XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG số xử LÝ NHIỆT trong đồ hộp

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐỒ HỘP
ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ XỬ LÝ NHIỆT

GVHD: Nguyễn Thị Thanh Bình
Lớp HP: 210505405

TP. HCM 05/2015


DANH SÁCH NHÓM THỰC HIỆN

Họ và Tên

Mã số sinh viên

Hà Duy Đại

12063621

Nguyễn Thị Định

12001735

Lê Xuân Tiến

12015411

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ hộp thực phẩm đang ngày càng phát triển. Để đưa đến tay người tiêu dùng những
sản phẩm an toàn đòi hỏi sự kiểm soát chặt che của nhà sản xuất, đặc biệt trong khâu
xử lí nhiệt. Xử lí nhiệt đóng vai trò then chốt đối với chất lượng đồ hộp thực phẩm,
trong đó gồm 2 quá trình là Phân bố nhiệt và Xâm nhập nhiệt.
Trong bài báo cáo này chúng tôi trình bày cụ thể thí nghiệm về 2 quá trình trên. Thí
nghiệm được xây dựng trong bối cảnh như trong điều kiện sản xuất thương mại, nhằm
đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lí nhiệt. Trong bài chúng
tôi trình bày một cách đầy đủ và chi tiết các yếu ảnh hưởng.
Chúng tôi cũng xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Thanh Bình đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ
chúng tôi hoàn thành tốt bài báo cáo này. Bài báo cáo dù cẩn thận đến đâu cũng không
tránh khỏi sai sót, mong cô tiếp tục cho ý kiến để chúng tôi được hoàn thiện hơn


MỤC LỤC


Công nghệ sản xuất đồ hộp

I. Giới thiệu
- Trong công nghệ sản xuất đồ hộp, xử lí nhiệt là giai đoạn tiên quyết nhằm kéo dài
thời gian bảo quản của sản phẩm. Nghiên cứu về phân bố nhiệt nhằm xác định những
biến đổi của thực phẩm trong quá trình gia nhiệt và làm lạnh. Quá trình này được thực
hiện khi công ty sản xuất đồ hộp muốn đưa ra một sản phẩm đồ hộp mới, một loại bao
bì mới, hay thiết bị xử lí nhiệt mới… Để đưa vào sản xuất đại trà, trước hết chúng ta
phải tiến hành thử nghiệm.
- Nghiên cứu được thiết lập môi trường xử lí nhiệt như trong thực tế sản xuất, sử
dụng thiết bị tiệt trùng và các thiết bị chế biến khác. Các yếu tố khác cũng được thiết

lập như số lượng hộp, số lượng giỏ, thực phẩm trong giỏ, nhiệt độ…Trong suốt thí
nghiệm, nhiệt độ của sản phẩm cũng như thiết bị được đo đạc và ghi lại một cách cẩn
thận và liên tục trong thời gian khá ngắn.
- Những dữ liệu này dùng để tính toán trong quá trình thanh/tiệt trùng, cũng là những
thông số phân bố nhiệt được sử dụng trong các công thức ở chương 11. Nghiên cứu
phân bố nhiệt được điều khiển một cách cẩn thận để làm cơ sở cho các trường hợp xấu
nhất làm chậm quá trình gia nhiệt.
II. Nghiên cứu sự phân bố nhiệt
- Nghiên cứu phân bố nhiệt là công việc mất nhiều thời gian và rất khó để thực hiện
đúng. Nó đòi hỏi người thực hiện phải có sự hiểu biết về các thiết bị gia nhiệt, thiết bị
đo nhiệt và phương pháp mà các dòng hơi di chuyển.
- Bài nghiên cứu nhằm mục đích:
•
•
•

Kiểm soát quá trình thông hơi
Xác định vị trí thấp nhiệt
Đánh giá hiệu quả phân bố nhiệt khi thay đổi thiết bị hoặc sản phẩm

- Vị trí thấp nhiệt thường là tạm thời, chúng xuất hiện trong giai đoạn nâng nhiệt của
thiết bị tiệt trùng. Đó là vùng có nhiệt độ thấp hơn so với các vị trí khác trong thiết bị.
Đối với kiểu dẫn nhiệt là truyền nhiệt thì vùng thấp nhiệt nằm ở vị trí trung tâm, còn
đối với kiễu dẫn nhiệt là đối lưu thì nó nằm ở 1/4 – 1/3 chiều cao của hộp (tính từ
đáy). Tuy nhiên vị trí thấp nhiệt là không cố định, nó khác nhau ở các thiết bị khác
nhau và trong một thiết bị có thể có nhiều điểm thấp nhiệt. Trong một thiết bị nhiệt độ
nên được đồng nhất trong một khoảng thời gian cho phép.
- Để khắc phục tình trạng phân bố nhiệt không đồng đều trong thiết bị, ta phải kiểm
soát cá vấn đề:
1. Khảo sát thiết bị chế biến

- Trước khi lựa chọn thiết bị, ta nên kiểm tra (chạy thử), để kiểm soát các vấn đề sau:
 Sự cung cấp hơi nước tuần hoàn
 Công suất và áp suất nồi hơi
 Kích thước ống, chiều dài ống và các van
Thông số xử lý nhiệt

