thanh trùng đồ hộ p

 

 Nguyên lý sản xuất đồ hộ p thực phẩm

Th.S Nguyễn Lê Hà

Từ  đây suy ra sức chịu nhiệt của vi sinh vật gây hỏng đặc tr ưng lớ n hơ n sức chịu nhiệt của Cl.botulinium 4.5 lần, còn độ vô trùng giảm 2 lần. Vì vậy thông thườ ng ng tiêu chuẩn thờ i gian hiệu quả bao giờ   ccũng lớ n hơ n là tính theo Cl.botulinium. C l.botulinium. Do đó, khi thiết lậ p chế độ thanh trùng cho một loại đồ hộ p nào đó mà thờ i gian hiệu quả thực tế  vào khoảng 5-6 phút quy ướ c thì giá tr ị thờ i gian hiệu quả này đảm bảo độ an toàn chất lượ ng ng đổ  hộ p trên cơ  s  s ở  botuliz  botuliz và không cho phép độ h ư h ỏng do nguyên nhân sinh h ọc trong quá trình  bảo quản đồ hộ p vượ t quá mức quy định 0.01%. Trong tr ườ  ng h ợ  p để  đảm b ảo s ự  ổn định v ề m ặt vi sinh vật h ọc cho các đồ h ộ p, ch ẳng h ạn đồ  ườ ng hộ p thực phẩm dạng bột cho tr ẻ em mà hư  hỏng đặc tr ưng của chúng thườ ng ng là do vi khuẩn B.stearothermophilus r ất bền v ớ i nhiệt gây ra, cần phải đạt đượ c giá tr ị  thờ i gian hiệu quả  cần thiết lớ n hơ n. n. Tiêu chuẩn thờ i gian hiệu quả cho chế độ thanh trùng các loại đồ hộ p loại này kéo dài đến 11-16 phút quy ướ cc.. Trên cơ  s  sở  các  các tài liệu đã đượ c dẫn ra ở  ch  chươ ng ng này, ta có thể k ết luận: thực phẩm đã đượ c đóng hộ p và xử lý nhiệt không phải là hoàn toàn vô trùng. Cái mà ta gọi là chế  độ thanh trùng có cơ   sở  khoa  khoa học chỉ đảm bảo độ vô trùng nhất định, ngh ĩ a là trong đồ hộ p hoàn toàn không có các vi sinh vật gây hư h ỏng thuộc loài Cl.botulinium và các lo ại t ạo độc t ố khác, còn các loài vi sinh vật gây các dạng hư hỏng đặc tr ưng cho đồ hộ p nhưng không nguy hiểm cho sức khỏe ngườ i sử  dụng có thể còn sót lại vớ i số  lượ ng ng không quá mức quy định. Trong đồ  hộ p đã thanh trùng, cũng có thể còn sót lại 1 nha bào vô h ại cho sức khỏe con ngườ i,i, không phát triển trong quá trình bảo quản hộ p và không gây hư h ỏng cho thực phẩm – điều này liên quan đến các loài như  Bac.subtilic, B.licheniformis (tr ực khuẩn khoai tây) hay Bac.mesentericus. Chỉ có điều c ần nh ớ   là “ độ an toàn” (độ vô hại) của các vi sinh vật này ngh ĩ a là việc không có khả  năng phát triển trong vàườ  không làmr ằth m ưh m  y ếễumphcủụa thu banthanh ựcnph ư hứỏcng ộc vào ễmtr khu đầu của đồđồ  h h i ta cho ng,  ô ủnhi cácvi sinhđộv nhi ộ p.ộ pNg ếuẩnh độch ật này ướ cẩnkhi ướ  3 trùng vượ t qua mức 10  nha bào / 1g s ản phẩm thì thậm chí ngay cả chế độ thanh trùng có cơ  s  sở   khoa học cũng không đủ đạt yêu cầu, bở i vì các loại này có sức chịu nhiệt r ất cao và ở  điều kiện nồng độ (mật độ) lớ n chúng có thể phát triển trong đồ hộ p và gây h ư hỏng. Như vậy có ngh ĩ a là việc giữ gìn vệ sinh trong sản xuất đồ hộ p vô cùng quan tr ọng. Tóm lại, các đồ hộ p đượ c thanh trùng theo chế độ khoa học tuân theo gi ớ i hạn cho phép vi sinh vật s ống sót nghiêm ng ặt không phải là vô trùng tuyệt đối mà chỉ  đạt độ vô trùng công nghi ệ p. Vì vậy nhiệm vụ của thanh trùng bằng nhiệt không phải là thu đượ c các thực phẩm tuyệt đối vô trùng mà là sự  ổn định vi sinh vật cho đồ  hộ p. Nói cách khác, là đảm bảo chất lượ ng ng đồ  hộ p không bị biến đổi trong thờ i gian bảo quản và sự an toàn cho ngườ i tiêu thụ thực phẩm. Cho dù khi tính toán định mức thờ i gian hiệu quả, chỉ cần biết tính chất bền nhiệt của vi sinh vật dựa theo hằng số D, nhưng lúc biểu diễn định mức này, ngườ i ta quy ướ c chỉ rõ c ả hằng số chịu nhiệt z – cần thiết cho việc tính hiệu quả thanh trùng thực tế theo công thức (33), (34). 10  = 6.8 có ngh ĩ a là định  Ngườ i ta chỉ rõ c ả giá tr ị c ủa nhiệt độ chuẩn và z khi viết F, ví dụ  F 121 mức thờ i gian hiệu quả  ở   đây áp dụng cho nhiệt độ  chuẩn 121oC và hằng số z của loại vi sinh vật nào đó z=10 Việc sản xuất ra các đồ hộ p đạt độ vô trùng công nghi ệ p có độ acid hoạt động cao (pH