CÔNG NGHỆ áp SUẤT CAO TRONG CHẾ BIẾN (1)

CÔNG NGHỆ ÁP SUẤT CAO
TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
GVHD: Th.S: Nguyễn Thành Công
SVTH: Phạm Ngọc Trung
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Mỹ Hạnh
Trần Tiến Hạnh
Nguyễn Thị Kim Chi
Lớp: 14D2TP1LT1
Báo Cáo
Tiểu Luận
1
Giới Thiệu

Ngày nay, quy trình chế biến thực
phẩm đòi hỏi phải đạt nhu cầu của người
tiêu dùng về nhiều mặt như:

Thực phẩm phải có chất lượng cao và
đạt vệ sinh ATTP

Cung cấp dinh dưỡng tốt

Có giá trị cảm quan tốt

Sử dụng ít phụ gia

Ít tổn thất về cảm quan và dinh dưỡng
do các quá trình xử lý.
2
Lịch sử phát triển


Kỹ thuật sử dụng áp suất cao là một công cụ hữu
ích cho chế biến thực phẩm thay vì xử lý nhiệt

Đặc biệt, các nhà khoa học về thịt ở Úc đã tiến hành
áp dụng áp suất cao kể từ đầu những năm 1970

Áp suất cao làm phá hủy các tế bào sinh dưỡng của
vi khuẩn và vô hoạt enzyme, nhưng không làm thay
đổi đặc điểm bề ngoài của sản phẩm và giữ lại một số
vitamins.
3
nh Ngh aĐị ĩ

Kỹ thuật sử dụng áp suất cao là phương pháp xử lý mẫu (thực
phẩm) dưới áp suất cao trong một môi trường truyền áp ổn
định.

Để tạo áp lực tác động từ mọi phía là như nhau, người ta sử
dụng môi trường truyền áp là chất lỏng nên các thuật ngữ sử
dụng cho phương pháp này là xử áp thực phẩm bằng áp suất
thủy tĩnh cao (High hydrostatic pressure
treatment/processing/technique) hoặc xử lý bằng áp suất thủy
tĩnh siêu cao (Ultra-high hydrostatic pressure treatment).
4
Cơ Sở Khoa Học

Dựa trên hai nguyên lý:

Nguyên lý pascal: áp suất phân bố nhanh và đồng nhất

trong môi trường truyền áp, không phụ thuộc vào kích
thước và hình dạng của mẫu cần xử lý.

Nguyên lý Le Chatelier – Braun: áp suất sẽ thúc đẩy
các phản ứng có sự giảm thể tích tự do (thể tích hoạt
hóa của phản ứng có giá trị âm).
5
Cơ chế tác dụng

Cơ chế tác động lên tế bào sinh dưỡng của vi sinh
vật:

Gây biến tính các protein

Tác dụng lên màng tế bào, làm thay đổi cấu
trúc của màng, gây ra sự rối loạn trao đổi chất
trong và ngoài tế bào.
6
Cơ chế tác động lên bào tử

Đối với bào tử vi sinh vật, áp suất cao tác động
theo cơ chế bao gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Bào tử dưới tác dụng của áp suất
cao sẽ được kích thích hoạt động và nảy mầm.

Giai đoạn 2: Sau khi nảy mầm, khả năng nhạy
cảm với áp suất tăng, bào tử sẽ bò áp suất cao
tiêu diệt.
7


Enzyme có bản chất protein, dưới tác dụng của áp
suất cao, các protein bò biến tính, gây vô hoạt các
enzyme.

Các enzyme có cấu trúc bậc 1 chỉ bò ảnh hưởng rất
ít từ áp suất cao (Hereman, 1993). Enzyme có cấu
trúc bậc 2 khá nhạy cảm với áp suất do liên kết chủ
yếu trong cấu trúc là liên kết hydro. Enzyme có cấu
trúc bậc 3 và bậc 4 thì bền vững hơn bậc 2 nhưng
cũng bò phá vỡ trong suốt quá trình xử lý.
Cơ chế tác động lên Enzyme
8
Ưu Điểm

Chất lượng cảm quan không thay đổi đáng kể so với trước
khi xử lý

Sự tổn thất dinh dưỡng không đáng kể, chất lượng tốt hơn
hẳn so với các phương pháp sử dụng nhiệt.

Môi trường truyền áp ổn định đảm bảo cho độ đồng nhất
của sản phẩm cao.

Hạn chế hiện tượng tái nhiễm vi sinh vật vào sản phẩm hoặc
hiện tượng nhiễm chéo
9

Nếu muốn ức chế hệ enzyme và vi sinh vật
trong mẫu thực phẩm đạt đến độ an toàn đòi

hỏi phải sử dụng một áp suất rất lớn.

Chi phí đầu tư rất lớn, thiết bị mắc tiền.

Phạm vi sử dụng: chỉ áp dụng cho một số
đối tượng thích hợp.

