›

Bài giảng Xử lí nhiệt đồ hộp

pdf 97 trang huongle 3360
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Xử lí nhiệt đồ hộp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_xu_li_nhiet_do_hop.pdf

Nội dung text: Bài giảng Xử lí nhiệt đồ hộp

  1. XÖÛ LYÙ NHIEÄT ÑOÀ HOÄP
  2. 1. Nguyeân taéc cuûa quaù trình xöû lyù nhieät Ø Khoâng nhaém muïc ñích tieâu dieät heát taát caû caùc loaïi vi sinh vaät Ø Caùc loaïi thöïc phaåm khaùc nhau seõ coù caùc loaïi vi sinh vaät khaùc nhau vaø caùc enzyme khaùc nhau Ø Baøo töû cuûa caùc loaøi vi sinh vaät hieáu khí baét buoäc ít ñeà khaùng nhieät hôn baøo töû cuûa caùc vi sinh vaät phaùt trieån trong ñieàu kieän kî khí.
  3. Theo Fellows, 1988, ñeå xaùc ñònh cheá ñoä xöû lyù nhieät thích hôïp caàn coù caùc thoâng soá sau: 1. Loaïi vaø tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät, baøo töû cuûa chuùng hoaëc enzyme. 2. pH cuûa saûn phaåm 3. Ñieàu kieän xöû lyù nhieät 4. Ñaëc tính lyù-nhieät cuûa thöïc phaåm, hình daïng vaø kích thöôùc cuûa hoäp chöùa 5. Ñieàu kieän baûo quaûn saûn phaåm sau quaù trình xöû lyù nhieät
  4. Phaân loaïi thöïc phaåm theo pH: n Thöïc phaåm coù ñoä acid cao (pH 4,5)
  5. 2. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät n Theo Hansen, NH., vaø H.Riemann, coù 12 yeáu toá ñeán quaù trình tieâu dieät vi sinh vaät baèng nhieät. Ví duï: moät soá löôïng vi sinh vaät baèng nhau ñöôïc cho vaøo dung dòch nöôùc muoái vaø nöôùc canh thòt coù cuøng pH, chuùng khoâng bò tieâu dieät nhö nhau bôûi nhieät.
  6. Nöôùc p Tính ñeà khaùng nhieät cuûa teá baøo vi sinh vaät taêng tæ leä thuaän vôùi vieäc giaûm aåm ñoä, ñoä aåm hoaëc hoaït tính nöôùc (aw)
  7. Baûng 1: Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä, aw vaø pH ñeán giaù trò D cuûa baøo töû vi khuaån Bacillus cereus D (phuùt) 0 6,5 5,5 4,5 C aw 95 1,00 2,386 1,040 0,511 95 0,95 5,010 2,848 1,409 95 0,86 13,842 14,513 7,776 85 1,00 63,398 13,085 5,042 85 0,86 68,909 91,540 33,910
  8. Chaát beùo l Tính ñeà khaùng nhieät cuûa moät vaøi vi sinh vaät taêng leân khi coù söï hieän dieän cuûa chaát beùo. l Chaát beùo coù taùc duïng baûo veä vaø laøm taêng tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät. l Sugiyama (1951) hieäu quaû baûo veä cuûa acid beùo maïch daøi ñeán tính ñeà khaùng nhieät cuûa Clostridium botulinum cao hôn so vôùi maïch ngaén.
  9. Bảng 2: Aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng ñeán nhieät ñoä töû vong do nhieät cuûa Escherichia coli Moâi tröôøng Nhieät ñoä töû vong do nhieät (0C) Cream 73 Söõa töôi 69 Vaùng söõa 65 Whey söõa 63 Nöôùc canh thòt 61 Nguoàn: Carpenter, P.L, 1967. Microbiology, 2nd. Philadelphia: W.B. Saunders
  10. Muoái ¡ Taùc ñoäng cuûa tuøy thuoäc vaø loaïi muoái, noàng ñoä muoái vaø moät soá caùc yeáu toá khaùc. ¡ Moät vaøi loaïi muoái coù taùc ñoäng baûo veä vi sinh vaät vôùi nhieät. ¡ Moät vaøi loaïi muoái coù khuynh höôùng laøm teá baøo VSV nhaäy caûm vôùi nhieät.
  11. Cacbohydrates ¡ Söï hieän dieän cuûa ñöôøng trong huyeàn phuø vi sinh vaät laøm taêng tính ñeà khaùng nhieät cuûa chuùng. ¡ Corry, 1974 ñaõ thaáy sucrose laøm taêng tính ñeà khaùng nhieät cuûa Salmonella Senftenberg 775W hôn 4 loaïi carbohydrate khaùc ñöôïc thöû nghieäm. ¡ Thöù töï giaûm daàn veà tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät: Sucrose > glucose > sorbitol > fructose > glycerol
  12. pH ¡ Caùc vi sinh vaät raát ñeà khaùng vôùi nhieät ôû pH toái thích cuûa chuùng, thoâng thöôøng laø khoaûng 7,0. ¡ Giaù trò pH cao hôn hoaëc thaáp hôn giaù trò naøy cuõng laøm taêng tính nhaäy caûm vôùi nhieät
  13. Protein vaø caùc chaát khaùc ¡ Protein trong saûn phaåm ñöôïc xöû lyù nhieät coù taùc duïng baûo veä vi sinh vaät. ¡ Vôùi cuøng moät soá löôïng vi sinh vaät, thöïc phaåm naøo coù chöùa nhieàu phaân töû chaát keo hôn seõ ñeà khaùng vôùi nhieät nhieàu hôn.
