Các quá trình cơ bản trong công nghệ đồ hộp

LƯỢNG ĐỒ HỘP THỊT

3.1. Các quá trình cơ bản trong công nghệ đồ hộp

Khi chế biến đồ hộp, nhiều loại nguyên liệu trước khi đóng hộp được đem xử lý nhiệt sơ bộ bằng cách nhúng vào nước nóng hay hấp bằng hơi nước ở nhiệt độ 80 – 1000C trong khoảng thời gian 3 – 15 phút. Thời gian chần hay hấp này tùy thuộc vào yêu cầu của chế biến, sự kéo dài hay rút ngắn thời gian này đều không tốt. Sau khi chần hấp xong, cần làm nguội ngay để tránh biến đổi của nguyên liệu do nhiệt độ cao dẫn đến tổn thất hư hỏng.

 Mục đích:

Việc chần hấp nguyên liệu có thể nhằm một hay vài mục đích sau đây:

- Làm mềm nguyên liệu, giảm tỷ lệ tổn thất của nguyên liệu và nâng cao hiệu suất trong quá trình chế biến

Đối với nguyên liệu động vật, việc chần hấp có tác dụng làm cho lớp protit ở mặt ngoài đông vón, tạo thành màng lọc, các chất hòa tan phía bên trong ít bị ngấm ra. Nhờ đó, các đồ hộp thịt mà trong quy trình sản xuất thịt đã được chần hay hấp trước khi cho vào hộp có nước xốt trong, đẹp. Khi chần, thành phần colagen trong thịt trở nên mềm mại, ở nhiệt độ từ 800C trở lên, colagen bắt đầu chuyển hóa sang dạng gelatin hòa tan trong nước, vì thế, việc lóc xương, da ra khỏi mô cơ dễ dàng, nhanh chóng, việc nhổ lông được thuận tiện.

- Nâng cao chất lượng cảm quan sản phẩm

Có một số nguyên liệu có mùi vị không tốt khi chần sẽ đuổi đi phần lớn, ví dụ, các este có mùi hăng trong rau quả khi chần sẽ đuổi gần hết, ở các loài thịt gà, vịt lớp protein dưới da có chứa sunfua khi chần các hợp chất sunfua dễ bay đi, không làm cho sản phẩm có mùi khó chịu và không gây tác dụng biến đen. Một số chất có vị đắng qua bước chần cũng bị hòa tan.

- Ức chế/ tiêu diệt vi sinh vật

Trong quá trình xử lý khi chế biến, nguyên liệu bị nhiễm bẩn hay vi trùng xâm nhập lên bề mặt cho nên chần hoặc hấp có thể tẩy sạch tạp chất và giết chết phần lớn VSV. Việc chần trong nước nóng có tác dụng khử trùng tốt hơn so với hấp bằng hơi.

- Vô hiệu hóa enzyme

Mục đích rất quan trọng của việc hấp chần là vô hiệu hóa hệ thống men, đình chỉ hoạt động của chúng trong nguyên liệu nhằm tránh những biến đổi ngoài ý muốn có thể

40

xảy ra đối với rau quả hay sản phẩm thu được mà nguyên nhân là do chưa phá vỡ hệ men. Chần hấp là công đoạn nhất định phải thực hiện đối với các sản phẩm được thanh trùng bằng phương pháp “nguội” như lọc tuyệt sinh (loại vi trùng bằng màng lọc) hay chiếu tia điện ly vì khi dùng các phương pháp này hệ men vẫn còn được bảo tồn sau khi thanh trùng và có thể gây hư hỏng cho thực phẩm. Để vô hiệu hóa hệ men, có thể chần hay hấp nguyên liệu trong thời gian ngắn ở 80 – 1000C, lúc này phần lớn men sẽ bị vô hoạt và do đó có thể ngăn ngừa sự hư hỏng do men thực phẩm.