Page 5


Công nghệ sản xuất đồ hộp
 Kết cấu, hình dạng của các ống thoát nước
 Giỏ chứa: kích thước, hình dạng, số lượng chứa tối đa, khoảng cách các giỏ

trong nồi.
2. Chọn thiết bị tiệt trùng
- Tất cả các thông số về kích thước hệ thống đường ống, van và thiết bị nạp nên được
xem xét khi lựa chọn thiết bị tiệt trùng. Các thiết bị tiệt trùng lựa chọn để kiểm tra là
kết quả của cuộc khảo sát thiết bị, đại diện cho tình trạng tồi tệ nhất mà có thể ảnh
hưởng đến năng suất các quá trình định sẵn.
3. Kiểm tra các bộ phận của thiết bị tiệt trùng
- Vỏ nồi: kích thước vật lí
- cung cấp hơi nước từ nồi Main Line: kích thước ống, các van và các phụ kiện trên
đường ống dẫn hơi.
- Bộ điều khiển hơi nước
- Đường ống:
+ Ống phun hơi: hình dạng, kích thước, vị trí, số lượng và cấu hình
+ Van xả khí: vị trí, số lượng, kích thước và cấu tạo
- Nhiệt kế MIG: vị trí, số lượng trên thiết bị
- Thiết bị điều khiển
4. Kiểm soát thiết bị đo

- Thiết bị ghi dữ liệu: được thiết kế để theo dõi nhiệt độ trong thiết bị
- Đồng hồ áp suất
- Nhiệt kế MIG
5. Tiêu chuẩn của thiết bị kiểm tra
- Nhiệt kế MIG nên phù hợp với tính chất của thiết bị tiệt trùng để phản ánh chính các
nhiệt độ đo được.
- Hệ thống đo lường nhiệt độ: bao gồm máy ghi dữ liệu, cặp nhiệt điện, dây điện mở
rộng và các thiết bị đo nhiệt khác (TMD).
- Trước khi tiến hành nghiên cứu thực tế phân bố nhiệt độ, tiêu chuẩn hoặc hiệu chỉnh
các thiết bị kiểm tra phải được thực hiện trong các thiết bị thử nghiệm.
- Điều chỉnh thiết bị tiệt trùng đến nhiệt độ được sử dụng trong thử nghiệm và cho
phép phân phối toàn hệ thống để cân bằng.
Kiểm tra tính chính xác của TMDs. Các chỉ số đơn TMD nne phù hợp trong vòng
0.5oF (0.3 oC). Sai số cho tất cả TMDs không quá 1oF (0.6 oC). Bất kì TMD nào không
đạt tiêu chuẩn đều không được sử dụng.

Thông số xử lý nhiệt

Page 6


Công nghệ sản xuất đồ hộp
6. Vị trí của thiết bị đo nhiệt trong thiết bị tiệt trùng
- TMDs nên được đặt ở những vị trí sau đây trong thiết bị tiệt trùng:
+ Đính kém hoặc đặt gần đầu dò nhiệt kế MIG.
+ Đính kém hoặc đặt gần với bộ điều khiển nhiệt độ thăm dò, trừ khi MIG và đầu dò
điều khiển nhiệt độ được đặt lại với nhau.
+ Đặt trong ít nhất hai hộp chứa đầy dùng để thử nghiệm với mục đích thu thập nhiệt
độ ban đầu. Nếu có dữ liệu trên tay để tương quan giữa nhiệt độ đo bằng TMDs bên
ngoài (kèm theo hộp) đến một nhiệt độ ban đầu cụ thể - trước khi chạy - đó như một

biện pháp có thể được sử dụng thay cho đo nhiệt độ ban đầu thực sự.
- Tuỳ vào hệ thống xử lí mà đặt cặp nhiệt điện ở những vị trí khác nhau với số lượng
khác nhau để theo dõi nhiệt độ tại vùng thấp nhiệt.
- Ghi lại các điểm TMD: biểu diễn bằng biểu đồ để thấy vị trí của tất cả các TMDs
trong thiết bị tiệt trùng.
7. Kiểm soát hộp trong các giỏ đựng
- Kích thước hộp: chọn kích thước hộp phù hợp với thiết bị tiệt trùng, thường là nhỏ
nhất, khi đó sẽ hạn chế rủi ro trong quá trình hoạt động đến mức thấp nhất.
- Vị trí của hộp: hộp được đặt trong các thùng hoặc giỏ sao cho giống với quá trình
sản xuất để có thể dự đoán được những trường hợp xấu nhất. Ta nên tách hoặc chia
tấm được sử dụng giữa các lớp hộp, sau đó các tấm có tổng phần trăm diện tích mở
nhỏ nhất nên được sử dụng để thử nghiệm.
8. Kiểm tra sự phân bố nhiệt
- Nhiệt độ ban đầu (s) đo được nên được xem xét dựa vào vỏ và nhiệt độ của thiết bị,
có thể thấp hơn hoặc cao hơn so với nhiệt độ sản phẩm, và có thể có ảnh hưởng đến
tổng lượng nhiệt cần thiết để cấp hơi cho toàn thiết bị.
- Những thời điểm quan trọng cần được theo dõi và ghi lại trong thử nghiệm:
+ Nhiệt độ điều khiển thiết lập điểm.
+ Nhiệt độ ban đầu.
+ Hơi nước hoặc "0" thời gian.
+ Thời gian và nhiệt độ khi van được đóng lại, hoặc lỗ thông hơi được mở trong một
phần.
+ Thời gian và nhiệt độ của thiết bị khi đóng lỗ thông hơi, lấy từ nhiệt kế MIG và tài
liệu tham khảo TMD.
+ Thời gian khi tham chiếu TMD (kèm theo hoặc gần với nhiệt kế MIG) đạt điểm xử
lý nhiệt độ cài đặt.
+ Thời gian khi các bộ điều khiển (nếu có) tiến đến chu kỳ "thanh trùng" trong
chương trình.
+ Đọc nhiệt kế MIG tại khoảng thời gian nó đạt đến điểm nhiệt độ xử lí theo cài đặt.
Tiến hành kiểm tra:

+ Các thông số dữ liệu cần ghi lại nhiệt độ của từng TMD ngay trước khi "hơi trên"
và đủ khoảng thời gian, không quá 1 phút, toàn quá trình thí nghiệm. Biên bản ghi dữ
liệu sẽ trở thành một phần tài liệu quan trọng cho các cuộc thí nghiệm.

Thông số xử lý nhiệt

Page 7


Công nghệ sản xuất đồ hộp
+ Điểm quan trọng cần được ghi nhận trong khoảng thời gian đủ tần số để mô tả và
xác minh thông số vận hành thiết bị tiệt trùng trong thử nghiệm. Những dữ liệu này
trở thành một phần của tài liệu kiểm tra và bao gồm các biểu đồ ghi nhiệt độ (s).
+ Thí nghiệm này nên mở rộng cho ít nhất 10 phút sau khi hệ thống kiểm soát thiết bị
tiệt trùng đã ổn định và một thông số nhiệt độ nhất định đã được thành lập hoặc tất cả
các thiết bị theo dõi nhiệt độ đã đạt đến một trạng thái ổn định.
+ Điều kiện lý tưởng nhất, không có TMD nên cộng hoặc trừ 1.0 ° F (0.6 ° C) tham
chiếu TMD lúc đầu chỉ ra các điểm thiết lập nhiệt độ xử lý đã đạt tới.
Những nguyên tắc này đã được dựng lên bởi sự cho phép của các viện chuyên chế
biến nhiệt. Bản bổ sung và các thông tin có thể thu được bằng cách giải quyết này tại
Viện PO Box 2764, Fairfax, VA 22031-0764.
- Nhiệt kế MIG, trong nhiều năm qua là một tham chiếu tiêu chuẩn TMD ở thiết bị
tiệt trùng, tuy nhiên nó đang được thay thế ngày càng nhiều bởi các máy dò nhiệt độ
điện trở (RTD) hoặc nhiệt trở. Ngoài độ chính xác và độ tin cậy của chúng, các thiết bị
này có những lợi thế nhất định họ sản xuất một thiết bị lưu trữ thông tin kỹ thuật số
của nhiệt độ có thể được gắn vào một vị trí dễ dàng hơn bởi các nhà điều hành thiết bị
tiệt trùng hơn MIG. Chúng có một thời gian phản ứng nhanh hơn so với MIG thông
thường, cũng như những lợi thế nhất định của việc đọc đến phần thập phân của một
độ, trong khi các phần thập phân của một mức độ phải được ước tính trên hầu hết các
máy được sử dụng trong thiết bị tiệt trùng. Máy ghi âm có thể được kết hợp để ghi liên

tục nhiệt độ hoặc tại các khoảng thời gian quy định, vì thế có thể rút ngắn được quá
trình đọc và ghi nhiệt độ của thiết bị tiệt trùng. Thông tin chi tiết về thiết kế, nguyên
tắc, ưu điểm, nhược điểm của phép đo nhiệt độ RTD bên trên có thể được tìm thấy
trong ASTM (1988).
- Các tài liệu tham khảo TMD nên được chuẩn hóa và hiệu chỉnh theo nhiệt kế tiêu
chuẩn để đảm bảo rằng các biện pháp đo chính xác. Điều này nên được thực hiện theo
các điều kiện giống như gặp phải trong thiết bị tiệt trùng. Điều này là rất quan trọng
như là tài liệu tham khảo TMD sẽ được sử dụng để hiệu chỉnh các TMDs được sử
dụng trong các nghiên cứu phân bố nhiệt độ. Biến thể giữa TMDs về trình tự mô tả
trước đó trong hướng dẫn IFTPS thường gặp. Nhiều nhân viên sử dụng độ lệch từ các
tài liệu tham khảo TMD như một yếu tố điều chỉnh và áp dụng hiệu chỉnh cho tất cả
các kết quả đọc.
- Bất chấp những nỗ lực trong hiệu chỉnh và bổ sung những sai sót có thể thất bại
trong quá trình thử nghiệm. Hãy chuẩn bị những điều này vì chúng có thể sẽ xảy ra.
Tất cả thiết bị nên được căn cứ đầy đủ và máy ghi được đặt trong chỗ khô và hơi nước
miễn là vị trí càng tốt trong các điều kiện như phòng bếp. Chỉ có dây cặp cấp nhiệt
nên được sử dụng và cần phải có vật liệu cách nhiệt có khả năng chịu nhiệt độ và độ
ẩm gặp phải trong thiết bị tiệt trùng.
- Các biện pháp phòng ngừa nên được thực hiện tránh nguồn bị lỗi:
•
•
•

Chênh lệch về lực điện từ giữa cặp nhiệt điện và dây điện mở rộng
Sự khác biệt nhiệt độ giữa hai mối nối dây
Phân cực đảo ngược ở ngã ba dây mở rộng cặp nhiệt điện, một sự khác biệt
đáng kể nào trong các đặc điểm lực điện từ của vật liệu kết so với các phần mở
rộng dây cặp nhiệt điện (Pflug, 1975).

