Tìm hiểu các phương pháp tiệt trùng sữa

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
…………..o0o…………..

TIỂU LUẬN
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Đề tài

TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP
TIỆT TRÙNG SỮA
GVHD:
LỚP:

LÊ THỊ HỒNG ÁNH
01DHTP2

TP. Hồ Chí Minh – 2013

MỤC LỤC


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

LỜI MỞ ĐẦU
Sữa là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, được sử dụng rộng rãi không chỉ
ở trong nước mà còn ở cả thế giới. Cũng chính vì giá trị dinh dưỡng cao mà sữa
tươi rất khó bảo quản. Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật,
ngành công nghiệp chế biến sữa ngày càng phát triển, cho ra đời nhiều phương
pháp bảo quản và chế biến sữa, trong đó phổ biến nhất là tiệt trùng sữa, chúng

vừa có ý nghĩa lớn trong bảo quản mà còn tăng giá trị cảm quan đáp ứng được thị
hiếu của người tiêu dùng.
Trong phạm vi bài tiểu luận này, chúng em sẽ trình bày những nội dung sau:
-

Cơ sở khoa học của quá trình tiệt trùng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình tiệt trùng.
Các biến đổi hoá lý của sữa trong quá trình tiệt trùng.
Các phương pháp tiệt trùng và thiết bi dùng trong tiệt trùng.

Trong quá trình làm tiểu luận, chắc chắn sẽ khó tránh khỏi sai sót. Chúng em
rất mong nhận được ý kiến đóng góp của cô để bài tiểu luận được hoàn chỉnh
hơn.
Nhóm xin chân thành cám ơn!
Các thành viên

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

2


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TIỆT TRÙNG SỮA
1.1. Tiệt trùng sữa

Kỹ thuật tiệt trùng sữa được ứng dụng trong công nghiệp đầu tiên ở Thụy Sĩ,
mãi đến 1899 ở Pháp mới sử dụng.
Mục đích của kỹ thuật này nhằm đảm bảo cho sữa bảo quản được lâu nhờ vào
tác động của nhiệt độ cao gây biến tính cấu trúc của VSV và bào tử nếu có. Để

thực hiện việc này, thông thường sử dụng nhiệt để đung nóng sản phẩm đến
khoản 1150C trong 15-20s.
Ở nhiệt độ cao sẽ gây ra sự thay đổi sâu sắc về cấu trúc của sữa, cân bằng về
protein và muối khoáng bị đảo lộn và đáng kể là sự phá hủy cấu trúc của các
vitamin cũng như sự hình thành màng chất béo ở phần trên cùng của dụng cụ
chứa sữa, tuy màng chất béo này có thể bị mất đi trong quá trình vận chuyển. Do
vậy, trong công nghiệp chế biến sữa cần thiết phải đồng nhất hóa trong quy trình,
đặc biệt là trước khi cho sữa vào bao bì.
Để tránh được sự ô nhiễm VSV cần tuân thủ nghiêm những yêu cầu trong qui
trình chế biến và sản phẩm được bảo quản trong bao bì hoàn toàn kín.
1.2. Cơ sở khoa học

Gọi N0 là số tế bào VSV có trong mẫu trước khi tiệt trùng. N là số tế bào
VSV còn sống sót sau thời gian xử lý nhiệt t. Ta có:

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

3


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

N = N0.e-kt
Với k là hằng số phá hủy. Giá trị k tùy thuộc vào loài VSV có trong mẫu
đang khảo sát, phương pháp và chế độ tiệt trùng đang sử dụng.
Theo lý thuyết, số tế bào còn sống sót trong mẫu sẽ bằng 0 khi thời gian xử lý
nhiệt tăng đến +∞. Nghĩa là mức độ vô trùng tuyệt đối của mẫu sẽ không đạt
được trong thực tế sản xuất.
Theo Leclerc H và cộng sự (1994), trong công nghiệp thực phẩm người ta
thường chọn số tế bào dự kiến sống sót trong mẫu sau tiệt trùng không được lớn

hơn 10-3. Và tùy vào số lượng VSV ban đầu, tùy quy mô sản xuất, các nhà công
nghệ sẽ chọn thời gian xử lý nhiệt thích hợp.
Để rút ngắn thời gian xử lý nhiệt và vẫn đảm bảo mức độ an toàn vi sinh
cho thực phẩm, các nhà công nghệ đặt ra các chỉ tiêu nghiêm ngặt cho Nguyên
liệu đầu vào và đảm bảo các điều kiện vệ sinh trong sản xuất để khống chế giá trị
N0.
Quá trình thường gồm 3 giai đoạn:
-

Gia nhiệt sữa từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ cần tiệt trùng.
Giữ nhiệt độ cần thiết trong khoảng thời gian xác định.
Làm nguội sản phẩm về giá trị nhiệt độ thích hợp để bảo quản hoặc
đóng gói sản phẩm.