  14. Soá löôïng vi sinh vaät ¡ Soá löôïng vi sinh vaät caøng nhieàu thì tính ñeà khaùng nhieät cuûa chuùng caøng cao ¡ Cô cheá veà tính ñeà khaùng nhieät cuûa 1 soá löôïng lôùn vi sinh vaät laø do söï tieát ra caùc chaát coù taùc duïng baûo veä cuûa teá baøo. ¡ Tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät vôùi soá löôïng lôùn cao hôn soá löôïng nhoû vi sinh vaät
  15. Baûng 3 Aûnh höôûng cuûa soá löôïng baøo töû vi khuaån Clostridium botulinum ñeán thôøi gian töû vong do nhieät ôû 1000C Soá löôïng baøo töû Thôøi gian töû vong do nhieät (phuùt) 72 000 000 000 240 1 640 000 000 125 32 000 000 110 650 000 85 16 400 50 328 40 Nguoàn: Carpenter, P.L, 1967. Microbiology, 2nd. Philadelphia: W.B. Saunders
  16. Tuoåi cuûa vi sinh vaät Ø Teá baøo vi khuaån coù khuynh höôùng ñeà khaùng nhieät trong phase phaùt trieån (teá baøo giaø) vaø ít ñeà khaùng nhieät hôn trong phase log. Ø Baøo töû cuûa vi khuaån giaø ñöôïc ghi nhaän laø ñeà khaùng nhieät hôn baøo töû non.
  17. Nhieät ñoä phaùt trieån ü Tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät coù khuynh höôùng gia taêng khi nhieät ñoä uû taêng vaø ñieàu naøy chæ ñuùng vôùi vi sinh vaät coù hình thaønh baøo töû. ü Samonella Senftenberg phaùt trieån ôû 440C coù tính ñeà khaùng nhieät gaáp 3 laàn so vôùi loaøi phaùt trieån ôû 350C.
  18. Caùc hôïp chaát öùc cheá v Tính ñeà khaùng nhieät cuûa haàu heát caùc vi sinh vaät giaûm khi coù söï hieän dieän cuûa caùc chaát khaùng sinh, SO2 vaø caùc chaát öùc cheá vi sinh vaät khaùc. v Hieäu quaû tieâu dieät vi sinh vaät taêng cao khi söû duïng phoái hôïp
  19. Nhieät ñoä vaø thôøi gian q Thôøi gian xöû lyù nhieät caøng daøi thì hieäu quaû tieâu dieät vi sinh vaät bôûi nhieät caøng lôùn. q Nhieät ñoä caøng cao thì khaû naêng tieâu dieät vi sinh vaät bôûi nhieät caøng lôùn. q Khi nhieät ñoä taêng thì thôøi gian caàn thieát ñeå tieâu dieät vi sinh vaät sao cho vaãn coù cuøng hieäu quaû tieät truøng seõ giaûm.
  20. Baûng 4 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán thôøi gian töû vong do nhieät cuûa baøo töû Nhieät ñoä Clostridium Vi sinh vaät chòu nhieät botulinum (150 000 baøo töû/ml (60 tæ huyeàn phuø nöôùc baép, pH = 6,1) baøo töû, pH=7,0) 1000C 260 phuùt 1 140 phuùt 1050C 120 phuùt 1100C 36 phuùt 180 phuùt 1150C 12 phuùt 60 phuùt 1200C 5 phuùt 17 phuùt Nguoàn: Carpenter, P.L, 1967.
  21. Soùng Sieâu Aâm Tính ñeà khaùng nhieät cuûa baøo töû seõ giaûm khi chieáu soùng sieâu aâm tröôùc hoaëc trong quaù trình xöû lyù nhieät.
  22. 3 Tính ñeà khaùng nhieät của vi sinh vaät Ø Söï ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät coù lieân quan ñeán nhieät ñoä phaùt trieån toái thích cuûa chuùng. Ø Vi khuaån sinh baøo töû ñeà khaùng nhieät hôn vi khuaån khoâng sinh baøo töû. Ø Vi khuaån gram döông coù khuynh höôùng ñeà khaùng nhieät hôn vi khuaån gram âm. ØNhìn chung vi khuaån daïng caàu ñeà khaùng nhieät hôn so vôùi daïng que.
  23. n Naám men vaø naám moác khaù nhaäy caûm vôùi nhieät, nang baøo töû naám men ít ñeà khaùng nhieät hôn naám men sinh döôõng. n Baøo töû voâ tính cuûa naám moác ít ñeà khaùng nhieät hôn naám moác daïng sôïi.