Thông số xử lý nhiệt

Page 8


Công nghệ sản xuất đồ hộp
- Nếu phích cắm kết nối được sử dụng, chúng phải được làm sạch thường xuyên để
đảm bảo tiếp xúc điện tốt và ngăn ngừa sai sót trong quá trình xác định nhiệt độ của
cặp nhiệt điện (NFPA, 1985).
- Để đảm bảo rằng nhiệt độ ghi dữ liệu thời gian thực hiện, tất cả các cặp nhiệt điện
nên được hiệu chỉnh một TMD tiêu chuẩn, thường là một nhiệt kế MIG. Những yếu tố
sau đây có thể gây ra sai sót cho cặp nhiệt điện:
•
•
•
•

Nút giao không đúng cách
Dây dẫn quá dài
Nhiều luồng kết nối cùng lúc
Dữ liệu không đầy đủ, thường bị mất do quá trình giao giữa các luồng thông tin
của dòng lạnh.

- Để phát hiện bất kỳ sự thiếu chính xác đòi hỏi các TMDs và tất cả các kết nối phải
được hiệu chuẩn tại chỗ (tức là, theo các điều kiện trong đó chúng sẽ được sử dụng).
Sau đây là một số biện pháp phòng ngừa gợi ý trong khi sử dụng một hệ thống thu
thập dữ liệu nhiệt điện dựa trên:
Giảm thiểu nhiều kết nối
Làm sạch tất cả các kết nối
Điện từ/ thiết bị ghi âm
Khe cách nhiệt bên ngoài cặp nhiệt bên ngoài thiết bị tiệt trùng để ngăn sự quá

tải dữ liệu hoặc thiết bị ghi dữ liệu (NFPA, 1985; ASTM, 1988).
• Đảm bảo vị trí cặp nhiệt điện không bị xáo trộn bởi sự chuyển động của các hệ
thống gia nhiệt hoặc làm mát,
• Sử dụng dây cặp nhiệt chì cách nhiệt tốt, dùng dây thép tráng men có chứa vật
liệu cách nhiệt chống thấm nước,
• Làm cho quá trình đủ dài để cho phép các điều kiện cân bằng (mà có thể được
sử dụng để hiệu chỉnh cặp nhiệt điện tại chỗ).
•
•
•
•

- Khi nước được sử dụng như một phương tiện gia nhiệt, nó hoạt động như một chất
dẫn điện. Tùy thuộc vào độ cứng, việc sử dụng các hóa chất xử lý nước, và các yếu tố
khác, tính dẫn điện của các nước sẽ khác nhau. Tính dẫn điện của nước tăng theo nhiệt
độ. Có thể có vấn đề với mất tín hiệu, mà kết quả trong bài đọc nhiệt độ thấp hơn; đặc
biệt là trong quá trình nhiệt nước. Điện áp từ động cơ có thể lan sang thiết bị điện
khác làm cho kết quả thất thường hoặc không chính xác.
- Các TMDs đã được kết nối, thông qua hệ thống dây điện mở rộng, với các thiết bị
chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số để đo nhiệt độ ở mỗi khoảng thời gian quy định. Một
hệ thống thu thập dữ liệu (hay còn gọi là một kho dữ liệu hoặc hệ thống khai thác dữ
liệu) thường bao gồm một đo nhiệt độ đa kênh và hệ thống dữ liệu đầu ra kỹ thuật số
(Pflug, 1975). Một số tính năng của hệ thống thu thập dữ liệu bao gồm sẵn có của
nhiều kênh (ví dụ, nhiều hệ thống có tính năng thêm vào trong bội số của 16 kênh),
một phạm vi nhiệt độ 40-160 ° C, và cơ sở để thu thập các loại tín hiệu ngoài nhiệt độ
(ví dụ: , mV, áp lực, hiện tại, kết quả đầu ra khác biệt, vv). Những hệ thống này có khả
năng thu thập một lượng đáng kể các dữ liệu cũng như các thao tác dữ liệu.
- Ba TMDs cho mỗi giỏ hoặc thùng là một mức tối thiểu và có thể phải được tăng lên,
đặc biệt là nếu có ý nghĩa thống kê là để xuất ra kết quả. Số lượng tối thiểu của thiết bị
Thông số xử lý nhiệt