1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tiệt trùng
 Hệ vi sinh vật

Số lượng tế bào VSV trong thực sẽ có ảnh hưởng đến việc chọn giá trị nhiệt
độ và thời gian xử lý nhiệt. Nếu hàm lượng VSV trong mẫu càng nhiều, để đạt
được một mức độ vô trùng công nghiệp theo quy định, chế độ xử lý nhiệt phải
nghiêm ngặt với nhiệt độ cao hơn và thời gian dài hơn. Như vậy, việc hạn chế số
lượng VSV ban đầu trong mẫu trước khi tiệt trùng là rất cần thiết thông qua việc
tuân thủ chặt chẽ các quy định trong sản xuất và vệ sinh công nghiệp. Hiện nay,
nhiều nhà máy sản xuất thực phẩm đã ứng dụng các quy phạm thực hành sản
xuất tốt GMP hoặc hệ thông quản lý HACCP nên đã khống chế được hàm lượng
VSV trong thực phẩm luôn luôn ở mức độ thấp trước khi đưa mẫu vào tiệt trùng.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

4

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Thành phần các loài VSV có mặt trong thực phẩm cũng là một vấn đề cần lưu
ý trong quá trình tiệt trùng. Để tiêu diệt các VSV chịu nhiệt như Bacillus,
Clotridium…nhiệt độ xử lý phải lớn hơn 800C mới đạt hiệu quả cao. Một số vi
khuẩn có thể tồn tại trong thực phẩm dưới dạng bào tử nên để tiêu diệt chúng,
nhiệt độ xử lý nhiệt phải tăng cao hơn nữa.
 Thành phần hóa học

Việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian tiệt trùng phụ thuộc vào giá trị pH của sản
phẩm. Do pH ảnh hưởng đến hoạt độ của enzyme nên giá trị pH đóng vai trò kích
thích hoặc kiềm hãm sự sinh trưởng, thậm chí có thể tiêu diệt một số VSV có
trong thực phẩm.
Các hợp chất hóa học trong thực phẩm có hệ số dẫn nhiệt khác nhau. Do đó
khi tiến hành tiệt trùng các sản phẩm có hàm lượng chất béo cao, chúng ta cần
tăng giá trị nhiệt độ và thời gian xử lý. Các chất khí trong sữa cũng làm giảm hệ
số truyền nhiệt, do đó sữa phải được bài khí trước khi tiệt trùng
 Các tính chất vật lý

Quá trình truyền nhiệt phụ thuộc vào trạng thái vật lý của mẫu khảo sát. Đối
với những thực phẩm dạng lỏng, trong quá trình xử lý nhiệt sẽ xuất hiện các dòng
đối lưu trong mẫu, từ đó quá trình truyền nhiệt sẽ nhanh và đạt hiệu quả cao hơn.
Một số chỉ tiêu vật lý khác như hàm lượng chất khô, độ nhớt của thực phẩm
cũng ảnh hưởng ít nhiều đến hiệu quả của quá trình tiệt trùng.
 Phương pháp và thiết bị tiệt trùng

Khi tiến hành tiệt trùng thực phẩm trong bao bì, các vấn đề như hình dạng,
kích thước, vật liệu bao bì sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hệ số truyền nhiệt. Trong

công nghệ chế biến sữa, người ta thường sử dụng bao bì thủy tinh hoặc bao bì
plastic. Chúng có hệ số truyền nhiệt thấp hơn rất nhiều so với bao bì kim loại.
Thể tích bao bì thường sử dụng dao động từ 200ml đến 1l. Theo lý thuyết, thể
tích bao bì càng nhỏ thì quá trình truyền nhiệt trong sản phẩm càng nhanh, chỉ
cần một thời gian gia nhiệt ngắn là sản phẩm có thể đạt mức độ đồng nhất về
nhiệt độ.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

5


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Hiện nay, nhiều thiết bị tiệt trùng được thiết kế với bộ phận khuấy trộn sản
phẩm trong suốt quá trình xử lý nhiệt. Điều đó sẽ làm xuất hiện các dòng đối lưu
và làm tăng hệ số truyền nhiệt cũng như mức độ đồng nhất sản phẩm.
 Chế độ tiệt trùng

