Trình bày về quá trình thanh trùng? Bản chất của quá trình thanh trùng là gì? Nguyên lí chung, cấu tạo bộ phận làm việc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ
...    ...

CHUYÊN ĐỀ THIẾT BỊ BẢO QUẢN

Tên chuyên đề:
TRÌNH BÀY VỀ QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG? BẢN CHẤT
CỦA QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG LÀ GÌ? NGUYÊN LÍ
CHUNG,
CẤU TẠO BỘ PHẬN LÀM VIỆC VÀ MỘT SỐ THIẾT BỊ
THANH TRÙNG MÀ BẠN BIẾT?

Giáo viên hướng dẫn : T.S. Đinh Vương Hùng
Sinh viên thực hiện : Trần Phúc
Lớp : CT 39A
HUẾ, 1/2008
Đặt vấn đề:
Trong những năm gần đây,thực hiện chính sách đổi mới của Đảng,
ngành nông nghiệp nước ta đã có những bước tiến quan trọng về nhiều mặt.
Ngành nông nghiệp đã có sự tăng trưởng khá nhanh về cả số lượng cũng
như chất lượng nông sản, trong đó có nhiều mặt hàng nông sản không
những đáp ứng được nhu cầu trong nước mà còn có khả năng xuất khẩu
như:gạo,cà phê,cao su, hạt tiêu,…
Cùng với sự phát triển của sản xuất nông nghiệp,việc bảo quản và
chế biến nông sản cần phải được quan tâm đặc biệt nhằm hạn chế quá trình
hao hụt về chất lượng sản phẩm trong bảo quản,nâng cao chất lượng sản
phẩm,tạo ra những sản phẩm mới có giá trị sử dụng cao trong chế biến sao
cho phù hợp điều kiện kinh tế của nước ta.
Trong thực tế,việc bảo quản và chế biến nông sản ở nước ta đang
gặp rất nhiều khó khăn như:cơ sở vật chất còn hạn chế,chậm đổi mới công

nghệ, trang thiết bị còn lạc hậu thiếu đồng bộ, đặc biệt là còn thiếu những
trang thiết bị có hiệu quả cao trong các quy trình công nghệ tiên tiến,…
Chính những hạn chế trên đã gây ra những thiệt hại một khối lượng sản
phẩm đáng kể và là nguyên nhân làm giảm chất lượng và tăng giá thành
sản phẩm.
Để có thể đảm bảo chất lượng cho sản phẩm nông sản trong quá
trình chế biến và bảo quản ,hạn chế đến mức thấp nhất sự hao hụt về giá trị
dinh dưỡng,người ta sử dụng các quy trình công nghệ cơ bản trong chế biến
nông sản như làm sạch,phân loại, ép,làm lạnh,…trong các quá trình chế
biến bảo quản nông sản thì thanh trùng là một quá trình quan trọng,có tác
dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng sản phẩm.
1. Nội dung chuyên đề:
2.1 Thanh trùng:
2.1.1Mục đích,yêu cầu kĩ thuật,phân loại:
a)Mục đích:
Thanh trùng là quá trình tiêu diệt các loại vi khuẩn có hại trong sản
phẩm.
Trong dây chuyền công nghệ chế biến thực phẩm (CBTP), thanh
trùng là khâu quan trọng có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và
chất lượng sản. Thanh trùng được áp dụng phổ biến trong các ngành công
nghiệp sản xuất đồ hộp rau quả, thịt cá ,sữa và công nghiệp sản xuất rượu
bia, nước giải khát …Việc thanh trùng được thực hiện trước hoặc sau khi
chế biến,có thể trực tiếp hoặc gián tiếp.
Hiện nay,có rất nhiều phương pháp thanh trùng: thanh trùng bằng phương
pháp nâng cao nhiệt độ, thanh trùng bằng thuốc sát trùng,bằng siêu âm,
bằng các tia ion hoá…trong đó phương pháp thanh trùng bằng cách nâng
cao nhiệt độ là có nhiều ưu điểm và được sủ dụng phổ biến hơn cả. Vì vậy,
dưới đâychỉ giới thiệu thiết thanh trùng bằng nhiệt.
2
b)Yêu cầu kĩ thuật:

Các máy thanh trùng bằng tác dụng của nhiệt độ phải đáp ứng các yêu
cầu kĩ thuật sau:
- Phải tiêu diệt được các loại vi khuẩn có hại trong sản phẩm, đảm bảo
lượng vi khuẩn còn sống sót thấp đến mức không thể phát triển để làm
hỏng sản phẩm trong thời hạn.
- Không được làm giảm giá trị sản phẩm bao gồm cả về giá trị dinh
dưỡng và giá trị cảm quan.
- Các bộ phận làm việc của máy khi tiếp xúc với sản phẩm không gây
hại cho sản phẩm và ngược lại không bị sản phẩm ăn mòn.
c)Phân loại:
- Theo cấu tạo: Thiết bị thanh trùng loại băng tải, loại trục quay, loại
thuỷ lực.
- Theo áp suất tạo ra trong thiết bị: thiết bị thanh trùng ở áp suất khí
quyển còn gọi là thiết bị thanh trùng hở nắp và thiết bị thanh trùng làm
việc ở áp suất cao hay thết bị thanh trùng có nắp.
- Theo cách làm việc: thiết thanh trùng làm việc liên tục, thiết thanh
trùng làm việc gián đoạn.
2.2 Các phương pháp thanh trùng:
Các thiết bị thanh trùng đều làm việc theo nguyên lí nâng cao nhiệt độ
để có thể tiêu diệt dược vi trùng .Căn cứ vào nhiệt độ thanh trùng sản phẩm
mà người ta có phương pháp:
a) Phương pháp Pastureisation: nguồn nhiệt được cung cấp là hơi
nước có nhiệt độ từ 75-100
0
C.Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các
vi sinh vật,nhưng các loại vi khuẩn chịu nhiệt( spore) thì vẫncòn sống sót.
b) Phương pháp Sterilisation: nguồn nhiệt được cung cấp bằng hơi
nước nóng ở nhiệt độ 110-130
0
C.Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết

các vi sinh vật và phần lớn các spore chịu nhiệt.Như vậy mưc độ tiệt trùng
của phương pháp này cao hơn, độ an toàn vi sinh vật cao hơn.
c) Phương pháp Ultra High Temperature( phương pháp nhiệt độ siêu
cao kí hiệu UHT): nguồn nhiệt là hơi nước có nhiệt độ 140-160
0
C trong
thời gian ngắn,khoảng vài giây hoặc vài chục giây.
2.3 Nguyên lí làm việc và nguyên lí cấu tạo:
Về cấu tạo thiết bị thanh trùng gồm có hai bộ phận chình : bộ phận
gia nhiệt và bộ phận thanh trùng.
2.3.1 Bộ phận tạo nhiệt: Bộ phận tạo nhiệt có nhiệm vụ tạo ra nhiệt
độ cần thiết để tiêu diệt được các loại vi khuẩn khác nhau có trong sản
phẩm.Có hai loại thiết bị tạo nhiệt được dùng nhiều trong các máy thanh
trùng:
- Thiết bị tạo nhiệt bằng hơi nước nóng gồm có lò tạo hơi ,hệ thống
đường ống dẫn.Hệ thống này được nối với bộ phận thanh trùng nhờ van
áp suất ,có đồng hồ kiểm tra áp suất.Nhiệt độ thanh trùng phụ thuộc chủ
yếu vào áp suất hơi nước nóng do thiết bị tạo ra.Khi áp suất cao thì nhiệt
3
độ thanh trùng cao và ngược lại .Bằng cách thay đổi áp suất ta có thể
điều chỉnh nhiệt độ thanh trùng phù hợp với từng loại sản phẩm.
- Thiết bị tạo nhiệt bằng dòng điện cao tần gồm có bảng điều khiển
1, bộ chỉnh lưu 2 để biến dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều có
áp suất cao,máy tạo dao động thứ cấp 3 để biên dòng một chiều có điện
áp cao thành dòng xoay chiều có tần số cao.
Khi đặt sản phẩm trong điện trường của điện cực 5, các phần tử tích
điện trong sản phẩm (ion hay điện tử ) sẽ dao động do tác dụng của điện
năng ,chuyển điện năng được hấp thụ thành nhiệt năng để làm chết vi
khuẩn .Khả năng hấp thụ điện năng tuỳ thuộc vào loại sản phẩm ,kích
thước bao bì đựng sản phẩm , điện áp và tần số dòng điện .Tần số dòng