  24. Baûng 5 Giaù trò D cuûa moät soá vi sinh vaät gaây hö hoûng thöïc phaåm acid vaø acid cao. Teân vi sinh vaät Cô chaát 0C D (phuùt) z Neosartorya fischeri PO4 buffer, pH=7,0 85 35,25 4,0 Neosartorya fischeri PO4 buffer, pH=7,0 87 11,1 4,0 Neosartorya fischeri PO4 buffer, pH=7,0 89 3,90 4,0 Neosartorya fischeri Apple juice 87,8 1,4 5,6 Neosartorya fischeri Blueberry fruit filling 91 <2,0 5,4 – 11 Talaromyces flavus Blueberry fruit filling 91 2,5–5,4 9,7–16,6 Talaromyces flavus Apple juice 90,6 2,2 5,2 Alicyclobacillus Berry juice 91,1 3,8 _ Alicyclobacillus Berry juice 95 1,0 _ Alicyclobacillus Berry juice 87,8 11,0 _ Alicyclobacillus Concord grape juice, 300 85,0 76,0 6,6 Alicyclobacillus Concord grape juice, 300 90 18,0 6,6 Alicyclobacillus Concord grape juice, 300 95 2,3 6,6
  25. Söï ñeà khaùng nhieät cuûa baøo töû Caùc noäi baøo baøo töû (endospores) cuûa vi khuaån raát ñeà khaùng vôùi nhieät coù aûnh höôûng lôùn ñeán quaù trình baûo quaûn caùc thöïc phaåm ñaõ qua xöû lyù nhieät. Chöa xaùc ñònh ñöôïc chính xaùc nguyeân nhaân
  26. Söï ñeà khaùng nhieät cuûa baøo töû Söï ñeà khaùng nhieät cuûa baøo töû coù lieân quan ñeán vieäc khöû nöôùc cuûa theå nguyeân sinh (protoplast), söï khoaùng hoaù vaø söï thích nghi vôùi nhieät. Noäi baøo töû cuûa caùc loaøi vi sinh vaät phaùt trieån ôû nhieät ñoä cao coù tính ñeà khaùng nhieät hôn nhöõng loaøi phaùt trieån ôû nhieät ñoä thaáp hôn.
  27. 4. Tæ leä vi sinh vaät bò tieâu dieät 4.1 ÔÛ nhieät ñoä khoâng ñoåi Khi saûn phaåm ñöôïc xöû lyù ôû 1 nhieät ñoä nhaát ñònh cho tröôùc thì soá löôïng vi sinh vaät seõ giaûm theo thôøi gian. N ln = −kt (1) N 0 N laø xaùc suaát hö hoûng neáu N<1 vaø ngöôïc laïi, neáu N≥1 coù nghiaõ chaéc chaén coù hoäp bò hö hoûng
  28. Phöông trình (1) coù theå vieát ôû daïng khaùc: N 2.303× log( ) = −kt N 0 N − kt è log( ) = N 0 2.303 N Khi = 0 . 1 thì 2.303 N t = 0 k 2.303 2.303 Ñaët D = k = (2) k è D
  29. • Töø (1) vaø (2): • N − t log( ) = N 0 D t N − D (3) Hay = 10 N 0
  30. Töø phöông trình (3), coù theå ñònh nghiaõ: Giaù trò D (thôøi gian giaûm thaäp phaân) laø khoaûng thôøi gian caàn thieát ñeå soá löôïng vi sinh vaät giaûm ñi 10 laàn. D ñaëc tröng cho tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät ñang khaûo saùt ôû nhieät ñoä xöû lyù.
  31. N Ñaët n = log( 0 ) N N t Ta coù: log( ) = −n = − N 0 D è t = n.D (4) n: soá ñôn vò logarit thaäp phaân caàn phaûi giaûm (ñoä giaûm thaäp phaân)
  32. ÔÛ nhieät ñoä khoâng ñoåi, giaù trò n vaø giaù trò F coù theå chuyeån ñoåi vôùi nhau trong phöông trình (4), vôùi giaù trò F thay theá cho giaù trò t. Ta coù: F n = T DT Trong ñoù: FT: giaù trò tieät truøng ôû nhieät ñoä T DT: thôøi gian giaûm thaäp phaân ôû nhieät ñoä T. Thoâng thöôøng giaù trò F ñöôïc bieåu dieãn ôû nhieät ñoä chuaån (121.10C cho quaù trình tieät truøng vaø 82.20C cho quaù trình quaù trình thanh truøng).
  33. 4.2 Xaùc ñònh giaù trò logarit thaäp phaân caàn giaûm (n) ü Ñoà hoäp thöïc phaåm ñöôïc xöû lyù ñeå ñaït ñöôïc giaù trò tieät truøng thöông maïi. ü Giaù trò tieät truøng thöông maïi laø phaûi ñaûm baûo tieâu dieät caùc vi sinh vaät ñeán möùc thaáp nhaát sao cho khoâng gaây nguy haïi ñeán söùc khoeû cuûa ngöôøi tieâu duøng. ü Söï hö hoûng do vi sinh vaät gaây ra aûnh höôûng ñeán söùc khoeû cuûa ngöôøi tieâu duøng ñöôïc goïi laø hö hoûng thöông maïi.
  34. • Baûng 6 Giaù trò N vaø N0 thöôøng ñöôïc söû duïng trong quaù trình tính toaùn giaù trò tieät truøng thöông maïi cuûa ñoà hoäp thöïc phaåm. Yeáu toá N N0 Söùc khoeû coäng ñoàng 10-9 Caùc saûn phaåm noùi chung:10 Thòt caùc loaïi: 102 Naám rôm: 104 Ñoà hoäp: 105 Hö hoûng do vi sinh vaät 10-6 Caùc saûn phaåm noùi chung:10 öa aám Thòt caùc loaïi: 103 Hö hoûng do vi sinh vaät 10-2 Caùc saûn phaåm noùi chung:10 chòu nhieät Nguoàn: Pflug, I.V., J Food Protect.