Page 9


Công nghệ sản xuất đồ hộp
thăm dò từ một điểm để thống kê thường là năm. Có nhiều hơn mức tối thiểu ba thiết
bị thăm dò cũng gây trục trặc cho TMD trong khi thử nghiệm, một cái gì đó xảy ra
thường xuyên hơn mức bình thường. Như vậy, toàn bộ quá trình kiểm tra không bị bỏ
sót do thiếu sự phù hợp với các thiết kế thí nghiệm; thay vì nó có thể phục vụ một mục
đích miễn là số lượng tối thiểu là hợp lệ.
- Sự hiểu biết về các thiết bị tiệt trùng, các phương tiện để phân phối các hệ thống gia
nhiệt hoặc làm mát, và hệ thống của các thùng chứa trong các thùng lớn sẽ hỗ trợ
trong việc sắp đặt mỗi TMD. Thiết bị cần được cố định ở vị trí để nó có thể mở rộng
vào các không gian trống giữa các hộp và sẽ không chạm vào các thùng chứa hoặc các
bề mặt kim loại khác trong quá trình kiểm tra.
- Một bản tóm tắt các dữ liệu thu được từ một thử nghiệm phân bố nhiệt độ thực tế
được đưa ra trong Bảng 12.1. Các thử nghiệm được thực hiện trên một gói 3 thiết bị,
hơi ngang trong thiết bị tiệt trùng. Các vòi hơi nước bao gồm hai ống đục lỗ song song
nằm dọc theo phía dưới của thiết bị dưới mức của các giỏ. Các lỗ thông hơi trực tiếp
ra môi trường. Một nhiệt kế chuẩn MIG đã được cài đặt phù hợp với yêu cầu của tiêu
chuẩn và các tài liệu tham khảo cấu tạo TMD. Một máy ghi nhiệt độ / điều khiển thiết
bị thăm dò đã được cài đặt gần các gốc MIG. Các thùng đã được chất đầy (960 lon /
thùng với tổng số 2.880 lon) với kích thước 210 x 315 ba miếng kim loại được đặt
trong nước vào một khoảng trống 5%. Mỗi thùng gồm năm đầu dò cặp nhiệt điện nằm
ngay ở vị trí giữa hộp, một ở trung tâm và một nằm ở một nửa khoảng cách trên mỗi
đường chéo từ các trung tâm để mỗi góc của hộp hình chữ nhật. Kinh nghiệm đã chỉ
ra rằng đây là những điểm có nhiệt độ thấp hơn so với hững vùng khác, với cái thùng
giữa là chậm nhất. Nhiệt độ vặn lại được thiết lập cho 245 ° F (118 ° C). Nhiệt độ
được ghi nhận mỗi 20 giây cho thời gian thử nghiệm; Tuy nhiên, các số liệu trong
Bảng 12.1 giảm trong mỗi khoảng đo là 60 giây. Các dữ liệu cho hai giai đoạn, CUT,

và quá trình nhiệt độ được phân tích riêng. Để xác định xem có bất kỳ thiết bị thăm dò
mà luôn cho giá trị thấp hơn so với những người khác trong từng giai đoạn, nhiệt độ
trung bình cho mỗi đã được tính toán và so sánh. Tiếp theo các phạm vi (tức là, tối đa
trừ tối thiểu) của nhiệt độ của tất cả các TDTs ở mỗi khoảng thời gian này được tính
như một thước đo của thời gian khi nhiệt độ đồng nhất đã đạt được.
- Ngoài vị trí của hệ thống gia nhiệt chậm nhất hoặc các khu vực lạnh trong khu vực
sản phẩm, nồi thường quan tâm đến việc những lĩnh vực mà gia nhiệt là nhanh nhất và
trong đó sản phẩm sẽ nhận được nhiều nhiệt nhất trong quá trình này. Khía cạnh này
sẽ được xử lý một cách chi tiết hơn sau này trong cuộc thảo luận của các nghiên cứu
xâm nhập nhiệt.

Thông số xử lý nhiệt

Page 10


Công nghệ sản xuất đồ hộp
Bảng 12.1 Tóm tắt các dữ liệu Nhiệt độ phân phối cho một ba - Basket, nồi chưng hơi
ngang
Nhiệt độ (0F)
Thời gian