Việc chọn lựa chế độ tiệt trùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
Hệ vi sinh vật ban đầu trong mẫu
Thành phần và tính chất của mẫu
Phương pháp xử lý nhiệt bên trong hay bên ngoài bao bì
Các chỉ tiêu sản phẩm sau khi xử lý…
1.4. Các biến đổi hóa lý trong quá trình tiệt trùng
 Biến đổi của chất béo:
-

Các trygliceride thường ít bị thay đổi bởi tác động của các phương pháp gia
nhiệt thông thường. Ở nhiệt độ rất cao mới có thể xuất hiện các thay đổi về thành

phần như tạo ra một vài loại acid không no mạch ngắn hoặc tạo ra đồng phân của
acid béo.
Ngược lại, cấu trúc hoá lý của các tiểu cầu béo cũng chịu ảnh hưởng đáng kể
của sự đun nóng trên 650C, protein của màng bị biến tính và tất cả các glyceride
đều trở thành dạng lỏng. Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng
cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt của các cầu béo. Tuy nhiên, khi sữa
chịu tác động của nhiệt độ cao trong thời gian ngắn như tiệt trùng UHT thì sự kết
dính không rõ rệt.
 Biến đổi của protein

Casein không bị biến đổi đáng kể khi tiệt trùng sữa. Casein chỉ bị kết tủa khi
gia nhiệt đến 1500C trong vài phút.
Khi tiệt trùng UHT, các whey protein bị biến tính và kết tủa ở một mức độ
nhất định trong sữa tươi. Sự biến tính này còn phụ thuộc vào phương pháp tiệt
trùng trực tiếp hay gián tiếp.
Loại sữa

Whey protein
(mg/100g)

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

Tổn thất lysine
(%)

Lactulose
(mg/ml)

6

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Sữa tiệt trùng trực tiếp
Sữa tiệt trùng gián tiếp
Sữa tiệt trùng trong
hộp

38,8
27,6
21,9

0-4,3
1,7-6,5
3,3-13

0,3
0,3
2,9

Ngoài ra tiệt trùng nhiệt độ cao làm biến đổi cấu trúc của các protein . Các
nhóm –SH trong các acid amin chứa lưu huỳnh như cystin, cysteine bị lộ ra, các
hợp chất chứa lưu huỳnh như H2S được giải phóng tạo ra mùi nấu cho sữa. Đây
là mùi đặc trưng cho sữa thanh trùng ở nhiệt độ cao và sữa tiệt trùng.
Mặt khác khi các nhóm –SH bị lộ ra, - lactoglobulin có thể tạo ra các liên kết
ngang với bang cầu nối sulphur dẫn đến để có sự kết tủa đạm sữa trong thời gian
bảo quản.
 Biến đổi của enzyme

Tất cả các enyme có thể bị vô hiệu khi tiệt trùng, nhưng từng lại enzyme

riêng biệt lại bị vô hiệu ở các dãy nhiệt độ khác nhau. ở phương pháp tiệt trùng
UHT toàn bộ các enzyme bị tiêu diệt.


Biến đổi của lactose

Ở nhiệt độ trên 100 0c xảy ra sự biến màu do sự xuất hiện của các melanoid
tạo thành khi các axit amin của sữa tác dụng với lactose ( phản ứng maillard).
Ngoài ra khi ở nhiệt độ cao, lactose bị phân giải một phần tạo thành các
axitlactic, axit formic… mà kết quả làm tăng độ chua của sữa lên 1 đến 2 0T.
Các biến đổi của lactose còn làm mất 1 số axit amin cần thiết( đặc biệt là
thlysine) do tham gia vào phức chất lactose-protein, mà phức chất này không có
1 loại enzyme tiêu hoá nào có thể phân tách ra đuợc.
 Biến đổi của muối khoáng

Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa. Các muối hoà tan
của axit phosphoric và axit limonic chuyển thành không hoà tan. Quá trình này

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

7


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

tạo thành axit photphoric làm tách 1 phần casein ra khỏi phức canxi photphat
caseinate. Sự giảm ion canxi kéo theo trạng thái keo của casein cũng giảm sự bền
vững.
Ngoài ra các muối sữa kết tủa khi tiệt trùng cùng với sự kết tủa của albumin
và globulin sẽ dẫn đến sự đọng cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt, làm giảm khả năng

truyền nhiệt, gây khó khăn trong vệ sinh thiết bị.