  35. BAØI TAÄP Baøi taäp 1: Giaù trò tieät truøng F ôû 121.10C ñeå tieâu dieät 99.999% vi khuaån Clostridium botulinum laø 1.2 phuùt. Tính giaù trò D0 cuûa vi khuaån naøy? Baøi taäp 2: Tính giaù trò F0 döïa vaøo khaùi nieäm 12D, söû duïng giaù trò D0 cuûa vi khuaån Clostridium botulinum trong baøi taäp 1 vaø soá löôïng baøo töû ban ñaàu cuûa saûn phaåm laø 100.
  36. Baøi taäp 3: Giaù trò tieät truøng cuûa 1 quaù trình xöû lyù nhieät F0 laø 2.88 phuùt. Neáu moãi hoäp chöùa 10 baøo töû vaø coù D0=1.5 phuùt thì xaùc suaát hö hoûng töø vi sinh vaät naøy laø bao nhieâu? Bieát raèng trong quaù trình tính toaùn giaù trò F0 ñaõ söû duïng giaù trò z cuûa vi khuaån naøy. Baøi taäp 4: Soá löôïng baøo töû trong ñoà hoäp thöïc phaåm laø 100 vaø giaù trò D0=1.5 phuùt. Tính giaù trò tieät truøng caàn phaûi ñaït F0 cho 1 quaù trình xöû lyù sao cho xaùc suaát hö hoûng laø 1 trong 100 000 hoäp. Neáu cuøng moät ñieàu kieän nhö nhau, vi khuaån C. botulinum type B coù giaù trò D laø 0.2 phuùt thì giaù trò F0 caàn phaûi ñaït laø bao nhieâu ñeå thoaû maõn vôùi quaù trình xöû lyù 12D cho vi khuaån naøy?. Bieát raèng soá löôïng baøo töû vi khuaån C. botulinum ban ñaàu laø 1/ hoäp.
  37. 4.3 Ñöôøng thaúng soá löôïng vi sinh vaät soáng soùt vaø giaù trò D Ø Theo Stumbo vaø Ctv, 1950 vaø Schmidt, 1950 coù theå xaùc ñònh giaù trò D neáu coù caùc soá lieäu vi sinh vaät coøn soáng soùt ôû hai thôøi gian xöû lyù nhieät. Ø Veà maët hình hoïc, giaù trò D laø thôøi gian maø ñöôøng thaúng vi sinh vaät soáng soùt ñi qua 1 chu kì log vaø nghòch ñaûo giaù trò naøy laø ñoä doác cuûa ñöôøng thaúng.
  38. Hình 1 Ñoà thò ñöôøng cong soáng soùt cuûa vi sinh vaät
  39. Veà maët toaùn hoïc, ta coù: t − t D = 2 1 (6) log(N1 ) − log(N 2 ) Trong ñoù, N1 vaø N2 laàn löôït laø soáng löôïng vi sinh vaät coøn soáng soùt sau thôøi gian xöû lyù nhieät t1 vaø t2. Giaù trò D caøng nhoû thì toác ñoä tieâu dieät vi sinh vaät caøng nhanh.
  40. • Ví duï: caùc ñoà hoäp thöïc phaåm chöùa 800 baøo töû/ml ñöôïc xöû lyù nhieät ôû nhieät ñoä 2450C ôû caùc khoaûng thôøi gian khaùc nhau. Soá löôïng baøo töû soáng soùt/ml ñöôïc trình baøy qua baûng vaø ñoà thò döôùi ñaây. Thôøi gian (phuùt) Baøo töû/ml 0 800 10 190 20 27 30 6 40 1 50 0.2
  41. Hình 2 Ñoà thò semilog veà söï soáng soùt cuûa vi sinh vaät
  42. Döïa vaøo ñoà thò nhaän thaáy giaù trò D=14 vì qua 1 chu kì log coù söï giaûm 10 laàn soá löôïng baøo töû. Ñoä doác cuûa ñöôøng thaúng laø: 1/14 = 0.0714 Phöông trình ñöôøng thaúng laø: log(N) = log(800) – 0.0714t Chuyeån sang daïng muõ coù daïng: N = 800(10)-0.0714t
  43. Baûng 7 Moái lieân heä veà caùc tính chaát nhieät giöõa caùc thaønh phaàn caûm quan vaø dinh döôõng cuûa thöïc phaåm vaø tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät vaø enzyme Thaønh phaàn Nguoàn pH z (0C) D Khoaûng (phuùt) nhieät ñoä (0C) Thiamin Pureùe caøroát 5,9 25 158 109-149 Thiamin Pureùe ñaäu haø lan tn 27 247 121-138 Thiamin Thiït cöøu nghieàn 6,2 25 120 109-149 Lysine Boät ñaäu naønh _ 21 786 100-127 Chlorophyll a Rau bina 6,5 51 13,0 127-149 Chlorophyll a Rau bina tn 45 34,1 100-130 Chlorophyll b Rau bina 5,5 79 14,7 127-149 Chlorophyll b Rau bina tn 59 48 100-130 Anthocyanin Nöôùc nho tn 23,2 17,8* 20-121 Betanin Nöôùc cuû caûi ñöôøng 5,0 58,9 46,6* 50-100 Carotenoids ÔÙt boät tn 18,9 0,038* 52-65 Peroxydase Ñaäu haø lan tn 37,2 3,0 110-138 Peroxydase Caùc loaïi _ 28-44 _ _ Baøo töû Clostridium Caùc loaïi >4,5 5,5-10 0,1-0,3 104 botulinum type A vaøB Bacillus Caùc loaïi >4,5 7-10 4,0-5,0 110+ stearothermophyluss
  44. 4.4 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä xöû lyù vaø giaù trò z n Giaù trò z laø khoaûng nhieät ñoä sao cho giaù trò D taêng hoaëc giaûm 10 laàn hoaëc treân ñoà thò semilog giaù trò z laø khoaûng nhieät ñoä sao cho ñöôøng cong giaù trò D ñi qua 1 chu kì log.