điện càng lớn, hay bước sóng càng ngắn thì quá trình thanh trùng càng
nhanh và ngược lại.
2.3.2 Bộ phận thanh trùng:
Bộ phận thanh trùng có nhiệm vụ chuyển nhiệt từ thiết bị tạo nhiệt
sang cho sản phẩm (h.2.1)Khi thanh trùng trực tiếp cho sản phẩm như
sữa,nước rau quả,..bộ phận thanh trùng có thể là những bản kim loại
mỏng ,một mặt tiếp với hơi nước nóng ,một mặt tiếp xúc với sản cần thanh
trùng (h.2.1.a) hoặc có thể là các điện cực mà khoảng không gian giửa
chúng là điện trường của dòng điện cao tần(h.2.1.b).Khi thanh trùng gián
tiếp sản phẩm dạng đồ hộp,bộ phận thanh trùng có thể là nồi hơi trong đó
nước nóng được dẫn từ lò tạo hơi vào (h.2.1.c)hoặc có thể là buồng chứa
hơi trong đó trong đó hơi nước nóng được bốc hơi trực tiếp từ các cột nước
nóng(h.2.1.d)


Hình2.1 Thiết bị thanh trùng
a)Dạng bản mỏng
b)Dạng điện cực
c)Dạng nồi hơi
d)Dạng buồng hơi
4
2.4Cấu tạo và cách sử dụng một số thiết bị thanh trùng
a) Thiết bị thanh trùng bản mỏng Alfa - Laval
Thiết bị thanh trùng bản mỏng Alfa - Laval là loại thiết bị làm việc liên
tục ở áp suất hơi nước cao hơn áp suất khí quyển (hình 2.2). Đây là loại
thiết bị thanh trùng trực tiếp dùng để thanh trùng nước quả hoặc sữa trước
khi rót vào hộp.
Cấu tạo thiết bị (hình 2.2a) gồm có 4 ngăn: ngăn nâng nhiệt độ sơ bộ 3,
ngăn thanh trùng 5, ngăn duy trì 4 và ngăn làm nguội 2. Mỗi ngăn gồm
nhiều bản mỏng được xiết chặt lại nhờ đai ốc 11, các đòn ngang 1 và hai

khung ép ở hai đầu.
Các bản mỏng (hình 2.2b) thường làm bằng thép lá không rỉ dày 1mm có
thể lượn sóng hoặc phẳng. Mỗi bản mỏng đều có vách định hướng, có gờ cao
su và hai lỗ thủng. Khi xếp và ép các bản mỏng lại các lỗ tạo ra hai rãnh thông
kín và giữa các bản mỏng là các khoang kín, sao cho khoang chứa nước quả
xen kẽ với các khoang chứa chất tải nhiệt hoặc nước làm nguội.
Các khoang chứa nước quả thông với nhau bằng một rãnh thông, còn các
khoang mang chất tải nhiệt hay nước làm nguội được thông với nhau bằng
rãnh thông còn lại. Do nước quả chảy trong khoang kín bằng một lớp mỏng,
lại được truyền nhiệt từ hai mặt nên thời gian thanh trùng rất nhanh.
Trên sơ đồ làm việc của máy (hình 2.2c) có 3 dòng chất lỏng lưu thông:
dòng nước quả, dòng chất tải nhiệt (hơi nước nóng) và dòng nước làm
nguội (nước lạnh hay nước muối).
Nước quả mới vào buồng 1 được nâng sơ bộ nhiệt độ từ t
1
đến t
2
. Sau
đó, nước quả được đưa vào buồng thanh trùng 2 để tiếp tục nâng từ nhiệt
độ t
2
đến nhiệt độ thanh trùng t
3
và duy trì ở nhiệt độ này trong khoảng thời
gian thích hợp tùy theo từng loại nước quả. Nước quả tiếp tục đi vào buồng
3 để làm nguội sơ bộ bằng cách truyền nhiệt cho nước quả mới vào thiết bị.
Nước quả sẽ được làm nguội hẳn ở buồng làm lạnh 4. Như vậy ở ngăn 1 và
4 có hai dòng nước nóng và lạnh lưu thông và ta đã lợi dụng được nhiệt tỏa
ra khi làm nguội nước quả sau khi thanh trùng để làm nóng nước quả trước
khi đưa vào ngăn thanh trùng.