Tối đa

Tối thiểu

Khoảng cách

0

77.6

45.7

31.9

1

81.7

52.1

29.6

2

182

52.4

129.6

3

213.3

52.9

160.4

4

213.5

53.1

160.4

5

214.7

87.2

127.5

6

223.1

160.4

62.7

7

231.6

230.3

1.3

8

243.9

243.1

0.8

9

244.7

243.9

0.8

10

245.3

244.5

0.8

11

245.6

244.8

0.8

12

245.7

244.8

0.9

13

245.7

244.8

0.9

14

245.8

244.9

0.9

15

246

245.1

0.9

16

246.2

245.4

0.8

17

246.2

245.3

0.9

18

246.2

245.4

0.8

Thông số xử lý nhiệt

Page 11


Công nghệ sản xuất đồ hộp

III. Nghiên cứu quá trình xâm nhập nhiệt
- Nghiên cứu xâm nhập nhiệt liên quan đến nhiệt độ trong hộp, có chứa một TMD đặt
tại các điểm nóng chậm nhất trong hộp và các nội dung tại các khu vực nhiệt thấp nhất
trong các khu vực sản phẩm trong nồi chưng. Nhiệt độ trong hộp được đo và ghi lại
những khoảng thời gian cụ thể và bình đẳng cùng với hệ thống gia nhiệt hoặc làm
mát. - Cặp nhiệt điện thường được sử dụng là TMD tương đối rẻ tiền, chính xác, và
rất nhạy cảm (tức là thời gian đáp ứng, rất nhanh). Tuy nhiên, cặp nhiệt điện yêu cầu
dẫn từ, hộp qua vặn lại để ghi hình. Các thiết bị đang có sẵn (ví dụ, các bóng
Datatrace) kết hợp cảm biến nhiệt độ và ghi âm trong một đơn vị độc lập có thể được
đặt bên trong các hộp. Sau khi hoàn thành các bài kiểm tra, các thông số có liên quan
được gửi đến một máy tính, và các trình tự thời gian / nhiệt độ được đọc. Các thiết bị
này đặc biệt thuận lợi trong thiết bị tiệt trùng quay và đã cho thấy độ chính xác tương
đương với các cặp nhiệt điện trong hầu hết các điều kiện (CFPRA, 1989). Một bất lợi
là kích thước của chúng. Trong khi các loại khác tương đối nhỏ, chúng thì lớn hơn
đáng kể so với các cặp nhiệt điện thường được sử dụng. Ngoài không gian mà nó
chiếm chổ trong hộp, kích thước của nó có thể ảnh hưởng đáng kể sự xâm nhập nhiệt.
Thông số xử lý nhiệt

Page 12


Công nghệ sản xuất đồ hộp
Chứa trong bình nhỏ, kích thước sẽ làm giảm đáng kể số lượng sản phẩm thực phẩm

có thể được đặt trong các hộp kiểm tra.
- Các hướng dẫn về hiệu chuẩn và sử dụng cặp nhiệt điện trong các nghiên cứu phân
bố nhiệt độ được áp dụng để làm nóng các nghiên cứu xâm nhập nhiệt. Tuy nhiên, có
những yếu tố quan trọng cần được biết và kiểm soát để có dữ liệu đáng tin cậy.
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến xâm nhập nhiệt
- Ngoài sự khác biệt nhiệt độ, các yếu tố trực tiếp ảnh hưởng đến sự xâm nhập nhiệt
là bản chất của sản phẩm, các loại hộp, và sưởi ấm hoặc làm mát tầm trung. Khi thử
nghiệm xâm nhập nhiệt nên sử dụng các đơn vị kiểm tra đại diện cho trường hợp xấu
nhất (tức là gia nhiệt chậm nhất), thông tin đáng kể về các sản phẩm như là nó sẽ được
đựng trong hộp nên có sẵn để cho tất cả các biến có thể được xem xét. Số liệu định
lượng về sự biến thiên và trung bình các giá trị cần được xác định và ghi nhận ở nơi
thích hợp.
- Khi thay đổi thành phần trong sản phẩm có thể ảnh hưởng đến sự xâm nhập nhiệt,
công thức sản phẩm phải được giữ ổn định cho một tập hợp các điều kiện xử lý.
- Các kích thước, hình dạng, và trọng lượng của các thành phần cứng cần được đo và
biến thể của chúng dự kiến sẽ xảy ra trong quá trình hoạt động bình thường được xác
định. Những thể hiện sự thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loại thành phần rắn và cách
thức mà nó đã được chuẩn bị. Như một số sản phẩm có thể thu nhỏ kích thước trong
quá trình nhiệt (các loại thịt) và những thành phần khác có thể trương lên (các loại
đậu), mức độ mà nó xãy ra nên được tìm hiểu và đưa vào dữ liệu để được tổng hợp.
- Sự ổn định hoặc độ nhớt của bất kỳ nước sốt hoặc thành phần chất lỏng cũng phải
được giữ không đổi. Lưu ý đến nồng độ và loại nguyên liệu cần giữ ổn định. Những
thay đổi về tính nhất quán sản phẩm hoặc độ nhớt trong quá trình chế biến nhiệt chắc
chắn sẽ ảnh hưởng đến quá trình xâm nhập nhiệt. Cần phải hết sức cẩn thận trong
trường hợp thay đổi công thức sản phẩm; cũng có thể nó sẽ thay đổi dữ liệu thâm nhập
nhiệt tổng thể. Do đó, kiểm tra đặc biệt để xác định và kiểm soát các biến cụ thể liên
quan đến tỷ lệ nóng của các loại sản phẩm.
- Chiếc hộp như là lớp hàng rào hoặc vách ngăn giữa sản phẩm được gia nhiệt lên cao
hoặc được làm lạnh đông, và là quan trọng là để nhiệt có thể xâm nhập vào trong một
cách dễ dàng. Các loại, kích thước, và chiều phải giống nhau thì mới có thể sản xuất