  45. 103 102 101 z 100 225 235 245 255 265 275 Hình 3 ñöôøng thaúng veà tính ñeà khaùng nhieät cuûa vi sinh vaät
  46. • Veà maët toaùn hoïc: • T −T z = 2 1 (7) log(D1 ) − log(D2 ) Trong ñoù giaù trò D1 vaø D2 laø caùc giaù trò ôû nhieät ñoä T1 vaø T2.
  47. Ñöôøng thaúng veà tính ñeà khaùng nhieät cuûa VSV coù phöông trình: 1 log(D) = log(D ) − (T −T ) 0 z 0 D T0 −T Hay = 10 z (8) D0 0 Trong ñoù T0 laø nhieät ñoä chuaån (T0 =121,1 C ) D0 laø giaù trò D ôû nhieät ñoä T0
  48. 4.5 ÔÛ nhieät ñoä thay ñoåi • Döïa vaøo moái quan heä giöõa thôøi gian vaø nhieät ñoä vaø ñaët LT laø giaù trò dieät khuaån sinh hoïc, laø khaû naêng tieâu dieät vi sinh vaät trong 1 phuùt ôû nhieät ñoä T, ta coù phöông trình: T!T0 1 1 z LT = = =10 t T0 !T (9) 10 z Nhö vaäy, thôøi gian caàn thieát ñeå tieâu dieät vi sinh vaät seõ laø: FT = LT.t
  49. Ñoái vôùi caùc quaù trình xöû lyù nhieät ñoà hoäp vôùi nhieät ñoä thay ñoåi, giaù trò tieät truøng F baèng toång caùc giaù trò dieät khuaån sinh hoïc ôû caùc khoaûng thôøi gian khaùc nhau vaø nhieät ñoä trung bình ôû caùc khoaûng thôøi gian ñoù: F = ∆LT. ∆ t (10)
  50. 4.6 Giaù trò tieät truøng caàn phaûi ñaït F0 • Ñeå so saùnh 2 cheá ñoä xöû lyù nhieät coù nhieät ñoä vaø thôøi gian khaùc nhau, ngöôøi ta qui chuùng veà cuøng 1 nhieät ñoä gioáng nhau laø 121,10C 0 (250 F), ta coù khaùi nieäm F0 vaø ñöôïc bieåu dieãn qua phöông trình nhö sau: T − 250 log(F0 ) = log(FT ) + z (11) T −121,1 Hay log(F ) = log(F ) + 0 T z
  51. 5. Tính quaù trình xöû lyù nhieät ñoà hoäp thöïc phaåm Coù raát nhieàu phöông phaùp ñeå tính giaù trò tieät truøng cho quaù trình xöû lyù nhieät ñoà hoäp. Phöông phaùp coå ñieån, phöông phaùp caûi tieán töø phöông phaùp coå ñieån, phöông phaùp coâng thöùc Stumbo, phöông phaùp Pham, phöông phaùp coâng thöùc Ball, phöông phaùp ñeám dieän tích, phöông phaùp caét vaø caân khoâí löôïng v.v
  52. Kieåm tra söï thaâm nhaäp nhieät vaø tính cheá ñoä xöû lyù nhieät baèng phöông phaùp coâng thöùc Ball • Caàn khaûo saùt caùc yeáu toá sau: Ø Hieäu quaû tieät truøng cuûa saûn phaåm Ø Hieäu quaû kinh teá Ø Chaát löôïng cuûa saûn phaåm Ø Tính ñoàng ñeàu cuûa saûn phaåm
  53. 5.1 Ñaùnh giaù moät quaù trình xöû lyù nhieät döïa vaøo 2 thoâng soá nhö sau: 1. Xaùc ñònh ñoäng hoïc tieâu dieät vi sinh vaät Giaù trò D: Giaù trò z: Tæ leä töû vong, L: thôøi gian xöû lyù nhieät thöïc teá ôû nhieät ñoä cho tröôùc ñöôïc bieán ñoåi thaønh thôøi gian cuûa xöû lyù ôû nhieät ñoä 121.10C sao cho ñaït cuøng hieäu quaû tieâu dieät vi khuaån C. botulinum. Giaù trò tieät truøng, F0 :
  54. 5.2. Caùc thoâng soá moâ taû quaù trình truyeàn nhieät Ø Nhieät ñoä töông öùng vôùi thoâng soá fh vaø fc: caùc thoâng soá naøy cho bieát tæ leä truyeàn nhieät vaøo trong hoäp vaø caùc caáu phaàn trong suoát quaù trình xöû lyù nhieät vaø laøm laïnh. Ø Yeáu toá treã pha, jh vaø jc: caùc thoâng soá naøy cho bieát thôøi gian treã tröôùc khi tæ leä truyeàn nhieät ñaït fh vaø fc.
