QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT

Thanh trùng nhiệt m
Nhiệt độ hơi nước bão hòa trong thiết bị được điều khiển bởi áp suất.
Ví dụ ứng với áp suất p = 1,03 atm thì đạt được nhiệt độ to = 100oC.
p = 1,46 atm
to = 110oC
p = 2,024 atm
to = 120oC
* Nếu thanh trùng ở nhiệt độ > 100oC (còn gọi là Tiệt trùng)
Thời gian dài (có thể đến 60phút)
* Thanh trùng: thực hiện ở nhiệt độ ≤ 100oC
Trong khoảng thời gian ngắn (5 - 20 phút).
- Phương pháp thanh trùng Pasteur
Thanh trùng ở to ≤ 100oC, thực hiện 1 lần
- Phương pháp thanh trùng Tyndal
Thanh trùng ở to ≤ 100oC, lặp lại 3 lần trong 3 ngày liên tiếp.


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
1. Ảnh hưởng của vi sinh vật đến thực ph m và sức khỏe
Bảng 1. Tóm tắt ảnh hưởng của vi sinh vật đến thực ph m và sức khỏe
NHÓM VI SINH VẬT

SỰ NGUY HẠI ĐẾN SỨC KHỎE

Loại gây hư hỏng
Nấm men
Nấm mốc
Vi khuNn lactic
Loại nhiễm độc/ gây bệnh

Staphylococcus aureurs
Clostridium botulinum
Nấm mốc Mycotoxigenic
Loại nhiễm bệnh
Loại đơn bào
Salmonella
Campylobacter
Aeromonas hydrophila

Không nguy hại đến sức khỏe

Bản thân vi sinh vật không gây nhiễm,
nhưng chúng có khả năng hình thành độc
chất trong thực phNm
Bản thân các vi sinh vật này có khả năng
nhiễm bệnh





QU TRèNH THANH TRNG NHIT

2. Mc tiờu ca quỏ trỡnh tit trựng
+ Bo t Clostridium botulinum l mc tiờu chớnh trong quỏ trỡnh ch bin nhit sn
phNm cú pH > 4,6
- Coù thóứ saớn sinh ra õọỹc tọỳ laỡm chóỳt ngổồỡi .
- Coù khaớ nng thaỡnh lỏỷp baỡo tổớ, rỏỳt bóửn nhióỷt
- Coù thóứ tỗm thỏỳy bỏỳt cổù nồi õỏu


Clostridium botulinum õổồỹc xem laỡ nguyón nhỏn gỏy ngọỹ õọỹc thổỷc phỏứm
Caùc nhaỡ chóỳ bióỳn thổỷc phỏứm cỏửn chuù yù
- Giaớm mỏỷt sọỳ baỡo tổớ Cl. botulinum õóỳn mổùc coù thóứ chỏỳp nhỏỷn õổồỹc
- Ngn caớn sổỷ phaùt trióứn cuớa Cl. botulinum (baỡo tổớ) vaỡ vióỷc saớn sinh õọỹc tọỳ


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT

+ Bào tử Cl. botulinum không hình thành và phát triển trong thực
phNm có pH < 4.6.
⇒ pH : 4.6 là ranh giới hạn chia giữa thực phNm acid và ít acid.
+ Tác nhân góp phần ngăn chặn sự phát triển của Clostridium botulinum
aw : 0,93 (theo FDA, aw < 0,85)
Phụ gia : Nitrit : 0,1 – 0,2g/kg


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT

Mục tiêu của quá trình thanh trùng
Nếu sản phNm có 3,7 < pH < 4,6

: vi khuNn butyric

Nếu sản phNm có

: nấm men, nấm mốc

pH < 3,7



QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT

3. Động học của quá trình xử lý nhiệt
Từ thực nghiệm đã chỉ sự tiêu diệt vsv được thể hiện bởi phương trình:
-

dN
= k T .N n
dt

(1)

Trong đó :
N : lượng vi sinh vật trong sản phNm sau thời gian t (cfu/ml).
kT: hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ T, tùy theo loại vi
sinh vật và tính chất của đồ hộp mà trị số k thay đổi.
t : Thời gian xử lý (phút)
n : Bậc phản ứng


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
3. Động học của quá trình xử lý nhiệt

Trong hầu hết trường hợp, bậc phản ứng bằng 1, tiến trình vô hoạt bậc nhất
có thể viết như sau:
Hay

dN
= k T .N
dt


(2)

dN
= −kT .dt
N

(3)

Với phương trình vi phân (3) có thể được lấy tích phân theo các điều kiện
ở thời điểm ban đầu t = 0 thì N = No
ở thời điểm
t = t thì N = N
N

⇒

t

dN
∫N N = −∫0 kT .dt
0

(4)


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
3. Động học của quá trình xử lý nhiệt

Khi thực hiện tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ không đổi, kT = hằng số