Biến đổi cuả vitamin:

Các vitamin hoà tan trong chất béo ít bị biến đổi. Nhưng các vitamin hoà tan
trong nước: B1, B2, B12… lại rất nhạy cảm với nhiệt.
Loại vitamin
Vitamin B1
Vitamin B2
Vitamin C
Pholic acid

Tiệt trùng hộp 115oC/30
Tiệt
phút
1400C/4s
35%
10%
90%
<10%
50%
10%
50%
15%

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

trùng

8

UHT


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỆT TRÙNG SỮA
CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỆT TRÙNG

TIỆT TRÙNG TRONG BAO BÌ

GIÁN ĐOẠN

2.1.

LIÊN TỤC

TIỆT TRÙNG NGOÀI BAO BÌ (UHT)

TRỰC TIẾP

GIÁN TIẾP

Phương pháp tiệt trùng trong bao bì
Trong phương pháp này, sữa sẽ được rót vào trong bao bì và đóng nắp.

Tiếp theo, chúng sẽ được đưa vào trong các thiết bị tiệt trùng.
2.1.1. Phương pháp tiệt trùng gián đoạn bằng hơi và nước nóng (retort)
Phương pháp này sử dụng kết hợp nước nóng và hơi ở áp suất khoảng 5-6 bar

để gia nhiệt. Và nhiệt độ làm việc tối đa là 1500C.
Thiết bị tiệt trùng theo phương pháp này có cấu tạo đơn giản gồm hình trụ
đứng hoặc hình hộp chữ nhật với các đường ống dẫn nước nóng và nước lạnh (để
gia nhiệt và làm nguội); chai sữa được đặt vào két, dùng hệ thống ròng rọc để đặt
và tháo két vào ra thiết bị.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH
Hình 2.1.1. Thiết bị tiệt trùng hơi – nước (retort)

9


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Gồm có 2 loại: thiết bị không lắc đảo (Static retort) và thiết bị có lắc đảo
(Rotary retort)

Lắc đảo

Không lắc đảo

 Ưu, nhược điểm

STATIC RETORT

ROTARY RETORT
Ưu điểm
Không phụ thuộc vào hình dạng, kích Do có sự lắc đảo nên gia tăng sự
thước của bao bì.
chuyển động của thực phẩm bên

Thích hợp với nhiều loại tác nhân gia trong hộp à gia nhiệt đồng đều hơn.
nhiệt.
 Tăng tốc độ truyền nhiệt.
Nhược điểm
Gia nhiệt không đồng đều, tốc độ
Phụ thuộc kích thước, khối lượng sản
truyền nhiệt kém và tốn nhiều năng
phẩm, bao bì.
lượng hơn.
Ngoài ra, người ta còn phân loại các thiết bị tiệt trùng gián đoạn theo tác
nhân gia nhiệt và cách gia nhiệt như:
- Dùng hơi nước bão hòa.
- Ngâm trong nước nóng.
- Phun nước nóng.
- Dùng hỗn hợp không khí – hơi bão hòa
2.1.2. Phương pháp tiệt trùng liên tục bằng hơi và nước nóng
a. Tiệt trùng thủy lực (Hydrostatic steriliser)

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

10


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Thiết bị này xuất hiện lần đầu tiên ở châu Âu từ những năm 1936, kết hợp
hiệu quả tác nhân hơi nước và nước nóng để tiêu diệt VSV và ức chế enzyme.
 Cấu tạo: Thiết bị này gồm 3 vùng: gia nhiệt, tiệt trùng và làm nguội.

Hình 2.1.2-A:Thiết bị tiệt trùng thủy lực

 Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống băng tải của thiết bị sẽ đưa sữa đi từ vùng gia nhiệt, qua vùng
tiệt trùng, đến vùng làm nguội ra khỏi thiết bị. Thời gian lưu một sản phẩm trong
thiết bị trung bình là 1 giờ. Vùng tiệt trùng có nhiệt độ khoảng 115-125 0C và thời
gian gian sữa đi qua vùng này từ 20-30 phút.
Năng suất hoạt động của thiết bị loại nhỏ: 2000 sản phẩm/giờ (bao bì dung
tích 0,5l); loại lớn: 16000 sản phẩm/giờ (bao bì dung tích 1l). Cả 2 loại bao bì
thủy tinh và nhựa đều có thể sử dụng được.
Bộ phận chính của thiết bị là 5 bánh xe được nối kết với nhau bằng một hệ
thống băng tải dạng ống lưới. Người ta sẽ nạp bao bì (chai thủy tinh đã được rót

