Các kĩ thuật chế biến tối thiểu

Chương 2 Kỹ thuật tiệt trùng UHT
Chương 2: Các kỹ thuật chế biến tối thiểu
2.1 Sử dụng kỹ thuật UHT trong chế biến tối thiểu thực phẩm [1,
7, 11, 15]
UHT (ultra high temperature hoặc ultra heat treament) là một kỹ thuật bảo quản thực
phẩm bằng cách tiệt trùng thực phẩm ngoài bao bì, ở nhiệt độ rất cao (125-145
o
C) trong thời
gian ngắn cỡ vài giây. Đây là kỹ thuật giúp khắc phục được rất nhiều những nhược điểm mà
các kỹ thuật xử lý bằng nhiệt thông thường khác không có được, và đang được ứng dụng
nhiều trong sản xuất thực phẩm chế biến tối thiểu.
2.1.1. Ưu nhược điểm của UHT
Ưu điểm:
 Nhiệt độ tiệt trùng cao (>100
o
C) nên tiêu diệt được hoàn toàn các vi sinh vật
gây bệnh và không gây bệnh, vô hoạt không thuận nghòch các enzym có
trong thực phẩm. Do vậy, kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm. Thời
gian bảo quản của sản phẩm tiệt trùng UHT có thể kéo dài trên 6 tháng mà
không cần phải bảo quản lạnh.
 Sản phẩm tiệt trùng bằng UHT có độ an toàn vi sinh cao, an toàn đối với
người sử dụng.
 Thời gian tiệt trùng ngắn nên hạn chế được những biến đổi không mong
muốn xảy ra như phản ứng tạo màu sắc, mùi vò, cấu trúc biến đổi, tổn thất
các vitamin và khoáng chất…
 Sản phẩm giữ được độ tươi, giá trò cảm quan và dinh dưỡng giống như ban
đầu.
Nhược điểm:
 Thiết bò phức tạp, giá thành cao.
 Yêu cầu bao bì dùng bao gói thực phẩm đem tiệt trùng phải làm bằng vật
liệu bền nhiệt và không bò biến đổi, không sinh ra những chất độc hại.

 Cần phải có đội ngũ bảo trì sửa chữa thiết bò được đào tạo chu đáo.
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng
 Hệ vi sinh vật trong thực phẩm: Thực phẩm thường chứa nhiều loại vi sinh
vật, mỗi loài có một giá trò D (thời gian cần thiết để giảm 90% số lượng vi
sinh vật ban đầu ở một nhiệt độ nhất đònh) khác nhau. Do vậy, khi tiến hành
tiệt trùng cần lựa chọn các thông số nhiệt độ và thời gian cho thích hợp.
SV: Võ Thò Thu Hằng 13 GVHD. Thầy Lại Quốc Đạt
Chương 2 Kỹ thuật tiệt trùng UHT
 Thành phần hoá học của thực phẩm: đối với sản phẩm thực phẩm, việc lựa
chọn chế độ tiệt trùng phụ thuộc vào pH của sản phẩm. Nếu pH cao (>4.5) thì
nhiệt độ tiệt trùng phải lớn, ngược lại, sản phẩm có pH thấp (<4.5) thì có thể
rút ngắn thời gian và nhiệt độ tiệt trùng. Các hợp chất hoá học trong thực
phẩm có hệ số dẫn nhiệt khác nhau. Ví dụ: lipid trong thực phẩm có hệ số
dẫn nhiệt rất thấp nên thực phẩm có hàm lượng lipid cao sẽ cần thời gian tiệt
trùng dài hơn.
 Tính chất vật lý của sản phẩm : quá trình truyền nhiệt phụ thuộc vào trạng
thái vật lý (lỏng, rắn…) của thực phẩm. Đối với thực phẩm dạng lỏng, thời
gian tiệt trùng sẽ ngắn hơn thực phẩm dạng rắn do tốc độ truyền nhiệt cao
hơn.
2.1.3. Thiết bò
Thiết bò tiệt trùng UHT được phân loại dựa vào phương pháp gia nhiệt, bao gồm:
 Thiết bò gia nhiệt trực tiếp
 Thiết bò gia nhiệt gián tiếp.
2.1.3.1 Thiết bò gia nhiệt trực tiếp:
Trong trường hợp gia nhiệt trực tiếp, người ta sẽ sử dụng hơi để gia nhiệt sản phẩm
bằng cách cho hơi tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm thực phẩm cần tiệt trùng. Có 2 phương
pháp để gia nhiệt trực tiếp sản phẩm là:
Phương pháp phun hơi (steam injection)
Phương pháp trộn hơi (steam infusion)
Phương pháp phun hơi:

Người ta tiến hành phun hơi áp lực cao bằng vòi phun vào dòng thực phẩm cần tiệt
trùng đã được gia nhiệt trước. Thiết bò (hình 2.1) có dạng ống, nằm ngang, phía dưới thân trụ
là cửa cho thực phẩm (dạng lỏng), phía trên thân trụ là cửa cho hơi vào. Thực phẩm được
bơm từ phía dưới và hơi được nén vào thiết bò từ phía trên thông qua ống phun để trộn với
thực phẩm. Hỗn hợp thực phẩm-hơi sẽ được đẩy tiếp qua thiết bò giữ nhiệt.
Phương pháp trộn hơi:
Phương pháp này khác cơ bản với phương pháp phun hơi ở cách cho hơi vào. đây,
dòng thực phẩm lỏng sẽ được bơm qua một vòi phân phối và phun vào buồng chứa hơi áp
lực cao.
Thiết bò (hình 2.2) có dạng hình trụ đứng, nắp bằng, đáy hình nón. Thực phẩm dạng
lỏng được bơm vào theo ống dẫn từ phía trên và được phun xuống đáy thiết bò dưới dạng hạt
SV: Võ Thò Thu Hằng 14 GVHD. Thầy Lại Quốc Đạt
Chương 2 Kỹ thuật tiệt trùng UHT
mòn. Hơi sẽ được nén vào vò trí gần đáy côn. Khi đó, hỗn hợp thực phẩm-hơi được trộn đều
và sẽ thoát ra khỏi thiết bò từ phía đáy để đi vào thiết bò giữ nhiệt.
Hình 2.1: Thiết bò phun hơi [1, 11] Hình 2.2: Thiết bò trộn hơi [1, 11]
Phương pháp gia nhiệt trực tiếp có ưu nhược điểm sau:
Ưu điểm :
 Rút ngắn thời gian nâng nhiệt độ thực phẩm trong quá trình tiệt trùng.
 Tiết kiệm năng lượng
Nhược điểm:
 Tác nhân gia nhiệt (hơi) đòi hỏi phải có độ tinh sạch cao do một số cấu tử
trong hơi có thể bò lẫn vào sản phẩm sau quá trình xử lý nhiệt. Do đó, nước sử
dụng cho nồi hơi trong trường hợp này phải đảm bảo những chỉ tiêu như nước
uống.
 Phối trộn thực phẩm-hơi sẽ làm tăng thể tích thực phẩm, loãng nồng độ sản
phẩm nên sau quá trình tiệt trùng cần thêm thiết bò làm nguội chân không để
tách bớt một phần nước trong sản phẩm.
2.1.3.2 Thiết bò gia nhiệt gián tiếp
Trong trường hợp gia nhiệt gián tiếp, tác nhân gia nhiệt (hơi hoặc nước nóng) và sản