  55. Hieäu quaû töû vong laø haøm soá cuûa thôøi gian, nhieät ñoä vaø soá löôïng vi khuaån ban ñaàu. Ñeå thieát keá hoaëc ñaùnh giaù moät quaù trình xöû lyù nhieät, phaûi xaùc ñònh: Ø Khoaûng truyeàn nhieät chaäm nhaát cuûa hoäp, goïi laø vuøng laïnh. Ø Soá löôïng vi sinh vaät nhaém tôùi toàn taïi vaø tính ñeà khaùng nhieät cuûa chuùng.
  56. 5.3 Söï truyeàn nhieät • Ñeå kieåm tra söï truyeàn nhieät vaøo trong taâm cuûa hoäp, thöôøng söû duïng nhieät keá (thermocouple) ñaët vaøo beân trong hoäp ñeå ño nhieät ñoä taïi vuøng truyeàn nhieät chaäm nhaát
  57. Söï khaùc nhau giöõa nhieät ñoä taâm cuûa saûn phaåm vaø nhieät ñoä noài cho bieát hieäu quaû truyeàn nhieät cuûa saûn phaåm. Hay noùi caùch khaùc, khi nhieät ñoä cuûa saûn phaåm ñaït ñeán nhieät ñoä cuûa noài thì tæ leä nhieät giaûm theo haøm soá muõ, ñöôïc trình baøy qua baûng 8.
  58. Hình 4: Dieãn tieán cuûa nhieät ñoä cuûa noài naáu vaø taâm saûn phaåm trong quaù trình xöû lyù nhieät
  59. Baûng 8: Caùc soá lieäu ñöôïc ghi nhaän töø ñaàu doø nhieät ñoä Thôøi gian Nhieät ñoä noài Nhieät ñoä cuûa saûn Söï khaùc (phuùt) naáu TR phaåm T nhau t TR-T 0 71 70=T0 170 5 152 75 165 10 240=TR 94 146 15 240 154 86 20 240 194 46 25 240 215 25 30 240 229 11 35 240 234 6 40 240 237=TB 3 45 158 195 50 70 145 55 68=T2 118 60 68 100
  60. Söï khaùc nhau cuûa phaàn bò chaén thöïc teá vaø phaàn bò chaén bieåu kieán laø: Söï khaùc nhau=log(TR –TA) – log(TR –T0) Hình 5: ñöôøng cong truyeàn nhieät
  61. Ñöôøng thaúng coù phöông trình t log(TR − T) = log(TR − TA ) − (12) f h t: thôøi gian xöû lyù (phuùt) T: nhieät ñoä taâm cuûa saûn phaåm taïi thôøi gian t TR : nhieät ñoä cuûa noài tieät truøng T0: nhieät ñoä ban ñaàu bieåu kieán cuûa ñöôøng thaúng fh: thôøi gian caàn thieát ñeå ñöôøng thaúng ñi qua 1 chu kì log
  62. Neáu goïi söï khaùc nhau naøy laø log(jh) thì phöông trình (*) trôû thaønh: log(jh)= log(TR –TA) – log(TR –T0) log(TR –TA )= log(jh)+ log(TR –T0) Theá vaøo phöông trình (12) ta coù: t log(T − T) = log[ j (T − T )]− (13) R h R o f h Döïa vaøo phöông trình naøy coù theå döï ñoaùn nhieät ñoä cuûa saûn phaåm taïi baát kì thôøi gian naøo.
  63. • Caùch xaùc ñònh phaàn bò chaén: • Caùch 1: T −T j = R A h T −T R o • Caùch 2: Söï khaùc nhau naøy coù theå tính tröïc tieáp töø ñoà thò semilog. Chuùng ta xaùc ñònh fh vaø jh cho caùc caáu phaàn thöïc phaåm vaø hoäp chöùa töø caùc soá lieäu thöïc teá, sau ñoù söû duïng chuùng ñeå döï ñoaùn tæ leä nhieät cho caùc saûn phaåm vaø hoäp chöùa töông töï vôùi caùc giaù trò T0 vaø TR khaùc nhau.
  64. Ñöôøng cong laøm laïnh
  65. 6. Phöông phaùp coâng thöùc Ball Söû duïng caùc thoâng soá cuûa quaù trình thaâm nhaäp nhieät. Thieát keá quaù trình xöû lyù nhieät laø vieäc xaùc ñònh thôøi gian caàn thieát ñeå ñaït ñöôïc giaù trò tieät truøng nhaát ñònh, F0. Ñaùnh giaù quaù trình xöû lyù nhieät laø vieäc xaùc ñònh söï ñaït ñöôïc giaù trò tieät truøng (hieäu quaû tieät truøng) qua quaù trình xöû lyù.