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

11


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

sản phẩm) vào bên trong các ống lưới của băng tải này. Bên trong thiết bị có ba
khoang liên thông với nhau. Nhờ vào kết cấu đặc biệt như hình vẽ nên người ta
có thể tạo ra những vùng nhiệt độ khác nhau bên trong thiết bị để gia nhiệt, giữ
nhiệt và làm nguội sản phẩm.các nhà sản xuất sẽ thay đổi chiều cao cột nước
thủy lực để hiệu chỉnh nhiệt độ tại các vùng khác nhau ở bên trong thiết bị. Trước
khi ra khỏi thiết bị, sản phẩm sẽ được làm nguội hoàn toàn trong bể nước lạnh
được đặt ở bên dưới. Thiết bị này có tính cơ giới hóa và tự động hóa cao, thích
hợp với nhà máy có năng suất lớn.
 Ưu, nhược điểm của thiết bị
• Ưu điểm:
- Hạn chế sự thay đổi đột ngột về áp suất và nhiệt độ cho thực phẩm trong quá

-

trình tiệt trùng.
Có thể sử dụng cho nhiều loại bao bì với kích thước và kiều dáng khác nhau.
Quá trình tiệt trùng được điều khiển với mức độ tự động hóa cao, các thông số

-

kỹ thuật của quá trình được kiểm tra dễ dàng chính xác.
Sử dụng hiệu quả cả hai tác nhân là nước nóng và hơi để tiêu diệt VSV và ức chế

-

enzyme.
- Ít chiếm diện tích nhà xưởng.
- Công suất thiết bị lớn, 60 – 1000 chai sữa/phút.
• Nhược điểm:
Chiều cao lớn (có thể đến 20m) gây khó khăn trong quá trình vận chuyển thiết bị.
Hoạt động liên tục với nhiều sản phẩm trên băng chuyền nên nếu xảy ra sự cố ở
một công đoạn sản xuất nào đó trước quá trình tiệt trùng sẽ làm gián đoạn hoạt
động của thiết bị.
- Giá thành cao, chỉ thích hợp cho nhà máy công suất lớn.
b. Tiệt trùng Hydrolock (Hydrostatic sterilizer)
Thiết bị này xuất hiện lần đầu tiên năm 1996, có dạng hình trụ, nằm
ngang, làm bằng vật liệu chịu áp suất và nhiệt độ. Sử dụng hơi để gia nhiệt và

nước lạnh đề làm nguội.
 Cấu tạo: Thiết bị dạng hình trụ, có 2 khoang: khoang gia nhiệt và khoang giữ
nhiệt nằm phía trên (tác nhân gia nhiệt là hơi nước) và khoang làm nguội nằm
bên dưới (tác nhân làm nguội là nước). Hai khoang này ngăn cách bởi một vài

tấm cách nhiệt và được thông với nhau tại vài vị trí để băng chuyền đưa sản

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

12


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

phẩm từ khoang gia nhiệt giữ nhiệt và khoang làm nguội. Băng chuyền dạng ống
lưới, sp được đặt bên trong các ống lưới của băng chuyền

1- Băng chuyền mang các hộp sản phẩm
2- Van xoay chuyên chở lon hay chai vào và ra khỏi buồng chân không
3 – Khu vực tiệt trùng
4- Quạt cho hỗn hợp hơi – không khí

Hình 2.1.2-B: Thiết bị tiệt trùng Hydrolock

5- Vùng làm nguội
6- Làm mát bằng không khí
 Nguyên lý hoạt động:
Sữa sẽ được gia nhiệt và đưa vào vùng tiệt trùng rồi qua những vùng làm
nguội trước khi ra khỏi thiết bị. Thời gian lưu của sản phẩm trong thiết bị khoảng
30-35 phút. Vùng tiệt trùng có nhiệt độ 132-1400C với thời gian lưu sản phẩm
10-12 phút.
Thiết bị có thể sự dụng cho cả hai loại bao bì thủy tinh và nhựa. Năng suất
hoạt động của thiết bị có thể lên đến 12000 sản phẩm/giờ.
 Ưu điểm của thiết bị
- Sự trao đổi nhiệt bằng cách tăng vận tốc quay và tiệt trùng trong

thời gian ngắn. Chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn.
- Quá trình lien tục sẽ tạo được sản phẩm có chất lượng cao và ổn
định, giảm giá thành.
- Dễ vận hành do có thể điều khiển 3 thông số kỹ thuật là áp suất,
nhiệt độ tiệt trùng và nhiệt độ làm nguội một cách độc lập. - Dễ bảo trì vì các bộ

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

13


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

phận được làm bằng thép không rỉ và được gá lên khung có thể tháo lắp khỏi các
ống chịu lực.
- Dễ lắp đặt thiết bị hydrolock không yêu cầu đặc biệt nào
2.2.

Phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì (UHT- Ultra high-temperature)

UHT (Ultra high-temperature) là phương pháp tiệt trùng trước khi ta đóng gói
sản phẩm,sau đó sữa sẽ được rót vào trong bao bì đã được vô trùng trước trong
điều kiện khí quyển vô trùng.Sữa được sản xuất theo cách này nhiệt độ có thể
vượt quá 1350C,thời gian giữ nhiệt được rút ngắn lại (2-5s) và dòng sản phẩm
được hoạt động liên tục.
Phương pháp tiệt trùng UHT gồm có hai phương pháp chính:phương pháp gia
nhiệt trực tiếp và gia nhiệt gián tiếp.
2.2.1. Phương pháp gia nhiệt trực tiếp
Sản phẩm sẽ được gia nhiệt bằng cách tiếp xúc trực tiếp với hơi nước vô
trùng. Ưu điểm của phương pháp này là sản phẩm sẽ đạt được nhiệt độ cao trong

thời gian ngắn. Và đối với ột sản phẩm nhạy cảm như sữa thì điều này ít làm biến
đổi chất lượng của sản phẩm. Có thể gia nhiệt trực tiếp bằng hai phương pháp:


Sử dụng vòi phun hơi nước để đưa hơi nước áp suất cao vào chất lỏng đã được
gia nhiệt trước để nhiệt độ sản phẩm tăng lên một cách nhanh chóng.Sau giai
đoạn giữ nhiệt,sản phẩm sẽ được làm lạnh nhanh trong chân không để loại bỏ
nước tương đương với lượng hơi nước đã sử dụng.Với phương pháp này, sản
phẩm được gia nhiệt và làm lạnh nhanh và loại được hơi nước.Tuy nhiên,phương
pháp này chỉ phù hợp với một số sản phẩm.Vì phương pháp này tiêu hao năng
lượng khá lớn,mặt khác sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với thiết bị ở nhiệt độ cao sẽ

ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm.
 Dòng sản phẩm sẽ được bơm vào buồng chứa hơi nước áp suất cao bằng vòi.
Điểm nổi bật của hệ thống này là lượng hơi nước lớn còn thể tích dòng sản phẩm
nhỏ được phân bố trên một diện tích bề mặt lớn của sản phẩm.Nhiệt độ sản phẩm
được kiểm soát chính xác thông qua áp suất.Bên cạnh đó, giai đoạn giữ nhiệt sẽ
được thực hiện bằng việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng hoặc
dạng ống.Tiếp theo sản phẩm sẽ được làm lạnh nhanh trong buồng chân
GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

14


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

không.Ưu điểm của phương pháp này là sản phẩm được gia nhiệt và làm lạnh
nhanh chóng,quá trình trao đổi nhiệt xảy ra đồng đều trong dòng sản phẩm,thích
hợp cho cả sản phẩm có độ nhớt thấp và cao.
Người ta sử dụng hơi nước phối trộn với sữa cần tiệt trùng để gia nhiệt.

Có 2 dạng thiệt bị phối trộn:
+ Thiết bị phối trộn dạng ống với đầu phun hơi (injector): thiết bị dạng
ống, nằm ngang, cửa vào cho sữa ở phía dưới thân thụ, cửa vào cho hơi ở phía
trên. Hỗn hợp sữa – hơi sau khi phối trộn sẽ được đẩy qua thiết bị giữ nhiệt đến
khi đủ thời gian tiệt trùng.

HƠI

+ Thiết bị phối trộn dạng hình trụ đứng: Thiết bị dạng trụ đứng, đáy
hình nón, hạt mịn. Hơi được nén vào thiết bị gần phía đáy. Khi đó hỗn hợp sữa –
SỮA
hơi được trộn đều và đi ra ngoài ở đáy thiết bị, để đi vào thiết bị giữ nhiệt.
SỮA
Hình 2.2.1-A: Thiết bị phối trộn dạng ống
hơi
HƠI

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH
Hình 2.2.1-B: Thiết bị phối trộn với hình trụ đứng

15


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

2.2.2. Phương pháp gia nhiệt gián tiếp
Với phương pháp này, thiết bị gia nhiệt và sản phẩm không tiếp xúc trực
tiếp với nhau, cách nhau bởi các thiết bị tiếp xúc bề mặt. Có nhiều kiểu trao đổi
nhiệt được áp dụng : thiết bị dạng bản mỏng, dạng ống.
Thiết bị trao đổi dạng bảng mỏng

Bộ phận chính của thiết bị là những bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng
•

-

được làm bằng thép không gỉ, có bốn lỗ ở bốn góc và hệ thống rảnh trên bề mặt
để tạo sự chảy rối và tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt.