phẩm không tiếp xúc trực tiếp với nhau mà thông qua bề mặt trao đổi nhiệt. Do vậy, cần
thời gian dài hơn để tiệt trùng sản phẩm do tốc độ truyền nhiệt kém hơn phương pháp gia
nhiệt trực tiếp
Có 3 loại thiết bò trao đổi nhiệt phổ biến là:
 Trao đổi nhiệt dạng bản mỏng (plate heat exchangers)
 Trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống (Tubular exchangers)
 Trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học (scraped-surface heat
exchangers)
SV: Võ Thò Thu Hằng 15 GVHD. Thầy Lại Quốc Đạt
Chương 2 Kỹ thuật tiệt trùng UHT
Thiết bò trao đổi nhiệt dạng bản mỏng (hình 2.3)
Bộ phận chính của thiết bò là những tấm bảng mỏng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và
được làm bằng thép không rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ có 4 lỗ tại 4 góc và hệ thống các đường rãnh
trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
Khi ghép các tấm bảng mỏng với nhau trên bộ phận khung của thiết bò, sẽ hình thành nên
những hệ thống vào và ra cho thực phẩm và chất tải nhiệt.
Hình 2.3: Thiết bò trao đổi nhiệt dạng bản mỏng [1, 11]
Thiết bò trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống
 Thiết bò với cấu hình một kênh hoặc nhiều kênh (mono/multichannels) (hình 2.4):
Thiết bò có bề mặt truyền nhiệt là thân các ống trụ có cùng trục nhưng đường kính khác
nhau.
Trong quá trình làm việc, thực phẩm và chất tải nhiệt được chuyển động ngược chiều, xen
kẽ nhau trong những kênh được tạo ra bởi khoảng không gian giữa các ống trụ cùng trục
trong thiết bò. Kênh ngoài cùng luôn chứa chất tải nhiệt. Thông thường, các ống trụ được
thiết kế với bề mặt gồ ghề để tạo ra những dòng chảy rối, nhờ đó hiệu quả truyền nhiệt sẽ
được cải thiện.
 Thiết bò với cấu hình một hoặc nhiều ống (mono/multitubes) (hình 2.5):
Đây là cấu hình cổ điển của thiết bò trao đổi nhiệt dạng ống
Trường hợp 1: thiết bò gồm 2 ống hình trụ cùng trục nhưng đường kính khác nhau và được
đặt lồng vào nhau. Thực phẩm sẽ di chuyển trong các ống bên trong còn chất tảinhiệt sẽ di

chuyển theo ống bên ngoài.
Trường hợp 2: Thiết bò gồm 1 chùm ống hình trụ song song có cùng đường kính được đặt
bên trong một ống hình trụ lớn. Thực phẩm sẽ di chuyển trong các ống hình trụ nhỏ, còn
SV: Võ Thò Thu Hằng 16 GVHD. Thầy Lại Quốc Đạt
Chương 2 Kỹ thuật tiệt trùng UHT
chất tải nhiệt sẽ di chuyển trong khoảng không gian giữa thân trong ống trụ lớn và thân
ngoài ống trụ nhỏ.
Thiết bò trao đổi nhiệt dạng ống có thể được sử dụng để tiệt trùng thực phẩm dạng huyền
phù. Tuy nhiên, khi ta so sánh với các thiết bò trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng, sự truyền
nhiệt trong ống kém hiệu quả hơn.
Hình 2.4: Thiết bò cấu hình nhiều kênh , [1, 11]
Hình 2.5: Thiết bò cấu hình nhiều ống, [1, 11]
Thiết bò trao đổi nhiệt dạng ống có bộ phận khuấy trộn cơ học (hình 2.6)
Nhìn chung, thiết bò này gần giống với thiết bò trao đổi nhiệt dạng ống. Nó bao gồm 2
ống hình trụ cùng trục nhưng kích thước đường kính khác nhau và được đặt lồng vào nhau.
Bề mặt 2 thân trụ bằng phẳng. Tại vò trí trục chung là rotor có gắn thanh khuấy có thể tháo
SV: Võ Thò Thu Hằng 17 GVHD. Thầy Lại Quốc Đạt