Cấu tạo thiết bị rất cồng kềnh

Thể thích buồng xử lý rất giới hạn, năng
suất thấp.
Nhược Điểm
10
Thiết Bị
11
•
Buồng áp
•
Hệ thống tạo áp suất
•
Bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ
•
Bộ phận nạp và tháo mẫu
Thiết Bị
12

Buồng áp thân hình trụ dày, chịu được áp suất cao. Buồng áp chia
làm ba loại
•
Monoblock (buồng một lớp): thép không rĩ, áp suất làm việc

400-600MPa, khả năng chịu áp không cao so với 2 loại buồng áp
khác.
•
Multilayer vessel (buồng nhiều lớp): vật liệu là thép không rỉ,
lắp ráp bằng cách lớp trong nguội được ép với lớp ngoài nóng,
khả năng chịu áp tăng.
•
Wire-wound vessel (buồng quấn dây): ứng dụng hầu hết ở qui
mô công nghiệp
Buồng Áp
13
Cấu tạo buồng áp dạng quấn dây
14
Hệ Thống Tạo Áp Suất

Môi trường truyền áp:

Nước cất : dung dịch nuớc và glycol, hệ nước-
propylene glycol (tỉ lệ 1:1 v/v), hệ nhũ tương dầu
thực vật 10% và nước, dung dịch nước và Mobil
Hydrasol 78,5%

Phương pháp thực hiện

Tăng áp trực tiếp

Tăng áp gián tiếp

Pham vi áp dụng: chỉ áp dụng cho mẫu lỏng, mẫu
lỏng cũng chính là môi trường truyền áp.

15
Tăng áp trực tiếp
•
Cách thực hiện: bơm mẫu vào
buồng áp, sử dung piston để nén
mẫu
•
Nguyên tắc: Tạo lực đẩy lên
piston thông qua môi trường
truyền áp
•
Ưu điểm: tốc độ tăng áp
nhanh
•
Nhược điểm:
Vấn đề ăn mòn dễ xảy ra
Vấn đề rò rĩ và bù áp
Phương pháp tăng áp suất trực tiếp.
16
Tăng áp gián tiếp

Cách thực hiện: nạp mẫu vào buồng
áp, bơm môi trường truyền áp vào thiết
bị và đuổi khí, sau đó sử dụng bộ phận
khuếch đại để tăng áp.

Nguyên tắc: bộ phận khuếch đại hoạt
động tương tự như trong phương pháp
tăng áp trực tiếp.


Ưu điểm:
Phạm vi áp dụng rộng hơn
Mẫu không tiếp xúc trực tiếp với thiết
bị nên vấn đề ăn mòn bị hạn chế.

Nhược điểm: yêu cầu bộ phận
khuếch đại phải nằm riêng
Phương pháp tăng áp suất gián tiếp.
17
Bộ Phận Hiệu Chỉnh Nhiệt

Hiệu chỉnh từ bên ngoài (external regulation)

Điện trở quấn quanh buồng áp

Vỏ áo xung quanh buồng áp

Hiệu chỉnh từ bên trong (internal regulation)

Thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị gia nhiệt

Hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường truyền áp

Thiết bị trao đổi nhiệt: đặt bên ngoài
18
Hệ thống
gián đoạn
Qui Trình

Vận Hành
Nạp mẫu Cho Nước vàobuồng cao áp Đóng buồng cao áp
Tăng áp suấtXã ápTháo mẫu
19
20
Sử dụng bơm áp suất thấp nạp mẫu vào buồng áp
tãng áp suất
Giữ áp
Xã ápTháo mẫu
Hệ thống trên dây chuyền in-line (mẫu lỏng)
Ảnh hưởng lên vi sinh vật
•
Số lượng vi sinh vật ban đầu
•
Thành phần vi sinh vật
•
Loại enzyme
•
Thời gian xử lý
•
pH của thực phẩm
•
Chất chống vi sinh vật
•
Nhiệt độ xử lý
21
Xử lý áp suất ở một số vi sinh vật, enzyme và hợp chất cao
phân tử (Thomas Ohlson, 2002)
Vi sinh vật
hoặc vật chất

Ví dụ
Áp suất
(MPa)
G (-) Pseudomonas, Samolnella, Yersinia 300
G (+) Micrococcus, Staphylococcus 600
Nấm men
Saccharomyces, Candida
400
Vi khuẩn sinh
bào tử
Bacillus, Clostridium
900
(90oC)
Enzyme
Peroxydase, cellulase, peptidase,
pectinmethylesterase
400-500
Polyphenoloxidase 700-1000
Protein Đông tụ 400
Tinh bột Hồ hoá 400-600
Polysaccharide Gel hoá 600
22
Một số ứng dụng của kỹ thuật áp suất cao, (Campden New technology bulletin, No
14)
Sản phẩm Nhà sản xuất Điều kiện xử lý
Mứt, trái cây dressing,
xốt, jelly
Meidi-ya company, Nhật
Bản
400MPa, 10-30

phút, 20oC
Nước ép nho Pokka corp., Nhật Bản
120-400MPa,
2-20 phút,
20oC + xử lý
nhiệt
Trái cây không lạnh
đông
Nishin oil Mill, Nhật Bản 50-200MPa
Thòt bò giần mềm
ciku Mutterham, Nhật
Bản
50-100MPa,
30-40 phút, 20oC
Trái lê tàu Avomex, Mỹ
700MPa, 600-800
L/h
Nước ép cam UltiFruit, Pháp 500MPa, 5-10 phút
23
Ảnh hưởng áp suất cao
lên sản phẩm thịt
•
Ảnh hưởng đến độ mềm thịt
•
Ảnh hưởng lên màu sắc của thịt
•
Ảnh hưởng lên mùi vị của thịt
•
Ảnh hưởng lên cấu trúc của thịt
•

Ảnh hưởng lên sự oxy hóa của thịt
•
Ảnh hưởng tính chất tạo gel và nhũ hóa
24
Ảnh hưởng áp suất cao
lên sản phẩm rau quả
•
Ảnh hưởng tới màu sắc
•
Ảnh hưởng tới mùi vị sản phẩm
•
Ảnh hưởng của áp suất cao lên cấu trúc
•
Ảnh hưởng của áp suất cao lên giá trị
dinh dưỡng
25