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị thanh trùng Alfa - Laval.
Năng suất : 2000l/h (từ 15
o
C lên 92
o
C)
Dung tích ngăn duy trì : 56l
Thời gian duy trì : 100s
Kích thước máy : dài 1980mm; rộng 1610mm; cao 1555mm
5
Hình 2.2 Thiết bị thanh trùng bản mỏng Alfa-Laval
a) thiết bị thanh trùng; b) bản mỏng lượn sóng; c) sơ đồ làm việc
1- đòn ngang; 2- ngăn làm nguội; 3- ngăn nâng nhiệt
độ sơ bộ; 4- ngăn duy trì; 5- ngăn thanh trùng; 6-
khung ép; 7- chân máy; 8- khung của ngăn duy trì; 9-
tấm ngăn; 10- bản mỏng; 11- đai ốc.
b) Thiết bị thanh trùng kiểu trống OPD - 1M
Thiết bị thanh trùng kiểu trống OPD -1M là loại thiết bị thanh trùng trực
tiếp, làm việc liên tục trong điều kiện áp suất hơi nước lớn hơn áp suất khí
quyển (hình 23). Loại thiết bị này được sử dụng chủ yếu để thanh trùng sữa
trước khi đóng hộp hoặc để bảo quản tạm thời trong thời gian chờ chế biến.
Cấu tạo máy gồm một trống lõm 4 dạng paraboloit có chuyển động
quay, bên ngoài là áo bao trống 5. Giữa trống và áo trống có khe hở nhỏ
được nối thông với bình chứa sữa. Hơi nước nóng từ lò tạo hơi theo ống 24
được dẫn vào trong trống và bên ngoài áo bao trống.
Sữa được đổ vào bình chứa sữa và chảy vào khe hởi giữa trống và áo
bao trống 25. Khi trống quay sữa bị dồn ép, theo khe hở dâng lên phía trên.
Do tiếp xúc với hai bề mặt đốt nóng, sữa nhận nhiệt và nóng lên. Càng đi
lên trên, thời gian tiếp xúc với bề mặt đốt nóng càng lâu nên nhiệt độ sữa
tăng dần..

Khi tới mép trên của áo bao trống thì nhiệt độ sữa đạt tới 85 ÷ 95
o
C, có
các cánh gạt 10 đẩy sữa thoát ra theo ống 23. Theo dõi nhiệt độ sữa bằng
nhiệt kế 16, nếu chưa đạt nhiệt độ cần thiết thì vặn khóa ba ngả ở đầu ống
thoát sữa 23 để sữa chảy theo ống quay trở lại phễu cấp sữa 17 và đưa vào
6
trong máy.
Để điều chỉnh nhiệt độ sữa ở cửa ra, người ta điều chỉnh áp suất hơi
nước đưa vào trong trống và bên ngoài áo bao trống bằng cách vặn van 19.
áp suất hơi được kiểm tra nhờ áp kế 22 và có van an toàn 18 để đảm bảo
cho áp suất hơi không vượt quá 0,3at. Nước đọng ở trong trống và bên
ngoài áo bao trống theo hai đường chảy tập trung vào bộ phận xả nước
đọng 12. Năng suất máy 1000l/h khi làm nóng sữa từ 5 ÷ 85
o
C, mức tiêu
thụ hơi nước riêng là 320lít/h.
Hình23. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy thanh trùng kiểu trống
1- đế máy; 2- động cơ điện; 3- trục đứng; 4- trống dồn ép sữa;
5- áo bao trống; 6- vỏ máy; 7- áo hơi nước; 8- buồng hơi nước;
9- ống dẫn nước đọng trong trống; 10- cánh gạt sữa; 11- các
vành đai ngăn nước đọng; 12- bộ phân xả nước đọng; 13- buồng
phao; 14- phao; 15- ống dẫn sữa; 16- nhiệt kế; 17- thùng đựng
sữa; 18- van an toàn; 19- van hơi nước; 20- nắp máy; 21- ống
dẫn nước đọng; 22- áp kế; 23- ống thoát sữa; 24- ống dẫn hơi
nước; 25- khe sữa chảy.
c) Thiết bị thanh trùng Laguilharre
Thiết bị thanh trùng Laguilharre (Pháp) là loại thiết bị thanh trùng liên
tục dùng để thanh trùng trực tiếp sản sảm lỏng trong điều kiện chân không
(hình 6.4).

Sữa được bơm 6 đẩy vào hệ thống đun nóng dạng ống 1 và được đun
nóng đến nhiệt độ khoảng 75
0
C. Tiếp theo sữa được đưa vào hệ thống tiệt
trùng ở áp suất thường 2 nhờ hệ thống ống dẫn 9 và bộ phận phun sữa 10. ở
7