3.1.2. Bài khí a. Mục đích :

- Giảm độ chênh lệch giữa áp suất trong và ngoài hộp:

Khi thanh trùng bằng nhiệt, hộp thực phẩm được xếp vào thiết bị thanh trùng, nhờ môi trường truyền nhiệt trong thiết bị mà nhiệt độ của cả khối hộp và thực phẩm trong đó được nâng lên mức cần thiết. Nếu trong hộp thực phẩm không khí đã được đuổi đi hoàn toàn thì áp suất trong và ngoài hộp trong thiết bị thanh trùng là như nhau và bằng áp suất cần thiết để đạt nhiệt độ thanh trùng. Nếu trong hộp vẫn còn không khí thì khi nhiệt độ tăng lên trong quá trình thanh trùng, không khí ấy sẽ giãn nở, tạo ra áp suất cao hơn bên ngoài hộp trong thiết bị. Chính độ chênh lệch áp suất ấy có thể làm bao bì sắt tây biến dạng móp méo, làm nứt các mối ghép.

- Hạn chế sự oxi hóa các chất dinh dưỡng trong thực phẩm:

Oxy trong không khí còn lại trong hộp sẽ làm cho các quá trình oxy hóa khử xảy ra mạnh làm cho các vitamin, đặc biệt là vitamin C bị tổn thất. Ngoài ra, chất hữu cơ bị oxy hóa sẽ làm thay đổi hương vị, màu sắc của thực phẩm trong đồ hộp.

Công đoạn bài khí còn hạn chế được quá trình oxy hóa chất béo làm cho thực phẩm không bị ôi khét.

Thực hiện bài khí cho đồ hộp còn làm giảm hiện tượng tạo thành màng bọc lúc rót thực phẩm lỏng vào hộp, nhờ đó hình thức sản phẩm đẹp hơn.

- Hạn chế sự phát triển của các vi sinh vật hiếu khí:

Sau khi thanh trùng, có thể ở một số đồ hộp vẫn còn tồn tại một số vi sinh vật hiếu khí và nha bào của nó. Nếu trong hộp còn nhiều oxy, các vi sinh vật ấy sẽ phát triển mạnh gây hư hỏng đồ hộp, việc này có thể hạn chế đến mức tối đa nếu đồ hộp được bài khí tốt.

- Hạn chế hiện tượng ăn mòn bao bì sắt tây:

Oxy trong đồ hộp là chất hoại động của sự ăn mòn, nhất là trong môi trường axit yếu.

- Tạp độ chân không trong đồ hộp:

Khi đồ hộp thành phẩm cần có một độ chân không nhất định để nắp hộp được hút vào bên trong và khi vận chuyển bảo quản trong điều kiện khí hậu nóng lạnh khác nhau không bị phồng nắp, đáy, không bị bung hở mí ghép.

41 b. Phương pháp:

- Bài khí bằng nhiệt :

Thực phẩm được gia nhiệt trước khi ghép mí. Ở phương pháp này ta có thể gia nhiệt thực phẩm ngoài bao bì rồi rót hộp hoặc thực phẩm được xếp vào hộp sau đó gia nhiệt rồi ghép mí.

- Bài khí bằng chân không

Dùng bơm chân không hút không khí ra khỏi hộp và hộp được ghép mí trong điều kiện vô trùng.

3.1.3. Ghép nắp a. Mục đích:

Ngăn cách thực phẩm với môi trường không khí và vi sinh vật bên ngoài nhàm tăng thời gian bảo quản.

b. Kỹ thuật thực hiện:

Quá trình ghép mí được tiến hành bằng các loại máy có cấu tạo rất khác nhau, tùy theo mức độ tự động hóa của sản xuất và yêu cầu đối với đặc điểm, tính chất của thực phẩm.

Dựa vào mức độ tự động: có thể chia các loại máy ghép kín làm 3 nhóm:

- Loại tự động: Tất cả quá trình đưa hộp vào máy, ghép kín và lấy ra đều được cơ khí hóa. Loại máy này có năng suất cao và có thể đạt tới 100 hộp/phút.

- Loại nửa tự động: Việc đưa hộp vào và lấy ra bằng tay, máy tự thực hiện các công đoạn ghép mi, Năng suất máy này phụ thuộc vào thao tác của công nhân và nằm trong khoảng 20-30 hộp/ phút.

- Loại thủ công: việc đưa hộp vào, ghép mí và lấy hộp ra đều làm bằng tay, năng suất hoàn toàn phụ thuộc khả năng thao tác của công nhân và vào khoảng 6-12 hộp/ phút.

3.1.4. Thanh trùng/ tiệt trùng i. Mục đích

- Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và enzyme trong thực phẩm nhằm tăng thời gian bảo quản.