  66. v Ball ñöa ra coâng thöùc tính giaù trò tieät truøng cho caùc tình huoáng môùi baèng caùch söû duïng caùc giaù trò f vaø j ñöôïc laáy töø thí nghieäm thöïc teá cuûa caùc saûn phaåm khaùc nhau. v Trong suoát thôøi gian naâng nhieät tc, tæ leä töû vong luoân luoân thay ñoåi. Ball ñeà nghò thay theá ñieàu naøy vôùi moät ñöôøng cong duy trì taïi nhieät ñoä baét ñaàu cuûa thôøi gian naâng nhieät laø 58%.
  67. Hình 6: thôøi gian naâng nhieät vaø thôøi gian baét ñaàu quaù trình xöû lyù
  68. Caùc thuaät ngöõ: tc laø thôøi gian naâng nhieät: laø thôøi gian caàn thieát ñeå nhieät ñoä cuûa noài tieät truøng ñaït ñeán nhieät ñoä cheá bieán. tp laø thôøi gian giöõ nhieät: laø toaøn boä thôøi gian maø nhieät ñoä cheá bieán cuûa noài naáu ñöôïc duy trì. th: laø toång thôøi gian xöû lyù nhieät=tc+tp. tB= thôøi gian xöû lyù Ball=0.42tc+tp.
  69. Hình 7: Dieãn tieán cuûa quaù trình xöû lyù nhieät theo phöông phaùp Ball
  70. Neáu chuùng ta söû duïng thôøi gian xöû lyù Ball, phöông trình ñöôøng cong xöû lyù nhieät trôû thaønh: tB log(TR −TB ) = log[ jh (TR −To )]− (14) f h Ñaët g=TR – TB laø söï khaùc nhau giöõa nhieät ñoä toái ña cuûa saûn phaåm vaø nhieät ñoä moäi tröôøng xöû lyù nhieät thì phöông trình (14): tB log(g) = log[ jh (TR −To )]− (15) f h
  71. • Vaäy thôøi gian xöû lyù nhieät Ball caàn thieát: j (T − T ) t = f log[ h 1 0 ] B h g
  72. Vinters,1975 ñaõ ñöa ra phöông phaùp tính giaù trò g theo R (fh/U) hoaëc ngöôïc laïi theo phöông trình nhö sau: Ø Tính R (fh/U): Ñaët x=log g Neáu x ≤ -0.9542 thì: fh/U = 1/(0.71 – x) 5 Neáu x > -0.9542 thì: log (fh/U) = 0.072468.x + 0.06064.x4 + 0.071368.x3 + 0.23426.x2 + 0.51548.x + 0.12384
  73. Tính log g Ñaët R= log (fh/U) Neáu fh/U ≤ 0.6 thì: log g = (0.71. fh/U – 1)/(fh/U) Neáu fh/U > 0.6 thì: log g = 0.042808. R5 – 0.35709. R4 + 1.1929. R3 – 2.1296. R2 + 2.4847. R – 0.28274.
  74. fh/U log g fh/U log g 0,350 -2,147 4,000 0,655 0,400 -1,790 4,500 0,702 0,450 -1,512 5,000 0,742 0,500 -1,290 5,500 0,776 0,550 -1,108 6,000 0,805 0,600 -0,949 7,000 0,854 0,650 -0,843 8,000 0,894 0,700 -0,736 9,000 0,927 0,750 -0,635 10,00 0,955 0,800 -0,544 15,00 1,052 0,850 -0,463 20,00 1,112 0,900 -0,392 25,00 1,155 0,950 -0,328 30,00 1,187 1,000 -0,273 35,00 1,214 1,100 -0,173 40,00 1,235 1,200 -0,090 45,00 1,254 1,300 -0,019 50,00 1,270 1,400 0,042 60,00 1,296 1,500 0,097 70,00 1,318 1,600 0,146 80,00 1,336 1,700 0,183 90,00 1,352 1,800 0,229 100,00 1,365 1,900 0,265 120,00 1,388 2,000 0,298 140,00 1,406 2,500 0,430 160,00 1,422 3,000 0,525 180,00 1,435 3,500 0,598 200,0 1,447
  75. Xaùc ñònh thôøi gian tieät truøng baèng phöông phaùp Ball Phöông phaùp coâng thöùc Ball ñaõ ñöa ra caùc giaû ñònh nhö sau: Ø fh­=fc, vì ñöôøng cong xöû lyù nhieät vaø ñöôøng cong laøm laïnh coù cuøng ñoä doác Ø jc=1.41 Ø söï di chuyeån töø quaù trình xöû lyù nhieät ñeán quaù trình laøm laïnh laø moät phaàn cuûa parabol treân ñoà thò semilog. Ø Nhieät ñoä moâi tröôøng laøm laïnh laø 1800F thaáp hôn nhieät ñoä moâi tröôøng xöû lyù nhieät.