đồng bộ được. Sự kết hợp của các hộp có thể gây ảnh hưởng đến quá trình gia nhiệt.
Ví dụ, tỉ lệ gia tăng nhiệt độ của các hộp chồng lên nhau sẽ thấp hơn các hộp riêng lẻ.
- Vì lý do này nên việc để các hộp xếp chồng lên nhau trong quá trình gia nhiệt là
không nên. Tuy nhiên, ngay cả khi chỉ có một số nhỏ các hộp được xếp chồng lên
nhau trong quá trình gia nhiệt thì chúng ta cũng nên cân nhắc khi mà chúng ta có thể
thử nghiệm các hộp chồng lên nhau trog quá trình gia nhiệt.
- Nhiệt độ sản phẩm ban đầu tại thời điểm bắt đầu quá trình nhiệt là một yếu tố quan
trọng trong việc xác định các quá trình gây chết . Nó là chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt
độ của sản phẩm tại thời điểm chúng được đóng gói vào hộp. Biến thể bình thường ở
nhiệt độ cao và do đó nhiệt độ ban đầu nên được biết đến và đưa vào xem xét khi thu
được những trường hợp xấu nhất cho các hộp thử nghiệm.
Trọng lượng tổng hoặc khối lượng của các sản phẩm trong các hộp ảnh hưởng đến sự
hấp thu nhiệt . Số lượng và sự biến đổi của mình theo các hoạt động làm đầy/đóng gói
thông thường nên được xác định xem xét trong việc xây dựng các trường hợp xấu nhất
Thông số xử lý nhiệt

Page 13


Công nghệ sản xuất đồ hộp
cho các đơn vị kiểm tra . Điều này cũng áp dụng đối với các tỷ lệ của các hạt vật chất
để chất lỏng . Sự khác biệt về đặc điểm nóng của các hạt vật chất là quan tâm đặc biệt
vì một số có thể làm nóng chậm hơn so với những số vật thể khác trong cùng điều
kiện . Trong trường hợp này , tỷ lệ các thành phần làm nóng chậm nhất có thể là rất
quan trọng.
- Các vùng không gian trống ở phía trên được quyết định bởi số lượng của sản phẩm
được cho vào các hộp. Kích thước của vùng không gian trống ở phía trên là rất quan
trọng bên trong các hộp và bên trong chân không quay với các đầu khuấy. Các vùng
không gian trống ở phía trên đầu và biến thể của nó nên được xác định và được sử
dụng trong việc kiểm tra cấu trúc. Ngoài ra, cần thận trọng để tránh áp lực của không

khí, sẽ ảnh hưởng tới các vùng trống ở phía trên và xác định đặc tính xâm nhập nhiệt.
Các loại phổ biến nhất của cặp nhiệt điện là loại T (tức là, đồng / đồng_niken) cách
nhiệt bằng Teflon ™ hoặc TFE-fluorocarbon. Cấu hình phổ biến là mềm dẻo hoặc là
cứng. Phương pháp ép các cặp hộp lại với nhau cần được áp dụng ở nơi kín gió, cần
được đóng chặt và kín nước đồng thời kiểm tra trước và sau khi thử nghiệm xâm nhập
nhiệt. Nếu như có sự rò gỉ xảy ra giữa vị trí các cặp hộp, sau đó các dữ liệu thu được
cho hộp không hợp lệ sẽ bị loại bỏ. Rò rỉ có thể được phát hiện bằng cách cân hộp sau
quá trình nhiệt để xác định một sự thay đổi trong trọng lượng.
- Các cặp nhiệt điện phải được bố trí tại các vị trí thấp nhiệt nhất trong các hộp. Trong
suốt quá trình lồng vào nhau của cặp nhiệt điện, cảnh báo phải được thực hiện để
tránh những thay đổi vật lý trong các sản phẩm như độ ẩm hoặc kích cỡ, có thể ảnh
hưởng đến nhiệt độ nóng. Ngoài ra, các phương pháp được sử dụng để chèn các cặp
nhiệt điện vào hộp không nên ảnh hưởng đến hình dạng hộp. NFPA (1985) đã mô tả
phương pháp để định vị một cặp nhiệt điện vào một thiết bị hạt và vị trí vững chắc để
đảm bảo rằng các cặp nhiệt điện là ở vị trí mong muốn trong các hộp và được duy trì ở
vị trí đó khi chế biến. Các thiết bị cố định cho vị trí linh hoạt của cặp nhiệt điện trong
hộp bao gồm các kỹ thuật chèn vào ngay từ đầu, các chế độ song song, các chế độ
vuông góc, mở vòng Teflon, và các phương pháp vòng Kraft (sử dụng Lexan1M Ring).
Để chọn thiết bị phù hợp nhất cho một ứng dụng cụ thể, nó là cần thiết để xem xét các
sản phẩm, hệ thống kệ, loại hộp, thiết bị đóng dấu (NFPA, 1985).
- Đối với kiểu dẫn nhiệt là truyền nhiệt thì vùng thấp nhiệt nằm ở vị trí trung tâm, còn
đối với kiễu dẫn nhiệt là đối lưu thì nó nằm ở 1/4 – 1/3 chiều cao của hộp (tính từ
đáy).
- Các quy trình liên quan đến vòng xoay của các hộp hiện vấn đề khác so với các
phương tiện mà các tín hiệu từ các TMD được chuyển giao cho các logger dữ liệu.
Cách thức mà các hộp được quay và tốc độ quay rất quan trọng và phải được duy trì
phù hợp với điều đó được sử dụng trong thực tiễn thương mại.
- Các quy trình liên quan đến vòng xoay của các hộp hiện vấn đề khác so với các
phương tiện mà các tín hiệu từ các TMD được chuyển giao cho các logger dữ liệu.
Cách thức mà các hộp được quay và tốc độ quay rất quan trọng và phải được duy trì