-

Khi ghép các tấm bảng mỏng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình
thành nên những hệ thống đường vào và ra cho sản phẩm và chất tải nhiệt. Để
tăng hiệu quả quá trình truyền nhiệt, người
t acho sản phẩm và tác nhân truyền nhiệt đi
ngược chiều.
- Ưu điểm:
+ Đảm bảo được hệ số truyền nhiệt
cao với hệ số kháng thủy lực thấp.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

16


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

+ Làm việc đáng tin cậy, không bị rò rỉ, kết hợp hài hòa hai yếu tố lắp đặt
và bảo dưỡng.
+ Việc chuẩn hóa các chi tiết cho phép áp dụng rộng rãi loại thiết bị này ở

-

các áp suất và nhiệt độ khác nhau.
+ Diện tích bề mặt tiếp xúc lớn => hiệu quả truyền nhiệt cao.
- Nhược điểm: khó khăn trong việc duy trì được áp suất cao
• Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
Thiết bị gồm 1 ống (monotube): ống này sẽ đặt lồng vào trong ống trụ bên ngoài,
cùng trục. Sữa sẽ di chuyển theo ống bên trong, còn chất tải nhiệt theo ống bên
ngoài
1 - Phần đầu ống
2 – Các vòng nối
3 – Chốt trục

Hình 2.2.2.- B: Thiết bị gồm 1 ống
-

Thiết bị gồm nhiều ống (multitubes): các ống hình trụ được bố trí thành một
chùm ống song song có cùng đường kính và được đặt trong một ống hình trụ lớn.
Mẫu được bơm vào bên trong chùm ống nhỏ, nước nóng sẽ đi vào khoảng không
gian được tạo bởi bề mặt ngoài của các ống hình trụ nhỏ và bề mặt ống hình trụ
lớn. Sau khi tiệt trùng, sữa sẽ được làm lạnh về 4 0C. Lúc đó bên ngoài thay vì
nước nóng như trong quá trình tiệt trùng thì sử dụng nước lạnh để làm lạnh.
Để tạo dòng chảy rối và tăng hiệu quả truyền nhiệt, các ống trụ nhỏ có thể
được thiết kế dạng xoắn, sản phẩm và chất tải nhiệt cũng luôn được bố trí đi
chuyển ngược chiều.

1 – Ống chứa sản phẩm bên
trong, bên ngoài là chất tải
nhiệt
GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

2 – Vòng nối đôi

17


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

-

Hình 2.2.2 –C: Thiết bị gồm nhiều ống
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có bộ phận khuấy trộn cơ học: nó gồm 2 ống trụ
cùng trục nhưng kích thước khác nhau và được đặt lồng vào nhau. Tại trục chung
là rotor và thanh khuấy có gắn một số thanh chắn theo phương thẳng đứng. Thiết
bị này dùng để gia nhiệt và làm nguội thực phẩm có độ nhớt cao, thực phẩm dạng
huyền phù với kích thước hạt pha phân tán lớn.

1 - Ống trụ nhỏ
2 – Rotor
3 – Cánh khuấy

Dòng sản phẩm
Tác nhân nhiệt
Hình 2.2.2-D: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có bộ phận khuấy trộn cơ học
SO SÁNH GIỮA THIẾT BỊ GIA NHIỆT TRỰC TIẾP VÀ GIA NHIỆT
GIÁN TIẾP:

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

18

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Gia nhiệt trực tiếp

Gia nhiệt gián tiếp

Ưu điểm
- Gia nhiệt và làm nguội nhanh, sản
- Có thể điều khiển nhiệt độ của thực
phẩm ít bị biến đổi, hư hỏng về mặt
phẩm khi gia nhiệt.
cảm quan trong suốt quá trình gia
- Có thể áp dụng cho các sản phẩm có
nhiệt.
độ nhớt cao mà không làm cháy sản
- Sản phẩm không bị hư hỏng do
phẩm.
nhiệt độ cao trong quá trình gia nhiệt. - Tiết kiệm năng lượng (sử dụng các
- Tiết kiệm năng lượng (ít tổn thất
sản phẩm đã tiệt trùng xong để gia
hơi).
nhiệt cho các sản phẩm chưa tiệt trùng
và cũng để làm nguội sản phẩm sau
tiệt trùng).
Nhược điểm
- Do gia nhiệt bằng một lượng lớn hơi - Sản phẩm có thể bị biến đổi chút ít.
nước nên cần phải cô đặc, hệ thống
gia nhiệt trực tiếp khó điều khiển hơn.
- Nước thêm vào (được ngưng tụ từ

