Sữa Việt Nam

Thanh trùng sữa

Pasteur đã đưa ra phương pháp bảo quản ở nhiệt độ cao mà ngày nay đã mang tên ông. Trong quá trình nghiên cứu sự biến tính của rượu vang và của bia từ những năm 1986 – 1876, ông đã phát hiện ra sự đun nóng có mức độ (không vượt quá 60oC) có thể ức chế được sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng các sản phẩm này. Nhưng chỉ đến năm 1988 phương pháp này mới được sử dụng vào công nghiệp sữa. Sau đó, người ta cũng chứng minh được rằng thanh trùng cũng làm biến đổi cấu trúc của các vi sinh vật gây bệnh có mặt trong sữa. Vì vậy, thanh trùng không chỉ là một phương pháp hợp vệ sinh đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng.

1. Mục đích của thanh trùng sữa
Năm 1933, Charles Porcher đã xác định mục đích cần đạt được của thanh trùng: “Thanh trùng sữa là sự tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh vật thông thường, hệ vi sinh vật gây bệnh bằng cách sử dụng hợp lý nhiệt với điều kiện chỉ tác động ít nhất đến cấu trúc vật lý của sữa, đến sự cân bằng hóa học cũng như đến các cấu tử sinh học, hệ enzym và vitamin”.
Phương pháp này được sử dụng trong lĩnh vực dinh dưỡng và ăn uống, là nguyên lý của các phương pháp thanh trùng hiện đại, cho phép xử lý sữa mà không gây ra biến tính lớn về thành phần cũng như cấu trúc của chúng.
Ở Pháp, phương pháp thanh trùng bắt buộc sử dụng trong công nghệ chế biến khác nhau.
2. Điều kiện thanh trùng sữa
- Nhiệt độ đun nóng:
Đầu tiên cần phải xác định nhiệt độ đun nóng có nghĩa là xác định nhiệt độ và thời gian kéo dài cần thiết. Nhiệt độ đun nóng đòi hỏi phải phá hủy được cấu trúc của trực khuẩn chịu nhiệt, các vi khuẩn gây bệnh và loại ra với một tỷ lệ đáng kể tạp trùng nhằm làm cho sữa sau tiệt trùng đáp ứng được các tiêu chuẩn cho phép về vi sinh vật.
Chúng ta biết rằng khả năng phá vỡ cấu trúc của các loài trực khuẩn chịu nhiệt xảy ra ở nhiệt độ 63oC kéo dài trong 6 ph hoặc ở 71oC trong 6 s đến 8 s. Tuy nhiên, trong thực tế để đảm bảo phá hủy hoàn toàn cấu trúc của chúng, người ta thực hiện các chế độ nhiệt tương ứng với thời gian như sau: 63oC trong 30 ph hoặc 72oC trong 15 s đến 20 s.
Đối với tạp trùng có trong sữa, nhiệt độ và thời gian đun nóng thực hiện độc lập hoàn toàn với chất lượng ban đầu của sữa tươi đưa vào chế biến. Nếu lô sữa thu cuối cùng hoàn toàn đáp ứng chỉ tiêu vi sinh vật và việc vận chuyển lô sữa đó đến nhà máy được thực hiện trong điều kiện vô khuẩn thì nhiệt độ cần thiết để phá vỡ cấu trúc của trực khuẩn chịu nhiệt có thể giảm bớt tong giới hạn cho phép. Ngược lại, nếu sữa tươi bị nhiễm khuẩn nặng thì nhiệt độ sử dụng phải tăng lên nhưng lại không đảm bảo được lượng tạp trùng có trong sữa giảm đi mà có khi lại tăng lên đáng kể. Vì vậy, trong chế biến sữa người ta phải tăng lên hoặc nhiệt độ, hoặc kéo dài thời gian hoặc đồng thời cả hai điều kiện và điều quan trọng phải kể đến là hiệu quả của thao tác và thiết bị. Về góc độ vi sinh vật, sự tăng lên của tác động nhiệt có thể có thể sẽ dẫn đến các kết quả sau:
+ Nếu như các loại vi sinh vật bị nhiễm không phải hoàn toàn là các loài có khă năng sinh báo tử hoặc là các loài vi sinh vật chịu nhiệt thì hệ vi sinh vật có trong sữa giảm nhanh. Ở 80-85oC trong khoảng 20s cũng đủ đảm bảo giảm số lượng vi sinh vật xuống dưới mức cho phép.
+ Nếu hệ vi sinh vật bị nhiễm vào sữa tươi chiếm một tỷ lệ khá cao về loài có khă năng sinh bào tử hoặc vi sinh vật chịu nhiệt thì sữa sau khi thanh trùng vẫn còn tồn tại các bào tử và vi sinh vật chịu nhiệt ngay cả khi sử dụng chế độ nhiệt cao hơn. Trong một vài trường hợp, nhiệt độ từ 90-92oC trong khoảng 30s cũng không đảm bảo được việc giảm bớt lượng vi sinh vật của sữa sau xử lý.
Vấn đề đặt ra là người ta có thể thay đổi cường độ, thời gian được không? Tất nhiên là không ngoài bởi hai lý do sau đây:
Lý do thứ nhất, khi tăng nhiệt độ thanh trùng, bắt buộc chọn chế độ nhiệt dựa vào các vi sinh vật sinh bào tử và các vi khuẩn chịu nhiệt. Các vi sinh vật này có khả năng sinh ra các loại enzym phân giải các cazein và dẫn đến sự thối rữa của sữa. Một loại sữa được đun nóng ở nhiệt độ tương ứng vẫn tồn tại các vi sinh vật có khả năng lên men lactic, dẫn đến làm tăng độ axit trong quá trình bảo quản sữa. Các vi khuẩn này được coi như “người lính y tế” có vai trò ngăn chặn sự phát triển nhanh của các vi sinh vật chịu nhiệt vốn có khả năng sản sinh enzym thủy phân protein. Sự thối rữa là giai đoạn cuối cùng rất nguy hiểm cho trẻ còn bú vì nó làm xuất hiện các sản phẩm độc do sự phân hủy các chất chứa nitơ. Ngược lại sự hình thành axit lactic không nguy hiểm chút nào.
* Lý do thứ hai, sự tăng lên về nhiệt độ thanh trùng gây ảnh hưởng rất trầm trọng đến thành phần và cấu trúc của sữa khi đun nóng. Nhiệt độ càng tăng lên thì biến đổi về vật lý và hóa học của sữa càng sâu sắc. Sự biến đổi tiêu biểu là sự mất cân bằng về các thành phần nitơ và các loại muối khoáng cũng như hàm lượng vitamin.
- Nhiệt độ làm lạnh:
Hệ vi sinh vật có trong sữa rất đa dạng và với số lượng tăng lên nếu chế độ bảo quản sữa tươi không thích hợp. Vi khuẩn lactic ưa ẩm có thể phát triển bình thường ở nhiệt độ từ 30oC đến khoảng 60oC. Vì vậy không giữ sữa đã được thanh trùng trong khoảng nhiệt độ này để tránh hình thành nhanh axit lactic.
Mặt khác, một vài loài vi sinh vật chịu nhiệt có thể tăng số lượng ở nhiệt độ môi trường do đó để tiêu diệt các loài này cần thiết phải làm lạnh sữa rất nhanh đến nhiệt độ 3-4oC. Tuy nhiên sữa được thanh trùng không hoàn toàn ổn định bởi các bào tử còn tồn tại vẫn phát triển được ở nhiệt độ rất thấp. Thế nhưng, sự phát triển của các bào tử trong điều kiện nhiệt độ thấp có tốc độ chậm nên sữa sau thanh trùng nếu được bảo quản trong các điều kiện thích hợp thì vẫn có thể ổn định chất lượng trong thời gian ngắn.
- Các điều kiện đun nóng và làm lạnh
Muốn làm thay đổi ít nhất thành phần và cấu trúc của sữa, cần phải xác định các chế độ tối ưu khi đun nóng hoặc làm lạnh.
Điều quan trọng đầu tiên là tất cả các thành phần có trong sữa có khả năng chịu được nhiệt độ thanh trùng thích hợp. Nếu nhiệt độ thanh trùng không phù hợp sẽ dẫn đến những thay đổi đáng kể. Có thể nói tóm lại là sử dụng chế độ nhiệt sao cho đảm bảo sự đồng nhất hóa trong khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao.