phù hợp với điều đó được sử dụng trong thực tiễn thương mại.
- Nhiệt độ trong khu vực sản phẩm của thiết bị tiệt trùng nên được theo dõi để phát
hiện bất kỳ thay đổi hoặc biến đổi nhiệt độ nào trong quá trình chạy thử nghiệm mà có
thể không được rõ ràng từ TMDs thiết bị tiệt trùng. Cũng nên được cài đặt theo cách
tương tự như đối với các thử nghiệm phân bố nhiệt độ trong khu vực mà nhiệt độ
được tăng nên một cách chậm nhất. Vị trí cụ thể của cặp nhiệt điện trong thiết bị tiệt
Thông số xử lý nhiệt

Page 14


Công nghệ sản xuất đồ hộp
trùngnên được chú ý. Ngoài ra, ít nhất một đầu dò nên được đặt gần các TMD khác và
gần đầu dò cảm biến của máy ghi nhiệt độ (ASTM, 1988).
- Độ chính xác của hệ thống thu thập dữ liệu sử dụng cho các nghiên cứu xâm nhập
nhiệt chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến các phép đo nhiệt độ.
2. Nghiên cứu thiết kế thí nghiệm
- Mục đích của thử nghiệm xâm nhập nhiệt được tiến hành để xác định hoạt động của
hệ thống gia nhiệt và làm mát của sản phẩm (ví dụ, làm đầy và làm kín hộp) cho việc
thành lập các quá trình nhiệt an toàn trong quá trình sản xuất thương mại. Vì vậy, nó
phải được thiết kế đầy đủ và chính xác kiểm tra tất cả các yếu tố quan trọng có ảnh
hưởng đến tỷ lệ gia nhiệt.
- Như bất kỳ phương pháp nào có thể chứng tỏ được sự xâm nhập của nhiệt, sự thay
đổi kết quả trong vòng đơn, riêng rẽ chạy thử nghiệm duy nhất và giữa những lần
chạy là một sự xuất hiện bình thường. Do đó, cần có một số lượng đủ của các đơn vị
kiểm tra trong mỗi lần chạy để có được một biện pháp đáng tin cậy của các biến thể
cũng như một bản sao của chạy thử nghiệm để đo lường sự thay đổi. Sau khi kiểm tra
xác định vị trí lạnh ban đầu và tất cả các yếu tố quan trọng đã được xác định, ít nhất là
lặp lại 3 lần các thí nghiệm kiểm tra (ví dụ, đối với từng vị trí làm nóng chậm) là cần
thiết (ASTM, 1988).

- Một chương trình thử nghiệm mức độ xâm nhập nhiệt nên đánh giá ít nhất 10 cặp
nhiệt điện làm việc từ từng chạy thử (NFPA, 1985). Nếu vị trí trong nồi chưng là
không đủ để chứa số lượng này, sau đó các số chạy thử nghiệm lặp lại nên được tăng
lên để thu được nhiều dữ liệu hơn để phân tích chính xác.
- Vị trí của hộp đựng thử nghiệm trong một nồi chưng có thể quan trọng hoặc không
quan trọng phụ thuộc vào thiết bị tiệt trùng có phân bố nhiệt độ thích hợp. Tuy nhiên,
lời khuyên được đưa ra là các hộp thử nghiệm được đặt ở vị trí thấp nhất trong thiết bị
tiệt trùng, như được xác định bằng các thử nghiệm phân bố nhiệt độ. Hộp kiểm tra
cũng có thể được đặt ở những khu vực được gia nhiệt nhanh nhất để có được một
thước đo chuẩn.
- Thời gian / nhiệt độ (nguyên như lúc đầu) dữ liệu thu được từ việc xâm nhập nhiệt
chạy thử nghiệm phải được kiểm tra bất thường (ví dụ như đo nhiệt độ có sai sót,
TMDs bị hỏng hóc, sai lệch nhiệt độ bất ngờ, vv) mà cuối cùng sẽ ảnh hưởng đến các
tính toán để xác định đặc điểm xâm nhập của nhiệt đối với nhiệt dung riêng. Đảm bảo
rằng tổng số các thang đo nhiệt độ được sử dụng một logger dữ liệu một cách chính
xác tương ứng với thời gian quy định cho toàn bộ chạy thử nghiệm (và làm mát, nếu
có) và khoảng thời gian giữa các phép đo nhiệt độ được chọn trước đó.

Thông số xử lý nhiệt

Page 15


Công nghệ sản xuất đồ hộp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Jean Larousse Bruce E Brown, Food canning Technology.
2. Lê Mỹ Hồng, Công nghệ chế biến thực phẩm đóng hộp,Trường Đại Học Cần
Thơ,2005.

3. Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Lệ Hà, Nguyên lí chế biến đồ hộp, NXB Nông Nghiệp,
2009.
4. Nguyễn Thị Thanh Bình, Slide bài giảng Công nghệ đồ hộp, NXB Đại Học Công
Nghiệp Tp.HCM.

Thông số xử lý nhiệt

Page 16