- Tăng phong vị cho đồ hộp, làm nhừ kết cấu tổ chức và tạo ra nét hấp dẫn riêng của thực phẩm đồ hộp.

- Loại trừ các vi sinh vật gây hư hỏng và có khả năng gây độc tố ( đặc biệt là Cl.botulinum)

42

b. Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng

 Vật lý

Trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng nhiệt, một số chỉ tiêu vật lý của thực phẩm sẽ thay đổi như thể tích, trọng lượng, độ giòn, độ dai…Tùy theo từng trường hợp cụ thể mà những biến đổi nói trên sẽ có ý nghĩa tiêu cực hoặc tích cực. Ví dụ, trong công nghệ sản xuất đồ hộp cá, quá trình tiệt trùng nhiệt sẽ làm cho cấu trúc của mô và xương cá trở nên mềm mại giúp cho người sử dụng dễ tiêu hóa thức ăn. Nhờ đó, làm tăng giá trị sử dùng của sản phẩm. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất đồ hộp trái cây, quá trình thanh trùng làm mềm mô trái. Từ đó, giá trị cảm quan của sản phẩm bị giảm đi.Hoặc trong công nghệ tiệt trùng sữa tươi ngoài bao bì, thể tích sữa bị giảm đi sau tiệt trùng nên làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm.

 Hóa học

Nhiệt độ là một tác nhân quan trọng thúc đẩy các phản ứng hóa học xảy ra.

Trong công nghệ thực phẩm, phản ứng hóa học phi enzyme phổ biến nhất là phản ứng Maillard. Phản ứng maillard gồm một chuỗi phản ứng xảy ra nối tiếp nhau. Các phản ứng của chúng được gọi tên chung là melanoidin. Những hợp chất này có màu sẫm và sự có mặt của chúng ảnh hưởng đến màu sắc thực phẩm. Tùy theo đối tượng nguyên liệu mà phản ứng maillard xuất hiện trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng sẽ có ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng sản phẩm.Trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng, một số phản ứng hóa học khác có thể xảy ra như thủy phân, oxy hóa…

Hóa lý

Sự gia tăng và giảm nhiệt độ trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng có thể gây biến đổi về pha như nước và một số chất dễ bay hơi sẽ chuyển sang pha khí, protein hòa tan trong thực phẩm lỏng có thể bị đông tụ và chuyển sang pha rắn…Tùy theo yêu cầu của sản phẩm mà chúng ta sẽ chọn chế độ xử lý phù hợp để hạn chế hoặc thúc đẩy các biến đổi nói trên.

Sinh học

Nhiệt độ cao sẽ làm cho quá trình trao đổi chất của tế bào sinh vật ngừng lại, các vi sinh vật trong thực phẩm sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt.

Hóa sinh

Nhiệt độ cao sẽ làm biến tính bất thuật nghịch các enzyme có mặt trong thực phẩm, do đó chúng sẽ bị vô hoạt.

c. Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ thanh trùng/ tiệt trùng

Hai thông số công nghệ quan trọng nhất trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng nhiệt là nhiệt độ và thời gian.Nếu nhiệt độ trong sản phẩm không đồng nhất trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng thì các nhà sản xuất sẽ quan tâm đến nhiệt độ tại tâm sản phẩm.

43

Cần lưu ý là giá trị nhiệt độ tại tâm sản phẩm không phải là một hằng số trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng. Các nhà sản xuất cần xác định một chế độ thanh trùng và tiệt trùng hợp lý để chất lượng sản phẩm đảm bảo an toàn vệ sinh. Đồng thời, giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm cũng đạt yêu cầu.Việc lựa chọn chế độ thanh trùng và tiệt trùng sẽ phụ thuộc vào những yếu tố sau:

 Hệ vi sinh trong thực phẩm

Mẫu thực phẩm trước khi đưa vào thanh trùng hoặc tiệt trùng luôn chứa một hệ vi sinh vật. Các nhà sản xuất cần quan tâm đến tên các loài vi sinh vật bị nhiễm và mức độ của chúng trong thực phẩm.Theo lý thuyết, nếu các loài vi sinh vật thuộc nhóm ưa nhiệt thì chế độ thanh trùng và tiệt trùng cũng phải nghiêm ngặt thì mới tiêu diệt được chúng.