(quá trình đẳng nhiệt)
Phương trình (4) có thể viết như sau:
N

t

dN
∫N N = − k T ∫0 dt
0

⇒ ln (N) – ln (No) = - kT. t
Hoặc ln  N  = − k T .t
 N0 
Từ đó ta có được :
N = No e -kt

(5)
(6)
(7)

(8)


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
3. Động học của quá trình xử lý nhiệt

Hình 4.1. Sự tiêu diệt vi sinh vật bằng nhiệt theo thời gian


12000000


118

10000000

120
8000000

N(cfu/g)

122
6000000

124

4000000

126
128

2000000

0

0

2

4


6

thoi gian (min)

8

10

12


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
3. Động học của quá trình xử lý nhiệt
Cũng có thể viết :

lg

N
k
=−
t
N0
2,303

(9)

Nếu biểu diễn theo hàm logarite thập phân phương trình (9) đồ thị là một
k
đường thẳng, có hệ số góc biểu thị qua hình 4.2
2 , 303


Hình 4.2. Thời gian tiêu diệt vi sinh vật theo mối quan hệ logarite


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
3. Động học của quá trình xử lý nhiệt
Với giá trị D là thời gian cần thiết tại một nhiệt độ xác định để tiêu diệt 90% lượng
vi sinh vật ban đầu. Được gọi là “thời gian tiêu diệt thập phân”.
Theo hình 4.2 và phương trình (9), ta xây dựng được mối quan hệ giữa hệ số
vận tốc k và thời gian D :
1
k
=
D 2,303

Phương trình (9) có thể viết :

log

N
1
=− t
N0
D

(10)

Vậy thời gian tiêu diệt vi sinh vật

t = D log


N0
N

Log(N/No)=-t/D

(11)

t*Log(No/N)=D



Log(N/No)=-t/D Y=a.x

Y=Log(N/No)
X=t
a=-1/D

D=-1/a

thoi gian (min)

0
0

2

4

6


8

10

12

-1
-2
Log(N/No)

118
120

-3

122
124

-4

126
-5

128

-6

y = -0.0527x
R² = 1


y 120= -0,0835x
R² = 1

y122 = -0,1321x
R² = 1

y124 = -0,2097x
R² = 1

y 126= -0,3325x
R² = 1

y128 = -0,5245x
R² = 0,9999


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT

D: thời gian tiêu diệt thập phân (phút)
là thời gian cần thiết tại một nhiệt độ nhất định để tiêu diệt
90% lượng vi sinh vật ban đầu.
Tùy thuộc loại vi sinh vật khác nhau, D càng lớn thì khả năng kháng
nhiệt càng cao.
z tính bằng oC
là khoảng nhiệt độ cần thiết nâng lên để đường thời gian chết nhiệt
(D)thực hiện được một chu kỳ logarith.
Vi sinh vật kháng nhiệt càng mạnh thì z càng lớn.




z



QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
VSV

1

Thời gian gia nhiệt, phút

Nhiệt độ, 0C

Đường thời gian chết nhiệt của vi sinh vật * * *


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
4. Tính toán Giá trị thanh trùng F

Hình 4.3.

Biểu diễn “thời gian chết nhiệt” của vi sinh vật

- z : khoảng nhiệt độ cần thiết cho đường “thời gian chết nhiệt” thực hiện
một chu trình logarite
- F : thời gian cần thiết (tính bằng phút) để tiêu diệt vi sinh vật


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT

4. Tính toán Giá trị thanh trùng F

- Nếu quá trình tiêu diệt vi sinh vật là quá trình đẳng nhiệt
Giá trị F được tính
z
FTref
= t .10

T − Tref
z

Tref : nhiệt độ “tham chiếu” tương ứng với quá trình xử lý nhiệt
(ví dụ đối với quá trình tiệt trùng thì nhiệt độ đó là 121,1oC
đối với quá trình thanh trùng thì nhiệt độ đó là 100oC...)
T : Nhiệt độ xử lý nhiệt (oC)
z : tùy thuộc vào loại vi sinh vật cần tiêu diệt và tính chất của
sản phẩm.
Nói chung, người ta chọn loài sinh bào tử
Clostridium botulinum là mục tiêu của quá trình thanh trùng và đại
diện cho loài chịu nhiệt, có
z = 10oC


QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG NHIỆT
4. Tính toán Giá trị thanh trùng F

- Nếu quá trình tiêu diệt vi sinh vật, nhiệt độ thay đổi theo thời gian *
người ta ghi nhận T(t), khi đó giá trị F được tính như sau
∞
z

FTref
= ∫ 10

T ( t ) −Tref

.dt

z

ο

* Nó có ý nghĩa là tính trên tổng thời gian ảnh hưởng tức thời,
mà đã được biểu thị bởi gía trị 10 (T - Tref)/z được gọi là yếu tố Bigelow.
* Nói cách khác *
n

z
Tref

F

T ( i ) −Tref

= ∑10

z

∆t

i =0


∆t là khoảng cách thời gian giữa 2 lần ghi nhiệt độ T(i) & T(i+1)