hơi nước gia nhiệt) làm tăng thể tích
khoảng 1% khi tăng thêm 10oF so với
nhiệt độ sản phẩm ban đầu khi đưa
vào thiết bị gia nhiệt.
- Hơi gia nhiệt trực tiếp phải đảm bảo
đạt độ vệ sinh sử dụng trong thực
phẩm. Do đó cần kiểm tra kĩ hơi gia
nhiệt trước khi đưa vào gia nhiệt.
Thiết bị giữ nhiệt và làm nguội
Quá trình tiệt trùng bao gồm ba gia đoạn gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội.
Sau khi gia nhiệt đén nhiệt độ quy định sữa sẽ được đưa vào thiết bọ giữ nhiệt để
duy trì nhiệt độ đó trong khoảng thời gian cần thiết. Nếu thời gian kéo dài, người
ta dùng thiết bị dạng ống xoắn bố trí quanh thành của một thiết bị hình trụ đứng.
Nếu thời gia giữ nhiệt ngắn, thiết bị có dạng ống zing-zag.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

19


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Thiết bị giữ nhiệt dạng ống xoắn

Thiết bị giữ nhiệt dạng ống zig-zag

Việc phối trộn hơi vào sữa sẽ làm tăng thể tích và giảm nồng độ thành phần
trong sữa. Để tranh hiện tượng này, người ta tiếng hành lamg nguội sơ bộ hỗn
hợp sữa hơi bằng thiết bị chân không. Thiết bị này có dạng hình trụ đứng và
được nối với bơm chân không để tạo áp suất chân không trong thiết bị. Khi đó,

một phần hơi trong hỗn hợp sẽ được thoát ra ngoài qua hệ thống chân không và
nhiệt độ sẽ nhanh chóng giảm xuống. Người ta tính toán thời gian lưu của hỗn
hợp trong thiết bị và áp suất chân không cần duy trì sao cho lượng hơi bay đi
đúng bằng lượng hơi đã dùng phối trộn. Như vậy thể tích sản phẩm trước và sau
quá trình xử lý nhiệt là tương đương nhau.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

20


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

KẾT LUẬN
Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, chứa đầy đủ các nhóm chất cần
thiết cho cơ thể như protein, lipit, đường, vitamin và các khoáng chất, vì thế sữa
là môi trường thích hợp cho các vi sinh vật phát triển. Thanh trùng, tiệt trùng là
một trong những công đoạn để chế biến và bảo quản sữa, giúp kéo dài thời gian
bảo quản.
Việc lựa chọn chế độ tiệt trùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: hệ vi sinh vật ban
đầu có trong mẫu, thành phần và tính chất của mẫu, phương pháp xử lý nhiệt
thực phẩm, ưu nhược điểm của mỗi phương pháp tiệt trùng mà lựa chọn phương
pháp tiệt trùng thích hợp.
Khi tiến hành tiệt trùng sản phẩm trong bao bì, các vấn đề như hình dạng,
kích thước, vật liệu bao bì sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hệ số truyền nhiệt.
Hiện nay nhiều thiết bị tiệt trùng được thiết kế với bộ phận đảo trộn sản phẩm
trong quá trình sử lý nhiệt nhằm làm xuất hiện các dòng đối lưu, cải thiện hệ số
truyền nhiệt cũng như mức độ đồng nhất của sản phẩm sau tiệt trùng
Đối với nhóm phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì, người ta sẽ thiết kế các
thiết bị truyền nhiệt sao cho làm xuất hiện các dòng chảy rối nhằm mục đích giúp

cho quá trình truyền nhiệt diễn ra nhanh và hiệu quả hơn.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

21


CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lâm Xuân Thanh, Giáo trình công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa,
Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật, 2003.
[2] Lê Thị Liên Thanh (chủ biên), Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ
sữa, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật, 2002.
[3] Lê Thị Hồng Ánh, Giáo trình công nghệ chế biến sữa, Đại học Công nghiệp
thực phẩm, TP.HCM, 2011.
[4] Tetra Park, Dairy processing handbook, 2011.

GVHD: LÊ THỊ HỒNG ÁNH

22