Khả năng chịu nhiệt của một loài vi sinh vật thường được đánh giá dựa trên giá trị “ thời gian phá hủy thập phân”.

Nhìn chung các loại không có nha bào chịu nhiệt kém hơn các loại có nha bào và bền với nhiệt hơn cả là loại VK ưa nhiệt.

Thời gian tiêu diệt ở 100oC của một số loại VK như sau:

 B.mesentericus: 100 phút

 B.subtilis: 120 phút

 B.botulinus A: 150 phút

 B.botulinus B: 300 phút

 Cl.sporogenes: hàng giờ

 Cl.putrificum: hàng giờ

Tuỳ từng loại VK, mà mức độ chịu nhiệt có khác nhau:

Loại VK và nha bào Nhiệt độ bị tiêu diệt (oC) Thời gian (phút) Cầu khuẩn sinh mủ

Salmonella typhi Staphilococcus aureus Trực khuẩn đại tràng Liên cầu ưa nhiệt

Lactobacillus bulgaricus Nha bào trực khuẩn than Nha bào B.subtilis Nha bào C.botulinum Nha bào Clostridium

50 60 60 57,3 70-75

71 100 100 100 100

2-3 3-4 8-18 20-30

15 30 1,7 15-20 100-300

520

Ở các giai đoạn khác nhau của quá trình phát triển của VK thì sức chịu nhiệt của chúng cũng khác nhau. Thời kỳ VK phát triển cao nhất thì sức đề kháng đối với nhiệt cũng tốt nhất. Nha bào sau khi hình thành được một tuần lễ cũng có sức đề kháng mạnh nhất.

Những loại VSV có khả năng chịu nhiệt tương đối kém là các loại nấm men, nấm mốc và các loại VK không có nha bào. Do đó chỉ cần nhiệt độ thanh trùng từ 60 - 80oC

44

trong vài phút là nó đã bị tiêu diệt. Điển hình nhất là VK Ecoli là loại VSV có khả năng chịu nhiệt tốt nhất trong nhóm này sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn trong 15 phút ở nhiệt độ 80oC.

Trong họ nấm mốc có một số loài có khả năng chịu nhiệt tốt như: Bysso chlamysfulve nó có thể chịu được nhiệt độ ở 80oC trong vòng 30 phút và bào tử của nó nếu tồn tại trong đồ hộp nước đường sẽ không bị tiêu diệt ở 100oC trong 10 phút thanh trùng.

Sức chịu nhiệt của nấm men kém hơn của nấm mốc, nó thường bị tiêu diệt ở nhiệt độ lớn hơn 70oC nhưng nha bào của chúng có thể chịu được nhiệt độ cao hơn.

Ngoài giống loài, thì số lượng vi sinh vật ban đầu củng ảnh hưởng nhiều đến chế độ tiệt trùng

Số lượng VSV trong đồ hộp ít hay nhiều phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, loại nguyên liệu, điều kiện vệ sinh trong chế biến và nhiều yếu tố khác. Số lượng VSV có mặt trong đồ hộp càng nhiều thì càng gây khó khăn cho quá trình thanh trùng.

Người ta thấy rằng trong cùng một nhiệt độ thanh trùng, nếu thực phẩm bị nhiễm nhiều VSV thì thời gian thanh trùng phải kéo dài hơn.

VD:

Khi thanh trùng ở 120oC, môi trường pH=6 thì ta có được mối quan hệ giữa số lượng VSV và thời gian thanh trùng như sau:

Số nha bào Thời gian tiêu diệt (phút) 50.000

5000 500

50

14 10 9 8

Khi biểu diễn sự chết của VSV dưới tác dụng của nhiệt độ lên hệ trục toạ độ có trục hoành là trục thập phân, biểu diễn thời gian tác dụng nhiệt, kí hiệu là τ (phút). Trục tung đó là trục logarit, nó biểu diễn số lượng VSV còn sống sót trong đồ hộp (số tế bào VSV/ml).