Khi đun nóng một vài thành phần của sữa bị thoát ra dưới tác động nhiệt, dù với một lượng nhỏ cũng gây nên sự kém phẩm chất. Mặt khác, nếu ứng dụng chế độ nhiệt quá cao sẽ dẫn đến sự thay đổi đồng thời về thành phần và cấu trúc, trong một số trường hợp gây sự xuất hiện vị khó chịu.
Chúng ta biết rằng khi CO2 thoát ra trong quá trình đun nóng sẽ làm thay đổi cân bằng muối khoáng của sữa. Chúng ta cũng đã biết rõ vai trò của oxy trong việc phá hủy cấu trúc vitamin bởi nhiệt. Để đồng thời loại bỏ tác động của oxy và hạn chế sự mất mát CO2 cần tiến hành đun nóng sữa trong điều kiện chân không.
Cuối cùng chúng ta biết rằng sự có mặt của một số kim loại có vai trò xúc tác quá trình oxy hóa các vitamin và chất béo gây phá hủy các chất này. Vì vậy, cần tránh để sữa tiếp xúc trực tiếp với bề mặt kim loại, không những hạn chế được quá trình oxy hóa mà còn giảm hàm lượng muối kim loại nặng trong sữa sản phẩm.
3. Các phương pháp thanh trùng sữa
- Thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp
Phương pháp này được tiến hành khi đun nóng sữa ở 63oC trong 30 ph. Đó là phương pháp chậm và gián đoạn nhưng có ưu điểm là không làm thay đổi các đặc tính của sữa, đặc biệt là thành phần albumin và globulin không bị đông tụ và trạng thái vật lý của các cầu béo không thay đổi. Tuy nhiên, các vi sinh vật ưu nhiệt có thể phát triển được nhiệt độ 63oC, do đó là nguyên nhân gây tăng số lượng vi sinh vật cho sữa sau quá trình thanh trùng.
Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ thấp bao gồm một thùng hai vỏ. Trong thùng sữa được làm nóng lên 63oC và giữ ở nhiệt độ này trong 30 ph trước khi làm lạnh. Trong quá trình thao tác, nhất là khi làm thay đổi các chế độ nhiệt cần tránh để tạo thành các sản phẩm ở dạng bọt trên bề mặt.
Ưu điểm của thiết bị: đơn giản, dễ lau chùi và do đun nóng có mức độ nên giữ được thành phần và cấu trúc của sữa.
Nhược điểm: làm thất thoát CO2 và có thể oxy hóa vitamin do sự đảo trộn sữa khi có mặt của oxy không khí ở dạng tự do.
- Thanh trùng sữa nhiệt độ cao
Phương pháp này được tiến hành khi đun nóng sữa ở 75oC đến 85oC trong vòng 15s. Phương pháp này nhanh, liên tục và ít làm thay đổi các đặc tính của sữa, nhưng các thiết bị hiện đại sẽ làm giảm đáng kể nhược điểm này. Albumin và globulin luôn luôn bị đông tụ một phần. Thanh trùng ở nhiệt độ cao được ứng dụng trên phạm vi toàn thế giới. Ở Pháp, được dùng phổ biến nhưng nhiệt độ thanh trùng sử dụng trên 80oC trong vài giây vì mục đích giữ chất lượng ổn định cho các loại sữa.
Ở các nước, việc sử dụng nhiệt độ thanh trùng 72oC trong 15s được đặt tên là phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ cao với thời gian ngắn. Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao thường hoạt động liên tục. Sữa chảy thành lớp mỏng từ 1-2cm theo chiều dài của thiết bị có một hoặc hai thành đốt nóng. Vấn đề chính đặt ra cho các nhà chế tạo thiết bị là đảm bảo sự đồng nhất hóa quá trình thanh trùng. Muốn vậy, cần tránh các dòng khí thoát ra do tác động của nhiệt. Để đạt được mục đích này, người ta làm giảm chiều dày của lớp chất lỏng và tăng bề mặt tiếp xúc hoặc cũng có thể làm tăng sự chảy rối của dòng lỏng bằng cách tăng sự đảo trộn sữa trong quá trình đun nóng.