  76. Söû duïng phöông phaùp Ball ñeå tính thôøi gian xöû lyù Ball caàn thieát cho quaù trình xöû lyù nhieät, phaûi coù nhöõng thoâng tin nhö sau: ü T0: nhieät ñoä ban ñaàu cuûa saûn phaåm ü TR: nhieät ñoä noài tieät truøng ü F0: giaù trò tieät truøng caàn phaûi ñaït
  77. Ví duï: Moät quaù trình tieät truøng ñöôïc thieát keá ñeå ñaït giaù trò F0=7 phuùt. Noùi caùch khaùc, chuùng ta muoán moät quaù trình töông ñöông nhaèm tieâu dieät C. botulinum laø 7 phuùt ôû 2500F. Caùc thoâng soá ñöôïc xaùc ñònh töø thöïc teá: fh=17,5 vaø jh=1,94. Thôøi gian ban ñaàu cuûa saûn phaåm laø 700F vaø nhieät ñoä xöû lyù laø 2400F. Vaäy thôøi gian xöû lyù Ball laø bao nhieâu? Giaûi: chuùng ta chaáp nhaän caùc giaù trò chuaån nhö sau: fc=fh=17,5 phuùt, jc=1,41. Caùc tính toaùn ñöôïc trình baøy trong baûng 9 cho thaáy thôøi gian xöû lyù Ball laø 57 phuùt.
  78. Baûng 9:tính toaùn thôøi gian tieät truøng cho giaù trò tieät truøng F Stt Caùc0 bieán soá Giaù trò 1 F0 (phuùt) 7,0 phuùt 2 fh (phuùt) 17,5 phuùt 3 jh 1.94 0 0 4 T0 ( F) 70 F 0 0 5 TR ( F) 240 F 6 L = 10[(T1 −250) /18] L=10[(240-250)/18]=0,278 7 TR-T0 240-70=170 8 jh(TR-T0) 1,94(170)=330 9 log(jh(TR-T0)] log(330)=2.519 f h × L 17,5× 0,278 10 R = R = = 0,695 F0 7 Söû duïng baûng hoaëc ñoà thò ñeå tính log(g) cho giaù trò R(fh/U): 11 log(g) - 0,75 12 log[jh(TR-T0)]-log(g) 2,519 – (-0,756)=3,265 13 tB=fh{log[jh(T1-T0)]-log(g)} 17,5(3,265)=57,1 phuùt
  79. Ví duï: Ñaùnh giaù moät quaù trình vaø xaùc ñònh 0 giaù trò F0. Bieát raèng nhieät ñoä xöû lyù laø 255 F. Nhieät ñoä ban ñaàu cuûa saûn phaåm laø 950F. Caùc giaù trò f vaø j ñöôïc xaùc ñònh nhö trong ví duï treân. Thôøi gian naâng nhieät laø 12 phuùt vaø thôøi gian giöõ nhieät laø 23 phuùt.
  80. Stt Caùc bieán soá Giaù trò 1 tB (phuùt) 23+0,42(12)=28,0 phuùt 2 fh (phuùt) 17,5 phuùt 3 jh 1,94 0 4 T0 ( F) 95 0 5 TR ( F) 255 [(T 250) /18] [(255−250) /18] 6 L = 10 1 − L =10 =1,89 7 TR-T0 255-95=160 8 jh(TR-T0) 1,94(160)=310 9 log(jh(TR-T0)] log(310)=2,49 10 tB/fh 28,0/17,5=1,60 11 log(g)=log[jh(TR-T0)-tB/fh 2,49-1,60=0,89 Söû duïng baûng hoaëc ñoà thò ñeå tính R(fh/U) vôùi log (g) cho tröôùc 12 R 7,8886 f × L 17,5×1,896 13 F = h = 4,21 0 R 7,8886
  81. 7. Söï thay ñoåi kích thöôùc cuûa hoäp Hoäp coù kích thöôùc lôùn seõ coù thôøi gian xöû lyù nhieät laâu hôn so vôùi hoäp coù kích thöôùc nhoû. Do ñoù giaù trò fh cuûa hoäp coù kích thöôùc lôùn seõ lôùn hôn.
  82. 7.1 Thực phẩm truyền nhiệt theo phương thức dẫn truyền Mối quan hệ giữa fh và kích cở của hộp được diễn tả theo phương trình 0.933.d 2 Hệ số của hộp = 4αfh = 2 2.34 + (d / L) d: đường kính hộp – 1/8 in L: chiều dài hộp – 1/4 in α: hệ số khuyếch tán nhiệt
  83. Tỉ số giữa các giá trị fh của hai hộp có kích thước khác nhau bằng với các hệ số của các hộp đó f (he so hop) a = a fb (he so hop)b
  84. Baøi taäp 1: Ví duï: Quaù trình kieåm tra thaåm thaáu nhieät cuûa thöïc phaåm chöùa trong hoäp 307x509 xaùc ñònh ñöôïc fh=27 phuùt. Vaäy giaù trò fh cuûa hoäp 202x308 laø bao nhieâu neáu thöïc phaåm truyeàn nhieät theo phöông thöùc daãn truyeàn?.
  85. 7.2 Thöïc phaåm daãn truyeàn baèng phöông thöùc ñoái löu r.L heä soá hoäp = ( ) r + L Trong ñoù: 1 r: baùn kính cuûa hoäp – in 16 1 L: chieàu daøi cuûa hoäp – in 4
  86. Baøi taäp 2: giaù trò fh trong ví duï treân laø bao nhieâu neáu thöïc phaåm truyeàn nhieät theo phöông thöùc ñoái löu.
  87. Caùc daïng noài tieät truøng