Khi đó đường biểu diễn sự chết của VSV dưới tác dụng của nhiệt là một đường thẳng được biểu diễn như sau:

Lg B (Tbào/ml)

 (phút)

45

Độ dốc của đường thẳng biểu diễn tính chịu nhiệt của VSV, nghĩa là nếu đường thẳng càng dốc thì VSV càng dễ bị tiêu diệt bởi nhiệt và ngược lại đường thẳng có độ dốc nhỏ thì VSV khó bị tiêu diệt, và điều này được đặc trưng bằng một hệ số gọi là hệ số vận tốc tiêu diệt VSV kí hiệu là K = f (S,A, to)

Trong cùng một điều kiện thanh trùng nhất định với cùng một loại thực phẩm thì số lượng VSV còn sống sót sau một thời gian thanh trùng (B) sẽ tỷ lệ thuận với số lượng VSV ban đầu có trong thực phẩm (B0). Điều này có nghĩa là trong quá trình sản xuất nếu mức độ ô nhiễm càng lớn thì số lượng VSV ban đầu càng nhiều, điều này ảnh hưởng rất lớn đến chế độ thanh trùng.

(S)- Đặc tính giống loài VSV: thể hiện khả năng chịu nhiệt của VSV

(A)- Đặc tính của thực phẩm: phụ thuộc của thành phần hoá học của thực phẩm như độ acid, loại acid, lượng và loại chất kháng sinh thực vật (phytocides), hoạt độ nước

t0- Nhiệt độ thanh trùng

Trong đó:

D: thời gian cần thiết để tiêu diệt 90% lượng VSV

: thời gian thanh trùng cần thiết để đạt hiệu quả thanh trùng B0

B = 

).

, ,

( 0

10 1

t A S

f

 = D.lg

B B0

46

Do bản chất của sự chết của VSV là tuân theo quy luật logarit do đó không thể tiêu diệt 100% VSV có mặt trong thực phẩm mà vẫn còn lại một lượng tối thiểu nha bào nào đó trong toàn bộ lô hàng thanh trùng.

Do đó chúng ta không thể tiêu diệt hết 100% lượng VSV có mặt trong thực phẩm mà chỉ tiêu diệt ở mức độ nào đó, người ta gọi là mức độ thanh trùng N, và được xác định theo công thức sau:

Mức độ thanh trùng phải thoả mãn yêu cầu là không làm hư hỏng thực phẩm và gây ngộ độc cho người sử dụng.

Giá trị N được xác định dựa vào đối tượng cần thanh trùng là: loại thực phẩm và đối tượng sử dụng.

 Trạng thái vật lý của thực phẩm

Trạng thái vật lí của thực phẩm khác nhau như độ nhớt và trọng lượng riêng. Do đó, thực phẩm có thời gian truyền nhiệt khác nhau.

Thực phẩm lỏng (như nước quả ): Có độ nhớt thấp và tỉ trọng nhỏ, có hệ số truyền nhiệt cao hơn thực phẩm rắn vì trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng nhiệt sẽ xuất hiện các dòng đối lưu trong sản phẩm. Các chỉ tiêu như hàm lượng chất khô, độ nhớt…

sẽ ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt của thực phẩm lỏng .

Thực phẩm rắn (như pate, thịt hầm ): Sự truyền nhiệt xảy ra chủ yếu là do sự dẫn nhiệt, vì hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm nhỏ nên sự đun nóng các sản phẩm này xảy ra chậm.

Đối với thực phẩm có phần có thể đặc và có phần có thể lỏng (như đồ hộp quả nước đường, cá ngâm dầu ): Sự truyền nhiệt xảy ra theo 2 cách: đối lưu và dẫn nhiệt.

Ngoài ra, các dung dịch có chứa nhiều đường, tinh bột, pectin, cellulose làm ảnh hưởng đến tính chất vật lý nên ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt. Có thể kéo dài thời gian truyền nhiệt.

 Thành phần hóa học của thực phẩm Ảnh hưởng của độ acid

Chỉ số pH là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến độ bền đối với nhiệt của vi sinh vật. Nếu môi trường có độ acid hoạt động càng cao (chỉ số pH nhỏ) thì ở nhiệt độ thanh trùng và tiệt trùng nhất định, thời gian tiêu diệt vi sinh vật càng ngắn. Tuy nhiên vẫn có những trường hợp cá biệt chỉ số pH hầu như không có ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật.

Ảnh hưởng của nồng độ đường và muối N = lg

B B0