Các dạng thiết bị thường dùng để thanh trùng sữa ở nhiệt độ cao là các loại sau:
+ Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng parabôn:
Thiết bị này được sử dụng rộng rãi bởi ngoài tác dụng thanh trùng nó còn được coi như thiết bị đun nóng lại. Sự không đồng nhất về tác động nhiệt kéo theo các hiện tượng đun nóng cục bộ làm thay đổi một phần cấu trúc của sữa.
Chiều dài của đường ống dẫn sữa và thời gian dài tiếp xúc với nhiệt độ cao làm xuất hiện mùi da. Sự đảo trộn sữa nóng trong điều kiện có không khí tự do làm phá vỡ cấu trúc của các loại vitamin và gây ra sự bốc hơi mãnh liệt.
+ Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng trống (kiểu Todt):
Thiết bị này ít cồng kềng nhưng đòi hỏi nhiệt lượng cao.
+ Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng ống:
Loại thiết bị này có cấu tạo theo kiểu dáng khác nhau nhưng bộ phận chủ yếu của thiết bị là một mạng lưới ống. Sữa được chảy trong mạng ống và được đun nóng bởi một hoặc hai mặt tiếp xúc nhờ dòng nước nóng chảy ngược chiều với sữa. Sự đồng nhất của sữa trong quá trình thanh trùng quyết định bởi lớp rất mỏng của dòng sữa (trung bình 5-6mm) và được tiến hành trong điều kiện không có không khí. Quá trình thanh trùng được tiến hành nhờ dòng nước nóng có nhiệt độ cao hơn một vài độ so với nhiệt độ yêu cầu của sữa thanh trùng.
Phần lớn các thiết bị hiện đại kiểu này được làm bằng thép không gỉ và có cấu tạo hợp lý, nên khi lau chùi không cần tháo thiết bị mà chỉ cần bơm dung dịch chất tẩy rửa trong một hệ thống đóng kín. Các thiết bị này có bề mặt trao đổi nhiệt tốt.
- Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng ống xoắn ruột gà:
Kiểu thiết bị này được sử dụng ở các nước như Bỉ, Hà Lan và các nước ở bán đảo Scanđinav. Loại thiết bị này có các bộ phận rất khác nhau đều dược đặt ở phần giữa phía trong của thiết bị có vỏ kín với hướng chuyển động theo chiều thẳng đứng và cấu tạo bằng thép không gỉ.
Thiết bị cho phép đốt nóng 73-74oC trên hai mặt đối diện của lớp sữa hét sức mỏng (nhỏ hơn 1mm). Do sự trao đổi nhiệt nhanh nên có thể giữ thời gian đun nóng 2s hoặc 3s. Theo nhiều tác giả, tuy thời gian ngắn nhưng hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật rất nhanh.
Thiết bị có bề mặt trao đổi nhiệt lớn và lưu lượng cũng như nhiệt độ nước nóng cho phép sữa nhanh chóng đạt đến nhiệt độ thanh trùng. Nước nóng có nhiệt độ chỉ cần cao hơn từ 1-2oC so với nhiệt độ của sữa cần thanh trùng. Vì vậy tất cả hậu quả gây ra do hiện tượng quá đốt nóng đều bị loại trừ.

 

Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa, Vv 210/2002, NXB KH&KT, tr. 68 - 78

Nguồn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ Quốc gia
Ý kiến của bạn
Tên của bạn * :
E-mail * :
Tiêu đề * :
Nội dung * (Bạn vui lòng gõ tiếng việt có dấu):
 
Mã bảo mật * :   
   
Bài viết khác